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1、礦帶鉛鋅成礦作用探討 礦帶鉛鋅成礦作用探討 2018/09/06 摘要：鉛鋅屬于緊缺資源之一，“湘西-黔東鉛鋅成礦帶”是我國重要鉛鋅成礦帶之一，貴州境內(nèi)部分稱為“黔東成礦帶”，該區(qū)鉛鋅礦床（點(diǎn)）分布廣泛，具有成群成帶分布等特征。由于相關(guān)地質(zhì)地球化學(xué)研究相對薄弱，黔東地區(qū)鉛鋅地質(zhì)勘探進(jìn)展緩慢，并未像湘西地區(qū)一樣取得重大突破。本文通過總結(jié)“黔東成礦帶”內(nèi)鉛鋅成礦作用地質(zhì)與地球化學(xué)特征，探討該區(qū)存在的諸多科學(xué)研究薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合MVT鉛鋅礦床研究現(xiàn)狀，提出該區(qū)鉛鋅成礦作用與

2、MVT礦床基本一致，是國內(nèi)研究MVT鉛鋅礦床理想基地，采用原位分析等先進(jìn)測試技術(shù)，加強(qiáng)礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征對比、成礦物質(zhì)來源、成礦流體和同位素定年等研究，以揭示各礦區(qū)與區(qū)域成礦流體系統(tǒng)的性質(zhì)及其演化，建立合理成礦模式及與研究區(qū)構(gòu)造和古油藏演化的關(guān)系，并探討其形成的動力學(xué)背景，不僅突出黔東MVT鉛鋅成礦作用特色，從而促進(jìn)MVT鉛鋅礦成礦作用和分散元素超常富集理論發(fā)展，更重要的是可為拓寬黔東地區(qū)鉛鋅找礦思路提供理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：鉛鋅成礦作用；MVT鉛鋅礦床；研究現(xiàn)狀；黔東成礦帶；湘西-黔東鉛鋅成礦帶 礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展是經(jīng)濟(jì)增長、國家安全和提高工業(yè)競爭力的重要保障

3、。鉛鋅是我國優(yōu)勢礦種，但近幾十年的大量開采，我國鉛鋅資源保有儲量迅速下降，其中鉛和鋅的儲量分別以每年1.18%和1.36%的幅度遞減，目前，我國鉛鋅可供規(guī)劃利用礦區(qū)的保證年限僅有8年，近一半大中型礦山資源面臨枯竭，而發(fā)現(xiàn)和開采比逐年下降，導(dǎo)致我國正在逐漸失去鉛鋅資源在全球的優(yōu)勢地位，鉛鋅成已為我國緊缺資源[1-4]，近十年消耗量居世界首位，對外依存度已高達(dá)25%以上，尋找大礦和富礦是我國鉛鋅地質(zhì)研究的迫切任務(wù)?！扒瓥|鉛鋅成礦帶”位于揚(yáng)子地臺東南緣，是“湘西－黔東鉛鋅成礦帶”的重要組成部分[5-9]，近年在湘西地區(qū)鉛鋅地質(zhì)勘探取得巨大突破，有望成為世界級鉛鋅資源基地[10-11]，顯示該成礦帶帶

4、具有良好找礦前景[12-14]。然而近年來成礦帶內(nèi)的黔東地區(qū)鉛鋅地質(zhì)勘探進(jìn)展相對緩慢，相關(guān)地質(zhì)地球化學(xué)研究不足是其主要因素之一，本文擬通過區(qū)域成礦作用及規(guī)律對比總結(jié)，為該區(qū)鉛鋅成礦作用提供相關(guān)地質(zhì)地球化學(xué)依據(jù)。 1區(qū)域鉛鋅礦化特征 “黔東鉛鋅成礦帶”位于揚(yáng)子地臺東南緣，是“湘西－黔東鉛鋅成礦帶”的重要組成部分[5-9]?！跋嫖鳎瓥|鉛鋅成礦帶”目前已發(fā)現(xiàn)大小不等鉛鋅礦床（點(diǎn)）數(shù)十個(gè)，由北向南依次分布有湘西龍山礦田[15]、保靖敖溪礦田[12]、花垣漁塘礦田、鳳凰茶田礦田和黔東松桃盤石、松桃縣嗅腦、銅仁卜口塘、萬山、玉屏縣茅坡、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣竹坪和涌溪、施秉縣翁西、凱里市

5、葉巴洞、龍井街和柏松[16]、丹寨縣擺泥等鉛鋅礦床、最南可延伸至都勻牛角塘礦床[17]，其中鉛鋅礦床（點(diǎn)）具有成帶和成群（范圍達(dá)數(shù)萬km2）產(chǎn)出特點(diǎn)[15]，雖然礦石品位相對較低，但其礦物組成簡單，礦石入選品位低，易開采和選冶[7]，越來越受到廣大地質(zhì)工作者關(guān)注[8-9]。特別是近年來，在該成礦帶的湘西地區(qū)地質(zhì)勘探取得了重大突破，新獲得鉛鋅資源儲量已超過一千萬噸，遠(yuǎn)景儲量超過兩千萬噸，有望成為世界級鉛鋅資源基地[10-11]。而黔東松桃地區(qū)此類鉛鋅礦的資源儲量初步估算也已超過100萬噸[18]?？梢姡跋嫖?黔東鉛鋅成礦”帶具有良好找礦前景[12-14]。事實(shí)上，“湘西－黔東該成礦帶”內(nèi)鉛鋅礦

6、床與區(qū)域侵入巖并無關(guān)系，且具有以下地質(zhì)地球化學(xué)特征：1）區(qū)域構(gòu)造背景相似，均產(chǎn)于揚(yáng)子地臺西南緣古生代大型沉積盆地中；礦體形態(tài)呈層狀、似層狀，與圍巖產(chǎn)狀基本一致；礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以晶粒結(jié)構(gòu)、交代填隙結(jié)構(gòu)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)為主，浸染狀、斑塊狀和網(wǎng)脈狀常見；圍巖蝕變以方解石化、白云石化、硅化為主，部分具重晶石化、黃鐵礦化、螢石化。礦石礦物組成簡單，有用元素以Zn為主，Pb次之，且富集Cd（Ge）等分散元素貧In、Co、Mn等微量元素，如牛角塘礦床[19]中閃鋅礦以淺色為主，多為淺（米）黃色－無色，其中Fe含量多低于300010-6，LA-ICPMS測試結(jié)果表明其中Cd含量多大于800010-6[20]。2）賦礦

7、圍巖為寒武系－奧陶系白云巖及灰?guī)r，其中以下寒武統(tǒng)清虛洞為主，其次為高臺組，如湘西花垣魚塘[21]、貴州松桃盤石[8]、凱里龍井街和松泊－都勻牛角塘一帶[22]等礦床賦礦圍巖為下寒武統(tǒng)清虛洞組含藻白云巖及礁灰?guī)r，鳳凰礦田內(nèi)鉛鋅礦床賦礦圍巖為中寒武統(tǒng)敖溪組白云巖，而龍山礦田其賦礦圍巖為下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組生物碎屑灰?guī)r[7]。3）盡管本成礦帶內(nèi)成礦流體地球化學(xué)研究較薄弱，但有限的資料表明該類礦床成礦流體具有低溫和高鹽度特征，一般成礦溫度多集中在110～130℃范圍內(nèi)，成礦流體鹽度多大于10%。如貴州都勻牛角塘礦床成礦溫度在101～172℃之間，成礦流體鹽度在11.0%～15.9%之間（平均為13.6%）

8、[23]；湘西花垣李梅礦床成礦溫度在99～192℃之間，成礦流體鹽度平均為26.0%[24]；鳳凰礦田內(nèi)鉛鋅礦床成礦溫度為109～173℃[25]。4）礦床中硫化物富集重硫同位素，其δ34S值在+11‰～+31‰之間，多數(shù)大于+20‰，接近前寒武紀(jì)－奧陶紀(jì)古海水硫同位素值。如牛角塘礦床、花垣魚塘李梅礦床、鳳凰礦田、龍山礦田中硫化物δ34S值分別在+22‰～+30‰[26]、+24‰～+30‰[24]、+23‰（僅1個(gè)數(shù)據(jù)）[27]和+11‰～+15‰[15]之間。5）鉛鋅礦化與古油藏關(guān)系密切，湘西黔東地區(qū)鉛鋅礦床和古油藏位于上揚(yáng)子地塊東南緣，雪峰隆起西緣，礦床及礦區(qū)外圍常分布共生的固體瀝青，大

9、部分屬于后生-儲層瀝青（古油藏破壞后的產(chǎn)物），如花垣礦區(qū)的瀝青以細(xì)粒狀、鱗片狀充填于礦石的晶間孔隙或裂縫中，并與閃鋅礦、方鉛礦共生，外圍瀝青多充填于石英-重晶石脈的晶洞中或斷裂帶中[28]，鳳凰、龍山等礦田也與此類似[24,29]；都勻－凱里鉛鋅礦床（點(diǎn)）的分布與麻江古油藏的一部分重疊[30]，其中牛角塘礦區(qū)賦礦地層中有大量干瀝青產(chǎn)出[17,31]，凱里松泊礦床也如此[16]；湘西鳳凰－黔東松桃－銅仁鉛鋅礦床（點(diǎn)）位于銅仁－萬山古油藏中，賦礦地層中分布較多干瀝青[18,32]。可見，湘西－黔東鉛鋅成礦帶鉛鋅礦床與典型MVT型鉛鋅礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征[33-34]極其相似，因此，對其礦床成因觀點(diǎn)

10、已從早期“沉積-疊加改造”[5-6]逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤癕VT”[7,29,35]，正是由于這種認(rèn)識上的轉(zhuǎn)變，極大地促進(jìn)了湘西地區(qū)的鉛鋅礦地質(zhì)勘探進(jìn)程，并取得了非常顯著的找礦效果。 2黔東鉛鋅成礦作用研究薄弱環(huán)節(jié) 我國關(guān)于MVT鉛鋅礦研究主要集中在川滇黔鉛鋅成礦區(qū)[1-2,36-37]，而湘西－黔東鉛鋅成礦帶的地質(zhì)地球化學(xué)研究相對滯后，特別是黔東地區(qū)，前人的研究主要集中在礦床地質(zhì)特征[5-6,10,16,21-22,24,38-39]、地層沉積相[8-9,40]和找礦勘探[7,13-15,27,41-43]等方面，在以下方面的研究還十分薄弱：1）成礦流體對于MVT這類低

11、溫?zé)嵋旱V床而言，流體包裹體的溫壓數(shù)據(jù)是研究成礦系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是地球化學(xué)分析的基本方法。然而，該成礦帶內(nèi)鉛鋅礦床多數(shù)成礦溫度根據(jù)閃鋅礦顏色初步判斷成礦流體屬于低溫，部分礦床成礦溫度根據(jù)與閃鋅礦共生方解石均一測溫獲得、少量是通過硫化物對硫同位素計(jì)算獲得[5,25]。此外，部分礦床成礦流體鹽度是通過方解石、重晶石和方鉛礦包裹體成分計(jì)算獲得[25]。可見，該成礦帶內(nèi)鉛鋅礦床缺失精細(xì)和詳實(shí)均一測溫及鹽度數(shù)據(jù)，且絕大部分礦床和古油氣藏在流體包裹體成分（特別是成礦元素等）、H、O和C同位素方面基本是空白[44-45]，這對于認(rèn)識區(qū)域鉛鋅成礦流體性質(zhì)、來源、演化和成礦物理化學(xué)條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；2）礦床地球化學(xué)

12、特征和成礦物質(zhì)來源對于該區(qū)鉛鋅礦床地球化學(xué)特征和成礦物質(zhì)來源是基于傳統(tǒng)硫化物硫、鉛等同位素[5,26,39,44]和成礦元素背景豐度[22,43]研究獲得的，不僅數(shù)據(jù)有限，且缺少該類礦床地球化學(xué)特征共性與差異的系統(tǒng)總結(jié)與對比，傳統(tǒng)方法所獲得數(shù)據(jù)僅是不同硫化物混合值，其微量元素和同位素組成并不能真實(shí)代表該類礦床的地球化學(xué)特征，因此，相關(guān)認(rèn)識的依據(jù)不足；3）成礦時(shí)代盡管地質(zhì)研究者都認(rèn)為本成礦帶內(nèi)鉛鋅礦床成礦時(shí)代屬于加里東晚期，除卜口場和大硐喇[46]外，目前已有年代學(xué)的認(rèn)識是根據(jù)鉛同位素模式年齡進(jìn)行推斷的[5-6,24]，其可信度較低，缺少精確同位素成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)，鉛鋅成礦作用與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化史

13、響應(yīng)等動力學(xué)背景認(rèn)識尚無實(shí)際地球化學(xué)依據(jù)；4）鉛鋅礦化與古油氣藏關(guān)系本礦帶內(nèi)多數(shù)礦床中都?xì)埩粲袡C(jī)質(zhì)活動的痕跡，鉛鋅成礦作用與古油氣藏之間的緊密關(guān)系也是不爭的事實(shí)，已有的研究已初步揭示了該區(qū)古油氣藏的形成、演化和破壞歷史[29,47-49]，但油田鹵水在鉛鋅成礦作用過程中扮演的角色和影響因素依然缺少實(shí)際地球化學(xué)證據(jù)，無法確定盆地內(nèi)流體運(yùn)移方向是否決定了油氣和鉛鋅礦床的定位與空間分布規(guī)律。5）區(qū)域礦床地質(zhì)與礦床地球化學(xué)對比比較礦床學(xué)是研究和認(rèn)識區(qū)域成礦規(guī)律的重要手段之一[50]，目前，湘西地區(qū)已經(jīng)積累了較多地質(zhì)地球化學(xué)研究成果[21,39,51]，初步對該類型礦床成礦規(guī)律和找礦標(biāo)志進(jìn)行了總結(jié)[7,

14、35]，并建立了相關(guān)成礦模式[42]，在此基礎(chǔ)上該區(qū)鉛鋅礦資源勘查取得了重大突破。而同一成礦帶內(nèi)的黔東地區(qū)盡管有相似成礦地質(zhì)背景，但相關(guān)地質(zhì)和地球化學(xué)研究非常薄弱，僅對牛角塘[17,19,23]有較系統(tǒng)的地質(zhì)地球化學(xué)研究，不利于總結(jié)區(qū)域鉛鋅成礦規(guī)律和控礦因素，對其鉛鋅成礦作用依然停留在廣義的層控礦床或噴流沉積認(rèn)識上[22,43,52-53]，目前所發(fā)現(xiàn)的最大礦床也僅為中型（牛角塘礦床）。黔東地區(qū)是否也能如湘西地區(qū)一樣在鉛鋅找礦方面有突破呢？這需要對區(qū)域成礦作用及規(guī)律系統(tǒng)總結(jié)與對比，提高相關(guān)成礦理論認(rèn)識才能達(dá)到。 3MVT鉛鋅礦研究現(xiàn)狀 全球大部分重要鉛鋅礦床多屬

15、于以沉積巖為賦礦圍巖的鉛鋅礦床[34,54]，除SEDEX型外，MVT鉛鋅礦床是世界上鉛鋅礦床最重要礦床類型，其礦床數(shù)和儲量分別占超大型鉛鋅礦床數(shù)和儲量的24%和23%[55]，因此，MVT鉛鋅礦床長期是國際地質(zhì)研究的熱點(diǎn)之一，近年來在成礦物質(zhì)來源、成礦流體運(yùn)移和沉淀機(jī)制、年代厘定以及礦床形成地球動力學(xué)背景等方面取得了諸多重要進(jìn)展：①提出該類礦床主要分布在造山帶的前陸盆地、逆沖推覆帶等構(gòu)造擠壓環(huán)境，少數(shù)產(chǎn)于陸內(nèi)伸展環(huán)境，改變了MVT礦床與板塊構(gòu)造無關(guān)的觀點(diǎn)[56-58]；②流體包裹體研究揭示該類型礦床成礦流體具有盆地鹵水特征，鹵水源自近地表蒸發(fā)海水或圍巖蒸發(fā)鹽，其成礦流體溫度介于90～150℃

16、之間，鹽度在10%～30%之間，同位素資料反映鉛來自地殼巖石，而硫來自地殼巖石或沉積物中殘留的硫酸鹽，成礦流體驅(qū)動機(jī)制包括構(gòu)造擠壓和重力驅(qū)動兩種[56,59]；③單期熱液活動可能持續(xù)幾千到幾萬年，而整個(gè)礦床形成可能持續(xù)幾到十幾百萬年[33]；④成礦物質(zhì)沉淀機(jī)制主要有3種：流體混合[60]、硫酸鹽還原和還原硫機(jī)制[61]，不同成礦環(huán)境可能受不同機(jī)制控制[62]；⑤有機(jī)質(zhì)在MVT型鉛鋅礦成礦作用過程中扮演了極其重要作用[34]，油氣和有機(jī)質(zhì)為金屬成礦提供了硫源和還原劑[63-67]，發(fā)現(xiàn)熱液流體與有機(jī)質(zhì)熱成熟度存在著密切關(guān)系，熱液流體與有機(jī)質(zhì)相互作用可能產(chǎn)生的瞬間微孔隙是晚期硫化物-閃鋅礦充填有利

17、場所[68]；⑥鉛鋅礦床的精確定年一直是地質(zhì)學(xué)中的一大難題，基于一些新放射性同位素測年和古地磁測年技術(shù)廣泛應(yīng)用，獲得了大量成礦年齡數(shù)據(jù)，包括Rb-Sr年齡[69-71]、伊利石K-Ar年齡[72]、成礦期方解石Sm-Nd年齡[73-75]、U-Pb和Th-Pb年齡[76]、成礦期螢石U-Pb和Th-Pb年齡[74]等，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明MVT礦床主要形成在顯生宙石炭紀(jì)－早三疊紀(jì)和白堊紀(jì)－第三紀(jì)兩個(gè)時(shí)期，與地球演化史上全球尺度的板塊會聚時(shí)間密切相關(guān)[34]。值得一提的是，已有研究表明瀝青在Pb、Zn等成礦元素的遷移和富集過程以及金屬沉積礦藏的形成中起著重要作用[34]，而瀝青作為烴源巖中有機(jī)質(zhì)演變的產(chǎn)

18、物，主要由有機(jī)質(zhì)組成，在其形成過程中Re和Os可隨著烴源巖中有機(jī)質(zhì)進(jìn)入瀝青，使得Re-Os同位素體系在瀝青中的應(yīng)用成為可能，已開始被用于MVT鉛鋅礦床和古油藏研究[77-78]。上述研究成果極大地推動了該學(xué)科的發(fā)展，但是，關(guān)于MVT礦床的研究依然存在較多有待深入的關(guān)鍵科學(xué)問題，特別是，已有的研究表明，不同礦集區(qū)之間存在一定差異，目前尚無一種模式能解釋所有MVT礦床的形成過程，每種流體運(yùn)移機(jī)制僅能解釋少數(shù)幾個(gè)代表性礦床[79]。此外，MVT鉛鋅礦床形成溫度較低，礦物之間共生包裹現(xiàn)象非常普遍，常規(guī)單礦物挑選分析測試只能得到混合物信息，所獲數(shù)據(jù)變化范圍極大，因而得到多種不確定性的認(rèn)識。

19、 近年來，LA-ICPMS與Mapping[20,80-81]和離子探針[82]等原位分析測試開始運(yùn)用于金屬礦床地球化學(xué)研究，更真實(shí)地揭示了各類礦床不同硫化物微量元素組成差異、賦存狀態(tài)、蘊(yùn)含的地球化學(xué)信息和硫同位素組成，但相關(guān)研究尚起步，不同類型礦床硫化物微量元素組成特征差異仍需大量數(shù)據(jù)充實(shí)，特別是MVT型鉛鋅礦床，目前僅少量數(shù)據(jù)表明這類礦床中閃鋅礦富Cd（Ge）貧Fe、In、Co、Mn[80-81]，而方鉛礦和黃鐵礦等硫化物依然缺少實(shí)際數(shù)據(jù)。盡管MVT鉛鋅礦床中硫等同位素研究積累了豐碩的成果[34]，但相關(guān)認(rèn)識僅基于傳統(tǒng)方法獲得的閃鋅礦+方鉛礦+黃鐵礦混合數(shù)據(jù)，這類礦床硫同位素組成是否與其

20、賦礦地層時(shí)代古海水硫同位素組成一致還有待進(jìn)一步證實(shí)（如筆者近期對川滇黔鉛鋅礦集區(qū)富樂礦床離子探針的研究結(jié)果表明，該礦床閃鋅礦硫同位素組成主要集中在18‰～22‰之間，遠(yuǎn)高于賦礦地層-二疊紀(jì)海相硫酸鹽的δ34S值，這與傳統(tǒng)方法獲得硫同位素組成明顯不同）；此外，常規(guī)成礦流體成分是通過群體包裹體和拉曼半定量獲得，缺少成礦元素等關(guān)鍵準(zhǔn)確信息，致使相關(guān)研究無法深入。LA-ICPMS是近年來成礦流體研究的新技術(shù)[83]，通過對MVT型礦床應(yīng)用，獲得該類型礦床存在不同來源和化學(xué)性質(zhì)盆地流體的參與等諸多新認(rèn)識[84-86]，可以預(yù)見，隨著該方法在MVT鉛鋅礦床成礦流體研究中廣泛應(yīng)用，精細(xì)刻該類熱液系統(tǒng)中成礦流

21、體與成礦物質(zhì)的來源、運(yùn)移、沉淀及富集等地球化學(xué)過程將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。近年來，我國鉛鋅礦成礦理論研究進(jìn)展較為緩慢，這主要與大多數(shù)鉛鋅礦床成礦時(shí)代、成礦物質(zhì)來源、成礦流體演化和成礦機(jī)制等方面存在較大的不確定性有關(guān)，導(dǎo)致劃分礦床成因類型、區(qū)域成礦規(guī)律及模式等方面研究存在明顯不足[1]，特別是關(guān)于MVT鉛鋅礦床方面研究，許多礦床依然沿用廣義的層控礦床來定義，常與SEDEX型礦床混淆。目前，國內(nèi)MVT鉛鋅礦床研究主要集中在川滇黔鉛鋅礦集區(qū)[37]，但該礦集區(qū)在成溫度相對較高、礦體多呈巨厚脈狀產(chǎn)出、礦石品位高等地質(zhì)特征方面與典型MVT礦床存在較大差異[37,87]，而“黔東鉛鋅成礦帶”內(nèi)鉛鋅礦床卻與典型MVT礦

22、床具有一致的地質(zhì)和地球化學(xué)特征，是我國研究MVT鉛鋅礦床的理想?yún)^(qū)域。 4總結(jié) 綜上所述，黔東地區(qū)是我國西南“湘西-黔東MVT鉛鋅成礦帶”重要組成部分，具有良好找礦潛力，上述學(xué)科發(fā)展趨勢和研究區(qū)鉛鋅成礦作用特征與研究現(xiàn)狀，均啟發(fā)我們應(yīng)該重視該區(qū)鉛鋅礦床地質(zhì)地球化學(xué)研究。通過礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征對比、成礦物質(zhì)來源、成礦流體和同位素定年等研究，揭示各礦區(qū)與區(qū)域成礦流體系統(tǒng)的性質(zhì)及其演化，建立合理成礦模式及與研究區(qū)構(gòu)造和古油藏演化的關(guān)系，并探討其形成的動力學(xué)背景，不僅符合學(xué)科發(fā)展趨勢，更重要的是突出黔東MVT鉛鋅成礦作用特色，從而為MVT鉛鋅礦成礦理論發(fā)展、拓寬黔東地區(qū)該類型礦床找礦思路做出實(shí)際貢獻(xiàn)。此外，MVT鉛鋅礦床中Cd、Ge、Tl等稀散元素強(qiáng)烈富集[54,88]，深入研究也將認(rèn)識和了解其中稀散元素的分布和富集規(guī)律，不僅增加礦山經(jīng)濟(jì)效益，而且也將推動稀散元素成礦理論的發(fā)展。