密西西比河谷型(MVT)矿床 斑岩型矿床、喷气沉积型矿床(SEDEX)、火山成因块状硫化物...

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一、概述

密西西比河谷型矿床是指产于碳酸盐岩中的、具有显著后生特征的一类铅锌矿床,因在美国密西西比河流域有典型发育而得名。这类矿床最早发现于18世纪初,到19世纪后半叶和20世纪前半叶已成为世界主要铅锌来源。最早报道的是1720年在美国密苏里南部发现并开采的铅矿,1848年在 JoP1in 发现铅矿,从而使美国三州地区铅锌矿业迅速发展起来。1873至1917年间这里成为美国铅锌矿的主要资源地。1903年在东南密苏里又发现了皮契尔(Picher)矿田,由此巩固了三州地区铅锌矿业主导地位,并且一直持续到20世纪50年代。

对该类矿床的研究工作已有100多年。早期的研究主要记述了这些矿床的热液成因特征,界定为岩浆后期热液矿床或远成低温热液矿床。至 20世纪70年代,许多学者用层控矿床理论对这些矿床进行再研究,对它们的成矿背景、与岩浆岩的关系、矿床(矿体)空间展布、控矿因素、矿石特征等进行了深入的分析和总结,特别是在矿床地球化学和矿物学方面取得了许多新资料,如铅同位素、硫同位素、流体包裹体、成矿流体的热力学实验等。大量的矿床地质和地球化学资料充分证实了这类矿床的形成与岩浆或岩浆热液无成因联系。现已公认,它们是成矿物质来自沉积地层的地下热(卤)水,在碳酸盐岩的孔隙、裂隙、溶洞、不整合面及层间破碎带等空间内充填交代形成的,属于受地层层位控制的后生矿床。

国外重要 MVT矿床分布在美国密西西比河流域、加拿大马更些河谷以及波兰的上西里夕西亚。在密西西比河流域又可划分为6个区(图6-26):密西西比上游区A(威斯康星州、伊利诺斯州)、三州区 B(密苏里州西南部、堪萨斯州东南部与俄克拉马何马州东北部)、密苏里州东南部区 C(包括老矿带、新矿带和维伯纳姆矿带)、密苏里中部区D、阿肯色北部区E、伊利诺斯州南部-肯塔基州西部区F。加拿大除马更些河谷的派因波因特(Pine Point)矿区以外,还有北极孔沃利斯高矿区、Robb湖矿区以及马更些山脉中的盖纳河矿区。在阿帕拉契亚河谷与山岭地带(包括宾夕法尼亚州、弗吉尼亚州、田纳西州东部和中部)也有许多矿床。有文献指出,阿尔卑斯山脉中的某些矿床,如奥地利的布莱贝格、南斯拉夫的梅日察、意大利的莱勃文矿床也属此类。

图6-26 密西西比河流域 MVT矿床分布

(据K.G.德赫姆,1959)

成矿区:A—密西西比河上游区;B—三州区;C—密苏里东南区;D—密苏里中部区;E—阿肯色北部区;F—伊利诺斯南部-肯塔基西部区

主要矿山:1—普拉特维尔;2—加连纳;3—迪比克;4—波悬契尔;5—乔普林;6—皮契尔

我国在20世纪80~90年代有人认为辽宁关门山和广东凡口两个大型铅锌矿床属于 MVT矿床。扬子陆块周缘及其隆起边缘具有与美国密西西比河流域相似的成矿地质背景,这里发现的铅锌矿床许多具有MVT矿床特点。在扬子陆块周缘的这些铅锌矿床构成4个主要的成矿区:①西缘康滇地轴东侧(川西和滇东北)地区,产有会泽超大型铅锌矿床以及大梁子、茂租等铅锌矿床;②北缘汉南地区,产有马元铅锌矿床;③鄂西-湘西-桂北地区,如花垣铅锌矿田等;④东缘南京栖霞山地区,产有栖霞山铅锌矿床(芮宗瑶等,2004)。

这类矿床形成于克拉通边缘或浅水碳酸盐岩台地中,构造环境常是大型盆地边缘或盆地内隆起边部;矿床的形成与岩浆活动无明显成因联系;矿体主要受一定地层层位控制,产于礁体、岩溶溶洞、岩溶角砾带、不整合面及裂隙带中。矿体形态与岩溶、层间破碎等先有构造空间形态有关;单个矿床规模一般不大,但矿田内的金属储量比较可观;容矿主岩多为古生代,少数为三叠纪或新元古代;容矿岩石主要为礁灰岩及其伴生的其他碳酸盐岩,如白云岩等;矿石主要由硫化物在溶洞、晶洞、角砾碎屑间充填而成,次为交代白云岩形成,矿石成分简单,主要矿石矿物是闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿,少见黄铜矿,闪锌矿中Fe含量较低(多在0.3%~4.5%之间),方铅矿中Ag含量低,脉石矿物主要为方解石、白云石,有的矿床还有重晶石、石膏、天青石、萤石、石英等。围岩蚀变不太明显,主要为白云岩化和硅化;矿石的硫、铅同位素组成变化范围都较大。

二、重要矿床及特征

虽然对 MVT矿床的类型有的按容矿岩石分为白云岩型和灰岩(礁灰岩)型,有的按矿种分为铅锌矿床、锌(铅)矿床和铅(锌)矿床,还有的按成矿时间分为成岩期矿床和后生期矿床,但由于主要针对碳酸盐系中层控的后生铅锌矿床,MVT矿床的进一步类型划分还没有为人们普遍接受。下面主要以北美的重要矿床和中国的类似例子介绍 MVT矿床。

1.美国三州成矿区及皮契尔(Picher)铅锌矿床

美国三州成矿区位于密苏里州西南、俄克拉何马州东北和堪萨斯州东南一带,总面积约500km2,主要开采矿田有Picher(占总产量的2/3),其他还有Webb、JoP1in(1948发现最早的矿田),Granby、Ga1ena等(图6-27)。含矿地层为石炭系(密西西比系和宾夕法尼亚系)的Boon组及上下层位。该组可划分为7个岩段16个含矿层,主要岩性为含黑色结核状—薄层状燧石的灰岩,各层的底部和顶部都有页岩层。含矿层之下为一不整合面。基底为前寒武系,呈丘陵状起伏,埋深一般为520~550m,最高隆起处埋深仅有88m。

成矿区位于一个穹窿的西北侧,褶皱和正断层发育,主要为轴向 NW向的舒缓褶皱及交切褶皱的NE向断层。区内有花岗斑岩侵入于基底,但不是成矿同时期的。

皮契尔(Picher)矿田即位于 JoP1in背斜与 Miami凹槽的复合部,该处褶皱、断层、角砾岩带和各种裂隙群非常发育。矿体有带状分布的不规则平卧状、环带状和席状等形态。发生矿化的地层层位较多,但主要成矿层位1~2个,如M层中心为白云岩,向外依次为碧玉状燧石角砾岩、砾岩、含燧石重结晶灰岩,最后过渡到未蚀变灰岩。带状矿体主要产于白云岩与碧玉状燧石角砾岩的过渡带中(图6-28)。而环状矿体主要分布于矿田东部,小者直径仅有100m,最大直径可达2.5km。席状矿体系指矿田东北和西南边缘产出的水平延伸可达1km,而厚度只有3.5~4.5m的矿体,它们产于层状碎裂的燧石岩中。

图6-27 美国三州地区的构造与主要MVT矿田

图6-28 皮契尔(Picher)矿田带状矿体示意图

1—白云岩核;2—碧玉状燧石角砾;3—角砾岩底部层;4—重结晶灰岩;5—未蚀变灰岩

矿石矿物组成简单,主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿、黄铜矿和石英、白云石、方解石等,次要矿物有自然硫、菱锌矿及砷铅矿、磷氯铅矿、硫砷铜矿等。粉红色白云石与硫化物关系密切,白铁矿和黄铁矿与之共生。

容矿岩石为礁灰岩和白云岩。白云岩为粗晶,灰色,伴生有含量不等的燧石结核,少量粉红色白云石充填于灰色的白云岩晶洞中。燧石与碧玉状岩呈结核状、扁豆体状和层状产出,大多为浅灰—黄褐色。燧石中的微晶石英粒径 3~15μm,呈放射状集合体交代(海绵骨针和海百合)生物体而成。碧玉状岩为黑色,由微晶石英构成,以含浸染状硫化物而与燧石岩相区别。其微晶粒度较大,14~70μm,晶体呈拉长状,并经常胶结角砾岩,也可交代页岩,因而被认为是与白云石化相同的成矿流体蚀变产物。

2.加拿大派因波因特(Pine Point)铅锌矿床

派因波因特矿床位于加拿大西北部大奴湖地区,该地区于1898年发现铅锌矿,1940年开始勘探,已查明有40个矿床。Pine Point矿区共发现50个矿体。总储量约有1亿吨铅锌矿石,品位Zn5.8%,Pb2.6%。

矿床产于中泥盆世吉维特阶障壁礁复合体中,下部为艾菲尔阶含石膏白云岩-泥岩层,上部为上泥盆统弗拉斯阶钙质页岩夹少量灰岩。吉维特阶在本区又分为4组,由下而上为Key河组(糖粒状白云岩-泥晶灰岩)、Pine Point群(生物礁-堆积相灰岩、粗晶白云岩),二者构成了生物障壁礁复合体,覆盖于其上的Watt山组和S1ave Point组均为泥灰岩、白云岩和钙质泥岩。障壁礁把 Mackenzie盆地的深水碳酸盐和页岩沉积与 Point盆地的蒸发岩隔开(图6-29)。Pine Point群构成了障壁礁的主体,可划出浅水平台相、生物礁堤相、深水相、潮坪-潟湖相、次生相和深海台地相等数个岩相。Pine Point群与 Watt组之间有一局部不整合,层内岩溶作用普遍发育。

图6-29 加拿大Pine Point群障壁礁的位置及与岩相的关系

(据Maik1em,1999,修改)

成岩阶段伴随有岩溶作用和白云岩化,提供了储矿空间,已发生了成矿。容矿岩石中的白云岩有两种,第一种为细粒致密砂状白云岩,含或不含化石,是一种与蒸发作用有关的早期白云岩。第二种为粗粒晶质白云岩,主要集中于不整合面之下及相变带中,叠加在成岩作用之上。对它们的形成有多种认识,热水交代是其中之一。岩溶作用带主要发育在含有绿色粘土和碳酸盐岩块的不整合面之下一定距离内,见溶洞、裂隙及少量绿色粘土。见锥状矿体,含大小不等的白云岩块,如K57、A70、M40、W17等矿体。在礁灰岩底部也会出现塌陷区,而发生硫化物聚集(图6-30)。

图6-30 加拿大Pine Point矿区K57矿体产状及品位分布

矿体受礁体与岩溶作用控制,50个矿体为板状和锥状,分布在跨度 200m的礁体中,矿石量为10 万吨至 1500 万吨,品位Zn 3%~11.5%,平均 5.8%,Pb 0.8%~9%,平均2.2%,Pb+Zn在3%~20.5%之间,Pb/(Pb+Zn)为0.3。锥体上部富Pb,板状体富Zn。K57 矿体为一个锥体,Pb+ Zn>15%的矿石集中在一个长53m的范围内,其他如A70、W17等矿体也相似,富矿集中于锥体中,Pb+Zn可大于27.8%。矿石矿物组合简单,主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和白铁矿等,脉石矿物有方解石、白云石等。闪锌矿呈黄色至深褐色,方铅矿粒度 1~5mm。白云石以白色者居多,粗晶者伴有天青石和萤石。硫化矿石多见角砾构造、胶状构造和条带构造。硫化物形成世代为白铁矿→黄铁矿→闪锌矿→方铅矿→条带晶质闪锌矿。硫化物气液包裹体均一温度 51~99t,盐度 15%~23%,流体成分与油田水相似。硫化物δ34S为13‰~2.4‰。

3.我国扬子周缘及隆起区边缘的铅锌矿床

康滇地轴西缘东侧(川西和滇东北)地区东边限制于峨边-雷波断裂带,中部有甘洛-小江断裂带,西部限制于安宁河断裂带,北起四川宝兴,南至云南会泽,在近50000km2的范围内,从震旦系至二叠系的碳酸盐岩地层中,已发现百余个铅锌矿床,拥有铅锌储量近千万吨,产有会泽超大型铅锌矿床以及茂租、大梁子等铅锌矿床。川西地区的铅锌储量主要赋存于中元古代会理群(8.4%)、上震旦统灯影组(75%)、下古生界(9.1%)、上古生界(7.5%),滇东北地区铅锌储量主要赋存于上古生界;容矿岩石有两类,细碎屑岩和凝灰质细碎屑岩中的铅锌矿床为Sedex型,白云岩、灰岩和碳质岩石等碳酸盐岩为主岩的铅锌矿床属MVT矿床(芮宗瑶等,2004)是本节的讨论对象。矿体的形态有似层状、受层间破碎带控制的层间脉状、微斜交层的脉状和筒状。矿石矿物主要是闪锌矿、方铅矿、砷硫锑铅矿、黄铁矿等,脉石矿物有石英、重晶石、萤石、白云石、菱镁矿、方解石等。

会泽超大型铅锌矿床位于滇东北坳陷盆地南部,由相距 3km的矿山厂和麒麟厂矿床组成,最近深部矿体不断被发现,1992年以来新增 Pb+ Zn 储量超过300万吨、Ag1000吨、Ge 400吨。矿区地层由前震旦系组成基底,其上发育上震旦统及古生界中—上泥盆统、石炭系及二叠系(图6-31)。石炭-二叠系为一套浅海相碳酸盐沉积,上二叠统峨眉山玄武岩分布于矿区南西部,石炭系摆佐组是矿区最主要的赋矿地层,由灰白色、肉红色、米黄色粗晶白云岩和致密块状浅灰色灰岩及硅质灰岩组成。矿体在平面上呈左列式展布,剖面上呈斜列式阶梯状延伸,以脉状、囊状、扁柱状、网脉状及似层状产出,其中似层状是由于受北东向层间断裂破碎带控制所致。矿体与围岩接触界线截然,常见矿体骤然尖灭或膨缩等现象,其走向长800余米,倾斜长720m,垂直延伸达 1100余米,厚度 0.7~40m。共控制矿体30余个,规模悬殊大,其中Ⅵ号、Ⅷ号矿体最大,铅锌金属量分别为78万吨和近100万吨。矿石矿物组成简单,主要有铁闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,少量毒砂、黄铜矿、斑铜矿、辉硫锑铅矿及辉硫砷铅矿;脉石矿物主要是方解石、白云石、石英、重晶石、石膏、粘土类矿物等。矿石以块状构造最为常见,还见脉状构造、条带状构造、网脉状构造、浸染状构造、斑点状构造、角砾状构造、晶洞状构造等。矿石品位极高,Pb+ Zn一般为25%~35%,最高达 40%,而且除高度富集 Pb、Zn、Fe、Ag外,还富集 Ge、In、Cd、T1、Ga等具有综合利用价值的分散元素;从浅部到深部,铅锌矿体有变厚、变富趋势。围岩蚀变相对简单,白云岩化较广泛,硅化、黄铁矿化、碳酸盐化等蚀变仅分布于矿体及近矿围岩的有限范围内。

茂租铅锌矿床赋存在下寒武统到震旦系,浅部矿体产于下寒武统梅树村组,含矿层岩性为含磷白云岩,上部为中厚层晶质白云岩夹白云质砂屑磷块岩,下部为薄层状中—细晶白云岩互层,底部是中—细晶白云岩。

图6-31 滇东北地区会泽铅锌矿区地质图

(据高德荣,2000)

大梁子铅锌矿床的矿体主要产于上震旦统灯影组白云岩中,其顶部岩石是下寒武统筇竹寺组砂页岩,二者构造破碎形成“黑破带”,即形成无定向杂乱分布、大小悬殊(从数厘米到数米不等)的、角砾成分复杂的角砾破碎带岩石。浅部角砾成分以碎屑岩为主,深部角砾成分以白云岩为主;中心部位角砾成分以碎屑岩为主,边部碎屑岩成分以白云岩为主(图6-32)。“黑破带”中的黑色物质为有机碳,含量达11.54%。黑破带是大型筒状高品位铅锌矿石的重要标志。矿石矿物和脉石矿物流体包裹体均一温度140~230t。

图6-32 大梁子铅锌矿床的平面图(a)和剖面图(b),示矿体形态和容矿岩石

(引自芮宗瑶等,2004)

1—第四纪砾岩;2—下寒武统筇竹寺组砂页岩;3—上震旦统灯影组白云岩;4—砂页岩“黑破带”;5—白云岩“黑破带”;6—断层破碎带;7—断层及编号;8—勘探线及编号;9—锌矿体;10—铅矿体;11—坑道

北缘汉南地区铅锌矿体产在汉中南部地区碑坝穹窿周边的上震旦统灯影组白云岩分布区(图6-33)。在陕西南郑的马元铅锌矿区发育南、东、北 3个矿化带,矿区由基底和盖层两部分构成,基底由中元古代中—深变质火山碎屑岩及晋宁—澄江期中酸性侵入岩和基性杂岩组成,盖层由角度不整合于基底之上的上震旦统—下寒武统浅海相碳酸盐岩-碎屑岩组成。容矿地层是上震旦统灯影组角砾岩化白云岩,矿体受灯影组层间破碎构造控制。矿石中矿石矿物为闪锌矿、菱锌矿、方铅矿和少量黄铁矿、辉银矿,脉石矿物主要是白云石、方解石、石英、重晶石、萤石等;矿石角砾状构造为主,局部见块状、脉状和网脉状构造;矿石在南矿化带以锌为主,锌平均品位2.8%~8.0%,在东矿化带以铅为主,铅平均品位9.5%~11.74%,锌品位1.49%~1.58%。矿床中围岩蚀变较弱,主要是白云石化和硅化。

图6-33 陕西南郑马元铅锌矿田地质略图

(引自芮宗瑶等,2004)

—寒武系;Z—震旦系;1—碑坝前震旦纪古陆核杂岩;2—上震旦统灯影组铅锌矿化层

东缘南京栖霞山地区栖霞山铅锌矿床铅锌储量 240 万吨,平均品位铅2.86%,锌5.14%。矿床位于苏北坳陷与下扬子台褶带接合部位,容矿地层是下石炭统到下二叠统,70%的铅锌矿石赋存在中石炭统黄龙组粗晶灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩和含锰灰岩中。这套地层厚360m,常见含锰灰岩(可达到45m厚)和厚度几厘米到几十厘米的层纹状黄铁矿层,含锰为28%~9.38%、含硫达8%的硫锰贫矿层。石炭-二叠系碳酸盐岩层为含有机质丰富的有利容矿地层。

志留系坟头群—二叠系龙潭组组成栖霞山复背斜,称上构造层;下中侏罗统象山群高角度不整合覆盖其上,称上构造层。纵向断裂 F2发生于栖霞山复背斜倒转翼的D3与 C1之间,纵贯全区,断续延长达 7km以上。该断裂形成于印支期,复活于燕山期,向上切割象山群;侧向上不整合面发生错动,形成F7断裂。该矿床主矿体受控于F2、F3和F7断裂交汇部位(图6-34)。古岩溶角砾岩带沿不整合面和断裂带分布,主要发育在不整合面以下 150m范围内的石灰岩中,分布地段宽几米到几十米。岩溶角砾岩可分为交代角砾岩、溶塌角砾岩和溶填砂岩,容矿岩石以溶塌角砾岩最佳,有用矿物以胶结物形式产出。因此,断裂破碎带、岩溶角砾带和不整合面是有利容矿构造(图6-34)。

图6-34 南京栖霞山铅锌矿床综合剖面图

(引自芮宗瑶等,2004)

1—上侏罗统陆相火山岩;2—中下侏罗统象山群砂岩;3—象山群底砾岩;4—上二叠统砂页岩;5—下二叠统燧石灰岩;6—上石炭统船山组灰岩;7—中石炭统黄龙组含锰灰岩和厚层灰岩;8—下石炭统砂页岩;9—上泥盆统石通组砂岩和石英岩;10—中上志留统坟头群粉砂岩夹页岩;11—断层角砾岩;12—岩溶角砾岩;13—复合角砾;14—断层;15—沉积不整合面;16—硫铁矿矿体;17—铅锌矿体;18—锰矿体

这个矿床中矿体呈似层状和不规则的囊状、脉状。矿石中矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、钙菱锰矿、铁菱锰矿、黄铜矿、黝铜矿、白铁矿、磁铁矿、菱铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉银矿、螺状硫银矿、淡红银矿、深红银矿、含银自然金、辰砂、镜铁矿、褐铁矿、银铁矾、铅铁矾、明矾石、黄钾铁矾、胆矾、白铅矿、菱锌矿、水锌矿、软锰矿、硬锰矿和锰土。脉石矿物是石英、方解石、白云石和重晶石等。主要有用元素为铅锌和硫,伴生有用元素有锰、铜、金、银、锡、镓和铟等。常见的围岩蚀变有硅化、碳酸盐化、重晶石化、萤石化和石膏化。

三、成矿作用和矿床成因问题

关于密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床的形成作用和形成机制问题,S.A.杰克逊和F.M.比尔斯曾较早提出过沉积-成岩成因模式,认为该类矿床是在成岩作用晚期阶段,盆地内由沉积物压实作用产生的流体通过卤水的溶滤作用获得金属,这种含矿流体从盆地深处排出后在碳酸盐岩中与 H2S作用而形成硫化物。这一模式对于人们以后进一步研究密西西比河谷型矿床的成因有重要指导作用(图6-35)。人们认同密西西比河谷型矿床的形成经历有3个重要阶段;第一阶段为含矿热水的形成,第二阶段为含矿热水的运移;第三阶段为金属硫化物的沉淀。

图6-35 MVT矿床形成的简化模式,示大型盆地或隆起边缘

热水流体形成和大规模运移及铅锌硫化物沉淀位置

1.含矿热水的形成

许多 MVT矿床中矿物内流体包裹体都具有:①密度常大于 1g/cm3;②盐度常大于15%(NaC1),不少大于20%(NaC1);③包裹体内有浓缩的Na、Ca氯化物溶液以及少量K、Mg、Ba和部分重金属(如Zn、Cu等),

和H2S含量低;④含有机质,呈甲烷或类似石油样的小液滴;⑤流体包裹体均一温度多在50~175t之间(有些类似矿床温度可能更高一些)。这些特点表明,成矿流体为中低温的Na-Ca-C1型热水,而且可能与油田水相似或有关。

在沉积盆地内,同生沉积不久的沉积物可能含70%~80%的(同生)水。在埋深达数百米的情况下,由于压实作用,这些水大部分从沉积物中排放出来。随着深度增加,这些地层水含盐度逐渐增高,可达15%以上,这可能与蒸发岩层被地下水溶解有关,或者是由蒸发岩层间排出的流体造成的。压实水的温度会随着深度增加而升高,最后演变为热水。显然,这种热水不是浓缩的卤水,而是盆地同生水演变的产物,水的来源最初应是海水与大气降水的混合,并由于与盆地内沉积岩石相互作用及其他地质作用的影响,水的性质后来发生了一定变化,这可由矿物流体包裹体中水的氢、氧同位素分析结果予以说明。

这种富含氯化物的热水可从它们流动时所经过的岩石中淋滤出大量金属,从而形成含矿热水。这已由实验研究和对天然热水的直接观察所证实。在墨西哥湾海岸、加拿大阿尔伯达省北部和美国加利福尼亚州索尔顿湖等地区都已发现了含有大量金属的氯化物热水,这说明在自然界广泛存在富氯化物热水运移金属的现象。

2.含矿热水的运移

从盆地地层中挤出并最终形成含有金属的热水,在压实作用、热膨胀作用及其他热动力(如岩浆热)驱动下,沿最容易渗透的通道上升。通道可以是由于地壳局部抬升而产生的断裂-裂隙系统,也可以是地下水溶解作用形成的溶洞、漏斗溶缝以及由岩溶引起的塌陷角砾岩带,还可以是不整合面、生物礁体等,天然通道系统能使大量流体迁移,有时甚至运移很远的距离。

研究表明,金属在这种溶液中是呈氯化物或有机络合物形式被水携带的。硫在热水中含量不等,可能呈硫酸盐状态存在并被搬运。

3.铅锌等金属硫化物的沉淀

密西西比河谷型矿床大多赋存于碳酸盐岩系中,并且广泛与孔隙发育的礁灰岩、局部岩溶坍塌带、不整合面和断裂裂隙带密切相关。碳酸盐岩中这些开放空间既是含矿热卤水的运移通道,也是大量硫化物沉淀的最佳场所。矿石的组构特征充分证明了矿床是含矿热水通过在这些先已存在的空间中充填和交代形成的,因此MVT矿床属典型的以碳酸盐岩为容矿岩石的后生矿床。

促使金属从热水中沉淀出硫化物的原因很多,如PH值变化、温度降低、热液稀释(大气降水混合)等,而最主要的是由于还原硫的增加。如前所述,热水中的硫一般可能呈硫酸盐形式搬运,但热水中若进入有机质或遇到油田水(含CH4),有机质或 CH4在成岩阶段会将硫酸盐还原为H2S。此外,在近地表环境下,细菌大量存在,还原硫酸盐细菌会消耗掉有机质并将硫酸盐还原为H2S;石油的热降解、石油与石膏的相互反应都可产生大量的H2S。这些可从 MVT矿床多与蒸发岩伴生以及矿物流体包裹体中含较多油田水得到证明。还原硫大量增加,热水中的金属则迅速与之反应形成金属硫化物沉淀下来。

四、勘查评价要点

密西西比河谷型矿床经常位于世界各地一些特大型沉积盆地的周缘及附近或者沉积盆地之间相对隆起区边缘地带;大多数 MVT矿床产于相对未受变动的台地或浅水碳酸盐岩中,尤其是白云岩中;铅锌矿田的范围常很大,达几十到几百平方千米,矿田内各单个矿床的规模不一定很大,但矿床地质特点相似。多数矿田内未发现与成矿相关的火成岩,即无岩体或者岩体很晚。

MVT矿床显然是后生的,铅锌等硫化物矿物充填于岩石早先存在的空隙或交代胶结物,有时直接可以看到这些岩石属于多孔礁体碳酸盐格架、岩溶角砾岩和构造角砾岩;因此,矿床的形成和矿体就位与岩溶、岩礁、不整合面、构造界面和岩相界面存在密切关系。多数 MVT矿床矿石的矿物组成简单,主要矿石矿物是方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和白铁矿等,有些矿床以铅为主,有些以锌为主,有些矿床铅锌并存,有的矿床中含有黄铜矿,通常方铅矿贫银,闪锌矿贫铁色浅;脉石矿物主要是方解石、白云石、石英、重晶石、萤石等。

矿床内粗晶闪锌矿、方解石、重晶石等矿物流体包裹体均一温度大多在80~200t间,成矿热水流体的盐度是正常海水的5~10 倍,为Na-Ca-C1 型的高盐度盆地流体,其中常含有石油、甲烷、干酪根、沥青等有机质而表现出油田热水的特点。



密西西比河谷型铅锌矿床~

一、内容概述
密西西比河谷型铅锌矿床(简称MVT型铅-锌矿),主要指赋存于台地碳酸盐岩中,成因与岩浆活动无关的浅成后生层状铅锌矿床。虽然世界各地都有发现,但主要分布于美国、加拿大和波兰,因其代表地区位于美国中部密西西比河流域而得名。
(一)地质特征
MVT矿床具有以下基本特点:①为热液矿床(50~200℃),大多数介于100~150℃之间。②矿体主要产于沉积盆地白云岩或灰岩地层中,是后生的层控矿床,矿床远离火成活动区或与火成岩没有成因联系。③成矿流体为高盐度卤水。④分布面积大,常沿边缘盆地平行分布,形成MVT成矿区,一般成矿范围达几百甚至几千平方千米,每个地区的铅-锌矿的矿物组成、同位素组成以及组构都具有明显的相似性。各矿体彼此相连,也可有尖灭再现的特征,受断裂控制的矿体的形态和大小变化很大(Alldrick et al.,2005),可从厚度较小的透镜状、囊状、脉状(陡倾裂隙控制的),到厚度较大的筒状矿体。⑤矿物成分简单,主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿、白云石、方解石和石英等,在个别矿集区中萤石、重晶石较为发育(Paradis et al.,2005);蚀变作用有白云岩化、角砾岩化、围岩的溶蚀、长石和黏土矿物的分解和重晶石等;碳酸盐周围的溶解现象,表现为滑动、崩塌、角砾化或几种作用的混合作用等。⑥这种矿床一般规模较小,多数小于200×104t,并且以锌为主,Pb+Zn品位一般小于10%。近年来取得的进展主要体现在以下几个方面:
1)MVT铅锌矿床研究范围逐渐扩大,在全世界发现了诸多相关矿床,多归为其亚类,例如碳酸盐岩赋矿的氟钡矿床(Genc,2006)。这些亚类的出现使MVT矿床的内涵进一步扩大,是MVT铅锌矿床研究的一大进展。
2)构造环境。MVT铅锌矿床曾被认为是一类与板块构造活动无关的矿床,认为只要存在台地碳酸盐岩就有MVT铅锌矿化的可能。近年来研究认为,大多数MVT矿床与显生宙汇聚事件有关,显示出MVT矿床主要分布在造山带的前陆盆地、逆冲推覆带等构造挤压环境,少数产于陆内伸展环境。Bradley和Leach(2003)认为,MVT铅锌矿床形成于张性区域与岩石圈挠曲有关,或者与大尺度收缩事件期间走滑断层带膨胀有关,多数形成于造山带前陆盆地中,少数在逆冲推覆带中,极少数存在于大陆伸展环境中,改变了MVT矿床与板块构造无关的观点。对于产在逆冲带中的MVT矿床,由于矿化和构造活动顺序不同,矿体可以出现在逆冲断层下方,也可以出现在逆冲岩席中(Bradley et al.,2003)。世界上的MVT 铅锌矿床主要存在于岛弧-大陆碰撞造山带、安第斯型俯冲造山带和陆-陆碰撞造山带3种造山带的前陆中(图1)。
3)放射性同位素测年和古地磁测年技术广泛应用,获得了大量成矿年龄数据。现有测年数据表明,典型 MVT 矿床的形成与地球演化历史中强烈的挤压构造事件密切相关(Bradley et al.,2003)。Leach et al.(2001)总结对比了世界上主要MVT矿床的形成年代,发现全球MVT矿床主要形成于显生宙的泥盆纪—三叠纪早期和白垩纪—新近纪两个时期,从而提出MVT铅锌矿床和全球大尺度收缩汇聚构造之间存在着直接联系,前者与Pangea大陆汇聚相关,后者与阿尔卑斯-拉腊米造山汇聚运动影响的微板块聚合相关,其中泥盆纪—三叠纪早期的 MVT铅锌矿床规模更为宏大,矿床总数大约占全球MVT铅锌矿床的75%。例如,美国中部 Ozark 成矿省为巨大热液系统产物,成矿省的形成就与 Quachita 褶皱带中收缩构造有关(Leach et al.,2001)。
4)流体包裹体研究揭示了成矿流体温度主要为75~150℃,国外报道的最高均一温度来自爱尔兰地区和Rays河地区(超过200℃),盐度 w(NaCleq)为10%~30%,成矿流体具有盆地卤水特征,卤水源自近地表蒸发水或围岩蒸发盐,同位素资料反映Pb来自地壳岩石,S来自地壳岩石或沉积物中残留的硫酸盐。成矿流体驱动机制包括构造挤压和重力驱动两种;在50~250℃条件下从稠密的盆地卤水中沉淀形成的(Leach et al.,1993)。
5)MVT矿床普遍存在脉石矿物和矿石矿物成不同序列共生现象,反映出流体活动必定持续相当长的时间(Leach et al.,2001)。MVT铅锌矿床可能分多期形成,如单期热液活动可能持续几千年到几万年,而整个矿床形成可能持续几百万年到十几百万年。Corbella et al.(2004)认为流体混合作用是MVT矿床形成的主要模式,形成了许多碳酸盐溶解特征,并且对矿石的赋存起到了至关重要的作用。
(二)主要成矿模型
控制矿床形成的主要因素有金属来源、流体携带金属离子的能力、流体的规模、围岩容矿能力、流体的运移方式以及有效的金属沉淀机制等(Basuk et al.,2004)。随着对地壳规模流体活动认识的不断深入,以及对MVT铅锌矿集区地质地球化学研究程度不断深入,人们认识到许多MVT铅锌矿是区域性或陆块规模热液流体活动的产物。成矿流体为高盐度的热卤水(类似于油田卤水),该热卤水从沉积盆地排出,经过含水地层,到达盆地边缘进入碳酸盐岩地层中沉淀成矿。这一过程至少存在3种模式(图1):①地形或重力驱动流体运移模式;②沉积作用或构造压实作用模式;③热液循环模式。

图1 MVT铅锌矿床流体运移模式

(据Garven,1995,有修改;转引自张长青,2009)
二、应用实例及应用范围
派因派因特(Pine Point)铅锌矿床位于加拿大西北部的平原地带艾伯塔(Alberta)地区内,矿床大部分矿体赋存于派因派因特群普雷斯克尔(Presquile)白云岩内。该白云岩由粗晶白云岩和白色到浅灰色、浅黄色的含珊瑚等碎片的生物碎屑灰岩组成,大部分是生物成因的碳酸盐堡礁复合体,空洞发育。寒武纪主干断裂控制着铅锌矿的形成,该断裂为含金属的热液流体向泥盆纪地层运移和沉淀成矿提供了通道。派因派因特矿床主要控制因素是岩溶作用,岩溶所形成的溶洞控制着铅锌矿体的形成和展布。主要矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、白铁矿和黄铁矿,副矿物有自然硫和沥青;偶见磁黄铁矿、天青石、重晶石、石膏、硬石膏、萤石等。铅锌硫化物主要以浸染状、条带结核状和结晶状存在。这些硫化物与围岩之间为截然接触关系。围岩蚀变主要为碳酸盐化作用,如白云岩化、重结晶、溶解和热液角砾岩化作用,还存在一些软的胶状沥青、重油和壳状焦沥青等。派因派因特矿区不同矿体之间粗粒闪锌矿晶体的均一温度变化较大,铅锌矿床成矿流体温度为51~99℃(Turner et al.,2003)。亮晶白云岩具有与闪锌矿相似的均一温度,其温度范围为90~100℃。流体组分以NaCl和CaCl2为主,含有KCl和MgCl2。矿床铅同位素和硫同位素组成变化不大,反映了成矿流体的单一来源或多源流体的充分混合。
近30年来,关于派因派因特铅锌矿的成因争论较多,无论是混合成因还是非混合成因模式,大多数学者认为矿床的形成需要热和金属的加入。Garven于1985年结合地形驱动将此模式应用到派因派因特矿床中(图1(a))。Davies(2006)通过对加拿大西部沉积地层中水铅含量的研究认为,加拿大西部沉积盆地内地层本身不能为派因派因特矿床提供金属来源,可能的金属来源是晚泥盆世沿大奴湖剪切带上升的来自深部的热流体。在成矿部位这种含金属的流体与来自附近蒸发岩地层中含H2S的盐水混合成矿(图2)。

图2 加拿大大不列颠哥伦比亚东北部以沉积岩为容矿岩的低温热液矿床成矿模式

(据Davies et al.,2006)
总之,该矿床具有如下特征:①寒武纪主干断裂控制着铅锌矿的形成,为含金属的热液流体向泥盆纪地层运移和沉淀成矿提供了通道;②矿体主要赋存于溶解作用十分发育的普雷斯克尔(Presquile)碳酸盐堡礁复合体内部,常沿派因派因特组界限附近的板状岩溶系统顺层发育,具有明显的层控特征;③主要矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、白铁矿和黄铁矿,副矿物有自然硫和沥青,脉石矿物有白云石和方解石;④围岩蚀变主要为碳酸盐化作用,如白云岩化、重结晶、溶解和热液角砾岩化作等。
三、资料来源
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你好
MVT是密西西比河谷型(矿床)的简称。
一般将以碳酸盐岩作为容矿岩石并且赋存在公认的古喀斯特构造中的铅锌矿床称为“密西西比河谷型”矿床(MVT)。之所以叫这个名字,是因为最早人们认为它们是美国密西西比河谷地区特有的一个矿床类型。美国的密西西比河谷上游,东南密苏里、三州交界区的矿区现在被看作是经典的MVT矿床产出区。


斑岩型矿床、喷气沉积型矿床(SEDEX)我不知道嗬对不起了


,矿床基本特征
矿体
个旧原生锡多金属矿主要矿床类型分为:层间硫化物锡多金属矿床和花岗岩接触带矽卡岩型锡多金属矿及脉状矿.主要矿点有:打磨山,马拉格,松树脚,芦塘坝,老厂,双竹,金光坡等
层间硫化物锡多金属矿
矿体形态呈层状,似层状,透镜状,条带状分布于个旧组层位中.部分矿体已为氧化矿,则称为层间氧化矿.此类矿体不但与岩浆作用有关,而且隐含着许多非岩浆热液信息.
矽卡岩型硫化物矿床
该类矿床主要产于花岗岩与白云岩接触带上,锡石及金属硫化物形成浸染状,网脉状和致密块状矿石,而矿体形态则多呈陡倾斜的脉状,柱状,缓倾斜的透镜状,似层状或不规则囊状,此外还在花岗岩超覆下盘产生"凹兜"状矿体.矿体形状受花岗岩与围岩接触面形态控制,与花岗岩作用极为密切.
热液脉状矿
矿区脉状矿床有石英脉黑钨矿床,电气石细脉带矿床,此类矿床其矿脉的产出直接受构造裂隙控制.





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