研究揭示我國新發現最大的火燒雲鉛鋅礦的成因

火燒雲鉛鋅礦是近幾年在新疆和田地區新發現的超大型沉積岩容礦型鉛鋅礦床，鉛鋅資源量超過1800多萬噸，是我國最大、亞洲第二大鉛鋅礦床，也是世界上最大的鉛鋅碳酸鹽礦床，它的成因機制問題是一個備受關注的科學問題。

中國科學院地質與地球物理研究所礦產資源研究重點實驗室博士研究生李昊，在導師徐興旺與董連慧的指導下，與非硫化物礦床專家Gregor Borg教授及H. Albert Gilg教授等合作，利用地質學地球化學結合的方式，對火燒雲鉛鋅礦床的地質基本特徵、成礦流體特徵、成礦物質來源、成因類型與形成機制進行了系統的研究和討論，研究顯示，與世界上多數鉛鋅碳酸鹽礦床的硫化物表生氧化作用成因不同，火燒雲鉛鋅礦床鉛鋅碳酸鹽成因於沉積—交代作用。

礦床基本特徵可概括為以下幾點：

（1）產狀：產出於喀喇昆崙山林濟塘盆地下侏羅世巴工布拉莎組灰岩建造中，總體具層控特徵（圖1）。

（2）礦物組成與構成：鉛鋅礦物包括鉛鋅碳酸鹽礦物菱鋅礦、白鉛礦、鉛鋅硫化物方鉛礦與閃鋅礦（圖1）。其中菱鋅礦是主體，其鋅約佔總資源量的85%，白鉛礦的鉛約佔總資源量的10%，硫化物鉛鋅的比例小於5%。

菱鋅礦體主體呈層狀分布於灰岩中，主礦體上部常含有菱鋅礦礦化的泥質岩與泥質粉砂岩，礦體與下伏灰岩關係截然且下伏灰岩新鮮與沒有礦化蝕變（圖1A、圖1C、圖1D）。菱鋅礦從顏色上分有無色、青色、褐色與黃色，從結構構造分為紋層狀、塊狀與脈狀。紋層狀菱鋅礦多呈粒狀結構，顆粒表現出沉積壓扁與壓溶的特徵（圖2A -2C）；塊狀礦石中可見鮞狀結構，鮞粒也表現出沉積壓扁與壓溶的特徵。脈狀菱鋅礦有發育於菱鋅礦礦體中沿破裂裂隙充填與重結晶的、具對稱梳狀或紋層狀的無色菱鋅礦脈，為熱液作用下重結晶的產物；菱鋅礦脈體兩側的菱鋅礦有一定的重結晶（圖2D、圖2E）。灰岩中脈狀菱鋅礦多呈褐色，脈體兩側灰岩強烈蝕變，可能為流體通道菱鋅礦。

（3）成礦階段劃分：根據礦物共生組合及生長次序，成礦階段依次可分為：沉積成因菱鋅礦（SmI）-交代成因菱鋅礦（SmII）-裂隙充填菱鋅礦（SmIII）-交代及裂隙充填的白鉛礦-鉛鋅硫化物礦（圖3）。

（4）成礦物質來源與成礦流體特徵：鉛鋅碳酸鹽礦的C-O同位素特徵指示其成礦物質來自於海水與岩漿流體，而鉛鋅硫化物礦的S同位素指示其成礦物質主要與岩漿端元有關係（圖4）；白鉛礦的流體包裹體特徵指示其成礦的熱液流體溫度至少為186℃-206℃，且鹽度為0.7-1.2 wt% NaCl eq。

（5）礦床成因類型：為沉積-熱液疊加型鉛鋅礦床，主要包含沉積-熱液疊加型菱鋅礦、交代成因白鉛礦及熱液鉛鋅硫化物礦，且其鉛鋅碳酸鹽礦主體為原生深成的非硫化物礦，是首例具有沉積-熱液疊加成因的深成非硫化物型鉛鋅礦床。

該研究新釐定的沉積－交代型鉛鋅碳酸鹽礦床是一種新的礦床類型，對於鉛鋅碳酸鹽礦床的成因類型與機制研究，以及對在青藏高原中生代沉積盆中尋找同類型礦床具有重要意義。

研究成果發表於Ore Geology Reviews（Li H, Borg G, Gilg H A, et al.Geology and Geochemistry of the Giant Huoshaoyun Zinc-Lead Deposit, Karakorum Range, Northwestern Tibet[J].Ore Geology Reviews, 2019, 106: 251-272）。

圖1 A.火燒雲鉛鋅礦區露采坑的礦石結構與構造特徵；B. 塊狀硫化物礦石；C.菱鋅礦層與砂泥岩層共生；D. 具有沉積間隔的菱鋅礦石；E. 塊狀棕色菱鋅礦中發育有充填交代的白鉛礦脈；F. 鉛鋅硫化物膠結菱鋅礦角礫

圖2 火燒雲鉛鋅礦主要礦石結構與構造特徵。A. 原生沉積菱鋅礦（淺黃色）與熱液交代成因菱鋅礦（棕色）；B. 原生菱鋅礦具有粒序結構的特徵；C. 菱鋅礦晶體之間發育壓溶結構（正交偏光）；D. 塊狀棕色菱鋅礦中發育有無色菱鋅礦脈；E. 無色菱鋅礦脈穿過塊狀菱鋅礦；F. 白鉛礦充填交代於塊狀菱鋅礦裂隙中

圖3 火燒雲鉛鋅礦成礦階段。A. 菱鋅礦（SmI）為菱鋅礦（SmII）交代，及裂隙充填菱鋅礦（SmIII）穿插菱鋅礦（SmI 與SmII）中；B. 塊狀菱鋅礦具有交代結構，並發育有白鉛礦、方鉛礦； C. 菱鋅礦（SmII 與SmIII）、白鉛礦及方鉛礦的相互關係（單偏光下顯微照片）

圖4 火燒雲鉛鋅礦地球化學特徵。A. 火燒雲菱鋅礦與白鉛礦C-O同位素特徵，並與常見的表生成因菱鋅礦與白鉛礦的C-O同位素組成、一些鉛鋅礦中表生菱鋅礦組成，如Sierra Mojada 礦、Reef Ridge 礦、Jabali 礦及Angouran 礦中的表生與深成的菱鋅礦組成進行對比；B. 火燒雲鉛鋅硫化物（主要是方鉛礦）及伴生石膏，礦區地層石膏S同位素組成，並與玄武岩、地幔、侏羅紀海水、SEDEX型鉛鋅礦及MVT型鉛鋅礦的S同位素進行對比

來源：中國科學院地質與地球物理研究所

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