实习四讲义-地下水热液矿床

1、实习四 地下水热液矿床,实习目的 认识地下水热液矿床的矿床地质特征及其形成条件 了解地下水热液矿床的成矿控制因素及其形成过程 典型矿床 云南金顶铅锌矿床 贵州万山汞矿床,云南金顶铅锌矿床,云南金顶铅锌矿位于云南兰坪县，矿区范围不足三平方公里，但矿化高度集中，是我国规模最大的铅锌矿。金顶铅锌矿床1957年被发现，-控制储量1500万吨(平均品位Pb1.29%，Zn6.08%)，成矿总金属量大于2200万吨，是目前中国最大铅-锌矿床。 大地构造背景金顶矿床赋存在横断山中段、兰坪盆地北端、新生代金顶弯隆构造中(图1)。,矿区地质,矿区构造 金顶逆冲推覆构造是兰坪盆地古新世云龙期后区域大型推覆构造的组

2、成部分，在矿区表现为以2逆冲推覆构造为主及与它平行的其它逆冲断层(图1，图2)。从矿区东部推覆而来的“外来系统”以2为界覆于矿区“原地系统”之上。原地系统为正常层序，由虎头寺组(2)和云龙组(1ya-1yb)构成(图1)；外来系统地层倒转，从下到上依次为1、2、3和3，各组岩层之间均分别以次级逆冲断层接触(图1)。有些形成了飞来峰构造。 矿体为板状、脉状和透镜状产在推覆构造(2)中及其上下的景星组(1)和云龙组上段(1)碎屑岩中。推覆构造是一种容矿构造。逆冲推覆断层面连同主矿体在矿区东部东倾，北部北倾，西部西倾，南部南倾，形成以推覆构造原地系统为核心的穹隆构造(图1)；根据推覆滑动面也卷入到穹

3、隆中可以判断推覆构造发生在穹隆构造之前(吴淦国等，1989)。穹隆轴向近北北东向，核部为时代较新的云龙组，三叠系和侏罗系地层环绕，后期南北向断裂构造切割了穹隆。,矿区地质,地层矿区地层主要由外来系统和原地系统两套含盐地层组成，其间为-缓倾斜的逆掩断层，外来系统因推覆逆掩，在矿区内显示为倒转层序（图1）。 外来系统： 上三叠统歪古村组、三合洞组、麦初箐组，中侏罗统花开左组，上侏罗统坝注路组以及下白垩统景星组，其中景星组岩性为灰色砾岩、细粒石英砂岩、含砾细粒石英砂岩、砂质灰岩角砾岩等。 原地系统 上白垩统南新组细砂岩和虎头寺组厚层细粒含长石石英砂岩 古近系云龙组，为紫红色粉砂岩和泥岩，含有大量的膏

4、盐溶蚀孔。 分两段： Ey1：上段：细砂岩、粉砂岩夹泥岩、含灰岩砾岩及锰结核，下段：东部以含结晶灰岩、含角砾细砂岩等岩块或角砾的混杂堆积为主，西部为含细角砾的细纱岩夹细角砾岩透镜体。 Ey2：粉砂-细纱岩，含灰岩角砾及石膏脉泥砾岩。 金顶铅锌矿床赋存于景星组(1)和古近系云龙组（Ey）中，并受后期推覆断裂的控制，云龙组和景星组之间由F2断层所分隔。 景星组为上含矿层位，以砂岩型矿石为主； 云龙组为下含矿层位，以角砾岩型矿石为主。,矿区地质,矿区岩浆岩 矿区内没有岩浆岩出露，但穹隆孤立出现，其北北东走向与区域北北西向主构造线方向不相协调，且卫星数字图象解译发现了反映深部岩浆等热源体客观存在的多级

5、环形构造，在一定程度上指示了隐伏岩浆活动的状态(罗君烈等，1994；葛良胜等，1999；薛春纪等，2000)。,矿床地质特征,矿体地质特征 金顶矿体为板状、脉状和透镜状，明显受推覆构造控制，主体产在逆冲断裂2及其上的景星组(上含矿带)和其下的云龙组上段顶部(下含矿带)陆相碎屑岩中，矿体产状与推覆构造及地层大体一致,而平面上铅锌矿体呈环形,断续围绕穹隆核心分布(图1)。矿体厚度一般040，靠近穹隆顶部最厚,可达70余米，反映推覆构造和热穹隆对成矿的双重控制，前者是成矿的空间准备，而后者是成矿的内在源动力，与成矿的时空关系更为密切。矿体的顶板(2)和底板(1下段)均为细碎屑岩层，起到了隔挡层的作用

6、。矿体与围岩界线不清楚，要靠样品圈定，没有型矿床表现出的截然关系。 层状矿体：具有沿层理矿化，矿体与围岩整合，如1号、2号矿体，延长1300m，厚150m，延深800，厚度稳定（图3）。 似层状矿体：沿层理矿化，矿体基本上与围岩整合，大多产于Eyb含矿带中。 不规则透镜状矿体，主要分布于Eyb含矿带砾岩中，矿化不稳定，连续性差（图4）。,矿床地质特征,矿石特征 矿石类型： 砂岩型矿石：矿石以砂岩或含角砾砂岩为主，一般矿化均匀，分布广泛、结构简单、可选性好，金属以胶结物形式胶结碎屑构造矿石，砂岩结构完好，无围岩蚀变。 砾岩型矿石：矿化主要发育在Eyb含矿带中的砂质灰岩角砾岩中，矿化以裂隙充填为主

7、，局部浸染状矿化强烈。 矿石物质组成 金属矿物：方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及白铁矿。 矿石组构 矿石构造：以脉状和胶状构造为主，还有浸染状、角砾状、块状、晶洞、条带状构造等。 矿石结构：以细晶粒状及胶状同心环带结构为主，其次为鲕状、网状、放射球状、草莓和胶结结构。,矿床地质特征,围岩蚀变围岩蚀变弱，主要有重晶石化天青石化、黄铁矿化、白铁矿化、硅化、白云石化、赤铁矿化和石膏化等。 同位素特征 硫化物铅同位素组成主体反映地幔铅,硫化物富轻硫。 前人(赵兴元,1989;周维全等,1992;叶庆同等,1992;张乾,1993;罗君烈等,1994)已经积累了金顶矿床的大量硫化物的、同位素数据。通过对96件同

8、位素数据统一求算模式年龄和源区特征值,发现有85%的样品反映幔源特征(模式年龄主频位于42,值主频在8.87),其余15%显示壳幔混合铅特征(模式年龄主频位于102,值主频在9.05)。对文献中88件硫化物矿物样品同位素数据的统计表明,34出现3个峰值:-4.5(黄铁矿样品占78.9%)、-13.5(闪锌矿样品占81%)和-19.0(方铅矿样品占87.1%)(图5),存在34黄铁矿34闪锌矿34方铅矿的趋势,说明成矿流体中硫化物之间相互平衡,总体上富轻硫的特征反映还原硫与地层中大量硫酸盐的还原作用有关。,矿床地质特征,成矿物理化学条件 成矿温度中等（52309间），其中150110的区间最为突

9、出，成矿深度0.91.5，成矿流体盐度中等偏低。 金顶铅锌矿石中石英、天青石、闪锌矿、方解石、石膏等矿物流体包裹体均一温度在52309间(叶庆同等,1992;罗君烈等,1994;温春齐等,1995),具中低温特点;188个测温数据的统计显示3个温度区间,即240160、150110和10050,其中150110的区间最为突出(图5),它们可能分别代表了热液成矿3个阶段的温度。成矿压力估计为32.522.6,成矿深度相当于1.460.91(温春齐等,1995)，此深度不应与上覆水体的静压力对应，而应为上覆岩层的厚度，因为成矿主岩是陆相碎屑沉积的冲积扇相(覃功炯,1981)。1.460.91的成矿

10、深度与型和矿床显然不同。,矿床地质特征,矿床成因类型 关于该矿床的成因观点不一。 云南兰坪金顶超大型铅锌矿其成因主要有热液充填交代型、层控后生型矿床、同生沉积矿床和喷流(热水)沉积矿床等观点。此外,也有人认为属中低温非岩浆热液矿床和岩溶型矿床，但以(热水)喷流沉积矿床观点（SEDEX型）和MVT型（Mississippi-valley-type lead-zinc deposit）最为流行。大类属于地下水热液矿床。 金顶矿床在成因上有别于其他地区以沉积岩为主岩的、型及砂岩型()铅锌矿床。尽管它以碎屑沉积岩为主岩，但成矿背景、矿体产状及/值等都与铅(锌)矿床不同；虽以陆相碎屑岩为主岩，又不同于以

11、海相碳酸盐岩为主岩的矿床；矿石的产状、微细粒组构及/值与型矿床相似，但没有确切的沉积成矿事实及与之相伴的热水沉积岩，成矿背景不同于后者。金顶矿床也许是以沉积岩为主岩的铅锌矿床的一种新类型,对其研究不仅具有重要成矿学意义,而且为在其他地方寻找类似的矿床积累经验。,贵州万山汞矿床,汞矿是中国的特色矿种之-。汞矿床遍布全国20多个省区，但主要集中在贵州省，万山汞矿是世界著名的超大型汞矿，具有中国“汞都”之称。 大地构造背景 万山汞矿位于武陵成矿区湘黔汞矿带的南段，大地构造位置上处于上扬子板块鄂黔褶皱带的东缘。 湘黔汞矿带,南起湖南新晃酒店塘,往北经贵州万山、铜仁大硐喇,到湖南凤凰茶田、猴子坪,北至保

12、靖水银厂,在其长约150,宽510,其内分布着大小72处汞矿床(点),现已探明的汞金属量约占全国总储量的50%,近些年来的地质勘查和研究工作表明,区域汞矿成矿前景仍然看好。,矿区地质 矿区出露地层均为寒武系，岩性主要为白云岩、灰岩及页岩；矿区构造断裂发育，主要断裂有NNE向的土地冲断层、梅子溪断层与万山断层（图1）。 矿体大都受层间破碎带控制。主要的赋矿层位有两个：一是赋存于下寒武统第3层的灰岩中，二是赋存于中寒武统第37层的白云岩中，矿体大多呈NNW向延伸，并聚成NNE向带状分布。 部分矿体受与层理垂直的高角度破碎带控制，呈脉状。,矿床地质特征,矿体特征 万山汞矿区位于湘黔汞矿带南段，整个矿

13、区呈N NE向延展，长约40km，宽为56km，由北向南主要由岩屋坪矿田、万山矿田、龙田冲矿田及酒店塘矿田组成(图1)。 层状、似层状汞矿体大部分矿体严格受地层层位控制，矿体呈整合形式产出，属层状、似层状汞矿体。 脉状矿体另一种矿体呈脉状，受与层理垂直的高角度破碎带控制。 两种矿体同时存在的地段矿体呈网格状、不规则状。,矿床地质特征,矿石特征 矿石类型：主要为单一辰砂汞矿石，少数为辰砂-辉硒汞矿石。 矿石矿物：辰砂是唯一的有用矿物，除此之外还有少量闪锌矿和黄铁矿。 化学成分：矿石平均品位0.140.26%。多为中富矿，汞品位一般为0.3%0.8%，最高可达30.1%，硒品位一般为0.004%一

14、0.03%，最高达0.1%。 矿石组构： 矿石结构：自形及半自形粒状结构、充填及交代结构等。 矿石构造：角砾状、浸染状、斑点状、晶洞构造等。 围岩蚀变以硅化、白云石化、方解石化为主。,矿化蚀变泥灰岩,角砾状矿石,脉状矿石,致密块状矿石,条带状矿石,晶簇状辰砂,交代残余脉状 （条带状）、 晶簇状、角 砾状矿石,稀疏浸染状矿石,晶洞,辰砂,矿床地质特征,同位素特征： 辰砂的34S值一般为14.126.0，平均为1 7.5 ，属非岩浆硫，硫主要来自海相沉积硫酸盐类矿物; 最重要的脉石矿物白云石、方解石的13C值一般为-2.2-8.18，有两个最明显的特点:年代效应属寒武纪，其次是与海相碳酸盐岩的碳同位素组成十分接近。 白云石、方解石的18O值为-11.79-16.63，完全落在寒武纪海相碳酸盐岩的18O值-25+5区间，因此说明碳氧组份主要来自寒武系海相碳酸盐岩。 与辰砂共生的方铅矿的Pb同位素组成均一性很好，主要落在单阶段铅同位素演化斜线上500Ma的部位，与寒武系含矿地层时代很吻合。 归纳以上研究成果的共同点，说明汞矿热液成矿的矿质和矿化剂均主要来自围岩，而非岩浆、火山或变质来源。,矿床地质特征,成矿物理化学条件 通过系统的包裹体研究查明，成矿热液是一种以液相为主的气液混合水热系统。 热液水的氢氧同位素具有大气降水的特点，水源主要为大气降水；热液成矿温度为1001