青海多日茸鉛鋅多金屬礦床成礦流體特征及礦床成因

靳楊 祁永愛王婧趙俊芳

（1.青海省有色第一地質(zhì)勘查院，青海西寧 810000；2.青海省隱伏礦勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧 810000）

0 引言

青海省三江巨型多金屬成礦帶是我國(guó)重要的銅鉛鋅多金屬礦產(chǎn)資源基地之一（王鍵，2017；寧傳奇，2017），三江巨型成礦帶為歐亞板塊與印度板塊結(jié)合部位、特提斯構(gòu)造域東段，經(jīng)歷了多次板塊分離、俯沖和聚合，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了不同種類、不同時(shí)期的礦床（姚鳳良和孫豐月，2006；毛景文等，2012）。多日茸鉛鋅多金屬礦床位于三江巨型多金屬成礦帶（趙少卿，2015；許程，2007），地處治多縣西南60 km 的多彩地區(qū)，地理坐標(biāo)為E 95°35′15″，N 33°34′30″，工作區(qū)面積約為36.19 km2。初步資源量估算，多日茸鉛鋅多金屬礦床12 條鉛鋅礦共求得鉛鋅資源量（334）7.81 萬(wàn)t，其中鉛資源量（334）1.42 萬(wàn)t，鋅資源量（334）6.39 萬(wàn)t。自20 世紀(jì)50年代以來(lái)，區(qū)內(nèi)相繼開展了不同手段、不同方法的基礎(chǔ)地質(zhì)及礦產(chǎn)勘查工作，20 世紀(jì)60 年代青海省第一區(qū)調(diào)大隊(duì)開展1 ∶100 萬(wàn)《玉樹幅》和《溫泉幅》區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，建立了研究區(qū)地層建造；20 世紀(jì)70—80 年代青海省第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)完成了1 ∶20 萬(wàn)治多縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，查明了區(qū)內(nèi)地層特征與構(gòu)造格架，并對(duì)區(qū)內(nèi)的成礦條件和成礦規(guī)律進(jìn)行了初步探討；2008—2010 年，青海有色地質(zhì)勘局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在多日茸礦區(qū)開展了1 ∶5 萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查工作，基本查明了調(diào)查區(qū)地質(zhì)背景及礦產(chǎn)分布、成礦條件及控礦因素；青海省地質(zhì)調(diào)查局2013 年取得“青海省治多縣多日茸地區(qū)鉛鋅礦普查探礦權(quán)”勘查許可，近年來(lái)利用地物綜合手段配合槽、鉆探探礦工程尋找礦化富集地段，開展礦床地質(zhì)特征調(diào)查；前人研究工作與成果在研究區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了一批礦產(chǎn)地，顯示良好的找礦前景。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)信息較多，系統(tǒng)性礦產(chǎn)地質(zhì)工作開展較少，控制成礦的熱液流體性質(zhì)、同位素特征等研究工作尚淺，多日茸鉛鋅多金屬礦床形成機(jī)理研究十分薄弱，制約了研究區(qū)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)。流體包裹體及碳、氧、硫、鉛同位素等是研究礦床流體特征的有效手段（吳開心等，2002；楊清等，2018；婁元林等，2018）。本次研究在收集前人區(qū)域成果的基礎(chǔ)上，開展野外地質(zhì)調(diào)查采集多日茸鉛鋅礦床主成礦期的巖石樣品，通過(guò)開展流體包裹體巖相、均一溫度、鹽度、密度與拉曼光譜分析和碳、氧、硫、鉛同位素等測(cè)試分析，探討基于成礦流體的成礦過(guò)程研究工作，進(jìn)而揭示礦床成因，服務(wù)于整個(gè)“三江成礦帶北段”的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)工作。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

多日茸鉛鋅多金屬礦床唐古拉北緣三江源地區(qū)，山勢(shì)陡峻，溝谷縱橫，屬侵蝕高山亞區(qū)。大地構(gòu)造位置為北羌塘地塊與松潘-甘孜地塊的接觸部位，金沙江縫合帶位于中間，北側(cè)是昆侖斷裂，北西是阿爾金走滑斷裂（辛天貴等，2014；任華等，2016；張飛等，2017；席宏等，2019；王艷慧等，2019）。區(qū)內(nèi)出露的地層較為單一，出露的地層為三疊系巴塘群第二巖組的火山巖、灰?guī)r、含銅凝灰?guī)r、長(zhǎng)石石英砂巖（鄭宗學(xué)等，2012；趙程龍等，2013；陳根等，2016）（圖1）。礦（化）體集中分布在巴塘群灰?guī)r、火山巖組灰?guī)r，礦體產(chǎn)出于斷層下盤的灰?guī)r破碎帶中，賦礦巖性為碎裂巖化灰?guī)r、灰黑色灰?guī)r。

區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造為北西向，近東西向斷裂及不同等級(jí)的次級(jí)斷裂分布全區(qū)。斷裂構(gòu)造從其展布方向可分為：東西向、近南北向及北西向斷裂，其性質(zhì)多為壓扭性壓性斷裂，具多期活動(dòng)的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，呈現(xiàn)多組多期性，以壓性或壓扭性斷裂為主，斷裂帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖和斷層泥發(fā)育，斷裂控制礦化的形成和分布，可能是導(dǎo)礦構(gòu)造，同時(shí)局部又是容礦構(gòu)造。其中近南北向斷裂控制鋅礦體的產(chǎn)出，東西向斷裂控制了銅礦化的產(chǎn)出，說(shuō)明該區(qū)成礦與構(gòu)造有著較為密切的關(guān)系（豐成友等，2010；劉鵬，2015；談艷等，2019）。

2 樣品及分析方法

圖1 多日茸地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖

流體包裹體樣品來(lái)源均選自多日茸鉛鋅礦床主成礦期，方鉛礦、閃鋅礦、方解石制成流體包裹體片。包裹體片的巖相觀測(cè)設(shè)備為OLYMPUS 顯微鏡，C、H、O 同位素樣選自方解石和白云石進(jìn)行測(cè)試，S 同位素選自含黃鐵礦礦物進(jìn)行測(cè)試。

流體包裹顯微測(cè)溫分析在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院流體實(shí)驗(yàn)室完成。儀器型號(hào)LinkamTHMSG600型冷-熱儀器，測(cè)定范圍-190～300℃，測(cè)試誤差＜1℃。碳、氫、氧同位素測(cè)試分析在青海省隱伏礦勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室MAT-252 型質(zhì)譜儀上測(cè)試，選取粒度在40～80 目、純度＞99%的單礦物進(jìn)行測(cè)試。采用Zn 還原法，利用400℃條件下，爆裂獲得的單礦物包裹體水和Zn 粒發(fā)生反應(yīng)生成的H2分析H 同位素的組成；δ18O 采用BrF5平衡法，在450～550℃條件下單礦物與BrF5反應(yīng)2h，生成的O2與石墨棒反應(yīng)轉(zhuǎn)化的CO2分析O 同位素組成；測(cè)定的和δ18O 均以SMOW 為標(biāo)準(zhǔn)，分析精度在±0.2‰；δ18O 分別以PDB 和SMOW 為標(biāo)準(zhǔn)，采用公式δ18OSMOW=1.03091×δ18OPDB+30.91 計(jì)算δ18OSMOW。S 同位素測(cè)試在青海省隱伏礦勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室MAT-252 型質(zhì)譜儀上測(cè)試，選取純度＞99%的單礦物研磨至200 目以下，硫化物和Cu2O、V2O5氧化劑混合充分反應(yīng)，利用液氮冷凍劑收集并純化SO2，使用DeltaVPlus 質(zhì)譜儀分析SO2中的S 同位素組成。

3 流體包裹體研究

3.1 巖相學(xué)與光譜學(xué)特征

本次流體包裹體研究挑取了礦區(qū)鉆孔巖芯中的5 件流體包裹體樣品，主要是硫化物脈中、方解石-硫化物脈中的包裹體，依據(jù)流體包裹體鏡下的相態(tài)特征和化學(xué)組成，將其大致分為兩類：氣液兩相包裹體和純CO2兩相包裹體（圖2 a，b）。包裹體多呈橢圓形、圓形和不規(guī)則狀，大小4～12 μm，主要集中在8～12 μm，氣液比10～30。

多日茸主成礦階段礦石中流體包裹體進(jìn)行了激光拉曼光譜分析，分析結(jié)果（圖3）顯示，流體包裹體氣相成分主要以H2O 為主，另外含有少量CH4和N2，流體屬于H2O-CH4-N2-NaCl 體系。

3.2 均一溫度、鹽度、密度

顯微測(cè)溫分析挑選了用于測(cè)試的3 件樣品中顆粒較大，形態(tài)較為規(guī)則，代表性較好的富液相流體包裹體進(jìn)行均一溫度和冰點(diǎn)溫度測(cè)試，共計(jì)63 多個(gè)顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)（表1）。結(jié)果表明，包裹體均一溫度變化范圍170.3～203.1℃，峰值集中在195～200℃（圖4a）。包裹體的鹽度根據(jù)冰點(diǎn)溫度確定（盧煥章等，2004）。鹽度計(jì)算公式獲得，鹽度0.35%～7.58%NaCleq，峰值集中在2%～6%NaCleq（圖4b）。密度據(jù)劉斌和段光賢（1987）公式計(jì)算獲得，密度0.85～0.95g/cm3，峰值0.88～0.91g/cm3（圖4c）。

綜上所述，多日茸礦床流體包裹體均一溫度集中于195～200℃，屬于低溫流體；流體鹽度集中在2%～6%，顯示中低鹽度特點(diǎn)；流體的密度0.88～0.91g/cm3，屬于低密度流體。綜合分析認(rèn)為，多日茸成礦流體屬于低溫、中低鹽度、低密度流體。

圖2 多日茸礦床流體包裹體顯微照片

圖3 多日茸礦床流體包裹體激光拉曼光譜分析

表1 多日茸礦床流體包裹體顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)及估算參數(shù)表

圖4 多日茸礦床流體包裹體均一溫度（a）、鹽度（b）和密度（c）直方圖

4 同位素特征

4.1 碳、氧同位素

成礦流體作為遷移成礦元素的介質(zhì)，是研究礦床成因的關(guān)鍵。熱液方解石的C、O 同位素組成是示蹤成礦流體來(lái)源的有效手段（譚澤模等，2014；吳昌雄等，2019）。根據(jù)測(cè)試結(jié)果多日茸礦床主成礦期的方解石δ13CV-PDB值變化范圍為-2.0‰～0.9‰，平均-0.1‰，方解石δ18OV-SMOW值變化范圍為13.8‰～18.8‰，平均16.4‰，方解石δ18OV-PDB值變化范圍-16.6‰～11.7‰，平均-14.1‰，故礦床碳同位素來(lái)源為沉積巖中碳酸鹽巖脫氣或含鹽鹵水與泥質(zhì)巖相互作用。在碳氧同位素組成圖解中，多日茸礦床主成礦期的方解石數(shù)據(jù)點(diǎn)大致近水平分布且均投影到碳酸鹽溶解作用區(qū)域，這指示礦床成礦流體的碳氧同位素來(lái)源與賦礦圍巖有著密切的關(guān)系，主要來(lái)源于碳酸鹽巖圍巖的溶解作用（圖5）。

4.2 硫同位素

多日茸礦床中黃鐵礦δ34SV-CDT值介于-35.5‰～0.5‰，主要集中于0±3‰，個(gè)別樣品δ34SV-CDT負(fù)值較大。由于礦區(qū)中未見重晶石或者磁黃鐵礦、石墨等反映強(qiáng)氧化或強(qiáng)還原環(huán)境的礦物，故選用黃鐵礦中的δ34S 作為成礦溶液的δ34S 總值，即成礦溶液中的δ34S 主要為0±3‰，該值位于0 附近，這表明礦床成礦物質(zhì)硫應(yīng)該來(lái)源于深部，具有深源巖漿硫的特征，另外個(gè)別較大δ34SV-CDT負(fù)值的存在，可能指示著部分還原（沉積）硫的混入（圖6）。

4.3 鉛同位素

礦石中方鉛礦鉛同位素組成研究顯示，不同樣品鉛同位素組成變化較小，206Pb/204Pb 值在18.477～18.615，極差為0.138；207Pb/204Pb 值在15.693～15.770，極差為0.077；208Pb/204Pb 值在38.768～39.010，極差為0.242。在鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb 和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb 組成圖解上，多日茸硫化物中的鉛同位素與中生代三疊紀(jì)火山巖、新生代侵入巖鉛同位素組成對(duì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)多日茸礦床的硫化物鉛同位素組成與中生代三疊紀(jì)火山巖和新生代火山巖鉛同位素組成分布形式、分布范圍上存在較大差異，多日茸礦床鉛同位素與中生代、新生代鉛同位素關(guān)系不大，多日茸礦床鉛同位素主要來(lái)源于深部巖漿房的活動(dòng)，表明成礦流體來(lái)源于深部（圖6）。

5 礦床成因探討

晚三疊世，礦區(qū)受古特提斯構(gòu)造域影響，巖漿活動(dòng)較為活躍，區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)活躍，規(guī)模較大，伴隨著強(qiáng)烈的成巖成礦作用。基于成礦流體性質(zhì)和碳、氧、硫和鉛同位素特征分析，認(rèn)為多日茸鉛鋅多金屬礦床大體經(jīng)歷了如下形成過(guò)程（圖7）。

圖5 多日茸鉛鋅多金屬礦床流δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW圖解

圖6 206Pb/ 204Pb-207Pb/ 204Pb 與206Pb/ 204Pb-208Pb/ 204Pb 圖解

圖7 多日茸鉛鋅礦床成礦過(guò)程示意圖

（1） 礦區(qū)經(jīng)歷多期次的構(gòu)造活動(dòng)，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量斷裂，大氣降水不斷循環(huán)在斷裂及巖性薄弱面中。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿侵位后凝固晚期分離出大量成礦熱液，成礦熱液沿著礦區(qū)內(nèi)與成礦關(guān)系最為緊密的逆沖推覆構(gòu)造裂隙上升運(yùn)移。在淺部，大氣降水與上升的巖漿水混合，導(dǎo)致熱液溫度、鹽度等物理化學(xué)性質(zhì)逐漸發(fā)生變化，成礦熱液中的部分物質(zhì)在構(gòu)造有利部位結(jié)晶形成自形程度較高的黃鐵礦、石英，該階段就是石英-黃鐵礦階段。

（2） 在逆斷層形成的礦化蝕變帶中具有較強(qiáng)的鉛、鋅金屬礦化及強(qiáng)烈的碳酸鹽巖化、硅化等低溫?zé)嵋何g變，斷層破碎帶為深部巖漿分離的多金屬成礦熱液運(yùn)移富集成礦提供通道及空間場(chǎng)所。熱液循環(huán)過(guò)程中溶解了圍巖中的碳酸鹽，形成含碳酸鹽鹵水，形成混合的成礦熱液，此時(shí)溫度、鹽度等物理化學(xué)性質(zhì)急劇下降，形成溫度較低的成礦熱液，混合后的成礦熱液在壓力的作用下繼續(xù)沿著裂隙向上運(yùn)移，在成礦有利部位，金屬元素逐漸沉淀，此時(shí)，形成礦物主要是方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，該階段就是石英-碳酸鹽-多金屬硫化物階段，主要形成鉛鋅礦體，是整個(gè)成礦過(guò)程中最主要的成礦階段。

（3） 隨著成礦熱液的演化，大氣水所占的比例逐漸增大，此階段大氣水與圍巖的水-巖交換反應(yīng)，主要形成一些粗脈狀的碳酸鹽和少量金屬硫化物，該階段就是碳酸鹽-硫化物階段。

（4） 最后在地表附近，由于表生氧化作用，主要形成菱鋅礦、藍(lán)銅礦、孔雀石等表生氧化礦物。

結(jié)合礦床基礎(chǔ)地質(zhì)特征，基于成礦流體的成礦過(guò)程研究工作表明該礦床成因類型為淺成低溫低鹽低密度鉛鋅多金屬礦床。

6 結(jié)論

（1） 多日茸鉛鋅礦床主成礦期流體包裹體主要為氣液兩相包裹體和純CO2兩相包裹體，流體屬于H2O-CH4-N2-NaCl 體系，成礦流體屬于低溫、中低鹽度、低密度流體。

（2） 碳氧同位素來(lái)源與賦礦圍巖有著密切的關(guān)系，主要來(lái)源于碳酸鹽巖圍巖的溶解作用；硫同位素表明礦床成礦物質(zhì)硫應(yīng)該來(lái)源于深部，具有深源巖漿硫的特征，可能有部分還原（沉積）硫的混入；鉛同位素主要來(lái)源于深部巖漿房的活動(dòng)，表明成礦流體來(lái)源于深部。

（3） 多日茸鉛鋅多金屬礦床形成經(jīng)歷了石英-黃鐵礦階段、石英-碳酸鹽-多金屬硫化物階段、碳酸鹽-硫化物階段和表生氧化階段四大階段，其中石英-碳酸鹽-多金屬硫化物階段是最主要的鉛鋅礦體成礦階段，該礦床為低溫低鹽低密度鉛鋅多金屬礦床。

致謝感謝青海省有色第一地質(zhì)勘查院的領(lǐng)導(dǎo)在工作中給予了作者團(tuán)隊(duì)大力支持，審稿專家在百忙之中對(duì)本文提出了大量有意義的建設(shè)性意見，在此一并致以最真摯的感謝！