廣東大寶山多金屬礦床同位素特征研究及其意義

魏振偉

（廣東省地質局第十地質大隊，廣東 中山 528427）

廣東大寶山多金屬礦位于南嶺成礦帶南緣，北東向四會～吳川深大斷裂構造帶與東西向大東山～貴東構造巖漿帶的復合部位。根據其空間分布、產出狀態可分為大寶山鐵、銅多金屬礦床和大寶山斑巖型鎢鉬礦床兩大類礦床。本文在2007年接替資源勘查成果綜合研究的基礎上對礦區同位素特征進行了綜合和闡述，系統分析礦床同位素組成和物質來源。

1 硫同位素特征

大寶山多金屬礦床各類巖石、礦石硫同位素的測試數據頗為豐富，在前人的研究中，對硫同位的測試值及其來源存在兩種不同的認識，一種觀點是：葛朝華[1]等（1987），測試的金屬硫化物的δ34S值絕大多數變化于-2‰～+2‰之間，反應硫源比較單一，接近隕石硫特征，認為大寶山礦床為典型深源熱液流的特征；另一種觀點是：宋世明[2]等（2007），金屬硫化物δ34S值反映有海底火山沉積或海水的影響。

本文共收集了前人362個礦石和巖石標本的硫同位數據。統計結果見表1。

表1 大寶山鉬多金屬礦床硫同位素特征

將大寶山多金屬礦硫同位素頻數直方分布圖（圖1）與其他金屬硫化物礦床的34S值進行對比顯示和德興斑巖銅礦大致相似。

尤其以黃礦鐵礦最為明顯。并據硫化物特別是黃鐵礦的δ34S值在礦床中由下到上逐漸增加（黃鐵礦的δ34S值從1.06‰～15.7‰）的變化，推測成礦環境為海底熱液沉積，并認為其為屬于缺少正常海水硫酸鹽補給的封閉沉積盆地成礦環境。

δ34S值在-2.06‰～+2.48‰之間，變化范圍小，顯示富重硫的特點，根據Turner（1993）年的理論，認為從δ34S值出現區間窄和平均值十分接近隕石硫的特征，判斷其來自火山作用或地殼深部。其認為層狀礦體應為泥盆紀海底火山噴發形成。

表2 大寶山多金屬礦床鉛同位素組成表

塊狀硫化物與脈狀硫化物可能是不同時期的熱液形成，脈狀礦體很可能來源于海底硫酸鹽的部分還原和部分有機質參與成礦作用。

圖1 大寶山多金屬礦床金屬硫化物硫同位素δ34S值分布圖

2 碳-氫-氧同位素特征

2.1 氫-氧同位素

陳好壽（1985）最早對該礦床進行了氧同位素的研究。三個樣品分別采自灰巖中條帶狀礦石、灰巖中含黃鐵礦石英脈和次英安斑巖中含礦石英脈。分析礦物均為石英。結果顯示本礦床成礦溶液不屬于任何形式的巖漿水，而主要屬海水或地下熱水。

劉姤群[3]等（1985）對該礦床氧同位素的研究表明，成礦溶液變化于0.26‰～7.51‰。

比較巖漿水、礦液水和當時雨水的同位素組成，大體反映了礦液水是來自巖漿水與雨水的混合，表現了一般斑巖銅礦床的成因特征。

葛朝華[1]等（1987）選取了16件菱鐵礦樣品和3件大理巖樣品，以及對17塊不同產狀的礦石樣品中共生石英及鉀長石的氧同位素進行了測試。

通過礦物氧同位素組成計算出與之平衡水的氧同位素數據，顯示出成礦流體的來源區別。上部礦帶和主礦帶成礦階段（形成條帶狀、塊狀黃鐵礦，磁黃鐵礦，菱鐵礦礦石）的流體。

湯吉方等（1992）利用前人測試資料δ18O值，以及他們測定的銅鉛鋅礦石的石英流體包裹體中氫同位素的組成δD值為-50.7‰，鎢鉬鉍石英脈的石英中δD值為-56.1‰。

其分析表明：塊狀黃銅礦黃鐵礦-磁黃鐵礦礦石和鉛鋅礦石的石英中成礦流體主要是巖漿水，亦有大氣水混入形成的混合巖漿水；花崗閃長斑巖中含礦石英脈的石英中成礦流體主要是巖漿水，混有少量大氣水；銅鉛鋅礦及鎢鉬鉍礦石英中流體包裹體氫同位素組成δDH2O值特征表明成礦流體主要是巖漿水。

2.2 碳-氧同位素

葛朝華[1]（1987）選取16件菱鐵礦樣品和3件方解石樣品，進行了氧、碳同位素測定，從其分析結果可見，菱鐵礦氧同位素組成變化不大，并且其δ18O‰平均值（18.47±0.43）與同時代海相碳酸鹽δ18O‰平均值（22.93±2.51）較接近。因此，葛朝華支持菱鐵礦為海底熱鹵水沉積成因的觀點。

湯吉方等（1992）測試的大寶山似層狀、塊狀菱鐵礦中碳同位素δ13C‰值為-3～-8，與熱液交代型菱鐵礦中碳和熱液鎢礦床中的石英流體包裹體中CO2的碳同位素δ13C‰值（-3～-5）極為一致。

而與泥盆紀典型沉積的寧鄉式鐵礦床中菱鐵礦的碳同位素δ13C‰值（-12～-17）顯然不同。因此，湯吉方等認為，大寶山的菱鐵礦是次英安斑巖上侵帶來的富鐵的熱流體順層交代的結果。

3 鉛同位素特征

大寶山多金屬礦床15件閃鋅礦鉛同位素組成見表2。

圖2 大寶山多金屬礦床鉛同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204比值圖

圖3 大寶山多金屬礦床鉛同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204構造模式圖

從圖2可以看出：在鉛同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204比值圖中基本位于正常鉛分布范圍，在同位素Pb208/Pb204～Pb206/Pb204比值圖中，除黃鐵礦和磁黃鐵礦表現了不同特征外，其余礦物均落入正常鉛的分布范圍。

從圖3可以看出：104件標本中有絕大部份落入“上地殼”范圍，有28件落入“造山帶”、“地?！焙汀跋碌貧ぁ狈秶?，說明大寶山多金屬礦床中的成礦物質有大部分來自上地殼，但亦有一部分成礦物質來自造山帶及深部。這可能與大寶山多金屬礦床處于揚子板塊與華南板塊古陸邊緣的地質構造位置有關。

4 結論

硫同位素測定結果表明，大寶山礦床硫化物的硫同位素組成呈接近零的塔式分布特征，表明硫的來源于與深部巖漿侵入關系密切。

碳-氫-氧同位素測定結果表明，塊狀黃銅礦黃鐵礦-磁黃鐵礦礦石和鉛鋅礦石的石英中成礦流體主要是巖漿水，亦有大氣水混入形成的混合巖漿水；花崗閃長斑巖中含礦石英脈的石英中成礦流體主要是巖漿水，混有少量大氣水；銅鉛鋅礦及鎢鉬鉍礦石英中流體包裹體氫同位素組成δDH2O值特征表明成礦流體主要是巖漿水；菱鐵礦則是次英安斑巖上侵帶來的富鐵的熱流體順層交代的結果。

鉛同位素測定結果表明，說明成礦物質來源具有多源性，兩種不同形態的礦石可能來自不同的成礦流體，脈狀礦體可能是后期熱液穿插疊加改造所致，說明礦區成礦作用具有多期性。

綜上所述，大寶山多金屬礦經加里東運動之后，由于江南古陸、華夏古陸的長期分化剝蝕，造成大量的成礦物質和地殼放射性鉛搬運至濱海洼地和古陸凹陷邊緣，在燕山期這些物質同巖漿熱液混合噴發侵位形成脈狀礦床，而鎢鉬礦床為典型的斑巖型礦床，所以大寶山多金屬礦床類型為廣義的斑巖型多金屬礦。