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黔东盘石—盘信地区铅锌矿床Rb-Sr等时线年龄与流体包裹体特征及其找矿意义

谢小峰, 杨坤光

谢小峰, 杨坤光. 2021: 黔东盘石—盘信地区铅锌矿床Rb-Sr等时线年龄与流体包裹体特征及其找矿意义. 地质通报, 40(5): 772-781.
引用本文: 谢小峰, 杨坤光. 2021: 黔东盘石—盘信地区铅锌矿床Rb-Sr等时线年龄与流体包裹体特征及其找矿意义. 地质通报, 40(5): 772-781.
XIE Xiaofeng, YANG Kunguang. 2021: Rb-Sr Isotope ages and fluid inclusion characteristics of Pb-Zn deposit and their prospecting significance in Panshi-Panxin region, eastern Guizhou Province. Geological Bulletin of China, 40(5): 772-781.
Citation: XIE Xiaofeng, YANG Kunguang. 2021: Rb-Sr Isotope ages and fluid inclusion characteristics of Pb-Zn deposit and their prospecting significance in Panshi-Panxin region, eastern Guizhou Province. Geological Bulletin of China, 40(5): 772-781.

黔东盘石—盘信地区铅锌矿床Rb-Sr等时线年龄与流体包裹体特征及其找矿意义

基金项目: 

国家自然科学基金项目《黔东及其邻区早古生代构造变形及其对华南大陆再造的启示》 41472190

中国地质调查局项目《贵州铜仁松桃锰矿矿集区矿产地质调查》 DD20190166-17

《贵州铜仁松桃锰矿矿集区矿产地质调查(大湾地区)》 DD20190166-2020-09

贵州省地质矿产勘查开发局地质科研专项项目《贵州松桃东部地区构造变形特征及其对铅锌矿的控制作用》 黔地矿科合[2015]01号

《黔东松桃地区南华纪锰矿成矿流体特征研究》 黔地矿科合[2020]03号

详细信息
    作者简介:

    谢小峰(1986-), 男, 在读博士生, 高级工程师, 从事金属矿产地质勘查及研究工作。E-mail: jiansheng2865@126.com

  • 中图分类号: P618.42;P618.43

Rb-Sr Isotope ages and fluid inclusion characteristics of Pb-Zn deposit and their prospecting significance in Panshi-Panxin region, eastern Guizhou Province

  • 摘要:

    黔东盘石—盘信地区铅锌矿床位于雪峰山西缘,扬子地块与江南造山带的结合部位,是黔东地区比较典型的铅锌矿床。对该区铅锌矿床成矿期闪锌矿进行Rb-Sr等时线法定年,获得成矿年龄为486±3 Ma(MSWD=1.2),(87Sr/86Sr)i值为0.70918±0.00002。成矿期方解石的流体包裹体岩相学、显微测温及成分分析表明,该区流体包裹体以富液的气液两相包裹体为主,均一温度为277℃,包裹体气相成分以CO2、H2O为主,个别还含有少量CH4,液相成分以Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-为主,少量K+、SO42-。综合研究表明:本区矿床形成于晚寒武世末—早奥陶世初,晚于赋矿地层寒武系第二统清虚洞组,属于后生成矿。闪锌矿(87Sr/86Sr)i值高于赋矿围岩,与早寒武世海水的87Sr/86Sr值相近,结合区域地层含矿性分析,推测成矿物质可能来源于下伏寒武系牛蹄塘组黑色岩系;成矿流体为中低温热卤水成因,可能还混有其他热液来源,Pb、Zn元素在成矿流体中以氯化物形式迁移的可能性较大。

    Abstract:

    The Pb-Zn deposit in Panshi-Panxin area, located on the Western margin of Xuefeng Mountain and the junction of Yangtze block and Jiangnan orogenic belt, is relatively a typical one in Songtao area, East Guizhou.The Rb-Sr isochronal dating on sphalerite of main metallogenic period yields an age of 486±3 Ma(MSWD=1.2) and (87Sr/86Sr)i=0.70918±0.00002.The results of petrography, microthermometer and composition analysis on fluid inclusion in calcite show that the liquid-rich liquid-vapor-type fluid inclusions are the primary ones with a homogenization temperature of 277.23℃, and vapor phases are dominated by CO2 and H2O, with minor CH4 present in individual fluid inclusion, and the ionic compositions are dominated by Na+, Ca2+, Mg2+, Cl- and minor K+and SO42-.The comprehensive studies show that the Pb-Zn deposit of this area was formed in the Late Cambrian to Early Ordovician, later than the country rock of Cambrian Second Series Qingxudong Formation, and indicate a genesis of epigenetic deposit.The(87Sr/86Sr)i of sphalerite is higher than the wall rock, similar to the 87Sr/86Sr ratio of Early Cambrian seawater.Based on the analysis of the ore-bearing potential of the regional strata, it is speculated that the metallogenic material is derived from the Cambrian Niutitang Formation black shale series.The ore-forming fluid is of medium and low temperature hot brine origin and may be mixed with other hydrothermal sources.It is more likely that Pb and Zn migrated in the ore-forming fluid in the form of chloride.

  • 近年,在湘西-鄂西成矿带的花垣地区发现了超大型铅锌矿床,引起人们的广泛关注[1-2]。黔东松桃盘石—盘信地区位于湘西-鄂西成矿带中南部,且与湘西花垣铅锌矿集区相邻(图 1),已发现盘石粑粑寨、嗅脑、康金,盘信老屋场、团塘等铅锌矿点(床),但这些矿点(床)普遍规模不大,矿石品位不高,经济价值较小[4-6]。李宗发[4]、杨绍祥等[7]、周云等[8]、刘劲松等[9]对该地区东部湘西地区铅锌矿成矿时代、成矿流体及矿床成因进行了研究,认为湘西地区铅锌矿成矿是多期的,但主要为加里东期成矿;而成矿流体为中低温、高盐度、高密度的热卤水流体,成矿物质主要来源于寒武系纽芬兰统牛蹄塘组黑色岩系[10-13]。通过对铅锌矿成矿地质背景研究,发现松桃盘石—盘信地区成矿地质条件与湘西地区相似,认为该区具有较大的找矿潜力,但从目前的找矿效果看,两者在成矿上还存在差异。为了查明这种成矿差异的原因,指导该地区进一步找矿工作,有必要开展本区铅锌矿成矿时代、成矿流体等方面的研究。本文对这2个问题进行探讨。

    图  1  黔东盘石—盘信地区地质简图(据参考文献[3]修改)
    S—志留系;O—奥陶系;∈3-4—寒武系第三统-芙蓉统;∈1-2—寒武系纽芬兰统-第二统;Z—震旦系;Qbbx—青白口系板溪群;1—背斜轴;2—铅锌矿点;3—取样位置;4—研究区
    Figure  1.  Simplified geological map of the Panshi-Panxin region, Eastern Guizhou

    黔东松桃盘石—盘信地区位于雪峰山西缘,扬子地块东南缘与江南隆起带的结合部位,是以新元古界浅变质岩系为基底的复杂构造褶皱带。晋宁期武陵运动使基底遭受变形变质[14-16]

    区域内主要出露一套浅海台地相碳酸盐岩地层,包括寒武系杷榔组、清虚洞组、高台组、石冷水组、娄山关组、毛田组,奥陶系桐梓组、红花园组、大湾组等。岩性主要为泥粉晶灰岩、粉晶白云岩、粉砂质页岩等。

    研究区经历了多期构造运动的复合、叠加和改造,形成以NNE—NE向褶皱、断层为主体的构造格架,属中等-复杂构造变形区[17-21]。加里东运动使该区一度隆起,缺失上古生界泥盆系和石炭系。印支运动使该区隆升为陆,燕山运动使该区发生强烈变形,形成复杂的断褶带,喜山运动再次发生断块状差异性隆升[22-23]。区域内褶皱主要为NE向盘山背斜,延伸约9 km。断层构造较发育,三阳断层、红石断层、保侗玉断层控制了研究区的基本构造格架。此外,在3条大断层之间还发育龙塘沟断层、嗅脑断层、盘石断层及NE向的次级断层(图 1)。区内岩浆活动不发育。

    松桃盘石—盘信地区铅锌矿床多为矿点,如粑粑寨、团塘、老屋场等,个别能达到小型规模,如盘石嗅脑铅锌矿床。主要赋存于寒武系第二统清虚洞组藻灰岩中,少部分赋存于寒武系芙蓉统娄山关组白云岩中。矿体呈层状、似层状产出,部分产于大型断层旁侧次级断层、节理或裂隙中。

    本文选取研究区北部盘石嗅脑铅锌矿床、南部盘信团塘和老屋场铅锌矿点作为研究对象,其特征如下。

    (1) 盘石嗅脑铅锌矿床

    赋矿层位主要为清虚洞组,岩性为藻灰岩,其次为娄山关组,岩性为白云岩。铅锌矿体产于清虚洞组第二段第二亚段(∈2q2-2)的含藻灰岩中。含矿岩系自上而下分为3层:③为浅灰色厚层-块状藻泥粉晶灰岩,局部见砂屑、藻屑灰岩,该层灰岩具质纯、性脆、孔隙较发育等特征,厚30~40 m;②为浅灰色厚层泥粉晶藻灰岩,岩石中见较多斑块状及斑点状的原生方解石及方解石细脉,应为成岩作用时期形成,同时可见浸染状、星点状闪锌矿、方铅矿,部分方铅矿、闪锌矿分布在方解石边缘,偶见草莓状黄铁矿(图 2),厚50~80 m;①为深灰色中层泥晶灰岩,厚10~30 m。

    图  2  盘石嗅脑铅锌矿床清虚洞组含矿藻灰岩野外(a)及镜下(b, 反射光10×10)照片
    Cal—方解石;Sph—闪锌矿;Gal—方铅矿;Py—黄铁矿
    Figure  2.  Field(a) and microscopic(b) photos of ore-bearing algal limestone of Qingxudong Formation in the Panshi Xiunao Pb-Zn deposit

    矿体主要呈似层状、透镜状,部分矿体呈囊状,总体大致顺层产出,产状与围岩基本一致(图 3),倾向SE,倾角10°~31°。

    图  3  盘石嗅脑铅锌矿床10号勘探线剖面简图
    2q2-2—清虚洞组第二段第二亚段;∈2q2-1—清虚洞组第二段第一亚段;∈2q1—清虚洞组第一段;1—灰岩;2—泥灰岩;3—豹皮状灰岩;4—藻灰岩;5—断层;6—矿(化)体;7—钻孔及编号
    Figure  3.  Geological section of the No.10 exploratory line of Panshi Xiunao Pb-Zn deposit

    金属矿物主要为闪锌矿,其次为黄铁矿和方铅矿,非金属矿物主要为方解石,其次为白云石、重晶石等。矿石结构为自形-半自形结构、他形结构等,矿石构造为浸染状构造、条带状构造、块状构造、花斑状构造等。围岩蚀变主要为方解石化、白云石化,次为硅化、萤石化、沥青化及褪色化。该矿床矿石Zn品位为0.5%~4.0%,Pb品位变化较大,一般小于0.5%,矿体厚度一般为1~3.5 m,个别地段大于5 m。

    (2) 团塘铅锌矿点

    铅锌矿矿化在藻灰岩分布的区域均存在,但主要分布于团塘东部山坡坡顶,矿化集中于藻灰岩底部凹陷部位,铅锌矿体主要呈似层状、透镜状,规模较小,受NE向节理裂隙控制较明显,其产状与围岩基本一致,倾向270°~300°,倾角4°~20°,矿体具有分支复合、尖灭再现的特点。据工程采样分析,Pb品位为0.34%~2.99%,Zn品位为1.18%~3.12%,厚度为0.48~3.95 m,矿石类型为硫化矿(图 4)[3]

    图  4  盘信团塘-老屋场铅锌矿点浸染状铅锌矿照片
    Figure  4.  The photos of disseminated Pb-Zn ores in the Tuantang-Laowuchang Pb-Zn deposit of Panxin

    (3) 老屋场铅锌矿点

    受NNE向、NE向断层及其次生断层控制较明显,矿体多呈透镜状、脉状产于断层破碎带中,控制铅锌矿的次级断层具有分支复合、尖灭再现的特点。据工程采样分析,Pb品位为0.42%~1.89%,Zn品位为0.83%~2.11%,厚度为0.65~6.47 m,矿石类型为硫化矿[3]

    本次用于Rb、Sr同位素定年的样品采自盘石嗅脑铅锌矿床和盘信团塘铅锌矿点,共7件样品,赋矿地层均为寒武系第二统清虚洞组第二段第二亚段含矿藻灰岩,取样位置见图 1。样品均为新鲜的含较多闪锌矿的矿石,属成矿阶段的矿物,主要蚀变为方解石化,少量硅化。样品矿物成分较简单,矿石矿物以闪锌矿为主,其次为方铅矿,脉石矿物主要为方解石。方解石以泥-微晶方解石为主,粒度介于0.004~0.03 mm之间,部分方解石粒度较大,最大可达1 mm,相对集中分布;黄铁矿呈半自形-他形粒状,粒度小于0.01 mm,呈星点状,或聚集成条带状分布;闪锌矿呈他形粒状集合体分布,集合体大小为1~4 mm;方铅矿呈他形粒状集合体,集合体大小为0.5~4 mm(图 2图 4)。

    众所周知,热液矿物Rb-Sr等时线定年的基本前提是同源、同时、封闭性、一致的(87Sr/86Sr)i值,以及不同的(87Rb/86Sr)i值。本次用于测试的闪锌矿样品采自同一铅锌矿带局部较小的范围,选择铅锌矿石中不存在脉石矿物穿插、未见裂隙或少见裂隙发育,且结晶较好的斑状矿石作为研究对象,这类闪锌矿纯度较高,最大程度地满足了Rb-Sr同位素测年的同时、同源、封闭性和Sr初始值一致性的基本前提,同时样品位置不同保证其具有不同的(87Rb/86Sr)i值。

    本次样品测试在中国地质调查局武汉地质调查中心同位素实验室完成。将已挑纯的闪锌矿样品放置稀HCl中浸泡12 h,用超纯水清洗后,放入超纯水中用超声波机清洗3~5遍,烘干备用。称取适量闪锌矿样品,加入85Rb+84Sr混合稀释剂,用适量王水溶解样品,采用阳离子树脂(Dowex50×8)交换法分离和纯化Rb、Sr。同位素质谱分析在热电离质谱仪TRITON上完成,用同位素稀释法计算样品中的Rb、Sr含量及锶同位素比值。在分析过程中,用NBS987、NBS607和GBW04411标准物质分别对仪器和分析流程进行监控,获得NBS987的87Sr/86Sr同位素组成测定值为0.71032±0.00004(2σ),NBS607的Rb、Sr含量与87Sr/86Sr值分别为Rb=523.60×10-6、Sr=65.54×10-687Sr/86Sr=1.20050±0.00004(2σ);GBW04411的Rb、Sr含量与87Sr/86Sr值分别为Rb=249.90×10-6、Sr=158.80×10-687Sr/86Sr=0.76009±0.00003(2σ),与其推荐值在误差范围内完全一致[24-25]。同位素分析样品制备的全过程均在超净化实验室内完成,全流程Rb、Sr空白分别为2×10-10和5×10-10。等时线年龄计算采用Isoplot计算程序[26]。衰变常数λ值为1.42×10-11a-1, 等时线回归计算时,87Rb/86Sr值误差为3%, 87Sr/86Sr值误差为0.03%。

    盘石—盘信地区7件闪锌矿样品Rb、Sr同位素测定结果见表 1。闪锌矿中Rb含量变化范围为0.0881×10-6~0.1681×10-6,Sr含量变化范围为0.4607×10-6~1.416×10-687Rb/86Sr值变化范围为0.2357~0.7725,87Sr/86Sr值变化范围为0.71079±0.00003~0.71451±0.00005。计算获得的等时线年龄为486±3 Ma(MSWD=1.2)(图 5),地质时代为晚寒武世末—早奥陶世初,(87Sr/86Sr)i值为0.70918±0.00002,7件闪锌矿样品点显示出良好的线性关系,该等时线具有实际地质意义,可代表成矿阶段的年龄。晚于赋矿地层寒武系第二统清虚洞组年代,表明该地区铅锌矿床属于后生成矿。

    表  1  盘石—盘信地区铅锌矿床闪锌矿Rb、Sr同位素分析结果
    Table  1.  Rb-Sr dating data of sphalerites from the Panshi-Panxin Pb-Zn deposit
    样号 样品名称 Rb/10-6 Sr/10-6 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr(1σ)
    PS-1 闪锌矿 0.1157 1.416 0.2357 0.71079±0.00003
    PS-2 闪锌矿 0.1677 0.8443 0.573 0.71318±0.00004
    PS-3 闪锌矿 0.1284 1.074 0.345 0.71159±0.00002
    PS-4 闪锌矿 0.0881 0.4607 0.5516 0.71300±0.00004
    PS-5 闪锌矿 0.1681 0.6278 0.7725 0.71451±0.00005
    PS-7 闪锌矿 0.09389 0.643 0.4211 0.71211±0.00002
    PS-13 闪锌矿 0.1381 1.399 0.2846 0.71114±0.00002
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    图  5  盘石—盘信地区铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr同位素等时线
    Figure  5.  Rb-Sr isochron of sphalerites from the Panshi-Panxin Pb-Zn deposit

    本次用于流体包裹体测试的样品采自盘石嗅脑矿床、盘信团塘和老屋场铅锌矿点,共8件样品,赋矿地层均为清虚洞组第二段第二亚段含矿藻灰岩,样品均为新鲜的含方解石的矿石,属主成矿阶段的矿物。方解石为白色、乳白色,多以脉状、花斑状产出,以泥-微晶方解石为主,粒度多大于0.05 mm,部分方解石粒度较大,最大可达1 mm,相对集中分布。

    本次对方解石中的流体包裹体进行了详细的岩相学观察和描述(表 2)。从表 2可以看出,研究区方解石中流体包裹体类型以富液的气液两相包裹体为主,气液比为5%~20%,偶见含液态CO2的三相包裹体。包裹体呈群状、线状和孤立状,包裹体大小平均为4~8 μm,个别可达12 μm,多为近椭圆形,也可见近方形、长条形。包裹体相态及分布特征见图 6,均一相态绝大部分为液相。

    表  2  盘石—盘信地区铅锌矿床方解石的流体包裹体岩相学特征及均一温度
    Table  2.  Petrographic characteristics and homogenization temperature of fluid inclusions calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit
    样号 取样位置 层位 包裹体类型 包裹体形态 大小
    /μm
    测温
    个数
    气液比
    /%
    均一温度/℃
    LT-1 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-椭圆形 4~10 16 5~20 304.53
    LT-2 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 4~8 18 5~15 267.56
    LT-3 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 4~8 16 3~15 280.92
    LT-4 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 3~6 14 5~10 260.29
    LT-6 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 4~10 16 5~20 246.13
    LT-7 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近方形 3~4 10 5~20 276.80
    LT-8 盘信老屋场 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 2~6 10 5~20 255.20
    LT-15 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 4~12 15 5~15 284.64
    注:∈2q2-2—清虚洞组第二段第二亚段
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    图  6  盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体显微镜下特征
    a—LT-2原生气液包裹体;b—LT-3原生气液包裹体
    Figure  6.  Microscopic photos of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    流体包裹体均一温度测试在中国地质大学(武汉)流体地质学实验室进行,仪器为德国产Leitz1350显微热台。本次测试的流体包裹体主矿物均为方解石,测温片为8个,利用均一法对每个测温片中的原生包裹体进行测温,平均测试个数为15~20个,然后取这些数据的平均值代表该样品的均一温度,测试结果见表 2,再利用本区所有包裹体均一温度做频率分布直方图(图 7)。从图 7可以看出,本区铅锌矿床流体包裹体均一温度范围为106~433℃,平均值为277℃。因此,本区铅锌矿床属于中低温热液矿床。

    图  7  盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体均一温度直方图
    Figure  7.  Homogenization temperature histogram of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    流体包裹体成分测试在中国地质调查局武汉地质调查中心实验室完成,其中包裹体气相成分测试仪器为气相色谱仪(GC-2014C);包裹体液相成分F-、Cl-、SO42-、Br-测试方法为离子色谱法(DIONEX ICS-3000),包裹体液相成分K+、Na +、Ca2+、Mg2+、Li+测试方法为原子吸收光谱法(日立Z-2300)。流体包裹体成分测试选取盘石—盘信地区铅锌矿床中的脉石矿物方解石样品5件,流体包裹体气液相成分测试分析结果见表 3

    表  3  盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体组成
    Table  3.  Gas-phase composition of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit  10-6
    样号 取样位置 H2O CO2 CO CH4 H2 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Li+ F- Cl- SO42- Br-
    LT-1 盘石嗅脑 75.51 39.96 ≤0.01 1.13 ≤0.01 0.12 7.72 30.62 0.97 ≤0.01 ≤0.01 14.64 0.04 ≤0.01
    LT-2 盘石嗅脑 106.15 64.14 ≤0.01 0.09 ≤0.01 0.98 12.11 14.55 0.65 0.02 ≤0.01 28.75 0.69 0.02
    LT-4 盘信团塘 72.76 37.79 ≤0.01 25.78 ≤0.01 1.21 9.06 11.38 6.97 0.05 ≤0.01 25.41 0.04 0.02
    LT-8 盘信老屋场 54.26 23.19 ≤0.01 1.56 ≤0.01 ≤0.01 1.80 15.03 0.74 0.03 ≤0.01 3.93 0.39 ≤0.01
    LT-15 盘石嗅脑 51.66 21.14 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01 1.85 18.12 2.10 ≤0.01 0.04 4.69 2.62 0.06
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    表 3可以看出,本区流体包裹体气相成分以CO2、H2O为主,个别还含有少量CH4,暗示可能有古油气参与成矿活动;液相成分以Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-为主,少K+、SO42-,根据前人研究成果[27-28],以上述离子为主的成矿热液有较强的溶解成矿物质的能力。包裹体液相成分中,Cl->SO42-,推测Pb、Zn元素在成矿流体中以氯化物形式迁移的可能性较大。

    研究区位于湘西黔东铅锌矿集区,前人在该区也做过相关年代学研究。李宗发[4]、王华云[5]对湘西黔东地区铅锌矿床的矿石铅同位素组成进行研究时发现,北起湘西花垣鱼塘,南至黔南都匀牛角塘、荔波古鲁铅锌矿床矿石铅同位素组成十分相似,并计算出矿石铅从矿源铀铅体系中分离出去的时期为加里东晚期。刘劲松等[9]通过对比黔东湘西地区铅锌矿与古油藏的时空分布关系,提出黔东都匀—湘西花垣一带的铅锌矿形成于加里东中晚期。段其发等[24]获得湘西“花垣式”铅锌矿床的Rb-Sr等时线年龄为410±12 Ma,形成于早泥盆世。杨红梅等[25]在研究黔东铜仁卜口场铅锌矿床时做过闪锌矿Rb-Sr定年研究,测得清虚洞组中闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为483~466 Ma。

    从湘西黔东地区前人做的铅锌矿床成矿年龄看,该区铅锌矿成矿是多期的,大体分为加里东期成矿和海西期成矿。本文测得的年龄数据(486±3 Ma)与杨红梅等[22]的研究结果一致,反映黔东松桃盘石—盘信地区铅锌矿成矿时代为加里东期。

    李宗发[4]在研究湘西黔东地区铅锌矿成矿流体时认为,本区铅锌矿床为以锌为主的沉积改造型铅锌矿床,成矿流体为中低温热卤水流体,成矿金属物质以幔源为主,壳幔混合。周云等[29]对研究区东部的湘西地区“花垣式”铅锌矿床做过成矿流体研究,认为“花垣式”铅锌矿床成矿流体属于低温、高盐度、高密度的地下热卤水成矿溶液,后期可能有雨水和变质水的加入,矿物包裹体中含有有机质及CH4和CO2

    从流体包裹体成分的比值判断矿床成矿流体物质来源,前人也做了大量的研究[27-28],普遍认为当Na+/K+<2,Na+/Ca2++ Mg2+>4时,为岩浆热液型;当Na+/K+>10,Na+/Ca2++ Mg2+<1.5时,为热卤水型;当2<Na+/K+<10,1.5<Na+/Ca2++ Mg2+<4时,可能为层控热液型或是沉积型。本区Na+/K+>10及Na+/Ca2++ Mg2+<1.5(表 4),结合Cl-值高,F-/Cl-值低等特点,可以判断本区流体为热卤水成因,可能还混有其他热液来源。

    表  4  盘石—盘信地区铅锌矿床方解石的流体包裹体特征成分比值
    Table  4.  Composition ratio of fluid inclusion in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit
    样号 Na+/K+ Na+/Ca2+ Na+/Ca2++ Mg2+ F-/Cl-
    LT-1 64.33 0.25 0.24 极低
    LT-2 12.36 0.83 0.80 极低
    LT-4 7.49 0.80 0.49 极低
    LT-8 - 0.12 0.11 极低
    LT-15 - 0.10 0.09 0.01
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    在矿床地质研究中,(87Sr/86Sr)i值常被用来示踪成矿物质来源、岩浆流体、深源流体的壳幔混染作用[30]。研究区铅锌矿床闪锌矿(87Sr/86Sr)i值为0.70918±0.00002,略大于同期海相碳酸盐87Sr/86Sr值(0.70886~0.70921)[31],暗示成矿物质来源于相对富放射性成因Sr的源区或成矿流体曾经流经富放射性成因Sr的地质体。前人研究表明,区域上寒武系清虚洞组、娄山关组等地层中成矿元素Pb、Zn含量普遍较低,而下伏的牛蹄塘组炭质页岩中Pb、Zn含量较高[6, 32-33],可构成本区铅锌矿的矿源层。同时,研究区铅锌矿床闪锌矿(87Sr/86Sr)i值较接近于早寒武世海水的87Sr/86Sr值(0.709178)[34],进一步印证了这一点。

    本次铅锌矿床流体包裹体的研究,揭示本区铅锌矿床成矿流体温度为中低温,流体为热卤水成因,可能还混有其他热液来源,推测Pb、Zn元素在成矿流体中以氯化物形式迁移的可能性较大。这不仅补充和完善了本区在成矿流体方面研究的不足,而且反映本区成矿流体性质与湘西地区基本类似,但也有一定区别,如本区成矿流体温度比湘西地区略高,成矿期次略有不同。

    本次获得的铅锌矿床成矿年龄,结合前人在邻区运用Rb-Sr法测得的铅锌矿的年龄,揭示黔东—湘西地区铅锌矿床主要在加里东期成矿,表明该区普遍存在加里东期中低温热液成矿作用。这次成矿作用可能与加里东运动后的伸展断陷作用引起的盆地流体大规模运移有关,对于今后在研究区及邻区的找矿方向具有一定理论指导意义,即加里东期形成的地质构造及热液活动产物在找矿工作中是不可忽视的因素。

    (1) 黔东松桃盘石—盘信地区铅锌矿床主成矿阶段闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为486±3 Ma,表明矿床形成于晚寒武世末—早奥陶世初,晚于赋矿地层寒武系第二统清虚洞组,反映后生成矿特点。

    (2) 闪锌矿(87Sr/86Sr)i值为0.70918±0.00002,高于赋矿围岩,与早寒武世海水(87Sr/86Sr)值相近,揭示成矿物质很可能来源于下伏寒武系底部牛蹄塘组黑色岩系。

    (3) 成矿流体为中低温热卤水性质,可能还混有其他热液来源,Pb、Zn元素在成矿流体中以氯化物形式迁移的可能性较大。

    致谢: 在野外调查、资料收集及整理过程中,贵州省地矿局103地质大队潘文总工程师、蒋天锐研究员、袁良军研究员、左勇硕士、杨俊华助理工程师、雷永昌高级工程师及田莉萍高级工程师,中国地质大学(武汉)张国印硕士等给予了大力帮助;在实验测试中,中国地质大学(武汉)流体地质学实验室、武汉地质调查中心实验室的相关老师付出了辛勤劳动;在论文撰写及成稿过程中,中国地质大学(武汉)孙华山老师提出了许多宝贵意见及建议,对本文全程指导;此外还得到中国地质大学(武汉)姚书振、丁振举和皮道会老师的帮助,在此一并感谢。
  • 图  1   黔东盘石—盘信地区地质简图(据参考文献[3]修改)

    S—志留系;O—奥陶系;∈3-4—寒武系第三统-芙蓉统;∈1-2—寒武系纽芬兰统-第二统;Z—震旦系;Qbbx—青白口系板溪群;1—背斜轴;2—铅锌矿点;3—取样位置;4—研究区

    Figure  1.   Simplified geological map of the Panshi-Panxin region, Eastern Guizhou

    图  2   盘石嗅脑铅锌矿床清虚洞组含矿藻灰岩野外(a)及镜下(b, 反射光10×10)照片

    Cal—方解石;Sph—闪锌矿;Gal—方铅矿;Py—黄铁矿

    Figure  2.   Field(a) and microscopic(b) photos of ore-bearing algal limestone of Qingxudong Formation in the Panshi Xiunao Pb-Zn deposit

    图  3   盘石嗅脑铅锌矿床10号勘探线剖面简图

    2q2-2—清虚洞组第二段第二亚段;∈2q2-1—清虚洞组第二段第一亚段;∈2q1—清虚洞组第一段;1—灰岩;2—泥灰岩;3—豹皮状灰岩;4—藻灰岩;5—断层;6—矿(化)体;7—钻孔及编号

    Figure  3.   Geological section of the No.10 exploratory line of Panshi Xiunao Pb-Zn deposit

    图  4   盘信团塘-老屋场铅锌矿点浸染状铅锌矿照片

    Figure  4.   The photos of disseminated Pb-Zn ores in the Tuantang-Laowuchang Pb-Zn deposit of Panxin

    图  5   盘石—盘信地区铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr同位素等时线

    Figure  5.   Rb-Sr isochron of sphalerites from the Panshi-Panxin Pb-Zn deposit

    图  6   盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体显微镜下特征

    a—LT-2原生气液包裹体;b—LT-3原生气液包裹体

    Figure  6.   Microscopic photos of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    图  7   盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体均一温度直方图

    Figure  7.   Homogenization temperature histogram of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    表  1   盘石—盘信地区铅锌矿床闪锌矿Rb、Sr同位素分析结果

    Table  1   Rb-Sr dating data of sphalerites from the Panshi-Panxin Pb-Zn deposit

    样号 样品名称 Rb/10-6 Sr/10-6 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr(1σ)
    PS-1 闪锌矿 0.1157 1.416 0.2357 0.71079±0.00003
    PS-2 闪锌矿 0.1677 0.8443 0.573 0.71318±0.00004
    PS-3 闪锌矿 0.1284 1.074 0.345 0.71159±0.00002
    PS-4 闪锌矿 0.0881 0.4607 0.5516 0.71300±0.00004
    PS-5 闪锌矿 0.1681 0.6278 0.7725 0.71451±0.00005
    PS-7 闪锌矿 0.09389 0.643 0.4211 0.71211±0.00002
    PS-13 闪锌矿 0.1381 1.399 0.2846 0.71114±0.00002
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    表  2   盘石—盘信地区铅锌矿床方解石的流体包裹体岩相学特征及均一温度

    Table  2   Petrographic characteristics and homogenization temperature of fluid inclusions calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    样号 取样位置 层位 包裹体类型 包裹体形态 大小
    /μm
    测温
    个数
    气液比
    /%
    均一温度/℃
    LT-1 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-椭圆形 4~10 16 5~20 304.53
    LT-2 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 4~8 18 5~15 267.56
    LT-3 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 4~8 16 3~15 280.92
    LT-4 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-近方形 3~6 14 5~10 260.29
    LT-6 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 4~10 16 5~20 246.13
    LT-7 盘信团塘 2q2-2 气液包裹体 近方形 3~4 10 5~20 276.80
    LT-8 盘信老屋场 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 2~6 10 5~20 255.20
    LT-15 盘石嗅脑 2q2-2 气液包裹体 近椭圆-长条形 4~12 15 5~15 284.64
    注:∈2q2-2—清虚洞组第二段第二亚段
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    表  3   盘石—盘信地区铅锌矿床方解石流体包裹体组成

    Table  3   Gas-phase composition of fluid inclusions in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit  10-6

    样号 取样位置 H2O CO2 CO CH4 H2 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Li+ F- Cl- SO42- Br-
    LT-1 盘石嗅脑 75.51 39.96 ≤0.01 1.13 ≤0.01 0.12 7.72 30.62 0.97 ≤0.01 ≤0.01 14.64 0.04 ≤0.01
    LT-2 盘石嗅脑 106.15 64.14 ≤0.01 0.09 ≤0.01 0.98 12.11 14.55 0.65 0.02 ≤0.01 28.75 0.69 0.02
    LT-4 盘信团塘 72.76 37.79 ≤0.01 25.78 ≤0.01 1.21 9.06 11.38 6.97 0.05 ≤0.01 25.41 0.04 0.02
    LT-8 盘信老屋场 54.26 23.19 ≤0.01 1.56 ≤0.01 ≤0.01 1.80 15.03 0.74 0.03 ≤0.01 3.93 0.39 ≤0.01
    LT-15 盘石嗅脑 51.66 21.14 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01 1.85 18.12 2.10 ≤0.01 0.04 4.69 2.62 0.06
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    表  4   盘石—盘信地区铅锌矿床方解石的流体包裹体特征成分比值

    Table  4   Composition ratio of fluid inclusion in calcite from the Panshi and Panxin Pb-Zn deposit

    样号 Na+/K+ Na+/Ca2+ Na+/Ca2++ Mg2+ F-/Cl-
    LT-1 64.33 0.25 0.24 极低
    LT-2 12.36 0.83 0.80 极低
    LT-4 7.49 0.80 0.49 极低
    LT-8 - 0.12 0.11 极低
    LT-15 - 0.10 0.09 0.01
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图(7)  /  表(4)
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-12
  • 修回日期:  2020-05-09
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2021-05-14

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