四川乌斯河铅锌矿床有机流体特征与成矿机制研究

Lead-zinc deposits developed around sedimentary basin often have plenty of organic fluid marks (e.g. solid bitumen and/or hydrocarbon inclusions) that are ideal proxies for studying the genetic relationship of organic fluids and metal mineralization. However, what special role the organic fluids take in ore forming process is poorly understood. The Wusihe lead-zinc deposit in the southwest Sichuan Basin is the typical one, with 3.7 million tons (Mt) of Pb and Zn metals. Abundant hydrocarbon inclusions and solid bitumens are present in the ores, indicating the intensive organic fluid flow closely linking with metal accumulation. This proposal will focus on the fluid inclusions from each ore forming stage and carry out a detailed study using methods of ore petrography, fluid inclusion microthermometry, laser Raman spectroscopy, H-O-C isotopic analyze and thermodynamic calculation, to analyze the fluid nature, and its compositional evolution with changing physicochemical conditions. Also, we will carry out in-situ LA-MC-ICP-MS sulfur isotope analyses on sulfide minerals and investigate the distribution of major and trace elements in sulfide minerals by using the electron probe micro-analysis. Combining the new geological data, stable isotope, mineral chemistry and fluid inclusion thermodynamic modeling result, we will discuss the characteristics of organic ore-forming fluids, the lead-zinc mineralization and their possible genetic relationships. The results aim to build a geologically reasonable metallogenic models for the Wusihe lead-zinc deposit that are useful to mineral exploration of lead-zinc deposits, also contribute new insights to study the relationship between organic fluid and metal accumulation.

沉积盆地周缘的铅锌矿床常存在有机流体标志物（如：烃类包裹体、沥青等）为探索有机流体与金属成矿的成因联系提供了理想研究对象，但有机流体是如何参与成矿、成矿作用机制研究还较为薄弱。乌斯河铅锌矿床是四川盆地西南缘的一个大型矿床（370万吨），申请者前期工作发现有与成矿密切相关的大规模有机流体活动。本项目拟通过对该矿床不同阶段闪锌矿内烃类包裹体组合的显微测温实验、激光拉曼光谱、H-O-C同位素测试，来分析有机流体特征、来源及其指示的成矿物理化学环境；运用电子探针和激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪分析不同成矿阶段闪锌矿主微量元素、S同位素特征及其与有机流体的关系，探讨有机流体对成矿元素进行搬运及沉淀的物理化学条件；结合有机流体标志物空间分布特征与成矿差异性，分析成矿机制，建立有机流体成矿模式。研究成果将为有机流体与金属成矿的成因联系这一重要科学问题提供新证据，也为我国该类型铅锌勘查提供理论指导。

“有机流体与金属成矿的成因联系”是矿床学领域重要的前沿科学问题之一。铅锌矿是有机流体参与金属成矿作用的重要矿种类型之一。尽管很多铅锌矿研究当中通过测试成矿阶段中透明矿物中的流体包裹体来探索成矿流体演化，但闪锌矿内流体包裹体的特征更能直接的反映出成矿流体的特征。闪锌矿作为“微观探针”为成矿作用和成矿机制提供约束，具有很好的指示作用。四川乌斯河铅锌矿床是四川盆地西南缘的一个大型铅锌矿床（370万吨，Zn平均品位9.25%，Pb平均品位3.60%），研究团队前期工作发现有与成矿密切相关的大规模有机流体活动，是开展有机流体与铅锌成矿作用研究的理想对象。本研究拟通过对四川乌斯河铅锌矿床不同阶段闪锌矿内烃类包裹体组合的显微测温实验、激光拉曼光谱、S同位素、微区原位Pb同位素测试，来分析有机流体特征及成矿物质来源，同时也尝试用闪锌矿Rb-Sr定年的方法去测定成矿时间，并成功获得了乌斯河铅锌矿形成时间为411±10Ma (MSWD=1.4)。发现前人所认为的四川盆地西南缘的唯一“海底喷流沉积型” 乌斯河大型铅锌矿床，实则为古生代形成的MVT铅锌矿床，提出了扬子板块西缘大规模铅锌成矿作用在古生代就已经存在，可能与扬子板块与华北板块碰撞有关的认识。本次还将位于四川盆地北缘的马元成矿带内楠木树和孔溪沟铅锌矿床进行研究。通过流体包裹体显微测温、激光拉曼、电子探针和微区原位S-Pb同位素测试，发现马元成矿带内楠木树和孔溪沟铅锌矿也存在有机流体参与成矿作用，有机流体的标志物为沥青以及各类含烃类包裹体（如：含有CH4,C4H6等），并且主要矿石矿物闪锌矿中也包含烃类包裹体，显示出盆地流体特征。研究团队还对其有机流体特征以及有机流体参与下的铅锌成矿机制进行探索，与全球典型MVT型矿床进行探讨，发现其成矿流体温度明显高于全球典型MVT型矿床，从而提出新的MVT型矿床形成的“两期流体混合模式”。上述研究成果将为“有机流体与金属成矿的成因联系”这一重要科学问题提供新证据，也为我国该类型铅锌勘查提供一些理论指导。