Geoquímica de isótopos de azufre y plomo y características de inclusión de fluidos en depósitos de plomo y zinc
Basándonos en trabajos anteriores, llevamos a cabo investigaciones y determinaciones de isótopos de azufre y plomo en algunos depósitos en el área de Xicheng.
① Geoquímica de isótopos de azufre
La distribución de isótopos de azufre de los principales depósitos de plomo-zinc y de oro en el área de Xicheng se muestra en la Figura 4-11. Los datos se citan principalmente de Wang Jilei et al (1996), incluidos los resultados recientemente determinados de este proyecto. Los resultados del análisis y las pruebas se muestran en la Tabla 4-3.
Tabla 4-3 Resultados del análisis del isótopo de sulfuro de algunos depósitos de plomo y zinc en el condado de Xicheng
Nota: La unidad de prueba en 2005 fue el Instituto de Recursos Minerales de la Academia China de Ciencias Geológicas.
El mineral de plomo-zinc tipo SEDEX tiene un δ34S más alto. El cinturón mineral del norte tiene δ34s = 19,1 ~ 22,9, con un valor promedio de 21,0, que generalmente es más alto que el cinturón mineral del sur (δ34s = 6,9 ~ 26,9). , con un valor medio de 21,0). Aunque las composiciones de isótopos de azufre de diferentes depósitos varían mucho, las composiciones de isótopos de azufre de depósitos individuales son relativamente uniformes. Las composiciones de isótopos de azufre de Changba, Lijiagou y Xiangyangshan en el cinturón mineral del norte son muy consistentes, lo que refleja que Changba, Lijiagou y Xiangyangshan se formaron en un sistema de mineralización exhalativa relativamente unificado. Se han descubierto uno tras otro los depósitos de plomo y zinc de Changba-Xiangyangshan, Lijiagou, Wangjiagou, Yanjiagou y Heigou, todos los cuales se producen en una formación estable.
Los depósitos de plomo y zinc como Bijiashan, Dengjiashan, Jianyagou, Chenjiashan, Huaqiaozi y Wangba en el cinturón sur tienen composiciones de isótopos de azufre similares y generalmente muestran las características de pesado en el oeste y ligero en el este. . El contenido de azufre pesado en el campo de mineral de Xicheng es significativamente mayor que el del campo de mineral de Fengtai. El depósito de Barrow en el extremo oriental de la cuenca de Xicheng tiene δ 34s = 6,9 ~ 9,2, que es similar a los depósitos de plomo y zinc de Yinmusi y Qiandongshan en el campo mineral de Fengtai, lo que respalda la opinión de que las cuencas del Devónico Xicheng y Fengtai tienen cierta conectividad. . En el área de Bijiashan-Xuejiagou, aunque los dos depósitos están ubicados en diferentes partes de la misma estructura plegada, Bijiashan está ubicado en el extremo giratorio del anticlinal cerrado del sur, mientras que el depósito de Xuejiagou está ubicado en el sinclinal norte. Las características son similares, pero el mineral de plomo-zinc δ 34s del depósito Xuejiagou es 24,7 ~ 26,9, que es significativamente mayor que el del depósito Bijiashan. Esto también es consistente con la tendencia decreciente de los valores de δ34S entre los cinturones minerales del norte y del sur, lo que refleja la transición gradual entre los cinturones minerales del norte y del sur.
Figura 4-Características de la distribución de isótopos de azufre de los principales depósitos de plomo-zinc en el área de Xicheng-Fengtai +01
El valor δ 34s de la pirita diseminada en las rocas circundantes del plomo -El depósito de zinc es significativamente menor que El valor δ34S del sulfuro en el yacimiento es δ34s = -5 ~ 13.
Los valores de δ34S de los depósitos hidrotermales de plomo-zinc están relativamente dispersos. Entre ellos, los δ34s = 15,9 ~ 24,7 de los depósitos de Zhuangou y Hexiaoyu formados por fluidos de temperatura media son similares a la composición de isótopos de azufre. del cinturón mineral del sur, mientras que el Daijia El δ 34s = -16,7 ~ 26,8 del depósito de plomo y zinc de Zhuang MVT es obviamente diferente de otros depósitos de plomo y zinc, que se analizarán en detalle en los capítulos pertinentes. Entre los diferentes tipos de depósitos de plomo y zinc, los isótopos de azufre de los minerales en los depósitos SEDEX norte y sur y los depósitos mesotérmicos Zhuangou y He Xiaoyu pueden alcanzar un equilibrio general, δ 34S pirita 》 δ 34S esfalerita 》 δ 34S Galena. La esfalerita δ34S está lejos del equilibrio.
②Geoquímica de isótopos de plomo
En el pasado, la gente ha trabajado mucho con isótopos de plomo en este campo, pero debido a la baja precisión de las mediciones, no se pueden realizar más discusiones e investigaciones. .
La composición de isótopos de plomo del sulfuro de plomo y zinc del Devónico en las montañas Qinling se concentra en el rango de edad de una sola etapa de 400-500 millones de años, que pertenece al plomo ordinario y es ligeramente mayor que la edad. de los estratos que albergan minerales es consistente con la mayoría de los depósitos de tipo SEDEX en el país y en el extranjero son de la misma edad que los del área de Langshan (Dingping, 1997).
La composición de isótopos de plomo de los sulfuros en diferentes tipos de depósitos de plomo y zinc tiene poca diferencia y el rango de distribución es generalmente consistente, lo cual es relativamente obvio en comparación con los depósitos de oro.
En comparación con la composición de isótopos de plomo del cinturón mineral del sur, la composición de isótopos de plomo del depósito rayado de plomo y zinc en el depósito de Changba-Lijiagou es menor (Tabla 4-4), que es 206 Pb/ 204 libras = 17,8159 ~ 17,9788, 207 libras/204 libras = 65438+. El contenido de plomo radiactivo en los depósitos del cinturón mineral del sur es relativamente alto, 206 Pb/204 Pb = 17,9890 ~ 18,1316, 207 Pb/204 Pb = 15,5684 ~ 15,6575. Las composiciones de isótopos de plomo de los depósitos hidrotermales de plomo y zinc como Zhu'angou, Daijiazhuang y Hexiaoyu son más similares a los depósitos de plomo y zinc modificados en el cinturón minero del sur, y son más diferentes del depósito de Changba-Lijiagou, mostrando una mayor Características dispersas, algunas muestras muestran fenómeno de rejuvenecimiento.
En el mapa 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb (Figura 4-12), la edad del isótopo de plomo (etapa única) del depósito Changba-Lijiagou (cinturón mineral del norte) es 0,459ga ~ 0,513ga. ligeramente más alto que el cinturón mineral del sur μ = 9,32 ~ 9,56, ligeramente más bajo que el cinturón mineral del sur μ = 9,46 ~ 9,62.
Figura 4-12 Mapa de isótopos de plomo de minas de plomo-zinc y minerales de oro en la cuenca de Xicheng
Tabla 4-4 Resultados de la medición de isótopos de plomo de las principales piezas fundidas de plomo y minerales de oro en Xicheng Campo minado
Nota: La unidad de análisis es el Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias Geológicas y el modelo del instrumento es MAT-261, 2005.
(3) Importancia geológica y geoquímica de los isótopos de azufre y plomo
1 Diferencias en el impacto de la fuerte reforma indosiniana en el cinturón mineral del norte y el cinturón mineral del sur del depósito Xicheng SEDEX.
La composición de isótopos del azufre se ve afectada por el entorno de mineralización, pero se ve más afectada por fuentes regionales. La consistencia general de los isótopos de azufre y plomo en los dos cinturones mineros de plomo y zinc de tipo SEDEX en el sur y el norte de Xicheng refleja que los dos tipos de depósitos tienen fuentes e historias de evolución similares de isótopos de azufre y plomo, y ambos son productos de SEDEX en el mismo período y entorno tectónico similar. Por otro lado, existen ciertas diferencias en las composiciones de isótopos de azufre y plomo de los dos cinturones de mineral de plomo y zinc, no sólo en la escala de deposición expulsiva, sino también en modificaciones posteriores. El δ34S de los minerales en el cinturón mineral del sur es más bajo que el del cinturón mineral del norte, aproximadamente entre el δ34S de los minerales del depósito Changba-Lijiagou y las rocas circundantes, lo que puede reflejar la redistribución de isótopos de azufre en los depósitos minerales del sur durante la intenso proceso de transformación. El azufre de algunas rocas circundantes participó en la transformación de los fluidos hidrotermales formadores de minerales.
La investigación sobre pares de isótopos de azufre entre minerales muestra que el fraccionamiento de isótopos de azufre ocurre en sulfuros que se generan * * * o casi * * *, incluidos los pares de minerales pirita-shalerita, pirita-pirita, plomo y esfalerita-galena. . El fraccionamiento entre pares de minerales en el depósito Changba-Lijiagou es el más pequeño y la temperatura de equilibrio de la generación de *** es la más alta, mientras que el fraccionamiento entre pares de minerales de sulfuro en el depósito del South Ore Belt es mucho más fuerte (Tabla 4-5). . Los isótopos de azufre se han redistribuido en ambas zonas minerales. Las temperaturas de equilibrio isotópico en Changba-Lijiagou son más altas, lo que es consistente con un alto metamorfismo térmico en el área, mientras que las temperaturas relativamente más bajas en la zona sur corresponden a un metamorfismo más bajo. También muestra que la actividad tectónica de Indosinia está estrechamente relacionada con la redistribución de isótopos de azufre en los depósitos. Durante la transformación metamórfica de Indosinia, incluso los isótopos de sulfuro de los yacimientos de mineral de sulfuro en capas en el depósito de Changba-Lijiagou se redistribuyeron. La edad de la meseta 40Ar del depósito de Lijiagou es de 200 Ma (Ma et al., 1996), lo que refleja un fuerte evento térmico.
Tabla 4-5 Resultados del cálculo de las temperaturas de equilibrio de los isótopos de azufre de los principales depósitos de plomo y zinc en Xicheng
Nota: excepto los datos de medición de este libro, otros datos se citan de Wang Jilei y otros, 1996. La fórmula de fraccionamiento de isótopos de azufre está referenciada en Ohomoto, 1986. Pirita, esfalerita y galena.
Por un lado, la uniformidad de la composición de isótopos de azufre de un único depósito de tipo SEDEX indica que no hubo adición de una gran cantidad de materiales extraños durante el proceso de transformación indosiniano. En particular, el plomo. -Los depósitos de zinc en el cinturón norte se vieron más afectados por el metamorfismo térmico. Los materiales en el sistema pueden haber sufrido una reorganización a gran escala, pero se completaron en un sistema relativamente cerrado sin una gran cantidad de intercambio de material con el mundo exterior. Por otro lado, también muestra que aunque los depósitos del cinturón sur han sufrido una intensa transformación, hay una gran cantidad de acción hidrotermal, pero no hay una diferenciación obvia de la acción hidrotermal y no hay intersecciones de múltiples fases en el mineral.
Esta conclusión también está respaldada por las composiciones de isótopos de plomo relativamente uniformes de los cinturones minerales del sur y del norte. Entre ellos, los depósitos de plomo y zinc en el cinturón mineral del sur eran más jóvenes durante el período laminar, lo que refleja la fuerte modificación del cinturón mineral del sur. Fue más prominente durante el período indosinio. La mayoría de los signos sedimentarios originales en el yacimiento fueron destruidos, los cristales del mineral eran gruesos y luego mostraron características hidrotermales obvias. Hay muchas sustancias extrañas mezcladas y algo de plomo radiactivo. Su composición de isótopos de plomo está relativamente dispersa y su valor μ es alto. Diagrama de evolución de isótopos de plomo en Zamanetal. (1981) en diferentes ambientes tectónicos mostraron que la fuente de plomo en el depósito Changba-Lijiagou es más profunda, el alcance de influencia es más amplio, hay un sistema de deposición exhalativa más grande y las rocas relativamente antiguas en las profundidades están más involucradas en la mineralización. proceso.
2. Comparación de depósitos de plomo-zinc hidrotermales y SEDEX en la cuenca de Xicheng.
Los depósitos hidrotermales de plomo-zinc controlados por estructuras de falla en la cuenca de Xicheng incluyen Zhuangou, Hexiaoyuhe y Daijiazhuang, que pueden subdividirse en depósitos estacionales representados por la mineralización de plomo-zinc de vetas de Zhuangou y Hexiaoyuhe y el plomo MVT. -mineralización de zinc representada por Daijiazhuang.
Los yacimientos de plomo-zinc (vetas de galena) de los depósitos de Zhuangou y Hexiaoyu tienen un δ 34s = 15,9 ~ 24,7, un rango de distribución pequeño, y se caracterizan por ser ricos en azufre pesado. Las características isotópicas del azufre y el plomo son similares a las del depósito de plomo y zinc del sur, lo que refleja que puede haber una historia evolutiva consistente entre los dos. El plomo en el depósito puede provenir principalmente de plomo ordinario formado por enriquecimiento temprano en estratos cercanos. . Estos depósitos obviamente están controlados por estructuras de falla y la mayoría de ellos están distribuidos a lo largo del plano de falla S2. Sin embargo, no existe una diferenciación obvia de múltiples etapas de los fluidos hidrotermales en el depósito. Este mineral tiene partículas gruesas y es rico en marfil, y es muy similar al mineral de plomo y zinc SEDEX en el cinturón minero del sur. Esto puede reflejar que la intensa modificación hidrotermal del depósito de plomo y zinc SEDEX en el cinturón sur durante el período Indosiniano no sólo cambió las características del mineral, sino que también formó una gran cantidad de mineral hidrotermal en el colapso en el extremo giratorio del estructura anticlinal y algunos fluidos hidrotermales que contienen minerales estaban a lo largo de la foliación S2, formando otra transformación. Por lo tanto, los depósitos de plomo y zinc de tipo veta sensibles al tiempo representados por Zhuangou y Hexiaoyuhe son los miembros terminales de la serie de depósitos de tipo SEDEX en el área de Xicheng.
Los isótopos de azufre del depósito de plomo y zinc de Daijiazhuang son significativamente diferentes de los del depósito de plomo y zinc de Xicheng SEDEX, con δ 34s = -16,7 ~ 26,8, un amplio rango de distribución de 43,5 y una distribución desigual. Distribución de isótopos de azufre entre minerales. Las principales estructuras de los minerales son coloidales, fresas, gelatinosas y algunos organismos similares. Se cree que su mineralización es obviamente diferente del tipo principal de depósito de plomo y zinc en Xicheng, pero es un depósito hidrotermal de baja temperatura controlado por estructuras de falla en rocas carbonatadas, es decir, un depósito de tipo MVT. Sin embargo, sus isótopos de plomo son similares a los depósitos modificados sedimentariamente en el cinturón sur, lo que también muestra que el grupo de agua de la dinastía Han occidental (¿período sedimentario?) en el Devónico medio y temprano tuvo un impacto importante en la mineralización posterior. Las características de los isótopos de azufre y plomo y las características geológicas correspondientes del depósito de Daijiazhuang son muy similares a las del depósito de plomo y zinc MVT en el área de West Kunlun (Zhu et al., 1998; Wang et al., 2001). algunos depósitos importantes de plomo y zinc en el extranjero, como Irlanda (Wilkinsone et al., 2005).
Al estudiar la relación entre la composición de isótopos de azufre y la composición de isótopos de plomo en muestras de sulfuro, Como se muestra en la Figura 4-13, los dos cinturones minerales de tipo SEDEX en el norte y sur de Xicheng y los depósitos de plomo y zinc de tipo hidrotermal mesotérmico Zhuangou y Hexiaoyu tienen ciertos patrones lineales. A medida que disminuye el contenido de azufre pesado en las muestras, aumenta el contenido de plomo radiactivo, lo que refleja la relación intrínseca entre la fuente del material y la evolución de estos minerales de plomo y zinc, y muestra la homología general del azufre y el plomo. Sin embargo, las relaciones de los isótopos de azufre y plomo en el depósito de Daijiazhuang son obviamente diferentes. La composición de los isótopos de azufre cambia mucho, pero la relación con la composición de los isótopos de plomo no es obvia.
(4) Introducción a las inclusiones fluidas
Los diferentes tipos de depósitos minerales tienen diferentes características de inclusión fluida. Los sedimentos originales del depósito Changba-Lijiagou en el Cinturón Mineral del Norte tienen tamaños de grano de cristal extremadamente finos y no fueron afectados por una gran cantidad de fluidos externos durante el intenso metamorfismo posterior. Las inclusiones fluidas en calcita y estacional son pequeñas, y las inclusiones primarias generalmente tienen menos de 3 micrones. Están dominadas por dos fases gas-líquido, la relación gas-líquido es generalmente inferior al 20% (Figura 4-14C). el rango de temperatura uniforme es grande. Las inclusiones primarias se encuentran principalmente en el rango de temperatura.
Figura 4-13 Composición isotópica de sulfuro de azufre y plomo
Los depósitos de plomo y zinc en el cinturón mineral del sur tienen inclusiones de fluidos más grandes, y una gran cantidad de inclusiones de fluidos tienen diámetros de 5 a 15 µm. En la cuarcita y la calcita de grano grueso, estas inclusiones tienen buenas formas cristalinas negativas. Generalmente existen dos tipos de inclusiones fluidas, las cuales están dominadas por fases gaseosas y líquidas.
Un tipo tiene una alta relación gas-líquido (Figura 4-14D) y es de color oscuro. La relación gas-líquido generalmente es superior al 50%, por lo que hay una gran cantidad de inclusiones en fase gaseosa. El otro tipo tiene una relación gas-líquido relativamente baja, que oscila entre el 5% y el 25%. El rango de temperatura uniforme de las inclusiones fluidas es amplio, pero la temperatura de formación del mineral es generalmente más baja que la del cinturón mineral del norte, concentrada principalmente entre 150 y 300 °C.
Los depósitos en forma de vetas distribuidos en la cuenca Xicheng tienen inclusiones de fluidos relativamente grandes, pero sus formas son irregulares y la relación gas-líquido es baja (Figura 4-14E).
Las inclusiones fluidas en los depósitos de oro estacionales son obviamente diferentes de las de los depósitos de plomo-zinc. Los depósitos de Xiaogouli, Bali y Jinshan distribuidos en diferentes áreas tienen características de inclusión fluida similares. Las inclusiones primarias son numerosas y grandes, ricas en CO2, y entre ellas son comunes las inclusiones trifásicas gas-líquido que contienen CO2 (Figura 4-14F,g). ). También hay material sólido negro opaco en las inclusiones fluidas estacionales de la mina de oro Xiaogouli (Figura 4-14H), que se estima que es pirita de grano fino. Este fenómeno de sulfuro sólido en inclusiones fluidas también se ha encontrado en el depósito de oro de Baguamiao (Qian Dayi et al., 2003), lo que refleja que el contenido de azufre reducido (H2S o HS-) en el fluido del mineral de oro es significativamente mayor. Los rangos de temperatura homogéneos de los diferentes depósitos de oro son similares, con inclusiones primarias concentradas principalmente entre 230 y 370°C (Figura 4-15).
Los resultados de la medición de inclusiones líquidas se muestran en la Tabla 4-6. En comparación con los depósitos de plomo y zinc, los depósitos de oro tienen contenidos de materia orgánica de hidrocarburos y CO2 significativamente más altos, proporciones de Na+/K+ significativamente más altas y proporciones de F-/Cl- relativamente más altas. En los depósitos de plomo-zinc, a medida que aumenta el grado de conversión, aumenta el contenido de CO2 y materia orgánica en el fluido, disminuye el contenido de F y aumenta el contenido de Cl, pero la salinidad total disminuye.
Estas características de las inclusiones fluidas en los depósitos de oro son generalmente similares a las conclusiones de estudios previos, y generalmente se caracterizan por ser ricas en CO2 y baja salinidad (Zhang Zuoheng et al., 2004). Estudios anteriores no han realizado estudios comparativos entre fluidos de mineral de oro y fluidos de mineral de plomo-zinc en esta área. La investigación preliminar sobre este tema muestra que los depósitos de oro y los depósitos de plomo y zinc tienen tipos de fluidos formadores de mineral significativamente diferentes, aunque a veces están muy cerca en edad y espacio de mineralización.
Según el estudio cronológico del depósito de plomo-zinc Dengjiashan-Mogou realizado por Liu Jianhong et al. (2005), la edad isócrona Rb-Sr de la inclusión fluida es (263±9) Ma, perteneciente. hasta finales del período herciniano.
Figura 4-14 Estructura del mineral e inclusiones fluidas de depósitos de plomo, zinc y oro en la cuenca de Xicheng
Tabla 4-6 Inclusiones fluidas de piezas fundidas de plomo y depósitos de oro en Xicheng (condado de Li ) área Ingredientes
Nota: La unidad de prueba para los números de serie 1-7 es el Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China, 2005; el elemento Ar/H2 es el contenido de Ar. La unidad de prueba 8-20 es el grado de 2003 de la Universidad de Geociencias de China, en el que Ar/H2 es contenido de H2.
Figura 4-15 Temperatura de homogeneización de inclusión de fluidos de depósitos de oro, plomo y zinc en el área minera de Xicheng