APP下载

陕西南郑马元铅锌矿床热液白云石地球化学

2015-08-26刘淑文李荣西刘云华刘玲芳

大地构造与成矿学 2015年6期
关键词:震旦系白云石白云岩

刘淑文, 李荣西, 刘云华, 曾 荣, 刘玲芳

(1.长安大学 地球科学与国土资源学院, 陕西 西安 710054; 2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室,陕西 西安 710054; 3.西北有色地质勘查局 物化探总队, 陕西 西安 710068)

陕西南郑马元铅锌矿床热液白云石地球化学

刘淑文1,2, 李荣西1,2, 刘云华1,2, 曾荣1,2, 刘玲芳3

(1.长安大学 地球科学与国土资源学院, 陕西 西安 710054; 2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室,陕西 西安 710054; 3.西北有色地质勘查局 物化探总队, 陕西 西安 710068)

陕西南郑马元层控型铅锌矿床位于扬子板块北部碑坝穹隆构造的南缘, 呈似层状产于震旦系灯影组角砾状白云岩构造带中。矿石矿物为闪锌矿、方铅矿, 脉石矿物有白云石、石英、重晶石、方解石和固体沥青。矿区明显发育早期微晶脉状和晚期(成矿期)粗晶团斑状热液白云石。本文对马元铅锌矿床两类热液白云石及围岩的C、O、Sr同位素及稀土元素(REE)地球化学特征进行了对比研究。结果表明: 早期脉状白云石的δ13C(0.18‰)、δ18O(-7.39‰)及87Sr/86Sr(0.70967)值与围岩震旦系白云岩大致一致, 表明成矿流体中C、O、Sr来源于震旦系白云岩的溶解, 稀土元素具明显的Eu正异常(δEu=1.78), 可能反映了其形成于较强的还原环境。成矿期团斑状白云石δ13C值(-2.51‰~0.93‰)与围岩震旦系白云岩(-3.2‰~1.33‰)一致, δ18O值(-12.91‰~-10.95‰)较围岩(-9.2‰~ -3.85‰)平均偏低5.7‰, 且团斑状白云石具有较围岩白云岩高的稀土总量和87Sr/86Sr值, 表明流体可能流经了具有高87Sr/86Sr值和高稀土总量的基底或上覆碎屑岩系, 其较围岩偏低δ18O值和Eu正异常(δEu=1.42)可能与流体具有较高的温度有关。早期脉状白云石可能与震旦系地层中封存的低温压实作用流体有关, 晚期(成矿期)与团斑状白云石有关的成矿期流体可能主要与循环达基底的深部中低温流体有关。

马元铅锌矿床; 热液白云石; C、O、Sr同位素; 稀土元素; 陕西南郑

卷(Volume)39, 期(Number)6, 总(SUM)149

页(Pages)1083~1093, 2015, 12(December, 2015)

0 引 言

扬子地台西缘铅锌矿床广布, 赋矿围岩从二叠系到震旦系均有, 但是以震旦系最重要(王奖臻等,2002; 刘文周等, 2002; 芮宗瑶等, 2004)。近年来,位于扬子地台北缘震旦系灯影组中的陕西南郑马元铅锌矿床的研究备受关注。不少学者对马元铅锌矿的矿床地质及地球化学特征(齐文等, 2004; 李强和王晓虎, 2009; 侯满堂等, 2007a, 2007b; 李厚民等,2007, 2009; 王晓虎等, 2008; 侯满堂, 2009; 刘淑文等, 2012, 2013)等方面做过研究工作, 认为属密西西比河谷型(MVT)型铅锌矿床。但对成矿流体性质、来源及演化的研究还很薄弱。与MVT型铅锌矿床伴生的碳酸盐矿物白云石是探讨这方面的理想对象。碳酸盐矿物C、O、Sr同位素研究可以为成矿流体来源、矿化温度和流体流经路径提供宝贵信息(Ohmoto and Rye, 1979; Spangenberg et al., 1996; 郑永飞, 2001; 黄智龙等, 2004; 吕志成等, 2005;李文博等, 2006; 金中国等, 2007; 高景刚等, 2007; 宋光永等, 2009; 韩英等, 2011)。矿物和岩石REE地球化学特征可以代表成矿流体的REE特征, 其变化规律记录了流体的来源及演化等方面的重要信息(Bau,1991; Davies et al., 1998; 丁振举等, 2000; 黄智龙等,2003; 李文博等, 2004; 周家喜等, 2012)。

笔者在对马元铅锌矿床研究中发现, 矿区内明显存在与成矿关系密切的两期白云石化流体活动。因此, 本文对两期白云石及赋矿震旦系灯影组白云岩C、O、Sr同位素及REE地球化学特征进行了对比研究, 以期为进一步研究成矿流体来源及成矿过程提供重要信息。

1 矿床地质

陕西南郑马元大型层控型铅锌矿床位于扬子板块北部碑坝古陆核活化杂岩区。基底由新元古代火地垭群中、深变质火山碎屑岩系和晋宁-澄江期中酸性侵入岩、基性杂岩等构成, 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、碎屑岩系构成。碑坝穹隆构造核部为火地垭群及晋宁-澄江期中酸性-基性杂岩体, 翼部由上震旦统-下寒武统组成。震旦系-寒武系围绕核部呈带状分布, 重要铅锌矿体围绕穹隆核部呈带状展布于灯影组角砾状白云岩中(图1)。马元铅锌矿床位于碑坝穹隆构造南翼的孔隙沟-楠木树-尖硐子沟一带(图1)。矿区出露地层主要有中新元古界火地垭群、震旦系和寒武系。铅锌矿化主要赋存于震旦系灯影组第三岩性段角砾状白云岩中, 呈透镜状、似层状顺层产出, 沿走向、倾向有膨大、收缩和分枝、复合现象。矿石矿物以闪锌矿为主, 其次为方铅矿, 可见少量黄铁矿等。脉石矿物主要为白云石, 其次有重晶石、方解石、石英, 可见萤石、沥青等。矿石及脉石矿物以中粗粒晶质结构为主; 矿石构造以角砾状为主, 局部为网脉状、脉状。角砾成分主要为灯影组灰白色泥晶-微晶白云岩和少量硅质白云岩。角砾大小不一,棱角明显, 位移较小, 为张性破裂作用的产物。铅锌矿化主要以胶结物形式充填于角砾间的裂隙, 对角砾交代蚀变现象不明显, 仅局部可见角砾的溶蚀、交代现象, 反映了成矿流体胶结脆性碎裂的白云岩角砾及沿白云岩中张性裂隙充填的特征。

图1 马元铅锌矿床地质图(据齐文等, 2004)Fig.1 Geological sketch map of the Mayuan Pb-Zn deposit in Nanzheng, Shaanxi province

白云石是马元铅锌矿床的重要脉石矿物, 除了震旦系灯影组角砾状白云岩中的泥晶-微晶白云石外, 与热液活动有关的白云石主要有2种类型(表1,图2): (1)微晶脉状白云石和中-粗晶团斑状白云石。脉状白云石通常由灰白色和含有机质的灰黑色白云石脉相间构成, 脉宽为5~10 cm, 局部可见穿切地层、沿构造裂隙弯曲延伸达数十米(图2a、b); 或破碎成条带状的角砾, 分布在角砾状铅锌矿中(图2c、 d), 脉状白云石由微晶-粉晶白云石集合体构成, 偏光显微镜下, 微晶白云石集合体垂直脉体延伸方向呈带状消光(图2e)。该带状消光特点也是区别围岩角砾状白云岩中微晶白云石的重要特征之一。(2)团斑状白云石主要成团斑状分布在角砾状铅锌矿石的胶结物中(图2f、g), 呈白色、中-粗晶菱面体结构(图2h), 或曲边鞍状结构(图2i)。团斑状白云石常与闪锌矿共生, 与成矿关系密切。

表1 马元铅锌矿床热液白云石类型及特征Table 1 Comparison of the characteristics of two types of hydrothermal dolomite from the Mayuan Pb-Zn deposit

2 样品采集与分析

分析样品主要采自马元铅锌矿区楠木树矿段的震旦系灯影组白云岩、脉状白云石及团斑状白云石。区域上震旦系灯影组白云岩多以泥晶白云岩为主,不少研究者认为, 灯影组泥晶白云岩为原生白云岩(雷怀彦和朱莲芳, 1992; 王士峰和向芳, 1999)。矿区含矿角砾岩带中的角砾状白云岩由于受到重结晶作用, 多为微晶白云岩, 局部有少量硅化微晶白云岩。

本次白云石单矿物主要采用手工挑选。将样品碎至40目, 在双目镜下剔除杂质, 使样品的纯度达到98%以上, 最后将纯净的样品用玛瑙研钵研磨至200目, 符合测试对样品的要求。C、O及Sr同位素分析在中南矿产资源监督检测中心完成。C和O同位素分析采用100%磷酸法。碳酸盐矿物与100%磷酸在特定温度下反应, 释放出CO2, 通过测定与之平衡的CO2的C、O同位素, 确定碳酸盐的C、O同位素组成。测试仪器为MAT251固体同位素质谱仪, 分析精密度在0.1‰以内。Sr同位素分析采用MAT-261固体同位素质谱仪进行比值测定, 检测温度为20 ℃, 检测湿度为30%。稀土元素由长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室采用X7型ICP-MS分析。

3 分析结果

3.1C、O、Sr同位素组成

马元铅锌矿白云石及赋矿角砾状白云岩的C、 O、Sr同位素组成测试结果见表2。

震旦系灯影组角砾状白云岩的同位素组成为:δ13CPDB= -3.2‰~1.33‰, 平均值为-0.31‰; δ18OPDB= -9.2‰~ -3.85‰, 平均为-6.23‰;87Sr/86Sr=0.70890~0.70994, 平均0.70943。该C、O同位素组成代表了沉积碳酸盐的组成, 而87Sr/86Sr组成与灯影期海水组成接近, 与杨杰东等(2000)获得的湖北宜昌震旦系剖面碳酸盐岩样品的组成一致, 反映了研究区震旦系灯影组角砾状白云岩受到的后期蚀变改造作用不明显。

脉状白云石δ13CPDB、δ18OPDB及87Sr/86Sr值分别为0.18、-7.39和0.70967, 与灯影组白云岩一致(表2、图3)。团斑状白云石变化范围分别为: δ13CPDB= -2.51‰~0.93‰, 平均-0.73‰; δ18OPDB=-12.91‰~-10.95‰, 平均-11.80‰;87Sr/86Sr=0.71146。团斑状白云石δ13C值与围岩白云岩δ13C值完全重叠, 而δ18O值低于围岩白云岩(图3a)。团斑状白云石87Sr/86Sr比值高于脉状白云石和灯影组白云岩(图3b), 明显低于郭家坝组炭质页岩(0.74565~0.74892),与马元矿区闪锌矿流体包裹体87Sr/86Sr比值(0.71111~0.72188)接近。

3.2稀土元素地球化学特征

矿区白云石、赋矿围岩震旦系灯影组角砾状白云岩、基底火地垭群火山碎屑岩及上覆寒武系郭家坝组炭质页岩的稀土测试分析值及相关参数见表3。

图2 脉状及团斑状白云石Fig.2 Photos showing the vein and cloddy dolomite from the Mayuan Pb-Zn deposit

表2 马元铅锌矿床C、O、Sr同位素组成Table 2 Carbon, oxygen, and strontium isotopes of the Mayuan Pb-Zn deposit

图3 灯影组白云岩、脉状白云石及团斑状白云石的δ13C-δ18O(a)和87Sr/86Sr-δ18O(b)图解Fig.3 Plots of δ13C vs. δ18O (a), and87Sr/86Sr vs. δ18O (b) values for vein dolomite, cloddy dolomite, and the DengyingFormation dolomite

脉状白云石的稀土总量ΣREE=0.54×10-6~2.4×10-6, 平均1.23×10-6, 轻重稀土比值LREE/HREE=3.1~8.9, 平均5.79。δEu=1.29~2.77, 平均1.78; δCe= 0.68~1.04, 平均0.82。总体上表现为稀土总量低、配分曲线近平坦、δEu正异常及δCe弱负异常特点(图4a)。

团斑状白云石的ΣREE=2.43×10-6~4.03×10-6,平均为3.14×10-6, LREE/HREE=4.97~5.85, 平均5.5。δEu=1.0~2.21, 平均1.42; δCe=0.91~0.95, 平均0.93。总体上表现为稀土总量低、配分曲线近平坦、δEu弱正异常及δCe无异常特点(图4b)。

赋矿震旦系泥晶-微晶白云岩的ΣREE=0.74× 10-6~4.78×10-6, 平均1.6×10-6; LREE/HREE=6.18~8.33, 平均7.07。δEu=0.82~1.58, 平均1.21; δCe= 0.79~1.13, 平均0.97。总体上表现为稀土总量低、配分曲线近平坦、δEu弱正异常及δCe无异常的特点(图4c)

基底火地垭群和上覆寒武系炭质页岩的ΣREE=81.01×10-6~141.66×10-6, 平均119.91×10-6;LREE/HREE=3.87~13.32, 平均7.37; δEu=0.89~1.38,平均1.05; δCe=0.72~0.95, 平均0.85。表现为稀土总量高、配分曲线平坦, δEu无异常及δCe明显负异常的特点(图4d)。

图4 马元铅锌矿床稀土元素北美页岩标准化配分型式图Fig.4 North American Shale normalized REE patterns for samples from the Mayuan Pb-Zn deposit

4 讨 论

4.1C、O、Sr来源

随着同位素分析技术的进步, 同位素示踪已成为当今研究热液流体来源的有效方法, 而C、O稳定同位素组成则可以有效地示踪热液流体中C、O的来源(Spangenberg et al., 1996; 黄智龙等, 2004)。

在δ13C-δ18O图解(图3a)上, 脉状白云石与围岩白云岩的投影点重叠较好, 而团斑状白云石由于具有偏低的δ18O值导致与围岩和脉状白云石的投影点差异较大, 单独成群, 暗示了三者之间的区别和联系。早期脉状白云石的δ13C、δ18O值与围岩白云岩完全重叠, 表明成矿流体中C、O来源于埋藏过程中化学压实作用导致的震旦系白云岩的溶解。团斑状白云石与围岩白云岩的δ13C值变化相近, 而δ18O值偏低5.7‰, 可能与团斑状白云石形成时温度较高有关。根据同位素分馏作用原理, 在碳酸盐与水体处于同位素平衡条件下发生沉淀时, 如果盐度恒定,则δ18O值就随沉淀温度升高而降低(Craig, 1965)。因此, 流体温度较高时沉淀出的白云石具有较低的δ18O值。团斑状白云石主要为粗晶菱面体或鞍状结构, 这种鞍形白云石通常与MVT型铅锌矿床具有空间和成因上的联系(Machel, 1987; Qing and Mountjoy, 1992; Davies and Smith, 2006), 是指示热液环境最重要的岩石学标志(Davies and Smith,2006)。据王晓虎等(2008)研究, 与白云石共生的闪锌矿的均一温度达275 ℃, 因此团斑状白云石偏低的δ18O值可能与团斑状白云石沉淀时温度较高有关。

矿物或岩石中的Sr同位素组成, 由沉积时带入的初始Sr和矿物形成以来Rb衰变产生的放射成因Sr两部分组成。因此, 一般而论, 在利用Sr同位素资料解决地质问题时需要根据矿物中的Rb含量或87Rb/86Sr值对矿物Sr同位素测定值进行初始化校正。本次测试样品中灯影组角砾状白云岩、脉状白云石、团斑状白云石样品中的Rb/Sr比值均小于0.1,因此即使不对样品中的锶同位素组成进行放射性积累的校正, 样品的87Sr/86Sr比值可以视为其沉淀时进入矿物的初始值。由于在不同地质环境下,87Sr/86Sr的变化范围明显不同, 且成矿流体中的Sr一般是源区Sr和流经途中Sr的叠加, 包含了源区和运移途径的信息(Brannon et al., 1991)。

研究区早期脉状白云石87Sr/86Sr值(0.70967)与围岩白云岩(0.70890~0.70994)接近, 表明早期脉状白云石流体可能主要源于围岩白云岩地层。成矿期团斑状白云石(0.71146)与同期闪锌矿的87Sr/86Sr值(0.71111~0.72188)接近, 但高于围岩白云岩以及早期脉状白云石87Sr/86Sr值, 说明围岩白云岩不足以提供该成矿期流体高的87Sr/86Sr值, 其流体来源可能与富放射成因87Sr的成矿流体有关。一般来讲, 大陆地壳富放射成因87Sr的潜在来源为火成硅酸盐矿物或Rb/Sr比值较高的碎屑岩。研究区基底中酸性侵入岩及上覆地层寒武系炭质页岩具有高的87Sr/86Sr值(0.74565~0.74892)。因此, 初步推断成矿期流体可能为循环达基底的盆地内深部较高温的流体, 循环过程中逐步吸收放射性锶同位素进入到流体, 导致沉淀出的团斑状白云石及硫化物具有较围岩地层高的锶同位素组成。

4.2稀土元素来源与性质

脉状白云石、团斑状白云石与围岩白云岩稀土配分模式比较接近(图4a、b、c、d)。总体上均具有稀土总量低、稀土元素标准化曲线平缓、δEu正异常和δCe异常不明显的特点, 这些相似的稀土元素特征表明白云石与围岩之间存在着成因联系, 这一结论与C、O同位素分析结论一致。但三者在稀土总量ΣREE上差异较大, 团斑状白云石最高(平均为3.14×10-6), 其次为围岩白云岩(1.6×10-6), 脉状白云石最低, 为1.23×10-6。据Michard (1989)的研究表明,碳酸盐地层不可能淋滤出相对富含REE的流体。脉状白云石的ΣREE与灯影组白云岩接近或偏低, 说明脉状白云石主要源于围岩的溶解; 而团斑状白云石的ΣREE高于灯影组白云岩, 说明成矿期有流经富含REE的基底及上覆碎屑岩地层流体的加入, 这一认识与Sr同位素分析得出的认识一致。

脉状和团斑状白云石稀土元素北美页岩标准化存在明显的δEu正异常。Eu以Eu3+还是Eu2+存在, 主要受氧化还原电位、温度、pH值和压力条件控制(Luders et al., 1993)。丁振举等(2000)报道了海底热液系统高温流体的稀土元素具有明显的δEu正异常。Sverjensky (1984)和Bau (1991)指出: 在常温常压条件下, Eu在水溶液以Eu3+形式存在; Eu3+/Eu2+的氧化还原电位随温度的增加而强烈增大, 随pH值增大而有轻微增加, 压力的变化影响很小。所以,Eu3+被还原为Eu2+的氧逸度随温度的增加而增加,当温度足够高时, 即使在中等还原环境下, Eu以Eu2+形式出现, 故高温流体中Eu2+较Eu3+占主导。Eu2+由于离子半径大不易被吸附到矿物晶格中, 从而导致流体相对富Eu, 当温度的降低(小于250 )℃而使得Eu2+重新被氧化时(Luders et al., 1993), 由于Eu3+半径(0.99)与Ca2+接近, 所以较易置换出钙质矿物的Ca2+, 使得此类矿物中呈Eu正异常。

两种白云石及围岩震旦系白云岩中均存在δEu正异常, 但白云石的δEu正异常较围岩更加明显。一方面可能继承了围岩弱的δEu正异常特点, 另一方面可能主要与形成环境有关。早期脉状白云石呈微晶结构, 表明形成于较低的温度条件, 因此, 其δEu正异常可能主要与盆地内成岩作用晚期压实作用形成的封闭的还原环境有关。成矿期团斑状白云石δEu正异常的形成主要与沉淀温度较高有关。这一结论与上文分析一致。

元素Y与REE离子半径接近, 特别是与Sm离子半径十分接近。在Y-ΣREE和Y-Sm图上(图5), 脉状、团斑状白云石与灯影组白云岩的数据投影点呈线性分布, 显示了他们之间的密切成因联系; 但各类之间又具有明显的类聚趋势, 脉状白云石与灯影组白云岩投影点重叠, 表明脉状白云石主要来源于灯影组白云岩的溶解; 而团斑状白云石投影点则相对独立分布, 其Y、Sm及ΣREE含量较高, 表明成矿期流体有REE富集的流体加入, 即成矿流体可能流经了富REE的基底及古生代沉积碎屑岩系。

图5 马元铅锌矿床Y-ΣREE (a)和Y-Sm (b)变化图解Fig.5 Plots of Y vs. ΣREE (a), and Y vs. Sm (b) for dolomites from the Mayuan Pb-Zn deposit

5 结 论

通过对马元铅锌矿床脉状白云石和团斑状白云石的C、O、Sr同位素及稀土元素的系统研究, 发现不同类型白云石的C、O、Sr同位素组成以及稀土元素特征存在差异, 表明其来源和形成过程不同:

(1) 成矿前脉状白云石中的C、O、Sr同位素与围岩震旦系白云岩一致, 表明成矿前脉状白云石主要来源于围岩震旦系白云岩的溶解。脉状白云石与围岩震旦系白云岩稀土配分模式以及Y-ΣREE和Y-Sm图解上的相似性, 也显示了他们之间的密切成因联系。

(2) 团斑状白云石C同位素与围岩大致一致, O同位素略低于围岩, 说明C、O主要来源于围岩, 较围岩偏低的O同位素值, 可能与较高的沉淀温度有关; Sr同位素比值以及ΣREE较围岩明显偏高, 表明围岩白云岩不足以提供团斑状白云石中高的Sr同位素比值以及高ΣREE, 说明流体可能流经了具有高Sr同位素比值和稀土富集的基底或上覆碎屑岩系。

(3) 不同类型白云石中均存在稀土元素正Eu异常。成矿前的脉状白云石正Eu异常可能与早期盆地内封闭的还原环境有关; 成矿期白云石正Eu异常主要与较高温度的成矿流体活动有关。

(4) 与早期脉状白云石有关流体主要与封存在震旦系盆地内部的低温流体有关, 其C、O、Sr及REE继承了围岩碳酸盐特征, 而与团斑状白云石有关的成矿期流体可能主要与循环达基底的深部中低温流体有关。

致谢: 本文撰写了一年整, 野外期间得到了汉中天鸿基矿业有限公司的协助与支持, 审稿人中国地质大学(北京)薛春纪教授提出了建设性修改建议, 在此一并致以特别感谢。

(References):

丁振举, 刘从强, 姚书振, 周宗桂. 2000. 海底热液系统高温流体的稀土元素组成及其控制因素. 地球科学进展, 15(3): 307-312.

高景刚, 梁婷, 彭明兴, 李玉林, 王磊, 高晓理. 2007. 新疆彩霞山铅锌矿床硫、碳、氢、氧同位素地球化学.地质与勘探, 43(5): 57-60.

韩英, 王京彬, 祝新友, 郭宁宁, 李顺庭, 王艳丽. 2011.广东凡口铅锌矿碳、氧同位素地球化学特征及其地质意义. 地质与勘探, 47(4): 642-648.

侯满堂. 2009. 陕西马元铅锌矿有机质与成矿作用的关系研究. 中国地质, 36(4): 861-870.

侯满堂, 王党国, 邓胜波, 杨宗让. 2007b. 陕西马元地区铅锌矿地质特征及矿床类型. 西北地质, 40(1):42-60.

侯满堂, 王党国, 杨宗让, 高杰. 2007a. 陕西马元地区铅锌矿地质特征及找矿远景. 中国地质, 34(1):101-109.

黄智龙, 李文博, 陈进, 吴静, 韩润生, 刘丛强. 2003. 云南会泽超大型铅锌矿床构造带方解石稀土元素地球化学. 矿床地质, 22(2): 199-207.

黄智龙, 李文博, 陈进, 许德如, 韩润生, 刘丛强. 2004.云南会泽超大型铅锌矿床C、O同位素地球化学. 大地构造与成矿学, 28(1): 53-59.

金中国, 张伦尉, 叶静. 2007. 黔西北地区铅锌矿床成矿物质来源探讨. 地质与勘探, 45(6): 32-35.

雷怀彦, 朱莲芳. 1992. 四川盆地震旦系白云岩成因研究.沉积学报, 10(2): 69-78.

李厚民, 陈毓川, 王登红, 李华芹. 2007. 陕西南郑地区马元锌矿的地球化学特征及成矿时代. 地质通报,26(5): 546-552.

李厚民, 王登红, 张长青, 陈毓川, 李立兴. 2009. 陕西几类重要铅锌矿床的矿物微量元素和稀土元素特征.矿床地质, 28(4): 434-448.

李强, 王晓虎. 2009. 扬子北缘震旦系铅锌矿床成矿地质特征及成矿模式. 资源环境与工程, 23(1): 1-6.

李文博, 黄智龙, 陈进, 许成, 管涛, 尹牡丹. 2004. 云南会泽超大型铅锌矿床硫同位素和稀土元素地球化学研究. 地质学报, 78(4): 507-518.

李文博, 黄智龙, 张冠. 2006. 云南会泽铅锌矿田成矿物质来源: Pb、S、C、H、O、Sr同位素制约. 岩石学报, 22(10): 2567-2580.

刘淑文, 刘玲芳, 高永宝, 戈晓红, 郑绪忠, 张海东, 王亮. 2012. 扬子陆块北缘马元铅锌矿成矿物质来源探讨: 来自C、O、H、S、Pb、Sr同位素地球化学证据.矿床地质, 31(3): 545-554.

刘淑文, 石顺, 李荣西, 高云宝, 刘玲芳, 段立志, 陈宝赟, 张少妮. 2013. 扬子板块北缘马元铅锌矿床稀土元素地球化学研究. 矿床地质, 32(5): 979-988.

刘文周, 王奖臻, 李泽琴. 2002. 康滇地轴东缘铅锌矿床地球化学特征. 矿床地质, 21(增), 173-176.

吕志成, 刘丛强, 刘家军, 赵志琦, 吴丰昌, 李剑. 2005.紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床锶同位素及碳氧同位素研究. 地球化学, 34(6): 557-573.

齐文, 侯满堂, 汪克明, 杨宗让, 王党国. 2004. 陕西南郑县马元一带发现大型层控型铅锌矿带. 地质通报,23(11): 1139-1142.

芮宗瑶, 冶金华, 张立生, 王龙生, 梅燕雄. 2004. 扬子克拉通周边及其隆起边缘的铅锌矿床. 中国地质, 31(4):337-346.

宋光永, 刘树根, 黄文明, 王国芝, 陈翠华, 马文辛, 张长俊. 2009. 川东南丁山-林滩场构造灯影组热液白云岩特征. 成都理工大学学报(自然科学版), 36(6):706-715.

王奖臻, 李朝阳, 李泽琴等. 2002. 川、滇、黔交界地区密西西比河谷型铅锌矿床与美国同类矿床的对比.矿物岩石地球化学通报, 21(2): 127-132.

王士峰, 向芳. 1999. 资阳地区震旦系灯影组白云岩成因研究. 岩相古地理, 19(3): 21-29.

王晓虎, 薛春纪, 李智明, 李强, 杨荣进. 2008. 扬子陆块北缘马元铅锌矿地质和地球化学特征. 矿床地质,27(1): 37-48.

杨杰东, 张俊明, 陶仙聪, 王宗哲. 2000. 末元古系-寒武系底Sr、C同位素对比. 高校地质学报, 6(4): 532-545.

郑永飞. 2001. 稳定同位素体系理论模式及其矿床地球化学应用. 矿床地质, 20(1): 57-70.

周家喜, 黄智龙, 周国富, 曾乔松. 2012. 黔西北天桥铅锌矿床热液方解石C、O同位素和REE地球化学. 大地构造与成矿学, 36(1): 93-101.

周炼, 高山, 刘勇胜, 凌文黎, 张利. 2007. 扬子克拉通北缘碎屑沉积岩地球化学特征及意义. 地球科学——中国地质大学学报, 32(1): 29-38.

Bau M. 1991. Rare-earth element mobility during hydrothermal and metamorphic fluid-rock in traction and the significance of the oxidation state of europium. Chemical Geology, 93: 219-230.

Brannon J C, Podosek F A, Viets J G, Leach D L, Goldhaber M and Rowan E L. 1991. Strontium isotopic constraints on the origin of ore-forming fluids of the Viburnum Trend,Southeast Missouri. Geochimica et Cosmochimica Acta,55(5): 1407-1419.

Craig H. 1965. The measurement of oxygen isotope paleotemperature // Tongiorgi E. Stable Isotopes in Oceanographic Studies and Paleotemperature. Pisa:Consiglio Nazionale delle Ricerche Laboratorio di Geologia Nucleare: 161-182.

Davies G R and Smith L B. 2006. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: An overview. AAPG Bulletin, 90(11): 1641-1690.

Davies J F, Prevec S A, Whitehead R E and Jackson S E. 1998. Variations in REE and Sr-isotope chemistry of carbonate gangue, Castellanos Zn-Pb deposit, Cuba. Chemical Geology, 144(1-2): 99-119.

Lüders V, Möller P and Dulskl P. 1993. REE fractionation in carbonates and fluorite // Möller P and Lüders V. Formation of Hydrothermal Vein Deposits. Monograph Series on Mineral Deposits, 30, Berlin: Gebrüder Bornträger: 133-150.

Machel H G. 1987. Saddle dolomite as a by-product of chemical compaction and thermochemical sulfate reduction. Geology, 15: 936-940.

Michard A. 1989. Rare earth element systematics in hydrothermal fluids. Geochimica Cosmochimica Acta,53: 745-750.

Ohmoto H and Rye B O. 1979. Isotope of sulfur and carbon // Barnes H L. Geochemistry of Hydrothermal oreDeposits. New York: John Wiley and Sons: 509-561.

Qing H and Mountjoy E.1992.Large-scale fluid flow in the Middle Devonian Presqu'ile barrier, Western Canada Sedimentary Basin. Geology, 20: 903-906.

Spangenberg J, Fontbote L and Sharp Z D. 1996. Carbon and oxygen isotope study of hydrothermal carbonates in the zinc-lead deposits of the San Vicente district, central Peru: a quantitative modeling on mixing processes and CO2degassing. Chemical Geology, 133(1-4): 89-315.

Sverjensky D A. 1984. Europium redox equilibria in aqueous solution. Earth and Planetary Science Letters,67: 70-78.

C, O, Sr Isotope and REE Geochemistry of Hydrothermal Dolomites from Mayuan Pb-Zn Deposit, Nanzheng, Shaanxi, China

LIU Shuwen1,2, LI Rongxi1,2, LIU Yunhua1,2, ZENG Rong1,2and LIU Lingfang3
(1. School of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, Shaanxi, China; 2. MLR Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, Xi'an 710054, Shaanxi, China; 3. Geophysical and Geochemical Exploration Corporation of Northwest Geological Exploration and Mining Bureau for Nonferrous Metals, Xi'an 710068, Shaanxi, China)

The Mayuan stratabound Pb-Zn deposit in Nanzheng, Shaanxi province, is located in the southern margin of the Beiba Arch, at the northern margin of the Yangtze Plate. The orebodies are stratiform and hosted in breciated dolostone of the Sinian Dengying Formation. The ore minerals are primarily sphalerite and galena, and the gangue minerals comprise of dolomite, quartz, barite, calcite, and solid bitumen. There are vein and cloddy types of hydrothermal dolomite. The C, O, Sr isotopes and REE geochemistry of the two types of dolomite and surrounding rocks were analyzed. The results show that the δ13C (0.18‰), δ18O (-7.39‰), and87Sr/86Sr (0.70967) values of the early vein dolomite are similar to those of the host rock of the Sinian dolostone (δ13C: -3.2‰-1.33‰; δ18O: -9.2‰- -3.85‰;87Sr/86Sr: 0.70890-0.70994), indicating that the C, O and Sr were derived from the dissolution of the host rock. The positive Eu anomalies (average δEu=1.78) might indicate that the dolomite was formed in a strongly reductive environment. The cloddy dolomite has δ13C (-2.51‰-0.93‰) values similar to the host rock, however, the δ18O(-12.91‰- -10.95‰) values lower than the host rock, and ΣREE (3.14×10-6) contents and87Sr/86Sr (0.71146) ratios higher than the host rock (ΣREE: 1.6×10-6;87Sr/86Sr: 0.70890-0.70994). The results show that the cloddy dolomite might have precipitated from a high temperature fluid flowed through felsic basement and overlying clastic rocks (in which the ΣREE and87Sr are much higher). So, it is likely that the early vein-type dolomite is related to the early low temperature compaction fluid which was stored in the Sinian Dengying Formation, and the late (ore forming stage)cloddy-type dolomite is related to the moderate temperature fluid cycling in the Paleozoic strata and the basement.

Mayuan Pb-Zn deposit; hydrothermal dolomite; C, O and Sr isotope; REE; Nanzheng, Shaanxi province

P595; P597; P611

A

1001-1552(2015)06-1083-011

10.16539/j.ddgzyckx.2015.06.010

2014-01-28; 改回日期: 2014-11-22

项目资助: 国家自然科学基金项目(41173055)、中国地质调查局项目(121201112 1117)和中央高校基金项目( 310827153407)联合资助。

刘淑文(1964-), 女, 从事矿床地球化学教学及科研工作。Email: shuwenl@chd.edu.cn

猜你喜欢

震旦系白云石白云岩
遵化市魏家井白云石矿冶金用白云岩矿地质特征
徐淮震旦系九顶山组地层岩石地球化学特征及沉积环境研究
白云岩筑坝的难点和措施
柴达木盆地西部SG-1钻孔中白云石成因探讨
白云石有序度与流变特征的研究进展
武夷山归来
银额盆地哈日凹陷白云岩储层研究
湖南保靖地区震旦系陡山沱组页岩气成藏地质条件分析
渤中X油田沙一段生物碎屑白云岩井场识别方法
川中震旦系灯影组储集层形成及演化研究