基于鉛鋅礦床中鋅ZN同位素特征探究

李 明

（遼寧省第九地質大隊有限責任公司，遼寧 鐵嶺 112000）

當前在世界各國現有的發現中鋅有五種穩定的同位素，即64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn，這五種鋅同位素的平均豐度依次為48.89%、27.81%、4.11%、18.56%、0.62%，它們分布在不同的含鋅礦物中，而且不同的含鋅礦物中不同的鋅同位素組成比例又存在明顯差異。據有關研究表明，不同的鋅同位素主要存在于閃鋅礦、菱鋅礦、水鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦和菱鐵礦等鉛鋅礦物中，而這幾種鉛鋅礦物中閃鋅礦的含鋅同位素比例又明顯高于其他鉛鋅礦物，因此本文將以閃鋅礦為主要參考對象來展開針對鉛鋅礦床中鋅同位素的特征研討。再根據有關研究發現，地幔的鋅同位素組成結構相對單一，其整體相對富含重鋅同位素，這表明地幔的鋅同位素分餾不明顯。

而地殼的鋅同位素組成結構較為多樣，整體也相對富含重鋅同位素。隕石的鋅同位素組成結構存在較大差異，這表明隕石的鋅同位素分餾現象較為明顯。隨著離子體質譜儀的開發，鋅同位素的研究進展趨于成熟，當前世界各國對于鋅同位素的組成研究已經在氣候學、古海洋學、環境地球化學等領域發揮了重要作用。本文對近些年來有關的鉛鋅礦床學方面的鋅同位素數據進行分析，發現不同類型鉛鋅礦床中閃鋅礦的鋅同位素組成比例存在明顯的規律，將于下文展開具體的闡述，以供有關學者參考。

1 閃鋅礦中鋅同位素的來源分析

依據閃鋅礦δ66ZnJMC和δ34SCDT的關系，可以分析出鉛鋅礦床中閃鋅礦的物質來源（圖1）。矽卡巖型鉛鋅礦床的鋅同位素組成投射點在巖漿熱液區，這表明矽卡巖型鉛鋅礦床的鋅同位素主要來源于巖漿巖。砂頁巖型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分主要集中在生物成因區，這表明砂頁巖型鉛鋅礦床的鋅同位素主要來源于生物源。熱液脈型、噴流沉積型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分主要存在于熱液和生物成因區域，這表明熱液脈型、噴流沉積型鉛鋅礦床鉛鋅礦床的鋅同位素可能來源于巖漿巖和生物源的混合[1]。密西西比河谷型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分分布范圍較廣，其主要集中于火成巖和變質巖區域，這暗示密西西比河谷型鉛鋅礦床的鋅同位素可能來源于多種來源機制。

圖1 不同類型鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66ZnJMC和δ34SCDT關系圖

2 主要類型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征探究

2.1 矽卡巖型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征

矽卡巖型鉛鋅礦床主要生產于碳酸鹽類巖石與中酸性、中堿性侵入巖石接觸帶以接觸帶的周邊區域，它是因為富含礦硅質的熱液發生交代作用而形成的礦床，其大地構造環境主要為洋殼俯沖和弧后盆地環境、過渡型洋殼低角度俯沖環境、伴隨洋殼增生的陸殼俯沖環境、陸殼上升環境。與矽卡巖鉛鋅礦床成礦有關的巖體一般為中酸性侵入巖體，比如石英閃長巖、花崗巖、花崗閃長巖、花崗斑巖就是最常見的中酸性侵入巖體。

圖2 閃鋅礦的δ66Zn組成分布直方圖

我國的矽卡巖型鉛鋅礦床形成時期主要在燕山期，其次的形成時期為印支期和海西期。賦礦圍巖主要是一些碳酸鹽巖類巖石，比如大理巖、結晶灰巖、灰巖、白云巖等就是最常見的矽卡巖型鉛鋅礦床賦礦圍巖。在我國范圍內矽卡巖型鉛鋅礦床的分布當中，安徽的銅陵鳳凰山鉛鋅礦床的閃鋅礦δ66Zn值為0.08‰，極差為0，平均0.08‰（n=2）,安徽的新橋銅硫鐵礦床閃鋅礦δ66Zn值為0.05‰（n=1），云南金廠河鐵銅鉛鋅礦床閃鋅礦的δ66Zn值為0.12‰～0.19‰，極差為0.07，平均0.13‰（n=6）[2]。據此已有的數據表明，矽卡巖型鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn總體分布在0.05‰～0.19‰之間，極差為0.14，平均0.11‰，這表明矽卡巖型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成結構不均一，并且變化范圍較小，相對來說富集重鋅同位素（圖2）。

2.2 密西西比河谷型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征

密西西比河谷型鉛鋅礦床因為其廣泛分布于美國密西西比河谷地區而得名，其大地構造環境為俯沖碰撞環境、大陸伸展的裂谷環境、前陸逆沖推覆帶環境，其含礦巖系為碳酸鹽巖建造模式，以白云巖為主，還有少量產生于灰巖中的礦床。這種鉛鋅礦床除了廣泛分布于美國，還在愛爾蘭、中國、西班牙等國中也有分布。愛爾蘭高爾莫伊鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.14‰～1.33‰，極差為1.19，平均0.62‰（n=3）。愛爾蘭利希恩鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為-0.17‰～0.34‰，極差為0.51，平均0.10‰（n=7）。愛爾蘭錫爾弗邁恩斯鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.02‰～ 0.16‰，極差為0.14，平均0.09‰（n=2）。貴州杉樹林鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.00‰～0.55‰，極差為0.55，平均0.25‰（n=13）。貴州赫章天橋鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為-0.26‰～0.58‰，極差為0.84，平均0.26‰（n=40）。西班牙佛羅里達鉛鋅礦閃鋅礦的δ66Zn值為-0.87‰～（-0.07‰），極差為0.80，平均-0.41‰（n=6）。總而言之，密西西比河谷型鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn總體分布在-0.87‰～1.33‰之間，極差為2.2，平均0.23‰，這表明密西西比河谷型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成結構相對不均一，并且變化范圍最大，相對來說也富集重鋅同位素（圖2）。

3 結語

加強對于鉛鋅礦床中鋅同位素的特征探究能夠有效促進鉛鋅礦產的研發效果，這對后期礦產能源的有效利用具有重要意義。筆者先于上文說明了鉛鋅礦床中鋅同位素的主要載體礦物，然后分析了主要載體礦物閃鋅礦中鋅同位素的來源機制，最后探討了主要兩種鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征，期待能為業內人士提供必要的信息幫助。