JAES: 贵州最大铅锌矿床—猪拱塘超大型铅锌矿床的成因

来源： 中科院地化所矿床室

贵州省境内广泛分布的碳酸盐岩型铅锌矿床（点）集中于2个成矿区，即黔西北铅锌成矿区和黔东南铅锌成矿区，前者是川滇黔铅锌矿集区的重要组成部分（图1），其中许多矿床（点）地质、地球化学特征可与矿集区内的会泽、毛坪、茂租等大型-超大型矿床对比，显示巨大的找矿潜力；后者是鄂西-湘西-黔东铅锌成矿带的重要组成部分，其中许多矿床（点）地质、地球化学特征可与成矿带内的花垣矿田李梅、鱼塘、大脑坡等大型-超大型矿床对比，同样显示巨大的找矿潜力。但是，贵州铅锌矿长期“只见星星，不见月亮”，探明的矿床中没有大型-超大型矿床，这与本区具有巨大的找矿潜力极不吻合。近年来，在贵州地质科技工作者的不懈努力下，实现了铅锌重大找矿突破，2015年，探明纳雍枝大型铅锌矿床，改写了贵州省没有大型铅锌矿床的历史；2017年，探明猪拱塘超大型铅锌矿床，填补了贵州省没有超大型铅锌矿床的空白。

图 1   川滇黔铅锌矿集区大地构造位置（a）和铅锌矿床分布图（b）

猪拱塘超大型铅锌矿床位于黔西北铅锌成矿区垭都-蟒硐成矿带（图1-2），目前探明Pb+Zn资源量超过327万吨，在川滇黔铅锌矿集区内仅次于会泽和毛坪的第三大矿床，是贵州规模最大的铅锌矿床。通过对该矿床成矿条件、控矿因素、成矿过程和成矿规律等方面的研究，不仅对丰富和完善黔西北铅锌成矿区以及川滇黔铅锌矿集区成矿理论具有重要意义，同时对区域内典型铅锌矿床（点）深部及外围找矿预测具有重要的指导作用。

图 2  猪拱塘超大型铅锌矿床地质图

中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室黄智龙研究员和叶霖研究员团队，与贵州省地质矿产勘查开发局、贵州省有色金属和核工业地质勘查局等密切合作，对猪拱塘超大型铅锌矿床进行了较为系统的矿床地质、矿物学、原位黄铁矿微量元素、方解石C-O同位素和硫化物原位微区S-Pb同位素研究，重点从成矿动力学背景、成矿物理化学条件、成矿物质和流体来源等方面揭示了成矿过程，初步建立了成矿模式。

1. 矿床明显受北西向断裂构造控制，矿体主要呈透镜状、脉状产于北西向F₁、F₂逆冲断层及隐伏F₂₀、F₃₀层间断层及其破碎带中（图3）；依据区域大地构造演化和地质证据，推测该矿床的形成于晚三叠世至早侏罗世，成矿动力学背景为印支地块与华南地块沿松马缝合带的后碰撞伸展环境。

图 3 猪拱塘超大型铅锌矿床103-103’（a）、104-104’（b）和联合纵剖面（c）地质图

2. 矿床热液成矿期可划分为三个阶段：（I）黄铁矿+闪锌矿+石英阶段；（II）闪锌矿+方铅矿±黄铁矿阶段；（III）方铅矿+方解石阶段。其中，主成矿阶段（I-II）原位黄铁矿微量元素以富集低温成矿元素Zn、Pb、Tl、As、Sb为特征，同时Co/Ni比值<0.20（图4a），暗示铅锌成矿温度小于250℃（图4b）。同时，SEM镜下发现与硫化物紧密伴生的自生未蚀变钾长石，证实成矿流体呈弱酸性，pH值>~5.5（图 4c-d）。此外，计算获得成矿流体O同位素值介于3.40~13.36‰，与盆地卤水的O同位素值基本一致（4.0~10.0‰）。综上，猪拱塘铅锌矿床的成矿流体为低温（<250℃）、弱酸性（pH>5.5）的盆地卤水。

图4 猪拱塘超大型铅锌矿床黄铁矿Co-Ni、Se-Tl协变图（a-b）以及自生钾长石BSE图像和能谱图（c-d）

3. 不同赋矿地层中硫化物硫同位素存在显著差异；二叠系和泥盆系地层中硫化物δ³⁴S值分别介于+12.2~+15.3‰和+18.5~+23.8‰，与赋矿地层（二叠系：10.0–15.0‰；泥盆系：18.0–24.0‰）中同生沉积的海相蒸发膏岩相近（图 5），暗示还原硫主要来自赋矿地层中同生沉积的海相蒸发岩层。不同赋矿地层中黄铁矿、闪锌矿和方铅矿原位微区δ³⁴S值变化较小，与赋矿地层中海相蒸发岩的变化范围相似，表明硫酸盐还原产生还原硫过程并没有发生明显硫同位素分馏（ Δ³⁴S <1.0‰）。暗示热化学硫酸盐还原（TSR）过程在近封闭的体系下进行，圈闭的有机质（烃源岩）充当可能的还原剂。矿床方铅矿原位Pb同位素组成相对稳定，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb= 18.566~18.758、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.757~15.769 、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb= 39.061~39.366，落入变质基底和赋矿围岩重叠范围内，揭示成矿金属主要来源于中元古界基底岩石，在成矿晚阶段通过水/岩相互作用赋矿围岩也可能提供了一部分金属物质。

图 5 猪拱塘超大型铅锌矿床不同赋矿地层中硫化物原位硫同位素直方图（a）和川滇黔铅锌矿集区代表性矿床S同位素组成（b）

4. 通过比较矿床学研究，发现猪拱塘超大型铅锌矿床的矿床地质特征和大地构造背景明显不同美国中部的密西西比河流域地区的铅锌矿床，而与逆冲推覆背景下MVT铅锌矿较为相似。在此基础上，建立了“印支期碰撞造山运动引发大规模流体运移成矿作用”的成矿模式（图6）：印支期印支地块与华南陆块后碰撞伸展作用引发大规模流体运移，其淋滤基底地层中的成矿元素形成成矿流体，沿构造通道向上运移，在前陆褶皱冲断带内的碳酸盐岩地层构造破碎带等有利空间与富还原硫流体发生混合作用成矿元素沉淀成矿。可见，猪拱塘超大型铅锌矿床的热液成矿系统演化经历了封闭体系下TSR成因硫还原过程、流体混合、原地生酸和水岩相互作用等在内的多个过程，这为理解逆冲推覆背景下MVT铅锌矿床成矿作用过程提供了新的范例。

图 6  印支板块与华南板块碰撞模式图（a；据Faure et al. 2014）和猪拱塘铅锌矿床成因模式图

该成果发表于Journal of Asian Earth Sciences，得到国家自然科学基金（U1812402和41673056）项目、贵州省自然科学基金（[2021]123和[2019]1459）和国家重点研发计划专项（2017YFC0602502）联合资助。文章信息如下：Wei Chen, Huang Zhilong*, Ye Lin*, Hu Yusi, Santosh M., Wu Tao, HeLianglun,ZhangJiawei, He Zhiwei, Xiang Zhenzhong, Chen Da, Zhu Chuanwei, Jin Zhongguo. 2021.Genesis of carbonate-hostedZn-Pb deposits in the Late Indosinian thrust and fold systems: An example ofthe newly discovered giant Zhugongtang deposit, South China. Journal of Asian Earth Sciences, 220,104914.全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2021.104914.