青海多日茸铅锌多金属矿床成矿流体特征及矿床成因

靳杨 祁永爱王婧赵俊芳

（1.青海省有色第一地质勘查院，青海西宁 810000；2.青海省隐伏矿勘查重点实验室，青海西宁 810000）

0 引言

青海省三江巨型多金属成矿带是我国重要的铜铅锌多金属矿产资源基地之一（王键，2017；宁传奇，2017），三江巨型成矿带为欧亚板块与印度板块结合部位、特提斯构造域东段，经历了多次板块分离、俯冲和聚合，构造活动强烈，形成了不同种类、不同时期的矿床（姚凤良和孙丰月，2006；毛景文等，2012）。多日茸铅锌多金属矿床位于三江巨型多金属成矿带（赵少卿，2015；许程，2007），地处治多县西南60 km 的多彩地区，地理坐标为E 95°35′15″，N 33°34′30″，工作区面积约为36.19 km2。初步资源量估算，多日茸铅锌多金属矿床12 条铅锌矿共求得铅锌资源量（334）7.81 万t，其中铅资源量（334）1.42 万t，锌资源量（334）6.39 万t。自20 世纪50年代以来，区内相继开展了不同手段、不同方法的基础地质及矿产勘查工作，20 世纪60 年代青海省第一区调大队开展1 ∶100 万《玉树幅》和《温泉幅》区域地质调查工作，建立了研究区地层建造；20 世纪70—80 年代青海省第二区域地质调查大队完成了1 ∶20 万治多县幅区域地质调查，查明了区内地层特征与构造格架，并对区内的成矿条件和成矿规律进行了初步探讨；2008—2010 年，青海有色地质勘局地质矿产勘查院在多日茸矿区开展了1 ∶5 万区域矿产调查工作，基本查明了调查区地质背景及矿产分布、成矿条件及控矿因素；青海省地质调查局2013 年取得“青海省治多县多日茸地区铅锌矿普查探矿权”勘查许可，近年来利用地物综合手段配合槽、钻探探矿工程寻找矿化富集地段，开展矿床地质特征调查；前人研究工作与成果在研究区先后发现了一批矿产地，显示良好的找矿前景。

区内矿产信息较多，系统性矿产地质工作开展较少，控制成矿的热液流体性质、同位素特征等研究工作尚浅，多日茸铅锌多金属矿床形成机理研究十分薄弱，制约了研究区矿产资源评价。流体包裹体及碳、氧、硫、铅同位素等是研究矿床流体特征的有效手段（吴开心等，2002；杨清等，2018；娄元林等，2018）。本次研究在收集前人区域成果的基础上，开展野外地质调查采集多日茸铅锌矿床主成矿期的岩石样品，通过开展流体包裹体岩相、均一温度、盐度、密度与拉曼光谱分析和碳、氧、硫、铅同位素等测试分析，探讨基于成矿流体的成矿过程研究工作，进而揭示矿床成因，服务于整个“三江成矿带北段”的矿产资源评价工作。

1 区域成矿地质背景

多日茸铅锌多金属矿床唐古拉北缘三江源地区，山势陡峻，沟谷纵横，属侵蚀高山亚区。大地构造位置为北羌塘地块与松潘-甘孜地块的接触部位，金沙江缝合带位于中间，北侧是昆仑断裂，北西是阿尔金走滑断裂（辛天贵等，2014；任华等，2016；张飞等，2017；席宏等，2019；王艳慧等，2019）。区内出露的地层较为单一，出露的地层为三叠系巴塘群第二岩组的火山岩、灰岩、含铜凝灰岩、长石石英砂岩（郑宗学等，2012；赵程龙等，2013；陈根等，2016）（图1）。矿（化）体集中分布在巴塘群灰岩、火山岩组灰岩，矿体产出于断层下盘的灰岩破碎带中，赋矿岩性为碎裂岩化灰岩、灰黑色灰岩。

区内主体构造为北西向，近东西向断裂及不同等级的次级断裂分布全区。断裂构造从其展布方向可分为：东西向、近南北向及北西向断裂，其性质多为压扭性压性断裂，具多期活动的特点。区内断裂较发育，呈现多组多期性，以压性或压扭性断裂为主，断裂带内构造角砾岩和断层泥发育，断裂控制矿化的形成和分布，可能是导矿构造，同时局部又是容矿构造。其中近南北向断裂控制锌矿体的产出，东西向断裂控制了铜矿化的产出，说明该区成矿与构造有着较为密切的关系（丰成友等，2010；刘鹏，2015；谈艳等，2019）。

2 样品及分析方法

图1 多日茸地区地质矿产图

流体包裹体样品来源均选自多日茸铅锌矿床主成矿期，方铅矿、闪锌矿、方解石制成流体包裹体片。包裹体片的岩相观测设备为OLYMPUS 显微镜，C、H、O 同位素样选自方解石和白云石进行测试，S 同位素选自含黄铁矿矿物进行测试。

流体包裹显微测温分析在吉林大学地球科学学院流体实验室完成。仪器型号LinkamTHMSG600型冷-热仪器，测定范围-190～300℃，测试误差＜1℃。碳、氢、氧同位素测试分析在青海省隐伏矿勘查重点实验室MAT-252 型质谱仪上测试，选取粒度在40～80 目、纯度＞99%的单矿物进行测试。采用Zn 还原法，利用400℃条件下，爆裂获得的单矿物包裹体水和Zn 粒发生反应生成的H2分析H 同位素的组成；δ18O 采用BrF5平衡法，在450～550℃条件下单矿物与BrF5反应2h，生成的O2与石墨棒反应转化的CO2分析O 同位素组成；测定的和δ18O 均以SMOW 为标准，分析精度在±0.2‰；δ18O 分别以PDB 和SMOW 为标准，采用公式δ18OSMOW=1.03091×δ18OPDB+30.91 计算δ18OSMOW。S 同位素测试在青海省隐伏矿勘查重点实验室MAT-252 型质谱仪上测试，选取纯度＞99%的单矿物研磨至200 目以下，硫化物和Cu2O、V2O5氧化剂混合充分反应，利用液氮冷冻剂收集并纯化SO2，使用DeltaVPlus 质谱仪分析SO2中的S 同位素组成。

3 流体包裹体研究

3.1 岩相学与光谱学特征

本次流体包裹体研究挑取了矿区钻孔岩芯中的5 件流体包裹体样品，主要是硫化物脉中、方解石-硫化物脉中的包裹体，依据流体包裹体镜下的相态特征和化学组成，将其大致分为两类：气液两相包裹体和纯CO2两相包裹体（图2 a，b）。包裹体多呈椭圆形、圆形和不规则状，大小4～12 μm，主要集中在8～12 μm，气液比10～30。

多日茸主成矿阶段矿石中流体包裹体进行了激光拉曼光谱分析，分析结果（图3）显示，流体包裹体气相成分主要以H2O 为主，另外含有少量CH4和N2，流体属于H2O-CH4-N2-NaCl 体系。

3.2 均一温度、盐度、密度

显微测温分析挑选了用于测试的3 件样品中颗粒较大，形态较为规则，代表性较好的富液相流体包裹体进行均一温度和冰点温度测试，共计63 多个显微测温数据（表1）。结果表明，包裹体均一温度变化范围170.3～203.1℃，峰值集中在195～200℃（图4a）。包裹体的盐度根据冰点温度确定（卢焕章等，2004）。盐度计算公式获得，盐度0.35%～7.58%NaCleq，峰值集中在2%～6%NaCleq（图4b）。密度据刘斌和段光贤（1987）公式计算获得，密度0.85～0.95g/cm3，峰值0.88～0.91g/cm3（图4c）。

综上所述，多日茸矿床流体包裹体均一温度集中于195～200℃，属于低温流体；流体盐度集中在2%～6%，显示中低盐度特点；流体的密度0.88～0.91g/cm3，属于低密度流体。综合分析认为，多日茸成矿流体属于低温、中低盐度、低密度流体。

图2 多日茸矿床流体包裹体显微照片

图3 多日茸矿床流体包裹体激光拉曼光谱分析

表1 多日茸矿床流体包裹体显微测温数据及估算参数表

图4 多日茸矿床流体包裹体均一温度（a）、盐度（b）和密度（c）直方图

4 同位素特征

4.1 碳、氧同位素

成矿流体作为迁移成矿元素的介质，是研究矿床成因的关键。热液方解石的C、O 同位素组成是示踪成矿流体来源的有效手段（谭泽模等，2014；吴昌雄等，2019）。根据测试结果多日茸矿床主成矿期的方解石δ13CV-PDB值变化范围为-2.0‰～0.9‰，平均-0.1‰，方解石δ18OV-SMOW值变化范围为13.8‰～18.8‰，平均16.4‰，方解石δ18OV-PDB值变化范围-16.6‰～11.7‰，平均-14.1‰，故矿床碳同位素来源为沉积岩中碳酸盐岩脱气或含盐卤水与泥质岩相互作用。在碳氧同位素组成图解中，多日茸矿床主成矿期的方解石数据点大致近水平分布且均投影到碳酸盐溶解作用区域，这指示矿床成矿流体的碳氧同位素来源与赋矿围岩有着密切的关系，主要来源于碳酸盐岩围岩的溶解作用（图5）。

4.2 硫同位素

多日茸矿床中黄铁矿δ34SV-CDT值介于-35.5‰～0.5‰，主要集中于0±3‰，个别样品δ34SV-CDT负值较大。由于矿区中未见重晶石或者磁黄铁矿、石墨等反映强氧化或强还原环境的矿物，故选用黄铁矿中的δ34S 作为成矿溶液的δ34S 总值，即成矿溶液中的δ34S 主要为0±3‰，该值位于0 附近，这表明矿床成矿物质硫应该来源于深部，具有深源岩浆硫的特征，另外个别较大δ34SV-CDT负值的存在，可能指示着部分还原（沉积）硫的混入（图6）。

4.3 铅同位素

矿石中方铅矿铅同位素组成研究显示，不同样品铅同位素组成变化较小，206Pb/204Pb 值在18.477～18.615，极差为0.138；207Pb/204Pb 值在15.693～15.770，极差为0.077；208Pb/204Pb 值在38.768～39.010，极差为0.242。在铅同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb 和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb 组成图解上，多日茸硫化物中的铅同位素与中生代三叠纪火山岩、新生代侵入岩铅同位素组成对比时发现多日茸矿床的硫化物铅同位素组成与中生代三叠纪火山岩和新生代火山岩铅同位素组成分布形式、分布范围上存在较大差异，多日茸矿床铅同位素与中生代、新生代铅同位素关系不大，多日茸矿床铅同位素主要来源于深部岩浆房的活动，表明成矿流体来源于深部（图6）。

5 矿床成因探讨

晚三叠世，矿区受古特提斯构造域影响，岩浆活动较为活跃，区内火山活动活跃，规模较大，伴随着强烈的成岩成矿作用。基于成矿流体性质和碳、氧、硫和铅同位素特征分析，认为多日茸铅锌多金属矿床大体经历了如下形成过程（图7）。

图5 多日茸铅锌多金属矿床流δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图解

图6 206Pb/ 204Pb-207Pb/ 204Pb 与206Pb/ 204Pb-208Pb/ 204Pb 图解

图7 多日茸铅锌矿床成矿过程示意图

（1） 矿区经历多期次的构造活动，区内发育大量断裂，大气降水不断循环在断裂及岩性薄弱面中。区内岩浆活动频繁，岩浆侵位后凝固晚期分离出大量成矿热液，成矿热液沿着矿区内与成矿关系最为紧密的逆冲推覆构造裂隙上升运移。在浅部，大气降水与上升的岩浆水混合，导致热液温度、盐度等物理化学性质逐渐发生变化，成矿热液中的部分物质在构造有利部位结晶形成自形程度较高的黄铁矿、石英，该阶段就是石英-黄铁矿阶段。

（2） 在逆断层形成的矿化蚀变带中具有较强的铅、锌金属矿化及强烈的碳酸盐岩化、硅化等低温热液蚀变，断层破碎带为深部岩浆分离的多金属成矿热液运移富集成矿提供通道及空间场所。热液循环过程中溶解了围岩中的碳酸盐，形成含碳酸盐卤水，形成混合的成矿热液，此时温度、盐度等物理化学性质急剧下降，形成温度较低的成矿热液，混合后的成矿热液在压力的作用下继续沿着裂隙向上运移，在成矿有利部位，金属元素逐渐沉淀，此时，形成矿物主要是方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，该阶段就是石英-碳酸盐-多金属硫化物阶段，主要形成铅锌矿体，是整个成矿过程中最主要的成矿阶段。

（3） 随着成矿热液的演化，大气水所占的比例逐渐增大，此阶段大气水与围岩的水-岩交换反应，主要形成一些粗脉状的碳酸盐和少量金属硫化物，该阶段就是碳酸盐-硫化物阶段。

（4） 最后在地表附近，由于表生氧化作用，主要形成菱锌矿、蓝铜矿、孔雀石等表生氧化矿物。

结合矿床基础地质特征，基于成矿流体的成矿过程研究工作表明该矿床成因类型为浅成低温低盐低密度铅锌多金属矿床。

6 结论

（1） 多日茸铅锌矿床主成矿期流体包裹体主要为气液两相包裹体和纯CO2两相包裹体，流体属于H2O-CH4-N2-NaCl 体系，成矿流体属于低温、中低盐度、低密度流体。

（2） 碳氧同位素来源与赋矿围岩有着密切的关系，主要来源于碳酸盐岩围岩的溶解作用；硫同位素表明矿床成矿物质硫应该来源于深部，具有深源岩浆硫的特征，可能有部分还原（沉积）硫的混入；铅同位素主要来源于深部岩浆房的活动，表明成矿流体来源于深部。

（3） 多日茸铅锌多金属矿床形成经历了石英-黄铁矿阶段、石英-碳酸盐-多金属硫化物阶段、碳酸盐-硫化物阶段和表生氧化阶段四大阶段，其中石英-碳酸盐-多金属硫化物阶段是最主要的铅锌矿体成矿阶段，该矿床为低温低盐低密度铅锌多金属矿床。

致谢感谢青海省有色第一地质勘查院的领导在工作中给予了作者团队大力支持，审稿专家在百忙之中对本文提出了大量有意义的建设性意见，在此一并致以最真挚的感谢！