《密西西比河谷型铅锌矿床》由会员分享，可在线阅读，更多相关《密西西比河谷型铅锌矿床（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、密西西比河谷型矿床Mississippi Valley-type （MVT）密西西比河谷型矿床（MVT）n密西西比河谷型矿床（MVT）n是以广泛分布于美国中部的寒武纪至石炭纪碳酸 盐建造中的许多巨大铅锌矿床而得名。是世界铅 锌矿床第二大类型。在统计的58个世界超大型铅 锌矿床中，它的矿床数占24%、其铅锌储量数占 23%。矿床规模（Pb+Zn）从几百万吨到几千吨 不等，Pb+Zn品位一般在3%10%（低于喷流沉 积型矿床）。nMVT矿床规模较大，一般成群成带分布，MVT矿带的分 布范围从几十平方公里到几千平方公里，甚至数万平方公 里，常伴生同类型的黄铁矿矿床、沉积菱铁矿矿 床、重晶石-萤石-闪
2、锌矿矿床等。有重要的经济意义 。碳酸盐岩型铅锌矿床的吨位及品位（据Dan L.Mosier和 Joseph A.Briskey，1986） 一、MVT矿床的时空分布nMVT矿床是北美的特产，世界其它地区也有，但分布较为分 散。n美国的这类矿床集中分布于密西西比河谷地区，有密苏里州 东南部巨大的老铅矿带和新铅矿带维伯纳姆（Viburnum） 矿带、威斯康星伊利诺伊州的密西西比河谷上游地区（ Upper Mississippi），东田纳西的马斯科特杰斐逊（ Mascott-Jefferson）等；n加拿大重要矿床有：派因波因特、波拉里斯、盖纳河、加斯 河、普雷里克里克等。n欧洲有（波兰）Upper
3、 Silesia，奥地利的Bleiberg，前南斯拉 夫梅日察和意大利的Raibl（除波兰外，主要分布于阿尔卑斯 山脉区）。n澳大利亚有Admirals Bay，伊朗有迈赫迪巴德和安古兰矿床 ，90年度在南美洲和非洲也发现了MVT矿床。n我国已知矿床如（广东）凡口、（广西）泗顶等，近年来在 扬子台周缘发现了一系列该类矿床。包括川、滇、黔交界地 区，陕南地区，鄂西和湘西地区。世界主要MVT矿床的分布n此类矿床多赋存在从前寒武纪到白垩纪的 各个时代的岩石中，但成矿时代多见于古 生代及中生代。尽管全球元古宙碳酸盐岩 非常丰富，但产于其中的MVT矿床很少， 且规模也不大。n时控特征不显著n有利于形成此
4、类矿床的大地构造环境是稳定 的大陆板块、大陆边缘拗拉古、裂谷。二、MVT矿床的一般特征密西 西比 河谷 型矿 床的 产出 构造 环境含矿岩系n含矿岩系为以浅海相碳酸盐岩为主，可夹有砂岩、页岩及砾 岩的沉积建造。碳酸盐岩包括生物礁相、潮坪相灰岩、白云 岩、礁角砾岩及崩塌角砾岩等。矿床形成于主岩成岩之后。a美国中部地区，b中国 川、滇、黔接壤地区，c 爱尔兰中部地区，d秘鲁 中部地区； 1.结晶基底，2.砾岩，砂岩 ，4.页岩，5.白云岩，6.灰 岩，7.中酸性火山岩，8.花 岗岩，9.石膏透镜体，10. 矿体密西西比型铅锌矿床柱状剖面对比图沉积岩中铅锌多金属矿床谱系及成矿作用特征简图（R. La
5、rge,2002） n矿区范围内一般不出露火成岩， 少数矿区发现有火成岩，经证实 也和成矿无关。nMVT矿体大多以开放空隙充填 方式形成，具后生成矿特征。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。产 出部位多为碎屑沉积盆地的边缘 、沉积基底突起部位、砂岩尖灭 部位、岩屑堆积层及其尖灭部位 、生物礁、断裂扩容部位、不整 合面及其附近的岩溶崩塌角砾岩 。产于白云岩中呈浸染状似层 状交代的铅锌矿体剖面图n矿石的主要金属矿有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿 、白铁矿、（黄铜矿）等。常见脉蚀矿物为白 云石、方解石、菱铁矿、重晶石、萤石、
6、胶状 二氧化硅等。n矿石多具交代结构、粒状结构、草莓状结构及 团粒状结构，浸染状、细脉浸染状、角砾状、 条纹及条带状、胶状构造。n矿体的围岩蚀变微弱，常见白云岩化、硅化、 方解石化及退色化。n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70200。n也有些MVT矿床流体包裹体Th较高，如法国Les Ma- lines矿床主成矿期第一阶段重晶石Th为180-3800C ，育空地区Blende矿床主成矿期闪锌矿Th为283左 右，爱尔兰Tynagh矿床闪锌矿的Th为126-243。n成矿溶液盐度（15-20）wt%NaCl（高的可达 30%）。n硫化物的34S为8.0331.36
7、，且一般 认为矿床的硫主要来源于海相蒸发岩，如膏 盐层。蒸发岩中的硫酸盐转变为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。nMVT矿床矿石铅同位素组成比较复杂，一些 矿床富放射性成因铅，同一矿床甚至单一方 铅矿晶体的铅同位素组成差异较大，如密苏 里东南部和上密西西比河谷地区一些矿床则 不具此特点，铅同位素组成较为均一 。 MVT矿床的一显著特征便是具有“J型异常 铅”。川滇黔地区主要铅锌矿床 硫同位素直方图川滇黔地区主要铅锌矿床 铅同位素演化n MVT矿床脉石矿物方解石和白云石的13C和 18O明显低于围岩，近矿围岩的13C, 18O介于 二者之间说明其为正常围岩受成
8、矿热液交代重结晶 而致。n 与碳和氧的情况相反，其硫化物和脉石矿物 87Sr/86Sr皆不低于主岩的值。n近年来，多数人倾向于认为，这类矿床中的铅、锌 矿化在沉积和成岩时已初步富集，后经地下热卤水 对富含铅、锌的沉积层进行溶滤和搬运，在有利的 地层和构造环境中充填、交代而成矿床。三、MVT矿床的成因和成矿模式nMVT矿床还没有统一的描述性模式可成因模 式。nS.A杰克逊和F.A比尔斯以加拿大派因波因特矿 床为了提出了沉积成因模式，认为在大型 盆地内由沉积物的压实作用所产生并驱动的 流体，通过卤水的淋滤作用获得金属，并以 氯化物或有机络合物状态携带金属，当它们 从盆地深处排除时，在碳酸盐岩中遇到
9、有H2S 的地方就沉淀出硫化物。即MVT矿床是在成 岩作用晚期阶段正常沉积盆地演化的产物。碳 酸 盐 岩 型 铅 锌 矿 床 成 矿 模 式成矿模式 参与深部循环的地下水或盆地沉积物封存的卤水受地热增温的 影响溶解了地层中的盐分、铅等成分形成含矿的低温热卤水。 此种热卤水沿断裂、不整合面、砂岩及角砾岩等渗透性层运移 并在有利的部位沉淀成矿。（据Joseph A.Briskey，1986的图修改） （一）矿质来源n1、卤水n在沉积盆地内，淀积不久的富粘土沉积物可能含 70%80%的水。在埋深达几千英尺（如3000英尺 ）的情况下，由于压实作用，这种水大部分从沉积 物中排泄出来，随着深度增加，这种
10、地层水含盐度 逐渐增高，可达15%30%，比海水正常盐度（ 3.5%）高得多，这可能是由蒸发岩层被地下水溶解 而造成的，或是蒸发岩层排出的间隙流体造成的。 氢可氧同位素研究表明，盆地卤水既不是浓缩的卤 水，也不是卤化的大气水。在北美五大沉积盆地中 ，卤水均可能是海水与部分大气水的复杂混合物， 并且由于与盆地岩石相互作用及其它因素的影响而 发生了变化。因此，这些卤水不是单一成因的。成矿卤水的特点n流体包裹体资料显示这种卤水具有以下特点：n密度常大于1；盐度通常大于15%，超过海水 盐度4倍及以上，但几乎未见NaCl子晶，表明 包裹体中除Na、Cl之外，还存在大量Fe；包 裹体内含有浓缩的Na、C
11、a氯化物溶液，以及 少量K、Ma、Br和部分重金属，如Cu、Zn； 有机质是常见的，呈甲烷或类似的气体，或呈 不混溶的像石油那样的小液滴，或在卤水内呈 乳化液；流体包裹体充填温度约802000C， 大多数温度范围为1001500C。2、金属来源n实验研究和对天然卤水的观察证实，富含氯化物的卤水能够 从它们所流经的岩石中淋滤出痕量金属，既可以把表明吸附 的金属吸收过来，也可把矿物重结晶及重结晶期间释放出来 的金属吸收过来。另一种可能是由于热液蚀变或金属有机络 合物破坏而从这种络合物中吸收其释放出的金属。n关于源岩：页岩；碳酸盐岩；蒸发岩层；基底n有人主张是页岩，因为页岩通常相对富含痕量金属，还因
12、为 随埋藏深度加大和稳定增高，粘土矿物结构发生变化，可能 释放出这些痕量金属。n碳酸盐岩作为源岩，因为这些金属是在初始亚稳定态的文石 和高镁方解石被稳定态的低镁方解石和白云石交代过程中释 放到水溶液中的。n根据对加拿大西部的中泥盆世蒸发岩层中金属富集作用的研 究，在蒸发作用期间，铜留在卤水中，而铅锌进入石膏和硬 石膏这些固相内，富铜的残余卤水能形成小规模的红层铜矿 床。而铅锌则在很晚才被高盐度卤水活化。n成矿金属元素主要来源于碳酸盐岩层之下的含 矿古老基底岩系。成矿流体通过下渗基底岩系 ，萃取成矿元素，然后以氯配合物或硫代硫酸 盐配合物形式迁移，上升至浅部有利地段沉淀 ，如此构成循环流通体系，
13、就可造成巨量的堆 积（Sangster, 1983）。n铅同位素表明， MVT矿床的铅同位素是“异常 ”铅或J型铅，这种铅不是来自地幔，而是来 自某一或几个壳源。3、硫的来源n多数地下卤水含少量硫，其含量范围从几十到几千 ppm，硫几乎总是呈硫酸盐状态存在，而不是呈形成 硫化物矿床所需的还原硫状态存在。要使卤水中还原 硫含量增加，一般有两种途径：把卤水中已有的某些 硫酸盐还原为硫化物，这可通过卤水中其它组分，如 甲烷的作用来逐步实现，甲烷可将硫酸盐还原为H2S ，或者卤水在其运动过程中与某一还原营力，如与石 油相遇，从而是硫酸盐还原；增加卤水中的外加还原 硫，这可通过细菌对硫酸盐的还原作用，石
14、油的热降 解以及石油与无菌硫酸盐的还原作用来达到。n从硫同位素看， MVT矿床的硫同位素比值很宽，一般 认为归因于使硫还原的细菌作用。但这不会改变硫的 地壳成因，最终是海水成因的结论。（二）搬运形式与驱动力n在盆地中，由于压实作用的水压差，间隙流体从地层中被挤 压出来，这些溶液沿最容易渗透的通道上升。纵横交错的天 然通道系统能使大量流体迁移，一旦遇到像砂岩或具有岩溶 或破碎带的灰岩等渗透性强的地段，溶液就会流动相当长的 距离。n这些海水能否搬运金属取决于卤水中还原硫的含量，而金属 在含还原硫较多的溶液中的溶解度是相当低的。所以，一种 溶液在1000C时，是不可能既搬运大量金属又搬运大量还原硫
15、而形成矿床的。溶液要么携带大量的金属，要么携带大量的 还原硫，往往不可能兼而有之。金属在这种溶液里主要是呈 氯化物或有机络合物形式被卤水携带的。n这种运移的驱动力和运移型式有待深入探讨，目前研究看， 初期成岩压实作用应是主要驱动力之一。其它可能包括渗透 作用、粘土化的脱水作用，或由于温度升高引起水膨胀等。成矿流体的驱动力nNdoble(1963)提出盆地沉积成岩压实作用可作为形成密西西比河谷型矿 床流体的驱动力。但正常的稳定盆地沉积成岩压实作用，无论在温度方 面，还是成矿流体的流动方面(成矿所需要的流体流动速度是沉积压实作 用所能达到最大的值的300一500倍)，都不能满足成矿的需要。nCat
16、hie and Smith提出了盆地快速沉淀、脉动快速排泄流体的观点。一 些学者结合北美密西西比河谷型矿区及区域地层建造特征，通过数字化 模拟发现沉积压实作用在温度、流体的量和持续时间(太短)上，不能满 足成矿的需要，即使是快速沉积脉动排泄流体模式也不例外。nOliver提出了构造应力模式，构造挤压使岩石空隙中的流体被挤出，而 密西西比河谷型矿床也确定与一些造山活动有关。Leach and Rowan利用 包裹体等研究表明造山带活动排出成矿流体形成Ozark地区广泛发育的密 西西比河谷型矿床。n有人还提出了地震泵驱动的观点。n而成矿流体大规模迁移的动力一般认为是碰撞造山过程中的构造挤压所 产生的驱动力。盆地流体被构造应力和重力势驱动由盆地深部向边缘流 动，并在盆地边缘的碳酸盐岩断裂裂隙带中成矿。（三）沉淀机制nMVT矿床大多赋存在碳酸盐岩中，并且广泛与碳酸 盐岩局部溶解带和坍塌带伴生，常与岩溶有关。碳 酸盐岩中这些开放空间既便于流体运移，也可为大 量硫化物沉积提供空间，因此碳酸盐岩层不仅构成 盆地脱水的最佳通道，也是矿石的最好容矿岩
