新特提斯构造域中东段沉积岩容矿铅锌成矿作用——以青海多才玛和巴基斯坦杜达矿床为例摘要
特提斯成矿域是全球三大成矿域(环太平洋、特提斯和古亚洲)之一,该成矿域发育了大量与沉积岩有关的世界级铅锌矿床,如Mehdiabad矿床(铅锌金属量2100万吨)、火烧云矿床(铅锌金属量1900万吨)、金顶矿床(铅锌金属量1500万吨)和多才玛矿床(铅锌金属量800万吨)。目前该成矿域的铅锌矿床成因争议较大,主要存在喷流沉积型(SEDEX)和密西西比河谷型(MVT)两种认识,制约了沉积岩容矿铅锌成矿过程的理解和区内进一步找矿勘查。尽管这些矿床在地质和地球化学方面取得了许多成果和进展,但仍存在一些备受关注的科学问题,如褶皱逆冲系内MVT型矿床成矿物质来源和快速沉淀过程、SEDEX型铅锌矿床成矿时代和金属富集机制等。对这些问题进行探讨将有助于深刻理解特提斯成矿域内沉积岩容矿铅锌矿床的形成机制,进而揭示新特提斯构造演化及其铅锌成矿作用。结合前人研究成果及目前铅锌矿勘查程度,本文选择特提斯中东段多才玛、雀莫错和杜达典型矿床开展铅锌成矿作用研究,旨在厘定MVT和SEDEX型铅锌矿不同成因类型的精细成矿过程,完善其成矿模型。同时,通过对比典型矿床成矿特征,揭示不同构造环境下铅锌成矿作用,总结铅锌矿时空分布规律,最终为特提斯构造演化和找矿勘查提供启示。论文主要取得以下认识:(1)丰富和完善了特提斯成矿域内铅锌矿成矿理论认识。确定了青海沱沱河地区多才玛和雀莫错矿床成因类型属于非典型MVT型。厘定了沱沱河地区铅锌成矿时代,通过多才玛和雀莫错铅锌矿床成矿阶段方解石Sm-Nd同位素等时线年龄以及最晚期含矿层位沱沱河组形成时代共同限定,得出沱沱河地区铅锌矿成矿时代为3431 Ma。提出了褶皱逆冲带内MVT型铅锌矿多阶段成矿模式,通过成矿地质特征、闪锌矿原位微量元素、S、Pb同位素组成和硫化物Rb-Sr同位素研究显示:早阶段(1-2阶段),在封闭体系内,由细菌还原海水或硫酸盐矿物作用(BSR)形成草莓状黄铁矿和H2S储库。之后随着热液流体加入,含矿金属离子优先与先前存在的富集轻硫同位素的S2-结合发生沉淀,同时由于温度不断升高,启动了硫酸盐热化学还原过程(TSR),提供了部分S2-,形成脉状、角砾状和浸染状的硫化物矿石。这些矿石具有低Pb、Sr、富集轻硫(32S)同位素组成的特征,说明成矿物质主要来自地层,基底可能也有少量贡献。晚阶段(3阶段)中,基底在岩浆作用的驱动下提供了更多的成矿物质,形成以浸染状、块状和角砾状为主的硫化物矿石。这些矿石具有更富Pb-Sr同位素的特点,硫同位素具有从富集轻硫(32S)向富集重硫(34S)变化的特征,其中部分硫化物硫同位素明显超过同期海水,说明成矿物质除了来自地层,基底也有较大贡献,由此提出了多才玛矿床下步找矿方向,应该定位深大断裂和层间破碎带等深部有利的容矿空间,重点寻找晚期基底参与贡献形成的浸染状和块状富厚铅锌矿体。厘定了巴基斯坦杜达(Duddar)铅锌矿成因类型属于SEDEX型,并受后期改造。首次通过碳质泥岩(含矿围岩)Re-Os定年,获得杜达矿床铅锌成矿年龄为187.8±6.3Ma。初步建立杜达铅锌矿多阶段成矿模型,通过成矿地质特征、闪锌矿原位微量元素和原位S、Pb同位素组成等研究显示:早阶段(1阶段)深部热液流体沿同生断裂上涌,形成网脉状矿石,其中S2-主要是海水或硫酸盐矿物经历TSR过程提供,成矿物质主要来源于底部岩石。晚阶段(2-4阶段),随着成矿作用持续进行,热液流体与富含矿物质的沉积物不断发生反应,形成层状和角砾状矿体,其中S2-主要是海水硫酸盐矿物经历了 TSR和BSR过程提供,成矿物质主要来源于底部岩石和容矿围岩。在该阶段层状矿体形成中,记录了黄铁矿从早期富集轻硫(BSR过程提供),后期富集重硫(TSR过程提供)的生长过程。预测了杜达深部找矿靶区,提出成矿中心(10740勘探线以北)附近有寻找巨厚矿体的潜力,在该地段除了加强深边部层状矿化体外的探矿外,对其下部的网脉状矿化也要重视。(2)为探讨新特提斯构造演化过程及资源效应提供新的约束。初步查明新特提斯成矿域中东段5期沉积岩容矿铅锌成矿作用。其中第1期铅锌成矿作用发生在新特提斯洋伸展裂解阶段,在中国甜水海地区(如火烧云矿床)、巴基斯坦贝拉地区(如杜达矿床)以及土耳其Hakkari地区形成SEDEX型矿床。从最晚期铅锌成矿年龄约束,认为在特提斯构造域中段,新特提斯洋裂解至少持续到188 Ma。第2期成矿作用发生在新特提斯洋俯冲消减阶段,在伊朗萨南达季地区(如Mehdiabad矿床)形成SEDEX型矿床。成矿时代主要集中在早白垩世,说明在特提斯构造域中段,新特提斯洋在早白垩世已经从裂解转入俯冲消减阶段。第3-5期铅锌成矿作用发生在新特提斯陆陆碰撞阶段,在整个特提斯带成矿域内均形成MVT型矿床,成矿时代主要集中在6555 Ma、4127 Ma和2311 Ma,分别与陆陆碰撞阶段的主碰撞、晚碰撞和后碰撞阶段相对应,从另一个侧面说明,新特提斯陆陆碰撞阶段从65 Ma已开始。在新特提斯巨型MVT型铅锌成矿带中部识别出SEDEX型铅锌成矿带,为该带找矿预测提供了重要依据,提出侏罗纪和白垩纪地层是重要的铅锌含矿层位。预测巴基斯坦贝拉地区、塔吉克斯坦东南帕米尔地区以及土耳其南部Hakkari地区3个成矿区是未来特提斯成矿域内重要的铅锌矿找矿勘查区。
|
@ 2023 版权所有 中国地质图书馆 (中国地质调查局地学文献中心)
京ICP备 05064591号 京公网安备11010802017129号
建议浏览器: 火狐、谷歌、微软 Edge、不支持 IE