鄂西-湘西铅锌成矿带花垣矿田稀散元素富集规律与成矿动力学背景

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鄂西-湘西铅锌成矿带位于扬子陆块中部,是我国20个重要铅锌成矿带之一,成矿带内已经发现了众多的铅锌矿床(点)。花垣矿田是鄂西-湘西铅锌多金属成矿区带上最具代表性的铅锌矿田。前人在研究区进行了大量的研究,并取得了一定成果。但现阶段对花垣铅锌矿田中稀散元素成矿作用的研究尚很薄弱,对其成矿潜力认识不足,对稀散元素的主要载体还存在一定争议,对稀散元素进入硫化物的替代机制问题还未涉及。对于矿床成因和区域成矿动力学背景的研究等问题还涉及较少,需要更进一步的研究。本文将对上述问题进行研究,取得的成果和认识如下:花垣铅锌矿田闪锌矿Fe含量不高,远远小于铁闪锌矿中的Fe含量,均不属于铁闪锌矿。稀散元素Cd、Ge、Ga相对富集,其中Cd富集程度最高,Ge富集程度相对较高,而Ga富集程度较低,稀散元素In、Tl、Se元素含量均较低。闪锌矿中Fe、Cd主要以+2价的形式直接取代Zn2+:Zn2+?(Fe2+,Cd2+),稀散元素Ge的替代方式主要为3Zn2+?Ge4++2Cu+;Fe、Ge元素存在4Zn2+?Ge4++2Fe2++□(晶体空位)的置换关系,稀散元素Ga存在5Zn2+?2Fe2++2Ga3+的替代关系。根据矿田内闪锌矿元素比值与闪锌矿微量元素组成计算成矿温度为80~200℃(集中于100~180℃,均值133℃),与前人流体包裹体数据一致,指示了该矿床成矿流体为中低温盆地流体。矿区内硫同位素含量变化范围较大,并且具有富集重硫的特征。同种硫化物的δ34S值没有明显的差异,硫化物的硫同位素没有明显的塔式效应。矿区硫同位素分馏基本达到平衡。根据硫同位素值含量、矿区铅锌矿床成矿温度与矿区内发育沥青和碳质有机质的特征,可以推测出硫酸盐的还原主要与有机质的热化学还原作用(TSR)有关。根据矿区硫化物矿石铅同位素构造模式图可以看出矿石铅来源于造山带与上地壳的混合来源。依据矿区地质概况、闪锌矿微量元素富集规律、矿床成矿温度以及Ga+Ge、In+Se+Te、Ag三角图解等特征,可以推断鄂西-湘西铅锌矿区的一系列铅锌矿床应属于后生低温热液型矿床,即典型的密西西比河谷型铅锌矿床(MVT铅锌矿床)。鄂西-湘西铅锌成矿带在早古生代经历了华南内陆造山作用,根据前人对区域构造演化历史的研究及已获得的成矿时代。本文认为花垣铅锌矿田是在早古生代的华南内陆造山带形成各种有利的控矿构造和触发成矿流体运移沉积成矿的动力学背景下的产物。
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