新疆阿尔泰大东沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究_刘敏

第82卷 第11期

2008年11月

地 质 学 报 ACTAGEOLOGICASINICA

Vol.82 No.11Nov. 2008

新疆阿尔泰大东沟铅锌矿床地质特征及稳定

同位素地球化学研究

刘敏,张作衡,王永强,郭旭吉

1)中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京,100037;

2)新疆有色地质勘查局706队,新疆阿勒泰,836500

内容提要:文章在对大东沟铅锌矿床地质特征进行详细描述的基础上,系统地研究了矿石的碳、氢、氧、硫同位素组成。矿体呈层状展布,与地层产状一致,直接容矿围岩为下泥盆统康布铁堡组火山)沉积岩,矿石构造以条带状、浸染状、细脉状为主;矿石矿物成分相对简单,主要为方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等,其中锌的含量高于铅。围岩蚀变较发育,矽卡岩化与铅锌矿化关系密切。矿床硫化物的D34SV-CDT值为-22.3j~+11.7j,方解石中的D13CV-PDB值介于-4.2j~+0.4j之间,计算所得的石英及方解石D18O水值在-11.4j~+7.6j之间,成矿流体主要为大气降水与岩浆水的混合物。结合区域资料,认为矿床形成于火山活动的间歇期,受北西向断裂、火山沉积盆地及热液流体活动的控制,应属于火山)沉积岩容矿的块状硫化物矿床,矿床形成后经历了区域变质作用及热液流体改造。

关键词:大东沟铅锌矿;地质特征;稳定同位素;成矿机制;阿尔泰

1)

1)

2)

2)

阿尔泰多金属成矿带是中国重要的成矿带之一,该带位于哈萨克斯坦至中国新疆北部阿尔泰地区,呈NW-SE向线状延伸,全长2500km,在我国境内延伸约1900km,除可可塔勒大型铅锌矿、阿舍勒大型铜矿、喀拉通克大型铜镍矿以外,还分布有大东沟铅锌矿,阿巴宫、铁米尔特、恰夏多金属矿等一批中小型矿床(李景朝等,2002;杨富全等,2006;王少怀,2006)。位于该带内的阿尔泰南缘活动带是一个

重要的铅、锌、铁矿化集中区,阿尔泰山南缘等间距斜列着3个早泥盆世火山沉积盆地,从北西向南东依次为冲乎尔盆地、克兰盆地和麦兹盆地(秦克章等,1998;王京彬等,1998;郭正林等,2007)。其中冲乎尔盆地以铜、锌矿化为主;麦兹盆地以铅、锌、铁矿化为主;克兰盆地是3个盆地中矿化种类最多的一个盆地,分布有金、铜、铅、锌、铁矿等(焦学军等,2005;刘悟辉等,2006;郭正林等,2007)。大东沟铅锌矿为一新发现的中型矿床,位于阿尔泰山南缘的克兰多金属成矿亚带中部地段的铁米尔特)萨热阔布金、铁、铜、铅、锌多金属矿集区(王永强等,2007)。该矿床由新疆有色地质勘查局706队于1999年发现,目前正处于普查阶段,研究程度较低,

O

成矿物质来源及成矿时代尚不明确。在2007年的矿产普查工作中发现其矿体在地下深部有变厚、变富的趋势,资源潜力较大。本文对大东沟铅锌矿床已查明部分的地质特征进行了详细的描述,系统研究了矿石碳、氧、氢、硫同位素地球化学特征,初步探讨了大东沟铅锌矿的成矿物质来源及成矿机制,为今后的勘查及研究提供了基础性资料。

1 区域地质概况

阿尔泰多金属成矿带位于西伯利亚板块和哈萨克斯坦)准噶尔板块的结合部位,在泥盆纪)早石炭世,准噶尔洋向北俯冲,致使西伯利亚大陆南缘演

变为活动大陆边缘,形成沟(乌伦古海沟))弧(喀拉通克岛弧))盆(克兰弧后盆地)体系(王少怀,2006)。之后在早期拉张条件下形成了冲呼尔、麦兹、克兰等火山沉积盆地和海相火山)盆地成矿系统,与钙碱性火山作用有关的铜铅锌成矿作用(VMS矿床)广泛发育,构成了阿尔泰多金属成矿带(张连昌等,2006;万博等,2006;李文渊,2007)。

阿尔泰山南缘的克兰泥盆纪火山沉积盆地在大地构造位置上,处于西伯利亚板块的晚古生代阿尔

注:本文为国家科技支撑重点项目(编号2006BAB07B08-01和2006BAB07B02-05)和地质调查项目(编号1212010634001)资助的成果。收稿日期:2008-07-12;改回日期:2008-09-03;责任编辑:郝梓国。

作者简介:刘敏,女,1983年生。在读硕士,岩石学、矿物学、矿床学专业。Email:liuminhello@。

第11期 刘敏等:新疆阿尔泰大东沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究

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泰大陆边缘。其基底地层为中上志留统库鲁姆提群(S2-3kl)和元古代克木齐群,前者属于陆源碎屑岩建造,后者为一套深变质岩系。盆地内出露的地层为下泥盆统康布铁堡组和中泥盆统阿勒泰镇组。康布铁堡组分布于阿勒泰复向斜两翼,北东翼出露较完整,南西翼被海西期花岗岩穿破,为一套含铁、铜、铅、锌及金的中等变质海相中酸性火山岩)火山碎屑岩)陆源碎屑沉积岩)碳酸盐岩建造,可划分为上、下两个亚组。下亚组(D1k1)主要岩性为黑云石英片岩、千枚岩、变流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩等,与下伏地层呈整合接触;上亚组(D1k2)主要岩性为绿泥黑云片岩、变流纹岩、酸性凝灰岩、大理岩、变钙质砂岩等,与上覆地层中泥盆统阿勒泰镇组呈整合接触关系(申茂德等,2003;仇银江,2005;王书来等,2005)。中泥盆统阿勒泰镇组(D2a)为一套浅海相的陆源碎屑沉积夹基性火山岩、化学沉积岩和碳酸盐岩,主要岩性为变质砂岩、粉砂岩、钙质粉砂岩、千枚岩、泥质板岩、硅质岩、大理岩、斜长角闪岩等(马忠美等,2001a,2001b;申茂德等,2003;郭旭吉,2004;尹意求等,2004,2005;刘忠孝,2007)。

该区域构造线呈北西)南东向,以阿勒泰复式向斜为主体,其内部次级褶皱和北西向断裂较发育,轴向NW)SE,轴长大于50km,轴面倾向NE,倾角50b~70b,南西翼为正常翼,北东翼为倒转翼,在该向斜翼下泥盆统康布铁堡组非常发育。康布铁堡组在岩性岩相上明显受断裂构造控制,北东缘以克因宫大断裂为界,南西缘以阿巴宫大断裂为界(图1),说明这些断裂是克兰火山沉积盆地重要的早泥盆世生长断层和火山活动通道(李思强等,2006a,2006b;郭正林等,2007;王永强等,2007O)。核部为中泥盆统阿勒泰镇组第六岩性段地层(D2a6),从核部向外依次为D2a6、D1k和S2-3kl,两翼次一级褶皱和断裂发育,北东冀以萨热阔布背斜、恰夏向斜规模较大,其轴迹沿走向延伸至大东沟,形成大东沟背斜和向斜(王永强等,2007O);北西向断裂是区内最为发育且规模最大的一组断裂,与复向斜同期形成,在地貌上往往构成沟谷和断层崖,其中克因宫断裂和阿克巴斯套大断裂控制着克兰盆地的规模和形态。

该区域早泥盆世火山活动强烈,以中酸性-酸性为主,主要为流纹质、英安质火山碎屑岩及熔岩等,中泥盆世火山活动减弱,以基性为主,形成玄武质及中基性凝灰岩。盆地内含矿层随着火山活动及喷流阶段而演化,随火山喷流沉积过程从气液交代)喷流(代)向铜铅锌(喷流/黑烟囱0))金(喷流沉积))铅锌(喷流热水沉积)的方向演化(申茂德等,2003)。铅锌含矿层主体为钙质砂岩、大理岩、硅质岩等,形成于火山洼地核心部位,显示出较明显的喷流和喷流沉积特征(申茂德等,2003;尹意求等,2005)。

2 矿区地质特征

矿区内出露地层主要为下泥盆统康布铁堡组上亚组(D1k2)和第四系全新统。康布铁堡组上亚组可划分为三个岩性段,第一岩性段为一套海相火山碎屑岩,主要岩性为变流纹质晶屑凝灰岩、流纹质凝灰岩等;第二岩性段为大东沟铅锌矿的含矿层位,分布于大东沟背斜两翼,由于沉积环境及褶皱构造的影响,两翼岩性差别较大。南西翼为一套碳酸盐沉积建造,夹少量火山碎屑沉积,主要岩性为钙质砂岩、大理岩、不纯大理岩及黑云母石英片岩等,层位内普遍发育块状硫化物、火山喷流沉积层和似层状矽卡岩等,铅锌矿体出现在该层位的最厚大部位;北东翼则为一套粘土质)碎屑岩沉积建造,主要岩性为黑云母绿泥石片岩、铁锰质大理岩、石英粉砂岩等。第三岩性段上部被阿巴宫大断裂错失,出露不全,为一套近火山口相的流纹质火山碎屑沉积建造,主要岩性为流纹质晶屑凝灰岩(王永强等,2007O)。

矿区主要构造为大东沟背斜及大东沟向斜和北西向断裂。大东沟背斜沿走向延伸大于10km,为倒转背斜,两翼产状基本一致,倾向北东,倾角约80b,轴部地层为下泥盆统康布铁堡组上亚组第一岩性段,两翼为第一、第二、第三岩性段;大东沟向斜沿走向延伸10km,为一倒转向斜,两翼产状基本一致,倾向北东,倾角为80b左右,其轴部地层为下泥盆统康布铁堡组第三岩性段,两翼为第二岩性段;北西向断裂主要为阿巴宫断裂,为区域性大断裂,位于矿区南西侧,该侧可见断层崖及断层面,形成近50~100m宽的断裂带(大东沟)。

区内火山岩主要分布于下泥盆统康布铁堡组上亚组第一岩性段和第三岩性段,以流纹质火山岩、火山碎屑岩为主,属早泥盆世中-晚期火山活动旋回的产物,该旋回可以划分为两个亚旋回,即早泥盆世火山活动旋回中期亚旋回和早泥盆世火山活动旋回晚期亚旋回。其中,中期火山喷发期后阶段为区内铅锌成矿期。

矿区主要的变质作用有区域变质作用、动力变质作用和交代变质作用。工作区为绿片岩相,区内

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年

图1 克兰盆地区域地质图(改自新疆有色勘查局706队1B50000区域矿产图,2006)

Fig.1 RegionalgeologicalmapofKelanbasin(modifiedfromregionalgeologicalmapat1B50000bytheNo.706

GeologicalPartyofXinjiangGeologyandEnplorationBureauforNonferrousNetals,2006)

1)地质界线;2)断层;3)向斜轴线;4)铅锌矿床(¹)大东沟铅锌矿;º)乌拉斯沟铅锌矿;»)恰夏铅锌点;¼)铁米尔特铅锌矿;½)红墩铅锌矿;¾)阿巴宫铅锌矿);5)第四系;6)阿勒泰镇组第六岩性段;7)阿勒泰镇组第五岩性段;8)阿勒泰镇组第四岩性段;9)阿勒泰镇组第三岩性段;10)阿勒泰镇组第二岩性段;11)阿勒泰镇组第一岩性段;12)康布铁堡组上亚组第三岩性段;13)康布铁堡组上亚组第二岩性段;14)康布铁堡组上亚组第一岩性段;15)康布铁堡组下亚组第二岩性段;16)康布铁堡组下亚组第一岩性段;17)志留系上统库鲁姆提群;18)海西晚期侵入岩;19)燕山期侵入岩;20)霏细花岗岩

1)Geologicalboundary;2)fault;3)synclineaxis;4)lead-zincdeposit(¹)DadonggouPb-Zndeposit;º)WulasigouPb-Zndeposit;»)QiaxiaPb-Znoreoccurrence;¼)TiemiertePb-Zndeposit;½)HongdunPb-Zndeposit;¾)AbagongPb-Zndeposit);5)Quaternary;6)thesixthmemberofAltayTownF.;7)thefifthmemberofAltayTownF.;8)theforthmemberofAltayTownF.;9)thethirdmemberofAltayTownF.;10)thesecondmemberofAltayTownF.;11)thefirstmemberofAltayTownF.;12)thethirdmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;13)thesecondmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;14)thefirstmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;15)thesecondmemberoftheLowerSubformationoftheKangbutiebaoF.;16)thefirstmemberoftheLowerSubformationoftheKangbutiebaoF.;17)UpperSilurianKulumutiGroup;18)Hercynianintrusion;19)Yanshanianintrusion;20)felsogranite

区域变质岩,包括大理岩类、片岩类、变凝灰岩及变砂岩等。沿区域性断裂带上动力变质作用较明显,发育糜棱岩化、片理化、劈理化带,而在区内控矿及容矿断裂带上则主要形成片理化、碎裂岩化、构造透镜体;矿区内火山气液变质作用较强,在地层中广泛形成热水沉积硅质岩及透镜状似矽卡岩。似矽卡岩多呈透镜状、似层状,并含有磁铁矿、黄铁矿及石英条带,该类岩石极富含铁质、贫钾钠、贫硅、富镁,其成因可能为含泥质较高的化学沉积物被火山气液交(O

3 矿化特征

大东沟铅锌矿体产于下泥盆统康布铁堡组上亚组第二岩性段中部和下部岩层中,目前共圈定22条铅锌矿体(其中包括10条盲矿体),矿体铅和锌平均品位在1.3%~4.5%之间。矿体呈层状、似层状及透镜状分布,基本顺层产出,大致平行,沿走向呈膨大缩小现象(图2),主要赋存于矽卡岩化变钙质砂岩及大理岩中(图3)。

,

第11期 刘敏等:新疆阿尔泰大东

沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究1507

图2 大东沟铅锌矿地质略图(根据新疆有色勘查局706队1B10000矿区地质图修改,2006)

Fig.2 GeologicalmapofDadonggouPb-Znoredeposit(modifiedfromthegeologicalmapofPb-Znoredepositat1B10000bytheNo.706GeologicalPartyofXinjiangGeologyandExplorationBureauforNonferrousMetals,2006)

1)地质界线;2)倒转背斜;3)倒转向斜;4)图切剖面及编号;5)铅锌矿体;6)第四系;7)康布铁堡组上亚组第一岩性段;8)康布铁堡组上亚组第二岩性段;9)康布铁堡组上亚组第三岩性段;10)变晶屑凝灰岩;11)黑云母绿泥石片岩;12)变钙质砂岩;13)变石英砂岩;14)大理岩;15)不纯大理岩

1)Geologicalboundary;2)overturnedanticline;3)overturnedsynclines;4)cuttingsectionanditsnumber;5)Pb-Znorebody;6)Quaternary;7)thefirstmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;8)thesecondmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;9)thethirdmemberoftheUpperSubformationoftheKangbutiebaoF.;10)meta-crystaltuff;11)biotite-chloriteschist;12)metacalcareoussandstone;13)meta-quartzsandstone;14)marble;15)impuremarble

~85b,局部产状较陡,偶见有反倾现象,矿体长一般100~600m,厚2~12m,垂直深度35~590m(王永强等,2007O)。矿体形态多为似层状及透镜状。目前所发现的盲矿体多呈透镜状,少数为似层状。根据2007年钻探的结果显示矿体向深部有一定的延深,主矿体向深部具有明显变富变厚的趋势(王永强等,2007),但由于该矿床为一新发现的矿床,到目,O

规模、品位变化等特征均不明朗,需要进一步查明。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、磁铁矿、黄铁矿及少量黄铜矿、磁黄铁矿和毒砂等;次生矿物有褐铁矿、黄钾铁矾和孔雀石等。其中方铅矿、闪锌矿呈条带状、浸染状、团块状及星点状分布,闪锌矿含量大于方铅矿,并在地表形成硫化物铁帽。脉石矿物主要有石英、长石、绢云母、黑云母、白云母、绿泥石、,

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图3 Ñ-Ñ.剖面图(根据新疆有色勘查局706队1B10000矿区地质图修改,2006)

Fig.3 SectionofNo.Ñ-Ñ.(modifiedfromthegeologicalmapofPb-Znoredepositat1B10000bytheNo.706

GeologicalPartyofXinjiangGeologyandExplorationBureauforNonferrousMetals,2006)

1)大理岩;2)变钙质砂岩;3)变晶屑凝灰岩;4)黑云母绿泥石片岩;5)铅锌矿体;6)铅锌矿化变钙质砂岩1)Marble;2)metacalcareoussandstone;3)crystalloblasttuff;4)biotite-chloriteschist;5)Pb-Znorebody;

6)metacalc-sandstonewithPb-Znmineralization

石和石榴子石等。矿石结构主要为变余砂状结构、变余粉砂结构、自形粒状结构、半自形粒状结构、它形粒状结构及交代熔蚀结构。矿石构造主要有浸染状、细脉状和条带状构造。

3.1 矿化类型划分

此次工作笔者根据野外观察的矿物共生组合、赋矿围岩的特点和性质等,并结合新疆有色地质勘查局706队大东沟铅锌矿普查项目组的认识,将矿区的矿化类型分为四种。

(1)似矽卡岩中的条带状、浸染状及块状硫化物矿化:矿石矿物以闪锌矿为主,方铅矿含量相对较少,偶见团块状自形粒状黄铁矿,矿化主要与似矽卡岩化有关,矽卡岩矿物主要有石榴子石、绿泥石、绿帘石、阳起石等,石榴子石呈肉红色它形粒状,多具筛孔状构造。围岩多为变钙质砂岩,矿体上下盘常见纹层状变钙质砂岩,纹层构造较发育,并沿层理面充填有碳酸盐矿物。

(2)不纯大理岩中的条带状、浸染状硫化物矿化:矿石矿物以闪锌矿和方铅矿为主,方铅矿自形程度高于闪锌矿。在地表可形成褐色铁帽,常见后期形成的石英脉和方解石脉,围岩一般为不纯大理岩,并可逐渐过渡为矽卡岩化的变钙质砂岩。黄铁矿含量相对较高,多为它形细粒状,并常伴有金、铜矿化。

(3)石英脉中的方铅矿化:常与石英脉或石英方解石脉伴生,方铅矿多为自形)半自形粒状,除方铅矿外,常伴有少量毒砂及闪锌矿,均呈自形粒状出现被闪锌矿交代。

(4)萤石石英岩中的方铅矿化:主要见于含萤石石英岩中,以铅矿化为主,含量PbmZn,萤石多呈脉状分布,其间也可见少量呈脉状分布的碳酸盐矿物。3.2 成矿阶段初步划分

依据上述不同矿化类型的野外穿插关系和分布,以及矿石结构构造特征、分布、产出状态及矿物组合关系,将成矿初步划分为以下几个阶段。

(1)似矽卡岩阶段(主成矿阶段或早成矿阶段)(如图4a):以锌矿化为主,主要由石榴子石、阳起石、绿泥石、绿帘石、黑云母、辉石、石英、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及少量方解石、磁黄铁矿等组成,黄铁矿多呈团块状出现,自形程度较高,粒度较大,也有少量呈细粒浸染状出现者。似矽卡岩化常呈层状出现。矿体多呈致密块状或稠密浸染状,构成重要的铅锌富矿石,矿体后期多经历了热液改造,常见后期形成的石英脉及方解石脉。

(2)多金属硫化物阶段(晚成矿阶段)(如图4b):主要矿物组合为方铅矿-闪锌矿-黄铁矿-黄铜矿-磁黄铁矿,多呈条带状、稠密浸染状出现,其中条带状矿石延伸不稳定。方铅矿含量高于第一阶段,黄铁矿多呈它形细粒状出现。

(3)石英脉型铅成矿阶段(如图4c):常呈石英脉出现,除方铅矿外,常伴生有黄铁矿、毒砂及少量闪锌矿,该阶段形成最晚,野外可见其产物切穿其它阶段的产物,方铅矿多呈团块状、星点状自形)半自

第11期 刘敏等:新疆阿尔泰大东

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图4 不同成矿阶段矿石标本及其矿物组成照片

Fig.4 Picturesoforesfromdifferentmineralizationstages,showingtheirmineralassemblage

该区围岩蚀变发育,与成矿关系十分复杂。与铁米尔特铅锌矿类似(闫新军等,2001;姜俊,2003;李嘉兴等,2006),大东沟铅锌矿底板广泛发育矽卡岩化,且与成矿关系密切。其围岩蚀变的主要类型有绢云母化、碳酸盐化、矽卡岩化、硅化、叶腊石化、高岭土化、黄铁矿化、褐铁矿化等。这种围岩蚀变的多期多样性被认为反映了成矿具有多期或多种成矿环境(王京彬等,1998)。

-3.6j~-1.8j;D18OV-SMOW值为-2.4j~+14.6j,大多数介于+12.8j~+14.6j,只有少

18

数为负值;石英中DOV-SMOW值为+11.7j~+17.4j;DDV-SMOW为-89j~-127j,多数介于-101j~-112j(见表2)。

利用实测的与同位素分析样品一致的方解石及石英包裹体的均一温度,采用同位素分馏方程

6-2

1000lnA方解石-水=2.78@10T-2.89(OcNeilet

4 稳定同位素特征

本次研究共对大东沟铅锌矿主要成矿阶段的11件方解石和18件石英在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室分别进行了碳、氧和氢、氧同位素

分析,结果分别列于表1和表2。其中方解石的碳、氧同位素用100%磷酸法测试,精度为?0.2j;石英的氧同位素用BrF5法测试,精度为?0.2j;石英的氢同位素用爆裂法取水,锌法制氢,测试精度为?2j,所用的质谱仪均为MAT251EM型。

由表1可知,大东沟铅锌矿方解石中的DCV-PDB

值的变化范围为-4.2j~+0.4j,但大多数介于

13

al.,1969)和1000lnA石英)水=3.38@106T-2-2.90(Claytonetal.,1972),分别计算出方解石18的DO水值为-11.4j~+7.6j,石英的D18O水值为-2.2j~+7.3j。

本次研究对不同成矿阶段的8件方铅矿、8件闪锌矿、9件黄铁矿、2件磁黄铁矿和2件毒砂共29件硫化物进行了硫同位素分析,实验是在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成,测试方法以Cu2O做氧化剂制备样品,用MAT-251型质谱仪测定,分析精度为?0.2j,结果列于

34

表3。所测得的DSV-CDT值为-22.3j~

+11.7j。

表1 大东沟铅锌矿方解石中碳、氧同位素组成

Table1 CandOisotopiccompositionofcalcitefromDadonggouPb-Znoredeposit

样号DDB-3DDB-2ZK31-1-1ZK31-2-1PDB-10ZK7-3-1ZK31-2-10(2)ZK27-1-1(2)ZK31-2-5ZK27-1-2(2)

ZK27-1-3(2)

矿物方解石方解石方解石方解石方解石方解石方解石方解石方解石方解石

方解石

产状主成矿阶段主成矿阶段主成矿阶段主成矿阶段硫化物石英脉硫化物石英脉后期方解石脉后期方解石脉后期方解石脉后期方解石脉

围岩

D13CV-PDB(j)

-2.9+0.4-1.8-2.2-4.2-2.6-3.0-3.4-3.2-3.6-3.5

D18OV-PDB(j)18OV-SMOW(j)

-17.0-16.0-15.8-15.9-17.6-16.1-28.9-31.5-28.0-31.6-32.3

+13.3+14.4+14.6+14.4+12.8+14.2+1.1-1.7+2.0-1.7-2.4

D18O水(j)+3.8+7.5+4.0+3.2+1.1+7.6-8.4-8.7-8.2-10.7-11.4

141~330(27)97~180(21)167~446(14)

Th/e

采用温度/e

200260180170163267200185185210210

注:表中均一温度一列中括号内数字为测试的包裹体个数。

1510地 质 学 报

表2 大东沟铅锌矿石英中的H,O同位素组成

Table2 HandOisotopiccompositionofquartzfromDadonggouPb-Znoredeposit

2008年

样号ZK15-3-2ZK31-1-2DDB-5PDB-3ZK31-2-14

DDB-6ZK31-1-3(1)ZK31-1-3(2)ZK7-3-4DDB-8PDB-11PDB-6PDB-10PDB-9(1)PDB-9(2)DDB-2ZK31-2-11ZK31-1-1

矿物石英石英石英石英石英

石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英

产状主成矿期主成矿期主成矿期主成矿期主成矿期晚成矿期晚成矿期晚成矿期硫化物石英脉硫化物石英脉硫化物石英脉硫化物石英脉硫化物石英脉硫化物石英脉硫化物石英脉石英方解石矿脉后期石英脉后期石英脉

DDV-SMOW(j)

-127-104-103-109-101-104-112-89-102-103-114-104-105-111-112-112-102-106

D18OV-SMOW(j)

+15.1+12.8+17.3+11.7+17.4+15.3+12.4+13.4+15.2+15.0+13.2+16.1+14.6+13.5+14.2+15.1+12.7+13.6

D18O水(j)+2.4-2.2+4.5-1.1+6.5+7.2-2.2-1.2+7.3+1.5+6.6+5.2-1.4+3.6+4.3+6.2+4.6+5.5

Th(e)141~216(9)136~184(16)78~367(22)

采用温度(e)

190159190150260280170170

254~309(27)122~330(30)210~360(14)125~336(19)97~180(21)223~241(9)

287183311209163239239260280280

注:均一温度一列括号内的数字为测试的包裹体个数。

表3 大东沟铅锌矿硫同位素组成

Table3 SisotopiccompositionofDadonggouPb-Znoredeposit

5 结论与讨论

1可知,大东沟铅锌矿床主要成矿阶

13

DC范围为-2.9j~+0.4j,+13.3j~+14.6j,经计算所得的2j~+7.5j,图5反应出其可能经

;硫化物石英脉中少量方解石所测得-4.2j~-2.6j,D18OV-SMOW为14.2j,计算所得的DO水为+1.1j石脉及地层中方解石的D13C

18j~-3.0j,DOV-SMOW为-2.4j~18DO水为-11.4j~-8.2j,

18

,DO18

DOV-SMOW值相对于硫化物石英脉及后DC值偏高(见图5),这与的麦兹(图5),据王书来等(2007)所铅锌矿化层中方解石的DC值为14.3j,不含矿方解石的DC值为1.7j,块状矿石和厚大富矿体部位的越高,而远离喷口的层状条带状矿石的9j~-6.7j。王书来等(2007)认为-14.3j,说明可能D131313

13

18

第11期 刘敏等:新疆阿尔泰大东

沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究1511

图5大东沟铅锌矿方解石的D13CV-PBD-D18OV-SMOW图解

(底图据毛景文等,2002)

Fig.5DiagramofD13CV-PDBversusD18OV-SMOWofcalciteintheDadonggouPb-Znoredeposit(originalfigureafterMaoetal.,2002)

图6 大东沟铅锌矿石英的DD-D18O水图解Fig.6 DiagramofDDversusD18O水ofquartz

intheDadonggouPb-Znoredeposit

麦兹盆地主要铅锌矿的成矿环境可能存在差异。从地质特征与矿化特征来看克兰盆地主要铅锌矿床与麦兹盆地相类似,但其成矿物质来源是否相同,则需要进一步做工作。

由表2可知,主成矿阶段石英的DD值为-101j~-127j,D18O为+11.7j~+17.4j,结合均一温度计算的相应DO水值为-1.1j~+6.5j,说明在成矿过程中既有岩浆水又有大气降水的参与,总体向岩浆水方向飘移;晚成矿阶段石英的DD值为-89j~-112j,DO为+12.4j~

18

+15.3j,结合均一温度计算的相应的DO水值为-2.2j~+7.2j;后期含矿石英脉及石英方解石脉DD值为-114j~-102j,D18O为+12.7j~

18

+16.1j,相应的DO水值为-1.4j~+7.3j。

1818

的多阶段性。不同形态黄铁矿中以蠕虫状黄铁矿及

呈条带状分布的立方体状黄铁矿的D34SV-CDT值最大,主成矿阶段浸染状黄铁矿、团块状黄铁矿及石英方解石脉中的自形粒状黄铁矿的DSV-CDT值次之,晚成矿阶段呈条带状分布的浸染状黄铁矿的34DSV-CDT值最大。这可能与硫的来源有关,同阶段

34形成的黄铁矿其DS的高低则主要与形成温度有

34

关,块状矿石形成于矿化热液喷口附近,温度较高;远离热液中心处的温度则相对较低;不含矿岩石中的黄铁矿的硫可能来源于温度更低的海水中的硫酸

34

盐。磁黄铁矿DSV-CDT值偏低,为-22.3j~

-10.7j,可能为沉积成因来源。毒砂的D34SV-CDT值为-17.2j~-3.1j。矿床硫化物34SV-CDT分布范围广,变化大,与麦兹盆地34S分布相类似,王书来等(2007)认为这种硫同位素分布特点反映了其热液流体的主要硫源可能为H2S,表明铅锌矿在成矿过程中有大量细菌参与成矿。大东沟铅锌矿矿石中,尤其是块状富矿石,部分黄铁矿呈细条纹状、蠕虫状,其延长与层理一致可能也反映了这种沉积成因硫的存在,也有火山岩浆参与成矿,硫主要来源于火山岩浆及海水。

由以上硫和碳、氢、氧同位素组成特征,结合流体包裹体特点及相关参数,可以推断出大东沟铅锌矿硫和碳主要来源于火山岩浆及海水,成矿具有多期多阶段性,成矿流体以岩浆水和大气降水为主,海水也有一定程度的参与。

5.2 成矿机制初探

图6说明大气降水和岩浆水都有可能参与成矿。另外大东沟铅锌矿成矿的多阶段性说明其成矿流体可能具有多种来源。

由表3可知,大东沟矿床硫化物DSV-CDT值变化较大(+11.7j~-22.3j),与区域内其它同类型矿床)))铁米尔特及阿巴宫铅锌矿(王京彬等,1998)相比其DSV-CDT值稍偏高(见图7);与邻区麦兹盆地DSV-CDT值(+5.1j~-20.6j)相近(王书

34

来等,2007)。其中方铅矿及闪锌矿DSV-CDT值分布范围相对集中,且基本为正值,主要分布于+4j~+6j(方铅矿与闪锌矿分别主要集中于+3.8j~+5.0j,+1.2j~+6.2j),说明其来源于上地幔或深部地壳。而黄铁矿DSV-CDT分布范围则较分散(

-,34

34

34

34

1512地 质 学 报2008

年

喷气沉积铅锌矿床。火山活动晚期含矿热液沿断裂、裂隙上升,进入沉积洼地,铅锌等在高浓度高温卤水中以氯的金属络离子搬运,遇有地层中的硫化物时交代形成富矿石,或者遇到地层中富硫化氢的液体时形成富矿。泥盆纪末发生区域变质,地层形成褶皱,并产生一系列北西向断裂,主要分布于阿尔泰复式向斜两翼的断裂带,多次活动并伴有成矿作用。富含二氧化硅及少量铅、锌的高盐度卤水沿裂隙上升而沉淀成矿。在后期的变质中,矿体形态、矿石组构、矿石矿物成分等发生变化,从而最终形成喷流沉积叠加改造型铅锌矿体。

通过对大东沟铅锌矿地质特征及稳定同位素的研究,初步得出以下几点认识:

(1)大东沟铅锌矿产于下泥盆统康布铁堡组上亚组第二岩性段中部和下部岩层中,矿体主要呈层

图7 大东沟铅锌矿34S图解

Fig.7 Diagramof

34

状分布。围岩主要为变钙质砂岩与大理岩。(2)矿体形成后经历了后期热液改造,矽卡岩化与矿化关系密切。

34

(3)DSV-CDT值分布范围广,变化大,反映了其

SdistributioninDadonggou

Pb-Znoredeposit

林等(2000)认为新疆阿尔泰南缘块状硫化物矿床均产于陆缘裂谷带的早-中泥盆世火山岩中,主成矿阶

段即块状硫化物形成时均有中高温火山热液的成矿特征,成矿物质均具有多来源,矿源层是其重要矿质来源之一,海底火山喷流-沉积是其最基本的成矿作用。王书来等(2007)认为麦兹盆地铅锌矿床主成矿作用发生于火山活动的间隙期,由下盘深部的岩浆活动所驱动的热液循环而形成,岩浆活动所提供的热能加速了流体与火山岩及下覆泥盆纪地层的水/岩交换,使之成为富含金属元素的热液,沿一定的通道(如同生断层)向上运移,在有利部位沉淀成矿。麦兹盆地铅锌矿床不同于典型的火山岩容矿的块状硫化物矿床(VHMS)和典型的沉积岩容矿的硫化物矿床(SEDEX型),属于之间的过渡类型,其矿化特征与伊比利亚型矿床相类似。于际民等(2000)认为伊比利亚型矿床的形成具有某种单一或均一的金属来源,热液主要由改造后的海水组成,细菌还原作用参与了矿体的形成并造成了矿体外带和内带的34

S值差异,矿体与沉积岩层有密切关系。

大东沟铅锌矿的形成与铁米尔特以及麦兹盆地主要铅锌矿可可塔勒等相似。泥盆纪岛弧环境下酸性火山喷发,并相间发生海相碳酸盐及泥砂质沉积,同时深部的含矿气液沿火山通道上升与火山物质同时沉积,金属阳离子与细菌还原海水硫酸盐,矿物质热液流体的主要硫源可能为H2S,在成矿过程中可能有大量细菌参与成矿。

(4)成矿流体可能主要为岩浆水与大气降水的混合物,成矿过程具有多阶段性。

致谢:新疆阿尔泰有色地质706队郭正林总工程师、童秀芝工程师、黄新曙工程师、李长江工程师及大东沟项目组在野外工作期间给予大力支持,室内研究过程得到了国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室万德芳研究员、罗续荣和陈伟十工程师等的悉心帮助和指导,一并致谢。

注 释

O王永强,朱天伦,李长江,黄新曙.2007.大东沟铅锌矿普查报告(商业项目,内部资料).

参 考 文 献

郭旭吉.2004.红墩铅锌矿床地质特征及成因.新疆有色金属,27(3):12~17.

郭正林,郭旭吉,王书来,秦克章.2007.阿尔泰南缘麦兹泥盆纪火

山-沉积盆地成矿特点及其铅锌、铁、金找矿潜力分析.矿床地质,26(1):128~138.

姜俊.2003.铁米尔特多金属矿床地质特征及成因探讨.新疆有色

金属,26(2):2~5.焦学军,马忠美,郭旭吉,张连昌.2005.阿尔泰山南缘克朗盆地泥盆纪火山沉积与矿产.西北地质,38(3):21~27.

廖启林,戴塔根,刘悟辉,邱冬生.2000.新疆阿尔泰南缘典型块状硫化物矿床成矿环境浅析.地质与勘探,36(6):23~26.

李嘉兴,尹意求.2006.新疆克兰盆地红墩铅锌矿床与铁木尔特铅锌矿床的对比研究.地质与勘探,42(1):7~11.李景朝,王世称,杨毅恒.2002.阿尔泰成矿区大型、超大型矿床成

报(),4):

第11期 刘敏等:新疆阿尔泰大东沟铅锌矿床地质特征及稳定同位素地球化学研究

353~357.

李思强.2006a.麦兹地区火山沉积岩型铅-锌矿床地质特征与找矿

方向.矿产与地质,20(1):27~31.李思强,马忠美,郭旭吉.2006b.阿尔泰复向斜的成矿环境及其矿

产.矿产与地质,20(2):116~121.李文渊.2007.块状硫化物矿床的类型、分布和形成环境.地球科学

与环境学报,29(4):331~343.刘悟辉,廖启林.2006.阿尔泰山南缘典型铜、镍、铅锌矿床成矿模

式初探.地质找矿论丛,21(3):173~177.

刘忠孝.2007.阿尔泰南缘克兰泥盆纪火山盆地构造演化与成矿.新疆有色金属,30(4):9~17.

马忠美.2001a.麦兹矿田铅锌矿化演化特征与成矿.矿产与地质,81(15):25~29.

马忠美,仇银江,郭旭吉.2001b.萨热阔布-铁米尔特矿区金铅锌成矿系列.地质与勘探,37(4):23~26.

毛景文,赫英,丁悌平.2002.胶东金矿形成期间地幔流体参与成矿过程的碳氧氢同位素证据.矿床地质,21(2):121~127.秦克章,王京彬,张进红,邓吉牛.1998.阿尔泰山南缘可可塔勒式大型铅锌矿床的成矿条件分析.有色金属矿产与勘查,7(2):65~74.

仇银江.2005.阿尔泰麦兹地区康布铁堡组含矿性及找矿方向.新疆有色金属,(1):7~10.

申茂德,安银昌,马忠美.2003.新疆阿尔泰山南缘克兰泥盆纪火山盆地构造演化与成矿.新疆有色金属,(4):2~6.

万博,张连昌.2006.新疆阿尔泰山南缘泥盆纪多金属成矿带Sr-Nd-Pb同位素地球化学与构造背景探讨.岩石学报,22(1):

145~152.

王京彬,秦克章,吴志亮.1998.阿尔泰南缘火山喷流沉积型铅锌

矿床.北京:地质出版社.

王少怀.2006.阿尔泰多金属成矿带矿床地质特征及其成矿历史演

化.地质找矿论丛,21(2):80~86.

1513

王书来,郭正林,王玉往,毛政利.2005.新疆阿尔泰山南缘产于泥

盆纪火山-沉积盆地铅锌矿床地质特征)))以可可塔勒铅锌矿为例.地质与勘探,41(6):27~33.

王书来,陈克强,康吉昌,郭全.2007.新疆阿尔泰山南缘产于麦兹

泥盆纪火山-沉积盆地铅锌矿稳定同位素特征.地质与勘探,43(6):25~31.

杨富全,毛景文,郑建民,徐林刚,刘德权,赵财胜,叶会寿.2006.哈萨克斯坦阿尔泰巨型成矿带的地质特征和成矿模型.地质学报,80(7):963~983.

闫新军,陈维民.2001.铁米尔特-恰夏-萨热阔布多金属金矿床系列矿床地质地球化学研究.矿产与地质,15(5):366~370.

尹意求,李嘉兴,郭旭吉.2004.新疆阿尔泰山南缘克兰盆地红墩SEDEX型铅锌矿.矿产与地质,18(5):422~427.

尹意求,李嘉兴,郭旭吉.2004.新疆阿尔泰山南缘红墩SEDEX型铅锌矿的成矿模式.南方国土资源,(11):79~82.

尹意求,杨有明,李嘉兴,郭正林,郭旭吉.2005.新疆阿尔泰山南

缘克兰盆地沉积构造演化与铅锌成矿.大地构造与成矿学,29(4):475~481.

于际民,蒋少涌.2000.伊比利亚型)一种新类型块状硫化物矿床

地质地球化学与成因.地质找矿论丛,15(3):246~253.

张连昌,夏斌,牛贺才,李文铅,方维萱,唐红峰,万博.2006.新

疆晚古生代大陆边缘成矿系统与成矿区带初步探讨.岩石学报,22(5):1387~1398.

ClaytonRN,O.NeilJR,MayedaTK.1972.Oxygenisotope

exchangebetweenquartzandwater.J.Geophys.Res.,77:3057~3067.

O.neilJR,ClaytonRN,MayedaTk.1969.Oxygenisotope

fractionationindivalentmetalcarbonates.ChemicalPhysics,51(12):5547~5558.

GeologyandStableIsotopeGeochemistryoftheDadonggouPb-Zn

OreDeposit,Altay,Xinjiang,NWChina

LIUMin,ZHANGZuoheng,WANGYongqiang,GUOXuji

1)

1)

2)

2)

1)MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing,100037; 2)No.706GeologicalParty,XinjiangGeoexplorationBureauforNonferrousMetals,Aletai,Xinjiang,836500

Abstract

BasedondetaileddescriptionofthegeologicalfeaturesoftheDadonggouPb-Znoredeposit,thispapersystematicallystudiedC,H,OandSistopiccompositionsofthedeposit.Theorebodyoccursinlayerswiththesametrendingasthestrata.OrebearingcountryrockismainlyvolcanicsedimentaryrockofthelowerDevonianKangbutiebuFormationandoreoccursinbanded,disseminatedandveinlet.Oremineralsconsistsimplyofgalena,sphaleriteandpyrite,withzinccontentrelativelyhigherthatoflead.Wal-lrock

alterationiswelldeveloped,andskarnizationwascloselyrelatedtoPb-Znmineralization.Accordingtothe

34

C,H,OandSisotopiccompositionoftheore,theDSV-CDTvaluesofsulfidesrangefrom-22.3jto

1318

+11.7j,andDCV-PDBvaluesofcalciterangfrom-4.2jto+0.4j,theDOH2Ovaluesofquartzandcalciterangefrom-11.4jto+binedwithregionalgeologicaldata,theoredepositisconsideredtobeformedintheintermittentperiodofvolcanic-activities,andcontrolledbyNW-trendingfaults,volcanic-sedimentarybasinsandhydrothermalfluid,andthedepositbelongtoavolcanic-sedimentaryhostedmassivesulfidedeposit.Theoredepositwassubjecttoregionalmetamorphimandhydrothermalfluidalteration.

m

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