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1、资源勘查工程毕业论文铅锌矿矿床成因研究流体包裹体研究成矿规律等青海锡铁山铅锌矿矿床成因研究Study on genesis of Xitieshan lead-zinc deposit, in Qinghai Province摘 要锡铁山铅锌矿床产于青海省柴达木盆地北缘早古生代烈焰的中基性火山-沉积岩系中，发育一套完整的喷流沉积系统，包括管道相，近喷口相以及喷流沉积相，是我国规模最大的铅锌矿床之一。矿体中产有非层状和层状矿体两类矿体，其中非层状矿体铅锌矿体呈不规则状产于大理岩中，是锡铁山矿床的主要矿体类型，非层状矿体产于大理岩边部，规模较小。本文的成矿流体初步研究表明，代表喷流管道相的网脉状蚀

2、变岩的温度，盐度范围非常宽，多期次的流体活动强烈，具有喷流系统管道相的明显特征。代表近喷口相的产于厚层状大理岩中的非层状铅锌矿体旁侧的碳酸盐中包裹体个体大，温度高，亦有明显的形成于未喷出海底的中-高温热液活动特征。碳酸盐（大理岩）与网脉状蚀变岩有相同的H2O-NaCl-CO2流体类型，温度稍低，流体从管道相流向非层状矿体，具有继承性。层状矿体流体的均一温度及冷冻温度范围与非层状矿体基本相同。流体包裹体的温度、盐度、气液相成分测试以及同位素组地球化学研究证明锡铁山矿床形成于喷流沉积系统。管道相成矿流体以深源为主，深源流体的CO2等气相组分溢出及深源流体与海水的混合作用导致了成矿物质沉淀。结合成矿

3、模式认为，矿床铅同位素具有造山带与上地壳混合来源的特点。显示喷流成矿过程中铅及成矿金属物质主要有喷流卤水提供，少量物质来源于海水。层状矿体与非层状矿体均属于形成于喷流沉积过程，非层状矿体属未喷出海底的热液矿体。关键词矿床地质特征；流体包裹体；同位素特征；喷流沉积型；锡铁山铅锌矿Abstract The Xitieshan lead-zine deposit in Qinghai Province,China occurs in an Early Paleozoic sequence of intermediate-basic volcanic rocks and sediments devel

4、oped in the northern margin of the Qaidam basin,It has been recognized that there is a complete exhalation sedimentary system that includes breccias pipe-stockwork,non-bedded andbedded ores and marble from exhalation sediments.It is one of the biggest lead-zine dsposits in China.The lead-zine orebod

5、y contained in marble can be divided into two types, i.e. unstratified and bedded ones. The unstratfied orebody occurs unconformably in the main orebody.Our preliminary study of ore-forming fluids shows that fluid inclusions is quartz form altered stockwork rocks that represent the pipe facies have

6、a wide range of temperature and salinity.The intense fluid activities are characteristics of the pipe facies of the exhalative system.Fluid inclusions in carbonates near the unstratified ore badies hosted in thickbedded marble which represents vent-proxinmal facies are large in size and have moderat

7、e to high temperature.they represent unerupted sub-seafloor fluid activity. Fluids in altered stockwork rocks and carbonates have similar H2O-NaCl-CO2 system and higher temperature,both belonging to the sedimentary-exhalative system.The fluids migrate from the pipe facies to the unstratified ore bad

8、ies.The homogenization temperature and freezing temperature of sluid inclusions from stratifid ore bodies are similar with unstatified ore bodis,but lack the inclusions of great gas/liquid ratio and containing daughter minrals and CO2 component in fluid and the homogenization temperature is slightly

9、 lower .That is to say their fluid is continuum.The deposit is evidenced an sedimentary exhalative on system by isotope geochemical study and fluid in feeders were deeply sourced.Escape of deeply-sourced gaseous componnts such as CO2 and mixing of deely-sourced fluids with seawater caused precipitat

10、ion of ore-forming materials. A study of Pb isotope geochemistry suggests that the first array, consisting of most of the ore samples, represents a two-component mixing line in which the less radiogenic component can be identified as orogenic lead reservoir probably coming from Tianjianshan Group th

11、rough the exhalation brine. The radiogenic end-member can be identified as upper crust lead reservoir probably derived from seawater.Keywords： Geological-features; Fluid inclusions; Isotopic characteriestics; Sedimentary-exhalative type; Xitieshan lead zinc deposit1 前言1.1 研究的目的及意义研究目的：通过锡铁山铅锌矿矿床的矿床地

12、质特征和成矿流体研究，探讨该矿床的成因，以期为进一步找矿提供科学依据。研究意义：随着我国社会经济的快速发展，对资源的消耗越来越快，铅锌矿是我国工业生产的重要原料之一，是人们生活必不可缺少的材料，有关矿床成因的正确认识，对于开采及寻找找下一个矿产基地，有重要的指导意义。本文通过锡铁山铅锌矿矿床的矿床地质特征、成矿流体及成矿物质来源的研究，探讨该矿床的成因，为矿床的开采和勘探以及为附近地区的找矿预测提供科学据。1.2 位置与交通、自然地理及经济状况1.2.1 位置与交通锡铁山地处柴达木盆地北缘优地槽褶皱带的南东段；北东以大柴旦乌兰深断裂为界，与欧龙布鲁克山及宗务隆山褶皱带相邻；南西以残山山前壳层断

13、裂带为界，与柴达木盆地新生代拗陷相接。属青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦镇所辖。锡铁山铅锌矿床东距西宁市699公里（铁路），南距格尔木市137公里，西北距大柴旦镇75公里。青藏铁路在矿区东南9公里处通过，有支线直达矿区，交通便利（图1-1）。1.2.2 自然地理及经济状况锡铁山铅锌矿床位于青藏高原腹地，南部是柴达木盆地的戈壁沙漠，属祁连山系南西的西铁山铅石山北西南东走向的山脉之中，山势陡峻，切割剧烈；海拔31003700米，属构造剥蚀U型冲沟地貌。区内干燥多风少雨，昼夜温差大，年均降雨量平均42.1毫米，年均蒸发量2151.1毫米，湿润系数0.038，气压低、年平均为0.68个大气压。最高气温

14、35.5，最低气温-19.7，平均5.3。每年二至五月为风季，多为西北风，最大风速3.1米/秒。每年十月至翌年四月为冰冻期，最大冻土深度为1.72米。属典型的内陆沙漠性气候。图1-1 交 通 位 置 图矿区周围无农牧业及服务业，主、副食及日用百货均靠外地运入；矿山运输以汽车和火车为主，生产、生活用煤靠110公里以外的绿草山、大头羊、大媒沟煤矿提供。距矿区33公里的柴达木湖地下水含水层厚度大分布广水质优良，矿区生产、生活用水靠在该湖区掘出的5口深井提供，水量可达 1.9 万米3/日。1.3 以往工作评述矿区早在清朝咸丰年间开采过。一九五三年地质部青海北路地质预查队在矿区一带进行过地质初查工作。一

15、九五五年西北地质局六三二队、六七一队先后在矿区一带开展地质找矿工作。一九五六年-一九五八年，西北地质局六三九队（后改为锡铁山地质队）对锡铁山铅锌矿床进行详细勘探时，曾以铅锌为主对该处铁锰矿化带进行了地表及浅部检查。按50-100米间距施工了三条探槽、两个平巷、29个浅井，大致圈定了长约150米，宽25米的锰矿体一个。一九七五年至一九七八年青海省区调一队在矿区一带进行了1/20万区域地质调查。一九八四年青海省第5地质队在锡铁山北西开展银矿初步普查，完成工作量:浅井31.3米；手掘平巷51.95米；槽探766立方米；12千地质图修测0.15KM2；实测11千地质剖面857米；基本分析样302件；光

16、谱分析样品234件；小体重11件；光薄片鉴定180件。取得地质成果：基本查清了银矿体的形态、控矿因素；提交了D级银金属量14.65吨，银品位一般为142.91克/吨，最高5535克/吨。一九八四年至一九八七年青海省地质五队开展了锡铁山幅和泉集河幅1/5万区域地质调查。一九七六年至一九八二年青海冶金地质八队、五队在锡铁山地区开展了1/万、1/2千地质测量及1/5千-1/万物探激电及化探原生晕测量，发现了JP1、JP2、JP3、JP4激电异常。同时，青海冶金八队对锡铁山铅锌矿床的成矿规律进行了专题研究。一九八二年至一九八四年青海省地矿局物探队在矿区外围开展变频激电工作，发现了JP5异常。一九八一年

17、至一九八三年西安地质矿产研究所进行了锡铁山块状硫化物矿床的专题研究。一九八五年至一九八八年青海省地质五队与西安地研所进行锡铁山铅锌矿典型矿床的研究。一九九一年至一九九五年桂林工学院开展了锡铁山铅锌矿隐伏矿床的预测研究。一九九一年至一九九三年中国地质大学（武汉）开展了柴北缘地质构造变形特征研究。二OOO年至二OO一年中南大学、桂林工学院、北京有色遥感中心、湖南有色局二四七队分别开展了锡铁山矿区构造变形研究及找矿靶区预测、锡铁山矿区含矿地层层序及沉积盆地研究、锡铁山矿区遥感地质找矿、锡铁山矿区矿体三维建模、锡铁山矿区中间沟深部物探找矿研究、锡铁山矿区地球化学找矿预测研究等六项专题研究。二OO二年至

18、二OO三年桂林工学院、湖南有色局二四七队在锡铁山矿区北鞍峰和断层沟深部找矿研究、及锡铁山铅锌矿地球化学异常模式及深边部找矿预测工作中，对区内的北鞍峰地区、锡铁山沟西锰银矿区做过大功率TEM法测量和地球化学调查。2 区域地质特征锡铁山地处柴达木盆地北缘优地槽褶皱带的南东段；北东以大柴旦-乌兰深断裂为界，与欧龙布鲁克山及宗务隆山褶皱带相邻；南西以残山山前壳层断裂带为界，与柴达木盆地新生代拗陷相接。下元古界达肯大板群（Pt1dk）组成古老的结晶基底，至加里东早期一直处于隆起剥蚀阶段；晚奥陶世，元古界地层发生裂解，呈一北西向的不规则海槽，前人曾划为南祁连冒地槽柴北缘地向斜或柴北缘残山陆间裂谷带，伴有大

19、规模的中-基性火山喷发，沉积了上千米厚的火山碎屑-沉积岩层；奥陶世末，海槽开始闭合，裂谷由张开变成愈合挤压带，形成柴北缘北西向古构造。构成锡铁山矿区构造的基本形态。(附青海省大柴旦锡铁山铅锌矿区区域地质图，附录三)2.1 地层锡铁山地内地层由老至新出露为：一、下元古界达肯大板群（Pt1dk）出露最广，主要分布于北部，可分为三个岩性组，由老至新为：1、Pt1dka ：灰紫色矽线黑云斜长片麻岩、矽线石榴二云石英片岩夹混合岩化矽线二云斜长片麻岩、混合岩化黑云二长片麻岩。出露厚度大于559.7米。原岩为浅滨海相的砂质粘土层。属中-深变质岩系。2、Pt1dkb ：长英质条带状混合岩、条痕状混合片麻岩、混

20、合花岗岩、石榴斜长角闪岩、二云斜长杆状混合岩。出露最大厚度1118.65米。原岩为滨海相的长英质砂岩和硬砂岩。属中-深变质岩系。3、Pt1dkc ：黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、二云斜长片麻岩、矽线黑云斜长片麻岩夹蛇纹石大理岩、透辉大理岩。出露厚度大于2654.53米。原岩为浅海相的硬砂岩、长石石英砂岩、中基性火山岩、沉凝灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩。属中等变质岩系。达肯大板群的变质相为角闪岩相，局部达麻粒岩相。二、古生界上奥陶统滩间山群（O3tn）锡铁山地区内，一是呈NW向分布于黄羊沟口-锡铁山沟-断层沟-全集河口东，长22公里，在锡铁山沟和中间沟处最宽达2300米，出露面积约25平方公里。

21、二是呈NW315分布于锡铁山北东侧，特门口尊-色格拉陶勒哈一带，形态为狭长豆荚状，出露面积小。滩间山群主要为裂谷盆地环境沉积的浅海相基性酸性火山喷发熔岩、火山碎屑岩夹碎屑岩和少量碳酸盐岩；按岩石组合特征及喷发旋回和沉积环境特点划分为a、b、c、d 四个岩组，其中a、d 岩组又划分为二个和四个岩性段。区内总厚度1944.76米。 三、古生界上泥盆统阿木尼克组(D3a)阿木尼克组与滩间山群呈不整合接触。为一套磨拉石建造的紫褐色粗碎屑岩，包括复成分砾岩、细砾岩、硬砂岩、石英砂岩。区内地层出露不全，厚度98.12米。相当于裂谷带内该组地层的下部碎屑岩，裂谷带内阿木尼克组为海陆交互相夹火山岩的近源磨拉石

22、沉积。表明晚泥盆世裂谷带内仍有火山活动。裂谷带东段、西段及中段地区O3tn 与 D3a有伴随出露的现象。四、古生界下石炭统城墙沟组（C1C）下石炭统城墙沟组与D3a 呈平行不整合接触。分为两个岩性段，C1Ca 为一套黄褐色长石石英砂岩夹薄层粉砂岩，厚410.43米。C1Cb 为长石砂岩、石英砂岩、粉砂岩夹生物灰岩，厚198.52米。五、新生界第三系和第四系第三系分布于山脉前缘地带，与下覆岩层呈角度不整合或断层接触。为紫红色砂砾岩层。第四系分布于锡铁山山脉南北两侧的山前和盆地边缘。除少数为下更新统湖泊相碎屑岩外，其余为山前坡洪积物。2.2 地质构造2.2.1 构造层划分区域地质构造发展史表明，从

23、元古代开始，祁连海槽向昆仑方向由北向南大范围海侵，构造迁移特征明显。至早古生代中晚期，由于加里东运动的影响，中朝-塔里木地台大幅度隆起，欧龙布鲁克一带古生代沉积盆地和地块相邻地段产生深部剪切断裂，地壳拉张、地幔物质上涌、沉陷海进，裂谷带雏形形成，并伴随火山喷气、喷发和喷溢作用。此时，裂谷作用完成由大陆裂谷型向陆间裂谷型的转化。裂谷发育早期，以拉张性质为主，晚期以挤压性质为主，边界断裂向裂谷带外倾，地层发生旋扭甚至倒转，揉皱作用加剧。相应于不同阶段的构造活动形成了不同的构造地层，早元古代旋回形成的基底构造层：下元古界达肯大板群（Pt1dk）。加里东旋回形成裂谷构造层：上奥陶统滩间山群（O3tn）

24、。华力西旋回形成的裂谷盖层构造层：上泥盆统阿木尼克组（D3a）和下石炭统城墙沟组（C1C）。新生代构造旋回形成的盆地沉积构造层：第三系和第四系。2.2.2 褶皱构造下元古界地层组成穹形背斜及其次级的背向斜褶皱。上奥陶统地层褶皱形式看法分歧较大。一是地层呈北西走向，向南西倾斜的单斜层；二是该地层构成向斜，核部是“紫色层”；三是下部绿片岩是向南东侧伏倒转背斜。2.2.3 断裂构造 区内断裂构造发育，主要有四组。以北西向控制地层展布的推覆断裂为主干：在达肯大板群与滩间山群地层之间；滩间山群地层内下部火山-沉积岩组与紫色层之间；以及锡铁山山前地带的滩间山群绿片岩系与第三系红层之间，均有区域性NW向断裂

25、，该组断裂是具有长期活动、推覆剪切性质的区域深大断裂。矿区一带发育有北西向挤压走向断裂、近东西向、北北东向及近南北向横向的斜滑断裂。 2.3 岩浆活动2.3.1 侵入岩区内岩浆活动发育（见表2-1）。其中超基性岩体形态、产状与区域构造行迹一致，是柴北缘超基性岩带的一部分。超基性岩源于地幔，具“冷侵位”特点。加里东期中酸性侵入岩属中深成相原地重熔作用形成的花岗岩。华力西期由于地壳深部硅铝层重熔作用产生花岗岩熔浆，再沿断裂构造侵入形成酸性系列侵入岩。上述两期侵入岩与金及放射形元素钍成矿关系密切。2.3.2 火山岩区内火山活动：五台旋回为海相基性火山喷出活动后经中深变质成斜长角闪岩，形成Pt1dkb

26、 和Pt1dkc 。加里东旋回为海相中基性火山活动，是区内显生宙主要的一次。在锡铁山、赛什腾山一带早期火山喷发物为中基性火山岩-基性凝灰岩、玄武岩夹安山岩和中酸性火山岩-流纹岩及英安岩，两者呈交替互层状产出。在绿梁山一带，火山岩则缺失酸性火山岩层位。中晚期火山岩喷发厚度较大，为中基性火山熔岩及其相应的火山碎屑岩。中基性火山岩由底部向上部，熔岩比重逐渐增加。火山喷发间歇期有碳酸岩沉积。火山喷发沉积物的夹层中，常出现硬砂岩、凝灰硬砂岩、杂砂岩和少量角砾岩、砂砾岩及以火山物质胶结的砾岩。火山作用强，韵律清晰，与铅锌矿及金矿成矿关系密切。华力西期旋回火山活动微弱，区内有海陆交互火山喷发活动，并有金矿化

27、显示。 表2-1 侵 入 岩 特 征 表 岩浆活动时期岩 石 名 称分布地区产状形态面积伴生岩脉华力西期晚期二长花岗斑岩、超基性岩体、花岗斑岩闪长玢岩体峰北一带，包括峰北山前断层带岩枝、脉状扁豆状闪长玢岩花岗斑岩中期斜长花岗岩黑云母二长花岗岩包括拉陶勒哈和柴达木湖南侧岩株带 状3km2早期石英闪长岩黑云母二长花岗岩特门口尊一带小岩株带 状3.5km2加里东期晚期超基性岩体倒向沟松如沟一带及断层沟附近脉 状扁豆状斜长伟晶岩、花岗斑岩中期闪长岩体峰北沟沟口一带小岩株带 状1.5km2早期黑云二长花岗岩体峰北一带岩 株楔 状25km22.4 区域地质演化本区域经历了多期次的构造运动，从元古代祁连海槽

28、向昆仑方向由北向南大范围海侵，构造迁移特征明显。早古生代早期在加里东运动的影响下，中朝塔里木地台大幅度隆起，欧龙布鲁克一带古生代沉积盆地和地块相邻地段产生深部剪切断裂，地壳拉张、地幔物质上涌，裂谷带雏形形成；至早古生代中期，沉陷海进，并伴随火山喷气、喷发和喷溢作用，此时的裂谷作用完成由大陆裂谷型向陆间裂谷型转化，裂谷中接受了大量的沉积物，形成华力西构造层。裂谷发育早期以拉张性质为主，晚期以挤压性质为主，边界断裂向裂谷带外倾，地层发生旋扭甚至倒转，揉皱作用加剧。印支晚期，在印度板块的作用下，该区域褶皱回返造山；新生代以断陷盆地为主要特征。达肯大板群地层变质程度深，局部有混合岩化，达麻粒岩相及角闪

29、岩相，属深变质作用，形成二云母片麻岩、斜长角闪岩、黑云二长片麻岩、白云石英片岩、混合岩化二云石英片岩。滩间山群绿片岩系变质程度浅，达绿片岩相，局部为角闪岩相，形成大理岩、绿泥石英片岩、碳质绿泥片岩、斜长石英片岩、绢云石英片岩。2.5 区域物、化探特征2.5.1 区域航磁场特征锡铁山处于柴达木-昆仑山高磁场区中的柴北缘赛什腾山、绿草山高磁异常带与全集山高磁异常之间的胜利口负磁区东南缘的梯度带上。正磁异常带呈狭长带状，轴向NW，呈斜列分布，主要由下元古达肯大板群变质岩和下古生界变质中基性火山岩引起，局部中高磁力由基性-超基性岩引起。正异常带被多个负异常分割，负异常区多为断陷沉积盆地所引起。 据航磁

30、资料分析结果，NW向正磁异常带南侧存在区域性的凹陷断裂带，同时在锡铁山东及鱼卡存在两条近SN向的断裂构造，由于NW向与两条SN向断裂作用，在胜利口形成了断陷盆地。锡铁山铅锌矿就产于断陷盆地边缘的火山活动区。2.5.2 区域布伽重力场特征布伽重力异常与航磁异常有类似的情况，锡铁山铅锌矿区位于赛什腾山绿梁山泉集山高重力布伽异常带上，布伦台-大柴旦NE向深断裂将该带分成东西两段。该重力异常带反映深部基底隆起特征，锡铁山矿区位于重力高等值线的转折部位，这种部位与深部构造及火山活动有关。2.5.3 区域化探特征区域上开展了1/5万锡铁山幅和全集河幅的重砂测量。测区内气候干燥，水系很不发育，沟谷涸竭，地形

31、较陡，剥蚀较剧，使重矿物搬运较近。重砂采样方法以浅坑（10-40厘米）为主，控制三、四级沟系，一级主沟样坑深2050厘米。取样间距400-500米。根据异常圈定和分级原则，在测区内共圈出重砂矿物异常30个。其中与O3tn有关的重砂异常有：（1）锡铁山沟铅矿物异常（12号）：为级异常，O3tn铅矿物含量普遍较高。（2）锡铁山铅锌矿区北侧铅矿物异常（13号）：为级异常，位于锡铁山铅锌矿区北侧11.5公里的Pt1dk内，有细脉状铅矿化，铅矿物来源于片麻岩及白云石英片岩中的铅矿脉。（3）锡铁山沟重晶石异常（21号）：为级异常，重晶石主要来源于O3tnd中的重晶石脉。（4）锡铁山沟黄金高含量点：为单样点

32、异常，一个重砂样中有80多粒黄金，产于O3tna-2中，岩性为含碳绢云绿泥石英片岩夹大理岩。2.6 区域矿产概括锡铁山铅锌矿床位于柴北缘裂谷带多金属成矿带中段，其西段和东段已构成金矿成矿集中区其中滩间山金矿等矿床具大型规摸。在裂谷带活动过程中，金银铜铅锌等元素于地球化学异场内可构成矿床成矿系列。3 矿区及矿床地质、地球化学特征3.1 矿区地质特征3.1.1 地层锡铁山矿区位于柴达木盆地北缘。该地区出露地层由老至新为：下元古界达肯大板群（Ptldk）：主要分布于北部，岩性为白云石英片岩、二云片岩、斜长片麻岩及混合岩化斜长角闪岩等深变质岩系。上奥陶统滩间山群（O3tn）：是本区分布最广，发育较好的区