青海尕什江鉛鋅礦硫同位素組成及成礦物質來源

張永濤，孫立勛，倉索南尖措

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青海尕什江鉛鋅礦硫同位素組成及成礦物質來源

張永濤1，孫立勛2，倉索南尖措3

（1.青海省地質調查院青海省青藏高原北部過程與礦產資源重點實驗室，西寧 810012；2.遼河油田公司興隆臺采油廠地質研究所，遼寧 盤錦 124011；3.青海省第四地質礦產勘查院，西寧 810029）

青海尕什江鉛鋅礦位于互助縣松多鄉與樂都縣引勝鄉交界處，為熱液型鉛鋅礦。該文介紹，通過硫同位素研究，獲得尕什江鉛鋅礦中的10件金屬硫化物樣品（黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦）δ34S‰值變化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰。在硫同位素組成頻率直方圖上，其分布呈峰式分布，一個峰值在-11‰~9.0‰，一個在-8.5‰~7.5‰，另一個在-7.0‰~6.5‰，說明礦床硫源具有混合來源特征。

鉛鋅礦；S同位素；成礦物質來源；尕什江

青海尕什江鉛鋅礦位于互助縣松多鄉與樂都縣引勝鄉交界處，地理坐標東經102°20′35″、北緯36°45′55″。由礦區至平安縣約52km，交通較方便。該礦化點于1957年已由黃南地質隊進行過詳查，鉛鋅找礦仍未取得重大突破。周雄等[1]通過1∶5萬水系沉積物測量，認為水系沉積物樣品反映出尕什江及外圍具有良好的成礦條件，仍具有一定的找礦前景。現根據礦化硫同位素組成，來探討該區成礦物質來源。

1 成礦地質背景

大地構造位于祁連山中央隆起帶黑龍掌中震旦系復式向斜核部的南翼[2]。

1.1 地層

區內地層由老至新有：

1）長城系青石坡組（Chq），出露于尕什江北部和薩日浪西北部的山頂，分別構成不完整背斜構造，且遙相對應。近東西走向，傾向南，傾角大于65°，與上覆克素爾組之不同層位為斷層接觸。巖性為黑云陽起片巖，未見底，控制厚度116m。

2）薊縣系克素爾組（JxK），分布在礦區區中北部，由西向東沿走向橫貫整個測區，尕什江溝以西向南傾，傾角約6.5°左右，尕什江溝以東側轉向北傾，這可能是受南部巖漿向上侵入之供力及F1、F2斷層之南北向擠壓的影響使地層倒轉所致。傾角48°～74°，厚度319m～435m，由西往東有變薄的趨勢。下部主要為含石墨大理巖，上部則為白云石大理巖。

3）薊縣系北門峽組（Jkb），分布于測區中偏南部。下部主要為白云石大理巖；上部為片巖，板巖及大理巖。分兩段四層。與下伏克素爾組整合接觸。本層厚397～561m。

4）第四系（Q4），為松散砂礫層及植被浮土殘坡積層，廣布于測區溪流、沖溝、山坡、草灘，覆蓋面積達70%以上。

1.2 構造

由于覆蓋廣大，構造形態特征及確切部位不明顯，難以辨定，現就主要的褶皺和斷裂概述如下：

1）褶皺，研究區位于薩日浪-洛與溝-扎隆溝背斜南翼，背斜軸位于工區北部及東北部，由青石坡組構成。樞紐呈馬鞍型起伏故使本區靠近軸部的地層在上翹的地方即測區東北部和西北部的山頂上出現較老的青石坡組，而在樞紐下凹地段即尕什江溝至薩日浪溝地段間上復的克素爾組仍保留可見。區內地層表現為復雜單斜層，地層走向近東西，總體傾向南，傾角一般大于65°，僅在尕什江溝東F1與F2之間的Jxk和Jxb1地層向北傾，傾角一般也大于65°。

2）斷裂，根據斷層與地層走向關系可分三組，即走向斷層斜切地層走向之平推斷層及層間小逆斷層。

1.3 巖漿巖

區內巖漿巖較發育，為中酸性侵入巖。侵入巖主要為黑云母花崗閃長巖、黑云母二長花剛閃長巖，局部為閃長巖、閃長玢巖。黑云母花崗閃長巖、黑云母石英閃長巖，黑云母二長花崗巖分布于測區南緣和東南緣（延出測區外，屬同一大巖體），局部分布于薩日浪中部地帶，以巖基、巖株產出，閃長玢巖僅巖體邊緣局部可見，閃長巖則以零星巖脈分布于尕什江溝東。巖體與圍巖界線清楚，較干凈，未見有礦化現象。

2 礦體特征

礦化體產于克素爾組與花崗閃長巖體接觸部位。礦點共有2 條礦化帶長寬不等，長25～75m，寬0.2～2.77m[2]，礦石以浸染狀構造為主，部分可見條帶狀構造、塊狀構造。礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等。方鉛礦，半自形—它形晶粒狀，粒徑0.02～0.1mm 之間，局部星散分布。礦石鉛品位約為1.2%，鋅品位約1.5%。礦（化）體地表出露較好，圍巖為克素爾組的灰巖、大理巖以及石英片巖等，礦（化）體具有黃鐵礦化、硅化等圍巖蝕變。

尕什江鉛鋅礦S同位素直方圖

3 S同位素測試結果

尕什江鉛鋅礦中的10件金屬硫化物樣品（黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦）δ34S值變化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰（見測試結果表）。其中黃鐵礦的δ34S值為-10.975‰~-2.490‰，平均-7.660‰，方鉛礦的δ34S值為-10.126‰~-6.772‰，平均-8.449‰，閃鋅礦的δ34S值為-9.228‰~-8.095‰，平均-8.836‰。在硫同位素組成頻率直方圖上，其分布呈峰式分布，一個峰值在-11‰~9.0‰，一個在-8.5‰~7.5‰，另一個在-7.0‰~6.5‰，說明礦床硫源具有混合來源特征。

尕什江鉛鋅礦S同位素測試結果表（據文獻[3]）

序號測試礦物δ34S V-CDT序號測試礦物δ34SV-CDT 1黃銅礦-9.380‰6黃鐵礦-10.971‰ 2方鉛礦-10.126‰7方鉛礦-6.772‰ 3磁黃鐵礦-7.764‰8閃鋅礦-8.095‰ 4黃鐵礦-2.490‰9閃鋅礦-9.288‰ 5黃鐵礦-9.518‰10閃鋅礦-9.124‰

δ34S均為負值，除1件黃鐵礦外，其他金屬硫化物δ34S變化范圍較窄，顯示硫同位素組成比較穩定。

10件金屬硫化物樣品具有較低的δ34S（-10.975‰~-2.490‰），顯示輕硫同位素富集，即富集δ32S。在野外及室內工作過程中，發現鉛鋅礦石具有這種硫同位素組成的礦石中硫化物呈分散浸染狀、“斑點”分散狀硫化物細粒，這與野外觀察結果相吻合。室內顯微鑒定發現，部分與鉛鋅礦共生的黃鐵礦呈草莓狀。

4 討論及結論

根據硫化物礦石的硫同位素分析結果可以看出，δ34SV-CDT值在-2.490‰~10.971‰之間，全為負值且變化范圍較大，說明硫不是隕石硫，其成因可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關，其硫應以生物還原硫為主。各金屬礦物的δ34SV-CDT值表面它們的硫是同源的。而這些硫化物礦石又受一定層位控制，巖性專屬性明顯，說明它們又是同期的。

自然界硫的氧化還原過程中，厭氧細菌起著重要作用，當厭氧細菌把硫酸鹽還原為硫化氫的過程中，在室溫調減和封閉系統環境下，由細菌還原硫酸鹽產生硫化氫的過程中同位素的差別最大可達60%以上[4]。硫酸鹽和硫化氫生成物可繼續如下同位素交換：

交換的結果可造成同位素分餾倍增，使細菌成因的硫化氫富集32S，其δ34S值在寬的范圍內不規則地分布。礦石中10件金屬硫化物的硫同位素為較大的負值。由于熱液溫度可能較低,導致金屬硫化物具有極低的δ34S值，其成因可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關，其硫應以生物還原硫為主。草莓狀黃鐵礦的出現，說明生物還原作用是可能存在的。

Wilkin et al[5]認為富有機質環境才能產生還原環境，由硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽產生的硫化氫與鐵離子反應形成的單硫化鐵首先達到過飽和，有機質為硫化鐵前驅體成核[6]和黃鐵礦自生形成提供合適空間[7]，從而控制黃鐵礦形成和就位。因此，沉積黃鐵礦總是與有機質相伴生。

礦物的硫同位素組成不僅與硫的來源有關，還受成礦地質背景、物理化學條件等多因素制約，這些因素共同制約著硫同位素的組成及分餾程度。青石坡組沉積環境為淺水-較深水-較淺水變化的濱淺海沉積環境[8]。正如前文所討論的，具有極低的δ34S值可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關，成礦熱液中的還原態硫在生物作用下，汲取了海水硫酸鹽和地層中的S，形成含鉛鋅熱液。在后期小型斷裂、褶皺的驅使下，使得原來沉積形成的Pb、Zn活化遷移，導致礦化局部富集，從而形成了尕什江鉛鋅礦。

[1] 周雄,張貽,岳相元,等.青海省樂都縣尕什江鉛鋅礦化點找礦前景探討—來自1：5 萬水系沉積物測量的證據[J].地質學報.2013,87（S1）:174-175

[2] 張建濤,蔣光宇,劉亮.青海省互助縣薩日朗-尕什江鉛鋅礦點1：1 萬物探普查報告[R].平安：青海第九地質隊. 1983.

[3] 青海省第九地質隊.青海省互助縣薩日浪-尕什江鉛鋅礦點初步普查地質報告[R]. 1984.青海省第九地質隊

[4] 鄭永飛，陳汪峰.穩定同位素地球化學[M].2008.北京:科學出版社.

[5] Wilkin R T, Barnes H L. Formation processes of framboidal pyrite[J].Geochim Cosmochim Acta, 1997. 61: 323-339

[6] Grimes S T, Brock F, Rickard D, et al. Understanding fossilization:Experimental pyritization of plants[J]. Geology, 2001. 29: 123-126

[7] Ruppert L F,Minkin J A,Mc Gee J J,et al. An occurrence of arsenic-bearing pyrite in the Upper Freeport coal bed, west-central Pennsylvania[J]. Energ Fuel. 1992.6:120-125

[8] 周雄,張貽,岳相元,等.青海引勝地區鎢銅多金屬資源遠景調查2013年度工作方案[R].成都：中國地質科學院礦產綜合利用研究所. 2013.

δ34S Values and Ore Material Sources for the Gashijiang Pb-Zn Deposit in Qinghai

ZHANG Yong-tao1SUN Li-xun2CANGSUO Nanjiancuo3

(1-Qinghai Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources of the North Qinghai-Tibetan Plateau, Qinghai Institute of Geological Survey, Xining 810012;2- Geological Institute, Xinglongtai oil Extraction Factory, Liaohe Oilfield, PetroChina, Panjin, Liaoning, 124011; 3-The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining 810029)

The Gashijiang Pb-Zn deposit in Qinghai Province lies on the north margin of the central uplift belt of the middle Qilian orogenic belt. It is a hydrothermal type Pb-Zn deposit. δ34S values for chalcopyrite, galena and sphalerite from this deposit vary from -10.975‰ to -2.490‰ with average of -8.353‰ indicating mixed sulfur source.

Pb-Zn deposit; δ34S value; ore material source; Gashijiang

2016-01-11

張永濤（1981-），男，陜西寶雞人，工程師，主要從事地質礦產勘查工作

P618.42、43；P579

A

1006-0995（2017）04-0565-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.008