河南姚冲钼矿床S、Pb同位素组成及地质意义

刘清泉 陈昕梦 李 冰 张智慧

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016；3.河南省有色金属地质勘查总院，河南 郑州 450052；4.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南 郑州 450016)

·地质与测量·

河南姚冲钼矿床S、Pb同位素组成及地质意义

刘清泉1,2,3陈昕梦4李 冰2张智慧2

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016；3.河南省有色金属地质勘查总院，河南 郑州 450052；4.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南 郑州 450016)

以姚冲钼矿床为研究对象，通过矿石硫化物S、Pb同位素组成特征的分析，探讨矿床成矿物质来源。分析结果表明，矿石δ34S为-2.89‰～-1.6‰，同位素组成具塔式分布特点，反映其来源较单一，显示岩浆硫特征；矿石δ206Pb/δ204Pb为16.193～16.818，δ207Pb/δ204Pb为15.105～15.288，δ208Pb/δ204Pb为36.698～37.319，同位素组成变化范围较窄。矿床铅同位素μ值较小且相对集中，而ω值则相对较大，均显示铅源下地壳来源特征。结合姚冲钼矿床的成矿地质背景、矿床地质特征以及已有矿床成因认识，综合分析认为，姚冲钼矿床成矿斑岩体源于加厚下地壳部分熔融形成的花岗质岩浆，矿床属于与下地壳熔融作用有关的斑岩型钼矿床，其成矿物质来源于下地壳。

姚冲钼矿床 S同位素 Pb同位素 地质意义

姚冲钼矿床是东秦岭—大别山钼成矿带上目前已探明的中型斑岩型钼矿床，东秦岭—大别山钼成矿带已成为世界第一大钼矿带。近年来，该地区先后发现大银尖、肖畈、母山等超大型及大中型钼矿。其中姚冲钼矿床位于大别山北麓的河南省新县戴嘴镇，为东秦岭—大别山钼成矿带上新发现的斑岩型钼矿床，前人对该矿床在成矿流体包裹体和成矿年代学方面做了一定的研究，但缺少对成矿物质来源方面的探讨。本研究对姚冲钼矿床S、Pb同位素组成进行分析，探讨其成矿物质来源，为东秦岭—大别山钼成矿带矿床成因研究和建立成矿模式提供参考，为进一步找矿勘探提供理论依据。

1 矿床地质特征

姚冲钼矿床出露地层为元古界大别片麻杂岩和第四系，岩性主要为黑云斜长片麻岩、含榴白云斜长片麻岩和斜长角闪(片)岩等，区内构造主要是一些小断裂，岩石节理裂隙较为发育，是矿区的主要赋矿部位，矿区内酸性岩脉出露较多，主要为花岗斑岩脉，并有少量的花岗岩岩脉出露。钼矿体呈透镜状、似层状和不规则状产出，主矿体东西向延伸960 m，南北宽约800 m，钼矿体平均厚度为28.19 m，平均品位为0.062%，钼矿资源量达中型规模[1]。矿石类型主要为浸染状、细脉-网脉状、薄膜状和角砾状矿石，矿石矿物有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿和黑钨矿等，脉石矿物有石英、长石和绿泥石等。围岩蚀变常显示叠加特征，与钼矿化关系最为密切的蚀变主要是硅化、钾长石化和绢云母化。

2 样品及测试方法

用于本次S、Pb同位素分析测试的样品均采自钻孔中的原生矿石，选择主成矿阶段的代表性矿石样品挑选黄铁矿和辉钼矿，将挑选好的纯度大于95%的单矿物在玛瑙研钵中磨到粒度小于200目送实验室。分析测试由国土资源部同位素实验室完成，硫同位素样品首先与Cu2O以一定比例混合研磨均匀，在高温真空条件下反应提取SO2，利用MAT-251型质谱计测定，以V-CDT为标准，分析精度优于0.1‰；铅同位素样品采用HNO3或HCl溶解，然后通过阴离子交换树脂提取Pb，蒸干后用磷酸提取样品，单铼带硅胶做发射剂质谱测试，利用MAT261型质谱计测定，同位素分馏优于1‰。

3 测试结果

3.1 S同位素组成

姚冲钼矿床硫化物样品的硫同位素组成见表1。分析测试结果显示，矿石硫化物样品的硫同位素组成比较稳定，δ34SCDT为-2.89‰～-1.6‰，极差为1.29‰，平均值为-2.18‰，总体上变化范围较窄，其中，黄铁矿δ34SCDT为-2.84‰～-1.6‰，极差为1.24‰，平均值为-2.06‰，辉钼矿δ34SCDT为-2.89‰～-2.71‰，极差为0.18‰，平均值为-2.8‰。

表1 姚冲钼矿床矿石硫化物S同位素组成Table 1 Sulfur isotopic composition of ore sulfides in Yaochong Mo deposit

3.2 Pb同位素组成

姚冲钼矿床硫化物样品的铅同位素组成见表2。分析测试结果显示，矿石硫化物δ206Pb/δ204Pb为16.193～16.818，极差为0.625，平均值为16.448，δ207Pb/δ204Pb为15.105～15.288，极差为0.183，平均值为15.238，δ208Pb/δ204Pb为36.698～37.319，极差为0.621，平均值为37.134，δTh/δU为4.07～4.39，极差为0.36，平均值为4.22，总体上铅同位素组成比较稳定。通过计算，获得特征参数μ(δ238U/δ204Pb)为8.82～9.18，平均值为9.05，ω(δ232Th/δ204Pb)为37.69～41.62，平均值为39.48，Δα为-57.86～-21.5，平均值为-43.02，Δβ为-14.39～-3.03，平均值为-5.74，Δγ为-14.99～-0.02，平均值为-3.30。Δα、Δβ、Δγ按以下公式[2]计算：

式中，α、β、γ为样品δ206Pb/δ204Pb、δ207Pb/δ204Pb、δ208Pb/δ204Pb的测定值，α0、β0、γ0为地幔原始值。

4 讨 论

4.1 S的来源

姚冲钼矿床矿石δ34S在硫化物中的分布显示，辉钼矿(-2.89‰～-2.71‰，平均值为-2.8‰)大于黄铁矿(-2.84‰～-1.6‰，平均值为-2.06‰)[3-4]，这种δ34S在硫化物中的含量顺序与硫化物结晶时的富集顺序基本一致，说明姚冲钼矿床成矿流体中S同位素总体上达到了平衡。矿石硫同位素分布较窄，极差相对较小，具有较均一的硫源，硫同位素直方图显示硫同位素组成呈塔式分布，全部落在幔源硫区域[5-7]，具有地幔硫和下地壳硫的特点，见图1。因此，总体上硫同位素组成变化范围小，且相对稳定，显示岩浆硫的组成特点，表明姚冲钼矿床硫可能来自于岩浆，岩浆起源于下地壳。

表2 姚冲钼矿床矿石硫化物Pb同位素组成Table 2 Pb isotopic composition of ore sulfides in Yaochong Mo deposit

图1 姚冲钼矿床硫同位素组成Fig.1 δ34S values of ore sulfides in Yaochong Mo deposit

4.2 Pb的来源

铅同位素源区特征值μ的变化能够指示地质作用过程，提供铅的来源信息，一般认为μ值大于9.58的矿石铅是来自U、Th相当富集的上地壳物质，具有低μ值(小于9.58)的铅被认为来自下地壳或上地幔[2,8]，姚冲钼矿床μ值为8.82～9.18，ω值为37.69～41.62，总体上高于平均地壳铅的ω值(36.84)。低μ、高ω值是下地壳的显示特征[9]。姚冲钼矿床矿石铅的δTh/δU值为4.07～4.39，比值变化范围小且均高于地幔值(3.45)，与地壳的δTh/δU比值(约为4)较为接近，显示出成矿物质来自壳源的特征。

将矿石铅同位素测试数据在铅同位素增长线演化图解和构造环境演化图解上进行投点，进一步探讨姚冲钼矿床矿石铅的来源，结果表明，在增长线演化图解中，样品都位于下地壳演化线附近，在构造环境演化图解中，样品同样均落于下地壳区域，见图2、图3。

图2 姚冲钼矿床铅同位素增长线演化Fig.2 Growth evolutionary lines of Pb isotope in Yaochong Mo deposit A—地幔；B—造山带；C—上地壳；D—下地壳

通过不同成因类型矿石铅资料的分析研究，朱炳泉[10]获得了不同成因类型矿石铅的Δγ-Δβ变化范围，该模式具有更好的示踪意义。在铅同位素Δγ-Δβ成因分类图解上，姚冲钼矿床矿石铅样品大部分落于下地壳范围内，见图4。综合上述分析，认为姚冲钼矿床Pb同位素具有下地壳的特征，反映成矿物质来自于下地壳。

图3 姚冲钼矿床铅同位素构造环境演化Fig.3 Evolutionary tectonic settings of Pb isotope in Yaochong Mo deposit LC—下地壳；UC—上地壳；OIV—洋岛火山岩； OR—造山带；A、B、C、D为各区域中样品相对集中区

图4 姚冲钼矿床铅同位素的Δγ-Δβ成因分类Fig.4 Δγ-Δβ genetic classification of Pb isotopes in Yaochong Mo deposit1—地幔源铅；2—上地壳铅；3—上地壳与地幔混合的俯冲带铅 (3a.岩浆作用；3b.沉积作用)；4—化学沉积铅；5—海底热水 作用铅；6—中深变质作用铅；7—深变质下地壳铅；8—造山带铅； 9—古老页岩地壳铅；10—退变质铅

5 结 论

(1)姚冲钼矿床矿石硫同位素δ34SCDT=-2.89‰～-1.6‰，平均值为-2.18‰，显示出岩浆硫的组成特点，硫源相对均一，硫可能主要来自于下地壳。

(2)矿石硫化物δ206Pb/δ204Pb值为16.193～16.818(平均值为16.448)，δ207Pb/δ204Pb值为15.105～15.288(平均值为15.238)，δ208Pb/δ204Pb值为36.698～37.319(平均值为37.134)，数值变化范围窄，特征参数μ值较小，而ω值较大，充分显示下地壳铅组成特征，表明铅来源于下地壳。综合分析认为，姚冲斑岩型钼矿床成矿物质来源于下地壳。

[1] 李 毅，胡海珠，陈丽娟，等.大别山北麓姚冲钼矿床地质特征及找矿标志[J].地质与勘探，2013，49(2)：280-288. Li Yi，Hu Haizhu，Chen Lijuan，et al.Geological features and ore-searching indicators of the Yaochong Mo deposit in the northern piedmont of Dabieshan[J].Geology and Prospecting，2013,49(2):280-288.

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(责任编辑 邓永前)

S and Pb Isotope Compositions and Their Geological Implications of Yaochong Mo Deposit in Henan Province

Liu Qingquan1,2,3Chen Xinmeng4Li Bing2Zhang Zhihui2

(1.SchoolofGeosciencesandInfo-physics，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China;2.Non-FerrousMineralExplorationEngineeringResearchCenterofHenanProvince，Zhengzhou450016，China;3.HenanNonferrousMetalsGeologicalExplorationInstitute，Zhengzhou450052，China；4.No.7GeologicalTeam,HenanProvincialNonferrousMetalsGeologicalandMineralResourcesBureau，Zhengzhou450016，China)

Taking Yaochong Mo deposit as the research object，the metallogenic material sources are discussed by analyzing the S and Pb isotope compositions characteristics of sulfide ore. The research results indicated that，theδ34S values of ore range from -2.89‰ to -1.6‰，and its isotope compositions owns tower distribution. It is inferred that，the isotope material sources are single and the ore has the characteristics of magmatic sulfur. Theδ206Pb/δ204Pb value of sulfide minerals varies from 16.193 to 16.818,δ207Pb/δ204Pb value of sulfide minerals varies from 15.105 to 15.288，δ208Pb/δ204Pb value of sulfide minerals varies from 36.698 to 37.319，that is，the isotopic composition ranges narrowly. Theμvalue of Pb isotope in the ore deposit is low and its distribution is relatively concentrated，butωvalue of Pb isotope is high，indicating that the lead isotope derives from the lower crust. According to the comprehensive analysis results of the mineralization geological background，geological characteristics and the exiting ore deposit genesis of Yaochong Mo deposit，it is concluded that，the porphyry mineralization of Yaochong Mo deposit come from the granitic magma that derive from the partial melting of the thickening lower crust. Yaochong Mo deposit belongs to the porphyry molybdenum deposit that is associated with lower crust molten role，and the minerals come from the lower crust.

Yaochong Mo deposit,S isotope，Pb isotope，Geological implication

2014-02-04

中国地质调查局地质矿产调查评价专项(编号：12120113091200)，国土资源公益性行业科研专项(编号：20111107-2)。

刘清泉(1982—)，男，博士研究生。

P595，P618.31

A

1001-1250(2014)-05-114-04