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河南栾川钼铜铅锌多金属矿田位于华北地台南缘的拗陷带内,三川-栾川断陷带NWW与NW构造转折部位。本文对冷水北沟铅锌矿床、上房沟钼矿床及骆驼山硫多金属矿床地质特征进行详细描述;研究该区岩石地球化学特征、成矿物质来源及成岩成矿时代;通过测定该区流体包裹体均一温度、冰点、盐度、密度,进行压力及深度估算,研究流体包裹体气液相成分,结合大地构造活动,探讨成矿流体来源及演化。取得的主要认识和成果如下:
(1)详细描述了矿田内三个矿床的地质特征,综合三个矿床的野外矿物共生组合及其穿切关系,并结合镜下的特征,将矿田划分为一期五个阶段。一期为热液期,五个阶段包括矽卡岩阶段、石英多金属硫化物阶段、石英辉钼矿黄铁矿阶段、石英方铅矿阶段和碳酸盐化阶段。
(2)花岗斑岩和变辉长岩的主量元素特征揭示本区花岗斑岩为钾玄弱过铝质碱性花岗岩系列,具有S型花岗岩的特征;变辉长岩为钾质准铝质-弱过铝质碱性-过碱性岩系列,属于闭合板块边缘岛弧玄武岩。
(3)花岗斑岩微量元素蛛网图呈明显的右倾型模式,属强烈的强不相容元素富集型,表明岩体来源于熔融程度低、结晶程度高的残余熔体。Y+Nb-Rb构造环境判别图表明岩石来源于同碰撞环境下的花岗岩。
(4)花岗斑岩稀土元素配分模式属于明显的轻稀土富集右倾型。LaN/YbN=12.54~12.58,显示强烈的轻重稀土分馏。δEu值显示中等程度的负Eu异常,表明源区有中等的斜长石残留或者演化时发生中等程度的斜长石结晶分异。
(5)矿田内的δ34S基本小于5‰,表明矿田内的硫源可能是深源硫。铅同位素数据显示出明显的放射性成因铅(异常铅)及所处的构造环境为造山带,铅同位素表明矿田内的铅源主要是来自下地壳的古老基底。
(6)氢氧同位素地球化学研究表明矿田内的成矿流体早期主要以岩浆水为主,大气水几乎没有;晚期则有大气降水的加入。
(7)矿田内流体包裹体的主矿物主要有石英、方解石和石榴子石,少量透闪石、萤石和金云母;包裹体形态主要有椭圆形、三角形、四边形、负晶形、菱形、长条状、不规则等;包裹体大小在2μ~40μ之间;包裹体分布主要为群状、孤立、面状、线状及沿石榴子石的生长环带分布为特征;包裹体按相态分类主要有纯气相包裹体(Ⅰ-V型)、纯液相包裹体(Ⅰ-L型)、富气相包裹体(Ⅱ-V型)、富液相包裹体(Ⅱ-L型)、纯CO2两相包裹体(Ⅱ-CO2型)、含子矿物三相包裹体(Ⅲ-D)和含液态CO2的三相包裹体(Ⅲ-CO2)。
(8)冷水北沟铅锌矿床对应于石英黄铁矿阶段、闪锌矿方铅矿阶段、石英方铅矿阶段、黄铁矿磁黄铁矿阶段和碳酸盐化阶段的最佳均一温度分别为380~400℃、300~340℃、220~240℃、160~180℃和100~140℃,闪锌矿方铅矿阶段为主成矿阶段。上房沟钼矿床对应于石英钾长石阶段、石英辉钼矿黄铁矿阶段和碳酸盐化阶段的最佳均一温度分别为340~380℃、260~280℃及180~200℃。钼的沉淀主要发生于前两个阶段,石英钾长石阶段为主成矿阶段。骆驼山硫金属矿床对应于矽卡岩阶段和硫化物阶段的最佳均一温度分别为430~480℃和300~340℃,其中硫化物阶段为主成矿阶段,以方铅矿、闪锌矿和黄铜矿等矿物的沉淀为标志。
(9)成矿流体的盐度主要介于10~16W(NaCl)%之间,属于低盐度流体。矿田内的流体密度范围为0.45~1.15g/cm3,主要集中于0.8~0.95g/cm3,属于低密度流体。
(10)矿田内的成矿压力值为11.4~106.8*105Pa,属于低压环境;深度43.1~403.4m,说明各矿床形成于浅层或超浅层深度。
(11)早阶段包裹体气相成分主要为H2S、CO2、CH4和N2;之后为CO2、H2O;到晚阶段主要为H2O。包裹体液相成分从早阶段至晚阶段K+/Na+比值整体呈下降趋势,F-/Cl-比值呈上升趋势。
(12)矿田内流体从矽卡岩阶段到碳酸盐阶段演化如下:矽卡岩阶段以成矿流体的形成以岩浆流体为主,并与围岩发生矽卡岩化,均一温度(Th)较高,约430~480℃。石英多金属硫化物阶段为主成矿阶段,流体上升与围岩反应,酸性和还原性流体在沿断裂向上迁移过程中,伴有沸腾现象,并与围岩发生物质交换,大量的成矿物质沉淀。均一温度(Th)300~380℃之间,盐度(W(NaCl))12~15%。石英辉钼矿黄铁矿阶段形成辉钼矿的主要阶段,以网脉充填交代为特征,表现为网脉状石英一辉钼矿一黄铁矿脉穿切矽卡岩阶段的矿石。均一温度(Th)250~270℃之间,盐度(W(NaCl))7.9~13.9%。石英方铅矿阶段流体因与大气降水的混合而使其盐度降低,并伴随有一些硫化物的沉淀,如闪锌矿、方铅矿等。均一温度(Th)160~180℃之间,盐度(W(NaCl))3.5~7.5%。碳酸盐化阶段随着大气降水的不断加入,温度不断降低,此时,均一温度(Th)90~130℃之间,盐度(W(NaCl))0.2~0.6%,温度与盐度都不足以成矿。