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云南会泽和金顶铅锌矿是我国两个重要的超大型密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床,由于其巨大的金属储量而受到广泛的关注。会泽铅锌矿铅锌总储量约700万吨,矿石品位在25%到35%之间,最高可达60%;金顶铅锌控制储量1500万吨,平均品位Pb1.29%,Zn6.08%。近年来很多地质工作者对两个矿床进行了大量的研究,但是矿床成矿流体及成矿物质来源等尚不明确。本文通过矿石硫化物及有关地层Pb同位素组成的对比研究和淋滤实验对金属成矿物质来源进行了探讨;通过赋矿白云岩岩相学、流体包裹体及Mg同位素组成研究厘定热液白云岩与铅锌成矿的关系;通过闪锌矿流体包裹体分析对成矿流体的来源及性质进行了有益的探索,其成果对于深化区域成矿理论研究及指导找矿实践均具有重要的意义。 论文通过对会泽铅锌矿赋矿白云岩、会泽和金顶两个超大型矿床矿石的岩相学、流体包裹体、矿床地球化学等方面的分析和总结,获得以下几点认识: (1)会泽铅锌矿近矿白云岩属于热液白云岩。近矿白云岩相比于相应含矿层摆佐组白云岩结晶较粗大,其白云石普遍具有马鞍状结构、条带状构造、角砾状构造等热液白云石特征;白云石中流体包裹体均一温度为177℃左右;δ26Mg值为-2.30~-1.74‰(平均值为-1.88‰),与典型热液白云岩δ26Mg值变化范围(-2.77~-0.11‰)相一致。 (2)会泽铅锌矿热液白云岩化过程为流体运移和成矿提供重要的空间准备。据镁同位素值可知热液白云岩的δ26Mg值与摆佐组地层的δ26Mg值相近,结晶较摆佐组白云岩更加粗大,因此热液白云岩可能为热液流体沿深大断裂运移,并在不透水层之下溶解原位的白云岩,通过溶解-沉淀机制形成粗晶热液白云岩及部分溶蚀空洞,为成矿流体的运移提供通道并为金属硫化物沉淀提供空间条件。并且白云岩化与硫酸盐热还原过程可能也有成因上的联系,间接为成矿提供所需的还原态的硫。 (3)会泽铅锌矿成矿系统可能存在变质流体与盆地卤水两种不同的流体。流体包裹体研究表明会泽铅锌矿成矿流体属于NaCl-CaCl2-CO2-H2O型流体,均l一温度为100~277℃,盐度变化范围为2.24~28.28 wt.% NaCleq.,温度和盐度较大的变化范围可能与流体混合有关。结合闪锌矿包裹体镜下照片可知,同一矿物颗粒随颜色从淡黄色到深棕红色,均一温度升高,盐度降低,进一步表明流体混合的存在;另外,前人报道的矿床C、H、O、S同位素组成数据也表明成矿流体具有多来源的特征。 (4)会泽铅锌矿成矿金属元素主要源于基底昆阳群地层,特别是其中的碎屑岩类。对会泽铅锌矿赋矿围岩、区域基底等主要岩石类型及矿石中方铅矿系统的Pb同位素组成分析表明成矿金属元素可能主要来源于基底。岩石中金属元素地球化学活性与其存在状态有关,淋滤实验进一步表明昆阳群碎屑岩中的成矿金属元素易活化,且其中普通铅易活化而产生与矿石铅同位素组成相一致的含矿流体。 (5)会泽铅锌矿硫化物沉淀可能主要与两种流体的混合有关。深部基底中含金属氯化物且具有较高温度和较低盐度的变质流体沿深大断裂运移,与具有高盐度的低温盆地卤水混合导致金属硫化物的沉淀。沉淀过程中还原态的硫主要来自有机质参与下硫酸盐热还原作用(TSR)。 (6)与会泽铅锌矿类似,金顶铅锌矿成矿物质主要为壳源,特别是兰坪盆地的沉积地层。系统的硫化物原位Pb同位素组成研究表明,矿石铅具有明显的壳源特征,对比研究表明可能主要源于兰坪盆地沉积地层的砂岩。Sr、Nd、He同位素资料也都指示地壳来源。兰坪盆地沉积地层富含成矿金属元素,具有与矿石相近的Pb同位素组成。流体包裹体均一温度较低(60~140℃和160~200℃两阶段),δ34S值相对较低(-28.9~0.5‰),显示硫主要源于硫酸盐的细菌还原作用(BSR)。结合野外地质观察及前人的研究资料,我们认为金顶铅锌矿属于与底劈作用有关的MVT矿床亚类,为典型的后生矿床,与岩浆活动无关。底劈作用为成矿流体提供了足够的空间和运移动力。 (7)会泽和金顶两个超大型矿床成因类型均为MVT型。金属成矿物质均为壳源,不同的是会泽铅锌矿主要与基底昆阳群中的碎屑岩有关,而金顶铅锌矿与兰坪盆地砂岩有关。另外,会泽铅锌矿成矿流体具多源性,可能主要为变质流体和盆地卤水,而金顶铅锌矿则主要为盆地流体。两矿床金属硫化物沉淀所需硫的来源均源于硫酸盐的还原作用,不同的是会泽以TSR为主,而金顶以BSR为主。