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0 引言
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武夷山 Cu-Pb-Zn 多金属成矿带是中国东南陆缘中新生代巨型构造-岩浆带中的重要成矿区之一 (Zeng et al.,2011;丁建华等,2016; Mao et al., 2021),在长期复杂的构造-岩浆-成矿演化历史中形成了铜、铅、锌、金、银等矿产资源良好的成矿条件(Zhou et al.,2022)。区内典型的铅锌多金属矿床广泛发育,代表如冷水坑、乌岙(许金坤等, 1989)、丁家山(Xing et al.,2021)、治岭头(Wang et al.,2016,2020)等十多个大中型和毛断(Li et al., 2012)、南弄、塘源、八都等众多中小型 Pb-Zn-Ag矿床(丰成友等,2007; Zeng et al.,2011;李秋金等, 2023)。区内铅锌多金属矿床整体研究程度较低,其矿床成因有隐爆角砾岩型铅锌矿床(钱建民等, 2010)、“ 梅仙式 ”铅锌多金属矿床(丰成友等, 2007),喷流沉积-变质改造-热液叠加型(丰成友等,2007)的争议,较大程度上影响了区内铅锌多金属矿床成因认识和进一步的找矿工作。
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近年来,江西省第五地质大队与中国地质大学 (武汉)合作在前人勘查和研究基础之上,针对浙西南龙泉地区塘上铅锌矿床开展了一系列勘查工作,发现和评价了塘上中型铅锌多金属矿床(吴海等, 2022,2024),提交 Pb+Zn 金属量超 13 万 t,并伴生 Ag、Ga、Cd 等金属元素(胡辉和吴海,2021①;吴海等,2024)。在此基础上,本文详细介绍了矿床形成的区域地质背景和矿床地质特征,系统研究了塘上铅锌矿床不同阶段脉体包裹体的岩相学特征,开展了流体包裹体显微测温,并结合流体包裹体的气液相成分和矿床H-O同位素特征,示踪了塘上铅锌矿床成矿流体的性质、来源及演化规律,探讨矿床成因,为浙西南地区深部成矿潜力提供了进一步指示。
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1 地质背景
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塘上铅锌矿床位于浙江省西南部龙泉市宝溪乡,大地构造位置位于中国东部环太平洋成矿带华南武夷火山-构造-岩浆-成矿带北段,也是重要的中生代 Cu-Pb-Zn 多金属成矿带(陈世忠等,2010; 丁建华等,2016)。区域上以江山—绍兴缝合带为界划分为西北侧的扬子板块和东南侧的华南褶皱系(韦博等,2022)。研究区位于江山—绍兴拼合带以东,丽水—余姚断裂带西侧,属于华南褶皱系的陈蔡—遂昌隆起带(图1)。区内出露古元古界八都群和新元古界龙泉群前寒武纪变质基底。八都群代表性变质岩石类型为黑云变粒岩、黑云(石英)片岩和少量斜长角闪岩,经历过角闪岩相中高温区域变质作用和强烈的区域混合岩化作用,在整体上表现为混合花岗质杂岩系,其变质锆石 SHRIMP 和 LA-ICP-MS 定年显示麻粒岩相变质作用时代为 1.88~1.85 Ga(Liu et al.,2009;于英琪,2019)。八都群自下而上可分为汤源组、堑头组、张岩组、泗源组和大岩山组,其中,泗源组主要为黑云斜长片麻岩,是治岭头、大岭头、葛坪、乌岙等铅锌多金属矿床的主要赋矿围岩(李艳军,2011)。新元古界龙泉群是一套以高绿片岩相变质岩为主的火山-沉积岩系,由云母变粒岩、云母石英片岩、云母片岩、绿帘斜长角闪岩、黑云阳起片岩、含磁铁石英岩组成,夹大理岩、石英片岩等,岩石锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为 710 Ma,可能形成于新元古代,也有人根据碎屑锆石或变质基性岩时代认为龙泉群形成时代为早古生代(陈林燊,2017;刘远栋等,2022)。浙西南地区变质基底之上不整合覆盖有下侏罗统枫坪组、中侏罗统毛弄组火山岩(图1)。枫坪组底部为含砾中细粒砂岩,向上为中细粒砂岩夹泥岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩,夹煤线或煤透镜体。毛弄组下段为火山碎屑岩夹砂岩和煤层;中段以砂砾岩、砂岩为主,夹炭质页岩、凝灰岩,并夹三层煤;上段以黄色含砾粗砂岩、砂砾岩及灰色页岩为主;其火山岩属于镁质钙碱性系列安山岩、英安岩和流纹岩,主要形成于 180~148 Ma(张伟等,2018;曹明轩等, 2020; Liu et al.,2022)。
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环太平洋成矿带岩浆活动频繁,包括加里东期、印支期和燕山期岩浆作用(Zhou et al.,2022;刘远栋等,2022),尤其以燕山期中酸性、酸性火山-侵入岩活动最为显著(毛建仁等,2014;曹明轩等, 2020; Zhou et al.,2021,2022)。中生代燕山期侵入岩以岩株、岩脉形式侵入地层之中,受 NE向区域构造控制,主要岩石类型有花岗闪长岩、石英二长岩、花岗斑岩、二长花岗岩、碱长花岗斑岩等。区内侵入岩通常为铝过饱和、高钾钙碱性系列(Zeng et al.,2011),与西太平洋板块的俯冲作用密切相关 (Mao et al.,2021;Liu et al.,2022;Zhou et al.,2022)。
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北武夷成矿带矿产丰富,在浙闽地区形成以铅、锌、金、银、铜、钼以及萤石、叶蜡石为主的矿床 (朱安庆等,2009; Zeng et al.,2011;丁建华等, 2016;楚克磊等,2020)。根据矿床及控矿构造特点,通常可以划分为 3 种类型(Zeng et al.,2011; Zhou et al.,2021),类型Ⅰ为浅成低温热液金银矿床或银矿床,以治岭头金银矿为代表;类型Ⅱ为热液脉状银铅锌或铅锌(银)矿床,以大岭口、塘上、乌岙等银铅锌矿为代表;类型Ⅲ为斑岩-矽卡岩型或斑岩型钼(铁,铜)矿床及石英脉型钼矿床,如治岭头深部斑岩型钼矿化(Wang et al.,2017,2020)。通常认为武夷山成矿带内生铅锌多金属矿床多数与前寒武系变质基底岩层关系密切,前震旦系结晶基底及前泥盆系变质褶皱基底地层被认为是区内主要的矿源层(李春忠和吕新前,2006;丰成友等, 2007)。也有研究认为金属矿床与区内侵入岩具有密切的时空分布及成因关系(楚克磊等,2020; Zhou et al.,2021)。
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2 矿床地质特征
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2.1 矿区及矿体特征
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塘上铅锌矿区内出露古元古界八都群泗源组、大岩山组变质岩基底和中侏罗统毛弄组火山岩地层(图2a)。区内构造以断裂为主,可划分为 NW 和 NE 向 2 组断裂构造,其中 NW 向构造地表特征明显,断层破碎带走向为 310°~330°,控制着矿体的产出(图2a)。区内侵入岩主要为中粗粒和中细粒碱长花岗岩、石英二长斑岩,其次为二长花岗岩、霏细斑岩等,规模大小不一。碱长花岗岩是区内最主要的侵入岩,也是主要的赋矿围岩(图2a)。岩石整体呈肉红色,主要由钾长石(50%)、石英(20%)、斜长石(15%)、黑云母(15%)组成,常伴有弱绿帘石化和绿泥石化蚀变,特别是越靠近矿体蚀变越强烈。
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塘上铅锌矿床可分为东西 2 个矿段,共 7 条矿体,本研究主要针对西部矿段(图2a)I 号矿体开展工作。塘上矿床I号矿体受断层构造控制,呈NW向脉状产于 F1 断层破碎带中(图2a)。沿矿化带自北西至南东方向赋存有一个硅化破碎带及深部2个呈透镜状蚀变岩型铅锌矿体断续分布(图2b),地表硅化破碎带由槽探、民采坑控制,总长约 1600 m,宽 2.9~13. 0 m。Ⅰ号铅锌矿体赋存于断层内,产状与 F1断层产状基本一致,总体产状210°~225°∠65°~80°,呈左行侧列分布(图2a)。矿体控制延长800 m,深部延深270~300 m,矿体厚度变化系数较大,厚度变化有上厚下薄,中部厚,四周薄的特点,矿化不均匀,呈细脉状、透镜状分布(图2b)。矿体类型主要为蚀变岩型和硅化破碎带型,在V1矿体东段地表露天可以看到破碎带中石英脉型矿体受断裂控制,靠近破碎带同时发育较强的蚀变岩型矿体,远离破碎带蚀变强度和矿化强度迅速降低。
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2.2 矿石及蚀变特征
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按照矿石结构构造及矿物组成,塘上铅锌多金属矿床总体可分为 2 种矿石类型,分别为石英脉型铅锌矿石(图3a,3c)和蚀变岩型铅锌矿石(图3d, 3e)。石英脉型铅锌矿石主要分布在断裂带附近,例如V1矿体东段F1断裂带内的铅锌矿石。该类矿石厚度可达 2.9~13. 0 m,严格受断裂构造控制,并且铅锌品位高,是由含铅锌热液在断裂带内充填作用形成的。在石英脉型矿石中,石英通常呈自形粒状,粒径可达 1 cm,方铅矿与闪锌矿呈填隙结构出现,或在石英脉中呈自形粒状(图3a)。部分石英脉型矿石中可见有较多黄铜矿与闪锌矿共生(图3c、 3g、3h)。该类型矿石中也常见磁铁矿,并且可见磁铁矿局部富集的特征(图3a)。通常磁铁矿早于方铅矿和闪锌矿的形成(图3f)。在石英脉型矿石中可见部分角砾状构造矿石,角砾成分通常为黄铁矿-绢云母蚀变的围岩,硅质胶结,但无明显铅锌矿化。
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图1 研究区所在位置(a)与浙江省地质简图及中生代金属矿床分布图(b,据朱安庆等,2009; Zeng et al,2011)
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蚀变岩型矿石有时与石英脉型矿石呈过渡关系,如在V1矿体东部,在断裂F1中可见石英脉型矿体,而在靠近断裂的位置为强蚀变强矿化的蚀变岩型矿石,其中有强烈的绿帘石化、绿泥石化蚀变(图3d、3e),并叠加有高品位的铅锌矿化(图3d);远离破碎带位置为弱绿帘石化蚀变的蚀变岩型矿石,其中只有少量的方铅矿化蚀变。相比于石英脉型矿石,蚀变岩型矿石的分布范围更大,品位系数变化更大。大部分情况下,矿化强度与蚀变强度,特别是绿帘石、绿泥石化蚀变的强度呈正相关关系,例如在 V4矿体东段。在矿区浅部可见大量的石英脉型矿石,但在钻矿样品中以蚀变岩型矿石为主,特别是在 ZK1104 钻孔中见有几十米厚的铅锌矿化,主要蚀变类型为强绿泥石化和绿帘石蚀变(图3j、 3k),并有细脉状、浸染状产出的方铅矿和闪锌矿。在钻孔中也普遍见有强绿帘石蚀变与方铅矿、黄铜矿共生的现象(图3k)。
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图2 塘上铅锌矿床西段地质图(a)和12号勘探线剖面图(b)(据胡辉和吴海,2021①)
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2.3 成矿阶段划分
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根据矿化特征、矿物共生组合和结构构造等因素,可将塘上铅锌矿床成矿作用划分为3个阶段(图4):钾化-矽卡岩化-磁铁矿化阶段(I)、石英-绿帘石-铅锌矿化阶段(II)和萤石-碳酸盐阶段(III)。
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(I)钾化-矽卡岩化-磁铁矿化阶段:该阶段发育在铅锌矿化阶段之前,为较早的热液作用的产物。成矿早阶段中高温热液在石英二长斑岩中形成新生钾长石,从而在局部形成肉红色的钾化蚀变。同时,热液交代地层中局部存在的碳酸盐岩矿物,形成较高温的石榴石矽卡岩,并形成阳起石等蚀变矿物(图3i)。镜下可见部分赤铁矿(镜铁矿)形成于此阶段,常与矽卡岩密切共生。磁铁矿也属于早阶段热液作用的产物(图3a),虽然其与钾化、矽卡岩蚀变的关系尚不清楚,但其明显早于铅锌矿化阶段,因此也划分为此阶段。
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(Ⅱ)石英-绿帘石-铅锌矿化阶段:是最主要的成矿阶段。该阶段主要由热液流体沿断裂形成含硫化物石英脉和大规模的绿帘石和绿泥石蚀变(图3d、e),并伴随有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等硫化物的大规模沉淀。在断裂带内由热液充填作用形成受断裂控制的石英脉状铅锌矿体(图3c),而热液流体在与围岩交代反应形成蚀变岩型矿体(图3d)。
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(Ⅲ)萤石-碳酸盐阶段:主要以萤石-碳酸岩脉的形式在矿区广泛发育。通常切穿和叠加在早阶段的绿帘石蚀变和铅锌矿化之上,并不含铅锌矿化,表明其代表热液成矿的最晚阶段。
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图3 塘上铅锌矿床矿石特征
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a—石英脉型矿石中石英、磁铁矿、方铅矿和闪锌矿;b—典型的石英脉型铅锌矿石中闪锌矿、方铅矿;c—石英、黄铜矿、闪锌矿脉状矿石;d—典型蚀变岩型铅锌矿石中围岩发生强绿泥石化蚀变,方铅矿、闪锌矿呈细脉状、浸染状产出;e—强绿泥石、绿帘石化蚀变矿石,可见方铅锌矿、闪锌矿和黄铜矿呈浸染状产出;f—自形半自形磁铁矿被方铅矿交代;g—黄铜矿闪锌矿共生并在闪锌矿中见“黄铜矿病毒”的出溶结构,方铅矿与黄铜矿同时或稍晚产出;h—方铅矿交代磁铁矿,并在闪锌矿中可见有大量“黄铜矿病毒”结构;i—矿石中钾长石、石榴石蚀变,并被绿帘石交代;j—闪锌矿与大量绿帘石共生;k—蜡黄色闪锌矿与绿泥石、绿帘石蚀变共同产出;Cal—方解石;Ccp—黄铜矿;Chl—绿泥石;Epi—绿帘石;Gn—方铅矿;Grt—石榴石;Hm—赤铁矿;Ksp—钾长石;Mt—磁铁矿;Sp—闪锌矿;Qtz—石英
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3 样品采集和分析方法
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3.1 样品采集和包裹体测温
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本研究主要选取塘上铅锌矿床 I 号矿体中钾化-矽卡岩化-磁铁矿化阶段(图5a)、石英-绿帘石-铅锌矿化阶段(图5c~f)和萤石-石英-碳酸盐阶段 (图5b、5e)的石英进行包裹体分析,整个实验主要覆盖了上文划分的 3 个成矿阶段的流体包裹体测温。样品制作成双面抛光、厚度0.3 mm的包裹体片供冷热台观测和激光拉曼光谱分析。
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图4 塘上铅锌矿床成矿阶段划分
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首先对包裹体进行详细岩相学观察,观察包裹体的大小、形态、展布,以及包裹体内的相比例,并通过区分原生包裹体和次生包裹体,划分流体包裹体组合 FlA 期次后针对不同 FlA 进行测温。测试主要在中国地质大学(武汉)地质过程及矿产资源国家重点实验室包裹体实验室完成,测试所用的仪器为英国生产的 Linkam MDs600 型显微冷热台,冰点温度测定时,先以 20℃/min速率降温到-60℃,再以 15℃/min 速率升温到-15℃,之后以 1℃/min 速率升到 0℃,并记下最后一块冰晶融化时温度作为冰点温度;均一温度测定时,开始时升温速率较快,达 40~60℃/min,在接近相变时,升温速率降低到 5℃/min。均一温度和冷冻测试分别误差为±0.1℃ 和±0.2℃。
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3.2 激光拉曼分析
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单个包裹体成分测试在中国地质大学(武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室激光拉曼实验室进行,测试仪器为英国 Renishaw 公司生产的 RM-1000 型显微激光拉曼光谱仪,灵敏度:单晶硅一级峰He-Ne(632.8 nm)25 mw,狭缝50 μm计数大于3000,Ar+(514.5 nm)20 mw,狭缝50 μm计数大于 1500 能测出单晶硅的二级峰。分辨率 Ar+ (514.5 nm)狭缝~15 μm 时,单晶硅一级峰半高宽小于 2.4 cm-1。 He-Ne(632.8 nm)狭缝~15 μm 时单晶硅一级峰半高宽小于2. 0 cm-1。
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3.3 石英H-O同位素分析
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塘上铅锌多金属矿床石英包裹体 H-O 同位素分析在核工业北京地质研究院分析测试中心完成。氢同位素分析时采用爆裂法将包裹体爆裂以释放出其中的水,在真空中用干冰将水冻住并引入金属铬反应器中,在800℃下使水瞬间液化为氢气,将制得的氢气上质谱测量 δD 值,质谱仪型号为 MAT-252,所报数据为相对国际标准 V-SOM 数据。石英氧同位素分析采用BrF5法制气,将称得的样品(10~30 mg)在真空条件、500~700℃与纯净的 BrF5恒温反应释放出氧气。用组合冷阱分离生成的 SiF4、 BrF3等杂质组分,令纯化后的氧气在 700℃铂催化作用下与碳棒逐级反应生成CO2,逐一收集CO2气样送 MAT-252 质谱仪测试,所报数据相对国际标准 V-SOM。
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图5 塘上铅锌矿床流体包裹体样品
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a—含磁铁矿石英脉样品;b—萤石-石英脉样品;c—含角砾的强绿帘石化蚀变的石英脉样品;d—含石英角砾的强绿帘石化样品;e—含黑柱石的石英-碳酸盐脉;f—浸染状黄铜矿、铅锌矿化的石英脉样品
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4 测试结果
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4.1 流体包裹体
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4.1.1 流体包裹体岩相学特征
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塘上铅锌多金属矿床的钾化-矽卡岩化-磁铁矿化阶段(I)的石英包裹体主要以原生包裹体为主,显微镜下常表现为椭圆状、板状、不规则状。大多数流体包裹体都是富液相的包裹体,且均按照石英的生长环带以带状分布(图6a),也有沿着裂隙分布的次生流体包裹体(图6b)。包裹体大小为5~10 μm。
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石英-绿帘石-铅锌矿化阶段(Ⅱ)的石英包裹体主要以原生包裹体为主(图6c),显微镜下常表现为椭圆状、板状、不规则状、条状等,在部分裂隙中的流体包裹体存在“卡脖子”的现象。大多数流体包裹体都是富液相的包裹体,且均按照石英的生长环带以群带状分布,或孤立分布。包裹体大小为5~20 μm。
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石英-萤石-碳酸盐阶段(Ⅲ)的石英包裹体主要以原生包裹体为主,该阶段下石英中的流体包裹体数量较少,大多数都是沿着裂隙分布的流体包裹体,也可见沿着石英生长边界生长的流体包裹体。大多数流体包裹体都是富液相的包裹体(图6d),且在显微镜下常表现为板状、不规则状、条状等。该阶段下石英中的流体包裹体体积较小,包裹体大小为3~10 μm。
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4.1.2 流体包裹体显微测温
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本实验针对塘上矿区内各阶段内的石英样品中的原生流体包裹体进行显微测温实验,共选取了 15 件流体包裹体样品进行测温,其中对于石英-磁铁矿-矽卡岩阶段测温样品为 1 件,共测温 14 个包裹体;石英-绿帘石-铅锌矿化阶段测温样品为9件,共测温 163 个包裹体;石英萤石阶段流体包裹体测温样品为 5件,共测温 30个包裹体。以上测温工作得到流体包裹体的冰点温度 Tc和均一温度 Tm。根据包裹体冰点温度和盐度的关系(卢焕章等, 2004),计算出塘上铅锌多金属矿床包裹体的盐度等参数(表1)。
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根据所得数据显示,石英-矽卡岩-磁铁矿阶段 (I)的包裹体均一温度为273~348℃,均一温度峰值范围为 303~313℃;石英-绿帘石-铅锌矿化阶段 (II)的包裹体均一温度为 225~304℃,均一温度峰值范围为 285~295℃;石英-萤石-碳酸盐岩阶段 (III)的包裹体均一温度为 139~163℃,均一温度峰值范围为 145~150℃,整体来说该矿床的成矿流体属于中低温流体,并根据计算各流体包裹体内的盐度,可知该矿区内成矿早阶段(I)的流体盐度峰值为 10%~11% NaCleqv,主成矿阶段(II)为8%~9% NaCleqv,成矿晚阶段(Ⅲ)为6%~7% NaCleqv,整体表现为中低盐度特征。
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图6 塘上铅锌矿床流体包裹体镜下照片
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a—沿着石英生长环带呈群带状分布的流体包裹体;b—石英-磁铁矿阶段沿着石英生长环带发育的流体包裹体;c—石英-绿帘石-铅锌矿化成矿阶段流体包裹体组合;d—石英-萤石-碳酸盐阶段包裹体特征。
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塘上铅锌矿床3个阶段的均一温度直方图和盐度直方图表明(图7),从早到晚流体包裹体明显表现出温度逐渐降低的特征,且盐度也由早到晚表现出逐渐降低的特征。
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4.1.3 流体包裹体激光拉曼
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本文利用激光拉曼对气液两相和气相包裹体进行成分分析,结果显示含矿石英脉中的包裹体液相成分以H2O为主(图8a)。气相成分中除H2O外还有一定量的 CO2,特征峰值为 1280 cm-1 和 1384 cm-1 (图8b)。针对极少量富气相包裹体也进行了气相成分分析,其也具有明显的CO2特征峰(1280 cm-1 和 1384 cm-1)(图8c)。
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图7 塘上矿床各阶段流体包裹体均一温度、盐度直方图
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4.2 石英H-O同位素特征
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塘上铅锌矿床主成矿阶段(II)石英脉H-O同位素数据见表2。成矿流体的H同位素直接采用石英包裹体 δDSMOW分析值,O 同位素则由石英的 δ18O 值根据氧同位素平衡分流理论方程 103 lnα 石英-水 = 4.48×106 /T2-4.77×103 /T+1.71(1~1200℃,(郑永飞和陈江峰,2000))计算获得。石英包裹体 δDSMOW主要集中在-72.5‰~-78.9‰,石英的δ18O V-PDB数值为-27.6‰~-30.8‰,δ18O 石英V-SMOW 集中在-0.5‰~2.5‰(表2)。
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5 讨论
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5.1 成矿流体来源
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流体包裹体研究显示塘上铅锌矿的流体包裹体多属原生包裹体,且多见气液两相流体包裹体,少见含子晶和纯气相流体包裹体。在成矿早阶段 (石英-矽卡岩-磁铁矿阶段 I)均一温度为 273~348℃,盐度为7.6%~12.7% NaCleqv;主成矿阶段(石英-绿帘石-铅锌矿化阶段 II)包裹体均一温度为 225~304℃,盐度为 5.6%~11.4 % NaCleqv;成矿晚阶段(石英-萤石-方解石阶段 III)包裹体均一温度为 139~163℃,盐度为 3.5%~10.2 % NaCleqv,整体表现为中低盐度的特征,并且在流体包裹体均一温度直方图上显示出流体从早期到晚期均一温度也随之降低,盐度随着温度的降低也表现为降低状态 (图7)。通过激光拉曼的实验数据得知成矿流体包裹体的气相成分为 H2O 和 CO2(图8)。塘上铅锌矿床石英包裹体 δDSMOW 值主要集中在-72.5‰~-78.9‰,石英的 δ18O V-PDB 值为-27.6‰~-30.8‰, δ18O V-SMOW%值集中在-0.6‰~2.5‰(表2)。在自然界不同性质水的δ18O-δD图解(图9)内,塘上铅锌矿床的成矿流体投落在岩浆水与大气降水之间,可能反映塘上铅锌矿床成矿流体以岩浆水为主,并具有向大气降水发生氧漂移的特征,表明成矿流体来源于岩浆流体,并在成矿过程中有大气降水的逐渐加入(图9)。
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图8 塘上铅锌矿床包裹体拉曼光谱图谱
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a、b—WL-54样品中气液两相包裹体中液相和气相成分拉曼光谱;c—WL-61样品中气相包裹体拉曼光谱
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图9 塘上铅锌多金属矿区H-O同位素图解(底图据Hugh and Taylor,1974)
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综上所述,塘上铅锌矿床的成矿流体早阶段属于中高温、中低盐度流体,并逐渐演化到晚阶段中低温、中低盐度流体。结合 H-O 同位素特征,成矿流体主要是岩浆水和大气降水的混合,并且成矿温度和盐度的逐渐降低可能是铅锌等矿质沉淀的重要机制。
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5.2 矿床成因及对深部成矿作用的指示
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塘上铅锌矿床位于北武夷成矿带北段,区内广泛发育前寒武纪变质岩系(图1)。该地区有塘上、乌岙、毛断、峰岩、丁家山、水吉、八外洋等十多个大中型的铅锌多金属矿床,构成华南重要的铅锌多金属成矿带之一(丰成友等,2007;李艳军等,2011; 丁建华等,2016; Xing et al.,2021,2022;陆桂福等,2022)。区内铅锌多金属矿床研究程度低,前人研究侧重于铅锌矿床与老地层的关系,多根据矿体呈似层状、脉状产于前寒武纪八都群和龙泉群变质地层中而认为属于喷流沉积-变质改造-热液叠加型矿床(李春忠和吕新前,2006;丰成友等,2007;徐强和薛卫冲,2013;刘健等,2018)。至于成矿物质,原始矿源层多倾向于前寒武纪喷流的火山岩层,但也有岩浆来源观点矿床。
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塘上铅锌矿床矿区广泛出露龙泉群古老变质岩,矿体产状明显受断裂构造的控制,主要赋矿围岩为燕山期碱长花岗岩和石英二长斑岩(图2a),主要矿化类型为由热液充填作用形成的石英脉型和交代作用形成的蚀变岩型矿化(图3),成矿作用并不受地层的直接控制(图2b)。矿区主要的蚀变类型包括钾化、绿帘石化、矽卡岩化等蚀变,与典型的岩浆热液型蚀变作用一致,特别是在石英二长斑岩中发育的钾化和石榴石矽卡岩蚀变,明显具有高温岩浆热液蚀变作用的特征(图3)。在石英-矽卡岩-磁铁矿阶段(I)均一温度为 273~348℃,以及石英-绿帘石-铅锌矿化阶段 II)包裹体均一温度为 225~304℃,显示成矿流体主要为中高温流体(图7)。塘上铅锌矿床的石英H和O同位素对成矿流体进行有效示踪,显示成矿流体来源于岩浆流体,并在成矿过程中有大气降水的逐渐加入(图9)。因此,塘上铅锌矿床具有岩浆热液型矿床的矿化特征。
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近年来,浅部脉状 Pb-Zn 矿向深部的找矿勘探过程中,常发现部分脉状矿下有隐伏的斑岩钼矿化,例如岔路口(金露英等,2015)、治岭头(Wang et al, 2017,2020;楚克磊等,2020)、千鹅冲(徐友灵等, 2011②)、甲乌拉(翟德高等,2013; Li et al.,2015)、板厂(刘小照等,2020)、沙坪沟(张红等,2011)等矿床。建立斑岩-矽卡岩型钼-脉状铅锌银金矿床模型对于矿区深部找矿具有重要的指示意义(金露英等,2020;谢玉玲等,2020)。例如,同样在武夷山北段的遂昌治岭头矿床具有悠久的采冶银矿历史,治岭头首先发现金矿,后陆续探明黄铁矿、金银矿、铅锌矿以及钼矿等矿产资源,其目前已构建形成了上部(火山岩盖层)以Pb、Zn矿床,中间(变质岩基底)以 Au-Ag 矿、Pb-Zn 矿为主,深部(侵入岩体) 以斑岩型 Mo 矿床为主的“三层楼”模式,是斑岩成矿系统的理想对象(Wang et al.,2017,2020;楚克磊等,2020)。在龙泉地区毛断铅锌矿床的深部也发现了辉钼矿矿化,并且Pb-Zn与斑岩型Mo矿化具有相同的形成时代,两者可能是同一成矿系统不同阶段演化的产物(李艳军,2011; Li et al.,2012)。因此,在塘上铅锌矿床以及武夷山北部铅锌成矿区的脉状铅锌银矿化的周边和深部也是寻找斑岩型矿床的有利空间。
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6 结论
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(1)塘上矿床是近年在武夷山北段新发现的 Pb-Zn多金属矿床,成矿阶段可以划分为钾化-矽卡岩化-磁铁矿化阶段(I)、石英-绿帘石-铅锌矿化阶段(Ⅱ)和萤石-碳酸盐阶段(Ⅲ),其中第Ⅱ阶段是主成矿阶段。
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(2)流体包裹体研究表明成矿早阶段(Ⅰ)形成温度为 273~348℃,主成矿阶段(Ⅱ)均一温度为 225~304℃,成矿晚阶段(Ⅲ)均一温度为 139~163℃。流体包裹体激光拉曼分析结果显示主成矿阶段成矿流体液相成分以 H2O 为主,气相成分除 H2O外,还有一定量的CO2。
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(3)塘上铅锌矿床石英脉中石英包裹体 δDSMOW 主要集中在-72.5‰~-78.9‰,石英 δ18O V-PDB数值为-27.6‰~-30.8‰,δ18OV-SMOW集中在-0.6‰~2.5‰,表明塘上铅锌矿床成矿流体来源于岩浆流体,并在成矿过程中有大气降水的逐渐加入。因此,塘上铅锌矿床属于岩浆热液脉状铅锌矿床,深部可能具有进一步寻找斑岩型矿化的潜力。
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致谢 野外项目勘查工作中得到了浙江省第七地质大队王成良教授级高级工程师、中国地质调查局南京地质调查中心骆学全教授级高级工程师和江西省地质局谢春华教授级高级工程师的大力支持和帮助。承蒙两位匿名审稿专家悉心审阅,提出了建设性意见和建议,在此一并致以衷心感谢!
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注释
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① 胡辉,吴海 .2021. 浙江省龙泉市塘上矿区铅锌多金属矿勘探报告[R]. 新余:江西有色地质勘查三队.
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② 徐友灵,万守全,李法岭,杨泽强,王海生,郭喜庄,王云,赵瑞强,吴宏伟,王春来.2011. 河南省光山县千鹅冲钼矿勘探报告 [R]. 郑州:河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院.
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摘要
塘上铅锌矿床是浙西南地区武夷山 Cu-Pb-Zn多金属成矿带新近发现的中型铅锌多金属矿床,其空间产出受断裂构造控制,其成因类型尚不明确。本文在详细划分成矿阶段的基础上,对不同成矿阶段的流体包裹体开展显微测温、激光拉曼和 H-O同位素分析。研究表明,成矿早阶段磁铁矿-石英阶段(I)形成温度为273~348 ℃,主成矿阶段脉状方铅矿闪锌矿阶段(II)均一温度为225~304 ℃,成矿晚阶段石英-石英脉阶段(III)均一温度为 139~163℃。激光拉曼分析结果显示主成矿阶段成矿流体液相成分以 H2O 为主,气相成分除 H2O 外,还有一定量的 CO2。石英脉中石英包裹体 δDSMOW 主要集中在-72. 5‰~-78. 9‰,石英 δ18O V-PDB数值为-27. 6‰-~30. 8‰,δ18OV-SMOW集中在-0. 6‰~2. 5‰,表明塘上铅锌矿床成矿流体来源于岩浆流体,并在成矿过程中有大气降水的逐渐加入。因此,塘上铅锌矿床深部可能具有进一步寻找斑岩型矿化的潜力。
Abstract
The Tangshang Pb-Zn deposit is a medium-sized Pb-Zn polymetallic deposit recently discovered in the Wuyishan Cu-Pb-Zn polymetallic metallogenic belt in southwest Zhejiang. Its spatial output is controlled by fault structures, and its genetic type is not yet clear. In this paper, based on the detailed division of the mineralization stages, microthermometry, laser Raman and H-O isotope analysis were carried out on the fluid inclusions of different mineralization stages. Studies have shown that the formation temperature of the magnetite-quartz stage (Ⅰ) pre-ore period was 273-348℃, and the uniform temperature of the vein-like galena sphalerite stage (Ⅱ) during the main ore-forming period was 225-304°C, and the post-ore period was late. Stage Quartz-quartz vein stage (Ⅲ) homogeneous temperature is 139-163 ℃. Laser Raman analysis results show that the liquid phase composition of the ore-forming fluid in the main ore-forming stage is mainly H2O, and the gas phase composition contains a certain amount of CO2 in addition to H2O. The δDSMOW of quartz inclusions in the quartz veins is mainly concentrated at -72. 5‰- -78. 9‰, the value of quartz δ18O V-PDB is -27. 6‰- -30. 8‰, and the δ18OV-SMOW is concentrated at -0. 6‰-2. 5‰, indicating that the ore-forming fluid comes from magmatic fluid, and there is gradual addition of atmospheric precipitation during the mineralization process. Therefore, the deep part of the Tangshang Pb-Zn deposit may have the potential to further exploration for porphyry-type mineralization.