廣西朋村－盤龍鉛鋅礦地球化學特征及礦床成因

梁國寶，胡明安，楊振

(1.中國地質大學資源學院，武漢430074;2.廣西五福礦業有限公司，南寧530031)

廣西大瑤山西側銅鉛鋅多金屬成礦帶是廣西重要的鉛鋅多金屬成礦帶之一。自20世紀50年代開始，該帶已發現和評價了80余處礦床(點)，其中，朋村－盤龍鉛鋅礦床規模最大。然而本區礦床研究基礎薄弱，前人對礦床地球化學和礦床成因的綜合研究工作不足。本文對朋村－盤龍鉛鋅礦進行礦床地球化學綜合研究，在此基礎上探討和分析礦床成因。

1 區域地質背景

武宣縣朋村－盤龍鉛鋅礦床位于桂中凹陷東部邊緣與大瑤山隆起構造單元過渡地帶(圖1)，桂中凹陷和大瑤山隆起屬南華活動帶次級構造單元。前者是一個晚古生代形成的大型沉積凹陷區，區內廣泛分布晚古生代沉積蓋層，以碳酸鹽巖建造為主，褶皺基底僅在北部出露震旦系和寒武系，巖漿活動微弱;后者寒武系大面積分布，形成褶皺基底，廣西運動使褶皺隆起，蓋層沉積不發育。

區內構造活動頻繁，經歷了從加里東旋回至喜馬拉雅旋回的各個構造旋回。加里東構造旋回沉積形成的寒武系組成了基底構造，在廣西運動之后褶皺成為近EW和NE軸向的緊密線狀復式褶皺，其上沉積蓋層在中北部總體為大致傾向西的單斜構造，在南部則形成軸向沿大瑤山南西側鼻狀隆起周緣分布的向斜構造。斷裂構造以NE向和近SN向為主，次為NW向和近EW向。其中NE向的憑祥－大黎及近SN向的永福－東鄉兩條區域性復合深大斷裂貫穿本區，其旁側伴生發育的一系列NE向及近SN向次級斷裂控制著本區鉛鋅、銅、重晶石等礦產的分布;NW向斷裂多為后期斷裂，切割NE向及近SN向斷裂[1－4]。

區內主要成礦元素Pb、Zn、Cu在各地質單元中的含量背景平均值見表1，與黎彤中國陸殼元素豐度[5]相比，泥盆系、石炭系富含Pb、Zn元素。

2 礦區地質特征

朋村－盤龍鉛鋅礦區位于大瑤山西側鉛鋅多金屬礦成礦帶南段波吉－司律成礦亞帶，是廣西一系列產于上、下古生界不整合面附近的鉛鋅銅多金屬礦成礦帶中最典型的礦床之一。

圖1 大瑤山西側銅鉛鋅多金屬成礦帶地質礦產簡圖Fig.1 Geological map of Cu－Pb－Zn mineralication of the west of Dayaoshan Mountain

表1 研究區域成礦元素含量背景算術平均值[2－4]Table 1 Average values of contents of the ore-forming elements in the regionwB/10－6

礦區范圍內出露泥盆系，底部為濱淺海相陸源碎屑巖，其上為淺海相碳酸鹽巖－泥質巖系。其中，下泥盆統上倫組白云巖(D1sl)和官橋組白云巖(D1g)為主要賦礦層位。

該礦床構造上處于東鄉－永福斷裂及大黎斷裂交匯部位，兩條斷裂在本區呈南北及北東向貫穿全區，斷面傾向南東，傾角50°～80°，沿斷裂發育破碎帶及硅化蝕變帶，形成構造透鏡體，以及糜棱巖、斷層角礫巖等。與這兩條主要斷裂平行的一系列旁側次級斷裂密集分布，并有共軛的東西向、北西向小斷裂及層間破碎帶發育[6－7]，這些構造是主要的控、賦礦構造。

3 礦床地質特征

朋村－盤龍鉛鋅礦包括朋村、古立、盤龍3個礦段，三者分別位于礦區北部、中部和南部，呈NE向展布，具等間距排列的特點，其間距為1～2 km。

3.1 礦體特征

朋村礦段和古立礦段礦體產出于下泥盆統官橋組白云巖層間破碎帶中，礦體形狀呈不規則的透鏡體、似層狀，產狀與圍巖基本一致(圖2)，黃鐵礦體多位于鉛鋅礦體的下盤。賦礦圍巖為官橋組白云巖[7－8]。

盤龍礦段礦體產于下泥盆統上倫白云巖和官橋白云巖層間破碎帶中。礦化帶延長3 500 m，礦體形態以似層狀、透鏡狀為主，個別小礦體呈扁豆狀或脈狀，礦體產狀與圍巖基本一致[6]。

圖2 古立礦段50勘探線剖面圖(據文獻[8]修改)Fig.2 Section of Prospecting Line 50 in Guli ore segment

3.2 礦石組成

礦石的礦物組成比較簡單，金屬礦物主要有閃鋅礦、黃鐵礦和方鉛礦，還有少量的黃銅礦、雄黃、雌黃及硫銻鉛礦。非金屬礦物主要有白云石、方解石、重晶石和少量石英、螢石、絹云母。另外，在鉛鋅礦體的地表風化層內，有白鉛礦、鉛礬、褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、菱鋅礦及水鋅礦、孔雀石、藍銅礦、硫鎘礦等。

根據有用礦物的組合，礦石類型可劃分為閃鋅礦礦石、方鉛礦閃鋅礦礦石、含銅鉛鋅礦礦石、重晶石礦石和鉛鋅氧化礦石。

礦石結構主要有粒狀結構、自形結構、草莓結構、蒿束結構，其次有交代結構、鑲嵌結構、壓碎結構等。礦石構造有塊狀構造、浸染狀(或稠密浸染狀)構造、角礫狀構造、脈狀(或網脈)構造、土塊狀構造、葡萄狀(或皮殼狀)構造，其次還有膠狀構造、環帶狀構造、條帶狀構造等。

礦區礦石中主要的利用組分為Pb、Zn以及S。其中Pb的含量為0.48%～4.14%，Zn的含量為3.80%～22.96%，Zn含量大于Pb，往往形成鋅多鉛少的鉛鋅礦石或單鋅礦石。此外，礦石中還含有Sr、Cd、Ge、Ga、In等稀有分散元素，如Cd，其含量可達0.01%。

3.3 圍巖蝕變

朋村－盤龍鉛鋅礦的圍巖蝕變總體不強烈，分布范圍大致位于礦體附近，距離礦體約1～2 m，最遠者可達15 m。主要為黃鐵礦化、硅化和白云石化，其次有重晶石化，局部地段有螢石化及方解石化。其中，白云石化、硅化和黃鐵礦化與成礦關系最為密切。另外，在鉛鋅成礦主期之后，還發育有后期的方解石－重晶石－黃鐵礦蝕變。

4 礦床地球化學特征

4.1 同位素特征

4.1.1 硫同位素礦田內各種鉛鋅礦礦石樣品的硫同位素δ34S值變化范圍為－1.51‰～10.23‰(表2，圖3)，平均值為5.58‰，大部分為正值。重晶石樣品的δ34S值為11.77‰。前人單礦物硫同位素δ34S的測試結果變化范圍較大，閃鋅礦為－13.39‰～11.2‰，方鉛礦為－13.83‰～16.8‰，黃鐵礦為－21‰～13.83‰[9]。

圖3 朋村－盤龍鉛鋅礦田鉛鋅礦石和單礦物硫同位素組成直方圖Fig.3 Histograms of the sulfur isotopic of ore and single mineral in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

綜合硫同位素測試資料可知:

①礦區重晶石硫同位素變化范圍相對較小，且全部數據為正值，相當于海水硫酸鹽δ34S的分布范圍，說明重晶石中硫來源單一，主要與地層中封存的與沉積物同時沉積的海水有關;

②金屬硫化物的δ34S值分布范圍較寬，其值既有正值，亦有負值，在直方分布圖上塔式效應不明顯，分散性大，說明成礦物質硫來源復雜，且成礦過程中氧逸度、硫逸度等環境因素對其影響較大;

表2 朋村－盤龍鉛鋅礦礦石及單礦物硫同位素組成特征Table 2 Sulfur isotopic characteristics of ore and single mineral in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

③在金屬硫化物中，不同的礦物其δ34S值的極值離差也有不同，表現出一定的分布規律，即閃鋅礦＜方鉛礦＜黃鐵礦。

根據上述綜合分析，礦床在成礦過程中，硫有多種來源，包括:①海水硫:形成重晶石的全部硫均來自沉積時期的海水硫酸鹽，而且方鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦中的部分硫亦來自海水硫酸鹽，顯示以重硫34S為主，δ34S值為正值;②生物硫:黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦中的部分硫來自生物成因的硫，其中輕硫32S占主導地位，其δ34S值為負值;③巖漿硫:黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦等金屬硫化物中的部分硫來自深源的巖漿作用，其δ34S值接近0，與隕石硫相近。相比之下，閃鋅礦中硫來源相對穩定，而黃鐵礦中的硫來源最為復雜，方鉛礦介于二者之間。這可能與黃鐵礦的生成期與生成階段有關。黃鐵礦為多世代產物，它可以形成于同生沉積階段，也可以是成巖期產生，還可以在成巖期后的熱鹵水改造期形成。

4.1.2 氫氧同位素廣西石油隊對來自盤龍、古立以及花魚嶺、樂梅、江城等5個礦床(點)共8個樣品礦物包裹體水的氫氧同位素進行了分析，結果為:δDSMOW變化范圍為－55‰～－23‰，δ18OH2O變化范圍為－8.3‰～－1.2‰。其中盤龍、古立礦區的δDSMOW為－52.5‰～－23‰，δ18OH2O為－2.5‰～－1.24‰。將這些數值標繪于δD－δ18OH2O關系圖上(圖4)，盤龍、古立投影點均落于大氣降水區[10]。王春惠等[9]的研究也表明，盤龍鉛鋅礦氫、氧同位素組成(δD為－40‰，δ18O為－6.72‰)在δD－δ18O圖上投點落于大氣降水線上或附近。因此，礦床的成礦流體主要來源于大氣降水。大氣降水的滲入，在不斷循環流動并不斷被加熱升溫的過程中逐漸溶解并萃取了巖石地層中的成礦物質，進而形成地下含礦熱鹵水，含礦熱鹵水的重新沉淀對早期的同沉積階段的礦化起改造作用。

4.2 單礦物微量元素特征

廣西石油隊對4個單礦物微量元素樣進行了研究，結果表明，黃鐵礦的Co/Ni＜1，S/Se＞99×104，含As高(0.45%～2.52%)[10]，具沉積黃鐵礦特征[11]。閃鋅礦不含In，含Fe(0.85%)、Cd(0.129%)較低，含Tl(0.017 5%)較高，具層控型閃鋅礦特點[12]。

圖4 廣西部分層控鉛鋅礦床成礦流體δD－δ18OH2O圖(據文獻[10]修改)Fig.4 δD－δ18OHOof ore-forming fluid in some 2 bed-controlled Pb－Zn deposit of Guangxi

4.3 稀土元素地球化學

本次研究采集8件典型樣品進行稀土元素分析，結果見表3，稀土元素配分型式見圖5。15種稀土元素各占稀土元素總量的百分組成見表4，采用元素含量百分比－原子序數法，繪制了稀土元素含量百分組成圖(圖6)。

(1)測試樣品包括白云巖(地層)、礦體圍巖、富礦石、貧礦石，∑REE較低，變化范圍為(3.565～25.979)×10－6，總平均值為11.256×10－6。礦石及圍巖的稀土元素含量存在一定差別，鉛鋅礦石的稀土元素總量低于圍巖白云巖，這反映出礦石與白云巖地層之間的物源特征和沉積學性質并不完全相同，成礦物質可能不完全來自于同沉積的白云巖地層，后期深源巖漿可能提供了部分成礦物質及熱鹵水，并使早期礦體發生改造。

(2)稀土元素分配曲線均表現出了平滑的右傾斜式，反映了輕稀土元素富集;礦石在其重稀土區段表現為幾乎平直的直線，表明其輕、重稀土分餾不明顯。而白云石圍巖(P1、P4和PC3)輕、重稀土較礦石分餾程度要明顯，這表明雖然成礦與成巖可能是同沉積作用產物，但礦石也受到后期熱液的改造作用，致使輕稀土元素相較圍巖發生虧損，輕重稀土元素分餾程度發生變化。

(3)礦石及礦體圍巖白云巖的稀土元素含量百

分比組成十分相類似，說明礦體及圍巖中的稀土元素組成及來源具有相似的性質;但亦有部分具有一定的差別，反映礦石的物質來源除主要來自圍巖地層本身之外，還有一部分物質可能來自他處。

表3 朋村－盤龍鉛鋅礦稀土元素組成及含量Table 3 REE content of the sampls in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit10－6

表4 朋村－盤龍鉛鋅礦田稀土元素的百分比組成Table 4 REE percentags of the Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit %

圖5 朋村－盤龍鉛鋅礦稀土元素分配型式Fig.5 REE distribution pattern of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

圖6 朋村－盤龍鉛鋅礦稀土元素含量百分組成Fig.6 REE contents and percentages of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

綜上所述，朋村－盤龍鉛鋅礦中稀土元素組成具有相同的性質，反映為一個統一的地球化學場;但是，鉛鋅礦石與圍巖地層白云巖在輕、重稀土元素比例、組成、分餾等特點上仍存在一定區別，表明其來源不是單一的，部分與白云巖相同，可能來源于地層。

4.4 礦床有機地球化學

本次研究對采自盤龍、古立及朋村鉛鋅礦床樣品的有機質及“氯仿瀝青A”的含量作了分析。從表5可看出，鉛鋅礦石中有機質含量為3.24%～10.21%，極差為6.97%，平均4.87%，反映礦床中有機質含量變化較大。這種現象的存在，一方面可能與沉積作用有關，即與沉積過程中原生有機質的供應不均勻有關，局部地段中有機質明顯富集;另一方面也可能是由于后期地質作用(極有可能是成礦地質事件)從他地攜帶了一定量的有機質而聚集于成礦部位所致。

表5 朋村－盤龍鉛鋅礦樣品中有機質含量Table 5 Organic matter contents of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

樣品P2、P3、P5、P8、P23和P24等分別采自盤龍礦床2號礦體的底板巖石、頂板巖石和礦體內部的礦石或泥質灰巖夾層，其有機質含量為3.66%～5.04%，平均4.24%;樣品G5和G6采自古立礦段，其有機質含量分別為8.05%和10.21%。這表明鉛鋅礦體的賦礦地層明顯富集有機質，不論是在礦體的底板、頂板，還是在礦體夾層巖石中都是如此，反映出鉛鋅成礦有利環境與有機質的富集地段有密切關系。

該地段富含有機質的原因主要與區內的地質熱事件有關。對本區層控鉛鋅礦床來說，其熱源主要是地熱增溫和深部巖漿活動。朋村－盤龍礦床的地下含礦熱鹵水是大氣降水滲入地下深部增溫加熱形成的，熱源主要來自地熱增溫形成的熱暈場或地熱異常體。據航磁推測，沿大瑤山西側銅鉛鋅多金屬成礦帶有寺村、古寨、九賀、東鄉、盤龍等隱伏花崗巖體，埋深1 000～1 500 m，其展布與成礦帶展布基本一致，已發現礦床(點)在空間上與隱伏花崗巖體有一定聯系[4，6]，說明巖漿活動對區內鉛鋅礦的成礦提供了熱源。經過地質熱事件的改造后，產生了易遷移的活潑的有機化合物。這些存在的有機質，形成了對鉛鋅硫化物沉淀富集有利的成礦地球化學障，使得鉛鋅硫化物在有機質含量高的地段發生聚集作用，最終成礦。

4.5 礦物包裹體特征

本次研究對與鉛鋅礦體密切共生的重晶石脈及礦體中的方解石的包裹體進行了分析，結果見表6。

在2件方解石樣品26個測點中，其包裹體大小比較均一，分布范圍為5～8 μm;均一溫度為95～345℃，分布范圍較廣，極值差達250℃，平均均一溫度為160.8℃;包裹體內氣液比為5%～10%，平均6%。重晶石與方解石的包裹體大小、分布范圍、均一溫度及氣液比值具有相類似的性質。但是，重晶石的形成溫度總體較方解石形成溫度要高，反映成礦作用是一種中—低溫熱液活動過程，而方解石則常常在熱液活動的晚階段大量結晶析出。

表6 朋村－盤龍鉛鋅礦礦物流體包裹體特征Table 6 Characteristics of minerals fluid inclusions in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit，Guangxi

將4件重晶石和2件方解石樣品共計76個測點的溫度數值，作均一溫度頻率分布直方圖。從圖7可以看出，均一溫度主要分布于90～230℃區段，塔式效應不太明顯，但相應集中于3個區段，即100～110、130～160和200～220℃;其他數據分布比較分散，僅有少數幾個數據位于330～350℃區段。這反映重晶石和方解石形成時間較長，形成溫度范圍較寬，但主要集中于中－低溫階段，與前述礦物共生組合的觀察結果吻合一致。

該成礦帶上其他礦床的礦物流體包裹體成分研究表明[6]，北部重晶石礦床流體屬高鹽度K++型鹵水，南部鉛鋅礦床屬Na++Ca2+－Cl－型或Na++Ca2+－HCO3－+Cl－型鹵水，鹽度w(NaCl)為8.2%～14.4%，pH值為6.4～8.5，表明成礦流體中的硫化物和硫酸鹽在中性或弱堿性環境下發生沉淀。

5 礦床成因探討

通過上述礦床地質及礦床地球化學研究認為，朋村－盤龍鉛鋅礦床成因類型為中－低溫沉積－熱鹵水改造型，其依據及認識主要有以下幾點:

(1)朋村－盤龍鉛鋅礦位于來賓凹陷與大瑤山隆起接合部位，礦床明顯受層位、巖性、構造聯合控制。賦礦層位為下泥盆統上倫白云巖(D1sl)和官橋白云巖(D1g)，賦礦巖性以白云巖為主，賦礦構造為NE向層間擠壓破碎帶。

(2)礦床中礦石礦物為一套典型的中低溫熱液成因的礦物組合，礦石礦物主要有閃鋅礦、黃鐵礦和方鉛礦;礦石結構主要有粒狀結構、自形結構、草莓結構、蒿束結構;礦石構造主要有塊狀構造、(稠密)浸染狀構造、角礫狀構造、脈狀－網脈狀構造;圍巖蝕變總體不強烈，蝕變類型主要為黃鐵礦化、硅化和白云石化。

(3)硫同位素、氫氧同位素、稀土元素數據分析反映出成礦物質來源以地層為主，部分可能來自深源巖漿;成礦流體為大氣降水的滲入，在不斷循環流動并不斷被加熱升溫的過程中逐漸溶解并萃取了巖石地層中的成礦物質而形成的地下含礦熱鹵水。

(4)單礦物微量元素資料顯示黃鐵礦的Co/Ni值＜1，S/Se值＞99×104，含As高(0.45%～2.52%)，具沉積黃鐵礦特征。閃鋅礦不含In，含Fe(0.85%)、Cd(0.129%)較低，含Tl(0.017 5%)較高，具層控型閃鋅礦特點。

(5)礦床有機質分析數據反映有機質一方面可能與沉積作用有關，即與沉積過程中原生有機質的供應不均勻有關，局部地段中有機質明顯富集;另一方面也可能是后期地質作用(極有可能是成礦地質事件)從他地攜帶了一定量的有機質而聚集于成礦部位。

(6)礦物包裹體數據顯示，均一溫度主要分布于90～230℃區段，塔式效應不明顯，但相應集中于3個區段，即100～110、130～160和200～220℃。僅有少數重晶石和方解石測試數據位于330～350℃區段。這反映重晶石和方解石形成時間較長，形成溫度范圍較寬，但主要集中于中－低溫階段。

綜上所述，朋村－盤龍鉛鋅礦床受層位、巖性、構造聯合控制，成礦物質來源以地層為主，含礦溶液為雨水滲透地下深循環中演化而成含礦熱鹵水，熱源主要來自地熱增溫和深部巖漿活動，成礦溫度為90～230℃，礦床成因類型為中－低溫沉積－熱鹵水改造型鉛鋅礦床。

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