构造‒流体‒成矿耦合机制——以会泽超大型富锗铅锌矿床为例

张 艳, 韩润生*, 胡体才, 魏平堂, 王 磊

构造‒流体‒成矿耦合机制——以会泽超大型富锗铅锌矿床为例

张 艳1, 韩润生1*, 胡体才2, 魏平堂3, 王 磊1

(1. 昆明理工大学 有色金属矿产地质调查中心 西南地质调查所, 云南 昆明 650093; 2. 云南驰宏锌锗股份有限公司, 云南 曲靖 655011; 3. 中国冶金地质总局 昆明地质勘查院, 云南 昆明 650024)

以会泽超大型富锗铅锌矿床为例, 在研究该矿床“三位一体”成矿规律的基础上, 从不同尺度精细刻画了会泽铅锌矿床构造‒流体‒成矿耦合过程, 完善了铅锌超常富集机制: (1)酸性成矿流体(pH<3.6)被陆内构造作用圈闭于川滇黔“三角区”内, 并大量汇聚, 强劲的构造动力驱使其远距离迁移并不断从途经地层中萃取成矿物质; (2)深部成矿流体沿断褶构造带“贯入”, 经减压沸腾作用、气‒液分离作用, 进一步浓缩富集, 水‒岩相互作用下的铅锌水解和白云石化作用使成矿物质再次富集; (3)当盆地中循环的还原性流体进入容矿断裂时, 氧化性成矿流体和还原性流体混合发生矿质沉淀, 形成富锗铅锌矿床。从宏观和中观上看, 会泽铅锌矿床形成于构造体制转换背景下, 并由于构造空间类型、力学性质转变和构造活动的脉动性使成矿过程具有多阶段性; 而且流体反过来影响和改变构造。缓冲溶液作用与络合物形成、减压沸腾及重晶石脉形成、多阶段主要成矿作用过程, 都是微观层次上流体‒岩石化学反应及成矿元素的输运‒沉淀‒富集等作用的具体表现, 均为构造‒流体耦合作用的产物。

构造‒流体‒成矿耦合; 成矿机制; 成矿规律; 会泽超大型富锗铅锌矿; 川滇黔铅锌成矿区

0 引 言

热液矿床的形成通常受多个过程(如构造作用、成矿元素活化和迁移与含矿流体的形成、流体运移与汇聚、沉淀成矿等)的制约, 并且每一个过程又可能有多种因素的影响, 其中构造和流体是最重要的控制因素(翟裕生, 1996): ①在构造控制的热液成矿系统中, 由于构造变形增加岩石渗透率(Sibson, 1996; Curewitz and Karson, 1997; Holness, 1997), 驱使流体流动汇聚和控制热液矿床在成矿过程中起重要作用(谢焱石, 2004), 使得构造作用不仅是驱使成矿流体运移和循环的主要动力(Ge and Garven, 1992; 孙雄等, 1998), 而且为成矿流体聚集沉淀提供有利的赋存空间(Mccaffrey et al., 1999; Tsang, 1999); ②成矿过程中流体的作用同样功不可没, 作为构造控制成矿作用过程的重要媒介, 流体不仅从矿源区汲取并搬运成矿物质(翟裕生, 1996; 邓军等, 2000), 并且可以促进岩石发生构造变形, 在促使成矿物质从分散到富集成矿的过程中也起了重要作用(贾跃明, 1996; 翟裕生, 1996)。因此, 综合讨论构造‒流体‒成矿过程的耦合作用, 才能全面揭示成矿动力学机制。越来越多的研究者开始将构造变形、流体运移和成矿作用作为一个统一的体系, 研究它们之间的相互作用和耦合关系(翟裕生, 1996; 邓军等, 1999, 2000; 谭凯旋等, 2000)。所谓耦合, 是指各作用过程间互为因果、紧密相连(邓军等, 2000)。构造与流体的耦合作用, 是指构造与流体间相互作用、相互影响, 共同制约了成矿过程。

流体在三维空间中物理定位规律的研究, 可划分为宏观‒中观‒微观3个尺度(邓军等, 2000): ①宏观层次, 立足于代表性成矿带、矿集区的深入解剖; ②中观尺度(矿田‒矿床‒矿体), 从区域流体‒岩石的相互作用及构造‒流体演化的角度, 探讨多种成矿流体系统内部的不混溶过程及其定位机制; ③微观层次, 流体‒岩石化学反应及成矿元素的富集‒输运沉淀等地质化学过程是研究重点。将上述3个不同尺度的研究相结合, 有助于深入认识构造演化、流体活动和成矿作用的耦合效应及机制(邓军等, 2004)。

韩润生等(2014)基于川滇黔铅锌多金属成矿区系列典型矿床的研究, 建立了构造‒流体“贯入”成矿模式, 但是, 对于该类铅锌矿床在构造‒流体耦合作用下的成矿过程还需要精细刻画。如: 构造如何影响流体运移和沉淀？流体对构造的改造有哪些表现和形式？构造‒流体耦合作用下的成矿过程及其形成机理如何阐释？这些都是急需解答的重要科学问题。本文以滇东北碳酸盐岩容矿的非岩浆后生热液型铅锌矿床为研究对象, 以会泽富锗铅锌矿床(简称会泽铅锌矿床)为典型实例, 以构造‒流体耦合为主线, 按照宏观‒中观‒微观的方法体系(邓军等, 2004), 重点刻画该矿床构造‒流体‒成矿过程, 解释铅锌矿化及围岩蚀变的分带特征、疏松多孔状蚀变白云岩的形成机理、碳酸盐岩容矿地层中铅锌矿化对白云岩的趋向性选择机制。

1 矿床成矿规律

会泽铅锌矿区位于近SN向小江深断裂与曲靖‒昭通隐伏断裂带之间, 金牛厂‒矿山厂斜冲走滑‒断褶构造带的北东端(图1)。矿区内以前震旦系为变质基底、古生界为沉积盖层, 下石炭统摆佐组(C1)和上震旦统灯影组(Zb)是最主要的赋矿地层。矿区构造主要为矿山厂、麒麟厂、银厂坡三条NE向压扭性主干断裂, 与派生的NE向褶皱构造(矿山厂、麒麟厂、澜银厂背斜等)及其NW向羽状断层组成断褶构造。区内海西期玄武岩与成矿无成因联系。关于矿床地质方面, 已有众多研究者进行了深入详细的阐述(张位及, 1984; 陈进, 1993; 张立生, 1998; 周朝宪, 1998; 柳贺昌和林文达, 1999; 韩润生等, 2001; 黄智龙, 2004; 韩润生等, 2006, 2012, 2019; Han et al., 2007), 本文不再赘述。

1. 上二叠统峨眉山玄武岩组(P3β); 2. 中二叠统栖霞组‒茅口组(P2q+m)灰岩、白云质灰岩夹白云岩, 梁山组(P2l)碳质页岩和石英砂岩; 3. 石炭系马平组(C3m)角砾状灰岩, 威宁组(C2w)鲕状灰岩, 摆佐组(C1b)粗晶白云岩及白云质灰岩, 大塘组(C1d)隐晶灰岩及鲕状灰岩; 4. 泥盆系宰格组(D3zg)灰岩、硅质白云岩和白云岩, 海口组(D2h)粉砂岩和泥质页岩; 5. 寒武系筇竹寺组(Є1q)泥质页岩夹砂质泥岩; 6. 震旦系灯影组(Zbdn)硅质白云岩; 7. 断裂; 8. 地层界线; 9. 富锗铅锌矿床。

1.1 成矿地质体

成矿地质体指与矿床形成在时间、空间和成因上有密切联系的地质体, 是主要矿产在主成矿阶段空间定位的成矿地质作用的实物载体(叶天竺和薛建玲, 2007; 叶天竺等, 2014)。在厘定会泽超大型富锗铅锌矿床成矿地质体并描述其特征和成因的基础上, 主要从空间、时间、物源三方面论述该类矿床成矿地质体。

会泽铅锌矿床的成矿地质体为控制白云岩蚀变体的斜冲走滑‒断褶带, 即控制其上盘的中粗晶白云岩和针孔状粗晶白云岩蚀变体的矿山厂、麒麟厂、银厂坡断褶构造。

在空间上, 从矿田尺度来看, 矿山厂、麒麟厂、银厂坡断裂为多期活动的断裂带, 组成叠瓦状构造, 分别控制了三个矿床, 形成三条铅锌矿化带, 构成“多”字型构造; 从矿床尺度来看, 矿山厂、麒麟厂矿床分别受到矿山厂、麒麟厂断裂派生的次级背斜翼部的NE向压扭性层间断裂和NW向张扭性断裂控制。NE向层间压扭性断裂带将主要矿体限制于摆佐组中上部及震旦系灯影组, 为矿床的主要容矿构造。这类构造派生的节理裂隙带控制了铅锌矿脉的展布。除层间构造控制矿体外, 岩层褶曲、岩层产状急剧变化处控制了平行矿脉。在矿山厂、麒麟厂断裂上盘分布NW向、NNW向断裂与矿山厂、麒麟厂导矿断裂相联系, 构成了矿床的配矿构造。从浅部到深部, 断裂的分布密度逐渐减少, 规模逐渐增大, 与铅锌矿体空间关系密切。虽然在NW向断裂中未发现铅锌矿体, 但其构造岩均发生了矿化蚀变, 与锌、铅等矿化特征的关系比SN向断裂构造岩更为明显, 其铅锌含量可达0.15%, 而深部NNW向断裂中有铅锌矿脉分布。而且, 在成矿期NW向和NE向断裂的交汇部位, 矿体局部膨大, 反映了这类构造对成矿的控制作用, 这是配矿构造的典型特征之一。

在时间上, 会泽铅锌矿床的成矿时代明显晚于赋矿的碳酸盐岩, 该矿床是川滇黔成矿区内成矿年龄定年手段多样、研究程度较高的矿床之一。其中, 闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为226.0～223.5 Ma(李文博等, 2004a; 黄智龙等, 2004; Yin et al., 2009); 热液方解石Sm-Nd等时线年龄为226～220 Ma(李文博等, 2004b; 刘峰等, 2005; Li et al., 2006); 王登红等(2010)也获得一致的成矿年龄(230～220 Ma); 张长青等(2005)采用黏土矿物K-Ar法确定了该矿床蚀变岩年龄为176.5±2.5 Ma。韩润生等(2014)获得四组会泽铅锌矿床闪锌矿Re-Os年龄: ①252 Ma; ②226 Ma;③122 Ma; ④51～50 Ma, 其中①、③、④组年龄可能代表地质热事件的年龄, 226 Ma年龄与滇东北地区玄武岩型铜矿床浊沸石的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄(228～226 Ma)(Zhu et al., 2007)一致。因此, 会泽铅锌矿床主体的成矿年龄分布于230～220 Ma之间, 即其成矿作用主体上发生于印支晚期, 该成矿期是本区重大成岩成矿事件的作用时期(韩润生等, 2019)。

在成矿物源方面, 韩润生等(2019)通过Sr-Nd-Pb、C-H-O-S同位素示踪、流体包裹体地球化学、构造岩稀土元素地球化学等研究, 认为主要矿质来源于富含Pb、Zn、Ge等元素的褶皱基底(昆阳群、会理群等)和深源, 成矿流体包括深源与盆地两种来源。矿体赋存于上震旦统灯影组和下石炭统摆佐组的中粗晶蚀变白云岩中。摆佐组灰‒灰白色厚层状中粗晶白云岩与其下伏地层中石炭统大塘组泥质、炭质粉砂岩、页岩等组合, 是会泽铅锌矿床有利的赋矿岩性组合。同时, 赋矿地层上部的中二叠统梁山组为含煤碎屑岩系, 构成了良好的遮挡层。对灯影组而言, 赋矿地层上覆的下寒武统筇竹寺组泥质粉砂岩、页岩等构成了良好的遮挡层。因此, 会泽铅锌矿区存在两套有利赋矿的硅‒钙面组合, 即: 摆佐组中粗晶白云岩与下伏的大塘组泥质粉砂岩和石英砂岩及其上覆的梁山组含煤层, 灯影组浅灰‒灰色中厚层状硅质白云岩及其上覆的下寒武统筇竹寺组炭泥质粉砂岩、页岩, 它们均构成良好的储矿层+遮挡层组合。因此, 会泽铅锌矿床的特定岩性组合和后生构造是该类矿床成矿的主要控制因素, 斜冲走滑‒断褶构造作用是最重要的成矿地质要素, 也是该矿床成矿地质体的空间格架; 热液白云岩蚀变体是构造驱动流体成岩成矿的产物, 为成矿地质体的物质载体, 也是成矿的必要条件和重要的成矿地质要素, 二者组合构成完整的成矿地质体。

1.2 成矿构造系统与成矿结构面

1.2.1 成矿构造系统

根据断裂构造力学性质、空间形态特征、活动期次、物质成分、应力作用方式和褶皱类型、规模、产状、形态、空间组合, 以及与区域构造的关系, 认为斜冲走滑‒断褶构造是会泽铅锌矿床的成矿构造系统, 可分为断裂构造亚系统和褶皱构造亚系统, 其中, 褶皱构造亚系统是伴随断裂构造亚系统的发生而发展的, 是同一构造应力场控制下应力持续作用的产物。

1.2.2 成矿结构面类型及其控矿特征

截至目前, 会泽铅锌矿区内已探明大小不同的矿体300余个, 矿体主要赋存于矿山厂、麒麟厂断裂上盘摆佐组(C1)中上部的层间断裂破碎带内, 多呈似层状、透镜状、囊状和脉状。剖面上, 主要矿体呈现“阶梯状”的分布, 垂向延深远大于走向延长, 产状较陡(倾角>50°), 具有“缓宽陡窄”的特征。会泽铅锌矿田成矿结构面主要有两类: 断裂裂隙型和蚀变岩相转化型。两类成矿结构面的组合控制了矿体的展布, 断裂‒褶皱系统是在蚀变岩相转化面基础上形成和发展的结构面。

(1) 断裂构造成矿结构面

会泽铅锌矿区内, 矿山厂、麒麟厂主断裂上盘除了发育不对称次级背斜外, 还发育NE向、近SN向、NW向、NNW向断裂。断裂以脆性构造变形为主, 相变较弱。从D3/C1→C1/C1→C1/C2, 层间断裂构造岩呈规律性的变化: 碎裂岩‒碎斑岩、透镜体化粒化岩带→碎裂灰岩带→构造片岩‒透镜体化粒化岩、白云质碎裂岩带。结合断裂和显微构造力学性质分析(韩润生等, 2006), 认为不同方向断裂发生了复杂的力学性质转变, “多”字型和“入”字型是主要的构造控矿型式, NE向构造带是矿区主要的成矿构造体系。

(2) 蚀变岩相转化成矿结构面

通过麒麟厂矿床1751 m、1571 m、1584 m、1261 m、1031 m中段典型剖面与地表蚀变岩相精细填图, 从主要赋矿地层(C1)底部到顶部, 蚀变岩‒岩相分带明显, 反映了矿体主要赋存部位有2个, 分别为: 网脉状白云石化灰岩带与米黄色针孔状块状粗晶白云岩带、铅锌矿化‒方解石化米黄色针孔状‒块状粗晶白云岩带与黑色细晶灰岩带之间的蚀变岩相转化界面。

基于会泽铅锌矿区控矿构造精细解剖结果, 典型的成矿结构面有3种控矿构造组合形式: ①同斜断裂组合式, 如矿山厂、麒麟厂等主控断裂向SE方向倾斜, 分别控制其上盘层间断裂带中的矿体群展布; ②次级背斜陡翼分布的层间断裂‒裂隙式, 主要在蚀变岩相转化结构面的基础上发展而成; ③蚀变岩相转化型, 实为酸‒碱物理化学界面, 矿体主要分布于网脉状白云石化灰岩带与米黄色针孔状块状粗晶白云岩带之间、铅锌矿化‒方解石化米黄色针孔状‒块状粗晶白云岩带与灰色细晶灰岩带之间的蚀变岩相转化界面上(图2), 反映了酸‒碱物理化学界面, 酸性流体与碱性环境的碳酸盐岩发生水‒岩作用形成成矿地球化学障, 产生矿物组合分带。

1. 断层; 2. 黄铁矿化; 3. 方解石化; 4. 铅锌矿化带(Sp为主); 5. 铅锌矿化带(Py为主); 6. 白云石化; 7. 灰岩带; 8. 灰质蚀变残余; 9. 灰白色粗晶白云岩带; 10. 针孔状白云岩带; 11. 米黄色粗晶白云岩带; 12. 灰白色矿化粗晶白云岩带; 13. 白云岩; 14.灰岩; 15. 下石炭统摆佐组; 16. 下石炭统大塘组。矿物代号: Lim. 灰岩; Dol. 白云岩; Cal. 方解石; Py．黄铁矿; Sp. 闪锌矿; Gn. 方铅矿; Ore. 矿体。

1.3 流体成矿作用标志

叶天竺(2014)曾指出, 能够直接指示矿体赋存位置并对找矿预测具有特殊意义的标志称为成矿作用特征标志, 即记录成矿物质迁移沉积过程的宏观及微观的特征标志。成矿流体特征及其演化过程是成矿作用特征标志研究的主要内容之一, 也是准确认识矿床成因的关键, 间接影响着勘查区找矿预测模型的构建。

1.3.1 矿化分带特征

矿化分带性是会泽铅锌矿区的一个典型特征(韩润生等, 2019), 从矿体底板到顶板, 呈现深色闪锌矿+铁白云石→褐色‒玫瑰色闪锌矿+方铅矿+黄铁矿→黄铁矿+方解石+白云石的矿物组合分带规律, 反映了矿物共生分异的特征(张艳等, 2014, 2015; Zhang et al., 2020)。

1.3.2 成矿作用的微观特征

(1) 主量、微量元素地球化学标志

通过选择远离会泽铅锌矿区的孙家沟、九龙村2条地层剖面, 采集31件古生代地层样品(韩润生等, 2019)。综合元素分析和前人研究结果, Pb、Zn等成矿元素具有以下特征:

大多数地层的Pb、Zn含量均明显低于克拉克值或接近于克拉克值, 仅有少数地层如梁山组(P2)、昆阳群麻地组(Pt23)、昆阳群小河口组(Pt23)Pb含量高于克拉克值, 其中小河口组中Zn平均含量达786×10−6, 明显大于克拉克值(94×10−6)。大多数地层Ag含量低于克拉克值, 只有极少数地层略高于克拉克值; 各地层Ga、Cd含量无明显异常, In含量低于克拉克值(图3)。

图3 区域成矿元素含量变化图(据韩润生等, 2019)

各地层成矿元素含量表现出矿区近外围(降低场)小于区域背景(正常场)和矿床(升高场)的分布规律。由此推测, 变质基底特别是小河口组具有提供Pb、Zn、Ga 成矿物质的潜力, Ag、Ge、Cd、In的部分来源可能与盖层有关。

(2) 流体包裹体标志

会泽铅锌矿区闪锌矿的原生流体包裹体类型有纯气相(V)(最主要类型)、富液相气液两相(L+V)、富气相气液两相(L+V)、纯液相(L)、含子矿物多相(L+V+S)及含CO2三相(LCO2+LH2O+VCO2)。流体包裹体均一温度主要集中于150～220 ℃和200～355℃之间, 盐度主要集中于2%～4% NaCleqv和14%～18% NaCleqv两个区间。从成矿早阶段到晚阶段, 成矿流体演化过程为中高温‒中低盐度→中低温‒中盐度→低温‒低盐度(韩润生等, 2006, 2016; 张艳等, 2017)。

(3) 同位素组成标志

S同位素分析结果显示, 方铅矿、闪锌矿、黄铁矿均以富集重硫同位素为特征, 峰值为12‰～16‰, 不同矿物的S同位素组成反映了主要硫源具深源硫和地层硫的特点, 指示成矿流体可能是深源流体与地层中盆地流体混合而成。C-O同位素分析结果显示, 方解石δ13C<蚀变白云岩δ13C<灰岩δ13C<白云岩δ13C, 方解石δ18O<蚀变白云岩δ18O<灰岩δ18O<白云岩δ18O, 表明成矿流体中碳氧以溶解的海相碳酸盐岩为主。主要脉石矿物(方解石)中的包裹体δD集中分布于−66.0‰～−43.5‰之间, δ18O=6.44‰～ 10.08‰, 成矿流体δ18OH2O=−2.05‰～10.08‰(平均为7.55‰), δD=−86‰～−43.5‰(平均为−56.3‰), 反映了成矿流体主要来自深源富矿质的混合流体。综合S、C-O、H-O同位素组成特征显示, 会泽铅锌矿床在成矿过程中发生了流体混合作用(Zhang et al., 2017)。硫化物矿石、热液方解石87Sr/86Sr预示矿床具混合Sr的特征, 矿质主要来自于昆阳群基底和深源(韩润生等, 2006; 张艳, 2016)。矿石Pb同位素组成较稳定, 大部分落入岛弧铅和克拉通化地壳铅范围, 少部分落在大洋火山岩铅的范围(张艳, 2016)。

2 构造‒流体耦合作用

热液成矿作用是一个长期发展演化的过程, 在该过程中, 构造和流体是其中主要的控制因素, 两者的耦合作用是成矿的关键。本文将从以下四个方面论述会泽铅锌矿区构造‒流体间的耦合作用。

2.1 构造分级控矿规律

韩润生等(2019)通过不同尺度构造解析, 提出了构造分级控矿/成矿模式: ①陆内斜向走滑构造系统控制川滇黔成矿区的展布格局; ②斜冲走滑‒断褶带、斜落走滑‒断褶带、主走滑‒断褶带分别控制滇东北、黔西北、川西南3个富锗铅锌矿集区分布格局; ③NE向断褶构造带控制滇东北8条成矿亚带、NW向断褶构造带控制黔西北2条成矿亚带、NNW向‒近SN向断褶带控制川西南4条成矿亚带(韩润生等, 2012)的形成和分布; ④断褶构造组合控制了富锗铅锌矿田呈斜列式展布; ⑤主断裂带和其上升盘的次级背斜、层间断裂裂隙带及构造虚脱空间控制了矿床(体)的形态和产状; ⑥次级断裂(层间断裂带)控制矿体(脉)。因此, 东川‒镇雄断褶带控制了会泽、雨禄、待补等铅锌矿床在内的会泽富锗铅锌矿田; 矿山厂、麒麟厂、银厂坡斜冲断层和上盘褶皱(断褶构造)分别控制了会泽矿山厂、麒麟厂大型富锗铅锌矿床及银厂坡中型富锗铅锌矿床; 矿山厂、麒麟厂、银厂坡斜冲断层上盘的蚀变白云岩中, NE向左行压扭性层间断裂带直接控制了富厚矿体的展布(韩润生等, 2014)。

2.2 构造作用驱使流体运移

热液矿床的形成需要大量流体, 而流体的运移需要包括地势差、岩石变形、热梯度及热异常等多种驱动力。这些流体驱动力与构造环境及过程有密切关系(池国祥和林舸, 2015)。成矿流体的流动方向、速度、路径以及矿物的溶解和沉淀, 都与构造岩浆作用和不同构造背景下的构造应力密切相关(Fyfe et al., 1978; Fyfe, 1994; Deming, 1994; Green, 1995; Cathles and Adams, 2005; Cox, 2005; Lin et al., 2006; Zhang et al., 2006; Zhu et al., 2014)。流体压力状态、热场及地势差的组合, 决定了压性构造环境的流体以向上运动为主, 如造山型成矿系统; 而张性构造环境的流体以对流为主, 如VMS和SEDEX成矿系统。造山作用导致的地势差及水平挤压作用产生的超压, 可以驱使流体侧向迁移数百千米, 如MVT成矿系统(池国祥和林舸, 2015)。虽然目前对于川滇黔多金属成矿区内铅锌矿床的大地构造背景尚有争议, 如产于大陆边缘造山弧后伸展环境(毛景文等, 2005)、南部大陆边缘构造带(裴荣富, 2005)、地幔柱成矿体系地幔柱‒热点成矿系统(侯增谦等, 1998)、扬子板块与兰坪‒思茅陆块碰撞、印支期印支陆块与扬子板块碰撞(韩润生等, 2014)等观点, 但对于区内铅锌矿床形成与大规模流体运移有关已基本达成共识(王奖臻等, 2001, 2002; 涂光炽, 2002; 黄智龙等, 2004; 裴荣富, 2005)。

研究认为, 在印支期NE-SW向构造应力作用的强烈驱动下, 流体从南东至北西沿变质基底与古生界间的不整合面及断裂带发生大规模运移, 沿途不断萃取中元古界基底地层(如昆阳群或会理群)中的大量Pb、Zn等成矿元素(韩润生等, 2006), 形成富CO2中高温‒低盐度‒酸性‒氧化性流体。该流体流动模式是以不整合面和深大断裂为通道的渠道化流动, 此时构造驱动力强劲, 流体流速较快, 在围岩中几乎不能进行渗透运移, 热液与围岩接触面积和时间均有限, 主要在不整合面和断裂构造两侧形成有限的线状白云石化带。

2.3 构造体制转换及其类型的变化控制流体成矿作用发生

流体物理化学参数受构造体制转换的制约而发生临界转换, 常常是大型‒超大型矿床形成的必要前提(邓军等, 1998, 2001; Sibon, 2000; 翟裕生和吕古贤, 2002)。构造不仅是热液矿床的主要控矿因素, 而且还控制或影响着区域的各类地质作用。翟裕生和吕古贤(2002)认为, 构造应力场转换可能是成矿临界转换中起根本作用的因素。例如, 不同构造环境可导致不同性质的流体活动, 发育不同类型的成矿系统。同时, 由于构造驱动作用对流体成矿过程的影响(邓军等, 2004),同一矿田内, 甚至同一断裂带内, 因所处构造部位不同, 成矿温压条件不同, 流体性质与矿化反应会发生一系列相应变化, 从而直接影响流体成矿过程的物理‒化学性质和地质特征(杨巍然和张文淮, 1996; 徐九华等, 1998)。印支运动是研究区地质历史发展史上的重要转折点, 不仅结束了川滇黔地区长期以来的海相沉积史, 开始了广泛的陆相湖盆沉积, 还形成了区域性的隆起和凹陷, 会泽铅锌矿床正是形成于这一构造体制转换背景下(韩润生等, 2019)。

构造空间类型的变化影响流体成矿过程。流体主要有两种运动方式: 在孔隙介质中运动和在断裂裂隙介质中运动。在孔隙和断裂中, 流体运动空间类型的不同, 不同程度地改变着内压力、密度、氧逸度、CD值、盐度、成矿压力等流体性质和成矿环境, 最终影响到矿质的沉淀条件(贾斌和毋瑞身, 2004)。在滇东北地区, 深部热流体从南东至北西的向浅部运移过程中, 伴随着酸性流体萃取作用、气‒液相流体分异作用, 逐渐形成以铅、锌氯络合物为主的中高温‒酸性、富含Pb、Zn、Ge等元素的富矿流体。当构造动力减弱甚至消失时, 因构造释压, 成矿流体沿NE向断褶带“贯入”于次级背斜翼部的层间断裂带时, 热液沿着压力降低的方向迅速运移, 即沿着断裂空间充填和贯入。此时, 流体在断裂带间流动, 产生双扩散对流(热扩散和物质扩散的双重扩散作用, 引起流体对流运动)。同时, 来自三叠纪红层盆地中的低温‒中高盐度的还原性盆地卤水下渗对流, 其密度变化的最大的区段大致在深度12～25 km区间, 在相对开放的断裂疏导体系中, 压力变化趋向于静水压力, 这时对流可以达到较深部位(胡文宣等, 2001)。当盆地卤水和来自深部的成矿流体混合时(Zhang et al., 2019a), 减压沸腾和混合反应导致铅锌沉淀成矿, 形成以似层状为主且延深大的柱状矿体群。沉淀的硫化物将堵塞大部分断裂通道, 热液流动模式变成以多孔介质渗流为主, 流体流速较慢, 流体的运动服从达西定律, 热液与围岩接触面积和时间充分, 此时, 交代作用直接影响热液渗流与成矿(Wu et al., 2017)。富矿流体铅锌沉淀产生的酸加剧了蚀变作用, 生酸的铅锌沉淀反应和耗酸的热液白云石化蚀变反应相互促进和制约, 直至一方消耗殆尽或平衡。在控矿构造两盘形成线状、不规则带状展布的(铁)白云石化等热液蚀变产物, 横向上的蚀变作用由矿脉向外有强弱之分。早阶段流体以双扩散方式对流为主, 主要形成脉状和块状矿石; 晚阶段流体则以多孔介质渗流方式为主, 形成浸染状矿石。因此, 构造空间类型和力学性质的变化, 对于热液交代形成铅锌矿体和蚀变白云岩至关重要, 并且促使硫化物沉淀于多个成矿阶段。

2.4 流体影响和改变构造

流体决定了地壳中物质和能量的运动和交换, 在很大程度上直接影响和控制着地壳内部的岩浆作用、变质作用、构造作用和成矿作用等地质过程, 以及地质动力学机制与演化(贾跃明, 1996)。流体还直接或间接参与构造作用, 在构造演化中扮演了重要角色, 其对构造的改造主要体现在以下几个方面: ①影响甚至改变岩石的变形机制: 流体的存在必然对岩石产生物理破坏作用和化学溶解作用, 从而改变岩石的性质, 决定岩石变形特点(杨巍然和张文淮, 1996), 对岩石的变形过程进行控制(Wintsch et al., 1995; Tobin et al., 2001; 刘俊来等, 2001); ②促进构造发生、发展和变化: 水溶解作用、应力腐蚀、压力溶解、挥发分逃逸、流体引起的蚀变和相变、热流体运移和循环、流体超压等, 都对构造的形成、发展和变化起着积极作用(Atkinson, 1984; Fyfe and Kerrick, 1985; Newton, 1990; Lysak, 1992; 邓军等, 2004;康冬菊和安生婷, 2016); ③流体成分的变化亦会影响岩石物性, 导致构造类型的力学差异(Wawrzyniec et al., 1999)。总之, 流体通过改造构造并与围岩发生水‒岩作用, 使岩石力学性质和物性边界条件发生变化, 从而使成矿物质在有利的构造中沉淀富集。

3 主要成矿作用过程及其形成机理

成矿作用是一个复杂的动力学系统。构造‒流体的时‒空演化轨迹, 实质上就是矿质活化、迁移、聚集定位, 即矿床形成的过程(邓军等, 2000)。在成矿过程中, 构造作用控制着成矿系统演化的进程, 而流体则是成矿物质活化、运移的载体。由于成矿流体的运动, 才使得溶解、携带其中的矿物质得以富集, 从而促使成矿作用得以持续不断地进行(郭涛等, 2008)。在阐述宏观与中观尺度的构造‒流体耦合作用的基础上, 现聚焦微观尺度, 探讨构造‒流体耦合过程中的成矿作用过程。

3.1 缓冲溶液作用与铅锌络合物形成

碳酸盐岩地层在含铅锌热液流体的运移与沉淀中起着至关重要的作用(张艳等, 2016)。在热液流体中, 通常会溶解一些酸性气体组分, 如CO2、HCl、H2S等, 而使流体呈酸性, 这在流体包裹体测温和气相成分中已经得到证实。CO2溶于流体中形成H2CO3, 成矿流体运移经过碳酸盐岩地层时, 少量溶解的碳酸氢根与流体中的H2CO3形成缓冲对。此时, 碳酸钙溶解消耗的H+完全可由H2CO3电离补足。因此, 流体可以始终维持在酸‒弱酸下, 发生如下反应:

CO2+H2O=H2CO3

H2CO3⇋H++HCO3−

CaCO3+CO2+H2O⇋Ca2++2HCO3−

前人研究表明, 成矿流体中H2CO3和H+浓度受到CO2含量的影响, 从而控制了流体的pH值, 进一步影响了铅锌络合物的存在形式和搬运方式(张连昌等, 1999; 卢焕章, 1999; 叶霖等, 2000)。温度和压力是决定流体中CO2含量的主要因素。当其他条件不变时, 温度越高, CO2溶解度越小, 反之, 则越大; 压力越大, CO2溶解度越大, 反之, 则越小。在流体从深部向浅部运移过程中, 其温度、压力变化是比较复杂的。朱东亚等(2012)应用CO2-H2O-CaCO3-NaCl模型进行了计算, 结果表明, 深部流体活动过程中CO2是一直饱和的, 或者运移到地下一定深度后开始处于饱和状态, 该计算结果与Duan and Li (2008)的基本认识一致, 即CaCO3溶解度随CO2含量、流体盐度、压力增加及温度减小而增加。当流体从深部向浅部运移过程中, 流体将一直处于CO2饱和的酸性状态, 铅锌的硫化物无法沉淀析出, 成矿流体能够运移很远距离, 并不断从所经过的地层中萃取成矿物质形成铅锌络合物(张艳等, 2016):

Zn2++Cl(aq)−=(ZnCl)2−n

Pb2++Cl(aq)−=(PbCl)2−n

3.2 构造驱使流体运移与重晶石‒方解石‒赤铁矿组合形成

中高温酸性氧化性流体进入断褶带的主断裂带中(高氧逸度), 流体中的SO42−与Ba2+反应形成重晶石脉:

Ba2++SO42−=BaSO4↓

当流体中同时含有还原硫时, 可沉淀出部分铅锌硫化物沉淀。事实上, 来源于深源的酸性流体中金属离子无法与大量还原硫共存, 加之主断裂中一般氧逸度较高, 此时的硫主要以非还原硫形式存在。因此, 在主断裂带中难以形成一定规模的矿体。

在高氧逸度条件下, 流体中部分Fe2+被氧化成Fe3+, 生成赤铁矿:

4Fe2++4H2O+O2=2Fe2O3↓+8H+

地层中的黄铁矿也可能水解形成赤铁矿:

4FeS2+8H2O+Ba2++SO42−=2Fe2O3↓+BaSO4↓+16H++8S2−+O2↑

同时, 由于压力突然释放, CO2逃逸, 流体中CO2含量减少, CaCO3溶解度降低, 将沉淀出方解石(Duan and Li, 2008; 朱东亚等, 2012), 这与王磊(2016)发现会泽孙家沟矿山厂断裂带内重晶石与方解石共生的现象是一致的。

因此, 该阶段形成赤铁矿+重晶石+方解石(酸性、氧化)的矿物组合。

3.3 铅锌多阶段成矿作用机理

富矿流体在构造应力作用下继续运移, 当遇到NE向的层间压扭性断裂时流体“贯入”其中, 发生减压沸腾, 成矿流体浓缩富集或导致部分铅锌硫化物沉淀。在层间压扭性断裂带中, 流体与碳酸盐岩有充分的时间和面积相互作用, 有限的H2CO3电离无法再维持流体的酸性, 同时钙质和钙镁质碳酸盐岩与酸性流体反应形成铁碳酸盐化, 发生气‒液相分异作用, 使热液pH值升高, 富矿流体进一步富集:

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

CaMg(CO3)2+4H+=Ca2++Mg2++2CO2↑+2H2O

2Ca2++Mg2++Fe2++4CO2+4H2O=CaMg(CO3)2+

CaFe(CO3)2(铁白云石)↓+8H+

Ca2++Fe2++2CO2+2H2O=CaFe(CO3)2(铁方解石)↓+4H+

在较高温度和较低pH值环境下, Pb、Zn被白云岩富集。当酸性中高温流体进入压扭性断裂后, 停留时间较长, 由于pH值较低(张艳等, 2017), 可溶解沉积成岩期形成的灰质细晶白云岩或白云质灰岩。由于碳酸钙比碳酸镁更易溶解, 原来致密光滑的岩石表面因大量碳酸钙和少量碳酸镁的溶蚀而变得疏松多孔(Zhang et al., 2019b)。经过水‒岩反应后, 流体pH值升高至6左右(Zhang et al., 2019b)。据Calugaru et al. (2016)的实验结果, 初始pH>6时, 碳化后白云石去除污水中Zn的能力是未碳化时的7倍, 其原因是碳化后的白云石变得坚硬而多孔, 水‒岩反应后被溶蚀的白云石在结构上与其相似。因此, 当含金属流体未与还原硫相遇时, 白云石可通过吸附、沉淀、离子交换等方式将重金属保存在其颗粒表面。由于铅锌硫化物具有更小的沉淀平衡常数(Ksp), 还原硫的加入将使闪锌矿、方铅矿沉淀。

水‒岩反应使流体pH值升高, Fe2+水解为白色的Fe(OH)2胶体:

Fe2++2H2O=Fe(OH)2↓+2H+

由于渗透作用和表面化学反应作用, Fe(OH)2胶体主要沿岩石的节理裂隙充填。白云岩节理裂隙越发育, Fe(OH)2胶体越容易充填进去, Fe(OH)2胶体氧化后变为红色的Fe(OH)3胶体(脱水后生成赤铁矿),

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓

2Fe(OH)3=Fe2O3↓(赤铁矿)+3H2O

同时, 地层中的黄铁矿也可能水解形成赤铁矿,

4FeS+4H2O+O2=2Fe2O3↓(赤铁矿)+8H++4S2−

这些散布于白云岩节理裂隙中的赤铁矿形成肉红色白云岩, 并为随后的铅锌硫化物沉淀提供部分S源。氧化‒还原反应导致成矿发生于肉红色粗晶白云岩与米黄色粗晶白云岩交互带的米黄色白云岩一侧。

与此同时, pH值升高也促使Pb、Zn水解

氢氧化物脱水形成氧化物:

上述水解反应生成大量H+继续溶解碳酸盐岩, 因此, 生酸的水解作用与耗酸的水‒岩相互作用此消彼长, 循环往复, 导致规模较大的蚀变甚至喀斯特化(Pirajno, 1992), 并形成次生碳酸盐矿物(Misra, 2000)。在川滇黔成矿域表现为较大规模的围岩蚀变, 生成大量的热液白云石(HTD)(文德潇等, 2014), 直至成矿流体中的金属离子通过水解完全沉淀或二者间达到平衡, 此时的成矿流体应接近中性(Robb, 2005)。

根据矿床的典型地质特征、矿石组构、矿物共生组合及矿脉的穿插关系等特征, 铅锌矿床的成矿过程在热液成矿期形成。进一步划分成四个成矿阶段: 重晶石‒铁白云石‒铁方解石‒黄铁矿‒深褐色闪锌矿阶段(Ⅰ)、深棕色闪锌矿‒方铅矿阶段(Ⅱ)、方铅矿‒褐色/淡黄色闪锌矿阶段(Ⅲ)、黄铁矿‒白云石‒方解石阶段(Ⅳ)(Zhang et al., 2020), 均为构造‒流体耦合作用的产物。

(1) 成矿第Ⅰ阶段

在成矿初始阶段, 热液流体温度相对较高, pH值较低, 成岩期形成的黄铁矿发生重结晶作用, 变成粗晶黄铁矿。

闪锌矿和方铅矿有先后沉淀顺序(Zhang et al., 2020), 这是多因素共同作用的结果。当含矿热液在构造驱动下运移至容矿构造(层间破碎带)时, 由于物理化学条件改变(、pH、logO2、logS2、log), 铅锌络合物的溶解度降低, 导致络合物分解, 铅锌硫化物沉淀。溶解度等值线表明闪锌矿溶解度大于方铅矿, 也就是说当溶液中Pb、Zn浓度大致相同时, 方铅矿应早于闪锌矿析出(张艳等, 2015); 而在氧逸度、硫逸度相图中, 闪锌矿形成所需的logO2、logS2最低, 其次依次是方铅矿、黄铁矿, 这使得闪锌矿早于方铅矿沉淀(张艳等, 2014)。因此, 在热液流体中, 硫逸度和铅锌比例是控制沉淀顺序的关键因素。

一般而言, 矿液中Zn2+离子浓度远高于Pb2+离子浓度。中国的沉积岩容矿型铅锌矿床相对富Pb, 其铅锌比一般在2∶1～4∶1之间(涂光炽, 1984); 大部分MVT矿集区均相对富Zn, 其Zn/(Zn+Pb)>0.5, 而Missouri东南部的Zn/(Zn+Pb)<0.1(Leach et al., 2005, 2010); 大部分SEDEX(CD)矿床也相对富Zn, 其Zn/(Zn+Pb)值平均为0.7, 除了Mount Isa 和Sullivan矿床外, 它们的Pb、Zn含量大致相等(Large et al., 2005)。由于存在含量上的悬殊, 表明控制矿物沉淀的主要因素是硫逸度而非络合物溶解度。当所需的硫逸度条件达到时, 闪锌矿将最先沉淀。因此, 在大部分富Zn的铅锌矿床中, 闪锌矿早于方铅矿沉淀。

会泽铅锌矿床中铅锌比约为2∶1(胡彬和韩润生, 2003), 因此闪锌矿将最先沉淀, 流体中碳酸盐表面锌的氢氧化物和氧化物很容易转化为硫化物(Zhang et al., 2019b), 反应式为:

Zn(OH)2+H2S(aq)=ZnS↓+2H2O

ZnO(s)+H2S(aq)=ZnS↓+H2O

或

Zn(OH)2+HS−=ZnS↓+H2O+OH−

ZnO(s)+HS−=ZnS↓+OH−

未水解或吸附在白云岩表面的锌氯络合物也与H2S或HS−反应生成硫化物沉淀:

(ZnCl)2−n+H2S(aq)=ZnS↓+2H++Cl−

(ZnCl)2−n+HS(aq)−=ZnS↓+H++Cl−

这种方式极大地提高了金属成矿率。

含矿流体同时交代了沉积期形成的黄铁矿, 形成闪锌矿晶体中包含黄铁矿的包含结构, 释放H2S, 为硫化物的进一步沉淀提供部分S源, 反应式如下:

2(PbCl)2−n+2FeS2+2H2O=2PbS+2(–2)Cl−+

2FeCl2+2H2S+O2

2(ZnCl)2−n+2FeS2+2H2O=2ZnS+2(–2)Cl−+

2FeCl2+2H2S+O2

由于弱碱性条件下黄铁矿沉淀所需的金属离子活度和硫氢根离子活度都与闪锌矿非常相近, 却未达到黄铁矿沉淀所需的logO2、logS2, 而Fe2+与Zn2+半径非常接近, 可发生类质同象置换, 流体中的大量Fe2+较易进入闪锌矿晶格, 因而此阶段形成的闪锌矿颜色很深。

该阶段形成粗晶黄铁矿+少量深褐色闪锌矿的矿物组合。

(2) 成矿第Ⅱ阶段

成矿第Ⅱ阶段, 铅锌硫化物总是与热液白云石(HTD)共生, 主要是因为较高的CO32−浓度和温度是热液体系中能有效促进白云石化的关键因素(Jacquemyn et al., 2014; Monteshernandez et al., 2014)。Monteshernandez et al. (2014)的实验也表明, 在较高CO32−浓度、200～300 ℃条件下可发生白云石化, 即从富镁方解石或含镁热液交代方解石转变成白云石。

当闪锌矿开始大量沉淀时, 其沉淀反应为生酸过程, 围岩中的灰岩或白云岩溶解于酸中(耗酸过程), 流体的CO2增大并含大量Fe2+、Mg2+, 使白云石被交代形成铁白云石。

所以, 近矿围岩通常发育强烈的铁白云石化。也正是因为这样的生酸和耗酸过程基本达到平衡, 才使得流体pH值能够一直维持在弱碱性条件, 导致硫化物不断析出和围岩发生强烈蚀变。随后, 热液中Fe2+浓度降低, 越来越难进入闪锌矿晶格中, 使得形成的闪锌矿颜色逐渐变浅。闪锌矿颜色变化、环带结构及含量的变化, 就是流体多阶段沉淀过程的实证。

温度进一步降低, logO2逐渐升高, 尽管logS2有所降低, 但温度下降使矿物沉淀所需达到的logS2降低幅度更大(如=473 K时, 闪锌矿形成需要的logO2≥−69.9, logS2≥−49.8;=423 K时, 闪锌矿形成需要的logO2≥−79.1, logS2≥−54.8), 达到了方铅矿沉淀所需的氧逸度、硫逸度条件, 方铅矿随之沉淀, 该阶段形成棕色闪锌矿+方铅矿+铁白云石的矿物组合。

(3) 成矿第Ⅲ阶段

随着铅锌硫化物沉淀和流体性质的演变, 由于Zn在前一阶段的大量沉淀, 使其在流体中的浓度减小, 并且随着流体向上向外运移, logO2增大, 使Zn易以离子形式随流体运移, 此时方铅矿成为该阶段的主要矿物。上一阶段中, 铁白云石的形成消耗了流体中的大量镁, 使流体中Ca2+/Mg2+值增大, 不再易于形成铁白云石, 而是析出方解石(生酸过程):

Ca2++CO2+H2O=CaCO3+2H+

方铅矿的沉淀也主要为生酸过程:

Pb(OH)2+H2S(aq)=PbS↓+2H2O

PbO(s)+H2S(aq)=PbS↓+H2O

或

Pb(OH)2+HS−=PbS↓+H2O+OH−

PbO(s)+HS−=PbS↓+OH−

未水解或吸附在白云岩表面的铅氯络合物也与H2S或HS−反应生成硫化物沉淀:

(PbCl)2−n+H2S(aq)=PbS↓+2H++Cl−

(PbCl)2−n+HS(aq)−=PbS↓+H++Cl−

该阶段形成了方铅矿+浅褐色‒淡黄色闪锌矿+方解石的特征矿物组合。

(4) 成矿第Ⅳ阶段

当最终达到黄铁矿沉淀需要的logS2时, 大量黄铁矿从热液中析出, 形成细粒的黄铁矿。由于前一阶段方解石的析出使流体中Ca2+/Mg2+值减小, 此时可析出方解石和白云石。

本阶段形成细晶黄铁矿+方解石+白云石的矿物组合。

水平分带、垂向分带的原理基本相同。由于中心处的logO2低, 易形成单锌或多锌少铅的矿物组合。而外侧logO2高, 易形成多铅少锌甚至单铅的矿物组合。

综上所述, 会泽铅锌矿床微观层次的流体‒岩石化学反应, 以及成矿元素的富集‒输运沉淀等地质化学过程, 主要表现在缓冲溶液作用与络合物的形成, 减压沸腾作用与重晶石、方解石、赤铁矿的形成, 以及多阶段成矿中不同矿物组合和围岩蚀变的形成, 这些过程都是构造‒流体耦合作用的产物。

4 结 论

研究表明, 会泽矿床是构造与流体成矿耦合作用的产物。该研究对深化滇东北富锗铅锌矿集区乃至川滇黔铅锌多金属成矿区成矿作用研究及指导深部找矿均具有重要意义。

(1) 会泽铅锌矿床的成矿地质体为控制白云岩蚀变体的斜冲走滑‒断褶带, 成矿构造系统为斜冲走滑‒断褶构造, 成矿结构面为断裂构造与蚀变岩相转化界面, 流体成矿作用标志包括典型的矿化蚀变分带、特征的流体包裹体岩相学和温度盐度及同位素组成特征。

(2) 该矿床构造‒流体耦合作用明显, 在走滑‒断褶构造作用下, 圈闭的酸性成矿流体发生远距离迁移, 并不断从途经地层中萃取成矿物质, 并因控矿构造类型、性质的变化使成矿过程具有多阶段性; 流体反过来影响甚至改变岩石的变形机制、促进构造发生、发展和变化, 通过影响岩石物性而导致构造类型的力学差异。

(3) 缓冲溶液作用与络合物形成、流体运移与重晶石‒方解石‒赤铁矿形成、多成矿阶段的主要成矿作用过程, 均是微观层次构造‒流体耦合作用的产物, 水‒岩反应、成矿流体输运‒沉淀‒富集为其具体表现。

致谢:中国科学院地质与地球物理研究所张宝林研究员和中国地质科学院地质力学研究所韦昌山研究员仔细审阅了本文并提出了很多宝贵意见, 谨致谢忱！

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The Tectonics-fluids-mineralization Coupling Processes in the Huize Ultra-large Ge-rich Pb-Zn Deposit

ZHANG Yan1, HAN Runsheng1*, HU Ticai2, WEI Pingtang3, WANG Lei1

(1. Southwestern Division of Geological Survey, Geological SurveyCenter for Non-ferrous Mineral Resources, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. Yunnan Chihong Zn & Ge Co. Ltd., Qujing 655011, Yunnan, China; 3. Kunming Geological Prospecting Institute, China Metallurgical Geological Bureau, Kunming 650024, Yunnan, China)

The Northeast Yunnan region, which lies on the southwestern margin of the Yangtze Plate, is an important part of the Sichuan-Yunnan-Guizhou Pb-Zn polymetallic metallogenic belt, and host to 221 germanium-rich Pb-Zn polymetallic deposits and mineralization points. In particular, the Huize Pb-Zn deposit is the Ge richest ultra-large Pb-Zn deposit in the world. Based on the “Trinity” principle, the paper finely depicts the tectonics-fluids-mineralization coupling process from macro-, meso-, and micro-scales, and improves the mechanism of lead-zinc super enrichment mechanism. (1) The intracontinental strike slip structural system enabled the pooling and circulation of the ore-forming fluids in the Sichuan-Yunnan-Guizhou triangle region. The strong tectonic force drove the large-scale migration of the ore-forming fluids from the depth to the shallow part. The acidic fluids (<3.6, less than the threshold of significant hydrolysis of lead and zinc) might have extracted a large amount of ore-forming materials from the basement and strata on the way of migration, and lead and zinc might mainly exist in the form of chlorine complex. (2) The ore-forming fluids “penetrated” along the fault-fold structural belt, and were further enriched by decompression boiling and vapor- liquid separation. The hydrolysis of lead and zinc and the enrichment of altered dolomite under the water-rock process further enriched the ore-forming materials, which greatly improves the ore-forming efficiency. (3) When the reductive basinal fluid entered the host fault, two fluids mixed and precipitated the lead-zinc sulfides. In the macro-meso view, the Huize Pb-Zn deposit was formed under the transformation of structural system, and the mineralization process was multi-stage due to the change of structural space types, whereas the fluids in turn affected the structures. In the Huize Pb-Zn deposit, the main ore-forming processes, including solution buffering and complexation, decompression boiling and barite formation, are the results of the micro level water-rock interaction and ore-forming elements enrichment-transport- precipitation due to the structure-fluid coupling.

tectonics-fluids-metallogenic coupling; metallogenic mechanism; metallogenic regularity; Huize ultra-large Pb-Zn deposit; Sichuan-Yunnan-Guizhou Pb-Zn polymetallic metallogenic belt

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.003

2022-03-12;

2022-08-17

国家自然科学基金项目(42172086、41802089、41572060、U1133602)、云南省重大科技专项计划项目(202102AG050024)、云南省万人计划青年拔尖人才项目(YNWR-QNBJ-2019-157)、云岭学者项目(2014)、云南省矿产资源预测与评价工程研究中心项目(2012)和云南省昆明理工大学创新团队项目联合资助。

张艳(1981–), 女, 教授, 博士生导师, 主要从事矿床学、地球化学研究。E-mail: 78598874@qq.com

韩润生(1964–), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事构造成矿动力学、隐伏矿预测与矿床学研究。E-mail: 554670042@qq.com

P612

A

1001-1552(2023)05-0969-015