加拿大Selwyn盆地Howards Pass地区铅锌矿床

加拿大Selwyn盆地Howards Pass地区铅锌矿床
王峰
【摘要】Selwyn盆地Howards Pass铅锌矿床是世界上著名的巨型喷流沉积型(SEDEX)矿床之一,其矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿,呈层状产于下志留统路德河群黑色页岩中.Sm-Nd同位素、稀土元素组成特征表明,路德河群页岩可能为元古宙岩石,Eam群可能来自育空-塔那那地体;锶同位素组成特征反映成矿流体具海水锶和热液锶的混合的特征,以热液锶为主.金属硫化物铅同位素亦证实成矿流体有两种来源.基于该矿床的地质-地球化学特征,SEDEX矿床的形成有两种模式.
【期刊名称】《矿产勘查》
【年(卷),期】2010(001)005
【总页数】4页(P495-498)
【关键词】SEDEX铅锌矿床;Sm-Nd-Sr同位素;Howards Pass铅锌矿田;Selwyn 盆地
【作者】王峰
【作者单位】云南驰宏锌锗股份有限公司,曲靖655011
【正文语种】中文
【中图分类】P618.42%P618.43
1 矿床特征简介
Selwyn盆地Howards Pass铅锌矿床是世界上少数几个巨型喷流沉积型矿床
（SEDEX）之一（Goodfellow，2004）。

除 Howards Pass矿床外，在同属于Selwyn盆地的育空省中部的Anvil矿区和北不列颠哥伦比亚省的Gataga地区亦发现有具有经济意义的同类铅锌矿床（Nelson等，2002；Goodfellow，2006）（图1）。

矿床的主要矿石矿物为闪锌矿和方铅矿，细粒结构、韵律条带状构造，呈层状与沉积地层共生产出。

其他热液矿物如重晶石、燧石或少量的碳酸盐矿物等常与铅锌矿化交互产出。

SEDEX矿床的形成是区域与矿区地质演化的结果，包括矿床产出的盆地特征、大陆裂谷作用过程中的拉张、局部岩浆热液作用、热液流体运移通道的断裂、一定程度的沉积速率及海洋水底地形条件等。

在阿拉斯加地区北不列颠哥伦比亚省，育空及北西领地等，Selwyn盆地SEDEX型矿床的形成时代自早寒武世至石炭世均有（Goodfellow，2006）。

在Anvil地区的DY，Swim，Faro，Vangorda和Grum 矿床赋存于早寒武世沉积岩及少量火山岩中，岩浆活动为白垩纪侵入岩。

在Anvil地区岩石的变质程度为绿片岩相至角闪岩相，并经历了5次变形作用。

Howards Pass矿床（OP，Anniv，XY）产于沿育空至北西领地边界延伸的长条形矿化带中，矿床赋存于下志留统路德河群黑色页岩中。

Macmillan Pass地区Tom和Jason矿床在地层层序上产于Howards Pass矿床含矿层位的上部，矿化赋存于上泥盆统Earn群粗粒碎屑沉积岩中。

在铅锌矿化、重晶石化的火山沉积地层中碱性玄武质火山岩发育。

北不列颠哥伦比亚省Gataga地区SEDEX型矿床，赋存于上泥盆统Earn群下部的碳质页岩和燧石层中。

阿拉斯加红狗矿床赋存于黑色页岩中，含矿层被富含重晶石岩覆盖。

2 矿床成因的同位素示踪
2.1 沉积源岩Sm-Nd同位素
Sm-Nd同位素体系对沉积物来源的评价具有特殊作用，在记录沉积盆地碎屑堆积过程中的平均同位素组成方面具有很好的可信度。

Selwyn盆地Howards Pass地
区沉积岩的物质来源，Sm-Nd同位素组成与形成时代均具有较大的变化范围，
Sm-Nd同位素模式年龄为早元古代至晚元古代。

路德河群页岩可能来源于东部的元古宙岩石，由底部至顶部，其同位素组成变化较大，但Earn群碎屑岩在同位素组成上较均匀。

Earn群同位素和稀土元素组成特征表明，育空—塔那那地体可能
是这些沉积岩的物质来源。

图1 育空和北不列颠哥伦比亚省地区Selwyn盆地（灰色区域）铅锌矿区分布图（Goodfellow，2006；红狗矿床位于图中左上部的北西侧）
2.2 海水和成矿流体在碳酸盐岩建造形成中的作用
北卑诗省Robb湖密西西比河谷型（MVT）矿床的层纹状碳酸盐岩石与泥盆纪海
水中的Sr同位素相比，具有更强放射性成因特征，这些岩石Sr同位素在成岩作用过程中由于海水的加入发生了改造作用，因为这些海水含有下伏硅质碎屑岩石的压实作用而析出的组分。

Howards Pass地区Rabbitkettle组灰岩较Robb湖地区
灰岩具有更高的87Sr/86Sr比值，可能是沉积—成岩作用过程中发生热液蚀变作用。

Rabbitkettle组下伏、上覆碎屑岩均为具有比海水更高的放射性成因Sr同位素组成，而且沉积—成岩作用或变质作用过程中不可避免地会造成Sr同位素的加入。

Howards Pass地区路德河群含矿岩系中的灰岩结核层的岩石同位素组成变化很大，其变化范围大有两种解释：其一是可能与成岩作用过程中邻近碎屑岩石的放射性锶的加入有关，其中来自碎屑岩的Sr与灰岩结核层岩石的Sr的交换比例变化很大。

带入至灰岩结核层岩石的Sr同位素比值应大于0.716，这是灰岩夹层岩石样品已
测定的最高的87Sr/86Sr比值。

如果碳酸盐岩Sr含量较高，那么带入的锶就不可能完全取代岩石的原始锶同位素组成成分，在这种情况下，碳酸盐岩结核层岩石的87Sr/86 Sr比值应与其原始比值非常接近；另一种解释是，灰岩结核层岩石继承
了海水与热液流体成因锶的不同比例的混合来源的Sr同位素组成。

Howards
Pass铅矿床多数灰岩结核层和Earn群许多重晶石层岩石锶同位素以较高的
87Sr/86Sr比值的热液流体组分为主。

含矿岩系中碳酸盐岩结核层的锶同位素组成特征表明，尽管在XY矿床附近没有发现存在断层流体通道或火山口通道，成矿流体主要来自岩石内部，锶来源于较老的放射性岩石。

因此，在XY矿床某处可能存在一个喷流口，将流体喷出至海底并进入沉积物内部。

喷流口或喷流通道的发现将有助于进行SEDEX型矿床勘查的找矿靶区的确定。

Howards Pass地区矿化带内泥盆纪碳酸盐岩和碳酸盐岩—磷酸盐岩夹层较海水中的锶同位素组成具有更强的放射性成因特征。

尽管Sr同位素在沉积—成岩过程中的交换作用可以发生于页岩与碳酸盐岩之间，热液流体的放射性锶来源于岩石内部，但是矿床锶同位素比值特征反映了以热液锶来源为主的海水锶与热液锶的混合特征。

2.3 HOWARDS PASS地区硫化物、赋矿围岩的铅同位素组成
硫化物的铅同位素比值可反映热液流体所经过的成矿源岩平均铅同位素组成，也可用于确定具有相似铅同位素组成的矿床成因，可以识别出两种端元组分的成矿流体：其一为靠近页岩演化曲线的投影点，为与科迪勒拉（Cordillera）南部沙利文（Sullivan）型矿床相似的元古代沉积岩来源的热液；其二为具有较高
207Pb/204Pb比值并位于页岩演化曲线之上的投影点所代表的热液流体。

育空地区其他铅锌矿床，如Wolverine矿床，其铅同位素在页岩演化曲线与其他
放射性端元之间形成一个扇状演化带。

这种放射性铅同位素组成可能具有较古老的来源，可能是太古宙的产物，具有较高U/Pb比值；赋存于Earn群中
GRAND/NOR矿床的硫化物较赋存于路德河群中的Howards Pass矿床投影于具有较低的206Pb/204Pb组成范围。

根据页岩演化曲线看，GRAND/NOR矿床中的硫化物较XY/ANNIV矿床的硫化物形成时代老，然而 Howards Pass铅锌矿床的硫化物和赋矿围岩的铅同位素组成特征表明，主要矿床（OP，ANNIV，Brodel，XY 和Don）形成于同位素组成相同的热液流体，这一特征是Selwyn盆地内相连
的次级盆地同类成因矿床成矿模式的证据。

至今尚未发现形成XY矿床的导矿系统（断裂导矿体系，喷流口），但含矿岩系中碳酸盐岩夹层的锶同位素以热液成因为主，该特征表明导矿体系就在其附近。

Grand/NOR地区赋存于Earn群中的矿点具有异常低的铅同位素组成，其推测的模式年龄比以路德河群为赋矿围岩的矿床的硫化物年龄老。

因此，Grand/NOR地区矿点的铅来源不具有页岩演化曲线所代表典型的沉积成因模式，这与Macmillan Pass地区的Tom和Jason矿床相同，该区铅锌矿化亦赋存于Earn群碎屑岩中，相对于其成岩时代而言，该碎屑岩具有较低的铅同位素组成。

3 SEDEX型铅锌矿床成矿模式
通过Selwyn盆地Howards Pass铅锌矿床的地质特征，综合 SEDEX型铅锌矿床的特点，认为SEDEX矿床形成于海底沉积物内部产生的流体成矿作用（图2），存在两种成矿模式：
图2 SEDEX型铅锌矿床两种成矿模式图（Goodfellow，2006）
模式A：热液流体形成的“近喷口”矿床，但同时由于上升海水柱的作用而造成成矿金属的分散（如Sullivan，Tom和Jason等矿床）而成矿。

模式B：“远离喷流口”矿床，由盆地的上部至下部的成矿流体幕（Howards Pass和 Anniv）而成。

致谢：本文是在实地调研分析及综合前人研究成果的基础上完成的。

在此，对参加实地调研的科技人员和研究该矿床的专家学者表示衷心地感谢！
参考文献
【相关文献】
［1］ Goodfellow W D.Geology，genesis and exploration of SEDEX de posits，with an emphasis on the Selwyn Basin，Canada，in Sediment-Hosted Pb-Zn Sulphide Deposits：Attributes and Models of Some Major Deposits of India，Australia and Canada，（ed.）M.Deb and W.D.Geoodfellow，Narose Publishing House，Delhi，2004，24-99.
［2］ Goodfellow W D.Metallogeny of the Selwyn Basin，in Mineral Deposits of Canada：A Synthesis of Major Deposit-Types，District Metallogeny，the Evolution of Geological Provinces，and Exploration Methods，（ed.）W.D.Goodfellow，Geological Association of Canada，Mineral Deposits Division，Special Publication，2006.
［3］ Nelson J.，Paradis S.，Christensen J.，Gabites，J.Canadian Cordillera Mississippi Valley-type deposits：A case for Devonian-Mississippian back-arc hydrothermal origin ［J］.Economic Geology，2002，97，1013-1036.。