利用浮游有孔虫和钙质纳米化石来识别埃及中西西奈地区晚白垩世的地质事件

《Journal of African Earth Sciences》：Utilizing planktic foraminifera and calcareous nannofossils to identify geological events of the Late Cretaceous in West-Central Sinai, Egypt

摩洛哥杰贝利特杂岩体四个铅锌矿床具有相似结构模式和成矿历史，分两阶段：Stage1为高温变质流体形成南北向石英脉；Stage2为东西向含Pb-Zn-(Cu)碳酸盐石英脉，流体来自三叠纪蒸发沉积物，成矿与中生代板内伸展及大西洋裂谷形成相关。

　　本文探讨了摩洛哥杰贝尔特山脉中四个铅锌（含铜、银）矿脉型矿床的成矿机制。这些矿床——萨尔赫夫（SR）、比尔纳哈斯（BN）、布拉姆拉姆（BR）和巴梅加（BA）——位于石炭纪的变质泥岩系列中。研究发现，这四个矿床具有相似的构造特征和成矿历史，且成矿过程可分为两个主要阶段。早期的造山运动（Variscan）期间，N-S向的石英脉（阶段1）首先形成，随后在E-W向的石英-碳酸盐脉中出现了铅锌矿化（阶段2）。在阶段1中，矿化顺序以黄铁矿为主，随后是少量的砷化物，矿床形成与变质碳酸到水-碳酸流体有关，这些流体的盐度在7-18.4 wt% NaCl当量之间，温度范围为250°C至超过410°C，与Variscan事件相关。

在阶段2中，铅锌矿化则包含两个多阶段的成矿事件。第一个事件以碳酸盐（如菱铁矿和方解石）的沉积开始，随后是石英的形成，包括地腔石英和糖粒状石英。第二个事件则以矿体沉积为主，伴生矿物包括铁方解石和少量的方解石。重晶石在局部形成（阶段2），随后是富铁的闪锌矿、方铅矿和黄铜矿。矿体形成与水盐流体（矿液：约9-27 wt% NaCl当量；温度69°C至212°C）有关，这些矿液的形成可能与流体冷却和稀释过程相关，特别是当它们与补给流体混合时。

通过研究碳酸盐的稳定碳和氧同位素数据，可以推测碳来源于与富含有机质的泥岩相互作用的流体。而矿液的氧和氢同位素组成（δ1?O：-1.8‰至+2.4‰ ± 0.1‰ V-SMOW；δD：-60.4‰ V-SMOW）则显示这些流体与盆地内的高盐度、中等温度的流体有关。硫同位素数据进一步表明，阶段2的矿化过程中，硫的来源可能与三叠纪蒸发海或蒸发岩有关。

本文还指出，横穿晚造山运动微闪长岩岩墙的矿脉至少形成于中生代。因此，研究者提出这些矿脉可能与三叠纪沉积和蒸发岩序列中的高盐度流体有关。同时，构造陷阱的形成可能与中生代的伸展构造及大西洋早期裂谷活动相关。研究者认为，阶段2的铅锌矿化过程在成因上与早期的造山岩浆和变质事件（即阶段1）是不同的。

为了进一步探讨这些矿床的成矿机制，本文综合了矿物学数据（包括光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针化学测量所观察到的构造关系）、流体特征（包括流体包裹体研究）以及碳、氧、硫的稳定同位素数据。研究还旨在回顾Huvelin（1977）提出的这些矿脉的后造山运动年龄，并将其置于全球流体循环与矿体沉积的模型框架下。

在区域地质方面，杰贝尔特山脉是摩洛哥造山运动褶皱带的一部分。该山脉东西向延伸约170公里，南北向延伸7至40公里。它被划分为西方、中部和东部三个地质构造域。其中，中部和东部的岩系沉积于大陆内部的泥盆纪至石炭纪裂谷盆地中。而萨尔赫夫岩系则构成了中部杰贝尔特，并主要由绿色至灰色的泥岩层组成，这些泥岩层被分为毫米级的薄片（片理裂解S1），并周期性地夹杂着砂质泥岩和砂岩层（厚度0.5-1米）。局部的碳质泥岩被认为是铅锌矿脉的赋矿岩石。

在矿物学研究中，SR、BN和BR三个矿床显示了相似的沉积阶段顺序，但局部存在一些微小差异。这些矿床的矿物组成包括石英、碳酸盐（如菱铁矿和方解石）以及硫化物（如闪锌矿、方铅矿和黄铜矿）。此外，重晶石在局部出现，表明其可能与矿液的沉淀过程相关。

流体包裹体研究显示，在三个矿床中，可以识别出五种类型的流体包裹体：早期阶段1的石英脉中包含Vc和Lwc包裹体；阶段2的矿脉中则包括Lwh、Lw包裹体，以及闪锌矿和重晶石中的包裹体。这些包裹体的形态和成分反映了不同的流体来源和成矿条件。

碳和氧同位素数据的研究则进一步揭示了这些矿床的成矿流体来源。在SR、BN和BR三个矿床中，菱铁矿、方解石和方解石的碳同位素值范围在-6.9至-9.2‰ V-PDB之间，氧同位素值则显示出与盆地内流体相关的特征。这些数据表明，矿床的形成可能与有机质泥岩与流体的相互作用有关。

硫同位素数据的研究显示，BN矿床中的闪锌矿和方铅矿（阶段2）的硫同位素值分别为+12.9‰和+8.6‰ V-CD，而SR矿床中的闪锌矿和重晶石的硫同位素值分别为+3.1‰和+20.4‰ V-CD。这些数据表明，硫的来源可能与三叠纪的蒸发海或蒸发岩有关。同时，这些硫同位素值高于其他地区的数据，进一步支持了这一观点。

通过比较这四个矿床的特征，研究者发现它们之间存在显著的相似性，但同时也具有特定的局部特征。例如，这四个矿床中可以识别出两种主要的矿脉类型，分别与不同的脆性变形阶段相关：（i）NNE-SSW和NW-SE方向的矿脉，其填充物为白色至灰色的石英和乳白色石英（阶段1）；（ii）石英-碳酸盐矿脉，其填充物包括菱铁矿、方解石（含铁方解石）和方解石（阶段2）。这些矿脉的分布和形成过程与构造活动密切相关。

研究结果表明，这些铅锌矿床的成矿机制可以分为两个主要阶段：早期的高温碳酸到水-碳酸流体阶段（阶段1）和中等温度的水盐流体阶段（阶段2）。阶段1的流体与变质作用有关，而阶段2的流体则与裂谷作用和沉积盆地中的流体循环有关。此外，研究还指出，这些矿床的形成可能与三叠纪的蒸发海或蒸发岩有关，表明其成矿流体具有一定的来源特征。

通过综合分析，研究者构建了一个全面的成矿模型，用于解释这些铅锌矿床的形成过程。该模型不仅考虑了矿床的矿物学特征和流体包裹体数据，还结合了同位素数据，以揭示成矿流体的来源和演化路径。同时，该模型还探讨了构造活动在矿床形成中的作用，以及不同成矿阶段之间的相互关系。

本文的研究对理解摩洛哥杰贝尔特山脉的成矿机制具有重要意义。通过分析这四个矿床的特征，研究者能够更准确地确定其成矿时间和成矿条件，为类似的矿床研究提供了参考。此外，研究还强调了构造活动在成矿过程中的关键作用，表明构造环境对矿床的形成和分布有重要影响。

综上所述，本文通过详细的地质、矿物学和地球化学研究，揭示了杰贝尔特山脉中四个铅锌矿床的成矿机制。研究结果表明，这些矿床的形成与特定的构造环境和流体条件密切相关，且成矿过程可分为两个主要阶段。这些发现不仅有助于理解摩洛哥地区的矿床成因，也为全球范围内类似的矿床研究提供了新的视角。