密西西比型铅锌矿床

第十二章密西西比河谷型(MVT)铅锌矿MississippivalleytypePb-Zndeposits一、概述•沉积岩型铅锌矿床是指赋存于碳酸盐岩和硅质碎屑岩中,且成因与岩浆活动无关的一类铅锌矿床,是世界上铅锌资源的主要来源根据赋矿围岩岩性和成矿元素组合的不同,可细分为1、砂岩型(SST)铅矿、2、砂岩型铅锌矿、3、密西西比河谷型(MVT)铅锌矿、4、沉积岩容矿块状硫化物型(SEDEX)铅锌矿1、概念•MVT铅锌矿是指赋存于前陆盆地边缘的碳酸盐岩中，成因与岩浆活动无关的浅成后生层状铅锌矿床，是在50～250℃条件下从稠密的盆地卤水中沉淀形成的，因其代表地区位于美国中部密西西比河流域而得名.2、构造地质背景MVT铅锌矿床多数形成于造山带前陆盆地中,少数在逆冲推覆带中,极少数存在于大陆伸展环境中MVT铅锌矿的全球分布前陆盆地形成过程•前陆盆地是介于造山带与克拉通前缘之间的沉积盆地,是造山结束后承接造山带碎屑的场所。前陆中存在MVT铅锌矿床的三种造山带A.岛弧-大陆碰撞造山带中的岛弧-被动大陆碰撞,B.安第斯型造山带,Laramide造山体系为原型,图中对流的软流圈使前陆盆地在区域范围内沉降;C.陆-陆碰撞造山带,以法国、西班牙交界的Pyre2nees造山带为原型,其两侧都存在逆冲推覆形成的前陆盆地前陆盆地MVT铅锌矿床提供了世界上约25%的铅锌资源,它们分布于全球的重要大陆板快周缘的前陆盆地中。以北美和欧洲最为丰富世界上部分重要的MVT型铅锌矿床3、矿床亚类•赋存于盐丘顶部的铅锌矿床(Sheppardetal.,1996)、•高温碳酸盐岩交代型铅锌矿床(可含铁或银)(Titley,1996;Smith,1996;Megawetal.,1996)、•碳酸盐岩赋矿的氟钡(萤石、重晶石)矿床(Rowanetal.,1996)•爱尔兰型铅锌矿床(Hitzametal.,1996)二、矿床地质特征①矿床位于地台边缘的前陆沉积盆地中，含矿岩系成带状沿盆地边缘分布，一般都含海相蒸发岩，盆地中央有时产有石油。②矿床产于一定层位的地层当中。容矿岩层多为未变质的沉积岩，以厚层白云岩为主，次为石灰岩，矿体常产于岩层界面附近。容矿碳酸盐岩层中常夹有礁灰岩，显示为滨海或浅海相的沉积。③MVT矿床受主岩的渗透性控制，多产于白云岩的构造破碎带或角砾岩带中；MVT大多与开放空隙充填方式形成，具后生成矿特征。④矿区范围内一般不出露火成岩，少数矿区发现有火成岩也与成矿无关。1.产出环境MVT矿床的基本特征一览2.矿体特征矿体有似整合和不整合两类：似整合矿体为层状、似层状，与地层产状一致;不整合矿体呈脉状、网脉状，受断裂和裂隙控制，局部可能呈现卡斯特形态和角砾岩体等；整合矿体不整合矿体3.矿石特征①金属矿物主要为闪锌矿（含铁较低）、方铅矿、黄铁矿以及少量的黄铜矿，矿石矿物多呈侵染状沿岩层微层理分布。②矿石品位低，但储量大。MVT矿床富铅到富锌皆有，绝大多数锌高于铅。大部分MVT具银异常，有些可形成银矿床③脉石矿物主要有萤石、重晶石、白云石、方解石和石英等。④围岩蚀变以硅化、白云岩化为主。⑤有时可以见到有机质出现，如沥青、有机包裹体等；⑥可达到经济利用价值的金属有Pb+Zn；伴生有Fe±Ag±Cu±Co±Ni±Sb±Cd±Ge±Ga±In±Ba等。各种矿石类型及构造A.闪锌矿和方铅矿交代白云岩.B.在溶塌角砾岩中的结晶闪锌矿C.块状方铅矿和白云石各种矿石构造四、成矿条件（或控制要素）1.台地相的碳酸盐岩建造2.控矿构造前陆盆地构造控矿构造为溶蚀坍塌角砾岩、断层和裂隙、相变过渡位置、白云岩化生物礁相、膨胀断层带及相关的构造角砾岩、基底高地的尖灭带。控制了含矿热液运移及沉淀场所不同构造部位形成不同类型矿石3.盆地卤水成矿流体源自沉积建造水，成矿过程中演化为含矿热卤水，成矿温度50～150度(200度)，成矿溶液盐度(15%~20%)wt(NaCl)，包裹体液相成分以Na+、Ca2+、Cl-为主。Leach等(2005)详细对比了世界上主要MVT铅锌矿床的闪锌矿流体包裹体组分后，提出了质疑，认为成矿流体和近地面海水蒸发得到的现代卤水组分基本一致，卤水主要为海水蒸发形成，蒸发盐岩的溶解是次要的4.构造作用动力5.成矿物质硫化物的δ34S为8.03‰～31.36‰，且一般认为矿床的硫来源于海相蒸发岩。蒸发中硫酸盐转变为MVT矿床中硫化物的还原态硫的机制可能是通过热化学还原作用实现的天然含矿卤水中铅锌的含量说明在一定温度下，盆地卤水完全可以溶解相当量的成矿元素。大量成矿元素来自于前寒武系基底岩石1.成矿流体驱动机制五、成矿机制与矿床模式①构造挤压模型认为造山事件早期的剧烈收缩产生构造挤压,流体受到挤压发生侧向流动;但Ge等(1989;1992)认为构造挤压产生的流体速度太小,不能驱动流体作长距离的运移②地形驱动模型认为前陆盆地成盆早期地下水径流为自由对流,后期受到沉积物沉积压实或造山后山体卸载抬升等产生的重力驱动发生流动。而地形对流体的驱动存在于造山整个事件中,并且随山体抬升,为流体流动提供充分动力,所以重力是流体运移的主要驱动力。2.矿石沉淀机制模型种类成矿组分迁移方式沉淀机制A两种流体混合模型金属以氯化物络合物的形式由含还原硫很少的流体搬运富金属流体和富还原硫流体或本地H2S气藏气体或混合B硫酸盐还原模型金属以硫酸盐或亚硫酸盐形式被成矿流体搬运到成矿区硫酸根或亚硫酸根被甲烷等有机制还原C还原硫模型金属和还原硫在同一酸性流体中搬运温度下降、压力降低、pH改变、流体稀释、围岩交代、还原硫加入矿石矿物沉淀反应由矿石矿物沉淀形成的酸对围岩的溶解作用硫的来源及有机物的影响3.成矿模式Sedex与MVT的关系碳酸岩型铅锌矿床模式