澜沧老厂多金属矿床叠加成矿系统特征及成矿模式

【摘要】云南澜沧老厂多金属矿床是三江成矿带南段重要的多金属矿床之一,矿床勘探和开发历史较长。前人对该矿床研究虽然较多,但主要从单一成矿作用或单一成矿系统的思路进行,对成矿作用过程、矿床成因及成矿模式的认识分歧较大。近年来,矿区地质研究和地质找矿工作取得重要突破,已有成矿模式难以解释新的成矿类型和新的地质现象。重新认识矿区构造-成矿演化关系、主要成矿地质作用类型及成矿地质体特征、矿化时空结构、成矿作用过程、不同成矿系统的叠加关系和成矿模式等,具有重要的理论意义。本文在已有研究的基础上,按成矿系统的思路,经系统的地质及地球化学研究,获取新的资料数据,对上述问题进行了深入分析研究。区域地质背景及构造-成矿演化综合分析表明,矿区位于滇西澜沧江断裂以西的昌宁-孟连裂谷带南段,地质构造-成矿演化过程复杂。该区自中晚元古代至寒武纪早期形成陆壳结晶基底,早古生代与保山等微板块分离,形成昌宁-孟连微板块,处于上隆状态。晚古生代泥盆纪开始裂陷,逐渐形成昌宁-孟连裂谷,至早石炭世晚期,裂谷深切至地幔,导致大规模碱性玄武岩质岩浆上涌,发生大规模的火山活动,海底火山喷流沉积为主成矿作用强烈,形成大型层状Pb、Zn、Ag矿床。中-新生代,随着新特提斯发育,本区再度发生一次区域性的扩张-挤压动力学作用过程。其中,中生代,沿已封闭裂谷的边界断裂引张裂陷,形成断陷盆地,在条带状裂陷槽地中发育中生界红层。新生代陆内碰撞造山期,沿早期裂谷扩张中心出现中酸性浅成岩浆侵入,伴有斑岩热液为主的大规模成矿作用,不仅在围岩中形成厚大矽卡岩带,还形成与斑岩有关的、具大型远景的铝铜多金属成矿作用。晚古生代以来,由于多种地质构造环境和区域动力学条件交替更叠,导致多期、多种和多元素成矿地质作用在矿区叠加,为叠加成矿系统的形成奠定了良好基础。从岩石学、岩石化学、微量元素、稀土元素等方面对矿区不同成矿系统的主要成矿地质体进行了综合研究,揭示了主要岩石建造的属性及成因。其中,火山喷流沉积成矿系统的主要成矿地质体为中基性火山岩建造,早期旋回的火山岩以钙碱系列为主,晚期旋回的火山岩以碱性系列为主,它们是同源岩浆不断分异演化的产物,与晚古生代大陆裂谷不断深切,源区深度逐步增加的过程有关。斑岩热液成矿系统的主要成矿地质体为典型的花岗斑岩体,Si02含量平均71.26%,里特曼指数σ=1.93-2.65,K20/Na2O平均7.73,铝饱和指数A/CNK平均1.03(<1.1),固结指数SI=4.05～8.04,分异指数DI=83.23～89.52,属偏铝质高钾钙碱性花岗斑岩,岩浆酸性程度高,分异演化较彻底,是新生代陆内碰撞造山动力环境下壳幔混合源富钾岩浆浅成-超浅成侵入的结果。对已知矿体的产出状态、物质组成、结构构造及成因特点开展详细研究,确认矿区存在火山喷流沉积成矿系统与斑岩热液成矿系统同位叠加的典型现象,两种成矿系统的时空结构特殊而复杂。在时间上,火山喷流沉积成矿系统形成于早石炭世,成矿年龄在355-295Ma,斑岩热液成矿系统形成于始新世,成矿年龄在45～43.78Ma之间。在空间上,火山喷流沉积成矿系统的矿体由Ⅴ、Ⅰ、Ⅱ号矿体群组成,构成由下至上的三层产出层位稳定的层状矿体。斑岩热液成矿系统的矿体包括与隐伏花岗斑岩有成因联系的Ⅵ、Ⅳ、Ⅲ号矿体群,分别属斑岩-矽卡岩型浸染状-网脉状钼(铜)矿体群、大脉状铅锌银矿体群和不规则脉状银铅锌矿体群,构成一个完整的“三带”型斑岩热液成矿系统。在剖面上,由深部到地表依次出现斑岩型中高温热液充填铝(铜)矿体群(Ⅵ号矿体群)→火山喷流-沉积型含铜黄铁矿体群(V号矿体群)→火山喷流-沉积型黄铁铅锌银矿体(Ⅰ-Ⅱ号矿体群)→热液充填型铅锌银矿体(Ⅲ、Ⅳ号矿体)。不同成因类型、不同动力学环境、不同成矿时代的矿体集中发育,既相互穿插,又上下叠置,形成特有的“三层叠三带”的矿化时空结构,是罕见的叠加成矿系统。在对不同成矿系统典型矿物和岩石开展S、Pb、H、O、Sm-Nd、Rb-Sr同位素分析研究的基础上,对比了不同成矿系统在矿床地球化学特征上的异同。研究表明,两个成矿系统的成矿物质来源既有继承性,又有新生性,多源特征明显。其中,火山喷流沉积成矿系统的S主要来源于火山热液,Pb主要来源于古陆壳基底和火山岩,成矿流体主要为海水与岩浆水的混合。斑岩型矿石矿物的S、Pb同位素组成也具壳幔混合源的特征,金属成矿物质来源主要与岩浆有关,成矿流体主要来源于岩浆水及与大气降水,晚期成矿流体向大气降水漂移的特征相对明显。斑岩热液成矿系统中花岗斑岩的87Sr/86Sr比值介于地壳与于地幔岩石平均值之间,Sm-Nd同位素数据接近EMⅡ地幔端元,指示岩浆源区处于壳-幔组分过渡区。在详细划分斑岩热液期成矿阶段的基础上,采集不同成矿阶段代表性样品,进行斑岩热液成矿系统的流体包裹体研究,证实：包裹体类型主要为流体包裹体,含CO2的两相、三相包裹体数量极少；早期石英阶段成矿流体温度260-350℃,盐度6.2-12.9NaCleqv；辉钼矿-(黄铜矿)-石英阶段(铝矿化阶段)成矿流体温度230-340℃,盐度6.1-13.6NaCleqv;黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-方解石-石英阶段(铅锌银硫化物阶段)成矿流体温度220-300℃,盐度6.1-12.1NaCleqv；雄黄-石英-碳酸盐阶段成矿流体温度190～280℃,盐度4.34-10.86NaCleqv；成矿流体成分以H2O为主,阴离子以Cl-和F-为主(Cl->F-),阳离子以K+、Na+为主,向岩体方向(随深度增加),K+含量有逐渐增多趋势；成矿流体pH值为5.6-6.4,Eh值为0.094-0.177,为由中性→弱碱性演化的氧化流体,钼矿化主要发生在流体由中性→弱碱性转变阶段。本文还通过成矿流体资料的对比,认为两个成矿系统的成矿流体在温度、盐度、组分及产出深度等方面存在明显差异,具有相对独立的演化特征,指示成矿热液的多源性和新生性。根据矿床地质及矿床地球化学综合研究,查明了澜沧老厂矿床的成矿条件、矿床成因及其形成与改造过程,确认矿区内火山喷流沉积成矿及斑岩热液成矿的结构构造、地球化学和时代标志,根据两种区域动力学环境不同的成矿系统产物(矿体群)在形成时间上具大时间跨度特征,进一步完善了双成矿系统同位叠加成矿模式。
【作者】杨帆；
【导师】李峰；
【作者基本信息】昆明理工大学，矿产普查与勘探，2014，博士
【关键词】叠加成矿系统；矿化结构；矿床地球化学；成矿模式；澜沧老厂；云南；

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