福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究.pdf
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1、第 14 卷 第 9 期2023 年 9 月Vol.14 No.9September,2023矿 产 勘 查MINERAL EXPLORATION福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究李秋金,孙学娟,聂顺义,金鑫,吴志强(江苏省地质局,江苏 南京 210007)摘 要 梅仙铅锌矿床位于闽中裂谷带南段,是福建省大型铅锌多金属矿床。矿体赋存于新元古界东岩组变质岩中,呈层状、似层状,产状与围岩片理一致。尽管前人对梅仙矿的矿化特征、成岩成矿学、岩石学及矿床成因开展了较多研究,但对于该矿床成矿流体特别是流体包裹体研究非常薄弱。本文在系统的野外地质调查和样品采集的基础上,开展了详细的岩相学研究和成矿期次的划分,并
2、进行了流体包裹体和氢氧同位素测试分析。研究结果显示,梅仙铅锌矿存在两期铅锌矿化,两期闪锌矿均以富液相包裹体型为主,晚期闪锌矿温度与早期闪锌矿相似,盐度略低于早期闪锌矿,可能与更多的大气降水混溶有关。晚期闪锌矿与伴生石英原生流体包裹体温度与盐度均一致。拉曼测试表明两期的闪锌矿与晚期石英流体包裹体的气相成分均为水蒸气,不含其他气体成分。这种流体包裹体数据与典型的火山成因块状硫化物矿的流体特征相一致,这一认识对该地区进一步找矿具有重要地质意义。关键词 流体包裹体;氢氧同位素;火山成因块状硫化物矿床;梅仙铅锌矿;福建中图分类号:P588.12 文献标志码:A 文章编号:1674-7801(2023)0
3、9-1570-14The fluid inclusions study on Meixian Pb-Zn deposit in Fujian ProvinceLI Qiujin,SUN Xuejuan,NIE Shunyi,JIN Xin,WU Zhiqiang(Jiangsu Geological Bureau,Nanjing 210007,Jiangsu,China)Abstract:Meixian Pb-Zn deposit is located in south of the Minzhong rift zone,and it is a large scale Pb-Zn polyme
4、ntallic deposit in Fujian Province.The orebodies with stratoid and stratiform shapes are mainly hosted within Neoproterozoic Dongyan Formation metamorphic rocks,and is controlled by surrounding rock schistosity.A large number of workers have focused on geological features,diagenetic and metallogenic
5、 geochronology,petrology,and ore genetic type of the Meixian Pb-Zn deposit,but reseaches about ore forming fluid,especially fluid inclusions on it still lacked.Our results showed two different stages of Pb-Zn mineralization.In the late stage,the predominant type of fluid inclusions is the liquid-ric
6、h type,but they are with analogical homogenization temperatures and lower salinities,indicating possible more component of meteoric waters.Homogenization temperatures and salinity between sphalerite and coexisting quartz veins of late stage are conformity.And that the doi:10.20008/j.kckc.202309003收稿
7、日期 2023-06-01;修回日期 2023-07-11基金项目 本文受华东有色投资控股公司新产业扶持项目“福建省梅仙矿田重要矿床成矿规律与三维找矿预测研究”(2020 107)资助.第一作者简介 李秋金,男,1984生,硕士,高级工程师,主要从事矿产勘查与研究工作;E-mail:。引用格式 李秋金,孙学娟,聂顺义,金鑫,吴志强.2023.福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究 J.矿产勘查,14(9):1570-1583.Li Qiujin,Sun Xuejuan,Nie Shunyi,Jin Xin,Wu Zhiqiang.2023.The fluid inclusions study on M
8、eixian Pb-Zn deposit in Fujian Province J.Mineral Exploration,14(9):1570-1583.1570第 14 卷 第 9 期李秋金等:福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究main component of two different stages fluid is H2O,without other vapors,determined by Raman microspectmscopyThe identification of fluid verified the causation of Meixian Pb-Zn deposit,i
9、t belongs to a typical volcanic-hosted massive sulfide depositThese results are of great significance for further exploration in this area.Keywords:fluid inclusion;H-O isotope;volcanogenic massive sulfide deposit;Meixian Pb-Zn deposit;Fujian Province0引言福建梅仙铅锌多金属矿田研究最早可追溯到20世纪50年代,福建省所属地质队在该区发现了铁帽(褐铁
10、矿),认为该地区的铁帽系由铅锌硫化物次生氧化而成。华东有色地质勘查局于1992年8月在丁家山矿区发现了富厚的铅锌矿体,打开了梅仙地区铅锌找矿的新局面。至此,众多学者对梅仙铅锌矿及所在的区域在地质环境、岩石特征及地球化学等方面开展了研究工作。周兵和顾连兴(1998)认为梅仙矿床产于双峰式火山岩,据火山岩地球化学特征可推断硫化物矿床产出与火山活动有关。吴志强(2003)对矿区地质特征结合硫化物的硫铅同位素展开研究,总结出裂谷成矿环境是梅仙矿田形成的重要的区域控制条件,硫以幔源为主,铅为幔源和壳源的混合。陶建华和胡明安(2006)通过对矿源层东岩组变质岩岩石学、岩石化学进行分析,揭示了东岩组变质岩原
11、岩的拉斑玄武岩特征,从而验证了块状硫化物矿床成因。丰成友等(2007)根据矿床地质特征和同位素地质测年数据,厘定出了火山喷流沉积和岩浆热液叠加改造的两期成矿阶段。李秋金等(2016)则对梅仙地区铅锌矿赋矿变质岩系地层进行了划分对比,为深部找矿探明了方向。以上学者们从不同的角度对梅仙矿床展开研究,并没有统一的定论,因此有必要对矿床做进一步总结探究,以利于在外围及深部找矿工作的开展。华南地区绝大多数铅锌矿床是由热液作用形成的(毛启贵等,2016;李壮等,2020;姜伟等,2022),因此成矿流体地球化学研究尤为重要,而流体包裹体研究为成矿流体研究的最重要手段之一。梅仙矿床以往流体包裹体研究仅局限于
12、与金属矿物共生的脉石矿物石英(石得凤,2012),尚未有针对矿石闪锌矿中流体包裹体特征的研究。在岩相学上,这些脉石矿物通常早于或晚于金属矿物的形成,脉石矿物中的流体包裹体能否真实代表金属矿物的流体组成是矿床成因等研究争论的热点问题之一(王国光等,2011)。因此,本文重点对梅仙地区主成矿期的闪锌矿、石英进行研究,探讨流体演化过程,研究结果对分析梅仙铅锌矿床成因具有重要的科学意义。1区域地质梅仙矿田位于华夏地块内闽中地区东部沿海火山岩带上。闽中地区东以寿宁屏南火山喷发带为界,南至大田德化一带,西以浦城建阳南平尤溪为界与武夷山隆起成矿带相邻,为近南北向展布的构造带。元古界广泛出露,上古生界主要在南
13、部出露,中新生界零星散布于呈带状分布的断陷盆地内。闽中地区构造的区带分布明显,组成该区构造格架的要素主要为断裂构造及一系列构造岩浆岩带。断裂构造经历了较长时间的发育,伴随着该区构造单元的形成与演化,是控制该区构造演化的重要成分。总体上看,闽中地区的构造带主要划分为北东、北西,南北及北东东向4组(图1),与本区成矿关系最为密切的为北东向构造,北东向构造主要包括贯穿全区丽水海丰断裂带。闽中裂谷带的演化可分为晋宁期陆壳拉张阶段和加里东期碰撞闭合阶段。裂谷海北深南浅,沉积了数千米的震旦世复理石火山沉积建造。火山活动具多旋回、双模式特征。裂谷带边界附近存在混杂岩带、推覆体和韧性剪切带以及碰撞花岗岩带(叶
14、水泉等,1999)。在新元古代晚期,华夏地块发生强烈的裂谷岩浆作用(Wan et al.,2007;Li et al.,2008)。分布在政和大浦断裂带附近的新元古代双峰式火山岩组成部分的玄武岩(已变质成绿片岩)为该期裂谷岩浆活动的证据。新元古代晚侏罗世岩浆活动强烈,岩石类型齐全,从超基性酸性及碱性岩类均有分布,但以酸性岩类为主体。岩15712023 年矿产勘查图1闽中地区地质构造略图(据肖晓牛等,2020修改)1572第 14 卷 第 9 期李秋金等:福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究浆岩受区域构造控制多呈北东向、北北东向带状展布,其次呈北西向、北东东向。出露最多的为燕山期岩浆岩。区内金属矿产资
15、源丰富,尤溪德化双旗山金矿床、尤溪梅仙铅锌银矿床、建阳水吉铅锌矿床、八外洋铅锌矿床、政和夏山铅锌矿床等都已成为该区的典型矿床(图1)。铅锌矿床在全区都有分布,大中型规模的铅锌矿床主要集中在政和南平一带变质岩地层中。2矿田地质梅仙矿田从西到东可分为丁家山、经济坑、关兜、下渡、寨头、坪仑、谢坑、峰岩和峰岩东9个矿床,其中丁家山和峰岩铅锌矿床均达到中型规模。近几年,丁家山矿床新增铅锌金属量80889 t;峰岩矿区新增铅锌金属量 258456 t,平均品位 Pb 0.07%、Zn 5.81%。矿田包含梅仙“天窗”以及沿“天窗”周边分布的侏罗系陆相火山岩、碎屑岩区域,总面积约80 km2(图2)。“天窗
16、”内部出露新元古界东岩组变质岩地层,地层呈北东向展布,总体表现为一轴向北东的短轴状复式背斜构造。东岩组变质岩岩性主要以厚层状大理岩、绿帘透辉岩、石榴透辉岩为主,局部夹薄层状绿帘片岩、云母石英片岩、绿泥石英片岩等。“天窗”周边广泛分布侏罗系火山岩地层,岩性主要为长石砂岩、薄中层状泥质粉砂岩和安山岩,不整合或断层接触覆盖在基底变质岩之上。区内主要构造轮廓为轴向北东向的梅仙复式背斜,背斜轴向北东5065,区内断裂构造发育,主要有北东、北北东和北西。岩浆活动主要为燕山晚期的岩浆侵入活动,地表浅部岩浆岩多为花岗斑岩,呈脉状产出,主要沿北东向断裂侵入。矿体主要赋存于东岩组绿片岩中,产状与地层产状基本一致呈
17、似层状,少量矿体带赋存于火山岩盖层,呈脉状或不规则透镜状。丁家山矿区为一套规模较大的矿体群,长大于900 m,宽300500 m,埋深20190 m,垂高30120 m,总体往北西(或南东)缓倾、往南西侧伏(侧伏角约15)。南东侧由于断层和岩体的出现,地层和矿体受到错断,成矿空间相对狭窄,矿体分布密集(图3)。矿石构造以块状(图4a)、条带状(图4b、4c)、浸染状(图4d)、角砾状为主。矿石结构复杂多样,主要为粒状结构(图5a)、镶嵌结构(图5d)、交代结构(图5e、5f)、显微压碎结构,次为乳滴状结构(图4c)、显微包含结构、叶片状结构(图4c)和骸晶结构等。主要金属矿物有闪锌矿、方铅矿、
18、磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、赤铁矿及少量辉钼矿等,脉石矿物有钠长石、蛇纹石、阳起石、透辉石、石榴子石、绿帘石、绿泥石、萤石、绢云母、石英、方解石等。区内矿物蚀变主要有绿泥石化、绿帘石化、硅化、碳酸盐化,其次为大理岩化、透辉石化、石榴子石化及少量的蛇纹石化、透闪石化、绢云母化等。经过对样品的手标本观察和薄片镜下观察,区内存在两个期次的闪锌矿:早闪锌矿成矿期,该阶段黄铁矿和磁铁矿多被闪锌矿交代(图5a、5b),多呈粒状结构。闪锌矿(Sph1)呈棕褐色、铁黑色,颗粒较细,大小为0.051.00 mm,矿石构造多为块状或层状构造,此阶段脉石矿物主要为绿帘石;晚闪锌矿成矿期,矿石构造多为块状、条带
19、状、浸染状和脉状构造。闪锌矿(Sph2)呈棕色红棕色,颗粒较粗,大小为0.110.0 mm,多为半自形他形晶集合体,常呈不规则状交代早期的磁铁矿和黄铁矿,同时也可被后期结晶的方铅矿和黄铜矿交代,脉石矿物主要为透辉石、绿帘石及石榴子石。晚期闪锌矿区别于早期闪锌矿的最突出特征是其晶粒内部普遍含定向乳滴状或叶片状黄铜矿,部分还含有定向叶片状磁黄铁矿(图5c)。3实验方法进行流体包裹体研究的矿石样品来自丁家山和峰岩矿区的坑道与钻孔中,选取不同结构和构造的铅锌矿矿石。3.1流体包裹体显微测温本文中流体包裹体岩相学和测温工作全部在南京助研空间科技有限公司实验室进行,所用仪器为英国产Linkam THMS6
20、G00型冷热两用台,分析精度为:0.2,30;1,300;2,600。实验中升温使用电阻丝加热,降温利用液态氮气进行冷却。速率控制在10min-1,当加热到接近均一温度时,升温速率控制在约1min-1;当接近冰点温度时,回温速率控制在约0.1min-1。由于闪锌矿为半透明矿物,有些闪锌矿包裹体在升温过程中随着温度的升高,透光性下降,使观察者很难观15732023 年矿产勘查察到包裹体的均一温度。因此针对这类包裹体,研究者采用循环测温法测定其均一温度(Goldstein and Reynolds,1994;朱霞等,2007)。图2梅仙铅锌矿矿田地质简图1574第 14 卷 第 9 期李秋金等:福
21、建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究3.2激光拉曼探针分析本次研究在对包裹体进行显微测温之后,选择其中有代表性的单个包裹体进行激光拉曼光谱测定,分析包裹体气、液相成分。实验在南京助研空间科技有限公司激光拉曼探针室进行,实验仪器为英国 Renishaw 公司 RM2000 型激光拉曼探针。实验条件:温度23,Ar 离子激光器(514 nm),风冷,图3丁家山铅锌矿床纵剖面示意图图4梅仙矿区矿石照片a块状铅锌矿石;b、c条带状铅锌矿石;d浸染状铅锌矿石Sph闪锌矿;Gn方铅矿15752023 年矿产勘查狭缝宽50 m,光栅1800 cm2,扫描时间3060 s,扫描次数根据需要在13次不等,扫描范围为10
22、004000 cm2。3.3氢氧同位素分析对包含有磁铁矿的矿石,破碎至5080目,在双目镜下手工挑选纯净的磁铁矿。磁铁矿氢氧同位素组成均在南京助研空间科技有限公司实验室采用MAT-253EM型质谱仪完成,在氧同位素分析测试中,使用BrF5方法提取氧(Clayton and Mayeda,1963),分析结果以 V-SMOW 为标准(Craig,1961;Baertschi,1976),测试精度为0.2。在氢同位素分析测试中,使用锌与水反应提取氢(Coleman et al.,1982;Fallick et al.,1993),测 试 结 果 以 V-图5梅仙矿石样品显微照片a细粒闪锌矿和磁铁矿
23、;b自形黄铁矿和闪锌矿共生;c乳滴状黄铜矿和磁黄铁矿;d闪锌矿与石英共生;e石榴子石被绿帘石交代;f透辉石显微照片Qtz石英;Py黄铁矿;Sph闪锌矿;Ccp黄铜矿;Po磁黄铁矿;Grt石榴子石;Ep绿帘石;Px透辉石1576第 14 卷 第 9 期李秋金等:福建梅仙铅锌矿床流体包裹体研究SMOW 为标准,分析精度为2。4流体包裹体研究4.1包裹体岩相学特征矿石中闪锌矿含量较高,透明度较好并发育大量的流体包裹体。闪锌矿主要分为早晚两个期次,其中晚期闪锌矿石中还有少量的石英。按照流体包裹体的成因,可以划分为原生和次生流体包裹体。原生包裹体呈孤立状或者随机成群分布在矿物颗粒中,次生包裹体则是沿着矿
24、物颗粒之间的微裂隙分布。根据流体包裹体在室温下相态分类准则,将矿物中包裹体分为以下两种类型:图6梅仙铅锌矿床闪锌矿和石英中流体包裹体显微照片a早阶段铅锌矿化闪锌矿中富液相包裹体;b晚阶段铅锌矿化闪锌矿中II型包裹体;c铅锌矿化的石英中I型和II型包裹体;d铅锌矿化的石英中II型包裹体;e 铅锌矿化的石英中I型和II型包裹体;f铅锌矿化的石英中II型包裹体15772023 年矿产勘查I型包裹体:单相水溶液包裹体,主要见于石英中,此类包裹体出现量较少,大小36 m,形态为不规则状、椭圆状,为次生包裹体,呈串珠状分布(图6)。II型包裹体:富液相两相水溶液包裹体。该类包裹体主要见于主成矿阶段石英、闪
25、锌矿中,包裹体大小为225 m,形态通常椭圆型、长条型或负晶形,气液比10%30%,主成矿阶段石英和两期闪锌矿中气液比10%20%,通常孤立或成群分布。4.2显微测温结果本文主要对早期闪锌矿、晚期闪锌矿和石英中II类富液相气液两相包裹体进行测温。显微测温数据结果见表 1。盐度根据所测的冰点温度,利用Bodnar(1993,2003)提供的方程计算得到。均一温度分布图和盐度分布图见图7。早期闪锌矿包裹体:II型流体包裹体加热后均一到液相,均一温度分布范围为150210,在150190均一温度分布较集中,平均172;盐度较低,主要在0.88%5.71%NaCleqv之间(图7a)。峰值是3%NaC
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