新疆乌拉根铅锌矿的油气还原成矿作用研究

乌拉根铅锌矿位于新疆喀什地区乌恰县，初步勘探证实具有大型-超大型资源潜力，普遍认为是沉积-热卤水改造成因。申请者前期的野外调研，在矿区发现了大量的油气还原迹象，结合初步的室内测试分析，认为油气活动参与了乌拉根矿区铅锌铜铀等金属的成矿作用，提出了油气还原成矿的新成因模式雏形。本申请以乌拉根铅锌矿为典型解剖矿床，研究新疆乌拉根矿区及其外围矿区的控盆和控矿断裂构造活动历史，结合有机和无机流体包裹体及其稳定同位素测试，分析成矿流体性质，追索成矿物质来源；利用Rb-Sr、裂变径迹、Ar-Ar和ESR等测年技术，推断成矿时代，研究油气在金属矿床形成过程中的作用，探索油气还原成矿机理，建立乌拉根铅锌矿及其类似的金属矿床油气还原成矿成因模式，为有机成矿理论提供新的案例。

乌拉根铅锌矿床位于喀什凹陷中新生界中，以铅锌矿化与油气等有机质共生为特征。本次研究主要运用同位素示踪、流体包裹体等方法手段，分析了该矿成矿物质来源和流体性质，论证了油气等有机质与铅锌成矿作用之间的关系，建立了乌拉根铅锌矿油气还原成矿的成因模式。矿石的δ34S值为-27.9~+15‰，重硫与轻硫同时富集，指示了硫除来自海相硫酸盐的还原外，亦有地层的加入；矿石206Pb/204Pb值为7.771~18.721，推测金属成矿物质主要来自区域古老地层。在矿区及邻区，发现了大量与成矿作用关系密切的油气残留物和油气还原作用迹象，在矿石中发现了油气包裹体。成矿温度在78～369℃之间，集中于100~220℃之间，推测成矿流体并不是单一的盆地低温流体，可能为经历了多次热活动改造的混合流体。成矿流体盐度多数在8 wt% NaCl以下，反映出整体上成矿流体低温、低盐度的特征。岩石地球化学分析表明，含矿砂砾岩物源主要为陆源；矿化砂砾岩稀土总量明显高于无矿化的砂砾岩，表明成矿过程中铅锌矿物对稀土元素有一定的吸附作用。矿石和有油气活动残留岩石的有机碳含量为0.02～12.43 %。无矿化、无油气活动影响的原生岩石的有机碳含量介于0.02~0.1 %之间。矿石和有油气活动残留岩石的全硫平均含量为3.56%，有机碳和全硫的含量与铅锌矿化强度呈正相关，表明伴随着铅锌成矿岩层内物理化学环境发生了从原生氧化态向还原态的转变，油气是铅锌成矿的还原剂。矿石、矿化和油气还原砂岩的Fe2+/Fe3+值接近于1，指示经历油气活动后岩层由原生氧化态变为趋于中性或还原态。油气残留物中有机质氯仿沥青“A”为0.004～0.025（wt%），总烃平均为46.22%，“非烃+沥青质”平均为53.77%，饱和烃/芳香烃平均为9.59，有机质以海相藻类为主；Pr/Ph为0.41～1.84，说明有机质处在还原环境；OEP为0.75～1.07，显示了有机质的高成熟；CPI为1.03～1.30，指示热演化程度较高。在分析乌拉根铅锌矿与金顶铅锌矿成矿特征和成矿作用的相似性基础上，提出了乌拉根铅锌矿油气还原成矿作用的成因模式，认为是富含Pb、Zn等成矿物质的盆地流体，流经原生氧化态、渗透性良好的砂砾岩时，由于油气的还原作用，铅锌等成矿物质在还原过程中发生沉淀作用，进而富集成矿。