云南澜沧大黑山铅锌矿床地质与S、Pb同位素地球化学特征研究

张仲亚

摘要：大黑山铅锌矿床位于三江地槽褶皱系昌宁——孟连裂谷南部澜沧裂谷中，构造形态为挟持于黑河与澜沧—孟连两共轭断裂间的南北向弧形断褶带，主构造线总体呈近南北向，是多种地质构造环境交替演变的地区，也是多种成矿有利构造环境和多种重要成矿地质作用“同位叠加”和耦合地区，具备典型的多成矿期、多成矿物质来源、多矿床成因类型的成矿条件。但是该区域除老厂银铅锌矿为超大型矿外，均没有发现较大的矿床。在大黑山工作发现并圈出矿体2条，具备中到大型的资源量勘探潜力。因此，研究该矿床特征和S、Pb同位素分析成矿物质来源，并与老厂矿床对比，研究成矿规律在该区域具有显著的找矿意义。研究结果认为大黑山铅锌矿具有岩浆热液型矿床地质特征，深部应有斑岩的存在。

Abstract： Daheishan lead-zinc deposit is situated in Lancang rift valley， south of the three-river geosynclinal fold system Changning-Menglian rift valley. As far as structural features are concerned， it is a south-north arc fault fold belt lying between Heihe conjugated fracture and Lancang - Menglian conjugated fracture. On the whole， it features a south-north main tectonic line. Characterized by various geological structure environment， diversified favorable ore-forming tectonic environment and various important metallogenic geologic process， it is typical of multiple metallogenic periods， multiple ore-forming material sources and multiple genetic types of mineral deposit. Except the ultra-large silver-lead-zinc mine， Laochang deposit， however， no other large mineral deposit has been discovered here. During investigations in Daheishan， 2 ore bodies， with medium and large-scale resource exploitation potential， were discovered and marked. Hence， it is of great significance for mine exploration in this area to probe into characteristics of the ore deposit， make S and Pb-based isotope analysis of metallogenic material sources， compare it with the Laochang deposit， and study the ore-forming rules. The study found that Daheishan lead-zinc deposit is characterized by magmatic hydrothermal deposit and there should be porphyre hidden in the depth.

關键词：澜沧大黑山；三江成矿带；矿床地质特征；S、Pb同位素

Key words： Daheishan in Lancang；Three-river metallogenic belt；mineral deposite geological characteristics；S and Pb isotope

中图分类号：P618.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0156-04

0 引言

澜沧大黑山铅锌矿矿区位于全球重要的三江特提斯成矿域，在区域上处于昌宁-孟连裂谷南段，多期构造演化及岩浆活动奠定优越成矿背景，该成矿域分布大量规模不等的铅锌矿矿化点。老厂矿床是目前“三江”特提斯成矿带南段澜沧裂谷内唯一的大型铅锌银多金属矿床，区内还分布有哈卜马、南本、考底、大黑山、阿卡白、南雅等银、铅锌、铜、金矿点，它们与老厂矿床有相似的地质、物探、化探、遥感特征。由云南锦业金属矿业有限公司在大黑山矿区做到了详查工作（笔者等人参与），从地表发现矿体到深部工程控制，找矿有较大的突破。笔者通过对对该矿床的地质特征及S、Pb同位素分析进行研究，以探讨该矿床的成因。

1 地质概况

1.1 区域地质背景

大黑山矿区位于印度与欧亚板块接触带。三江褶皱系南部昌宁—孟连裂谷的次级构造澜沧断陷盆地中，主构造线总体呈南北向[2]。古特提斯洋自早石炭世开始打开，形成三个主支（修沟-玛沁洋、金沙江-哀牢山洋、澜沧江-昌宁孟连洋），至早二叠世扩张到最大规模后开始俯冲消减，逐渐缩小，至晚三叠世末-早侏罗世初洋盆闭合，使冈瓦纳古陆的前缘与劳亚古陆的前缘发生碰撞。大致在晚三叠世或更早，新特提斯洋两支同时打开，并大致于早-中侏罗世之交扩张到最大规模，然后开始削减、缩小。北支班公湖-怒江洋在早白垩世末到晚白垩世（即大致在100-80Ma）闭合，完成拉萨地块与羌塘地块的碰撞拼合过程。这样导致晚古生代以来，大黑山矿区构造环境历经三次重大的转变与演化：大陆裂谷期（D-P）→区域断块隆升与断陷期或滇西特提斯开启与闭合期（T-K）→陆内碰撞造山期（Kz）。大陆裂谷期大黑山与老厂矿区都属于昌宁—孟连裂谷带，该带南北长大于320km，宽约15-50km，北窄南宽。其基底为中-新元古代变质岩系，主要岩性为绢云母石英片岩、绿泥石石英片岩、变基性-中基性火山岩及菱铁矿层。裂谷自泥盆纪开始扩张裂陷，连续沉积整套上古生界地层，总厚度大于15000m。基底为中-新元古代变质岩系（东部是澜沧群，西部为西盟群），其主要岩性为绢云母石英片岩、变基性-中基性火山岩、绿泥石英片岩及菱铁矿层，原岩为火山-沉积岩系，带内有泥盆系、石炭系、二叠系、第四系等地层出露（图1）[3]。

1.2 矿区地质特征

矿区主要出露地层由老到新分别为下石炭统南段组中段碎屑岩、上石炭统上段—下二叠统回行组碳酸盐岩局部夹碎屑岩，下二叠统拉巴组碎屑岩及下石炭统依柳组火山岩以及第四系残积、冲积、河流堆积物。区内褶皱不发育，仅发育SN、NE、NW和近EW向四组断裂构造，且以大黑山为中心，自东向西形成放射状格局，SN向断裂控制了大黑山铅锌矿的形成[4]。区内地表岩浆岩不发育，至今尚未发现未稳定的火成岩，在大黑山地区坑道工程中见到大量的富锰碳酸盐岩，表明矿区深部可能存在提供成矿物质的岩浆岩。

矿体主要赋存于近南北向的F2断裂中，出露于碳酸盐岩和砂板岩千枚岩接触的断裂接触带上盘碳酸盐岩破碎带及富锰碳酸盐蚀变岩带中，目前发现并圈出2条矿体K1、K2，均平行于F2排列，K1矿体赋存于断裂角砾破碎带内，靠断裂面一侧的破碎带中；K2矿体赋存于灰黑色、褐色富锰白云岩蚀变岩带中。目前有TC1、TC2、BT1、PD1和PD2等多个工程揭露控制，矿体斜深控制200m，走向控制210m，平均厚度13.6m（图2）。含金银铅锌等有用，按照矿床勘察Ⅱ类型勘探间距100*100m方法，即：沿矿体走向100m，倾向100m。原则上单工程间距符合上述条件控制的块段，资源储量类型确定为（332）；大于上述基本工程间距控制的块段和外推圈定块段资源储量类型确定为（333、334），可获得K1、K2源总储量Pb7.36万吨、Zn5.87万吨、Au6.63万吨、Ag224.7万吨，矿石量3197447吨。铅锌金属矿物主要有：氧化铅、氧化锌、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、软锰矿等。脉石矿物主要有石英、方解石、富锰方解石等（图3）。铅锌矿石的结构主要有它形粒状结构、土状结构、交代残余结构、充填交代结构；铅锌矿石构造为致密块状构造、侵染状构造、脉状构造。

通过对二号坑道取样化验，矿石的主要成分是铅锌金银锰铁锡钼，其中铅锌金银都达到了工业品位：Pb 5.48%、Zn 2.44%、Au 3.18%、Ag 128%。矿石中伴生有益组份据便携式光谱仪扫描锡：0.9g/t、钼：0.02g/t。构造破碎带、蚀变带化学成分据光谱分析结果如表1。

通过现已完工的工程可以看出，从上到下，矿体氧化程度变低，深部应为硫化矿。由高到低，由浅到深矿体的变化是碳酸盐构造破碎带的氧化铅锌矿、金矿、银矿—产于碳酸盐构造破碎带的氧硫混合铅锌矿、金矿、银矿—产于碳酸盐构造破碎带的原生矿。矿体据化验分析其自然类型为方铅矿闪锌矿黄铜矿黄铁矿矿石；按照矿石的氧化程度看矿体的工业类型为氧化矿石和硫化矿矿石。矿体围岩上盘以白云岩为主，下盘以砂板岩千枚岩为主。矿体夹石以咖啡色富锰灰质白云岩和灰白色白云岩为主。矿体顶板白云岩和灰岩分布于矿区的中东部，规模大（贯穿整个矿区，厚约150-500m）矿体底板围岩沿断裂带以西分布，出了矿区范围。矿石中的伴生有益有害组分：根据矿区目前所获的资料，除评价了金、银、铅锌外，矿石中伴生有益组份还有锡、钼：通过便携式光谱仪在PD2外矿石堆场，进行多点扫描，Sn含量：0.1-0.9g/t、Mo含量：0.02g/t。

2 样品采集及分析方法

样品采自大黑山矿区PD2内，由于其他坑道工程所见矿石主要是氧化矿，所以仅选取PD2中的残留硫化矿做代表性研究。分析硫同位素、铅同位素样品中有闪锌矿2件、方铅矿2件，取样位置在靠K1矿体底部。首先将样品粉碎至60-80目，在双目镜下分别挑选出闪锌矿、方铅矿单矿物，单矿物挑选纯度达到99%左右。样品分析单位为广州澳实矿物实验室，硫同位素测定方法为S-ISTP01，取硫化物（闪锌矿、方铅矿）粉末样品，称取适量放入锡舟中，采用Costech ECS4010元素分析仪配套Finnigan MAT 253稳定同位素比质谱仪测定样品中的34S/32S比值，数据经V-CDT国际标准物质标准化，得到δ34S数据，以‰表示方法精度优于0.2‰，铅同位素测定方法为PbIS-RAT61和Pb-IRM01/Pb-IRM02，PbIS-RAT61测定方法为：称取0.5克试样，用高氯酸、氢氟酸、硝酸和盐酸消解蒸干后，电热板加热-盐酸浸取；冷却后的溶液用10%的盐酸稀释至25mL，用高精度的电感耦合等离子质谱分析。检测过程中，用Pb同位素标准物质和内标来控制精密度和准确度。Pb-IRM01/Pb-IRM02测定方法为：试样加入硝酸、盐酸和氢氟酸，微波消解，然后用扇形磁场等离子质谱（HR-ICP-SFMS）测定Pb的含量。若Pb含量低，需要分离，即将消解好的溶液蒸干，加入3摩尔硝酸，通过Eichrom的离子交换树脂把Pb分离出来。把待测样品溶液中的Pb调整到适当浓度，加入内标（TI），用扇形磁场等离子质谱（HR-ICP-SFMS）测定Pb同位素，数据经内标（TI同位素比率）和外部校准（自然铅物质标样）标准化。每个消解好的样品测试两次，以获得其标准差SD。若样品中的Pb含量足够，相对偏差RSD一般小于0.1%～0.2%。

3 測试结果

3.1 硫同位素组成

对硫同位素组成的研究，是探讨成矿物质来源的重要手段，有助于示踪铅、锌等成矿物质来源，从而近一步探讨矿床成因和成矿模型（张理刚，1985）[5]。测得两件闪锌矿样品δ34S值闪锌矿>方铅矿，反映矿区硫同位素分馏可能达到平衡[5]。大黑山铅锌矿硫化物的硫同位素组成为-0.9‰～1.1‰，极差2.0‰，平均值-0.125‰，分布范围较集中，大致可以得出矿床的硫来自深部幔源（图4）。

3.2 铅同位素组成

Doe和Zartman[6-7]等在研究世界上各类矿床大量铅同位素的基础上，提出把铅同位素与地质环境和时间联系起来的构造模式，根据同位素比值投影点的分布特征及与不同地质单元平均演化曲线的关系判断成矿物质的来源[8]。因此，笔者将铅同位素组成投影于Doe和Zartman的Pb构造模式图中（图5）。

在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图上，大部分样品投点于上地壳之上，少量投点于造山带与上地壳之间。在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图上，所有样品均投点于造山带附近，并且靠近上地壳，结合铅同位素构造模式图可以推测铅等成矿物质主要来自于上地壳与造山带的混合，属于壳源，与构造活动有关。

4 讨论和结论

澜沧地区位于青藏高原东南缘，受印度与亚洲大陆持续汇聚、印度大陆东北端阿萨母突角向东楔入的影响[9]。青藏高原新生代碰撞造山运动强烈，大致可以分为主碰撞（65-41Ma）、晚碰撞（40-26Ma）和后碰撞（25-0Ma）三大阶段（侯增谦，2006a，2006b）。澜沧地区新生代陆内碰撞造山强烈，经历强烈挤压逆冲-推覆为主→大规模走滑断裂活动→伸展造山崩塌等构造环境的转换，与青藏高原构造演化过程总体相似[10]。由上文得知，大黑山铅锌矿硫同位素来自于幔源，铅同位素来自上地壳与造山带混合的壳源，推测可能深部花岗斑岩侵入带来的热液有关。

大黑山矿区位于同处于澜沧地区的老厂矿区南端160°方向，10km处，根据前人在老厂矿区所做的地球化学研究，老厂矿区花岗斑岩的硫同位素方铅矿δ34S值亏损主要集中在-0.28～-1.27，平均-0.87；闪锌矿δ34S存在富集及亏损，主要集中在-0.62～0.75，平均-0.06。总体存在规律δ34S闪锌矿>δ34S方铅矿，与大黑山矿区硫同位素组成十分接近，且δ34S接近0的矿床硫的来源主要为岩浆，总体来说，认为老厂与大黑山的硫来自岩浆，可能为花岗斑岩侵入。铅同位素主要分布于地幔-造山带-上地壳之间同位素造山带演化曲线两侧，与老厂矿区花岗斑岩成矿模式十分相似[12]。所以推测大黑山矿区的成矿模式为：在新生代陆内造山演化阶段，即新特提斯阶段，白垩纪末-早第三纪初，雅鲁藏布江洋盆封闭，印度次大陆与欧亚大陆碰撞，之后，由于印度洋板块的继续向北移动和欧亚大陆的反向阻挡作用，印度大陆向北发生陆内俯冲，导致地壳缩短加厚、青藏高原崛起和地壳物质东流。受印度次大陆和欧亚大陆的双向挤压作用制约，三江地区进入全面陆内构造调整阶段，在此成矿动力背景下，深部幔源岩浆热液和断裂活动异常活跃，成矿作用达到顶峰。由以上可以大致推测出，大黑山铅锌矿床成矿与深部岩浆活动十分密切，岩浆热液成矿作用明显，在澜沧地区具有一定找矿意义。

参考文献：

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[5]张理刚.1985.稳定同位素在地质科学中的应用-金属活化热液成矿作用与找矿[M].西安：陕西科学技术出版社.

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