大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿Pb—Zn矿床的发育特点和成矿机制.pdf

8 l 1 地质 论评 G E O L O G I C A L R E V I E W V 0 l- 5 8 N o 1 J a n 2 0 1 2 大 陆碰 撞环境沉积岩或变质岩 容矿 P b Z n 矿床 的发 育特点和成 矿机制 王晓 虎 ， 宋玉 财 2 1 )中国地质科学院地质力学研究所 ， 北京，1 0 0 0 8 1 ： 2 ) 中国地质科学院地质研究所 ， 北京，1 0 0 0 3 7 内容提 要 ： 笔者等通过对 不同类型大陆碰撞造 山带环境下铅 锌矿床进行 归纳总结 ， 并进 行对 比分析 ， 认为在 陆 陆碰撞的主碰撞阶段， 由于板块的汇聚挤压， 在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地 ， 碳酸 盐岩未变形或弱变形， 来 自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下， 向盆地边缘汇聚， 萃取盆地 中的成矿 元素， 在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成 MV T型铅锌矿床。在晚碰撞走滑转换阶段， 盆地 卤水和地层水萃取盆地地层 或基底内的成矿物质形成成矿流体， 陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形， 同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系 统， 并驱动成矿流体发生侧向迁移 ； 在挤压后的短暂松弛阶段 ， 成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或 张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床。大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段， 成矿流体 灌入张性构造中， 形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床。 关 键词 ： 大陆碰撞 ； P I 一z n矿床 ； 矿床特征 ； 成矿机制 大陆一大陆碰撞不仅造成地形强烈隆升形成碰 撞造山带 ， 同时导致强烈的变质 、 岩浆和流体作用发 生 ， 使得成矿作用异常活跃。在我 国， 目前最大的铜 矿( 金属量 7 1 M t ， 即 7 1 0 0 0 0 0 t ) 驱龙斑岩铜矿 ( 杨 志 明等 ， 2 0 0 8) 、 最大 的 P h z n矿 ( 金 属量 约 1 5 Mt ) 滇西金顶 P b z n矿 ( X u e e t a 1 ，2 0 0 7 ) 均被认 为 形成 于大 陆碰 撞 造 山背 景 ( 侯增 谦 等 ， 2 0 0 3 ， 2 0 0 6 b ， 2 0 0 8 ； He e t a 1 ， 2 0 0 9 ) ， 大陆碰撞能够 形成大型一超大 型矿床毋容置疑 ， 也 凸显出大陆碰 撞与成矿作用研究重要的理论和现实意义。 大陆碰撞环境产出的矿床类型复杂多样 ， 除与 岩浆活动有关的斑岩型 C u ( 一Mo A u ) 、 矽卡岩型 、 花岗岩相关的 w、 s n矿床外 ， 还发育有一系列产于 沉积岩或变质岩 内、 被认为可能与岩浆 活动无关的 P h z n矿床 ， 例如 ， 出现在 比利牛斯造 山带 的密西 西比河谷型( MV T) P b z n矿床 、 青藏高原东北缘的 P I 】 一z n ( 一c u A g S r ) 矿床 、 秦岭 的脉状 P b z n ( 一A g ) 矿床等( G r a n d ia e t a 1 ， 2 0 0 0 ； V e l a s c o e t a 1 ， 2 0 0 3 ； B r a d l e y e t a 1 ， 2 0 0 3 ； L e a c h e t a 1 ， 2 0 0 5 ； 侯增 谦等 ， 2 0 0 8 ； 祁进平等 ， 2 0 0 7 ) ， 可以说 ， 在大陆碰撞造 山带 出现此类 P h z n矿床具有一定普遍性 。那 么 对这类矿床的形成到底和碰撞造 山有什么关系?特 别是它们形成于碰撞造山的什么阶段?处于碰撞造 山带的什么位置?什么样 机制控制 了矿床的形成? 两者形成机制又有何差别呢? 得益于近些年来我国学者在青藏高原和秦岭造 山带的大量出色工作 ， 以及国外学者对 比利牛斯造 山带和 MV T型矿床 的深入研究 ， 上述问题逐渐 明 晰。有鉴于此 ， 本文 以上述三个碰撞造 山带内沉积 岩或变质岩容矿的 P b z n矿床为研究对 象， 通过 梳理前人成果和资料 ， 结合 自身开展青藏高原东北 缘 P h z n ( 一c u A g ) 矿床研究 中的体会 ， 分析造 山带内矿床产 出的地质背景 、 矿床形成的时一空分 布特点 、 矿床的基本特征和可能的成矿机制 ， 并作以 对 比， 力求阐明大陆碰撞 造山过程 中沉积岩或变质 岩 内 P b z n矿床的发育特点和可能的成矿机制 。 l 比利牛斯造山带内的 MV T型 P b Z n矿床 1 1 造 山带结构与演化 中生代至新生代非洲一伊 比利亚板块与欧洲板 块的汇聚( R o e s t a n d S r iv a s t a v a ，1 9 9 1 ) ， 形成 了法国 注 ： 本文为 中 国 地 质 科 学 院 地 质 力 学 研 究 所 基 本 科 研 业 务 费项 目 ( 编号 D Z L X J K 2 0 1 1 0 3 )、 国 家 基 础 研 究 计 划 9 7 3项 目 ( 编 号 2 0 0 9 C B 4 2 1 0 0 8 )、 国家 自然科学基金资助项 目( 编号 U 0 9 3 3 6 0 5 1 ， 4 1 0 7 2 0 7 1 )、 国家科 技支撑计 划项 目( 编 号 2 0 0 6 B A 0 1 A 0 8 ) 和 国土资 源大 调查项 目( 编号 l 2 1 2 0 1 0 8 1 8 0 9 6 ) 的成果。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 7 1 1 ； 改 回日期 ： 2 0 1 1 -06 1 9 ； 责任 编辑 ： 章雨旭 。 作者简介 ： 王晓虎 ， 男 ， 1 9 8 3年生 。博士 。主要从事矿床学和矿田构造研 究工作 。E m a i l ： w a n g z y k c y e a h n e t 。 地质论评 和西班牙两国交界处近东西 向延伸的比利牛斯碰撞 造山带。根据其地质研究和地球物理探测剖面厘定 出 5个重要 的构造单元 ， 以中央轴部带为中心 ， 两侧 分别发育逆冲断裂带 和前陆冲断带 ， 剖面上显示 出 扇形构造特点 ( 图 1 ) ， 主要构造单元从北 向南包括 ： A q u i t a in e 前陆盆地 ， 充填早 白垩世晚期深海硅质 碎屑岩厚 层沉积 ( B o u r r o u il h e t a 1 ，1 9 9 5 ) 、 古新世 到早始新世 钙 质 浊积 岩和 泥灰 岩 ( G ib s o n e t a 1 ， 2 0 0 7 ) ； 北 比利牛斯逆冲推覆系统 ， 主要 由白垩纪 复理石构成 ， 局部变质强烈 ， 出露海西期基底岩石 ； 中央轴部带 ， 由海西期变质岩石单元和中生代沉 0 立 25 5 0 积盖层构成 ； 南 比利牛斯推覆 系统 ， 为中生代 和 新生代地层 ； E b r o前陆盆地 ， 充填磨拉石建造 ， 上 覆于 海 西 期 变 质 基 底 之 上 ( 图 1 ；Mu fio z ， 1 9 9 2 ； V e r g 6 s e t a 1 ， 2 0 0 2 ) 。 根据前人研究 ， 比利牛斯碰撞造山带主要经历 以下 演 化 阶 段 ： 早 三 叠 世一早 白垩 世 ， 约 2 5 0 9 9 Ma ， 比利牛斯裂谷 阶段 ， 此 间大量伸展盆 地形成 ( V e r g 6 s a n d G a r e ia S e n z ， 2 0 0 1 ) 。晚 白垩世 开始进 入洋壳俯 冲消减阶段 ， 伊比利亚岩石圈向北俯冲 ， 此 时应力状态 由原先的伸展转变为汇聚挤压 ， 在裂谷 阶段伸展作用形成 的正断层在挤压期 间再次活动形 ( b ) C P Z 皿 n榭 d e fo rm e d f o rl地a n d国m a掳i n e x外te 潲rn a l f皱o ld 。 l 。 口删 m o rp h带i c 硎 。 图 1比利牛斯碰撞造山带构造格架图( 据 C h o u k r o u n e a n d T e a m， 1 9 8 9 ； C h o u k r o u n e ，1 9 9 2 ； R o u r e e t a 1 ，1 9 8 9， 略修改) F ig 1 T e c t o n ic a me wo r k ma p o f P y r e n e a n c o l l is io n o r o g e n ic b e l t f m o d if ie d f r o m C h o u k r o u n e a n d T e a m，1 9 8 9 ； C h o u k r o u n e ， 1 9 9 2； R o u r e e t a 1 ， 1 9 8 9 ) E B R 0 一E b r 【 l 前 陆盆地 ； S P z 一南 比利牛斯带 ； C P Z 一 中央轴部带 ； N P z 一北 比利牛斯带 ； A Q u I T A I N E A q u i t a i n e 前陆盆地 EB RO E br U F o r e l a n d Ba s in： S P Z- S o u t h P y r e n e e s Z o n e； CP Z - C e n t r a l Ax ia l Zo n e； NP Z No r t h P y r e n e e s Zo n e； A Q U I T A I N E -A q u i t a in e F o r e l a n d B a s i n 0 7 0 地质论评 边缘 ， 如 R e o c i n铅锌矿床形成于 B a s q u e -C a n t a b r i a n 盆地 的 西 北 缘 ， C e v e n n e s地 区 铅 锌 矿 床 产 出 于 C a u s s e s 盆地 东缘 ， A v e c il l a矿床 形成于 Ma e s t r a t 盆 地的南缘 ， 从造山带尺度来说 ， 比利牛斯碰撞造山带 两侧均发育铅锌矿床( 图 2 ) 。 前人 的研究成果表 明， 比利牛斯碰撞造 山带两 侧 的铅锌矿床是具有相同背景和成因的同一类矿床 ( G r a n d ia e t a 1 ， 2 0 0 0 ；V e l a s c o e t a 1 ，2 0 0 3 ；L e a c h e t a 1 ，2 0 0 6 ) ， 碳 酸盐岩 容矿 ， 中低 温后生 充填 成 矿 ， 矿物组成简单等 ， 显示 MV T铅锌成矿特征 ， 典型 矿床特征见表 1 。 2 青藏高原东北缘沉积岩容矿 P b Z n ( C u A g s r ) 矿床 2 1 青藏高原碰撞造山带构造格架及演化 青藏高原碰撞造 山带按成矿构造单元划分为三 个带( 侯增谦等 ， 2 0 0 3 ) 。主碰撞变形带 ， 指 以北部 羌塘地体和南部拉 萨地体拼合而成 的高原主体 ， 其 北 以金沙江缝合带 ( J S ) 为界 ， 南以印度河雅鲁藏 布江缝合带 ( I Y S ) 为限 ， 中央被班公 湖一怒江缝合 带 ( B N S ) 分隔 ， 东西两端分别发育巨大规模 的构造 结。藏南拆离一逆冲带 ， 指由藏南拆离系 ( S T D S ) 与 I Y S 所夹持的 E W 向展布的狭长地带 ， 它实际上是 特提斯喜马拉雅 的一个 逆冲构造岩片 ， 被解释为喜 马拉雅被动大陆边缘 的一部分。藏东构造转换带 ， 这里是指高原主体东经 9 5 。 以东、 夹持于 B N S与鲜 水河走滑断裂之间的 N W 向展布 的狭长地带 ， 是三 江构造一岩浆带 的主体部分 ， 主要受一系列新生代 褶皱一逆冲和走滑断裂系统控制。 青藏高原 碰撞 造 山过程 较 为复 杂 ， 侯 增 谦 等 ( 2 0 0 6 a 、 b 、 c ) 将其划分三个阶段 ， 即主碰撞汇聚( 6 5 4 1 Ma ) ， 晚碰 撞转换 ( 4 02 6 Ma ) ， 后碰 撞伸 展 ( 2 5 0 Ma ) 。主碰 撞汇聚阶段主要表现 为印一亚 大陆对接拼合 ( 6 5 Ma ) 、 印度大陆 向北俯 冲、 地壳 缩 表 1 比利牛斯碰撞造 山带典型 MVT铅锌矿床主要特征 Ta bl e 1 The ma in c ha r a c t e r is t ic s o f M VT Pb Zn de po s it s in t he Pyr e ne e s c o l l is ion o r o ge n ic be l t 矿床 R e o c i n R e s t a u r a c i o n T r e v e s 地理位置 西班牙西北部 西班牙东北部 法 国南部 C e v e n n e s 地 区 品位 和 Z n ： 8 7 ， P b ： 1 O ； P b+Z n： 6 2 Mt 矿 石 规模 量 3万 吨硫化物 ， Z n ： l 1 ， P b ： 0 2 5 l 0万吨金属量 控 矿构造 层控 、 构造控矿 层 控 层控 ， 断裂控矿 赋矿 围岩 下白垩统白云质灰 岩 白云岩 白云质砂屑灰岩 围岩蚀变 白云岩化 白云岩化 白云岩化 矿体形态 层状 、 透镜状 矿化 角砾 ， 层状 层状 ， 透镜状 ， 块状 矿化 角砾 岩， 白云 岩的层 状交代 和 晶族充 填 ， 矿化 类型 矿化角砾岩 ，孔洞充填 ， 交代 裂隙或开放空间充填 浸染 状 矿石类型 浸染状 、 脉状 、 角砾状 脉状 、 角砾状胶结 、 浸染状 细脉状 ， 角砾状 闪锌矿 、 方铅矿 、 白铁矿 、 黄铁 矿 、 白云石 、 闪锌矿 、 方铅矿 、 黄铁矿 、 白铁 矿 、 白云石 、 方解 闪锌矿 ， 方 铅 矿 ， 重 晶 石 ， 黄 铁 矿物组合 方解石 、 少量有机质 、 粘土矿物 石 ， 局部见萤石 、 重 晶石 矿 ， 白铁矿和 白色亮晶 白云石 细粒结构 ， 葡萄状结构 ， 胶 粒结 构 ， 骸 晶结 胶 粒结构 ，骸 晶结构 ， 树枝 状结 构 ， 斑 马构 造 ， 浸染状构造 ，块状 ， 角砾状构造 结构构造 构 ， 交代 结构 ， 角 砾状 构造 ， 浸染状构 造 ， 角砾状构造 块状构造 ， 雪顶 构造 两 种 流 体 ： 高 盐 度 ( 2 6 N a C 1 。 )卤 水 ， 8 0 ( 21 5 0 C， 卤水 来 自海 水蒸 流体 特征 成矿温度 8 &C ，盐度 1 5 2 0 N a C I 1 2 0 C； 相 对 低 盐 度 卤 水 ( 1 5 N a C 1 。 ) ， 约 发 4 0 矿区 白云 石 6 ”C P D B 值 大都 为 一3 2 o 2 2 e ； 6 0 s M o w值 大 多 数 为 2 2 3 0 白云岩6 ”C P D B 值 一1 7 1 8 0 ， 6 Os M 0 w 值 2 4 5 e ； 硫化物6 s 值 一1 8 0 8 5 0 ； 碳 1 9 1 。 2 4 6 ； 成 矿 阶段 方解 石 6 ”C P D B 值 重 晶 石 6 3 4 S c D T值1 2 2 酸盐岩 n( ”s r ) ( S r ) 值 0 7 0 7 4 7 一 7 8 0 0 6 e ，6 0 s M 0 w值1 7 2 e 1 9 2 e ， 闪锌矿和方铅矿6 S c D T 同位素组成 0 7 0 8 5 5 ； 方铅矿 中 r t ( P b ) n ( P b ) 值 2 0 9 。 ； 硫化 物6 ”S c D T 值 一l O 5 。1 3 3 ； 值 3 8 0 1 3 8 0 ，黄 铁 矿 1 8 7 1 4 1 8 7 6 3 ， n ( P b ) n ( P b ) 值 成矿阶段方解石 n ( S r ) n ( s r ) 值 0 7 0 8 0 8 一 2 1 2 。 8 7 0 1 5 6 6 31 5 6 9 3 ， Z ( 。 P b ) P h )值 0 7 0 8 4 6 3 8 6 9 53 8 78 9 Ga r c i a - Mo n d 6 j a r ， 1 9 9 0 a ， 1 9 9 0 b ； G r a n d i a e t D i s n a r ， 1 9 9 6 ； H e n r y e t a 1 ， 资料来源 Ve | a o s c o e t a 1 ，1 9 9 6，2 0 0 3 a 1 ，2 0 0 0，2 0 0 3 2 0 01；L e a c h e t a 1 ，2 0 0 6 地质论评 缘大 规模 走 滑 断裂 ( 始 于 3 7 Ma ) ( S p u r l in e t a 1 ， 2 0 0 5 ) 开始 的阶段 ， 反映成矿 与区域逆 冲推覆 后 的 大规模走滑作用密切相关( 宋玉财o) 。对莫海拉亨 P b z n矿采 用闪锌矿 R b S r等时线法 和萤石 S m N d等时线法进行定年 。闪锌矿样品的等时线年龄 t = ( 3 2 2 20 3 6) Ma ， 初 始锶 同位 素组 成为 I s = 0 7 0 8 5 1 3 8 00 0 0 0 0 0 0 8 9 ， MS WD=2 9 ； 萤 石样 品 S m N d等时线年龄 t =( 3 1 7 50 2 8 ) M a ， 初始 N d 同位 素 组 成 为 ， N d= 0 5 1 2 3 6 1 5 0 0 0 0 0 0 0 0 5 4 ， MS WD = 1 0 7 ， 两个年龄数据相差很小 ， 能够相互 验证。莫海拉亨矿床成矿年龄与东莫扎抓相近 ， 同 样反映矿床形成 印一亚大陆碰撞造 山背景 ， 与区域 逆冲推覆后 的大规模走滑作用相关( 刘英超9； 田世 洪等 ， 2 0 0 9 ) 。 对具类似地质背景 、 区域控矿样式 的兰坪盆地 铅锌( 多) 金属成矿带 ， 发育有金顶 、 白秧坪大 型超 大型矿床 ， 对盆地 内白秧坪铅锌多金属矿床进行 闪 锌矿 R b S r 定 年 ， 得 出等 时线 年龄 t=( 2 9 0 0 2 0 0 3 4 ) Ma ， 初 始 锶 同位 素 组 成 ， =0 7 0 9 2 4 7 8 ， M S WD=2 2 ； 对成矿 阶段 方解石进行 S m N d定年 ， 得 出等时线年龄 t =( 2 9 91 1 ) M a ， 初始钕同位素 组成 ， N d =0 5 1 2 3 9 8 2 ， MS WD=5 1 ； 通过 闪锌矿 R b s r 定年和 S m N d定年两种方法相互 印证 ， 白秧坪铅 锌多金属 矿床 成矿 年代 为 3 02 9 Ma ( 王晓 虎等 ， 2 0 1 1 ) 。 总体看来 ， “ 三江” 地区铅锌( 多金属) 矿床具有 较多的相似性 ， 显示同一大陆动力学背景下的产物。 矿床的区域背景都是在总体挤压局部伸展环境下成 矿 ， 与岩浆作用无关 ， 对围岩选择性不强 ， 显示在断 裂系统中灌入充填后生成矿 ， 具体特征见表 2 。 3 秦岭碰撞造山带变质岩容矿 P b Z n ( 一A g ) 矿 床 表 2 “ 三江地 区” 沉积岩容矿铅锌 多金属 矿床 特征对比 Ta bl e 2 Co mpar is on o f ge ol og ica l c har a c t e r is t ic s of t he s e dim e n t - h os t e d Pb Zn p ol yme nt a l l ic de po s it i n t h e S a n j i a n g a r e a ( N u j ia n g Ri v e r - L a n c a n g Ri v e r - J i n s h a R iv e r a r e a ) ， S o u t h w e s t e r n Ch i n a 矿床 茶曲帕查 铅锌 矿床 东莫扎抓铅锌矿床特征 莫海拉亨铅锌矿床特征 白秧坪铅锌多金属矿床 总体挤 压 环境 的 局部 张 区域背景 总体挤压环境的局部拉张 总体挤 压环境 的局部拉 张 挤压环境下局部拉 张 性裂隙 与岩浆 关系 无 无 无 无 赋矿围岩 灰岩 、 泥灰岩 白云岩 灰岩 碎 屑岩一碳 酸盐岩 围岩时代 二叠系 、 中新世地层 三叠系和二叠系 石炭系 侏 罗系 、 白垩 系 逆冲推 覆 及其 伴 生 张性 逆冲推覆 构 造及 伴生 的 张裂 逆冲推覆 构造 及伴 生 的张 裂 逆 冲推覆构造及伴生 控 矿构造 断裂 隙 隙 的张性断裂 先逆后 正 断层 形成 的 张性 空 岩溶坍塌系统 、 张性断裂 间 、 逆 断层 伴 生 的张性 裂 隙 、 容矿构造 溶蚀坍塌和张裂隙 溶蚀坍 塌和张裂 隙 系统 溶洞垮塌形成 的空间 、 挤 压形 成小褶皱 的张性裂 隙 角砾之 间的 开放 孔 隙充填 和 角砾之间的开放空间充 填 ， 少 成矿方式 热液后生充填 热液后生充填 、少量交代 对围岩的交代作用 量围岩的交代 矿体形态 脉状 、 透镜状 、 板状 似层状 脉状 、 透镜 状 透镜状 、 脉状 、 似层状 块状 、 脉 状 、 角砾 状 、 浸 染 状 、 矿石类型 皮壳状 、浸染状 、 角砾状 角砾状 、 浸染状 浸染状 、 脉状 、 团块状 、 角砾 状 皮壳状 P b+Z n (C uA gC oS b 1 金属组合 P b +Z n P I1 +z n， 附属 A g P b+Z n 等 闪锌矿 、 方铅矿 、 菱锌矿 、 矿石矿 物为 闪锌 矿 、 方铅 矿 、 矿石矿物 为 闪锌 矿 、 方铅 矿 、 闪锌 矿 、 细 硫砷 铅 矿 、 辉硫 砷 矿物组合 铅钒 、 黄铁矿 、 方解石 、 沥 黄铁矿 、 黄铜矿 、 砷黝 铜矿 ； 脉 黄铁矿 、 黄 铜 矿 ； 脉 石 矿 物为 铅 矿 、 方 铅 矿 ， 黝 铜 矿 、 辉 铜 石矿物 为 白云石 、 方 解石 、 石 白云 石 、 方 解 石 、 石 英 、 重 晶 矿 、 黄铜矿 等硫 化 物 、 硫盐 矿 青 英 、 重晶石 ， 见有沥青 石 、 萤石 ， 见有沥青 物 ， 脉石矿物方 解石 、 石英 角砾状 、 脉状 、 皮壳状 、 溶 草莓状 、 皮壳状 、 球形 、 它形粒 皮壳状 、 草莓状 、 球形 、 它形粒 块状 构造 、脉状 构 造 、 角砾 状 结构构造 洞构造 ， 自形 、 它形 、 草莓 状 、 自形 、 半 自形粒状 、 交代等 状 、 自形 、 半 自形粒状 、 交代等 构造 、浸染状 构造 ， 自形 结构 、 结构 ，浸染状、 重结晶、 溶蚀坍 结构， 浸染状、 溶蚀坍塌角砾、 状结构 半自形 、它形 粒状结 构 塌角砾 、脉状 、 团块状等构造 脉状 、 团块状等构造 第 1期 王晓虎等： 大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿 P h z n矿床的发育特点和成矿机制 7 3 续表 2 矿床 茶 曲帕查铅锌矿床 东莫扎抓铅锌矿床特征 莫海拉亨铅锌矿床特征 白秧坪铅锌多金属矿床 碳酸盐溶解 、 白云石化 、 硅 化 、 弱 白云石化 、 硅化 、 重 晶石化 、 热液蚀变 碳 酸盐化 、硅化 、 泥化 碳 酸盐化 、 硅化 重 晶石化 、粘土化 萤石化 、 粘土化 成 矿 早 期 均 一 温 度 1 6 1 均一 温 度 集 中在 1 2 0 2 5 2 C，盐 度2 3 2 8 2 4 0 ， 盐 度 集 中于 0 N a C 1 主 成 矿 期 均 一 温 度 成矿期均一温度集 中在 1 7 0 流体特征 1 0 01 4 1 ， 盐 度 2 2 2 8 4 2 8 ， 少数在 6 8 71 2 0 之 海水蒸发形成 的盆地 卤水 ， 温 5 N a C I 。 和 1 8 2 5 N a C 1 成 矿 期 后 均 一 温 度 间， 盐度 为 7 2 7 N a C I ， 度 中低温 ， 盐度较高 Na C 1 。 q 集 中于 1 9 2 7 N a C 1 l8 23 4 0 ，盐 度 4 1 1 Na C 1 。 早 期 方 解 石 的 6 ”C v _ P l 】 B为 +】 2 o +2 4 D 早 期 方 解 石 的 6 ”c v B值 占 0 v 州o w 值 +1 7 4 。 一 0 1 。 +1 7 o 主 成 矿 期 方 解 石 +2 3 3 ，成 矿 期 方 解 石 6 1 8 0 v 0 w 值+1 1 7 。 方解石 中 6 0s M 0 w值 一 2 5 6 ”Cv P DB 为1 4 6 ”C v B 值 + 2 2 +1 9 6 o ， 成 矿 期 方 解 石 2 0 4 ， 平 均值 7 3 3 。 ， 成 c 、0同位素 6 ”C v _P 】B值 为 两 个 区 间， 6 7 。 、 6 0vsMow 为 +2 9 。 ， 0 v 删0 w 值 矿 流体6 0s M o w值 一1 2 9 4 。 1 6 4 0 2 3 4 0 +1 4 3 。 + 2 3 5 o ， 成矿 期 + 0 5 o +1 3 。 和 后方 解石6 ” Cv B 值 +1 1 一1 0 4 。 一 9 7 。 6 。 一 8 0 5 。 ， 平均值 一 3 9 3 。 +2 6 ， 6 0v sMow值 0 v 0 w值 +1 9 4 。 +21 7 。 +1 1 3。 +2 4 2 0 成 矿早 期 方解 石 6 D 0 值 一 8 3 。一 一5 3 。 ， 6 0 体值 + 7 9 。 +1 3 8 。 ， 成 矿 期 方解石 6 D v 0 w值 一1 3 7 。 早 期 方 解 石 的 6 D 。 值 H、 0同位 素 一1 l2 。 ， 6 O 流 体值 一 0 0 4 。 一1 1 6 o 一1 1 0 o ， 成矿期 + 8 7 。 ， 成 矿 期后 方解 石 方解石 5 D v 0 w值 一1 0 5 6Dv sM0w 值 一lO 6 一一 9 6 D ， 一 9 4 。 6 0流 体 值 +3 8 。 +1 5 6 0 n ( S r ) n ( S r )在 0 7 0 8 3 2 3 s r同位素 0 7 1 1 2 6 7之 间 ，平 均值 为 0 7 0 9 8 95 硫 化 物 8 3 4 S c D T 介 于 硫化物5 S c D T c D T 在 一 2 0 。 一 硫化物6 S cDT cDT 在 一 3 0 。 硫 化 物 、 硫 盐 矿 物 6 s c D T 值 S同位素 6 o 之 间 ， 集 中 于一8 一 一1 0 2 1 1 2 ， 平 均值 约 一 3 4 5 3 。 一7 0 5 。 8 之间 ， 富轻硫 一 6 。 ， 富轻硫 5 6 。 ， 集 中于 4 。 8 。 n ( 。 P b ) n ( P h ) = 3 8 9 8 9 1 3 9 1 3 0 7 、 n ( 。 P b ) n ( 触 P h )=1 8 6 0 9 n ( 。 P b ) n ( P b ) = 1 8 8 1 8 、 n ( P b ) n ( P b ) P b同位 素 1 5 6 8 3 7 1 5 6 9 23、 =1 5 5 4 81 5 8 4 2、 n ( 。 P b ) n ( o 6 P b ) n ( o 4 P b ) = n f P b )= 3 8 51 4 3 9 5 5 6 1 8 8 2 2 0 1 8 8 8 9 5 流体来源 沉 积盆地 中卤水 _；氲7 k 墓 管形 成的翁甘 h 7 k 海水蒸发形成的盆地 卤水 盆地 卤水 金属物质 来 自盆 地沉 积地 层 成矿物质来源 金属物质上地壳来源 S来 自地层硫酸盐还原 S来 自地层硫酸盐还原 或基底 ， 所以成矿元 素多样 印度一欧 亚 大 陆碰 撞 形 印度一欧亚 大 陆 碰撞 形成 的 印度 欧亚 大 陆碰撞 形 成 的 印度一欧亚 大 陆碰撞 形 成 的 流体驱动 成 的挤压力 挤压力 挤压力 挤压力 成矿时代 2 32 O Ma 约 3 5 Ma 约 3 2 1 V i a 3 0 2 9 Ma 李 政O； 宋 玉 财o； 张 洪 资料来源 刘英超0； 张洪瑞 ， 2 0 1 0 刘英超0； 张洪瑞 ，2 0 1 0 本 文 瑞 ，2 01 0 第 1期 王晓虎等： 大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿 P I 一z n矿床的发育特点和成矿机制 7 5 1 9 9 5 a ，b ， 1 9 9 6 a ) ， 形 成 复 合 式 山 系 ( 许 志 琴 等 ， 1 9 9 6) 。 ( 2 ) 早中侏罗世 ， 秦岭进入以陆内俯冲 ， 形成大 规模逆冲推覆一走滑断裂系。扬子地块和华北地块 分别从南 、 北侧 向秦岭微地块 陆 内俯 冲， 形成 了巴 山一大别南缘逆冲推覆前锋叠瓦逆冲带和秦岭后陆 褶皱 冲断带( 张国伟等， 1 9 9 5 a ； 张国伟等 ， 1 9 9 7 ； 刘少 峰等， 1 9 9 9 ) 。碰撞 期后持续 的南 北 向挤压导致上 部岩石圈由拉张转为收缩状态 ， 形成 了一系列的逆 冲推覆构造 ( 于在平等， 2 0 0 3 ) 。 ( 3 ) 中生代 晚期 ， 秦岭岩石 圈整体转入 强烈 伸 展状态 ， 沿着秦岭内部主要 的断裂带发生广泛的近 南北向拉张作用 ， 形成 了一系列具拉 张性质 的断陷 盆地( 于在平等 ， 2 0 0 3 ) 或块断和箕状塌 陷红盆 ， 形 成大量穹隆构造 以及直交叠加 的网格状构造 系统 ( 张国伟等 ，1 9 9 5 a ，b ) 。 3 2矿床时空分布及矿化特征 在秦岭地区发育一套脉状 的铅锌矿床 ， 主要分 布 于华 北地 台南缘金堆城一南泥湖 多金属成矿带 上 ， 夹于南侧栾川断裂带与北侧马超营断裂带之间。 赋存于克拉通边缘 的刚性基底推覆体 内， 如冷水北 沟矿床 、 银洞沟矿床 、 杨树凹矿床 、 百炉沟矿床 、 核桃 岔矿床 、 洪洞沟矿床 、 竹园沟矿床 、 黄背岭矿床 、 榆木 沟矿床 、 白沙洞矿床 、 黑家庄矿床 、 三道沟矿床 、 王坪 西沟等( 徐文超等 ， 2 0 0 3 ； 叶会寿等 ， 2 0 0 6 ； 吕文德等 ， 2 0 0 6 ； 姚军明等 ， 2 0 0 8 ； 毛景文等 ， 2 0 0 9 ) 。 对秦岭这套矿 床， 燕长海 ( 2 0 0 4) 用石英 A r A r 法得出冷水北沟的坪年龄 ( 1 3 7 8 7 0 3 9 ) Ma ， 成矿 时间 上 晚 于 其 外 围 的夕 卡 岩 矿 床 (吕文 德 等， 2 0 0 4 ) ， 在冷水北 沟矿区东南 2 k i n处 发育上房沟斑 岩体及相关斑岩钼矿床， 其斑岩全岩 K A r 年龄为 1 4 5 Ma ( 罗铭玖等， 1 9 9 1 ) ， 钼矿床的辉钼矿 R e 一 0 s 年 龄为 1 4 4 82 1 Ma ( 李永峰等 ， 2 0 0 3 ) 。 由此 ， 成矿 可能位于秦岭碰撞造 山带应力 由挤压到伸展 的转换 阶段 。 矿床产于中一新元古代浅变质碎屑岩建造 中， 构造控矿特征明显 ， 受 断裂控制 ， 矿体 以脉状产 出， 显示 明显的热液交代和开放间充填等式样 的后生成 矿特征 ， 产 状 与断裂 带一致 。成 矿流 体为 H ， 0 一 C O 2 一N a c l C a C 1 2 C H 4 体 系， 盐度变化大 ， 一般 2 5 03 0 0 o g， 成矿物质来 自浅 部和深部地壳 ( C h e n e t a 1 ， 2 0 0 4 ；叶会寿等 ， 2 0 0 6 ： 毛景 文 等， 2 0 0 9 ；祁 进 平 等，2 0 0 7， 姚 军 明 等 ， 2 0 0 8 ) 。 4 不同大陆碰撞造山带成矿特征对比 通过对 比比利牛斯碰撞造山带 、 青藏高原碰撞 造山带 、 秦岭碰撞造山带成矿特征 ， 其矿床特征如下 表 3 。比利牛斯碰撞 造山环境形成 了 MV T铅锌矿 床 ， 其产于碰撞造山带两侧裂谷 阶段形成 的盆地中， 盆地 中碳酸盐岩未变形或弱变形 ， 但 已然处于挤 压 的应力之下 ， 成矿时间上形成于碰撞造 山带主碰撞 阶段 。青藏高原碰撞造山带 ， 铅锌成矿 主要发生在 高原碰撞造山带边缘与其他板块挤压应力释放的转 换地带 ， 盆地强烈变形 ， 矿床形成与盆地 内大型的逆 冲推覆及走滑断裂密切相关 ， 根据地 质上 的证据及 测年数据 ， 约束其成矿时间在始新世末一渐新世早 期 ， 对应于碰撞造 山带晚碰撞 阶段。秦岭碰撞造山 带 ， 铅锌成矿发育于碰撞造山带的逆冲推覆带中， 在 时间上形成于碰撞造山带的挤压 向伸展转换阶段。 5 成矿机制讨论 在 比利牛斯碰撞造 山带两侧形成 的 MV T铅锌 矿床 ， 大部分学者给出的成矿时代为古新世一始新 世 ( V e l a s e o e t a l _ ，2 0 0 3 ；L e w e h u k e t a 1 ，1 9 9 8 ； Le a c h e t a 1 ，2 0 01， 2 0 0 5； Br a d l e y e t a 1 ， 2 0 0 3； G r a n d ia e t a 1 ，2 0 0 0) ， 而 S y m o n s ( 2 0 0 9)给 出 了 R e o e i n古地磁年龄为 1 51 0 Ma ， 并推断成矿卤水来 自下覆的三叠纪和晚白垩纪地层 ， 由于 比利牛斯碰 撞造山使阿斯 图里亚斯 ( A s t u r ia n ) 地块隆升 ， 在水力 梯度驱动下 ， 成矿 卤水向北流动 ， 在白云岩围岩中成 矿。不同的成矿年龄认识对 理解成矿 的动力学 背 景 、 成矿机制会产生重大影响 ， Ma e q u a r ( 1 9 7 3 ) 从 野 外观察到 C e v e n n e s 地 区的铅锌矿 石受 比利 牛斯 碰 撞造 山而变形 ， 以及成矿 晚阶段方解石是在 比利牛 斯碰撞造山期问形成 ， 从而约束了成矿不可能晚于 古新世一早渐新世。由此成矿应该与比利牛斯碰撞 造山过程对应 。虽然学者们给出了不同的成矿机制 的认识 ， 仔细研究发现其是在不同的尺度对矿床的 理解 ， L e a c h等 ( 2 0 0 1 ) 是从全球 的尺度总结 了 MV T 矿床形成的古环境背景及时代 、 与构造事件的联系 、 成矿流体的动力驱动， 强调 M V T矿床与构造事件之 间联系密切， 认为比利牛斯碰撞造山作用在造山带 两侧盆地形成前缘隆起 ， 成矿流体在重力的驱动下 运移到碳酸盐岩地层中成矿 ； B r a d l e y等 ( 2 0 0 3 ) 从造 山带前陆盆地尺度研究其对 M V T 矿床的构造控制， 7 6 地质论评 认为碰撞前沉积的厚层碳酸盐岩为 MV T矿化提供 了围岩条件 ， 碰撞过程 中发生 喀斯特化为矿化提供 构造条件 ， 随着碰撞的持续 ， 造山带下部被动边缘弯 曲， 前渊下沉 ， 碳酸盐岩发生伸展 ， 诱发正断层产生 ， 为成矿流体提供通道 ， 大规模流体在重力的驱动下 进入矿化区 ， 形成 MV T铅锌矿床 ； V e l a s c o等( 2 0 0 3 ) 则从矿床尺度研究了矿床 的形成过程 ， 沉淀机制 ， 认 为早期 的喀斯特化 ， 碎屑岩沉积 ， 以及早期的白云岩 化为成矿提供了条件 ， 来 自盆地的 卤水萃取 了地层 中的成矿物质 ， 形成富含铅锌的卤水 ， 其沿着盆地 中 的同沉积断裂构造 向上运移 ， 与早期形成 白云岩化 的富含镁铁的卤水混合 ， 成矿 物质沉淀在原先发育 的喀斯特系统中， 流体 向上运移和板块的挤压有关。 已有 的资 料表 明在 比利 牛斯 碰 撞 造 山带 两 侧 的 MV T铅锌矿床是在比利牛斯碰撞造 山过程中形成 ， 碰撞前 的浅海碳酸盐岩台地为 MV T矿化提供了围 岩条件 ， 而碳酸盐岩台地局部隆起周缘是 MV T铅锌 矿化有利部位 ， 碰撞过程 中发生喀斯特化为矿化提 供构造条件和容矿空 间， 碰撞 的持续诱 发的断层为 成矿流体提供通道 ， 大规模流体在重力 的驱动下 ， 流 经盆地萃取盆地内成矿物质 ， 在众多因素的作用下 成矿物质沉淀在有利成矿空间形成 MV T铅锌矿床。 青藏高原碰撞造山环境形成的沉积岩容矿铅锌 ( 多金属 ) 矿床多位于“ 三江” 地区 ， 前人 的研究集 中 于“ 三江” 中段的兰坪盆地 ， 对盆地 内铅锌矿床或矿 带的流体沉淀机制 ， 流体运移机制 ， 赋矿空间 ， 驱动 机制等进行 了探讨( 朱大岗 ， 2 0 0 2 ； X u e e t a 1 ， 2 0 0 7； 薛春纪等 ， 2 0 0 9 ； 侯增谦等 ， 2 0 0 8 ， 宋玉财o； 王安建 等 ， 2 0 0 9 ) 。朱大岗等 ( 2 0 0 2) 从 构造控矿角度强调 了不 同尺度的构造对成矿的控制 ， 以及 断裂是流体 的运移通道。X u e等( 2 0 0 7 ) 、 薛春纪等 ( 2 0 0 9 ) 通过 对金顶铅锌矿床的研究强调金顶铅锌成矿之前存在 一 古油气藏 ， 油气藏 中 H： s等还原性气体与富含金 属和 C O ： 的流体在构造岩性圈闭中混合是铅锌硫化 物快速沉淀和大规模 成矿 的主要机 制。王安建 等 ( 2 0 0 9 ) 通过对金顶铅锌矿床 的研究 ， 提出了构造推 覆一盐丘穹窿一区域伸展一油气聚集一流砂底辟一 流体排泄一金属沉淀 成矿模 式。侯增谦 等 ( 2 0 0 8 ) 从区域角度强调随着印度板块一欧亚板块碰撞持续 进行 ， 在青藏高原北东缘形成逆冲推覆系统 ， 逆冲推 覆深部多形成拆离滑脱带 ， 成为流体运移的通道 ， 在 逆冲断裂带上盘的构造岩片常常发育派生的垂直断 裂一裂隙系统 、 顺层层问破碎带和切割逆冲断层 的 平移断层 ， 成为流体积聚和硫化物沉淀的重要空间。 由于逆冲推覆构造系统根带附近侧 向造 山， 导致流 体淋滤地层中的成矿物质 ， 在流体运移过程 中， 盆地 卤水与碳酸盐岩相互 作用 ， 形成 富 z n P b的成矿 流体 ， 进入断裂开放空间， 充填成矿 。结合笔者及项 目组在“ 三江” 地区开展的研究 ( 刘英超9； 李政毋； 王召林 ， 2 0 0 9 ； 宋 玉 财o； 张 洪 瑞 ， 2 0 1 0； 王 晓 虎 ， 2 0 1 1 ) ， 认为特提斯 阶段 盆地 中的巨厚沉 积地层为 矿床的形成奠定 了重要的物 源基础 ； 随着 印度板块 向欧亚板块 的挤压 ， 中生代前陆盆地不断收缩 ， 盆地 卤水下渗萃取浅部地层成矿物质 ， 形成一部分成矿 流体 ， 同时随着岩层的埋深 ， 盆地含矿建造在上覆压 力下释放出大量 的地层建造水 ， 随着地温的增高 ， 沉 表 3 不 同碰 撞造 山带矿床特征对 比 Ta bl e 3 The c har a c t e r is t ic s of de pos it s in d iffe re nt e ol l is io na l o r o ge n ic be l t 碰撞造 山带 比利牛斯碰撞造 山带 青藏高原碰撞造 山带 秦岭碰撞造山带 所处造 山带位置 碰撞造 山带两侧盆地边缘 盆地内逆 冲推覆体 刚性的基底推覆体 所处碰撞造 山带 主碰撞 阶段 晚碰撞 一 后 碰撞 阶段 挤压到伸展应 演化 阶段 力转换阶段 形成矿床类 型 MV T铅锌矿床 沉积岩 容矿 z n P b ( A g c u s r ) 矿床 脉状铅锌 ( 银 ) 矿床 容矿 围岩 碳酸盐岩 碳酸盐岩及碎 屑岩 浅变质碎屑岩建造 控矿 构造 溶洞和断裂 逆冲推覆及其 次级断裂 ， 张性 张性裂隙 成 矿时代 古新世 新生 代 侏罗纪晚期 矿体形态 层状 、 透镜状 脉状 ， 角砾状 ， 块状 脉状 与岩浆关 系 无关 无关 闪锌矿、 方铅矿、 白铁矿及 方铅矿、 闪锌矿、 黄铜矿等硫化物及细硫砷铅矿 、 黝铜矿 黄铁矿、 方铅矿、 闪锌矿、 矿物组合 菱铁矿 、 少量黄铜矿 、 石英 、 微量 的黄铁矿 ， 白云石等 等硫盐矿物 ， 脉石矿物方解石 、 重晶石 、 石英 、 白云石等 方解石 、绢云母 、 重晶石等 主要成矿元素组合 P b 、 Z n z n P h ( A g c u S r ) Z n P b f A g 1 主要成矿方式 充填 张性空间充填 脉状充填 苴 日 墒府 力特杰 榕压 张性 挤压 向伸展转换 第 1期 王晓虎等： 大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿 P h z n矿床的发育特点和成矿机制 7 7 积建造中的层间水和烃类形成流体， 并萃取成矿物 质 ， 形成另一部分成矿流体 ； 成矿流体在陆陆碰撞挤 压力的驱动下 ， 沿逆冲推覆构造系统深部形成 的拆 离滑脱带长距离迁移 汇聚； 挤压后 的短暂性伸展形 成大量张性裂隙 ， 原先挤压形成 的逆断层发生逆转 形成正断层 ， 为矿液上升排泄提供通道 ， 也为硫化物 沉淀提供充足的空间 ， 含金属的流体和和热化学还 原硫酸盐作用或有机质分解产生的含还