陕西马元铅锌矿床中有机质的存在及其对成矿的作用

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.15

摘要/Abstract

摘要：

马元铅锌矿床位于扬子地台北缘,米仓山隆起带东段,是扬子地台周缘地区重要的铅锌矿床之一。矿体赋存于震旦系灯影组角砾状白云岩中,矿石中见大量沥青与闪锌矿、方铅矿紧密共伴生。为探讨马元铅锌矿床中有机质对铅锌成矿的作用,对矿床中的沥青、矿石及围岩进行了系统的矿相学、岩相学、显微测温、激光拉曼成分分析及碳同位素研究。结果表明: 矿床中有机包裹体发育,且有机包裹体中含有甲烷、乙烷、硫化氢、二氧化碳等组分;包裹体均一温度、沥青的镜质体反射率所计算的演化最大古地温与碳同位素特征显示,矿床中的有机质可能是由震旦系灯影组地层中的古油藏发生热裂解形成,古油藏的热裂解为成矿作用提供了还原环境,并为成矿流体中的金属离子沉淀提供了还原硫。

关键词: 有机质, 流体包裹体, 碳同位素, 铅锌矿床, 陕西马元

Abstract:

Mayuan lead-zinc deposit is located in the east of Micangshan tectonic belt, the northern margin of the Yangtze plate, which is one of the most important lead-zinc deposits in this area. The ore body is hosted in the Sinian Dengying Formation breccia dolomite, and there is a large amount of bitumen associated with sphale-rite and galena in ores. In order to explore the effect of organic matter on lead-zinc mineralization in Mayuan lead-zinc deposit, detailed study of mineralogy, petrography, microthermometry and systematic analysis of laser Raman spectra and carbon isotopic compositions were carried out on bitumen, ores and surrounding rocks. The results show that there are a large number of organic inclusions in the deposit, and the organic inclusions are composed of CH₄, C₂H₆, H₂S, CO₂ and other components. The result of homogenization temperature of inclusions, the maximum palaeotemperature calculated by vitrinite reflectance of bitumen and carbon isotopic compositions show that the organic matter in the deposit may be formed by thermal cracking of the paleo-oil reservoir once existed in the Sinian Dengying Formation. The thermal cracking of the paleo-oil reservoir provided a reduction environment and a reduction sulfur for lead-zinc mineralization.

Key words: organic matter, fluid inclusion, carbon isotope, Pb-Zn deposit, Mayuan,Shaanxi

中图分类号:

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图/表 11

图1 扬子板块北缘米仓山地区天然沥青分布图(据文献[15]修改)

Fig.1 Distribution of bitumen in Micangshan area,the northern margin of the Yangtze plate (modified after reference[15])

图2 马元铅锌矿床地质图(据文献[8]修改)

Fig.2 Geological map of Mayuan Pb-Zn deposit(modified after reference[8])

图3 马元铅锌矿床沥青产出特征 Sp.闪锌矿;Gn.方铅矿;Bit.沥青;Dol.白云石;Qtz.石英

Fig.3 Main features of bitumen in Mayuan Pb-Zn deposit

图4 马元铅锌矿床显微镜下沥青与金属矿物特征 Sp.闪锌矿;Gn.方铅矿;Bit.沥青

Fig.4 Characteristics of bitumen and metal minerals of Mayuan Pb-Zn deposit under microscope

表1 马元铅锌矿床中沥青的电子探针分析结果(wB/%)

Table 1 Electron probe analysis of bitumen from Mayuan Pb-Zn deposit(%)

描述	样品编号	Zn	Pb	Fe	S	V	Ni	Au	As	Se	Cd	Sb	Bi	Ag	Co	Cu	In	总量	S/Ni
不规则细粒状、细脉状沥青	YM7-2-2	0.071	—	0.006	5.939	0.051	0.008	0.025	0.002	—	—	—	—	—	—	—	—	6.102	742.375
	1070-JK1-4	0.026	—	0.005	4.829	0.003	0.019	—	—	—	0.027	—	—	0.003	—	0.013	0.002	4.927	254.158
	871-JK20-2	0.714	—	—	4.556	0.006	—	—	—	—	0.027	0.015	—	—	—	—	0.007	5.325	—
	YM7-2-3	0.665	—	0.002	6.354	0.006	0.016	0.004	0.006	—	—	—	—	—	0.006	0.006	0.000	7.065	397.125
	YM12-5-3-3	0.028	—	—	4.291	0.003	0.000	0.007	0.000	—	—	—	0.049	—	—	—	—	4.378	—
	CM21-40-2	0.164	—	—	5.069	0.000	0.016	0.011	0.000	—	—	—	—	0.011	—	—	0.002	5.273	316.813
	955-JK1-3	0.090	—	—	5.228	0.017	0.013	—	—	0.014	—	0.001	—	0.005	0.004	—	—	5.372	402.154
	913-JK22-2	0.054	—	0.006	4.098	0.025	0.002	—	—	—	—	0.023	—	—	0.001	0.006	—	4.215	2 049.000
平均		0.227	—	0.005	5.046	0.014	0.011	0.012	0.002	0.014	0.027	0.013	0.049	0.006	0.004	0.008	0.003	5.332	693.604
团块状、球颗状、液滴状沥青	871-JK20-3	0.011	0.006	0.005	4.457	0.042	0.005	0.043	—	—	—	—	—	—	—	0.004	—	4.573	891.400
	YM12-4-2-3	0.008	0.023	0.017	4.164	—	0.030	0.032	—	0.001	0.033	0.002	—	—	0.004	—	—	4.314	138.800
	CM21-29-2	—	—	—	4.561	—	0.019	0.039	0.017	0.000	0.016	—	—	0.004	0.002	—	—	4.658	240.053
	955-jk1-2	—	—	0.004	4.578	—	0.017	—	—	0.012	—	—	—	0.005	0.016	0.003	0.005	4.640	269.294
	CM21-25-1	0.005	0.011	—	4.288	0.037	0.006	0.014	0.015	0.017	0.018	—	—	—	—	—	0.001	4.412	714.667
	CM21-29-1	—	—	—	4.360	0.025	0.013	—	—	—	—	—	0.010	—	0.011	0.009	—	4.428	335.385
	1030-1-2	—	0.028	—	5.984	0.008	0.010	0.014	—	0.007	0.013	0.006	—	—	0.004	—	—	6.074	598.400
平均		0.008	0.017	0.009	4.627	0.028	0.014	0.028	0.016	0.007	0.020	0.004	0.010	0.005	0.007	0.005	0.003	4.728	455.428

表1 马元铅锌矿床中沥青的电子探针分析结果(wB/%)

Table 1 Electron probe analysis of bitumen from Mayuan Pb-Zn deposit(%)

描述	样品编号	Zn	Pb	Fe	S	V	Ni	Au	As	Se	Cd	Sb	Bi	Ag	Co	Cu	In	总量	S/Ni
不规则细粒状、细脉状沥青	YM7-2-2	0.071	—	0.006	5.939	0.051	0.008	0.025	0.002	—	—	—	—	—	—	—	—	6.102	742.375
	1070-JK1-4	0.026	—	0.005	4.829	0.003	0.019	—	—	—	0.027	—	—	0.003	—	0.013	0.002	4.927	254.158
	871-JK20-2	0.714	—	—	4.556	0.006	—	—	—	—	0.027	0.015	—	—	—	—	0.007	5.325	—
	YM7-2-3	0.665	—	0.002	6.354	0.006	0.016	0.004	0.006	—	—	—	—	—	0.006	0.006	0.000	7.065	397.125
	YM12-5-3-3	0.028	—	—	4.291	0.003	0.000	0.007	0.000	—	—	—	0.049	—	—	—	—	4.378	—
	CM21-40-2	0.164	—	—	5.069	0.000	0.016	0.011	0.000	—	—	—	—	0.011	—	—	0.002	5.273	316.813
	955-JK1-3	0.090	—	—	5.228	0.017	0.013	—	—	0.014	—	0.001	—	0.005	0.004	—	—	5.372	402.154
	913-JK22-2	0.054	—	0.006	4.098	0.025	0.002	—	—	—	—	0.023	—	—	0.001	0.006	—	4.215	2 049.000
平均		0.227	—	0.005	5.046	0.014	0.011	0.012	0.002	0.014	0.027	0.013	0.049	0.006	0.004	0.008	0.003	5.332	693.604
团块状、球颗状、液滴状沥青	871-JK20-3	0.011	0.006	0.005	4.457	0.042	0.005	0.043	—	—	—	—	—	—	—	0.004	—	4.573	891.400
	YM12-4-2-3	0.008	0.023	0.017	4.164	—	0.030	0.032	—	0.001	0.033	0.002	—	—	0.004	—	—	4.314	138.800
	CM21-29-2	—	—	—	4.561	—	0.019	0.039	0.017	0.000	0.016	—	—	0.004	0.002	—	—	4.658	240.053
	955-jk1-2	—	—	0.004	4.578	—	0.017	—	—	0.012	—	—	—	0.005	0.016	0.003	0.005	4.640	269.294
	CM21-25-1	0.005	0.011	—	4.288	0.037	0.006	0.014	0.015	0.017	0.018	—	—	—	—	—	0.001	4.412	714.667
	CM21-29-1	—	—	—	4.360	0.025	0.013	—	—	—	—	—	0.010	—	0.011	0.009	—	4.428	335.385
	1030-1-2	—	0.028	—	5.984	0.008	0.010	0.014	—	0.007	0.013	0.006	—	—	0.004	—	—	6.074	598.400
平均		0.008	0.017	0.009	4.627	0.028	0.014	0.028	0.016	0.007	0.020	0.004	0.010	0.005	0.007	0.005	0.003	4.728	455.428

表2 马元铅锌矿床沥青反射率测试结果

Table 2 Reflectance of bitumen from Mayuan Pb-Zn deposit

样品编号	点数	R_b/%	R_o/%	公式(1)t_max/℃	公式(2)t_max/℃	公式(3)t_max/℃	公式(4)t_max/℃
871-JK1	10	3.60	2.70	226.97	215.60	277.86	281.21
1030-1	8	4.21	3.10	234.31	226.70	294.83	298.8
1030-1-2	8	4.11	3.04	233.21	225.13	292.44	296.37
955-YM12-4-1	10	3.83	2.85	229.75	220.00	284.58	288.20

图5 马元铅锌矿床闪锌矿及热液白云石中包裹体显微岩相学特征 a.闪锌矿中的有机包裹体与无机包裹体; b.热液白云石中的烃类单相包裹体、烃-H2O包裹体与H2O包裹体

Fig.5 Micropetrography of fluid inclusions in sphalerite and dolomite from Mayuan Pb-Zn deposit

图6 马元铅锌矿床闪锌矿中流体包裹体激光拉曼图谱

Fig.6 Raman spectra of fluid inclusions in sphalerite from Mayuan Pb-Zn deposit

表3 马元铅锌矿床闪锌矿流体包裹体均一温度测试结果

Table 3 Homogenization temperatures of fluid inclusions in sphalerite from Mayuan Pb-Zn deposit

矿物	包裹体类型	测定个数	变化范围/℃	数据来源
闪锌矿	气液两相	8	178~192	本文
闪锌矿	气液两相	5	171~183	本文
闪锌矿	气液两相	5	155~175	文献[20]
早期闪锌矿	气液两相	7	255~314	文献[21]
中期闪锌矿	气液两相	30	183~276	文献[21]

表4 马元铅锌矿床闪锌矿流体挥发分、沥青的碳同位素组成

Table 4 Carbon isotopic compositions of volatile gas in fluid inclusions of sphalerite and bitumen from Mayuan Pb-Zn deposit

样品编号	地层	样品性质	碳同位素,PDB标准			数据来源
样品编号	地层	样品性质	δ¹³C/‰	δ¹³ $C C H 4$ /‰	δ¹³ $C C 2 H 6$ /‰	数据来源
871-JK	灯影组	球颗状沥青	-34.28			本文
955-CM21-8	郭家坝组	炭质板岩干酪根	-30.67
955-CM21-19	郭家坝组	炭质板岩干酪根	-32.06
955-CM21-23/29	灯影组	白云岩干酪根	-32.86
955-CM21-25	灯影组	脉状沥青	-33.23
955-CM21-33	灯影组	球颗状沥青	-34.76
955-CM21-43	灯影组	脉状沥青	-34.10
913-JK-1	灯影组	脉状沥青	-33.81
913-JK-2	灯影组	球颗状沥青	-33.96
MAYUAN-2	灯影组	沥青	-33.00			文献[9]
MAYUAN-3	灯影组	沥青	-33.40
MAYUAN-8	灯影组	沥青	-32.10
MY-41	灯影组	闪锌矿		-31.56	-24.49	文献[3]
MY-57	灯影组	闪锌矿		-36.01	-25.8
MY-66	灯影组	闪锌矿		-29.93	-22.44
JL-16	灯影组	闪锌矿		-32.58	-27.72
KX-07	灯影组	闪锌矿		-28.8	-24.94

表4 马元铅锌矿床闪锌矿流体挥发分、沥青的碳同位素组成

Table 4 Carbon isotopic compositions of volatile gas in fluid inclusions of sphalerite and bitumen from Mayuan Pb-Zn deposit

样品编号	地层	样品性质	碳同位素,PDB标准			数据来源
样品编号	地层	样品性质	δ¹³C/‰	δ¹³ $C C H 4$ /‰	δ¹³ $C C 2 H 6$ /‰	数据来源
871-JK	灯影组	球颗状沥青	-34.28			本文
955-CM21-8	郭家坝组	炭质板岩干酪根	-30.67
955-CM21-19	郭家坝组	炭质板岩干酪根	-32.06
955-CM21-23/29	灯影组	白云岩干酪根	-32.86
955-CM21-25	灯影组	脉状沥青	-33.23
955-CM21-33	灯影组	球颗状沥青	-34.76
955-CM21-43	灯影组	脉状沥青	-34.10
913-JK-1	灯影组	脉状沥青	-33.81
913-JK-2	灯影组	球颗状沥青	-33.96
MAYUAN-2	灯影组	沥青	-33.00			文献[9]
MAYUAN-3	灯影组	沥青	-33.40
MAYUAN-8	灯影组	沥青	-32.10
MY-41	灯影组	闪锌矿		-31.56	-24.49	文献[3]
MY-57	灯影组	闪锌矿		-36.01	-25.8
MY-66	灯影组	闪锌矿		-29.93	-22.44
JL-16	灯影组	闪锌矿		-32.58	-27.72
KX-07	灯影组	闪锌矿		-28.8	-24.94

图7 马元铅锌矿床与四川盆地下古生界有机质碳同位素分布(底图据文献[24])

Fig.7 Distribution of organic matter carbon isotope of Mayuan Pb-Zn deposit and Lower Paleozoic, Sichuan Basin(modified after reference[24])

参考文献 34

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