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本文在前人研究的基础上,以粤北凡口铅锌矿区围岩和矿体中的有机质和有机碳质物为主要研究对象,以有机地球化学、矿床学等理论为指导,应用ICP-AES元素分析、饱和烃气相色谱、包裹体测温和电子探针等先进的实验手段,讨论了凡口矿区主岩中有机质的地球化学特征、分布规律、热演化特征以及有机质与铅锌矿化的联系。研究结果表明:
(1)凡口矿区主岩为富含有机质的地层,有机质类型主要以沥青为主,偶尔能见个别海相镜质体,有机质呈分散状分布,基本看不到其原始结构。有机碳的含量为0.03%~0.4%,平均为0.16%。
(2)通过对围岩及矿石中的有机碳、S、Pb、Zn元素的对比,发现有机碳含量与金属矿化具有一定的同步变化关系。由沥青反射率换算得到镜质体反射率为1.92%~3.55%,且绝大多数高于3.0%。说明凡口矿区主岩中有机质演化程度较高,已经达到了过成熟阶段,有机质的这种热成熟异常与铅锌矿化有关。
(3)方解石脉中包裹体均一温度为135~289.1℃,平均为192.13℃,推测其成矿温度为160~314℃,平均为217.13℃。与前人的研究一致。该矿为一低温热液型矿床。
(4)对围岩和矿石的可溶有机质特征进行对比,矿化样品中有机质氯仿沥青“A”的含量较围岩低,而矿石样品沥青“A”中的饱和烃的百分含量较围岩高。围岩有机质正构烷烃碳数范围大,并多数呈双峰型,矿化样品中的有机质正构烷烃后峰逐渐消失,多呈单峰型。表明有机质在矿化过程中受到热液作用,发生了热裂解,使重烃裂解为轻烃,为还原态硫的形成提供了条件。
(5)通过电子探针对有机质中成矿元素含量的测定,结果表明Pb、Zn等成矿元素在有机质中存在一定的异常富集现象。表明有机质中成矿元素的异常富集可以表明在热液成矿阶段,有机质热裂解产生的含烃流体捕获成矿热液中来自矿源层的成矿元素,使Pb、Zn等成矿元素以有机络合物的形式被固定下来,进一步富集在固体沥青中。
(6)建立一个有机质参与成矿的矿床成因模型,完善了凡口铅锌矿的成因理论:在同生沉积成矿阶段,原生沉积有机质在含矿热液的作用下发生热裂解,生成大量CO和CH4等轻挥发份气体,并重新聚集成新的干酪根。CH4和干酪根可以作为还原剂还原沉积物中封存于沉积物孔隙中的海水硫酸盐,产生大量的还原态硫(H2S),成矿流体中的溶解态金属元素遇到H2S就会很快形成硫化物沉淀(PbS、ZnS、FeS2等),尤其在岩性差异显著的相邻沉积层间,或构造有利部位,特别是在同生断裂附近形成形态复杂的矿体。