广西朋村－盘龙铅锌矿地球化学特征及矿床成因

梁国宝，胡明安，杨振

(1.中国地质大学资源学院，武汉430074;2.广西五福矿业有限公司，南宁530031)

广西大瑶山西侧铜铅锌多金属成矿带是广西重要的铅锌多金属成矿带之一。自20世纪50年代开始，该带已发现和评价了80余处矿床(点)，其中，朋村－盘龙铅锌矿床规模最大。然而本区矿床研究基础薄弱，前人对矿床地球化学和矿床成因的综合研究工作不足。本文对朋村－盘龙铅锌矿进行矿床地球化学综合研究，在此基础上探讨和分析矿床成因。

1 区域地质背景

武宣县朋村－盘龙铅锌矿床位于桂中凹陷东部边缘与大瑶山隆起构造单元过渡地带(图1)，桂中凹陷和大瑶山隆起属南华活动带次级构造单元。前者是一个晚古生代形成的大型沉积凹陷区，区内广泛分布晚古生代沉积盖层，以碳酸盐岩建造为主，褶皱基底仅在北部出露震旦系和寒武系，岩浆活动微弱;后者寒武系大面积分布，形成褶皱基底，广西运动使褶皱隆起，盖层沉积不发育。

区内构造活动频繁，经历了从加里东旋回至喜马拉雅旋回的各个构造旋回。加里东构造旋回沉积形成的寒武系组成了基底构造，在广西运动之后褶皱成为近EW和NE轴向的紧密线状复式褶皱，其上沉积盖层在中北部总体为大致倾向西的单斜构造，在南部则形成轴向沿大瑶山南西侧鼻状隆起周缘分布的向斜构造。断裂构造以NE向和近SN向为主，次为NW向和近EW向。其中NE向的凭祥－大黎及近SN向的永福－东乡两条区域性复合深大断裂贯穿本区，其旁侧伴生发育的一系列NE向及近SN向次级断裂控制着本区铅锌、铜、重晶石等矿产的分布;NW向断裂多为后期断裂，切割NE向及近SN向断裂[1－4]。

区内主要成矿元素Pb、Zn、Cu在各地质单元中的含量背景平均值见表1，与黎彤中国陆壳元素丰度[5]相比，泥盆系、石炭系富含Pb、Zn元素。

2 矿区地质特征

朋村－盘龙铅锌矿区位于大瑶山西侧铅锌多金属矿成矿带南段波吉－司律成矿亚带，是广西一系列产于上、下古生界不整合面附近的铅锌铜多金属矿成矿带中最典型的矿床之一。

图1 大瑶山西侧铜铅锌多金属成矿带地质矿产简图Fig.1 Geological map of Cu－Pb－Zn mineralication of the west of Dayaoshan Mountain

表1 研究区域成矿元素含量背景算术平均值[2－4]Table 1 Average values of contents of the ore-forming elements in the regionwB/10－6

矿区范围内出露泥盆系，底部为滨浅海相陆源碎屑岩，其上为浅海相碳酸盐岩－泥质岩系。其中，下泥盆统上伦组白云岩(D1sl)和官桥组白云岩(D1g)为主要赋矿层位。

该矿床构造上处于东乡－永福断裂及大黎断裂交汇部位，两条断裂在本区呈南北及北东向贯穿全区，断面倾向南东，倾角50°～80°，沿断裂发育破碎带及硅化蚀变带，形成构造透镜体，以及糜棱岩、断层角砾岩等。与这两条主要断裂平行的一系列旁侧次级断裂密集分布，并有共轭的东西向、北西向小断裂及层间破碎带发育[6－7]，这些构造是主要的控、赋矿构造。

3 矿床地质特征

朋村－盘龙铅锌矿包括朋村、古立、盘龙3个矿段，三者分别位于矿区北部、中部和南部，呈NE向展布，具等间距排列的特点，其间距为1～2 km。

3.1 矿体特征

朋村矿段和古立矿段矿体产出于下泥盆统官桥组白云岩层间破碎带中，矿体形状呈不规则的透镜体、似层状，产状与围岩基本一致(图2)，黄铁矿体多位于铅锌矿体的下盘。赋矿围岩为官桥组白云岩[7－8]。

盘龙矿段矿体产于下泥盆统上伦白云岩和官桥白云岩层间破碎带中。矿化带延长3 500 m，矿体形态以似层状、透镜状为主，个别小矿体呈扁豆状或脉状，矿体产状与围岩基本一致[6]。

图2 古立矿段50勘探线剖面图(据文献[8]修改)Fig.2 Section of Prospecting Line 50 in Guli ore segment

3.2 矿石组成

矿石的矿物组成比较简单，金属矿物主要有闪锌矿、黄铁矿和方铅矿，还有少量的黄铜矿、雄黄、雌黄及硫锑铅矿。非金属矿物主要有白云石、方解石、重晶石和少量石英、萤石、绢云母。另外，在铅锌矿体的地表风化层内，有白铅矿、铅矾、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、菱锌矿及水锌矿、孔雀石、蓝铜矿、硫镉矿等。

根据有用矿物的组合，矿石类型可划分为闪锌矿矿石、方铅矿闪锌矿矿石、含铜铅锌矿矿石、重晶石矿石和铅锌氧化矿石。

矿石结构主要有粒状结构、自形结构、草莓结构、蒿束结构，其次有交代结构、镶嵌结构、压碎结构等。矿石构造有块状构造、浸染状(或稠密浸染状)构造、角砾状构造、脉状(或网脉)构造、土块状构造、葡萄状(或皮壳状)构造，其次还有胶状构造、环带状构造、条带状构造等。

矿区矿石中主要的利用组分为Pb、Zn以及S。其中Pb的含量为0.48%～4.14%，Zn的含量为3.80%～22.96%，Zn含量大于Pb，往往形成锌多铅少的铅锌矿石或单锌矿石。此外，矿石中还含有Sr、Cd、Ge、Ga、In等稀有分散元素，如Cd，其含量可达0.01%。

3.3 围岩蚀变

朋村－盘龙铅锌矿的围岩蚀变总体不强烈，分布范围大致位于矿体附近，距离矿体约1～2 m，最远者可达15 m。主要为黄铁矿化、硅化和白云石化，其次有重晶石化，局部地段有萤石化及方解石化。其中，白云石化、硅化和黄铁矿化与成矿关系最为密切。另外，在铅锌成矿主期之后，还发育有后期的方解石－重晶石－黄铁矿蚀变。

4 矿床地球化学特征

4.1 同位素特征

4.1.1 硫同位素矿田内各种铅锌矿矿石样品的硫同位素δ34S值变化范围为－1.51‰～10.23‰(表2，图3)，平均值为5.58‰，大部分为正值。重晶石样品的δ34S值为11.77‰。前人单矿物硫同位素δ34S的测试结果变化范围较大，闪锌矿为－13.39‰～11.2‰，方铅矿为－13.83‰～16.8‰，黄铁矿为－21‰～13.83‰[9]。

图3 朋村－盘龙铅锌矿田铅锌矿石和单矿物硫同位素组成直方图Fig.3 Histograms of the sulfur isotopic of ore and single mineral in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

综合硫同位素测试资料可知:

①矿区重晶石硫同位素变化范围相对较小，且全部数据为正值，相当于海水硫酸盐δ34S的分布范围，说明重晶石中硫来源单一，主要与地层中封存的与沉积物同时沉积的海水有关;

②金属硫化物的δ34S值分布范围较宽，其值既有正值，亦有负值，在直方分布图上塔式效应不明显，分散性大，说明成矿物质硫来源复杂，且成矿过程中氧逸度、硫逸度等环境因素对其影响较大;

表2 朋村－盘龙铅锌矿矿石及单矿物硫同位素组成特征Table 2 Sulfur isotopic characteristics of ore and single mineral in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

③在金属硫化物中，不同的矿物其δ34S值的极值离差也有不同，表现出一定的分布规律，即闪锌矿＜方铅矿＜黄铁矿。

根据上述综合分析，矿床在成矿过程中，硫有多种来源，包括:①海水硫:形成重晶石的全部硫均来自沉积时期的海水硫酸盐，而且方铅矿、闪锌矿及黄铁矿中的部分硫亦来自海水硫酸盐，显示以重硫34S为主，δ34S值为正值;②生物硫:黄铁矿、闪锌矿及方铅矿中的部分硫来自生物成因的硫，其中轻硫32S占主导地位，其δ34S值为负值;③岩浆硫:黄铁矿、闪锌矿及方铅矿等金属硫化物中的部分硫来自深源的岩浆作用，其δ34S值接近0，与陨石硫相近。相比之下，闪锌矿中硫来源相对稳定，而黄铁矿中的硫来源最为复杂，方铅矿介于二者之间。这可能与黄铁矿的生成期与生成阶段有关。黄铁矿为多世代产物，它可以形成于同生沉积阶段，也可以是成岩期产生，还可以在成岩期后的热卤水改造期形成。

4.1.2 氢氧同位素广西石油队对来自盘龙、古立以及花鱼岭、乐梅、江城等5个矿床(点)共8个样品矿物包裹体水的氢氧同位素进行了分析，结果为:δDSMOW变化范围为－55‰～－23‰，δ18OH2O变化范围为－8.3‰～－1.2‰。其中盘龙、古立矿区的δDSMOW为－52.5‰～－23‰，δ18OH2O为－2.5‰～－1.24‰。将这些数值标绘于δD－δ18OH2O关系图上(图4)，盘龙、古立投影点均落于大气降水区[10]。王春惠等[9]的研究也表明，盘龙铅锌矿氢、氧同位素组成(δD为－40‰，δ18O为－6.72‰)在δD－δ18O图上投点落于大气降水线上或附近。因此，矿床的成矿流体主要来源于大气降水。大气降水的渗入，在不断循环流动并不断被加热升温的过程中逐渐溶解并萃取了岩石地层中的成矿物质，进而形成地下含矿热卤水，含矿热卤水的重新沉淀对早期的同沉积阶段的矿化起改造作用。

4.2 单矿物微量元素特征

广西石油队对4个单矿物微量元素样进行了研究，结果表明，黄铁矿的Co/Ni＜1，S/Se＞99×104，含As高(0.45%～2.52%)[10]，具沉积黄铁矿特征[11]。闪锌矿不含In，含Fe(0.85%)、Cd(0.129%)较低，含Tl(0.017 5%)较高，具层控型闪锌矿特点[12]。

图4 广西部分层控铅锌矿床成矿流体δD－δ18OH2O图(据文献[10]修改)Fig.4 δD－δ18OHOof ore-forming fluid in some 2 bed-controlled Pb－Zn deposit of Guangxi

4.3 稀土元素地球化学

本次研究采集8件典型样品进行稀土元素分析，结果见表3，稀土元素配分型式见图5。15种稀土元素各占稀土元素总量的百分组成见表4，采用元素含量百分比－原子序数法，绘制了稀土元素含量百分组成图(图6)。

(1)测试样品包括白云岩(地层)、矿体围岩、富矿石、贫矿石，∑REE较低，变化范围为(3.565～25.979)×10－6，总平均值为11.256×10－6。矿石及围岩的稀土元素含量存在一定差别，铅锌矿石的稀土元素总量低于围岩白云岩，这反映出矿石与白云岩地层之间的物源特征和沉积学性质并不完全相同，成矿物质可能不完全来自于同沉积的白云岩地层，后期深源岩浆可能提供了部分成矿物质及热卤水，并使早期矿体发生改造。

(2)稀土元素分配曲线均表现出了平滑的右倾斜式，反映了轻稀土元素富集;矿石在其重稀土区段表现为几乎平直的直线，表明其轻、重稀土分馏不明显。而白云石围岩(P1、P4和PC3)轻、重稀土较矿石分馏程度要明显，这表明虽然成矿与成岩可能是同沉积作用产物，但矿石也受到后期热液的改造作用，致使轻稀土元素相较围岩发生亏损，轻重稀土元素分馏程度发生变化。

(3)矿石及矿体围岩白云岩的稀土元素含量百

分比组成十分相类似，说明矿体及围岩中的稀土元素组成及来源具有相似的性质;但亦有部分具有一定的差别，反映矿石的物质来源除主要来自围岩地层本身之外，还有一部分物质可能来自他处。

表3 朋村－盘龙铅锌矿稀土元素组成及含量Table 3 REE content of the sampls in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit10－6

表4 朋村－盘龙铅锌矿田稀土元素的百分比组成Table 4 REE percentags of the Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit %

图5 朋村－盘龙铅锌矿稀土元素分配型式Fig.5 REE distribution pattern of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

图6 朋村－盘龙铅锌矿稀土元素含量百分组成Fig.6 REE contents and percentages of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

综上所述，朋村－盘龙铅锌矿中稀土元素组成具有相同的性质，反映为一个统一的地球化学场;但是，铅锌矿石与围岩地层白云岩在轻、重稀土元素比例、组成、分馏等特点上仍存在一定区别，表明其来源不是单一的，部分与白云岩相同，可能来源于地层。

4.4 矿床有机地球化学

本次研究对采自盘龙、古立及朋村铅锌矿床样品的有机质及“氯仿沥青A”的含量作了分析。从表5可看出，铅锌矿石中有机质含量为3.24%～10.21%，极差为6.97%，平均4.87%，反映矿床中有机质含量变化较大。这种现象的存在，一方面可能与沉积作用有关，即与沉积过程中原生有机质的供应不均匀有关，局部地段中有机质明显富集;另一方面也可能是由于后期地质作用(极有可能是成矿地质事件)从他地携带了一定量的有机质而聚集于成矿部位所致。

表5 朋村－盘龙铅锌矿样品中有机质含量Table 5 Organic matter contents of the samples in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit

样品P2、P3、P5、P8、P23和P24等分别采自盘龙矿床2号矿体的底板岩石、顶板岩石和矿体内部的矿石或泥质灰岩夹层，其有机质含量为3.66%～5.04%，平均4.24%;样品G5和G6采自古立矿段，其有机质含量分别为8.05%和10.21%。这表明铅锌矿体的赋矿地层明显富集有机质，不论是在矿体的底板、顶板，还是在矿体夹层岩石中都是如此，反映出铅锌成矿有利环境与有机质的富集地段有密切关系。

该地段富含有机质的原因主要与区内的地质热事件有关。对本区层控铅锌矿床来说，其热源主要是地热增温和深部岩浆活动。朋村－盘龙矿床的地下含矿热卤水是大气降水渗入地下深部增温加热形成的，热源主要来自地热增温形成的热晕场或地热异常体。据航磁推测，沿大瑶山西侧铜铅锌多金属成矿带有寺村、古寨、九贺、东乡、盘龙等隐伏花岗岩体，埋深1 000～1 500 m，其展布与成矿带展布基本一致，已发现矿床(点)在空间上与隐伏花岗岩体有一定联系[4，6]，说明岩浆活动对区内铅锌矿的成矿提供了热源。经过地质热事件的改造后，产生了易迁移的活泼的有机化合物。这些存在的有机质，形成了对铅锌硫化物沉淀富集有利的成矿地球化学障，使得铅锌硫化物在有机质含量高的地段发生聚集作用，最终成矿。

4.5 矿物包裹体特征

本次研究对与铅锌矿体密切共生的重晶石脉及矿体中的方解石的包裹体进行了分析，结果见表6。

在2件方解石样品26个测点中，其包裹体大小比较均一，分布范围为5～8 μm;均一温度为95～345℃，分布范围较广，极值差达250℃，平均均一温度为160.8℃;包裹体内气液比为5%～10%，平均6%。重晶石与方解石的包裹体大小、分布范围、均一温度及气液比值具有相类似的性质。但是，重晶石的形成温度总体较方解石形成温度要高，反映成矿作用是一种中—低温热液活动过程，而方解石则常常在热液活动的晚阶段大量结晶析出。

表6 朋村－盘龙铅锌矿矿物流体包裹体特征Table 6 Characteristics of minerals fluid inclusions in Pengcun－Panlong Pb－Zn deposit，Guangxi

将4件重晶石和2件方解石样品共计76个测点的温度数值，作均一温度频率分布直方图。从图7可以看出，均一温度主要分布于90～230℃区段，塔式效应不太明显，但相应集中于3个区段，即100～110、130～160和200～220℃;其他数据分布比较分散，仅有少数几个数据位于330～350℃区段。这反映重晶石和方解石形成时间较长，形成温度范围较宽，但主要集中于中－低温阶段，与前述矿物共生组合的观察结果吻合一致。

该成矿带上其他矿床的矿物流体包裹体成分研究表明[6]，北部重晶石矿床流体属高盐度K++型卤水，南部铅锌矿床属Na++Ca2+－Cl－型或Na++Ca2+－HCO3－+Cl－型卤水，盐度w(NaCl)为8.2%～14.4%，pH值为6.4～8.5，表明成矿流体中的硫化物和硫酸盐在中性或弱碱性环境下发生沉淀。

5 矿床成因探讨

通过上述矿床地质及矿床地球化学研究认为，朋村－盘龙铅锌矿床成因类型为中－低温沉积－热卤水改造型，其依据及认识主要有以下几点:

(1)朋村－盘龙铅锌矿位于来宾凹陷与大瑶山隆起接合部位，矿床明显受层位、岩性、构造联合控制。赋矿层位为下泥盆统上伦白云岩(D1sl)和官桥白云岩(D1g)，赋矿岩性以白云岩为主，赋矿构造为NE向层间挤压破碎带。

(2)矿床中矿石矿物为一套典型的中低温热液成因的矿物组合，矿石矿物主要有闪锌矿、黄铁矿和方铅矿;矿石结构主要有粒状结构、自形结构、草莓结构、蒿束结构;矿石构造主要有块状构造、(稠密)浸染状构造、角砾状构造、脉状－网脉状构造;围岩蚀变总体不强烈，蚀变类型主要为黄铁矿化、硅化和白云石化。

(3)硫同位素、氢氧同位素、稀土元素数据分析反映出成矿物质来源以地层为主，部分可能来自深源岩浆;成矿流体为大气降水的渗入，在不断循环流动并不断被加热升温的过程中逐渐溶解并萃取了岩石地层中的成矿物质而形成的地下含矿热卤水。

(4)单矿物微量元素资料显示黄铁矿的Co/Ni值＜1，S/Se值＞99×104，含As高(0.45%～2.52%)，具沉积黄铁矿特征。闪锌矿不含In，含Fe(0.85%)、Cd(0.129%)较低，含Tl(0.017 5%)较高，具层控型闪锌矿特点。

(5)矿床有机质分析数据反映有机质一方面可能与沉积作用有关，即与沉积过程中原生有机质的供应不均匀有关，局部地段中有机质明显富集;另一方面也可能是后期地质作用(极有可能是成矿地质事件)从他地携带了一定量的有机质而聚集于成矿部位。

(6)矿物包裹体数据显示，均一温度主要分布于90～230℃区段，塔式效应不明显，但相应集中于3个区段，即100～110、130～160和200～220℃。仅有少数重晶石和方解石测试数据位于330～350℃区段。这反映重晶石和方解石形成时间较长，形成温度范围较宽，但主要集中于中－低温阶段。

综上所述，朋村－盘龙铅锌矿床受层位、岩性、构造联合控制，成矿物质来源以地层为主，含矿溶液为雨水渗透地下深循环中演化而成含矿热卤水，热源主要来自地热增温和深部岩浆活动，成矿温度为90～230℃，矿床成因类型为中－低温沉积－热卤水改造型铅锌矿床。

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