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河南欒川礦集區(qū)鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦成礦系統(tǒng)及演化特征

2014-06-27 05:45:59張壽庭曹華文張旭晃張?jiān)戚x田浩浩
關(guān)鍵詞:欒川鉛鋅矽卡巖

唐 利,張壽庭,曹華文,李 冬,張旭晃,張?jiān)戚x,田浩浩,張 浩

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.欒川縣地質(zhì)礦產(chǎn)局,河南 欒川 471500;3.陜西省核工業(yè)集團(tuán)公司,西安 710100)

河南欒川礦集區(qū)鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦成礦系統(tǒng)及演化特征

唐 利1,張壽庭1,曹華文1,李 冬1,張旭晃2,張?jiān)戚x1,田浩浩3,張 浩1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;2.欒川縣地質(zhì)礦產(chǎn)局,河南 欒川 471500;3.陜西省核工業(yè)集團(tuán)公司,西安 710100)

探討河南省欒川鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦集區(qū)內(nèi)不同礦床類型、不同成礦作用之間的內(nèi)在聯(lián)系。S、Pb、C、H、O同位素及流體包裹體研究表明,研究區(qū)內(nèi)不同類型礦床具有統(tǒng)一的物質(zhì)來(lái)源,成礦流體是由斑巖體中心向外不斷演化的巖漿熱液流體體系。區(qū)內(nèi)不同類型礦床均為晚侏羅世-早白堊世(162~131 Ma B.P.)巖漿熱液活動(dòng)的產(chǎn)物,鉬鎢鉛鋅銀多金屬成礦系統(tǒng)以晚侏羅世花崗斑巖體為中心,由中心向外分為中心成礦帶(斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床)、過(guò)渡帶(矽卡巖型硫鋅多金屬礦床)和邊緣成礦帶(熱液型鉛鋅銀礦床)。由中心向外,成礦時(shí)代具有由老到新的變化趨勢(shì),礦物組合和蝕變類型具有由高溫到低溫變化的特征,成礦流體具有由高溫-高鹽度巖漿熱液流體向中低溫-低鹽度流體演化的趨勢(shì),晚期大氣降水加入特征明顯。由于不同成礦元素地球化學(xué)性質(zhì)的差異和成礦流體運(yùn)移路徑上物理化學(xué)條件的不同,富含成礦物質(zhì)的深源巖漿熱液流體在斑巖巖漿熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下,形成了一個(gè)以燕山期花崗斑巖巖漿侵入活動(dòng)為中心,時(shí)空密切關(guān)聯(lián)的鉬鎢鉛鋅銀多金屬成礦系統(tǒng)。

巖漿熱液;同位素;鉬鎢鉛鋅銀;成礦系統(tǒng);欒川

河南欒川鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦集區(qū),是東秦嶺多金屬成礦帶的重要組成部分。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源極其豐富,分布著一系列超大型-大型鉬鎢礦床[1],如南泥湖-三道莊、上房溝、東魚庫(kù)、馬圈等礦床。在鉬鎢礦床附近及其外圍,近年來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一大批中-大型鉛鋅銀礦床[1],如冷水北溝、駱駝山、銀洞溝、西溝、中魚庫(kù)、百爐溝、三道溝、核桃岔、銀河溝、楊樹(shù)凹、洪洞溝、白沙洞等礦床。

前人研究一致認(rèn)為,研究區(qū)內(nèi)鉬鎢礦床為晚侏羅世花崗斑巖巖漿作用形成的斑巖型-矽卡巖型礦床[1-4],巖體附近的硫鋅多金屬礦床為與花崗斑巖巖漿作用相關(guān)的矽卡巖型礦床[1,5]。然而,關(guān)于巖體外圍的鉛鋅銀礦床的成因尚未取得統(tǒng)一認(rèn)識(shí),觀點(diǎn)分歧較大,主要有SEDEX型、MVT型、造山型、熱液脈型、巖漿熱液充填交代型等[1,6-15]。

本區(qū)鉛鋅銀礦床相異的成因觀點(diǎn),其所指導(dǎo)的勘探目標(biāo)和找礦方向是不同的。只有正確的礦床成因理論,才能實(shí)現(xiàn)找礦勘探的突破。成礦系統(tǒng)是一個(gè)具有成礦功能的自然系統(tǒng),指在一定地質(zhì)時(shí)空域中,控制礦床形成和保存的全部地質(zhì)要素和成礦作用過(guò)程,以及所形成的礦床系列和異常系列構(gòu)成的整體[16]。掌握成礦系統(tǒng)的要素特征,并將礦集區(qū)作為一個(gè)整體研究,對(duì)深入認(rèn)識(shí)成礦規(guī)律和指導(dǎo)找礦勘查工作具有重要意義[17]。

本文在系統(tǒng)總結(jié)礦集區(qū)內(nèi)不同類型礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合研究區(qū)內(nèi)成巖-成礦年齡、SPb-C-H-O同位素和流體包裹體等證據(jù),以新的角度重新審視欒川鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦集區(qū)成礦系統(tǒng),以期剖析礦集區(qū)內(nèi)不同礦床類型、不同成礦作用之間的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)而對(duì)該地區(qū)找礦勘探提供指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

河南欒川鉬鎢鉛鋅銀多金屬礦集區(qū)位于秦嶺造山帶的華北陸塊南緣次級(jí)構(gòu)造單元[1],北以馬超營(yíng)斷裂為界,南抵欒川斷裂(圖1-A)。在該次級(jí)構(gòu)造單元上,礦集區(qū)位于盧氏-欒川褶皺斷裂帶,其北為熊耳山隆斷區(qū),東北為潭頭-嵩縣凹陷,東為伏牛山臺(tái)緣隆褶區(qū),南為北秦嶺次級(jí)構(gòu)造單元,西為盧氏-洛寧凹陷。礦集區(qū)基底為太古宙太華巖群變質(zhì)結(jié)晶基底,蓋層為中元古界官道口群、上元古界欒川群和下古生界陶灣群碎屑-碳酸鹽巖建造。垂向上具有與地臺(tái)結(jié)構(gòu)相似的“二元結(jié)構(gòu)”[1]。

礦集區(qū)由北向南出露中元古界官道口群(1.4~1 Ga B.P.)、新元古界欒川群(1~0.8 Ga B.P.)和下古生界陶灣群(0.8~0.5 Ga B.P.?)[13](圖1-B)。官道口群為一套淺海碳酸鹽-陸源碎屑沉積建造。欒川群自下而上分為三川組、南泥湖組、煤窯溝組、大紅口組和魚庫(kù)組,為一套陸源碎屑-碳酸鹽-粗面質(zhì)火山巖夾基性火山巖建造。陶灣群為一套陸源碎屑-淺海相泥質(zhì)碳酸鹽巖建造。欒川群和官道口群是研究區(qū)最為重要的賦礦層位,蘊(yùn)藏豐富的鉬、鎢、鉛、鋅、銀等礦產(chǎn)(圖1-B)。

北西向斷裂帶是本區(qū)主要控巖-控礦和含礦斷裂構(gòu)造。北西向大斷裂主要形成于早-中三疊世,屬于秦嶺造山帶華北板塊與揚(yáng)子板塊陸-陸碰撞造山時(shí)期的上沖斷層[18]。北北東向斷裂構(gòu)造帶疊加在北西向構(gòu)造帶中,主要呈斷續(xù)延伸或雁行狀排列。

圖1 欒川鉬鎢鉛鋅銀礦集區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Distribution of the Mo-W-Pb-Zn-Ag ore deposits in Luanchuan County

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁,主要發(fā)育燕山期花崗巖體[19]、元古代堿性巖和輝長(zhǎng)巖體[20]等。燕山期巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈,形成花崗斑巖體和花崗巖巖基,其中南泥湖、魚庫(kù)等花崗斑巖體與成礦關(guān)系密切?;◢彴邘r體多為復(fù)式巖體,分布于NW向和NNE向構(gòu)造交匯部位。前人根據(jù)深成花崗巖巖基與淺成小型斑巖體的鍶、氧同位素的一致性,并結(jié)合年代學(xué)、痕量元素等對(duì)比,認(rèn)為燕山期花崗巖基和斑巖體具有同源性[21]。

2 成礦系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1 礦床地質(zhì)特征

斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床的礦體賦存于南泥湖斑巖體內(nèi)外接觸帶,主要受斑巖體和圍巖接觸帶控制,呈層狀、似層狀產(chǎn)出(表1)。代表性礦床為南泥湖-三道莊、上房溝、東魚庫(kù)和大王溝。成礦階段分為:(1)早矽卡巖化階段,主要形成不含水的硅酸鹽礦物,發(fā)育鉀長(zhǎng)石化、硅化和云英巖化,以及少量的浸染狀鎢礦化和磁鐵礦化;(2)晚矽卡巖化階段,形成大量含水硅酸鹽礦物、磁鐵礦、輝鉬礦和白鎢礦等,發(fā)育硅化、黃鐵礦化、絹云母化、絹英巖化和黑云母化,伴有輝鉬礦和白鎢礦等;(3)熱液階段,形成大量金屬硫化物,如黃鐵礦、輝鉬礦及少量黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦等。

矽卡巖型硫鋅多金屬礦床的礦體呈層狀、透鏡狀賦存于欒川群南泥湖組和三川組矽卡巖帶中(表1)。代表性礦床為駱駝山和中魚庫(kù)。礦石類型主要為磁黃鐵礦型和致密塊狀黃鐵礦型。成礦階段分為:(1)早矽卡巖階段,形成各種矽卡巖和角巖;(2)晚矽卡巖階段,形成含水硅酸鹽礦物、黃鐵礦和磁黃鐵礦等;(3)熱液硫化物階段,表現(xiàn)為硅化、綠簾石化、綠泥石化、陽(yáng)起石化、碳酸鹽化和螢石化等,大量出現(xiàn)金屬硫化物,如閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦等。

熱液脈型鉛鋅銀礦床,礦體主要呈脈狀、透鏡狀,受北東向張-張扭性斷裂、北西西向?qū)娱g斷裂構(gòu)造控制(表1)。代表性礦床有:冷水北溝、西溝、銀洞溝、百爐溝和三道溝。賦礦圍巖主要為三川組大理巖、石英巖和片巖,白術(shù)溝組碳質(zhì)千枚巖和官道口群含燧石條帶大理巖。成礦階段分為:(1)石英-黃鐵礦階段,形成早期石英,發(fā)育黃鐵礦化;(2)石英-多金屬硫化物階段,形成閃鋅礦和方鉛礦等金屬硫化物,為主成礦階段;(3)碳酸鹽化階段,以大量出現(xiàn)方解石為特征。圍巖蝕變有碳酸鹽化、硅化、絹云母化和黃鐵礦化等。

由于研究區(qū)內(nèi)賦礦地層未發(fā)現(xiàn)有熱水沉積巖的確鑿證據(jù)及同生成因的礦石組構(gòu)等特征,與世界其他地區(qū)典型SEDEX型和MVT型鉛鋅礦床[22,23]特征有所不同,初步排除區(qū)內(nèi)鉛鋅銀礦床的SEDEX型和MVT型成因。

2.2 礦床時(shí)空分布規(guī)律

2.2.1 礦床類型及空間分帶

礦集區(qū)內(nèi)主要分布有斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床、矽卡巖型硫多金屬礦床和熱液型鉛鋅銀礦床,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此三類礦床的時(shí)空結(jié)構(gòu)關(guān)系做過(guò)部分研究[24,25]。根據(jù)礦集區(qū)內(nèi)不同類型礦床地質(zhì)特征及空間分布規(guī)律,本文將礦集區(qū)分為南泥湖礦田和魚庫(kù)礦田兩部分(表1,圖1)。

南泥湖礦田由中心到外圍分為3個(gè)帶:①中心成礦帶,包括南泥湖-三道莊、上房溝和馬圈等超大型-大型斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床。在空間分布上,鉬鎢礦化多賦存于花崗斑巖體的內(nèi)外接觸帶上及其附近,其中斑巖型礦床賦存于內(nèi)接觸帶,矽卡巖型礦床賦存于外接觸帶。②過(guò)渡帶,分布有駱駝山矽卡巖型硫多金屬礦床、銀河溝矽卡巖型鋅礦床。礦石礦物主要為磁黃鐵礦和鐵閃鋅礦,為一套高溫礦物組合,矽卡巖型礦體順層賦存于南泥湖上段大理巖與下盤石英巖的層間斷裂中。③邊緣成礦帶,以冷水北溝、三道溝、楊樹(shù)凹和核桃岔等熱液脈型鉛鋅銀礦床為主,礦體主要受北東向構(gòu)造控制。

魚庫(kù)礦田地質(zhì)特征與南泥湖礦田類似,由中心到外圍分為:①中心成礦帶,分布有東魚庫(kù)和大王溝斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床,礦體呈不規(guī)則橢圓狀分布于魚庫(kù)巖體內(nèi)外接觸帶上。②過(guò)渡帶,分布有中魚庫(kù)矽卡巖型鋅礦床,礦石礦物以鐵閃鋅礦為主,鐵閃鋅礦微量元素特征也指示礦床形成于中高溫環(huán)境。③邊緣成礦帶,分布有赤土店銀洞溝、赤土店西溝和百爐溝等熱液型鉛鋅銀礦床,礦體呈似層狀、脈狀、透鏡狀,受北西西向?qū)娱g斷裂構(gòu)造控制。

礦集區(qū)內(nèi)南泥湖礦田和魚庫(kù)礦田均表現(xiàn)出鉬鎢鉛鋅銀成礦系統(tǒng)的分帶特征。即由巖體中心到外圍,礦床類型表現(xiàn)為斑巖型-矽卡巖型-熱液脈型礦床分帶,成礦元素表現(xiàn)為Mo-W、S-Zn-Fe、Pb-Zn-Ag分布規(guī)律,地球化學(xué)序列分別為高溫-中溫-中低溫礦物組合。

表1 欒川多金屬礦集區(qū)礦床地質(zhì)特征Table 1 The geological characteristics of the deposits in the polymetallic ore concentration area of Luanchuan

2.2.2 成巖成礦時(shí)代一致性

礦集區(qū)內(nèi)燕山期中酸性巖漿活動(dòng)廣泛,形成了深部花崗巖基和一系列中酸性小斑巖體。前人測(cè)齡結(jié)果表明(圖2),區(qū)內(nèi)中酸性巖漿活動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(162~131 Ma B.P.),這種長(zhǎng)時(shí)間多期次的巖漿熱液活動(dòng)可能是該區(qū)大規(guī)模成礦的關(guān)鍵因素之一。三疊紀(jì)印支期,華北板塊與揚(yáng)子板塊相向俯沖擠壓碰撞造山,之后開(kāi)始陸內(nèi)造山作用[31]。侏羅紀(jì)末-白堊紀(jì)初,研究區(qū)內(nèi)花崗巖體的形成可能與陸內(nèi)伸展過(guò)程相伴的殼幔相互作用有關(guān),與礦化有關(guān)的斑巖體屬同熔型花崗巖類[]。

南泥湖巖體和魚庫(kù)巖體與鉬鎢礦化直接相關(guān),兩個(gè)巖體鋯石U-Pb年齡分別集中于158~145 Ma[26,28,33]和154~148 Ma(未發(fā)表數(shù)據(jù))。鉬鎢礦床及鉛鋅銀礦床同位素測(cè)齡結(jié)果表明,礦集區(qū)內(nèi)中心成礦帶的輝鉬礦化[26-28]主要集中于148~141 Ma B.P.,邊緣成礦帶的鉛鋅礦化主要集中于139~136 Ma B.P.。鉛鋅銀礦化略晚于鉬鎢礦化,鉬鎢礦化略晚于與成礦相關(guān)的花崗斑巖。鉬鎢礦化和鉛鋅銀礦化時(shí)間在一定程度上具有一致性,反映出鉬鎢礦床和鉛鋅銀礦床是同一期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

圖2 欒川多金屬礦集區(qū)成巖成礦時(shí)代分布圖Fig.2 Age distribution of the diagenesis and the mineralization of the polymetallic ore concentration area in Luanchuan

2.3 同位素特征

2.3.1 硫同位素

南泥湖-三道莊、上房溝、駱駝山和中魚庫(kù)等位于中心成礦帶及過(guò)渡帶的礦床δ34S值集中在2‰~4‰,呈典型的塔式分布(圖3)。南泥湖-三道莊鉬鎢礦床成礦流體總硫計(jì)算結(jié)果(δ34S∑S)為2.75‰[37],指示熱液硫主要為深源硫。位于邊緣成礦帶的冷水北溝、三道溝、銀洞溝、西溝和百爐溝等礦床硫同位素組成向負(fù)值或正值增大方向漂移,金屬硫化物δ34S值[5,6,41]變化于-1.2‰~12‰,具有巖漿硫和地層硫混合來(lái)源特征。

南泥湖礦田(圖3-A)和魚庫(kù)礦田(圖3-B)硫同位素特征由中心成礦帶往邊緣成礦帶均分別反映出一定的空間演化規(guī)律,即從斑巖-矽卡巖型礦化到矽卡巖型礦化,再到熱液脈型礦化,表現(xiàn)出由單一的巖漿硫來(lái)源向非單一的巖漿和圍巖地層雙重硫來(lái)源演化。說(shuō)明成礦流體自斑巖體中心向外圍運(yùn)移過(guò)程中,成礦流體與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng),或者富含地層硫的大氣降水的不斷加入[42]。這導(dǎo)致離斑巖體中心越遠(yuǎn),地層硫特征越明顯。

研究區(qū)深源巖漿硫和地層硫是成礦系統(tǒng)硫的主要來(lái)源,但總體仍屬深源巖漿硫體系。

2.3.2 鉛同位素

礦集區(qū)內(nèi)不同類型礦床、斑巖體及圍巖地層鉛同位素[1,6,11,12]的208Pb/204Pb為36.3~42.6,207Pb/204Pb為14.8~15.8,208Pb/204Pb為15.4~19.2(圖4)。除個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)變化較大,屬于明顯的異常鉛外,其余均為含放射性成因鉛。

南泥湖巖體和賦礦地層(官道口群和欒川群)鉛同位素組成分布構(gòu)成2個(gè)重疊很少的范圍[11]。鉬鎢礦床及離斑巖中心較近的冷水北溝、銀洞溝、楊樹(shù)凹等礦床投點(diǎn)與斑巖體分布范圍一致。西溝、百爐溝、核桃岔等離斑巖中心較遠(yuǎn)的礦床鉛同位素來(lái)源向地層范圍偏移,這是成礦流體由中心向外演化過(guò)程中,地層鉛不斷混入的結(jié)果。

由圖4可以看出,鉬鎢礦床和鉛鋅銀礦床鉛同位素組成均投點(diǎn)在下地殼來(lái)源區(qū)范圍內(nèi),表明礦集區(qū)成礦系統(tǒng)的鉛均具有深源鉛的特點(diǎn),且主要來(lái)源于下地殼,這與研究區(qū)黃鐵礦He-Ar同位素的研究結(jié)果一致[45]。

2.3.3 氫氧同位素

礦集區(qū)成礦系統(tǒng)內(nèi)不同類型礦床石英的HO同位素組成如圖5所示,鉬鎢礦床[2,48]δ18O變化于-2.97‰~8.44‰,δDSMOW為-102‰~-41‰;鉛鋅銀礦床[1,6,49]δ18O變化于-3.69‰~13.87‰,δDSMOW為-106.8‰~-52‰。僅有少量投點(diǎn)落入變質(zhì)水范圍,排除變質(zhì)流體的來(lái)源;并且,結(jié)合成巖-成礦年齡,可以認(rèn)為研究區(qū)礦床不屬于造山型鉛鋅銀礦床。

中心成礦帶的斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床(圖5中a區(qū))成礦早階段流體投點(diǎn)主要落于巖漿水附近,隨著巖漿侵位過(guò)程不斷有大氣降水混入,導(dǎo)致成礦晚階段投點(diǎn)向大氣降水線漂移。邊緣成礦帶熱液脈型鉛鋅銀礦床(圖5中b區(qū))與鉬鎢礦床具大致相同的演化趨勢(shì),即成礦早階段以巖漿水為主,晚期具有大氣降水不斷混入的特征。

圖3 欒川多金屬礦集區(qū)硫同位素組成直方圖Fig.3 Histogram showing sulfur isotopic compositions of the polymetallic ore concentration area in Luanchuan(東魚庫(kù)、中魚庫(kù)和三道溝為未發(fā)表的數(shù)據(jù);其余數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)[1,5,10,29,43,44])

相比斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床(圖5中a區(qū)),熱液脈型鉛鋅銀礦床(圖5中b區(qū))更靠近大氣降水線,但具部分巖漿水來(lái)源,反映由中心成礦帶到邊緣成礦帶,大氣降水成分增多的趨勢(shì)??傮w來(lái)說(shuō),成礦系統(tǒng)流體來(lái)源屬巖漿熱液體系,后期存在大氣降水混入。

2.3.4 碳氧同位素

礦集區(qū)內(nèi)不同類型礦床C-O同位素組成如圖6所示,中心成礦帶鉬鎢礦床[2,48,52]熱液方解石δ13CPDB為-9.1‰~5.9‰,δ18OSMOW變化于7.8‰~19.7‰,總體落入花崗巖范圍內(nèi)。成礦晚期部分投點(diǎn)向海相碳酸鹽巖方向偏移,說(shuō)明成礦流體主體來(lái)源于花崗斑巖巖漿,成礦過(guò)程中存在碳酸鹽地層物質(zhì)的加入。邊緣成礦帶鉛鋅銀礦床[1,42,51]熱液方解石δ13CPDB為-13.2‰~2‰,δ18OSMOW變化于4.5‰~17.8‰,投影點(diǎn)較為分散,總體上具有由花崗巖向海相碳酸鹽地層方向漂移的特點(diǎn)。

鉬鎢礦床及鉛鋅銀礦床碳氧同位素組成均指示成礦流體主要為花崗巖漿來(lái)源,部分礦床為花崗巖漿與地層混合來(lái)源。但是,投影點(diǎn)與海相碳酸鹽巖差異較大,因此成礦流體總體屬花崗巖漿體系,在成礦流體演化過(guò)程中有部分地層中海相碳酸鹽巖物質(zhì)混入。

2.4 流體包裹體特征

礦集區(qū)不同礦床石英流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果(圖7)表明,中心成礦帶的南泥湖-三道莊、上房溝和東魚庫(kù)鉬鎢礦床[54-56]的特征類似,成礦早期以高溫-中高鹽度(350~500℃,wNaCl=25%~40%)的巖漿熱液流體為主,邊緣成礦帶鉛鋅銀礦床[12,14,51]總體為中低溫-低鹽度(170~260℃,wNaCl=2%~10%)大氣降水流體加入的特點(diǎn)。

圖4 欒川多金屬礦集區(qū)鉛同位素組成Fig.4 Diagram showing Pb isotopic compositions of the polymetallic ore concentration area in Luanchuan(作圖方法據(jù)參考文獻(xiàn)[7,46];數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)[6,10,12,29,35,43,47])a.斑巖鉛同位素分布范圍;b.元古界地層鉛同位素分布范圍

圖5 欒川多金屬礦集區(qū)氫-氧同位素圖解Fig.5 δD-δ18O diagram of the polymetallic ore concentration area in Luanchuan

圖6 欒川多金屬礦集區(qū)方解石碳-氧同位素組成圖解Fig.6 δ13C-δ18O diagram of the calcite in the polymetallic ore concentration area in Luanchuan

流體包裹體特征同時(shí)表明,礦集區(qū)由中心成礦帶鉬鎢礦床到邊緣成礦帶鉛鋅銀礦床,成礦流體由中高溫、中高鹽度的巖漿熱液體系向中低溫、中低鹽度體系演化。這與礦集區(qū)H-O同位素(圖5)的研究結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

綜上,欒川多金屬礦集區(qū)中心成礦帶的鉬鎢礦床與邊緣成礦帶和過(guò)渡帶的鉛鋅銀礦床為一個(gè)成礦系統(tǒng)。

圖7 欒川多金屬礦集區(qū)成礦流體溫度-鹽度圖解Fig.7 Temperature-salinity diagram of the ore-forming fluid in the polymetallic ore concentration area in Luanchuan

成礦系統(tǒng)具有大致相同的成礦物質(zhì)來(lái)源。S同位素研究表明(圖3),斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦床及矽卡巖型硫鋅多金屬礦床S同位素呈典型的塔式分布,硫來(lái)源于深源花崗斑巖巖漿。鉛鋅銀礦床S同位素組成向負(fù)值或正值增大方向漂移(圖3),其S為花崗斑巖和地層混合來(lái)源。Pb同位素研究進(jìn)一步表明(圖4),不同類型礦床成礦物質(zhì)均表現(xiàn)出下地殼來(lái)源的特征,這一來(lái)自下地殼富含成礦物質(zhì)的巖漿被解釋為:在晚侏羅世期間中國(guó)東部構(gòu)造體制發(fā)生大轉(zhuǎn)換,在華北克拉通南緣俯沖的揚(yáng)子板片可能發(fā)生斷離,導(dǎo)致軟流圈物質(zhì)通過(guò)板片斷離窗上涌,幔源巖漿在殼幔邊界發(fā)生底侵作用,誘發(fā)碰撞加厚的下地殼部分熔融,形成富含鉬鎢鉛鋅銀硫等成礦元素的花崗質(zhì)巖漿[3]。

礦集區(qū)內(nèi)不同類型礦床成礦流體為同一流體體系。H-O同位素研究表明(圖5),成礦流體為早期巖漿來(lái)源流體與晚期大氣降水的混合流體。大氣降水的不斷混入,促使早期高溫-中高鹽度巖漿流體向中低溫-低鹽度流體演化(圖7),大氣降水下滲過(guò)程中濾取地層物質(zhì),從而將地層物質(zhì)帶入成礦流體。同時(shí),C-O同位素研究表明(圖6),鉛鋅銀礦床相對(duì)于鉬鎢礦床總體上具有更高的δ13C值,這一變化特征被解釋為是由成礦流體與大理巖或白云質(zhì)大理巖地層發(fā)生物質(zhì)交換導(dǎo)致的[58]。大氣降水混合作用,及成礦流體與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換兩方面原因,導(dǎo)致了邊緣成礦帶鉛鋅銀礦床的S、Pb、C-O同位素組成向碳酸鹽巖地層范圍內(nèi)漂移。

礦集區(qū)內(nèi)不同的類型礦床均為晚侏羅世-早白堊世巖漿熱液活動(dòng)的產(chǎn)物(圖2,圖8)。其成巖-成礦過(guò)程大致分為以下4個(gè)階段:①花崗巖基形成時(shí)期(162~157 Ma B.P.),大規(guī)模深部巖漿侵位,巖漿頂部與上部圍巖接觸遇冷形成冷凝外殼,冷凝晚階段的巖漿成為封閉系統(tǒng)(熔體可達(dá)90%)[59]。不斷上涌的深部巖漿持續(xù)積累,形成規(guī)模巨大的花崗巖基[39],在部分構(gòu)造薄弱部位,巖漿上侵形成早期不含礦的花崗巖體。②成礦斑巖體形成時(shí)期(大約158~145 Ma B.P.),持續(xù)的巖漿上涌致使花崗巖漿沖破巖基表層的冷凝殼上涌,如在魚庫(kù)地區(qū)構(gòu)造薄弱部位、南泥湖地區(qū)近EW向和NW向構(gòu)造轉(zhuǎn)折部位侵位形成花崗斑巖體。③斑巖-矽卡巖型鉬鎢礦化期(大約148~141 Ma B.P.),深部花崗質(zhì)巖漿演化后期發(fā)生強(qiáng)烈分異,形成富含成礦元素的高溫巖漿熱液流體,成礦流體沿斑巖上涌通道向淺部運(yùn)移,遇到花崗斑巖體時(shí),發(fā)生鉀長(zhǎng)石化等蝕變,形成細(xì)脈浸染狀斑巖型鉬鎢礦床;遇到地層圍巖為碳酸鹽巖時(shí)則發(fā)生矽卡巖化和硅化等,形成矽卡巖型鉬鎢礦床。④熱液脈型鉛鋅銀礦化期(大約139~136 Ma B.P.),成礦流體在巖漿活動(dòng)熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下由斑巖體中心向外沿構(gòu)造通道運(yùn)移,遇到地層圍巖為碳酸鹽巖時(shí)產(chǎn)生矽卡巖型鉛鋅銀礦化。當(dāng)成礦流體進(jìn)一步向外運(yùn)移,與圍巖地層反應(yīng),部分地層中的鉛鋅等金屬元素被活化,進(jìn)入成礦流體體系及與下滲的大氣降水混合,在斷裂帶中形成熱液型鉛鋅銀礦化。

因此,研究區(qū)不同類型礦床具有大致相同的物質(zhì)來(lái)源,成礦流體是由斑巖體中心向外不斷演化的同一流體體系。富含成礦物質(zhì)的深源巖漿熱液流體在斑巖巖漿熱動(dòng)力作用驅(qū)動(dòng)下,由于不同成礦元素地球化學(xué)性質(zhì)的差異和成礦流體運(yùn)移路徑上物理化學(xué)條件的不同,形成了一個(gè)以燕山期花崗斑巖巖漿侵入活動(dòng)為中心(南泥湖和魚庫(kù))、相互關(guān)聯(lián)的鉬鎢鉛鋅銀礦化系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)外不乏類似的鉬鎢鉛鋅銀成礦系統(tǒng)實(shí)例,即斑巖體外圍受斷裂構(gòu)造控制的脈狀鉛鋅礦床是斑巖巖漿-熱液成礦系統(tǒng)的遠(yuǎn)端產(chǎn)物[3,60-64]。據(jù)此,研究區(qū)斑巖型-矽卡巖型鉬鎢礦與熱液脈型鉛鋅銀礦床可以互為找礦的指示標(biāo)志[65]。

圖8 欒川多金屬礦集區(qū)南泥湖-魚庫(kù)礦田成礦模式示意圖Fig.8 The schematic metallogenic model of the Nannihu-Yuku ore field in the polymetallic ore concentration area of Luanchuan County

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Metallogenic system and evolutionary characteristics of
Mo-W-Pb-Zn-Ag polymetallic metallogenic concentration area in Luanchuan,Henan,China

TANG Li1,ZHANG Shou-ting1,CAO Hua-wen1,LI Dong1,ZHANG Xu-huang2,ZHANG Yun-hui1,TIAN Hao-hao3,ZHANG Hao1
1.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;
2.Luanchuan County Bureau of Geology and Mineral Resources,Luanchuan 471500,China;
3.Shaanxi Nuclear Industry Group,Xi'an 710100,China

This paper discusses the internal relation between the different types of deposits and between the different mineralizations in Luanchuan Mo-W-Pb-Zn-Ag polymetallic metallogenic concentration area.The reasearches of the S,Pb,C,H,O isotopes and fluid inclusions show that the different types of deposits share the ore source.The ore-forming fluid is the magmatic-hydrothermal fluid evolution continuously from the porphyry center and mixes with the meteoric water in the later period.The different types of deposits in Luanchuan are the products of the magmatic-hydrothermal mineralization in Late Jurassic-Early Cretaceous(162~131 Ma B.P.).The polymetallic metallogenic system takes the porphyritic pluton as the centre and is zoned into three metallogenic belts from the porphyry center outwards.The porphyry-skarn type Mo-W deposits in the core belt,the skarn type SZn polymetallic deposits in the middle belt,and the hydrothermal type Pb-Zn-Ag deposits in the periphery belt,respectively.From the center outwards,the mineralogenetic epochs trend from old to new,the mineral assemblage and alteration type have the characteristics varying from high temperature to low temperature,and the ore-forming fluid has the characteristics varying from the high temperature and high salinity magmatic-hydrothermal fluid to the middle(low)temperature and low salinity fluid.The deep magmatic-hydrothermal fluid is induced by the thermo dynamics of the granitic magma and due to the different metallic elements'geochemical characteristics and the different physical-chemistry conditions of the ore-forming fluid migration pathway,forms the Mo-W-Pb-Zn-Ag metallogenic system taking the Yanshanian granite-porphyry magmatic intrusion as the centre.

magmatic-hydrothermal;isotope;Mo-W-Pb-Zn-Ag;metallogenic system;Luanchuan

P618.4;P618.5

A

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.03.12

1671-9727(2014)03-0356-13

2013-10-22

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAB04B06);中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011220925)

唐利(1990-),男,碩士研究生,礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè),E-mail:tangli199005@126.com

張壽庭(1964-),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事礦產(chǎn)資源勘查與評(píng)價(jià)等方面教學(xué)與科研工作,E-mail:zst@cugb.edu.cn。

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