內(nèi)蒙古水口山鉛鋅礦床成因探討

內(nèi)蒙古水口山鉛鋅礦床成因探討

水口山鉛鋅礦床是一座著名的國內(nèi)外老礦區(qū)。它有著100多年的開采歷史，以豐富的鉛鋅礦產(chǎn)源而聞名。許多地質(zhì)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的專家和科學(xué)家曾到水口山礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并在地球化學(xué)、礦床地質(zhì)特征、成礦年份和成礦背景等方面進(jìn)行了許多研究工作（胡志堅(jiān)等，2005；馬立英等，2006；劉省三，2007；譚建祥等，2008）。然而，這些工作主要集中在礦漿巖的基礎(chǔ)上。雖然進(jìn)行了一些巖石和巖石遺傳因素的研究，但由于花崗閃長巖的強(qiáng)烈侵蝕和區(qū)別，研究工作沒有系統(tǒng)，因此很難探討水口山鉛鋅礦的形成、結(jié)構(gòu)作用和巖漿發(fā)育之間的關(guān)系。本文即以水口山鉛鋅礦為研究對象,在詳細(xì)的野外地質(zhì)工作基礎(chǔ)上,運(yùn)用巖石化學(xué)、流體包裹體、同位素地質(zhì)學(xué)等方法,探討水口山鉛鋅礦床的成因。1晚三疊紀(jì)—地質(zhì)背景水口山礦田(圖1)位于華夏板塊西北緣中段,是一個(gè)大型多金屬礦田。礦田內(nèi)分布有水口山鉛鋅礦床、康家灣鉛鋅礦床、石坳嶺鉛鋅礦床、龍王山金礦床和仙人巖金礦床等。礦田出露有古生界泥盆系到中生界白堊系地層,沉積總厚度大于3km。晚三疊系以前地層主要為淺海相碳酸鹽建造,夾含鐵、煤濱海相—砂、頁巖建造。晚三疊系到白堊系以陸源碎屑磨拉石建造為主。礦田內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要呈近南北向展布,其次呈北東、北東—北北東向和東西向展布,控制了區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)。印支運(yùn)動(dòng)?xùn)|西方向區(qū)域的應(yīng)力擠壓作用,使三疊系之前地層形成了一系列大小不一的近南北向的褶皺,燕山運(yùn)動(dòng)則使褶皺進(jìn)一步倒轉(zhuǎn)。水口山礦田巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,巖性主要為花崗閃長巖、花崗閃長斑巖和花崗斑巖,其次為英安巖、流紋質(zhì)英安巖、火山熔巖和火山角礫巖等,巖體主要呈巖株?duì)?形成時(shí)代為燕山早期,與礦田內(nèi)鉛鋅金等成礦密切相關(guān)的火成巖主要為花崗閃長巖—花崗閃長斑巖。2礦石物質(zhì)組成水口山鉛鋅礦床位于水口山礦田中部,東部與康家灣鉛鋅礦床相鄰,南部與龍王山金礦床相毗,下轄老鴉巢、中區(qū)和鴨公塘三個(gè)礦段。礦體主要分布于倒轉(zhuǎn)背斜軸部花崗閃長巖巖體北緣,超覆于棲霞組灰?guī)r的東西向褶皺破碎帶中。礦體形態(tài)以透鏡狀、豆莢狀為主,走向與巖體和圍巖接觸帶的產(chǎn)狀基本一致。礦石中主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、自然金等,其次有少量磁黃鐵礦、赤鐵礦、毒砂、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、輝銀礦、輝鉬礦、自然銀等。脈石礦物主要有方解石、石英、石榴子石、透輝石、硅灰石,絹云母、綠簾石、磷灰石、蒙脫石及少量長石、螢石、重晶石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)及骸晶結(jié)構(gòu)、乳濁結(jié)構(gòu)等,礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、膠狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、脈狀網(wǎng)狀構(gòu)造、揉皺構(gòu)造等。礦石類型主要有鉛鋅金黃鐵礦-石英型、鉛鋅金黃鐵礦-方解石型、鉛鋅金黃鐵礦-白云石型和黃鐵礦-石英、方解石型礦石。圍巖蝕變發(fā)育,自巖體向外依次為鉀長石化、綠泥石化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化→矽卡巖化、硅化、碳酸鹽化→大理巖化、角巖化等。3稀土分餾特征與水口山鉛鋅礦床成礦有關(guān)的花崗閃長巖巖石化學(xué)分析顯示,巖石富鉀、富堿,屬亞堿性鉀玄質(zhì)花崗閃長巖;輕稀土富集,重稀土虧損,輕重稀土分餾明顯((La/Yb)N=9.98～11.26),Eu輕度虧損(δEu=0.77～0.83);富集大離子親石元素(Rb、Th、U、La)和Pb等元素,虧損高場強(qiáng)元素(Nb、Ta、Ti)和Ba、Sr等元素。鋯石U-Pb同位素測試結(jié)果顯示,206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為153.0±0.9Ma(MSWD=0.69,N=19),表明形成時(shí)代為燕山早期。4水口山鉛鋅礦礦床成礦地質(zhì)特征含礦方解石中流體包裹體主要為富液相兩相水溶液包裹體,其次為少量富氣相兩相水溶液包裹體,未見含子晶三相水溶液包裹體。顯微測溫表明包裹體均一溫度介于92～345℃之間,峰值為120～160℃和280～320℃;鹽度介于0.35%～19.84%NaCleq.之間,峰值為9%～12%NaCleq和15%～18%NaCleq。流體密度約0.929g/cm3,估算流體成礦壓力約18.3MPa,推測成礦深度約1.8km,表明水口山鉛鋅礦床形成于淺成低溫環(huán)境。硫同位素測試結(jié)果顯示,礦石δ34S介于﹣2.42‰～﹣0.23‰之間,反映水口山鉛鋅礦礦石硫的變化范圍不大,說明硫主要來源于深源巖漿,并受到地殼物質(zhì)混染。鉛同位素分析結(jié)果顯示,礦石206Pb/204Pb介于18.444～18.538之間,207Pb/204Pb介于15.654～15.783之間,208Pb/204Pb介于38.627～39.066之間,礦石鉛比較均一,具有放射性鉛的特征,表明礦石中的鉛主要來源于地殼物質(zhì)。地層中灰?guī)r的δ13CVPDB介于-0.5‰～0.3‰之間,δ18OSMOW介于14.1‰～16.8‰之間;礦石中的方解石δ13CVPDB介于-1.8‰～-0.7‰之間,δ18OSMOW介于15.0‰～16.5‰之間。礦石碳、氧同位素與地層灰?guī)r中碳、氧同位素值大致相近,表明礦石中碳主要來源于上古生代地層中的灰?guī)r。5水口山花崗閃長巖的形成時(shí)代與水口山鉛鋅礦床成礦有關(guān)的花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為153Ma,同礦田內(nèi)仙人巖花崗巖鋯石U-Pb年齡接近(156Ma,甄世民等,2012),表明水口山花崗閃長巖與仙人巖花崗巖成巖年齡相近,形成于相同地質(zhì)背景下,屬于同一時(shí)代的產(chǎn)物。據(jù)甄世民等(2012)的研究,仙人巖花崗巖鋯石原位Hf同位素初始比值εHf(t)=-15.55～7.87,二階段模式年齡TDM2=1600～2188Ma,推測水口山花崗閃長巖物質(zhì)來源也為中元古代地殼。燕山早期,由于古太平洋板塊對歐亞大陸板塊中國南部的消減,整個(gè)華南地區(qū)地殼整體處于伸展環(huán)境(莫霍面以下的深部受擠壓),巖石圈處于全面的拉張—減薄期。消減板片逐漸發(fā)生脫水或熔融作用,使其上覆地幔楔的濕熔融,產(chǎn)生大量玄武巖漿,上涌底侵于下地殼底部。以它為熱源,兼有斷裂—減壓熔融,在中—下地殼形成陸殼重熔型巖漿,沿著深大斷裂上侵或噴溢至地表,形成水口山礦區(qū)花崗閃長巖(毛景文等,2000;華仁民等,2005;王岳軍等,