贵州竹林沟锗锌矿床碳酸盐矿物学和矿物化学特征及其地质意义

以碳酸盐岩为容矿岩石的后生热液铅锌矿床(Mississippi Valley-type,MVT矿床)是世界上一种重要的铅锌矿床类型,也是锗的重要工业来源之一。热液碳酸盐矿物是MVT矿床中最主要的脉石矿物,其形成贯穿整个MVT矿床成矿过程。因此,碳酸盐矿物携带丰富的成矿信息,是认识MVT矿床成因的重要补充。位于贵州省贵定县境内的竹林沟锗锌矿床,是近年来新发现的富锗锌矿床(平均品位97.9×10~(-6)Ge,6.54%Zn),赋存于泥盆系碳酸盐岩中。本次工作发现该矿床不同期次热液白云石的矿物学和微量元素地球化学特征存在明显差异:成矿期前白云石(Dol1)主要呈细脉状穿插围岩,被成矿期白云石和硫化物脉穿插,部分呈细粒状被后期白云石包裹;成矿早期白云石(Dol2)主要呈粗粒状,与闪锌矿共生;主成矿期白云石(Dol3)主要呈脉状、团块状,与闪锌矿和黄铁矿共生;成矿晚期白云石(Dol4)呈团块状充填于闪锌矿矿石或者围岩中;成矿期后白云石(Dol5)呈脉状穿插或包裹其它期次白云石/闪锌矿-黄铁矿条带。C-O同位素研究表明,成矿期白云石主要来源于碳酸盐围岩的溶解,成矿流体中的C来源于围岩,而较低的δ~(18)O值可能是亏损~(18)O的成矿流体和围岩间水/岩反应过程中O同位素发生交换的结果。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)白云石原位微量元素分析结果表明,Dol2-Dol4的Y/Ho比值相对稳定(30.5～47.9),结合区域成矿特征,认为形成成矿期白云石的流体主要为盆地卤水,与该矿床属于MVT矿床事实吻合。Dol1和Dol5具有相对较低的稀土总量(∑REE=3.97×10~(-6)～29.7×10~(-6)),很可能与白云岩围岩(∑REE=25.2×10~(-6)～61.3×10~(-6))溶解作用有关,直接继承围岩的稀土元素组成特征;成矿期Dol2-Dol4的∑REE较高(∑REE=39.2×10~(-6)～117×10~(-6)),暗示成矿流体本身也携带了部分稀土元素。成矿各期次白云石均具有明显的Eu负异常(δEu=0.38～0.72)特征,指示成矿温度可能较高( 200℃),Ce正异常相对稳定(δCe=1.10～1.28),暗示其成矿流体pH值保持弱酸性。综上,本文认为竹林沟锗锌矿床的形成经历如下过程:在伸展背景下,深循环盆地卤水萃取下伏地层和基底岩石中的Zn、Ge和REE等元素,形成富金属流体,受构造作用驱动沿区域性断裂不断向上运移,在赋矿层位与富硫流体发生混合作用,导致闪锌矿等硫化物沉淀;在整个成矿过程,成矿环境经历了还原→氧化的转变,成矿元素发生了共生分异,在竹林沟形成富锗锌矿体,在牛角塘形成富镉锌矿体,而pH始终保持弱酸性,直至被围岩碳酸盐岩中和。