2. 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室/地质流体研究所/地球科学与工程学院, 南京 210093
2. State Key Laboratory for Mineral Deposit Research/Institute of Geo-Fluids/School of Earch Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
0 前言
通常,流体包裹体研究通过与矿石矿物伴生的透明脉石矿物的流体包裹体分析来推断矿石形成的p-T-x条件。这一研究方法的前提是紧密共生的脉石矿物和矿石矿物同时形成,而且经历了相同的流体作用,从理论上讲,它们的形成温度应是一致的。但是,它们在成因上的直接联系缺乏令人信服的证据,从而对测试数据的解释产生重要影响。20世纪80年代以来,国内外学者开始尝试利用红外显微镜来研究半透明——不透明的矿石矿物,在金属矿床研究领域取得了令人振奋的结果[1, 2]。Campbell等[3]对英格兰Cligga Head矿床中共生石英、锡石和黑钨矿流体包裹体的对比研究结果发现,共生的脉石矿物与矿石矿物在形成物理化学条件上存在差异。Pei Ni等[4]和朱霞等[5]运用显微红外测温技术对苏鲁超高压变质带榴辉岩中金红石的流体包裹体显微测温研究也取得了成功。到目前为止,红外显微测温技术已经成功应用于金红石[5]、黑钨矿[3]、硫砷铜矿[6, 7]和辉锑矿、黝铜矿、车轮矿[8, 9]、黄铁矿[10, 11, 12]等不透明-半透明矿物中的流体包裹体研究。Campbell等[1]和Luders等[9]在黑钨矿、黝铜矿、赤铁矿、铬铁矿等矿物中发现了流体包裹体,并给出了流体包裹体测温结果,如黝铜矿(255 ℃)、砷黝铜矿(270 ℃)和黑钨矿(256～399 ℃)。朱霞等[5]研究表明，可见光和红外光两种光源下流体包裹体的测定不存在系统误差,而且利用红外显微镜进行半透明——不透明矿石矿物的流体包裹体测定时,循环技术法是测定冰点和均一温度的有效方法,研究表明矿石矿物中的流体包裹体包含矿石沉淀阶段的重要信息,对准确获得成矿温度、压力等物理化学参数,正确理解成矿过程具有其他方法不可替代的重要作用。但是,国内对不透明闪锌矿的流体包裹体研究罕见报道。
云南会泽超大型富锗铅锌矿床,主要的矿石矿物(闪锌矿)颜色丰富多彩、粒度各异,反映该矿床形成特殊成矿流体在独特成矿环境中[13]。但是,对于成矿作用的精髓 成矿流体,其来源及矿床成因争议不小[13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27],从而限制了以成矿理论为指导的隐伏矿定位预测研究的深入。前人仅通过与矿石矿物(闪锌矿、方铅矿)共伴生的脉石矿物(方解石、白云石)来推断矿石形成的p-T-x条件及成矿流体的有关信息。故本文采用显微红外测温技术直接分析不同世代半透明——不透明闪锌矿流体包裹体,并通过闪锌矿与共生方解石流体包裹体的对比研究,揭示它们在形成物理化学条件上存在的差异性,为会泽型(HZT)锌矿床研究提供重要证据,对从更深层次认识滇东北富锗铅锌矿集区矿床的成矿机制及找矿方向具有重要的指导意义。
1 矿床地质概况
会泽铅锌矿床是川——滇——黔铅锌多金属成矿域中部滇东北富锗铅锌矿集区典型的HZT铅锌矿床之一。它位于小江深断裂带附近北东向构造带、南北向构造带的构造复合部位(图 1)。  |
| 1.中二叠统峨眉山玄武岩; 2.二叠系:P1为栖霞茅口组灰岩、白云质灰岩夹白云岩, 梁山组炭质页岩和石英砂岩,P2为中三叠统峨眉山玄武岩;3.石炭系: 马平组角砾状灰岩, 威宁组鲕状灰岩, 摆佐组粗晶白云岩及白云质灰岩, 大塘组隐晶灰岩及鲕状灰岩; 4.泥盆系: 宰格组灰岩、硅质白云岩和白云岩, 海口组粉砂岩和泥质页岩; 5.寒武系: 筇竹寺组泥质页岩夹砂质泥岩; 6.震旦系:灯影组硅质白云岩; 7.断裂; 8.地层界线; 9.铅锌矿床。 图 1 会泽铅锌矿区地质简图 Fig. 1 Geological map of Huize Zn-Pb district |
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通过大量研究,认为该矿床具有独特的矿床地质特征[18, 19, 20, 21]: ①矿床平均品位特高(w(Pb+Zn)为30%～35％,局部高达60％),明显不同于其他类型矿床(SEDEX、VHMS、MVTw(Pb+Zn)为4%～10％)。②冲断褶皱构造上盘的层间压扭性断裂控矿特征明显,矿体与围岩界线截然,“蚀变白云岩-层间断裂带-铅锌矿体”常形成“三位一体”的矿化结构[9]；陡倾斜矿体垂直延深 (＞1 600 m)远大于走向延长(150～350 m)。③单个矿体中富Pb、Zn和共伴生Ge、Ag、Cd矿种的资源量可达大型矿床规模(1、8、10号矿体,并继续延深); 矿石除富集Pb、Zn外,还富集Ge、Ag、Cd、Ga、In等共伴生组分(部分地段可圈定Ge、Ag、Cd矿体)。④矿石矿物组成简单,主要由闪锌矿、方铅矿、黄铁矿组成; 矿石组构特点突出(中粗晶自形结构为主,块状构造占绝对优势)。⑤白云石化广泛且强烈。⑥矿床主要赋存于下石炭统粗晶白云岩与白云岩化灰岩界面间的层间断裂及其附近,矿化对岩性有明显的选择性。⑦从矿体底板到顶板,主要矿物组合具有分带性。⑧尽管矿石有用组分多而复杂,但是易选、易冶,同比采选效益好,经济成本低。矿床形成过程可划分为热液成矿期及表生期。根据矿物共生组合和闪锌矿、方铅矿、黄铁矿的世代及矿脉间的穿插关系,将热液成矿期划分为4个成矿阶段：(Ⅰ)粗晶黄铁矿(1)-深色粗晶闪锌矿(1)-铁白云石-石英阶段 (Py1-Sp1-(Fe-Do)-Q)：(Ⅱ)褐色——棕色粗晶闪锌矿(2)-粗晶方铅矿(1)-粗晶方解石(1)阶段(Sp2-Ga1-Cc1)；(Ⅲ)浅棕——淡黄色中细晶闪锌矿(3)-细晶方铅矿(2)-中粗晶黄铁矿(2)阶段(Sp3-Ga2-Py2)；(Ⅳ)细晶黄铁矿(3)-细晶方解石(2)-白云石阶段(Py3-Cc2-Do)。
2 样品采集及实验方法
系统采集不同中段、不同矿体的铅锌矿石标本,并进行详细描述、整理和分类(表 1; 图 2 A——F),选择不同颜色的闪锌矿矿石切制包裹体片(图 2G,H)。闪锌矿包裹体片的厚度较脉石矿物包裹体片薄(一般100～200 μm),具体厚度视闪锌矿颜色的深浅程度而定,颜色较浅者可达300 μm。镜下观察发现,会泽铅锌矿床闪锌矿具有明显的浅黄色→黄褐色颜色变化,并有与其共生的方解石;因此,将与闪锌矿呈共生关系的方解石做对比测温研究。| 样 号 | 矿石名称 | 成矿阶段 | 采 集 地 点 | 矿石特征简述 |
| QL-301 | 淡黄——棕褐色致密块状黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石 | Ⅱ+Ⅲ | 1571中段10号矿体 | 主要矿石矿物：黄铁矿、闪锌矿及少量方铅矿。黄铁矿呈细粒状致密块状产出, 局部见少量细小黄铁矿晶体产于构造裂隙内; 闪锌矿分为浅棕褐色和棕褐色两类。浅棕褐色闪锌矿多于深棕褐色闪锌矿, 两者均呈不规则团块状或脉状充填于细粒黄铁矿之间; 黄铁矿和闪锌矿界线明显, 沿接触界线断续产出不规则状细粒方铅矿细脉(图2A) |
| LB-1 | 浅棕褐——棕褐色块状铅锌矿石 | Ⅲ | 1571中段10号矿体110穿脉矿体下部 | 主要矿石矿物为闪锌矿, 其次为少量方铅矿和黄铁矿。闪锌矿呈浅棕褐色——棕褐色; 方铅矿呈细粒团状分布于闪锌矿内; 黄铁矿呈浅黄色细粒团状或星散状分布于闪锌矿之间的裂隙内 (图2B) |
| LB-2 | 棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅰ+ Ⅱ | 1571中段110穿脉10号矿体 | 主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿, 局部少量黄铜矿。闪锌矿呈棕褐色——深棕褐色, 黑灰色方铅矿呈不规则脉状产出于闪锌矿和黄铁矿化糜棱岩中。浅黄色黄铁矿细粒集合体主要产于灰白色白云质糜棱岩内, 与闪锌矿、方铅矿接触界线明显; 少量黄铁矿产于闪锌矿裂隙之间。铜黄色黄铜矿呈细粒状很少,分布于闪锌矿裂隙间(图2C) |
| LB-5 | 灰色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ | 1631中段38穿脉6号矿体中部 | 主要为闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿和石英、方解石。闪锌矿最多, 呈棕褐色细粒状; 方铅矿呈浅灰色细粒状、亮金属光泽；铜黄色黄铜矿呈细粒状; 浅黄色黄铁矿呈细粒状, 黄铁矿和黄铜矿集合体呈脉状分布于脉石矿物周围或呈浸染状散布于闪锌矿中；石英呈不规则团块状分布于闪锌矿中 |
| LB-6 | 棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅰ+ Ⅱ | 麒麟厂矿区地表(充填站旁) | 矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和少量黄铜矿。闪锌矿呈棕褐色——深棕褐色粗粒状; 方铅矿呈灰色细粒状, 沿闪锌矿裂隙或闪锌矿与脉石矿物的接触部位分布; 黄铁矿呈浅黄色细粒状、浸染状分布于闪锌矿中; 黄铜矿呈铜黄色中——细粒。脉石矿物主要为灰白——白色石英、方解石和白云石, 呈团斑状分布于矿石中。常见细粒黄铁矿集合体, 见晶形完整的方铅矿、黄铁矿、黄铜矿或闪锌矿(图2D) |
| LB-8 | 棕褐色致密块状闪锌矿石 | Ⅰ | 1571中段10号矿体1571-1点 | 矿石矿物主要为闪锌矿, 其次为方铅矿和黄铁矿。闪锌矿呈棕褐——深棕褐色粒状; 方铅矿含量较少, 呈铅灰色、亮金属光泽, 主要呈不规则状分布于闪锌矿间; 黄铁矿呈淡黄色细粒状, 主要分布于灰白色蚀变白云岩中, 少量分布于闪锌矿中。脉石矿物主要为灰白色石英, 呈大小不等的不规则团块(图2E) |
| LB-10 | 棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅰ+ Ⅱ | 1571中段10号矿体1571-9-1点 | 主要矿石矿物为闪锌矿、黄铁矿及方铅矿。闪锌矿主要呈棕褐——浅棕褐色中粗粒状; 黄铁矿为浅黄色细粒状, 部分颗粒晶形完整; 方铅矿为浅灰色、亮金属光泽, 沿闪锌矿和黄铁矿的接触界线分布。脉石矿物为灰白色石英和方解石, 呈大小不等的不规则团块 |
| LB-12 | 棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ+Ⅲ | 1571中段10号矿体1571-9-3点 | 矿石矿物主要为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿。闪锌矿为棕褐——浅棕褐色粗粒状; 方铅矿为铅灰色、亮金属光泽细粒状, 含量较少, 主要分布于闪锌矿、黄铁矿内; 黄铁矿为淡黄色细粒状, 大部分呈集合体产出, 可见黄铁矿晶形。少量的黄铁矿呈细粒状分布于闪锌矿裂隙之间 |
| LB-14 | 浅黄——棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ+Ⅲ | 1571中段10号矿体1571-9-8点 | 矿石矿物主要为黄铁矿、闪锌矿和方铅矿。黄铁矿为浅黄色细粒状, 呈团块状或不规则脉状产出于闪锌矿、方铅矿之间; 闪锌矿为浅黄——棕褐色粗粒状, 油脂光泽; 方铅矿为铅灰色中——粗粒, 强金属光泽。脉石矿物为灰白色方解石, 呈不规则团块状分布于闪锌矿和方铅矿之间, 其内部可见方铅矿 |
| LB-18 | 棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ | 1571中段8分层10号矿体第Ⅱ层矿顶板 | 矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿, 次为黄铁矿。闪锌矿为棕褐色中——粗粒状; 方铅矿呈铅灰色细粒状; 黄铁矿为浅黄色细粒状, 主要分布在方铅矿中。脉石矿物为方解石(图2F) |
| LB-23 | 灰色——棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅰ+Ⅱ | 1571中段16分层6号矿体 | 矿石矿物主要为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿。闪锌矿为深灰——棕褐色, 金属-油脂光泽; 黄铁矿为浅黄色细粒, 呈团块状分布于矿石中; 方铅矿为铅灰色、亮金属光泽, 呈脉状分布于闪锌矿和黄铁矿接触界线处。脉石矿物为灰白色铁白云石和石英, 其颗粒不规则, 被闪锌矿、方铅矿胶结 |
| HZ-1261-94-4 | 灰白——肉红色块状粗晶白云岩 | Ⅲ | 1261-94#穿脉 | 岩石局部发育裂隙及细小溶洞, 内部发育颗粒状自形晶方解石 |
| HZ-1261-94-10 | 灰白色粗晶白云岩 | Ⅲ | 1261-94#穿脉 | 发育细小溶洞, 内见方解石颗粒 |
| HZ-1261-94-11 | 黄褐——灰褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ+Ⅲ | 1261-94#穿脉 | 矿石矿物为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿。闪锌矿为黄褐——棕褐色粗粒状; 黄铁矿为淡黄色细粒状; 方铅矿为亮铅灰色细粒状, 与闪锌矿密切共生 |
| 1#-1704-14-2 | 浅棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ | 1704-14#穿脉 | 矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿, 未见脉石矿物。闪锌矿为浅棕褐色粗粒状; 方铅矿为亮铅灰色, 呈团块状分布于闪锌矿中。矿石表面局部见溶蚀现象和重结晶闪锌矿(半透明) |
| 1#-1704-14-6 | 黄褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ+Ⅰ | 1704-14#穿脉 | 矿石矿物为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿, 脉石矿物为方解石。闪锌矿为棕色——棕褐色粗粒状；黄铁矿为淡黄色粗——细粒状；方铅矿呈亮铅灰色，中-细粒。上述3种矿石矿物各自集中成条带状相间分布，方解石含量很少, 为灰白色, 呈团块状分布于闪锌矿中 |
| 1#-1704-14-7 | 灰褐色——棕褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ | 1704-14#穿脉 | 矿石矿物为闪锌矿和方铅矿。闪锌矿为灰褐色——棕褐色粗粒状；方铅矿为亮铅灰色粗粒状 |
| 10#-1331-5 | 棕褐——深褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅰ+Ⅲ | 1331中段10# 矿体 | 闪锌矿为主, 其次为方铅矿和黄铁矿及少量黄铜矿, 脉石矿物为方解石。闪锌矿呈棕褐——黑褐色中——粗粒状; 方铅矿呈亮铅灰色细粒状, 呈不规则团块状、团斑状、细脉状分布于闪锌矿、黄铁矿中或闪锌矿与方解石接触界线附近；黄铁矿呈淡黄——黄白色细粒状, 呈不规则团斑状、脉状分布于闪锌矿中；黄铜矿较少, 多与黄铁矿密切共生；方解石呈灰白色约占1%, 呈不规则团斑状分布于闪锌矿内,与闪锌矿的界线明显 |
| HZ-06 | 灰褐色致密块状铅锌矿石 | Ⅱ+Ⅲ | 1331中段10# 矿体 | 矿石矿物为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿。闪锌矿呈灰褐色、浅棕褐色中——粗粒状；黄铁矿为淡黄色细粒状；方铅矿为亮铅灰色细粒状,产于闪锌矿中。矿石表面发育细小溶洞,并见大小不等的黄褐色白云岩团块 |
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| A．淡黄[CD1]棕褐色致密块状黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石(样号: QL-301); B. 浅棕褐色块状铅锌矿石(样号: LB-1); C. 棕褐色致密块状铅锌矿石(样号: LB-2); D. 棕褐色致密块状铅锌矿石(样号LB-6); E. 棕褐色致密块状闪锌矿矿石(样号: LB-8); F. 棕褐色致密块状铅锌矿石(样号LB-18); G. 显微镜下浅色闪锌矿(Sp1)和深色闪锌矿(Sp2)的接触关系; H. 显微镜下浅色闪锌矿(Sp1)、深色闪锌矿(Sp2)与方解石(Cc)的接触关系; I. 闪锌矿中的纯气相(V)包裹体; J,K.闪锌矿中的纯液相包裹体; L-P.闪锌矿中的富液相气液两相(L+V)包裹体; Q.闪锌矿中的含子矿物三相(L+V+S)包裹体;R.含CO2三相(LCO2+LH2O+VCO2)包裹体。Sp1:浅色闪锌矿; Sp2:深色闪锌矿; Cc:方解石; V.气相; L.液相; S.子矿物,LH2O.液相二氧化碳;VH2O.气相二氧化碳。 图 2 会泽铅锌矿床矿石特征及闪锌矿中主要流体包裹体类型照片 Fig. 2 Photos of ore samples and major kinds of sphalerite-hosted fluid inclusions in Huize Pb-Zn deposit |
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利用美国Fluid Inc公司产的BX51红外-紫外显微镜进行闪锌矿流体包裹体岩相学研究,其图像利用红外电子感应转换成数据信号,再通过电脑软件处理输出在电脑显示器上以供观察[5]。样品显微测温使用英国产Linkam THMS-600型冷热台(温度范围-195～600 ℃),测定前采用人工合成纯H2O及25%NaCl的H2O-NaCl包裹体进行系统校正。其分析精度为: 在30～300 ℃区间为±1 ℃,在300～600 ℃区间为±2 ℃[27]。流体包裹体岩相学研究和显微测温工作在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。
3 实验结果与讨论 3.1 流体包裹体岩相学
闪锌矿中发育大量流体包裹体,按流体包裹体成因,可分为原生、假次生和次生包裹体3类。闪锌矿中原生流体包裹体很多,按其产出状态及大小可分三类: 1)包裹体较小(多在2 μm以下),呈群分布在闪锌矿中,多数为纯气相包裹体、富气相气液两相包裹体; 2)包裹体沿闪锌矿的生长环带呈定向分布,其大小为4～6 μm,多为纯气相包裹体、富液相气液两相包裹体及富气相气液两相包裹体; 3)包裹体较大,一般在5 μm以上,呈孤立状零星分布于闪锌矿中,是本次实验的主要研究对象,该类包裹体以富液相气液两相包裹体为主,少量为富气相气液两相、纯液相包裹体,并可见含子矿物三相、含CO2三相包裹体。次生包裹体较少见,颗粒一般较大,呈定向分布,成群出现于矿物晶体的裂隙内; 极少见假次生包裹体。根据Roedder(1984)和卢焕章等[28]对流体包裹体在室温下相态的分类标准,会泽铅锌矿床闪锌矿中原生流体包裹体可分为6种类型:
Ⅰ类: 纯气相(V)包裹体(图 2I)。为闪锌矿中最主要的包裹体类型,包裹体主要呈黑色不透明,未见液相。包裹体大小相差悬殊,90%的此类包裹体小于2 μm，甚至小于1 μm，密集呈群分布; 大小中等者约5 μm,常沿闪锌矿的生长环带呈定向分布,约占此类包裹体的8％; 另外有少量呈孤立状分布的包裹体大于10 μm,约占此类包裹体的2%。根据赋存矿物特征,可将其划分为3类：1)深棕褐色闪锌矿,包裹体长轴大小为4~8 μm,占包裹体总数7%,成群或孤立状分布; 2)褐色——棕色闪锌矿,包裹体长轴大小为2~11 μm,占包裹体总数5%,成群或串珠状分布; 3)浅黄色闪锌矿,包裹体长轴为1~5 μm,占包裹体总数2%,成群分布。纯气相包裹体常与富液相气液两相包裹体、富气相气液两相包裹体共生。
Ⅱ类: 纯液相(L)包裹体(图 2J，K)。该类包裹体中未见有气相(V)和固相的存在,其粒径较小,一般为1~5 μm,少数6~8 μm,形态多呈负晶形、管状或圆形,少数为不规则状。根据赋存矿物特征,可将其划分为3类：1)深棕褐色闪锌矿,包裹体长轴大小为1~10 μm,占包裹体总数90%,成群分布; 2)褐色——棕色闪锌矿,包裹体长轴大小为2~11 μm,占包裹体总数85%,成群或串珠状分布; 3)浅黄色闪锌矿,包裹体长轴为1~12 μm,占包裹体总数80 %,成群分布。该类包裹体出现较少,常沿矿物结晶面成群分布,少量单个产出,与纯气相包裹体和气液两相包裹体共生。
Ⅲ类:富液相气液两相(L+V)包裹体(图 2L——P)。由液相(L)和气相(V)组成,以液相为主,气液比(V气/(V气+V液))一般小于40%。此类包裹体大小多为2～6 μm,是本次实验的主要研究对象,呈管状、负晶形及不规则状沿闪锌矿的生长环带定向排布,较大者呈孤立状分布。根据赋存矿物特征,可将其划分为3类：1)深棕褐色闪锌矿,包裹体长轴大小为2~20 μm,占包裹体总数3%,孤立状分布; 2)褐色——棕色闪锌矿,包裹体长轴大小为2~36 μm,占包裹体总数8%,成群或串珠状分布; 3)浅黄色闪锌矿,包裹体长轴为2~10 μm,占包裹体总数10 %,成群分布。纯气相包裹体常与富液相气液两相包裹体、富气相气液两相包裹体共生。闪锌矿均一温度变化范围为100~364 ℃,主要集中于150~200 ℃; 盐度((w(NaCl))，下同)为1.1%~18.0%,主要集中于14%~18%区间(表 2)。
| 序号 | 样号 | 成矿阶段 | 寄主矿物 | 大小/((μm×μm)或μm) | 气液比/% | 冰点温度/℃ | 盐度/% | 均一温度/℃ | |||
| 范围 | 均值 | 范围 | 均值 | 范围 | 均值 | ||||||
| 1 | QL-301(21) | II、III | 闪锌矿 | 2×2.5~5×15 | 5~40 | -7.1~-0.6 | -2.1 | 1.1~10.6 | 3.4 | 118~251 | 180 |
| 2 | LB-1(1) | III | 闪锌矿 | 3×3 | 10 | - | - | 8.0~17.3 | 12.8 | 148 | 148 |
| 3 | LB-6(24) | I、II | 闪锌矿 | 2×2~8×10 | 8~30 | -13.5~-5.1 | -9.2 | 12.2~16.7 | 14.6 | 100~283 | 169 |
| 4 | LB-2(14) | I、II | 闪锌矿 | 4×6~12×15 | 8~30 | -12.8~-8.4 | -10.7 | 9.9~13.8 | 11.9 | 172~229 | 195 |
| 5 | LB-5(2) | II | 闪锌矿 | 4×5~5×7 | 25~30 | -9.9~-6.5 | -8.2 | - | - | 196~199 | 198 |
| 6 | LB-8(4) | I | 闪锌矿 | 2×2~5×5 | 12~45 | - | - | 8.0~17.3 | 12.8 | 326~345 | 336 |
| 7 | LB-10(3) | I、II | 闪锌矿 | 2×4~5×7 | 5~20 | - | - | - | - | 182~267 | 238 |
| 8 | LB-14(18) | II、III | 闪锌矿 | 2×5~5×20 | 5~33 | -14.3~-4.5 | -8.2 | 7.1~18.0 | 11.5 | 141~192 | 170 |
| 9 | LB-18(19) | II | 闪锌矿 | 5×5~14×36 | 5~40 | -12.0~-9.6 | -10.7 | 13.5~16.0 | 14.8 | 124~190 | 174 |
| 10 | LB-12(1) | III | 闪锌矿 | 5×7 | 25 | - | - | - | - | 142 | 142 |
| 11 | LB-23(25) | II | 闪锌矿 | 2×3~6×13 | 10~30 | -13.7~-10.0 | -12.1 | 13.9~17.5 | 16.0 | 134~191 | 155 |
| 12 | LB-7(6) | III | 方解石 | 2×3~5×6 | 4~40 | -6.2~-0.1 | -2.75 | 138~248 | 190 | ||
| 13 | HZ-1261-94-11(16) | II、III | 闪锌矿 | 1×3~10×6 | 14~40 | -9.6~-2.9 | -6.6 | 4.7~13.5 | 9.8 | 145~286 | 175 |
| 14 | HZ-1261-94-4(10) | IV | 方解石 | 2×2~8×4 | 18~60 | -4.8~-0.9 | -3.1 | 1.5~7.5 | 5.0 | 133~212 | 175 |
| 15 | HZ-1261-94-10(8) | IV | 方解石 | 2×2~6×4 | 18~30 | -2.2~-0.9 | -1.7 | 1.5~3.6 | 2.8 | 133~213 | 174 |
| 16 | 1#-1704-14-2(17) | II | 闪锌矿 | 4×4~12×6 | 11~30 | -11.6~-4.7 | -8.6 | 7.4~15.6 | 12.3 | 161~201 | 186 |
| 17 | 1#-1704-14-6(10) | I | 闪锌矿 | 4×2~10×4 | 25~30 | -16.9~-3.8 | -7.7 | 6.1~15.3 | 10.8 | 201~270 | 238 |
| 18 | 1#-1704-14-7(12) | II | 闪锌矿 | 2×4~24×18 | 14~25 | -10.5~-1.7 | -5.7 | 2.8~14.5 | 8.5 | 162~188 | 175 |
| 19 | 10#-1331-5(10) | I、III | 闪锌矿 | 3×3~5×4 | 20~28 | -12.8~-8.3 | -10.3 | 12.1~16.7 | 15.1 | 131~205 | 182 |
| 20 | HZ-06(10) | II | 闪锌矿 | 4×2~6×6 | 20~40 | -12.2~-6.1 | -8.6 | 7.4~16.1 | 12.2 | 173~238 | 206 |
| 21 | QL-308(11) | II | 闪锌矿 | 4×2~10×4 | 18~40 | -18.0~-6.3 | -9.5 | 9.6~18.3 | 13.1 | 156~225 | 199 |
| 22 | QL-304-2(20) | II | 闪锌矿 | 4×4~14×3 | 14~40 | -14.6~-4.7 | -9.4 | 7.4~18.3 | 13.1 | 160~239 | 182 |
| 23 | CHR-13(9) | I | 闪锌矿 | 4×2~10×4 | 18~30 | -11.4~-6.8 | -8.6 | 10.2~15.4 | 12.3 | 195~364 | 233 |
| 24 | 1571-2 | II | 方解石 | 3~8 | 5~10 | - | -5.8 | 168~232 | 172 | ||
| 25 | HQ-84 | II | 方解石 | 3~10 | 5~20 | - | -4.8 | 189~240 | 208 | ||
| 26 | 1631-1 | II 、IV | 方解石 | 3~10 | 5~15 | - | -4.4 | 142~205 | 164 | ||
| 27 | HQ109-4 | II | 方解石 | 3~10 | 5~15 | - | -5.7 | 203~245 | 221 | ||
| 28 | HQ-99-1 | II | 方解石 | 3~10 | 5~10 | - | -4.1 | 181~204 | 193 | ||
| 29 | 44QM-1 | IV | 方解石 | 5~70 | 5~15 | - | -6.3 | 147~202 | 165 | ||
| 30 | MQ914 | II 、IV | 方解石 | 3~15 | 5~20 | - | -7.4 | 138~226 | 175 | ||
| 31 | MQ912 | II | 方解石 | 3~12 | 5~30 | - | -8.2 | 198~240 | 217 | ||
| 注: 序号1——23为本文测试数据，24——31据文献[13]；样号列括号中数字为测试样品数。 | |||||||||||
Ⅳ类: 含子矿物三相(L+V+S)包裹体(图 2Q)。该类包裹体较少见,含有气相、液相和固相子矿物(可能为NaCl)。包裹体大小为3~8 μm,气液比8~20 %; 子矿物一般为1个,少量为2个。子矿物一般早于气泡或与气泡同时消失。子矿物完全消失温度为100~130 ℃,盐度为28.0%~28.9%,气泡完全消失温度为130~200 ℃。该类包裹体可能代表沸腾作用下的临界流体。
Ⅴ类: 富气相气液两相(L+V)包裹体。由液相(L)和气相(V)组成,以气相为主,气液比(V气/(V气+V液))大于50%。能够观察到的此类包裹体多为2~6 μm,呈管状、负晶形、不规则状沿闪锌矿生长环带定向排布,较大者呈孤立状分布。
Ⅵ类: 含CO2三相(LCO2+LH2O+VCO2)包裹体(图 2R)。该类包裹体含有气相CO2、液相CO2和液相H2O,与流体包裹体成分中含有较多的CO2相一致。包裹体大小为4×6 μm,气液比45%,主要呈孤立状分布,显示流体的不混溶分馏特征。
结合矿相学研究，对不同成矿阶段闪锌矿中流体包裹体组合区分，具有如下特点：(Ⅰ)Py1-Sp1-(Fe-Do)-Q阶段： Ⅰ类( 4~8 μm，约占包裹体总数的7% )、Ⅱ类( 1~10 μm，约占包裹体总数的90%)以及Ⅲ类( 2~20 μm，约占包裹体总数的3%)；(Ⅱ)Sp2-Ga1-Cc1阶段： Ⅰ类( 2~11 μm，约占包裹体总数的5% )、Ⅱ类( 2~11 μm，约占包裹体总数的90%)、Ⅲ类(2~36 μm，约占包裹体总数的3%)以及Ⅳ类(3~8 μm); (Ⅲ)Sp3-Ga2-Py2阶段：Ⅰ类( 1~5 μm，约占包裹体总数的2% )、Ⅱ类(1~12 μm，约占包裹体总数的80%)以及Ⅲ类( 2~10 μm，约占包裹体总数的10%) 。不同世代闪锌矿中主要赋存包裹体为Ⅲ类(L+V型)，其组合特点略有区别。
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| 图 3 闪锌矿中流体包裹体均一温度与冰点温度的测定过程 Fig. 3 Determining process of homogenization temperatures and freezing point temperatures of fluid inclusions in sphalerite |
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从表 2和图 4上可看出,均一温度为100~364 ℃,而且深色——棕褐色闪锌矿均一温度高于浅色闪锌矿和共生方解石的均一温度。均一温度集中在两个区间: 150～221 ℃和320～364 ℃。利用Potter II(1989)[8]所给出的不同浓度NaCl溶液的均一温度与压力校正图解[8],对包裹体测温数据进行压力校正,会泽铅锌矿床流体包裹体压力校正值为31~67 ℃,包裹体的捕获温度大多大于200 ℃。其中,早成矿阶段流体捕获温度可达382 ℃,反映了具中高温热液流体作用的特征。不同成矿阶段流体演化特征(表 3,图 4)。如下(Ⅰ)Py1-Sp1-(Fe-Do)-Q阶段：包裹体组合均一温度范围为174~364 ℃,平均值230 ℃,峰值区间185~200 ℃; 盐度范围4.7%~20.1%,平均值12.8%,峰值区间14.0%~15.0%。(Ⅱ)Sp2-Ga1-Cc1阶段：均一温度范围155~239 ℃,平均值189 ℃,峰值区间170~185 ℃; 盐度范围2.8%~20.9%,平均值12.5%,峰值区间12.0%~13.0%。(Ⅲ)Sp3-Ga2-Py2阶段：均一温度范围137~192 ℃,平均值164 ℃,峰值区间155~170 ℃; 盐度范围1.1%~18.0%,平均值7.8%,峰值区间1.1%~2.0%。(Ⅳ)Py3-Cc2-Do阶段：均一温度范围100~191 ℃,平均值167 ℃,峰值区间155~170 ℃; 盐度范围1.5%~7.1%,平均值3.5%,峰值区间3.0%~4.0%。
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| 图 4 会泽铅锌矿床不同成矿阶段Ⅲ类(L+V)型流体包裹体均一温度、盐度直方图 Fig. 4 Distributions of the Ⅲ (L+V) type fliud inclusions’ homogenization temperatures and salinity in Huize Pb-Zn deposit |
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| 成矿阶段 | 矿物组合 | 包裹体类型 | 大小/μm | 气液比/% | 冰点温度/℃ | 部分均一温度/℃ | 盐度/% | 均一温度/℃ |
| I | Py1-Sp1-(Fe-Do)-Q | III类(L+V) | 4~10 | 5~20 | -16.9~-3.0 | - | 4.7~20.1 | 174~364 |
| II | Sp2-Ga1-Cc1 | III类(L+V) | 4~24 | 8~22 | -22.0~-1.6 | - | 2.8~20.9 | 155~239 |
| IV类(L+V+S) | 6~7 | 8~30 | - | 100~130 | 28.0~28.9 | 130~200 | ||
| III | Sp3-Ga2-Py2 | III类(L+V) | 5~36 | 5~40 | -14.3~-0.6 | - | 1.1~18.0 | 137~192 |
| IV | Py3-Cc2-Do | III类(L+V) | 2~8 | 18~40 | -4.8~0.9 | - | 1.5~7.1 | 100~191 |
与闪锌矿相比,脉石矿物方解石因主要生成于中——晚成矿阶段,流体包裹体均一温度、盐度变化范围较小(图 4、5、6),主要为中低温-中低盐度包裹体(均一温度164~221 ℃,盐度1.1%~9.5%)。因此,脉石矿物(方解石)的流体包裹体并不能完全反映成矿流体的信息,而闪锌矿流体包裹体更能反映成矿流体的演化信息。
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| 图 5 会泽铅锌矿床流体包裹体盐度频率直方图 Fig. 5 Salinity distributions of fluid inclusions in Huize Pb-Zn deposit |
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| 图 6 会泽铅锌矿床流体包裹体均一温度-盐度分布图 Fig. 6 Scatter diagram of homogenization temperature vs. salinity of fluid inclusions in Huize Pb-Zn deposit |
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| 矿床 | 会泽富锗银铅锌矿床 | 典型的MVT铅锌矿床 | |
| 成矿地质体 | 成矿构造背景 | 造山带前陆挤压 | 克拉通台地、前陆盆地边缘、被动陆缘 |
| 主控因素 | 冲断褶皱构造 | 沉积构造(古喀斯特、硅钙面、不整合面)及正断层 | |
| 典型特征 | 富(w(Pb+Zn)≥35％)、大(矿体规模大)、多(共生Ge、Ag、Cd等)、深(延深大)、强(铁白云石化)、成矿温度较高、矿物共生分异和蚀变分带 | 贫(w(Pb+Zn)为3％～10％)、大(矿床储量大)、少(共生组分)、浅(延深浅)、弱(蚀变)、成矿温度低、一般无矿化蚀变分带 | |
| 矿化层位 | C、Z、D层位矿化 | 一般为单一层位 | |
| 成矿地质体 | 冲断褶皱构造及其上盘蚀变白云岩组合 | 红层盆地成岩碳酸盐岩组合与同期构造组合 | |
| 成矿构造 | 成矿构造系统 | 冲断褶皱构造系统 | 沉积构造系统与张性断层构造系统的组合 |
| 成矿结构面 | 压扭性褶皱-断裂带、蚀变岩相界面 | 古喀斯特、硅钙面、不整合面、基底隆起、正断层 | |
| 成矿流体 | 矿石组构 | 块状、脉状、网脉状构造与交代结构为主 | 皮壳状、溶塌角砾状构造与充填结构为主 |
| 作用标志 | 物化条件 | 150～221 ℃; 320～364 ℃ | 75~150 ℃,我国主要集中150～240 ℃ |
| 盐度为： 12.0%～18.0%; 5.0%～11.0%,1.1%~5.0% | 盐度为15%～35% | ||
| 酸性→近中性→弱碱性 | 酸性→近中性 | ||
| 流体成分 | Ca2+-Mg2+-Na+-Cl--HCO-3-SO2-4型,高Ca2+/Mg2+和CO2、低Na+/K+和CH4 | 以富含K+、Ca2+、Cl-、CH4为特征,阳离子K+>Ca2+>Na+>Mg2+,阴离子Cl->F- | |
| 包裹体类型 | 除纯液相、气-液相包裹体外,有纯气相、含子晶多相、含CO2多相包裹体 | 纯液相、气液两相包裹体 | |
| 络合物 | [Pb Cl4]2-、[Zn Cl4]2- | 以氯络合物为主,硫络合物为次 | |
| δ34SCDT | 5‰～15‰,地层硫为主 | -39.0‰～34.4‰,海水硫酸盐为主,单一或多源 | |
| δ13CPDB | 海相碳酸盐岩碳为主: -25.4‰～7.7‰ | 以海相碳酸盐岩碳为主: -9.2‰～0.1‰ | |
| δD-δ18OSMOW | 深源水、建造水的混合水 | 以大气降水为主 | |
| (87Sr/86Sr)0 | 矿石具混合锶,初始值为0.711 4,主要来自于基底岩石和深源 | 具海水的初始值: 0.707 4～0.708 3 | |
| 矿石铅同位素 | 组成较稳定,具多源性,以壳源铅为主 | 以上地壳铅为主 | |
| 注：δ34SCDT.各样品相对于Canyon Diablo(美国亚利桑那州)陨石中陨硫铁的硫同位素组成; δ13CPDB.各样品相对于白垩纪Pee Dee层箭石鞘(美国南加利福尼亚州)的碳同位素组成; δD-δ18OSMOW.各样品相对于标准平均海水的氢、氧同位素组成。 | |||
2)闪锌矿中发育大量流体包裹体,按其相态可分为纯气相(V)、富液相气液两相(L+V)、富气相气液两相(L+V)、纯液相(L)、含子矿物三相(L+V+S)包裹体、含CO2三相(LCO2+LH2O+VCO2)包裹体。其中纯气相(V)、富气相气液两相(L+V)、含子矿物三相(L+V+S)包裹体、含CO2三相(LCO2+LH2O+VCO2)包裹体是在脉石矿物(方解石)中未发现的类型。
3)闪锌矿、方解石的流体包裹体均一温度集中在2个区间: 150～221 ℃和320～364 ℃；盐度变化范围较大(1.1%~18.3%),大致集中3个区间: (12.0%~18.3%)、(5.0%~11.0%)、(1.1%~5.0%)。
4)不同世代闪锌矿流体包裹体大致反映了成矿流体演化的全过程,而方解石包裹体主要反映流体演化的中——晚阶段,与方解石共生的闪锌矿包裹体均一温度高于方解石。因此,闪锌矿流体包裹体较方解石的流体包裹体更能完整反映成矿流体的演化信息,也进一步证实了该矿床并非低温热液矿床。从早成矿阶段到晚成矿阶段,流体演化过程为: 中高温-中盐度→中低温-中盐度→中低温-中低盐度,显然与典型的MVT矿床不是相同的成矿体系。
实验期间得到了南京大学丁俊英老师、刘吉强博士和王国光博士的无私帮助,在此表示衷心感谢！
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