闪锌矿和方铅矿等硫化物,常常富集如Mn、Cd、Ga、 Ge和In等多种微量元素(e.g.,Cook et al.,2009;Ye et al.,2011及相关文献),这些元素蕴含丰富的成矿信息,不仅能够提供成矿流体的物理化学条件(e.g. M?ller,1987;Frenzel et al.,2016),而且可用于指示矿床成因类型(e.g. Zhang,1987;Cook et al.,2009;Ye et al.,2011;叶霖等,2012)。近来,Wei et al.(2019)和Li et al.(2020)发现,硫化物中某些微量元素(Cd、Ge、Cu)还可以作为找矿勘查的重要指标。目前,采用LA-ICPMS原位获取硫化物精确微量元素组成已成为成因矿物学研究主要方式,这为认识矿床形成的物理化学条件、示踪成矿作用过程、判别成因类型提供了新的思路。川滇黔铅锌矿集区是我国重要铅锌(锗)资源基地,云南彝良毛坪是其中代表性大型铅锌矿床(25.0 Mt@ 15-25wt.% Pb+Zn),该矿床的地质演化历史复杂,矿区出露大面积峨眉山玄武岩,铅锌矿体赋存于泥盆系宰格组、石炭系摆佐组和威宁组多个碳酸岩地层,其地质地球化学研究相对较薄弱,部分学者根据野外地质特征及少量地球化学研究提出多种矿床成因类型:(1)沉积改造成因(Liu and Lin,1999);(2)与峨眉山地幔柱有关的热液铅锌矿(Wang, 2001; Xu et al.,2014);(3)MVT铅锌矿。事实上,各种观点仍然缺少地球化学依据的支持,致使该矿床铅锌成矿作用的认识依然存在较大争议,严重制约了矿山地质勘探的深入。
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的博士研究生韦晨,在导师叶霖和黄智龙研究员的指导下,与澳大利亚塔斯马尼亚的 Danyushevsky Leonid 教授合作,对毛坪铅锌矿床开展了详细矿物学和硫化物微量元素研究,取得以下重要认识:
(1)基本查明低温热液体系下—碳酸盐岩为赋矿围岩的铅锌矿床,闪锌矿—方铅矿共生组合微量元素的富集和分配规律。闪锌矿倾向于富集Mn、Cd、 Fe、 Ge、Cu、 In 和 Sn等元素,而 As、Ag、Sb、Tl和Sb等元素倾向于在方铅矿中富集(图 1)。
图 1毛坪铅锌矿床 共生闪锌矿—方铅矿元素Mapping图像(a为样品矿相照片)
(2)揭示赋存于不同地层中闪锌矿样品微量元素差异性的控制因素。相对于赋存于泥盆系宰格组地层中闪锌矿,石炭系摆佐组的闪锌矿样品与赋存与同一地层的会泽和天桥矿床相似,以富集Ge、As、Cu、Sb、Ag亏损Fe和Co 为特征,证实赋矿围岩在成矿过程中不仅提供了容矿空间,同时也为铅锌成矿提供了部分成矿物质;
图 2 毛坪、会泽和天桥铅锌矿床中闪锌矿样品多种微量元素(Fe、Ge、Co、As、Cu、Sb和Ag)对比图解
(3)为认识矿床成因类型提供新的地球化学证据。该矿床闪锌矿以富集Cd、Ge贫Fe、Mn、Co、Sn为特征,这些微量元素组成与美国、德国和墨西哥等地的典型MVT矿床基本一致(图 3),明显有别于与岩浆热液有关的矿床(浅成低温热液、VMS、热液脉状矿床和矽卡岩型Pb-Zn矿床)。结合该矿床后生成矿特征明显等地质地球化学研究成果,我们认为该矿床属于MVT铅锌矿床。
图3 不同类型铅锌矿二元关系图解,其他矿床数据来源于 Cook et al.(2009),Ye et al.(2011) Wei et al.(2018),Bauer et al.(2018),Knorsch et al.(2019)和 Hu et al.(2020)
该项研究成果发表于国际地学期刊 Ore Geology Reviews上,得到国家自然科学基金(41673056 和 U1812402)项目、贵州省重点基金(黔科合基础[2017]1421)、和 国家重点研发计划专项(2017YFC0602502)联合资助。文章信息如下:
Chen Wei, Lin Ye, Yusi Hu, Zhilong Huang, Leonid Danyushevsky and Haoyu Wang., 2020. LA-ICP-MS analyses of trace elements in base metal sulfides from carbonate-hosted Zn-Pb deposits, South China: A case study of the Maoping deposit. Ore Geology Reviews, https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103945
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