The Existence and Effect of Organic Matter in the Mineralization Process of Mayuan Pb-Zn Deposit, North of the Yangtze Plate, China

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.15

Abstract

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

CLC Number:

SONG Zhijiao, CHEN Cuihua, YIN Li, ZHANG Yan. The Existence and Effect of Organic Matter in the Mineralization Process of Mayuan Pb-Zn Deposit, North of the Yangtze Plate, China[J]. Geoscience, 2018, 32(06): 1272-1282.

Figures/Tables 11

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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]

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

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

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

References 34

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