湖南凤凰铅锌矿床成矿流体研究

湖南凤凰铅锌矿床成矿流体研究

奉大博

成都理工大学 610059

摘要：扬子地块东南缘是我国重要的铅锌成矿带，以扬子地块凤凰铅锌矿床为研究对象，运用流体包裹体地质学、同位素地球化学以及显微激光拉曼光谱等方法对成矿流体特征、流体来源及流体成分开展了系统研究。结果表明：矿床中闪锌矿和与成矿有关的脉石矿物中流体包裹体较发育；石英、闪锌矿中单个包裹体成分拉曼光谱测试结果表明，成矿流体主要为建造水，表明来自盆地中的建造水萃取了深部地层中的成矿物质，沿同生断裂构造等通道向上运移，铅锌等成矿物质在浅部敖溪组白云岩中沉淀成矿^[1]。

关键字：成矿流体；成矿机制；MVT型；凤凰铅锌矿床

1引言

1.1研究区位置及概况

区域大地构造位于中上扬子地块东南缘的湘西北地区，横跨中上扬子地块和江南地块2个二级大地构造单元。区域内自新元古界青白口系至第四系地层中缺失石炭系、三叠系、侏罗系、古近系和新近系，而寒武系发育最完整，分布最广。除白垩系、第四系为陆相沉积外，其余均为海相地层。下寒武统上部、中寒武统下部以及下奥陶统下部的碳酸盐岩为区内铅锌矿赋矿地层。区内地壳运动经历了武陵、雪峰－加里东、海西－印支－燕山、喜马拉雅运动４个阶段，相应形成４个褶皱构造层，武陵褶皱构造层为基底褶皱，其余为盖层褶皱。区内断裂构造广泛发育，以花垣－张家界断裂、吉首－古丈断裂、张家界－麻栗场断裂为主断裂带，呈 NNE－NE－NEE向弧形展布，构成 NE收敛、SW 撒开的帚状弧形断裂带。区内岩浆活动不明显，仅在局部地区见有二长花岗岩以及规模很小的基性岩零星出露^[2]。

1.2研究现状

湘西北地区位于扬子地块东南缘，是我国重要的铅锌成矿带，铅锌成矿具有分布广、储量大、品位低、产出集中的特征。前人对区内及外延铅锌矿床成因、成矿条件和成矿规律开展过较系统的研究，对矿床的成因存在不同认识，对矿源层（岩）也各有见地。较主流的观点认为区内铅锌矿床属ＭＶＴ型铅锌矿。区域内，对于凤凰铅锌矿田仍缺少相关研究工作。

1.3思路及方法

以凤凰铅锌矿田凤凰铅锌矿床为研究对象，通过流体包裹体岩相学、热力学、单个流体包裹体成分以及H-O同位素特征分析，研究成矿流体特征、来源及其演化，探讨凤凰铅锌矿床成矿机制，以丰富区域铅锌矿床研究成果。

2成矿地质背景

2.1地层

凤凰铅锌矿床位于保靖县茶田矿区，以花垣－张家界正断层（F1）为界与头坡脑矿床相邻。矿区出露地层主要为中、下寒武统及第四系。岩性特征如下：

下寒武统石牌组（∈１ｓ）：黄绿色中厚层页岩。

下寒武统清虚洞组（∈１ｑ）：灰色－浅灰色薄层－中厚层粉晶灰岩、白云岩，为矿区次要含矿层位。

中寒武统敖溪组（∈２ａ）：黑色中厚层－厚层碳质页岩、粉晶白云岩、细晶白云岩，上段薄层细晶白云岩为矿区主要含矿层位。

中寒武统花桥组（∈２ｈ）：下段为灰黑色－黑色页岩，上段为灰色－深灰色薄层－中厚层粉晶灰岩。

第四系（Ｑ）：主要为残积物和冲洪积物。

2.2构造

茶田矿区内断裂构造较发育，有６条规模较大的主干断层，走向主要为 NE－NNE向，之间分别伴生有次级断层。

3矿床地质特征

3.1矿体形态产状及规模

矿区共圈定铅锌矿体25个，Pb、Zn 资源量31.31万ｔ。单个矿体规模以小型为主，次为中型。铅锌矿体形态简单，以似层状顺层产于中寒武统敖溪组中，倾向 ＮＷ，倾角一般5°- 10°，局部可达27°。一般只有一层铅锌矿体，局部可见１-４层矿体。

3.2矿石特征

矿石矿物成分较简单，以闪锌矿为主，次为方铅矿。脉石矿物主要有黄铁矿、白云石、方解石、石英等。

（1）闪锌矿，低反射率，均质性，可见特征棕红色内反射。主要为他形粒状，粒径＜0.02ｍｍ，裂隙发育，常被石英填充交代，可见黄铜矿呈乳浊状分布于闪锌矿中。

（2）方铅矿，较高反射率，低硬度，有擦痕，均质性，可见特征黑三角孔，多为他形，粒径0.5～６ｍｍ。

（3）黄铜矿，较高反射率，弱非均质性，中－低硬度，易磨光，粒径＜0.05ｍｍ。他形，多呈乳滴状分布在闪锌矿中，也可见与闪锌矿呈共结边结构产出。

（4）黄铁矿，高反射率，硬度高。可见两种产状），一种为自形粒状结构，粒径较大，为0.2～0.5ｍｍ，少数黄铁矿颗粒被溶蚀交代；另一种为半自形－他形粒状，粒径多数在0.1ｍｍ 以下，多产于围岩中，为成岩期黄铁矿。

（5）白云石，低反射率，强非均质性，主要呈细小颗粒产出。

（6）方解石，低反射率，明显的浅灰色－深灰色双反射，强非均质性，主要呈脉状产出。

（7）石英（Ｑ）微量，深灰色，低反射率，高硬度，均质性，多为他形。

3.3围岩蚀变

围岩蚀变总体表现为低温热液蚀变特征，蚀变类型有白云石化、硅化、方解石化、黄铁矿化以及沥青化等。

1. 白云石化　区内白云石化最为发育，主要发生在赋矿层（∈２ａ３）层间破碎带内，白云石充填于角砾裂隙间，形成各种形状的白云石。白云石化与闪锌矿的关系较为密切。

2. 硅化　晶出的石英呈灰白色－浅灰白色，常与白云石共生。

3. 黄铁矿化　细粒黄铁矿呈脉状产于白云石或闪锌矿与围岩角砾接触部位。

4成矿流体研究

4.1成矿流体来源

与铅锌成矿密切伴生的方解石中流体 H-O 同位素分析结果表明，该矿床成矿流体主要来自建造水，还有少量大气降水。样品投影点集中落入盆地流体范围，个别样品点落在盆地流体附近靠近大气降水线一侧，也说明成矿流体主要来自盆地流体中的建造水，掺合少量大气降水。而第二成矿阶段成矿流体均一温度和盐度均略低于第一成矿阶段的变化特征预示着在成矿作用的晚期或有另外一种低温、低盐度的流体加入，这种流体极可能为大气降水。

4.2成矿流体性质

凤凰铅锌矿床成矿流体总体表现为低温、中高盐度、中等密度、富含 ＣＨ_４的还原性流体，从成矿早期到成矿晚期成矿流体温度、盐度均呈现逐渐降低的趋势。成矿流体的这些特征与湘黔地区铅锌、汞矿床的成矿流体特征非常相似，说明凤凰铅锌矿床成矿流体具典型 ＭＶＴ型铅锌矿床成矿流体特征^[3]。

4.3成矿元素的迁移形式与沉淀机理

凤凰铅锌矿床中有机质也参与了成矿，在野外见到沥青与深色闪锌矿共生。此外，单个流体包裹体拉曼光谱成分分析中也检测出 ＣＨ_４，闪锌矿中的纯气相包裹体成分绝大 部 分 （φＢ >93％）为 ＣＨ_４。关 于 还 原 性 气 体（ＣＨ_４）的来源，目前仍存在争议。芮宗瑶等认为沉积物中有机物的干馏作用产生的 ＣＨ_４及油气，形成富含 ＣＨ_４的特殊热卤水。

综上所述，在华南古洋盆的封闭以及扬子地块与华夏地块的碰撞造山形成了华南陆块后，南华纪开始研究区进入克拉通盆地演化阶段，并由早期裂谷盆地逐渐过渡到台地相沉积。随着沉积物的加厚、压实成岩排出大量建造水，建造水在深部循环过程中温度升高、压力增大、盐度提高，萃取下部地层（板溪群和牛蹄塘组）中的成矿元素，同时，沉积物中有机质的干馏作用分解出来的甲烷和油气也加入流体中，形成一种富含成矿物质的还原性成矿流体。成矿流体沿着同生断裂构造系统、地层不整合面、沉积间断面、地层中高渗透率岩层等通道向上运移到浅部有利地层岩性（敖溪组白云岩）中，由环境条件变化导致成矿物质卸载沉淀形成铅锌矿床^[4]。

5结语

1. 凤凰铅锌矿床成矿流体为低温且富含 ＣＨ_４的还原性流体，与区内 ＭＶＴ型铅锌矿床成矿流体特征相似。

2. 凤凰铅锌矿床成矿流体主要来自建造水，晚期有大气降水掺合，流体中的有机质（沥青、ＣＨ_４）主要为寒武系牛蹄塘组黑色岩系中有机物干馏作用的结果。

3. 沉积盆地中的建造水在沉积物成岩压实作用中被释放，在深部循环过程发生增温增压，萃取深部地层中的成矿物质，并与 ＣＨ_４等一起形成还原性成矿流体，沿同生断裂构造等通道向上运移，铅锌等成矿物质在浅部敖溪组白云岩中沉淀成矿。

参考文献

[1]周云,段其发,曹亮,于玉帅,甘金木.湖南花垣矿集区李梅铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr定年与成矿物质示踪[J/OL].地球科学与环境学报:1-13[2021-05-06].https://doi.org/10.19814/j.jese.2020.08036.

[2]王晗昳,何谋惷,丁振举.湖南凤凰铅锌矿床成矿流体特征及成矿机制[J].地质科技通报,2020,39(06):103-111.

[3]敖顺福.碳酸盐岩型(MVT)铅锌矿选矿技术进展[J].矿产保护与利用,2020,40(05):170-178.

[4]刘树根,孙玮,钟勇,邓宾,宋金民,冉波,罗志立,韩克猷.四川海相克拉通盆地显生宙演化阶段及其特征[J].岩石学报,2017,33(04):1058-1072.

【作者简介】奉大博，1997.2--，男，汉族，四川省广元市苍溪县人；2020年毕业于防灾科技学院，地质学专业；现在成都理工大学研究生在读。

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