廣西武宣縣盤龍鉛鋅礦礦床成礦地球化學特征

薛 靜，戴塔根，付松武

(1. 中南大學 有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，長沙 410083；2. 中南大學 地球科學與信息物理學院，長沙 410083)

廣西武宣縣盤龍鉛鋅礦礦床成礦地球化學特征

薛 靜1,2，戴塔根1,2，付松武1,2

(1. 中南大學 有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，長沙 410083；2. 中南大學 地球科學與信息物理學院，長沙 410083)

盤龍鉛鋅礦是桂中地區典型的大型鉛鋅礦床，它位于廣西大瑤山西側鉛鋅多金屬成礦帶南段。為了確定該礦床成礦流體性質和成礦金屬來源，作者系統研究了礦床的稀土元素、硫鉛同位素和流體包裹體特征。研究結果表明：礦石和圍巖的ΣREE較低，LREE富集、具有顯著的Eu正異常和弱Ce負異常；礦石的硫同位素除了3件黃鐵礦樣品 δ34SV-CDT為?17.90×10?3、?21.00×10?3和?20.60×10?3, 其它硫化物的 δ34SV-CDT均落在?7.10×10?3~7.70×10?3之間，而重晶石樣品的 δ34SV-CDT較高，達 17.3×10?3~29.2×10?3，硫同位素分析結果暗示成礦物質來源于深源巖漿和泥盆紀海水的共同作用；礦石的鉛同位素206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的變化范圍分別為18.376~18.438、15.763~15.852和38.763~39.060，相似的鉛同位素特征表明礦石的來源和成因是均一的、相同的，并且具有殼源的特征。噴流成礦期成礦流體均一溫度屬中?低溫(166~289 ℃) 、低鹽度(4.01%~14.07%)、低密度(0.804~0.955 g/cm3)，成礦流體屬于H2O-NaCl體系。綜合礦床地質和地球化學特征可知，盤龍鉛鋅礦床顯著區別于MVT型鉛鋅礦，應屬于海底噴流?沉積型鉛鋅礦。

噴流?沉積；稀土元素；硫鉛同位素；鉛同位素；成礦流體；大瑤山鉛鋅多金屬成礦帶

廣西大瑤山西側鉛鋅多金屬成礦帶是廣西地區最為重要的成礦帶，是重要的鉛鋅金屬產地。近年來，在泥盆紀地層中相繼發現了盤龍大型鉛鋅礦床、朋村中型鉛鋅礦床、古立中型鉛鋅礦床、樂梅鉛鋅礦床和風巖中型鉛鋅礦床等一系列大中型鉛鋅多金屬礦床以及眾多的小型礦床(礦點)[1?3]。盤龍鉛鋅礦床就是該成礦帶中一座受人矚目的大型鉛鋅多金屬礦床，前人對盤龍鉛鋅礦床進行了研究，認為礦床成因為沉積?改造型鉛鋅礦[4]。

盤龍鉛鋅礦床的地質特征和找礦勘查研究為許多國內礦床地質工作者所關注[4?6]，但礦床地球化學方面的研究十分薄弱，黃大放和黃慶武[6]對盤龍鉛鋅礦床成礦流體的均一溫度進行了探討，李毅[7]對礦床硫同位素來源進行了分析，但是對于成礦流體、成礦時代、礦床成因和成礦過程還缺乏研究。本文作者重點對盤龍鉛鋅礦礦床地質特征、成礦溫度及流體成分、稀土元素特征、硫和鉛同位素進行系統研究，探討成礦物質來源及成礦作用，進而確定礦床成因。該項研究工作對于豐富大瑤山鉛鋅多金屬成礦帶金屬礦床研究內容和指導鉛鋅礦找礦勘查工作具有重要的理論和實際意義。

1 成礦地質環境

盤龍鉛鋅礦床位于大瑤山西側鉛鋅多金屬成礦帶南段，是桂中地區的重要鉛鋅多金屬礦床之一。在大地構造位置上處于華南板塊桂中凹陷帶與大瑤山隆起的復合部位(見圖1(a))。

礦區出露地層有寒武系、泥盆系及第四系(見圖1(b))。寒武系地層出露為黃洞口組第一和第二段巖性段，主要為砂巖、粉砂巖、頁巖及粉砂質頁巖；泥盆系地層主要巖性為泥灰巖、灰巖、白云巖及泥巖，并夾有砂巖。下泥盆統分為7個組：蓮花山組為一套紫紅色砂巖；那高嶺組以淺灰?灰色細砂巖為主，夾少量泥巖；郁江組為灰色?褐黃色泥巖；上倫組以白云巖為主，夾有白云質灰巖，局部夾有少量淺灰色?灰色硅質巖。該組地層上部白云巖呈中?粗晶結構，中厚層狀，顏色以深灰色為主，局部具有白云石化和硅化現象。中?下部白云巖以微晶?細晶結構為主，薄?中厚層狀，顏色比上部稍淺，靠近底部夾少量灰巖；二塘組以灰?深灰色灰巖與泥灰巖互層為主，夾雜泥質灰巖、鈣質頁巖和白云巖；官橋組為白云巖夾少量灰巖、生物碎屑灰巖和泥灰巖；大樂組為泥灰巖。其中下泥盆統上倫組是區域鉛鋅多金屬礦床的主要賦存地層，為礦區內分布最廣和沉積厚度最大的地層單元，呈北東方向展布，整套巖層厚度為1 070.87 m。第四系為棕紅色粘土層，富含鐵錳質結核。

礦區處于大瑤山隆起帶邊緣，位于穹狀背斜的西翼，在地層走向從南北轉為北東東的部位，出現一系列平行不整合界面的斷層和垂直于它們的橫斷層。前者有伸展拆離的特征，后者是拆離差異形成的正斷層。它們切斷礦體，均為成礦后斷裂。在礦區內有3條斷層 F1、F2和 F3，F1和 F2為具有拆離性質的走向正斷層，F3為橫向正斷層并形成于前兩者之后。

區內并無巖漿巖分布，僅在其外圍北北東向 32 km處出露九賀花崗巖體和北東向19 km處出露東鄉花崗巖體，其形成時代分別為燕山期和中?晚侏羅世。

2 礦床地質特征

2.1 礦體、礦化帶產出特征

位于大瑤山西側鉛鋅多金屬成礦帶南段的盤龍鉛鋅礦床，主要賦存于下泥盆統上倫組白云巖、重晶石巖及少量硅質巖中。礦體嚴格受到地層的控制，與地層整合產出，礦體厚度與白云巖發育程度成正比。地層產狀為總體傾向 340°，傾角 75°~85°。地表發育重晶石和鐵錳質堆積層，且重晶石已經達到大型礦床的規模。它們與鉛鋅礦體在空間上存在一定關系，由深部向淺部依次為白云巖→鉛鋅礦礦體→重晶石礦→鐵錳堆積層。

盤龍鉛鋅礦床分為大嶺礦段和翻山礦段，大嶺礦段位于礦區的東部，呈北東向展布，地表礦化帶長3 500 m，寬60~100 m。礦段由6個礦體構成，礦體由多層似層狀、透鏡狀小礦體組成，個別呈現囊狀，賦存于上倫組白云巖中的白云巖和少量重晶石巖中，由南西到北東由2、3、4、5、7、8號礦體組成，其中2號礦體為大嶺礦段的主要礦體，長約830m，平均厚度 18.11m，總體傾向 340°，傾角 75°~85°，w(Pb+Zn)=3%~15%。目前，2號礦體為盤龍鉛鋅礦的主要礦體，占整個礦床儲量的95%。翻山礦段位于礦區的西部，呈北北西向展布，礦化帶長2 500 m，寬50~80 m；礦段由8個礦(化)體構成，由多層似層狀、透鏡狀小礦體組成，個別呈現囊狀，礦體走向135°~85°，傾角 70°~85°，主要賦存于官橋組白云巖或硅化白云巖中。該礦段均為零星小礦(化)體，規模較小，品位低，目前尚無開采價值。

圖1 盤龍鉛鋅礦區域地質圖(a)和礦區地質簡圖(b)(根據文獻[5]修改)1—第四系；2—石炭系；3—上泥盆統；4—中泥盆統；5—中泥盆統巴漆組；6—中泥盆統東崗嶺組；7—泥盆系中統和上統；8—下泥盆統大樂組；9—下泥盆統官橋組；10—下泥盆統二塘組；11—下泥盆統上倫組；12—下泥盆統郁江組；13—下泥盆統那高嶺組；14—下泥盆統蓮花山組；15—下泥盆統蓮花?郁江階；16—寒武系；17—花崗巖體；18—不整合界線；19—地質界線；20—斷層及編號；21—重晶石；22—鐵錳堆積層；23—鉛鋅礦體；24—礦區位置Fig. 1 Simplified regional map(a) and ore-field geological map(b) of Panlong lead-zinc deposit (Modified from Ref. [5])1—Quaternary; 2—Carboniferous; 3—Upper Devonian; 4—Middle Devonian; 5—Middle Devonian Baqi formation; 6—Middle Devonian Donggangling formation; 7—Middle and upper Devonian; 8—Lower Devonian Dale formation; 9—Lower Devonian Guanqiao formation; 10—Lower Devonian ertang formation; 11—Lower Devonian Shanglun formation; 12—Lower Devonian Yujiang formation; 13—Lower Devonian Nagaoling formation; 14—Lower Devonian Lianhuashan formation; 15—Lower Devonian Lianhua-Yujiang stage; 16—Cambrian; 17—Granit; 18—Unconformity boundary; 19—Geological boundary; 20—Default and it’s number; 21—Barite; 22—Fe-Mn Accumulation layer; 23—Pb-Zn orebody; 24—Mining area location

2.2 礦石組成

礦石礦物組成比較簡單，主要的金屬礦物有閃鋅礦、黃鐵礦和方鉛礦，次要金屬礦物為白鐵礦、毒砂、微量的磁黃鐵礦等，脈石礦物主要是重晶石、方解石、白云石和石英等。礦物粒度非常細小是礦石最顯著的特點，閃鋅礦顏色主要為淺灰色、棕紅色和淡黃色，主要呈微細粒浸染狀，粒徑為0.05~0.15 mm，環帶結構簡單。方鉛礦多數呈它形粒狀、不規則狀、浸染狀分布，粒徑為0.02~0.40 mm，與閃鋅礦、黃鐵礦或白云石交代溶蝕呈港灣狀，或呈細脈狀穿插在重晶石的裂隙中。黃鐵礦的粒度更為細小，黃鐵礦集合體粒徑為0.05~2 mm。重晶石為主要脈石礦物之一，呈自形板柱狀，長達2~10 mm，雜亂排列，集合體呈束狀、不規則脈狀、團塊狀或脈狀，金屬硫化物常充填于其晶體間。

2.3 礦石的結構構造

鉛鋅礦床礦石結構構造記錄了成礦物質遷移和演化機制，并反映成礦溫度、壓力和組份等特征，具有重要的成因指示意義，因此，受到諸多學者的關注[8]。與其它類型的礦床相比，盤龍鉛鋅礦床具有典型的同生沉積特征，主要的礦石結構構造有：浸染狀構造、塊狀構造、條帶?條紋狀構造、角礫狀構造、膠狀和草莓狀構造等。

1) 浸染狀?稠密浸染狀構造。該類礦石在礦床中分布最廣，礦床中大多數低品位的礦石均為浸染狀構造，這一構造特征可能是當海底熱水壓力大于靜水壓力但小于靜巖壓力時，硫化物沉淀以交代作用為主，從而形成浸染狀礦石。

2) 塊狀構造。這類礦石主要產在礦體富集中心，手標本上可見閃鋅礦和方鉛礦呈塊狀，與重晶石和黃鐵礦共生。鏡下觀察表明，這些塊狀礦石是由無數顆粒細小的硫化物組成。這類礦石可能是海底熱水沉淀的硫化物在海底凹地快速堆積的產物[9]。

3) 條帶?層紋狀構造。礦石中具有條帶狀和層紋狀構造，主要由重晶石、白云巖與閃鋅礦、膠黃鐵礦和方鉛礦按照不同比例互層構成。這種構造是典型的海底熱水沉積礦石構造，主要形成于海底熱液活動相對較平靜、海水較深的熱泉或噴氣孔附近[10]。它可能是由于噴流作用形成的硫化物與正常的海底沉積物形成的互層。

4) 層間揉皺構造。礦床中普遍發育層間塑性變形構造，如層紋狀重晶石?閃鋅礦石中的層間揉皺現象，在揉皺的轉折端閃鋅礦?黃鐵礦紋層明顯變厚，而揉皺的翼部紋層則被拉長變薄，甚至尖滅。

5) 膠狀結構、草莓狀構造。礦床中黃鐵礦集合體普遍呈鮞粒狀、膠狀結構和草莓狀結構。膠狀結構比較普遍，它是膠狀黃鐵礦同心圈層狀結構，圈層較厚，層數較少。草莓狀黃鐵礦的形成是海底熱水脈動噴流與嗜熱微生物共同作用的產物[11]，它是富硫化物的熱液在海底噴流出后, 在排氣口或熱泉口附近發生的一種膠體硫化物的沉淀作用形成的，它們常常被認為是還原性沉積環境的標志[12]。

2.4 圍巖蝕變

礦區含礦圍巖蝕變比較簡單，蝕變類型有重晶石化、白云石化、黃鐵礦化和硅化等，均與成礦關系密切。重晶石化是本區圍巖蝕變最顯著的特點，重晶石化順層發育，主要以透鏡狀、團塊狀及少量細脈狀膠結或交代白云巖或白云巖角礫的形式出現。

3 礦床地球化學特征

本次研究用于稀土元素分析的樣品主要采自大嶺礦段坑道和鉆孔巖心，樣品的選擇基于詳細的巖芯觀察以及巖石薄片顯微結構鑒定。為了降低新鮮樣品的污染程度，用1.7 mol/L HCl在60 ℃以下對樣品中細粒的碎屑物質進行溶解，樣品采用等離子質譜分析，檢測限：La為 0.2×10?6，其他稀土元素為 0.1×10?6；分析精度：La 10%，Ce 14%，其他稀土元素15 %。

用于硫、鉛同位素分析的樣品為采自于礦區?70 m中段和?20 m中段內的新鮮鉛鋅礦石。硫同位素測試工作是在中國地質科學院礦產資源研究所同位素實驗室MAT?253 質譜計上完成的，分析精度為±0.2×10?3。鉛同位素測試工作在核工業北京地質研究院同位素實驗室ISOPROBE-T熱電質譜計上完成的，分析精度為±0.2×10?3。

3.1 稀土元素特征

本次研究選取了 20件標本作為典型樣品進行了稀土元素的測試、分析，其中浸染狀鉛鋅礦石樣品 6件，塊狀鉛鋅礦石6件，遠礦圍巖5件和近礦圍巖3件。樣品中REE的濃度、元素比值、Ce異常和Eu比值見表1和圖2，測試結果利用球粒隕石的稀土元素含量標準化。

1) 塊狀礦石(見圖2(a))。塊狀鉛鋅礦石ΣREE為6.32×10?6~15.17×10?6，較高的輕稀土/重稀土元素比值(LREE/HREE=4.11~12.22)，顯示輕重稀土分餾程度較高；模式斜率(La/Yb)N=3.90~14.31，輕稀土元素的分餾程度[(La/Sm)N=2.91~7.47]強于重稀土元素[(Tb/Yb)N=0.25~0.89]，Eu 正異常明顯(δEu=4.80~10.54)，Ce 為中等的負異常(δCe=0.38~0.82)。

2) 浸染狀礦石(見圖2(b))。浸染狀鉛鋅礦石ΣREE為 6.13×10?6~28.46×10?6，較高的輕稀土/重稀土元素比值(LREE/HREE=6.39~8.99)，顯示輕重稀土分餾程度較高；模式斜率(La/Yb)N=2.98~6.27，輕稀土元素的分餾程度[(La/Sm)N=1.97~4.33]強于重稀土元素[(Tb/Yb)N=0.72~1.22]，Eu 正異常明顯(δEu=7.90~54.09)，Ce為弱或不明顯的負異常(δCe=0.43~0.76)。

3) 近礦圍巖(見圖 2(c))：這類白云巖 ΣREE為4.43×10?6~11.31×10?6；較高的輕稀土/重稀土元素比值(LREE/HREE=9.19~15.41)，顯示輕重稀土分餾程度較高；模式斜率(La/Yb)N=9.76~24.78，稀土配分曲線向右傾，表明輕稀土相對富集；輕稀土元素的分餾程度[(La/Sm)N=4.68~5.59]強于重稀土元素[(Tb/Yb)N=1.18~1.43]，Eu 正異常明顯(δEu=1.40~4.13)，Ce為弱或不明顯的負異常(δCe=0.91~0.94)。

4) 遠礦圍巖(見圖 2(d))。這類白云巖 ΣREE為10.90×10?6~20.46×10?6；較高的輕稀土/重稀土元素比值(LREE/HREE=8.16~12.82)，顯示輕重稀土分餾程度較高；模式斜率(La/Yb)N=8.74~14.06，稀土配分曲線向右傾，表明輕稀土相對富集；輕稀土元素的分餾程度[(La/Sm)N=3.38~6.29]強于重稀土元素[(Tb/Yb)N=1.25~1.60]，Eu 正異常明顯(δEu=1.50~2.65)，Ce 為弱或不明顯的負異常(δCe=0.96~1.03)。

兩類圍巖樣品以稀土總量較低，輕稀土富集、重稀土虧損，Ce負異常，顯著的Eu正異常為主要特征。與礦石所具有的稀土元素特征較為相似，反映了礦石中的稀土元素特征繼承了原巖的特點。

表1 盤龍鉛鋅礦白云巖和礦石稀土元素分析結果及有關參數Table 1 REE and related parameters of samples in Panlong lead-zinc deposit

圖2 盤龍鉛鋅礦礦石和圍巖稀土元素配分圖Fig. 2 REE distribution patterns of mineralization ores and its host rocks from Panlong lead-zinc deposit

3.2 同位素特征

3.2.1 硫同位素特征

盤龍鉛鋅礦床中熱液硫化物主要為黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦，硫酸鹽礦物為重晶石。含礦地層中也含有少量的沉積?成巖黃鐵礦。礦床的硫化物、硫酸鹽樣品的硫同位素組成結果見表2和圖3。

1) 以閃鋅礦和黃鐵礦為主的硫化物 δ34SV-CDT的值分布范圍較寬，主要集中在?21.00×10?3~7.70×10?3之間，眾數值在?2.0×10?3~4.0×10?3范圍內，峰值為?1.0×10?3，平均值為?0.96×10?3；除了 3 件樣品，其它的黃鐵礦樣品的 δ34SV-CDT值都集中于?4.9×10?3~4.9×10?3，平均值為 0.69×10?3；閃鋅礦δ34SV-CDT值為?7.1×10?3~7.7×10?3，平均值為 1.71×10?3；方鉛礦 δ34SV-CDT值為?7.2×10?3~?1.5×10?3，平均值為?4.9×10?3。從上述數據可以看出，黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦的δ34SV-CDT值變化較大，這表明硫化物階段物理化學條件變化較大。

在平衡條件下，熱液硫化物富集δ34SV-CDT的順序為：黃鐵礦＞磁黃鐵礦＞閃鋅礦＞方鉛礦，區內的樣品不能滿足這個條件，含礦流體硫同位素分餾未達平衡，因此，不能利用硫化物礦物對計算同位素平衡溫度和推斷含礦溶液的總硫同位素組成。這種共生的硫化物之間同位素的不平衡關系在海底塊狀硫化物礦床中均十分常見，它可能是礦石在海底的生長過程中常發生頻繁的破碎、機械遷移以及再沉積等作用造成的。大部分黃鐵礦和閃鋅礦樣品硫同位素值比較集中，說明其來源于上地幔或深部地殼。3件黃鐵礦樣品(Sp6、P10和P11)及方鉛礦樣品的δ34SV-CDT為負值，且變化范圍較大，顯示為明顯的硫酸鹽細菌還原特征，暗示當時海水硫酸鹽的濃度至少在局部地區已達到 1 mmol/L以上[13]，同時也暗示當時為一種滯留、缺氧和分層的大洋環境[14]，表明鉛鋅礦在成礦過程中有大量細菌參與成礦。

2) 硫酸鹽重晶石 δ34SV-CDT值為 17.3×10?3~29.2×10?3，主要集中在 22×10?3~26×10?3。研究表明：新元古代和古生代時期具有海相特征的硫酸鹽δ34SV-CDT的值為 12×10?3~38×10?3[15]，又有學者認為泥盆系海水中硫酸鹽 δ34SV-CDT的值為 17.5×10?3~25.0×10?3[16]， 研 究 區 重 晶 石 的 δ34SV-CDT值 為17.3×10?3~29.2×10?3，與泥盆紀海水硫酸鹽的硫同位素相當，表明重晶石的形成與生物作用的關系不是很密切，與世界上一些典型的 SEDEX礦床中重晶石的δ34SV-CDT相近，如我國銀洞子 δ34SV-CDT值為 23.8×10?3~32.7×10?3[17]，德國 Rammelsberg 和 Meggen 的δ34SV-CDT值分別為 19.0×10?3~28.8×10?3、20.8×10?3~26.8×10?3[18]，因此，可以認為重晶石的硫直接來源于熱液噴發地點的同時期海水。

表2 盤龍鉛鋅礦硫化物和重晶石的硫同位素Table 2 Sulfur isotope compositions of sulfides and barite in Panlong lead-zinc deposit

圖3 盤龍鉛鋅礦礦石硫同位素頻數直方圖Fig. 3 Frequency histogram of δ34SV-CDT for ore from Panlong lead-zinc deposit

3.2.2 鉛同位素特征

本次測試的鉛同位素數據見表3。從表3可以看出，采自盤龍鉛鋅礦區大嶺礦段的6件硫化物礦石樣品的鉛同位素的206Pb/204Pb比值為 18.368~18.438(平均值為18.39)，極差為0.070；207Pb/204Pb比值為15.774~15.852(平均值為15.79)，極差為0.078；208Pb/204Pb比值為38.763~39.060(平均值為38.86)，極差為0.297。上述鉛同位素組成中，比值的極差均小于 1，說明鉛來源比較穩定，大部分鉛同位素組成均呈良好線性關系，表明成礦熱液鉛來源較為一致。

根據 H-H單階段鉛演化模式計算，礦石鉛的μ=9.73~9.96，平均值為 9.81，高于地幔鉛的 μ值(8.00~9.00)，這種高的 μ值暗示了成礦物質為上地殼來源。同時DOE[19]認為，當μ值小于9.58時，表示鉛來自下地殼或上地幔；當μ值大于9.58時，表示這些鉛可能來自巖漿，也可能來自原海底的幔源性沉積的物質。因此，可認為盤龍鉛鋅礦床的鉛可能主要來源于上地殼，并受到巖漿作用的影響。礦石鉛的ω=34.08~41.41，平均值為39.12，顯示鉛源的物質成熟度較高。Th/U的比值在 3.93~4.02，明顯與地殼的Th/U值(約為4)比較接近，也顯示了其物質的來源。

為了進一步確定盤龍鉛鋅礦床礦石鉛源區的構造環境，查明鉛來自何種地質構造單元，將鉛同位素數據投影到Zartma鉛構造模式圖上(見圖4)，可以看出鉛礦石樣品基本呈線性分布，總體為單階段演化的正常鉛，表明鉛源的鈾?釷?鉛體系沒有發生分離或沒有受到其它鈾?釷?鉛體系的強烈混染。在207Pb/204Pb2—206Pb/204Pb關系圖中(見圖4(a))，礦石鉛投影點集中分布于上地殼演化曲線之外的狹小區域中，表明鉛可能來源于上地殼；而在208Pb/204Pb—206Pb/204Pb關系圖中(見圖 4(b))，樣品都投影于上地殼演化線和下地殼演化線之間，主要集中于造山帶鉛演化曲線附近，表明鉛的來源較為復雜，并且構造活動對鉛同位素的混合作用產生了影響。在鉛同位素 Δβ—Δγ成因分類圖[20]中，礦石鉛樣品投影點位于上地殼與地幔混合俯沖鉛源區及上地殼來源鉛范圍內(見圖5)，并且都明顯靠近上地殼源鉛、上地殼與地幔混合的俯沖鉛源區的交界區域。這與前文推測其主要來源為殼源基本相符，當然在成礦過程中可能還受到深部幔源物質的影響。中可能還受到深部幔源物質的影響。

表3 盤龍鉛鋅礦床礦石與圍巖鉛同位素結果表Table 3 Lead isotope data for ores and wall rocks from Panlong lead-zinc deposit

圖4 盤龍鉛鋅礦床鉛同位素組成Zartman-Doe圖Fig. 4 Zartman-Doe diagram of lead isotopic composition in Panlong lead-zinc deposit

3.2.3 硅?氧和氫?氧同位素特征

硅質巖的δ30Si值是判別沉積環境的有效指標[21]，不同來源的Si有不同的同位素組成。熱水來源的硅質巖的 δ30Si=?1.5×10?3~0.8×10?3，交代成因的硅質巖的 δ30Si=2.4×10?3~3.4×10?3[22]。研究區內硅質巖的δ30Si=?0.3×10?3~0.3×10?3，δ18OV-SMOW=20.7×10?3~21.8×10?3(n=2)[5]，從硅質巖的δ30Si值變化來看，具有一定的硅同位素分餾現象，表現出典型的熱水沉積特征。研究區內硅質巖的 δ18OV-SMOW=20.7×10?3~21.8×10?3(n=2)[5]，接近于海底噴流硅質巖的δ18OV-SMOW(16.5×10?3~23.7×10?3)，與正常海水中沉積硅質巖的 δ18O(25.6×10?3)和火山沉積硅質巖的δ18O(1.9×10?3~12.4×10?3)[22]相差較遠，推斷可能為海底噴流作用的產物。

礦區的氫、氧同位素 δD 為?40×10?3，δ18O 為?6.2×10?3[5]，在δD—δ18O圖上樣品落在大氣降水線附近之間，表明成礦熱液是大氣降水(或海水) 的深循環地下熱水混合了巖漿水。

圖5 盤龍鉛鋅礦床鉛同位素Δβ—Δγ圖(底圖據文獻[21])1—地幔源鉛；2—上地殼鉛；3—上地殼與地幔混合的俯沖帶鉛(3a—巖漿作用；3b—沉積作用)；4—化學沉積型鉛；5—海底熱水作用鉛；6—中深變質作用鉛；7—深變質下地殼鉛；8—造山帶鉛；9—古老頁巖上地殼鉛；10—退變質鉛Fig. 5 Δβ versus Δγ genetic classification diagram showing lead isotopic distribution of Panlong lead-zinc deposit (Base map from Ref. [12])1—Mantle; 2—Upper crust; 3—Mantle and upper crust mixed subduction zone (3a—Magmatism; 3b—Sedimentation);4—Chemical sediments; 5—Hydrothermal sediments on sea floor; 6—Middle to deep metamorphism; 7—Deep metamorphism lower crust; 8—Orgenic belt; 9—Upper crust of old shale; 10—Retrogressive metamorphism

3.3 成礦流體特征

利用盤龍鉛鋅礦床的重晶石?方解石脈型鉛鋅礦石磨制了包裹體測溫片10片, 鏡下發現的原生包裹體多為富液二相包裹體和純液相包裹體, 含子礦物的三相包裹體很少。對重晶石、方解石中的氣液二相包裹體進行了測溫。包裹體的觀察、測溫及包裹體氣、液相成分分析在中南大學有色金屬成礦預測教育部重點實驗室內完成。

經顯微鏡下詳細觀察和系統鑒定，大部分樣品中流體包裹體不發育，少數樣品局部流體包裹體發育，但類型較為單一。本研究的主要研究對象是重晶石液體包裹體，這些包裹體的形態以近橢圓形為主、次為長條狀和不規則狀，大小為4~10 μm的約占94%；氣液比多在15%~45%之間，個別氣體包裹體的氣液比達60%；均一法測溫度范圍最低為 166 ℃, 最高為 289℃，ω( NaCl)鹽度為4.01%~14.07%。根據均一溫度和鹽度可進一步推算出盤龍鉛鋅礦床的成礦流體的密度為 0.804~0.955 g/cm3，均一壓力為 10.40×105~60.89×105Pa。

成礦流體的氣相成分主要是CO2、CH4和H2O，H2O含量占絕對優勢，成分中無O2, 富含CO2和CH4、H2等揮發分, 表明成礦環境為還原環境, 而且生物參與了成礦作用[23]。包裹體液相組分中的K+、Na+、Ca2+、Cl?、F?是成礦流體的重要組成部分，其中 K+/Na+、F?/Cl?、Ca2+/Mg2+等比值是成礦流體來源的重要指示標志[24]。盤龍鉛鋅礦的 Na+/K+為 1.98~3.22，流體中Cl?含量遠高于F?含量，具有深源流體與少量海水混合的組分特征。深源流體中的 SO42?含量極少，低于海水中幾個數量級。盤龍鉛鋅礦成礦流體的 SO42?含量為 5.86×10?6~26.10×10?6，指示海水參與了成礦作用，海水與深源流體混合是層狀礦體形成的重要機制。

4 礦床成因初探

盤龍鉛鋅礦床位于廣西大瑤山西側鉛鋅多金屬成礦帶南段，它是早泥盆世開始的板內張裂運動的結果，并受區域性同沉積大斷裂控制。礦體順層發育于下泥盆統上倫組白云巖中。礦床中發育層狀、條紋?條帶狀構造、同沉積角礫巖和層間揉皺等, 沉積特征明顯，礦化與白云巖化、重晶石化及硅質巖關系比較密切。盤龍鉛鋅礦床地質特征不同于 MVT類型，相比之下，與國內外報道的SEDEX 型礦床的地質特征更加相似[25?26]。

從表1和圖2可以看出，礦石和圍巖稀土總量為4.43×10?6~28.46×10?6，這種較低的稀土總量特征一般代表熱液活動形成的。礦石和圍巖的REE配分曲線基本相似，輕微右傾，LREE富集，HREE虧損，同時表現出弱的Ce負異常和較強的Eu正異常。不同之處在于礦石具有更加顯著的 Eu正異常，這種特征說明礦床受熱水作用影響較大，同時具ΣLREE＞ΣHREE的熱水沉積建造的基本特點[27]。

礦石富集輕稀土和顯著的 Eu正異常，與后太古代正常沉積物稀土分布特征顯然不同，而與現代大洋底熱液及熱液噴口附近沉積物中稀土元素組成相似[28?31]。正常海水與噴流含礦熱水的 REE組成特征的不同反映在碳酸鹽巖樣品的 Eu值上，噴流鹵水的礦石樣品具有正的 Eu異常，而正常沉積碳酸鹽巖呈Eu負異常或無異常。礦石的δEu從5.65~39.24，說明在成礦過程中，其成礦溫度逐漸降低，成礦環境從相對還原條件向相對氧化條件改變。這反映出海水與海底噴流鹵水共同參與了盤龍鉛鋅礦成礦作用。而弱礦化和不含礦白云巖的 REE組成多顯示正常海水沉積的特點。這也進一步反映出噴流成礦作用是海水與噴流熱水相互混合的過程，成礦物質來源與兩者的混合程度有關。礦石中Ce相對虧損是成礦熱液Ce相對虧損的反映。Ce虧損與海水的加入有關，同時從海水正常沉淀出的物質也不會發育 Eu的正異常[32]。盤龍鉛鋅礦區賦礦白云巖除具負Ce異常外，還具明顯正Eu異常，表明形成它們的流體不可能以海水為主。而Eu正異常和 Ce負異常同時出現在礦石中，與現代海底熱水系統流體及沉積物的稀土配分模式相類似[33?34]，礦石沉淀可能是相對高溫的熱水流體和較低溫的海水在海底附近發生了對流混合，類似于海底熱水系統沉積物的形成過程。

該礦床的重晶石的 δ34SV-CDT值與同時期海水的δ34SV-CDT值比較相近，說明重晶石中的硫來自于同期海水硫酸鹽，指示了沉積成因；而大部分硫化物的δ34SV-CDT平均值趨向于0，暗示礦床的硫來自深源。以上現象體現了該礦床的硫具有多源的特征，即具有深源和淺源兩個來源混合的特點，符合塊狀硫化物礦床硫主要來源的特征，同時牛樹銀等認為塊狀硫化物礦床成礦物質主要來自深源[35]。少部分樣品不具有深源硫的特征，可能是在較開放的環境中，由海水硫酸鹽在生物作用下和還原速率較低的條件下形成的。盤龍鉛鋅礦硫來源與典型的噴流?沉積礦床稍有不同，這可能是由變質作用使硫同位素發生變化導致的。礦床的鉛同位素組成較均一，與國內大多數 SEDEX鉛鋅礦床相比略富含有放射性成因鉛，與典型 MVT礦床極富含放射性成因鉛的特點顯然不同，具有殼混的特征。同時計算了礦床成礦模式年齡為387~445 Ma(見表3)，與賦礦圍巖上倫組地層比較接近，這些均表明礦石鉛很可能來源于圍巖地層，同時也說明了礦床的同生性。

對研究區流體包裹體的測溫和流體包裹體鹽度、密度的估算，以及流體液相、氣相成分及硅氧、氫氧同位素的分析顯示，盤龍鉛鋅礦床成礦流體為中低溫、低鹽度、中低密度的 H2O-NaCl體系。成礦流體具有巖漿流體與大氣降水混合的特征，同時具有顯著的噴流成礦的特點。

5 結論

1) 盤龍鉛鋅礦的礦體呈層狀與地層整合產出，礦層延伸規模較大，礦體底部普遍發育浸染狀礦化，礦床未受變形變質而保存良好。層狀礦體中心礦石礦物含量高，上下兩側則變少。礦石具有條紋狀、條帶狀、塊狀和浸染狀、膠狀構造和草莓狀構造等。礦物種類簡單，主要是閃鋅礦、黃鐵礦和方鉛礦，以及大量的重晶石，礦物粒度以微細粒為主。

2) 礦化與熱水沉積硅質巖和重晶石巖密切相關。層狀礦體中及其上下盤附近，出現化學沉積的重晶石巖及少量硅質巖等，它們發育齊全、分異良好，這些巖石目前被認為是典型熱水沉積巖的標志。

3) 礦石與圍巖的稀土元素分析表明，礦石的沉淀受到古海洋熱水流體/海水對流混合機制控制，礦床形成與熱水沉積作用密切相關。

4) 礦石的硫、鉛同位素分析表明，硫同位素特點既具有噴流沉積的特點，而又反映了與中生代巖漿活動有關(深源)的特點；鉛同位素研究結果表明，成礦物質來源于殼源，并受到巖漿作用的混染。

5) 流體包裹體地球化學研究表明，成礦流體為中低溫、低鹽度、低密度，屬于 NaCl-H2O體系。成礦流體具有大氣降水的特征，且具有熱水成礦的特點。

6) 系統的礦床地質特征、稀土元素、硫鉛同位素和包裹體分析表明，盤龍鉛鋅礦床可能為噴流沉積礦床。

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Metallogenic geochemistry characteristics of Panlong lead-zinc deposit in Wuxuan County, Guangxi Province

XUE Jing1,2, DAI Ta-gen1,2, FU Song-wu1,2
(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education,Central South University, Changsha 410083, China；2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China)

The Panlong lead-zinc deposit in the central region of Guangxi Province is a typical giant lead-zinc deposit,lying in the southwestern side of the Dayaoshan lead-zinc mupltimetal zone in China. The REE, S isotope, Pb isotope and fluid influsion geochemistry were discussed for understanding the source of the ore metal and the characters of ore-fluids in Panlong lead-zinc deposit. The results show that the low ΣREE and enriched LREE of the ore and wall rock pronounce the positive Eu anomaly and weak negative Ce anomaly. Most of sulfide δ34SV-CDTvalues range from ?7.1×10?3to 7.7×10?3, except for those of three pyrite samples with 17.9×10?3, ?21×10?3and ?20.6×10?3, and those of barite samples range from 17.3×10?3to 29.2×10?3, which indicates that the sulfur of ore is mainly derived from the mantle and the sea water. The Pb isotope analyses reveal that the206Pb/204Pb,207Pb/204Pb and208Pb/204Pb ratios of the ore lead are 18.376?18.438, 15.763?15.852 and 38.763?39.060, respectively, which indicates that they have homogeneous, same source and geneses of Pb, and the lead shows characteristics of the upper crust lead. In sedimentary exhalative stage the ore-forming fluid is an H2O-NaCl system, with medium to low temperature (166?289 ℃), low salinity (4.01%?14.07%)and low density (0.804?0.955 g/cm3). The geological and geochemical characteristics of the deposit lead to a conclusion that the Panlong lead-zinc deposit belongs to SEDEX deposit and is notably different from MVT deposit.

exhalative-sedimentation; rare earth element; S isotope; Pb isotope; ore-forming fluid; Dayaoshan lead-zinc mupltimetal zone

P618.42；P618.43

A

1004-0609(2012)02-0533-13

2011-11-14；

2012- 01-09

薛 靜，博士研究生；電話：0731-88836288；E-mail: xuejing0118@126.com

(編輯 何學鋒)