会泽铅锌矿粘土矿物特征及成因分析

[摘要]本文通过对会泽铅锌矿矿体和摆佐组围岩地层中的粘土矿物进行矿物组份、常量元素、微量元素及稀土元素的测试，并进行对比分析，认为二者为同一物质，均为不整合构造环境下的陆源沉积所致；并根据矿体中粘土矿物的层理消失、化学组份未变等特征推测成矿流体为塑性（熔融体）形式，在此基础上结合区域地质及矿区地质特征分析认为是峨眉地幔柱活动分离出来的的成矿流体沿构造不整合面充填贯入的，并对其中粘土矿物进行了构造改造。

[关键字]粘土矿物 常量元素 微量元素 稀土元素 成矿流体 会泽铅锌矿

[中图分类号] P611 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-36-3

云南会泽铅锌矿是国内铅锌矿研究的热点，关于其成因认识百家争鸣[1-8]。该矿山的矿体及围岩中赋存有大量的粘土矿物，张长青[9]对矿体中粘土矿物做过K-Ar年龄测试分析。本文通过对赋存于矿体、矿体顶底板附近及摆佐组围岩地层中的粘土矿物的组成、化学成份、微量元素、稀土元素等特征进行对比分析，探讨了三者之间的关系，并结合区域成矿地质条件及矿区地质特征进行成因分析。

1 地质概况

滇东北地区曾经历隆起和断陷海槽古沉积环境，沉积地形起伏，出露泥盆系和石炭系地层中沉积的泥页岩不连续广为分布[10]。

矿区出露上震旦统和古生界地层，岩性主要为碳酸盐岩和基性火山岩。地层之间接触方式有断层接触、假整合接触、整合接触和喷发不整合接触四种方式。摆佐组地层（C1b）夹厚10～20cm的黄褐色的薄层状、透镜状的粘土层。矿体赋存在摆佐组地层（C1b）中，和地层产状变化一致。围岩蚀变不发育，热液作用较弱；矿体边部碳酸盐围岩地层仅发生大理岩化重结晶，厚度为数毫米至数十毫米。

2 样品地质特征

2.1 矿体中粘土矿物

粘土矿物在矿体中有三种赋存形式：（1）充填于结构松散的硫化矿物颗粒之间；（2）包裹黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、方解石等矿物；（3）呈“S”形的透镜体（图1），透镜体长约1.5m，宽约0.5m，主轴方向和顶底板大致平行，边部为脉状硫化矿物穿插呈“毛刺状”。

矿体中粘土矿物结构致密均匀，含有散点状部分氧化黄铁矿（图 5，6-b、c、d），并有成矿热液渗入（图3，6-a）。经成份分析[9]，粘土矿物为富钾硅酸盐矿物以伊蒙间层为主，XRD检测伊蒙间层97%，AAS检测出钾含量6.84%，I/S 间层比5%（表1）。张有瑜等[11]认为I/S间层比愈小，含K量愈高，愈接近伊利石，意味着该I/S间层可能是由其陆源母体矿物—蒙皂石经较为彻底的蚀变而成。

2.2 矿体顶底板附近的粘土矿物

矿体顶底板上有垂直于壁面裂隙的定向擦痕，局部形成凹形擦痕槽（图2），壁面上覆黄褐色的覆盖层，具定向特征。经野外观察、镜下观察（图2、3）、探针分析（图6-a），覆盖层为含有散点状黄铁矿结构致密均匀粘土矿物，其网脉状裂隙中充填成矿物质。黄褐色为黄铁矿氧化“铁染”所致。

2.2 摆佐组地层中的粘土矿物

矿区下石炭统摆佐组（C1b）地层中广泛分布粘土层（页岩层）。粘土矿物呈浅黄绿色，均匀的分布细粒黄铁矿，具水平层理（图 4），为同生沉积形成的。

3 样品常量元素、微量元素及稀土元素特征

3.1 常量元素特征

（1）矿体中的粘土矿物常量元素

根据镜下观察圈定的粘土矿物探针分析区，进行探针分析，以便对比分析。图6中b、c、d粘土矿物探针能谱图显示1710分层HZD-4样品除了粘土矿物中主要组份Si、Al、K含量一致外，还含有成矿元素Pb、Zn，表2为常量元素分析结果（因地层中粘土矿物分析结果分别为Pb0.05%、Zn0.02%，远低于探针检出险1%，探针所示铅锌属成矿作用所致，故不列入表对比）。

（2）围岩中的粘土矿物常量元素

围岩中的粘土矿物样品是采于会泽铅锌矿地表下石炭统摆佐组（C1b），除了进行镜下观察外（图 4），还进行了X荧光测试分析（表3），结果显示主要元素为Si、Al、K。

（3）围岩地层和矿体中的粘土矿物常量元素对比分析

将1710分层HZD-4粘土矿物电子探针分析数据均值、下石炭统摆佐组（C1b）ZHZ-1-7粘土矿物X荧光测试分析数据和俄罗斯陆台粘土质地层的平均化学成分[12]对比进行分析（表3、图7），矿体中的粘土矿物和摆佐组地层中的粘土矿物常量组分和曲线特征基本一致，和俄罗斯陆台粘土地层常量元素对比，不活动元素（ Al2O3、Fe2O3 ） 的富集， 相对不活动元素（ SiO2） 的相对富集以及碱和碱土金属元素（ CaO、Na2O、K2O、MgO） 的流失，该元素地球化学特征表现为地层构造环境为不整合[13]。但钾元素含量偏高，原因依2.1节，可能其陆源母体矿物—蒙皂石经较为彻底的蚀变而成。

1* ZHZ-1-7粘土矿物X荧光测试分析数据 ；2* ZHZ-1-7粘土矿物X荧光测试分析数据和HZD-4粘土矿物同百分比折算后的的数据；3* HZD-4粘土矿物与ZHZ-1-7粘土矿物X荧光测试相同项目的电子探针数据；4* 俄罗斯陆台粘土质地层的平均化学成分。

3.2 微量元素特征

矿体和围岩地层中粘土矿物的一些微量元素进行了含量分析，二者含量基本相近（表4）；通过曲线图对比，二者的曲线特征也为一致（图8）。通过世界上其它地区[14]沉积型粘土矿物的Be、V、Mn、Ni、Cu元素对比分析，其含量和曲线特征也基本一致（图8）。

3.3 稀土元素特征

矿体和围岩地层中粘土矿物的稀土元素进行了含量分析，并和北美页岩[15]进行对比分析，三者的含量相近（表5、6、7），曲线特征也一致（图9、10）。

粘土矿物稀土元素总量含量较高，富轻稀土元素，Eu为负异常，轻重稀土元素的分馏较大。其HZD-4中∑REE、∑LREE、∑HREE、∑LREE/∑HREE分别为241.784ppm、227.63 ppm、14.154 ppm、16.082 ppm；ZHZ-1-7的∑REE、∑LREE、∑HREE、∑LREE/∑HREE值为195.97ppm、178.65 ppm、17.32 ppm、10.32 ppm。粘土矿物和北美页岩的稀土元素之间的分配有共同的规律，显示了三者均为沉积成因特征。

4 结果及指示意义

根据上述矿体和摆佐组地层中的粘土矿物资料获得认识：（1）结构致密均匀，都含有散点状黄铁矿（部分或全部氧化为褐铁矿），初步可判断均为同一物质；（2）地层中粘土岩的层理构造和矿物特征显示其成因为沉积成因，且由陆源矿物沉积而来；（3）常量元素、微量元素和稀土元素曲线特征一致，且同俄罗斯陆台粘土地层、世界其它地区粘土矿物和北美页岩对比，进一步判断二者为同一物质，为沉积成因；（4）常量元素含量显示粘土矿物成因环境为不整合构造环境；（5）含粘土岩的不整合地层之间的结构松散，并易于形成层间裂隙；成矿流体易沿层间裂隙充填贯入；（6）成矿流体中汽水热液组份较少，未对粘土矿物组份改造；仅进行了构造改造：①挤压早期地层中形成的粘土矿物，形成透镜状构造，其边部发生硫化物脉状侵入作用，形成“毛刺”状构造；②部分粘土矿物在挤压的作用下，发生塑性变形，穿插或包裹于较早形成的硫化矿物；③矿体底板有“刮痕”，形成不光滑擦痕和凹槽，并为粘土矿物所覆盖，显示矿体在固化之前有迁移的迹象；④矿体中的粘土矿物的平行层理特征消失；（7）成矿流体含汽水热液组份少，成矿时发生运移，对围岩及粘土不进行化学作用，仅进行构造改造，其赋存形态应是以塑性形态或熔体形式存在，并充填贯入地层张性裂隙成矿。

5 讨论

根据上述认识，结合矿区及区域上的成矿条件，对粘土矿物成因和产出的构造环境等方面基础理论问题进行一些分析。

古生代时，地层抬升，形成平行不整合构造环境，接受陆源碎屑物沉积，在摆佐组地层（C1b）形成厚薄层状、透镜状的粘土层。二叠纪时，在滇川黔三角区地幔柱系统开始形成[16]。地壳抬升拉张，形成许多张性构造，包括顺层和切层的[17-19]，尤其是地层不整合面更易发生活动。上升的基性岩浆分离出成矿物质和大量的碳酸成分[20-23]，并形成成矿流体。成矿流体具有温度低、汽水热液少特征[24]，而呈塑性或熔融体状态，在岩体边部和的张性构造形成含大量方解石的特富铅锌矿[25-30]。成矿流体充填贯入含粘土层的地层不整合面层形成的构造裂隙时，携带粘土矿物迁移，并对其进行构造改造，最终形成了包裹发生构造变形而没蚀变粘土矿物的富矿体。

本次工作是在分析地表地层及矿体中粘土矿物特征的基础上结合矿区及区域上的成矿条件对粘土成因进行了一些探索分析，并借此分析了一些成矿的问题，由于观察的现象有限，一些其它的研究工作还需要不断的深入。

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