有机物质与金属成矿的关系研究——滇西北金顶矿区的有机物质及与铅锌成矿

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云南省兰坪金顶铅锌矿床是目前中国最大的铅锌矿床,也是世界上铅锌金属储量大于1000万吨的17个超大型铅锌矿床之一,并且是世界上形成时代最新且唯一的陆相沉积岩容矿的超大型铅锌矿床。 本论文对滇西北金顶超大型铅锌矿床有机物质的岩相学特征、有机流体特征、生物标志化合物特征、有机地球化学特征等方面进行了系统地研究,探讨了有机物质与大规模金属成矿的关系。取得了如下主要认识和进展: 1.金顶矿床存在着泥岩/泥灰岩中的干酪根、灰岩/砂岩/含砾砂岩中的沥青(含量达1%~25%)、矿区岩/矿石中裂隙充填脉内的沥青质以及轻油、重油等不同赋存形式、多个演化阶段的有机物质,按照赋存形式分为囊状、团块状、浸染状、含沥青灰岩角砾中的沥青、脉状、重油、含有机质包裹体等不同类型的有机质;按照成熟度可分为干酪根型、重油型和焦沥青型。 从兰坪盆地到金顶矿区,岩石、矿石中有机物质含量增加明显,金顶矿区平均含有机质1.95%。矿石及其围岩中有机物质内包括大量生物标志化合物,如正构烷烃、类异戊间二烯、二环倍半萜、萜类、甾类、萘、菲、三芳甾烷、三芴、联苯、荧蒽、芘和屈等,有机质的Ts/Tm介于0.834~2.763之间,平均为1.56;C29Ts/(C29Ts+C29H)比值为0.194~0.3565,平均为0.245;C3122S/(S+R)藿烷参数为0.513~0.561,平均为0.545;C3122S/C3122R比值为0.2762~0.5566,平均为0.382;甾烷5α-C2920R/(20R+20S)比值为0.495~0.582,平均为0.54;C29ββ/(ββ+αα)比值为0.4279~0.6096,平均为0.49;甲基菲指数MPI1为0.215~0.434,平均为1.572,金顶矿区矿石及其围岩中有机物质热成熟显著。 有机物质烃源母质主要为菌藻类,属I型有机质,烃源岩为三叠系海相/泻湖相泥灰岩/富碳灰岩,烃源母质经历了强还原的高盐度环境,盆地演化尤其是在金顶局部穹隆化过程中可能聚集起来的油气藏是金属大规模快速沉淀的重要还原剂。 2.有机流体的温度为76~284.1℃,盐度为1.4~15.96wt%NaCl,平均为7.0wt%NaCl,具有中-低温度、高盐度特征;有机物质的铅同位素表明矿区的沥青主要来源于盆地的有机物质,是其经过漫长的地质演化演变而来的;碳同位素以生物有机成因碳为主,说明有机物质与金属成矿具有密切的联系。 3.在金顶具有丰富的油源,其烃源岩主要为三叠系灰黑色、深灰色海相/泻湖相泥灰岩/富炭灰岩,广泛分布于上三叠统三合洞组中,还原环境沉积,厚度达185~395m。烃源岩有机碳含量为3.28%,氯仿沥青“A”含量为524.6ppm,以腐泥型有机质为主,具有良好的生烃能力。在穹窿构造形成之后,三叠系烃源岩热成熟形成油气。外来推覆岩系为金项古油藏的聚集和保存提供了有利的条件。金顶地区外来系统与原地系统之间构成了盖层、储集层、遮挡层的空间组合,为古油藏的聚集提供了有利的空间,而三者形成的穹窿构形则使古油藏得以有效聚集。 4.根据金顶铅锌矿床的地质背景、岩石学特征以及相应的地球化学特征分析,初步认为在早期成岩-矿化阶段,温度相对较低,盆地卤水携带大量硫酸盐还原细菌进入金顶穹隆,与其内存在的大量有机质相互作用经过BSR产生H2S,促使部分金属被还原沉淀;在主成矿期,伴随着深部幔源流体的上涌,温度升高,金顶矿区大量有机物质受热成熟演化为油气,由于油气的TSR产生大量H2S,金顶古油藏所在的圈闭-金顶穹窿为H2S气体的保存也提供了空间和良好的封闭条件。另外,金顶穹窿的高盐度、较强还原环境,为H2S气体的保存也提供了条件。因此,产生的HES不断聚集在金顶穹隆中,形成一个H2S藏。 在H2S藏形成之后,伴随着喜马拉雅期构造运动,高温低盐度并携带大量金属的幔源流体沿着燕山期形成的沘江断裂上升至地表,当到达金顶穹隆后金属被迅速大量还原为金属硫化物沉淀下来,形成了金顶超大型铅锌矿床。
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