兰坪金顶铅锌矿成矿流体演化的地球化学研究

论文摘要

兰坪铅锌矿床驰名中外,是目前我国最大的Pb-Zn矿床,并伴有大型Sr（Ba）矿床。一般认为兰坪金顶铅锌矿床的成因为热液成矿作用,这没有多大的争议,但是关于本区成矿流体来源就没有定论了。本文以成矿流体为研究目标,从热液矿物的结构构造、生成顺序的研究入手,追寻成矿流体作用过程的历史“线索”,根据晶体生长理论来解读这些“线索”,结合电子探针微区分析,基本查明各阶段流体的化学组成,推测其物理化学性质的变化,还原流体的成矿“行为”。通过研究得出以下重要成果：重新系统地划分了成矿作用期次,将其分为成岩期、热液期、表生期。其中热液期又划分为硫化物亚期与硫酸盐及碳酸盐亚期。硫化物亚期细分为石英—闪锌矿—黄铁矿阶段与方铅矿—闪锌矿—白铁矿—方解石—石英阶段。硫酸盐及碳酸盐亚期细分为天青石—重晶石—石膏—方解石阶段与石膏—方解石阶段。这为开展兰坪成矿流体研究工作奠定了重要的基础。研究发现,本区热液矿物经历了从硫化物类到硫酸盐类,再以碳酸盐类结束的演化过程；矿物组合经历了从闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、方铅矿组合到天青石、重晶石、石膏组合,再到方解石、白云石、菱锌矿组合的演化过程；主量元素经历了从Zn到Pb至Sr到Ba的演化过程；成矿流体经历了S逸度高、还原性强、金属离子活度大到O逸度高、氧化性增强、非金属离子活度增大的演化过程。推测成矿流体的来源,一直是个很困难的问题。本文尝试通过设计K、Na、Ca、Mg的特定组成比,结合使用（Ba,Sr）[SO4]固溶体中Sr/Ba与不同沉积环境中Sr/Ba进行匹配,来推测成矿流体的来源。由此得出,成矿流体及其物质的主体来自中生代陆相盆地地层,流体相主要来自中生代地层层间水,成矿物质主要是层间水对地层物质的提取。利用热力学理论计算分析成矿流体的演化过程,结果表明,从早到晚,热液经历了Eh值升高（即从还原环境向氧化环境转变）,pH值升高（从酸性环境向碱性环境转变）的过程。随着成矿过程的推进,金属硫化物稳定区逐渐减小,硫酸盐及碳酸盐稳定区逐渐增大。理论分析发现,闪锌矿形成的时间区间与pH-Eh范围大于方铅矿；在Eh-pH相图中,重晶石形成的时间早于天青石,但受水稳定上限的约束,重晶石可以形成的区域小于天青石。特别重要的是,在天青石—重晶石族矿物中发现了叶片状出溶体,出溶体组分区间为（Sr0.92Ba0.08） [SO4]至（Sr0.61Ba0.39）[SO4],这个现象在国内外文献中均未见报道,具有明显的创新意义。此出溶现象可用于示踪成矿作用过程中该种流体的物理化学性质演化,结果表明,伴随温度的降低,金顶铅锌矿床成矿流体的Sr、Ba组分存在明显的动态调整过程,根据其组分的分析计算,可以推测形成Sr、Ba硫酸盐矿物的流体的来源。对天青石出溶体的深入研究,将大大丰富对兰坪金顶铅锌矿床成矿作用过程的理解。结合矿物的结构、构造特征,根据晶体生长理论判断,兰坪铅锌矿热液矿物经历了较复杂的速率变化过程,总体来看,经历了从晶体快速生长过渡至平稳生长,再发生波动（环带生长）到再次快速生长直至结束的过程；这反映了成矿流体温度—压力—组分浓度出现的复杂演化趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究思路及内容
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 主要工作量及进展
• 第二章 区域地质背景
• 2.1 大地构造位置
• 2.2 地层
• 2.2.1 中生界
• 2.2.2 新生界
• 2.3 构造
• 2.3.1 褶皱带（西部）
• 2.3.2 复式向斜带（中部）
• 2.3.3 复式背斜带（东部）
• 2.4 岩浆岩
• 2.5 区域多金属矿化
• 2.5.1 西部矿带
• 2.5.2 中部矿带
• 2.5.3 东部矿带
• 第三章 矿区地质特征
• 3.1 矿区地理位置
• 3.2 矿区构造简述
• 3.2.1 批江断层（F33）
• 3.2.2 低角度逆冲推覆断层（F2）
• 3.3 地层
• 3.3.1 外来系统
• 3.3.2 原地系统
• 3.4 矿石特征
• 3.4.1 矿石简述
• 3.4.2 矿物结构构造
• 3.4.3 矿石工业类型
• 第四章 成矿流体地球化学
• 4.1 成矿流体热液期次划分
• 4.1.1 成岩期
• 4.1.2 热液期
• 4.1.3 表生期
• 4.2 各热液期次成矿流体性质
• 4.2.1 硫化物亚期流体
• 4.2.2 硫酸盐及碳酸盐亚期流体
• 4.3 出溶（离溶）阶段
• 4.3.1 天青石出溶体
• 4.3.2 闪锌矿出溶体
• 4.3.3 出溶研究探索及意义
• 4.4 热液期流体性质小结
• 4.4.1 硫化物亚期流体性质
• 4.4.2 硫酸盐及碳酸盐亚期流体
• 4.4.3 总结
• 4.5 成矿流体的热力学分析模拟
• 4.5.1 模拟计算的边界条件的确定
• 4.5.2 矿物Eh—pH相图的计算成图
• 4.5.3 矿物Eh—pH相图的应用
• 第五章 成矿流体物质来源
• 5.1 研究方法
• 5.2 兰坪盆地流体物质来源
• 5.2.1 包裹体化学组成
• 5.2.2 陆相沉积盆地层间水化学组成
• 5.2.3 兰坪盆地物源匹配
• 5.3 总结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录