廣西佛子沖鉛鋅礦床地質地球化學特征

潘 燁，劉 煒，江 河，韋昌山，韋龍明，蔡錦輝

（1.桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004；2.廣西壯族自治區佛子沖鉛鋅礦，廣西梧州543003；3.中國地質科學院地質力學所，北京100081；4.武漢地質礦產研究所，武漢430205）

廣西佛子沖鉛鋅礦床地質地球化學特征

潘 燁1，劉 煒2，江 河2，韋昌山3，韋龍明1，蔡錦輝4

（1.桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004；2.廣西壯族自治區佛子沖鉛鋅礦，廣西梧州543003；3.中國地質科學院地質力學所，北京100081；4.武漢地質礦產研究所，武漢430205）

佛子沖鉛鋅礦床位于南嶺成礦帶中部南緣、博白-岑溪深斷裂帶北端。礦體產于奧陶系淺變質鈣質碎屑巖和泥質灰巖中，主要受北北東向斷層和巖體與地層接觸面控制。本文通過對佛子沖鉛鋅礦床104號礦體中石英、閃鋅礦和方解石包裹體均一溫度的測定，對硫、鉛、氫、氧等同位素的組成研究，以及根據閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡132±3 Ma，認為佛子沖鉛鋅礦屬于與巖漿期后流體作用有關的燕山期中-高溫熱液礦床。

地質特征；包裹體特征；穩定同位素；閃鋅礦Rb-Sr測年；佛子沖鉛鋅礦；廣西

佛子沖礦床范圍有20多平方公里，區內巖漿巖分布廣泛。關于該鉛鋅礦床成礦時代及成因，前人先后主要提出有早期的“矽卡巖型礦床、層控成礦、噴流沉積型、多因復成”等礦床成因觀點[1-3]，但都認為礦床的形成主要與花崗閃長巖（即大沖巖體）有關。通過近幾年對佛子沖鉛鋅礦床礦體產出特征、礦物間包裹體特征變化規律，閃鋅礦特征以及閃鋅礦Rb-Sr年代學研究，認為佛子沖鉛鋅礦中不同地段的礦體均為熱液充填交代型礦床。

1 成礦地質背景

廣西佛子沖鉛鋅礦位于南嶺成礦帶中段，云開隆起北西緣博白-岑溪斷裂帶的北東端[4-5]。區內出露地層為下古生界奧陶系及志留系。奧陶系(O)：巖性以淺變質砂巖、粉砂巖為主，次為板巖，其中夾有部分白云質、泥質灰巖、含泥質粉砂巖。志留系(S)：為一套深灰色或淺灰色板巖夾砂巖，石英砂巖(或砂條帶)以及角礫狀扁豆狀灰巖。

褶皺和斷裂構造線以NE向、NNE向和近S-N向為主，次有E-W向、NW向等（圖1）。

其中NNE向斷裂形成于燕山期，其力學性質早期為壓扭性，晚期為張扭性，為礦區內最發育的斷裂組之一，它切割了下志留統碎屑巖、白堊系火山巖和燕山期巖體，并與NNE向巖墻群構成了數百米寬的構造帶。是佛子沖鉛鋅礦床中最重要的控礦構造帶，已知鉛鋅礦體中的大部分就產于該斷層及其兩側含鈣質的巖石夾層中[6-8]。

巖漿巖以酸性、中酸性巖為主；侵入巖有廣平中粗?；◢弾r體、大沖花崗閃長巖體和燕山晚期大量的花崗斑巖巖脈。其中廣平巖體呈巖基分布于礦區東北部，向東延伸出礦區外。大沖巖體分布于礦區北部根竹至大沖、佛子沖一帶，呈近南北向、北東向巖枝、巖脈侵入于佛子沖背斜核部。若圍巖是鈣質巖石，常常形成接觸交代型鉛鋅礦床。燕山晚期花崗斑巖分布全礦區，以走向為S-N向和NE向的不規則狀巖株為主，脈狀次之。

圖1 佛子沖礦田地質略圖Fig.1 Simplified geological map ofthe Fozichongore field

2 礦床地質特征

2.1 礦區基本地質特征

佛子沖鉛鋅礦區位于南嶺東西構造帶中段南緣，桂東南新華夏系廉江－岑溪斷裂帶北端多種構造體系的復合部位。

賦礦圍巖為一套下古生界奧陶-志留系淺海相沉積砂巖、板巖為主的夾薄層泥質、白云質灰巖的類復理石建造。控礦構造主要有NNE向和S-N向構造形跡。巖漿巖廣泛分布，以酸性、中酸性巖為主，次為中基性巖；廣平巖體的成巖年齡為326±5 Ma[7]；大沖花崗閃長巖年齡值為 152 Ma，河三英安斑巖的年齡為128 Ma[8]；花崗斑巖巖體(脈)年齡值為127.6 Ma。

該礦區內礦床（點）主要有佛子沖礦床（包括石門礦段、刀支口礦段和大羅坪礦段）、牛衛礦床、勒寨礦床、龍灣礦床、午龍崗礦床以及水滴、六塘、鳳凰沖、火分礦點等(圖1)。其中佛子沖礦床鉛鋅成礦作用與燕山早期的花崗閃長巖有密切關系[9]。

2.2 礦體特征

佛子沖礦床的鉛鋅礦體以似層狀為主、次為透鏡狀和脈狀，主要賦存在花崗閃長巖兩側奧陶系砂巖、板巖所夾泥質灰巖和鈣泥質粉(細)砂巖中，分布于近南北向斷層附近；花崗斑巖脈切過鉛鋅礦體或捕獲礦石角礫。

該礦床的最大特征是礦質流體以順著含鈣質的巖石層交代、充填形成條帶狀礦石。依據佛子沖礦床鉛鋅礦體的形態、蝕變類型和礦石礦物組合及特征，該礦床大體可分為熱液充填交代脈狀礦體、條帶狀細粒綠簾石矽卡巖型礦體和粗粒透輝石矽卡巖型礦體三種。

條帶狀細粒綠簾石、透輝石矽卡巖型礦體是佛子沖礦的主要類型，鉛鋅成礦作用與燕山早期的花崗閃長巖有密切關系[6,9]。礦體的厚度、品位沿走向、傾向變化較大，一般單個礦體走向延長在100～300 m，最大延長 500 m，延深100～400 m，厚度一般1～4 m，最厚17 m。其中較大礦體是104號礦體，長150 m，延深大于100 m，厚度1.5～5.1m，礦體的品位變化較大，礦體圍巖蝕變主要為硅化、矽卡巖、碳酸鹽化，礦體被晚期S-N向和NW向斷層切割。

2.3 礦石物質組分及結構構造

1）礦石類型：礦石的天然類型可分為硫化礦石、氧化礦石和混合礦石三類。在單個礦體中，上部為氧化礦石，下部為硫化礦石，二者之間為過渡型混合礦石。

2）礦物特征：礦石礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂，次生氧化礦物有褐鐵礦、鉛釩、白鉛礦、磷酸綠鉛礦。脈石礦物有透輝石、石英，其次為綠簾石、綠泥石、透閃石、方解石、石榴子石等。

礦物組合隨礦體類型的不同而有一定的變化，并以閃鋅礦的不同可分為兩類，一類是以淺色閃鋅礦為標型礦物的組合，以淺色閃鋅礦-方鉛礦-透輝石(綠簾石、綠泥石)組合為代表，礦物成分較簡單，是似層狀、透鏡狀、脈狀礦體中常見礦物組合。另一類是以鐵閃鋅礦為標型礦物的組合，又可細分為鐵閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦(磁黃鐵礦、白鐵礦)-黃銅礦組合、鐵閃鋅礦-方鉛礦-磁黃鐵礦-毒砂組合、鐵閃鋅礦-方鉛礦-鈣鐵輝石組合、鐵閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦 (磁黃鐵礦)-黃銅礦-鈣鐵輝石組合等，礦物組成相對復雜，并呈多樣化。該類礦物組合在柱狀、脈狀和透鏡狀礦體，在脈狀礦體中往往很少見到鈣鐵輝石。

3）結構構造：礦石的結構以自形、半自形結構為主，其次為它形粒狀結構，部分為交代溶蝕結構、交代殘余結構、固溶體分離結構和壓碎結構等。礦石構造以條帶狀、浸染狀、塊狀最常見，此外有脈狀、角礫狀構造。

2.4 圍巖蝕變

區內圍巖成分差異性大，圍巖蝕變的強度因原巖的差異而變化[9-11]。常見的圍巖蝕變有綠簾石化、透輝石、硅化、透閃石化、鉀化、綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、沸石化、大理巖化、退色化等。巖漿巖表現為：長石類礦物、綠簾石化、絹云母化，黑云母類礦物綠泥石化；砂巖綠簾石化、硅化；泥質灰巖、灰巖大理巖化、矽卡巖化。

3 流體包裹體特征

3.1 形態、類型和分布

佛子沖鉛鋅礦床礦物包裹體研究樣品采自勘探012線至勘探10線之間的100中段和60中段的127和104號礦體，樣品磨制由武漢地質礦產研究所大地公司完成。流體包裹體顯微測溫分析由武漢地質礦產研究所實驗測試中心黃慧蘭高級工程師承擔，測試用儀器為英國產的Linkam-MDS600冷熱臺(溫度范圍：-195～+600℃)，分析精度為：±0.2 ℃，＜30 ℃；±1 ℃，＜300 ℃；±2 ℃，＜600 ℃。

佛子沖鉛鋅礦床中閃鋅礦、石英、方解石、石榴子石和鈣鐵輝石等礦物中流體包裹體普遍發育[12-14]。其中淺色閃鋅礦中的流體包裹體呈星散狀（照片1）或成群、呈線狀（照片2）分布，多呈渾園狀和柱狀，少量不規則狀，大小多在4～10 μm。以單液(L)相包裹體為主，伴生少量L-V二相包裹體(氣液比2%～10%)。淺色閃鋅礦中還見有大量固體包裹物。石榴子石和鈣鐵輝石的流體包裹體呈面狀或星散狀分布，形態多為長條狀和渾園狀，大小多為5～10 μm，以L-V相包裹體為主(氣液比20% ～30%)，伴生單L相包裹體，個別包裹體中見子礦物。

照片1閃鋅礦內自由分布的多相包體Image 1 Free-distribution Multiphase inclusions in sphalerite

照片2閃鋅礦內呈線性分布的包裹體Image 2 linear-distribution inclusions in sphalerite

由表1顯示，項目組測得石英和方解石的流體包裹體成群分布或呈星散狀分布，呈渾園狀、長條狀、負晶形及不規則狀，大小一般5～10 μm，以單L相包裹體為主，少量L-V二相包裹體（氣液比2%～5%）。個別石英樣品見少量含有機質包裹體。

3.2 溫度和鹽度的測定

通過對前人關于淺色閃鋅礦、石英、方解石、石榴子石、鈣鐵輝石等礦物的包裹體資料的收集整理和項目組對佛子沖鉛鋅礦床礦物包裹體特征的研究（表1），在均一溫度直方圖（圖2）中可見成礦溫度范圍介于110～360℃之間，大體可分為110～190℃、200～260℃和300～360℃三個溫度區間。依據采樣時劃分出的樣品形成的相對先后關系，得出圖2中A、B、C三個分式圖，該圖中給出成礦早階段成礦流體析出是大量中高溫的石英和少量閃鋅礦；在主成礦階段，大量的中高溫閃鋅礦析出，隨著溫度降低伴隨著大量碳酸鹽沉淀，形成方解石晶出；晚階段則是粗粒的黃鐵礦和中低溫的石英結晶。

表1 佛子沖鉛鋅礦床成礦期礦物流體包裹體特征Table 1 Fluid inclusions characteristics of different mineralization stages in Fuzichong lead-zinc deposit

圖2 佛子沖鉛鋅礦床不同成礦階段石英、方解石、閃鋅礦礦物均一溫度直方圖Fig.2 Homogenization temperature histogramoffluid inclusions in quartz,calcite and sphalerite fromFuzichonglead-zinc deposit

鹽度測定是利用冷凍法，通過測定礦物流體包裹體冰點溫度，按李秉倫[15]的冰點與鹽度關系式，求得流體含鹽度。佛子沖礦田流體包裹體鹽度為l.l%～7.6%NaCl。其中淺色閃鋅礦樣品鹽度為1.3%～3.2%w(NaCleq)，石英和方解石樣品鹽度為1.1%～4.1%w(NaCleq)，石榴子石和鈣鐵輝石樣品鹽度為5.0% ～7.63%w(NaCleq)。

4 同位素特征

4.1 硫同位素

根據前人[14]和本文對佛子沖礦區硫同位素測試結果，繪制了硫同位素組成直方圖（圖3）。佛子沖礦田硫化物δ34S‰值集中分布于0～+4間較集中，在直方圖上呈陡立的塔式分布。佛子沖礦田中共生的閃鋅礦和方鉛礦硫同位素測試如表2所示，可以看出，佛子沖礦田中礦石硫同位素組成差別不大，顯示硫的來源相似或具有繼承性。共生礦物對中δ34S‰sp＞δ34S‰gn，表明共生的閃鋅礦和方鉛礦在形成時基本上達到了同位素分餾平衡。根據張理剛[16]給出的實驗公式計算出的佛子沖礦同位素平衡溫度為215℃。

由圖3顯示佛子沖鉛鋅礦床的礦物硫同位素組成顯示出物質來源的均一性，結合礦區內發育成礦期的巖漿巖體，旁證硫的來源應該是與巖漿有關的深源硫。

圖3 硫同位素組成直方圖Fig.3 Sulfur isotopic content histogram

表2 閃鋅礦-方鉛礦對硫同位素平衡溫度Table 2 Sulfur isotopic equilibriumtemperature computed fromSphalerite-galena mineral pair

4.2 鉛同位素

關于佛子沖礦礦床鉛同位素組成方面，前人做了大量工作[1,12,17,19]，本項目僅僅采集了8個閃鋅礦、方鉛礦單礦物樣品，均落在前人測定結果內。不同礦體的礦石鉛同位素數據十分接近，并且不同人采的樣品測試數據相吻合，表明不同類型礦石中鉛的來源相似或具有繼承性。巖漿巖和地層鉛同位素組成與礦石鉛之間有顯著差別，其中巖漿巖鉛同位素比值低于礦石鉛，而地層鉛同位素比值高于礦石鉛。在鉛同位素演化圖上，佛子沖礦樣品投點多落在造山帶鉛與上地殼曲線附近（圖4）。推斷佛子沖礦鉛的最初來源與上地殼和造山帶關系密切，并且鉛同位素組成十分接近，其來源可能較單一。

4.3 氫-氧同位素

佛子沖礦床礦物流體包裹體水的氫、氧同位素組成[3,18-19]在δD-18O圖解上(圖5)，有2件礦石樣品落在原生巖漿水區，其它樣品大多落在原生巖漿水區與雨水線之間。

根據地質地球化學特征，結合氫、氧同位素組成，可知佛子沖礦床成礦流體應主要來源于即成礦流體可能是巖漿水和大氣水的混合流體。

圖5 佛子沖礦床礦物流體包裹體氫、氧同位素組成Fig.5 Hydrogen-oxygen isotopic composition of ore-formingfluid in Fuzichonglead-zinc deposit

5 成礦時代

圖4 佛子沖礦床鉛同位素組成Fig.4 Lead isotopic composition ofFuzichonglead-zinc deposit

1）樣品采集：為確定佛子沖鉛鋅礦床主要類型礦石的形成時代，選擇了佛子沖礦區大羅坪礦段60中段4線～8線的104號礦體，對該礦體的礦石特征，礦石與圍巖的關系以及與成礦地質體的空間位置進行了研究；樣品采自距花崗閃長巖體不遠的、圍巖為矽卡巖型礦體中；閃鋅礦為深灰－黑色半自形晶；通過單礦物的碎樣將樣品碎至 10～30目，人工在雙目鏡下挑選不含可識別雜質的閃鋅礦樣品，獲得純閃鋅礦單礦物樣品7個點，每個點樣品用電子天平稱重5克。

2）質譜分析：質譜測定在熱電離同位素質譜儀（MAT261）上完成，用88Sr/86Sr比值為8.37521對87Sr/86Sr進行質量分餾校正，計算機自動處理數據，用國際標樣NBS987監控儀器工作狀態。國家一級標準物質GBWO4411監控化學分析流程，測定同位素比值和含量。

3）標準物質結果：本批樣品實際測定標準樣品的結果如下：GBWO441187Sr/86Sr為 0.75998±0.00009、W(Rb):249.47 10-6g，W(Sr):158.9210-6g，NBS987(87Sr/86Sr)為 0.71024±0.000007，與推薦值在誤差范圍內一致。Sr、Rb流程空白分別為2×10-9g和 1×10-9g。

4）測定結果：通過實驗室對閃鋅礦單礦物相進行銣鍶同位素數據測定，獲得132±3Ma(表3，圖6)；根據閃鋅礦－方鉛礦對的硫同位素平衡分餾溫度、閃鋅礦的鐵含量及閃鋅礦流體包裹體均一化溫度及其變化規律，證明佛子沖礦區鉛鋅硫化物成礦作用發生在中－高溫環境，閃鋅礦結晶時銣鍶同位素已經達到充分均一化，測定結果可靠。

表3 佛子沖礦床閃鋅礦礦物銣-鍶同位素等時線年齡測試結果Table 3 Rb-Sr isotopic composition of sphalerite from Fuzichong Pb-Zn deposit

圖6 閃鋅礦礦物銣－鍶同位素等時線年齡Fig.6 Rb-Sr isotope isochron age ofsphalerite

6 結論

綜合上述，佛子沖鉛鋅礦體呈透鏡狀、似層狀、不規則狀位于圍巖與花崗閃長巖接觸帶附近的內、外矽卡巖化蝕變巖中，礦體中石英、方解石、閃鋅礦礦物流體包裹體發育，均一溫度和閃鋅礦－方鉛礦對硫同位素平衡溫度計算結果顯示成礦作用在160～340℃條件下結晶形成；礦物硫、鉛同位素組成顯示成礦物質為巖漿來源，氫、氧同位素組成顯示成礦流體為巖漿巖所提供，同時混有部分大氣降水；閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡顯示其成礦時代為燕山晚期（132 Ma）；依據上述信息得出佛子沖礦床屬燕山晚期巖漿熱液型鉛鋅礦床。

在野外工作期間，得到了佛子沖鉛鋅礦黃漢波總經理和地測科的各位同人給予的大力支持和細心指導；得到了長江大學路遠發研究員、廣西區調院王建輝院長的大力幫助，在此深表感謝。

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Geological and Geochemical Characteristics of Fuzichong Lead-Zinc Ore Field,Guangxi Province

PAN Ye1,LIU Wei2,JIANG He2,WEI Chang-Shan3,WEI Long-Ming1,CAI Jin-Hui4
(1.Guilin University of Science and Technology,Guangxi Guilin 541004,China;2.Guangxi Fuzichong Lead-zinc Mine，Guangxi Wuzhou 543003,China;3.Geology Mechanics Institute,Chinese Academy of Geological Science,Beijing 100081;4.Wuhan Geology and Mineral Resources Institute,Wuhan 430205)

Fuzichong Pb-Zn deposit is located in south central of the nanling metallogenic belt and northeast section of the Bobai-Cenxi metallogenic belt.The ore-bodies is occurrence in the Ordovician System shallow deterioration calcareous clastic rock and the argillaceous limestone,mainly be controlled by NNE-trending faults and stratigraphic contact zone with intrusion.Based on the study of geological characteristics,the mineral inclusion characteristic,homogenization temperature,the temperature of mineral sulfur isotope，stable isotopic compositions and the Rb-Sr isochron age of sphalerite of Fuzichong Pb-Zn deposit,concludes that the Fuzichong deposit is formed the medium-to-high temperature hydrothermal environment;the S-Pb-H-O stable isotope composition shows that the ore-forming fluid mainly comes from magmatic hydrothermal systems.Rb-Sr isochron age of sphalerite which is yielded 132±3Ma indicated that Fozichong Pb-Zn deposit formed in Yanshanian and belongs to magmatic-hydrothermal-type deposit.

geological features;fluid inclusion;stable isotope;Rb-Sr dating of Sphalerite;Fuzichong Pb-Zn deposit,Guangxi province

P618.42，P618.43

A

1007-3701(2012)02-160-08

2011-11-08；

2012-01-08.

廣西國土廳“欽杭帶廣西段整裝勘查部署選區及成礦規律綜合研究”和廣西華錫集團股份有限公司“廣西佛子沖礦田巖漿巖巖石地球化學特征及成巖成礦時代研究”項目資助.

潘 燁（1986—），碩士研究生，礦床學專業，

郵箱：panye8676@126.com.