富有机质黑色岩系参与铅锌成矿的过程与标志-以川滇黔地区金沙厂铅锌矿床为例

The involvement of organic matter in metal mineralization has been proved by a good number of other studies, although this process remains largely undefined. Previous research revealed the genetic link between paleo-oil/gas reservoirs and Pb-Zn mineralization in Sichuan-Yunnan-Guizhou area (SYG). However, the potential contribution of the widespread black rock series, which is enriched in both metal elements and organic matter, to Pb-Zn ore-forming has received very little attention in this regiona. Moreover, the mechanics and indicators of this process are still ambiguous. Based on the detailed survey of ore deposit geology and organic petrology in the Jinshachang lead-zinc deposit, the role of black rock series (e.g., mineral source; controlling of sulfide precipitation) and the characteristics of organic matter during mineralization process could be determined by systematic ore deposit geochemistry and organic geochemistry studies in this research. Furthermore, a fine mode of organic–inorganic interactions and the significant geological-geochemical indicators during mineralization process, will be also identified in this deposit. In summary, our research might provide some new insights into the lead-zinc mineralization event in SYG area and the scientific issues of the relationship between organic matter and metal accumulation, as well as the ore exploration.

有机质参与，甚至控制了部分矿床的形成已被证实，但其参与成矿的过程仍不明确。研究证明，川滇黔地区一些铅锌矿床的形成与古老的油气藏关系密切。但极少有人关注到在区域和矿区内均广泛发育的黑色岩系（富金属元素与有机质）对铅锌成矿的潜在贡献，其可能参与成矿的途径、方式尚不清晰，参与成矿的标志也有待建立。本项目选取云南金沙厂铅锌矿床为对象，在详实的矿床地质和有机岩相学研究基础上，拟通过矿床地球化学研究，查明黑色岩系地层为成矿提供物质来源、控制金属沉淀等问题，明确该过程的矿床地球化学指标；通过有机地球化学手段，查明黑色岩系中有机质参与成矿后有机地球化学特征的系统变化规律，明确其参与成矿的有机地球化学指标。综上研究，最终构建出黑色岩系参与铅锌成矿的完整过程，建立该过程的关键地质-地球化学标志。研究成果的获得可为完善区内铅锌成矿作用的认识，探索“有机质与成矿”的前沿科学命题及找矿实践工作提供一定帮助。

以往研究表明许多层控铅锌矿床与富有机质地质体（古老油气藏、黑色页岩等）关系密切。川滇黔地区金沙厂铅锌矿区的下寒武统富有机质黑色岩系地层与铅锌矿体具有紧密的空间关系，上部铅锌矿体赋存在下寒武统黑色岩系中的梅树村组磷块岩内。原位微区硫同位素研究显示，上部矿体中闪锌矿（δ34S 3.73～5.75‰，平均4.35‰）与黑色岩系地层内生物沉积成因的同生黄铁矿（δ34S 2.25～6.81‰，平均4.01‰）具有一致的硫同位素组成，结合矿石的组构特征与硫化物之间的关系，在研究区首次提出并初步论证了黑色岩系中大量发育的同生黄铁矿可能为后期铅锌成矿提供硫源的新认识。此外，黑色岩系中的有机质还可能是金沙厂铅锌矿床硫化物中TSR成因硫的重要还原剂。矿床Rb-Sr、Sm-Nd同位素体系及萤石的稀土元素特征联合揭示了：矿床金属成矿物质主要来自于下寒武统梅树村组地层，成矿流体起源于封存在黑色岩系地层中晚震旦世-早寒武世古海水；获得了199 Ma的成矿年龄，将铅锌成矿与印支期造山作用联系起来，完善了区内MVT铅锌矿床大规模成矿的模型。闪锌矿的原位微量元素特征揭示了部分元素在闪锌矿中的富集机理（Cd2+ ↔ Zn2+，2Cu++Ge4+↔ 3Zn2+，（Sb,As）3++（Cu,Ag）+↔ 2Zn2+等），建立了In-Ge二元铅锌矿床成因判别图解，并将硫化物与矿区黑色岩系中金属元素特征进行类比示踪，进一步证明矿床的成矿金属主要来自于下寒武统梅树村组地层。我们的研究显示：在金沙厂铅锌矿区富有机质黑色岩系地层（特别是梅树村组地层）既是成矿金属和成矿流体的来源，也是（部分）硫化物成矿所需还原硫的直接提供者，还是是促使 TSR 作用发生诱使硫化物沉淀的良好还原剂，富有机质黑色岩系地层在后成MVT矿床形成过程中发挥了关键作用。值得指出的是，金属矿床中有机质普遍具高-过成熟的特征，这可能制约了常规有机地球化学研究方法在金属成矿中的应用。