贵州纳雍枝铅锌矿床Rb-Sr定年及其地质意义

关会明，石伟民，吕昶良，覃初礼

(1．广西壮族自治区地质调查院，广西 南宁 530023；2．中国-东盟地学合作中心(南宁)，广西 南宁 530023；3. 广西壮族自治区地球物理勘察院，广西 柳州 545005 )

0 引言

川滇黔成矿省是我国重要的铅锌矿产区，有大梁子、天保山、五指山等许多大型及特大型矿床。五指山铅锌矿集区是区内最重要的组成部分之一，包括杜家桥、那润、纳雍枝和新麦等多个铅锌矿，尤以纳雍枝矿床规模最大(>1.3万吨)、矿石质量最好。尽管前人对五指山矿集区内的部分矿床进行过研究，但主要涉及成矿地质背景、地球化学特征及同位素特征等方面，对该区矿床的形成时代、矿床成因等方面仍然存在较多空白[1-7]，严重阻碍了对该区成矿过程的理解。

本文在前人研究成果的基础上，结合野外观察，选取纳雍枝矿床作为研究对象，系统采集了不同矿段的硫化物样品，并对其中的闪锌矿进行Rb-Sr年龄测试，从而对该矿床的成矿时代及成因进行解释。

1 区域地质背景

研究区位于扬子陆块西南缘(图1)，主要有变质基底和沉积盖层组成，基底为古太古代—古元古代中深变质杂岩、中元古代变质细碎屑岩及新元古代变碎屑岩和碳酸盐岩，盖层为震旦系至第四系，岩性为碳酸盐岩、页岩、砂岩等，整体上以石炭系、二叠系、三叠系出露全、厚度大和缺失志留系为特征[3-5，7]。该区铅锌矿床主要赋存在上震旦统灯影组(Z2dy)至中二叠统茅口组的碳酸盐岩中，下寒武统清虚洞组(∈1q)和石炭系是主要的含矿层。区内构造发育，主体上呈NW、NNE—NEE和近EW向分布，包括紫云—垭都断裂、纳雍—息烽断裂等深大断裂及次级断裂，尤其是紫云—垭都断裂基本控制了研究区铅锌矿和热液型菱铁矿等矿物。这些断裂控制着区内沉积岩及火山岩的分布，也控制着铅锌矿床的分布。此外，区内火山活动以海西期拉斑玄武岩—峨眉山玄武岩为主，岩浆岩总体上不发育，在紫云—垭都断裂带中零星有辉绿岩出现。

图1 纳雍枝铅锌矿区域地质简图(据文献[1])Fig.1 Regional and geological sketch map of Nayongzhi Pb-Zn deposit1—上二叠统龙潭组2—中二叠统梁山组 3—中二叠统栖霞组 4—下石炭统黄龙+马平组 5—下石炭统大浦组 6—下石炭统祥摆组 7—下寒武统清虚洞组三段 8—下寒武统清虚洞组二段二层 9—下寒武统清虚洞组二段一层 10—下寒武统清虚洞组一段 11—下寒武统金顶山+清虚洞组 12—下寒武统清虚洞组 13—下寒武统金顶山组 14—震旦系灯影组 15—断层 16—地层分界线 17—铅锌矿床 18—研究区范围

2 矿区地质特征

纳雍枝铅锌矿位于五指山背斜，矿体呈层状、似层状赋存于下寒武统清虚洞组。矿区地层有下寒武统金顶山组泥质粉砂岩、页岩和清虚洞组白云岩、泥质白云岩；下石炭祥摆组砂质泥岩、泥质粉砂岩及大浦组白云岩；上二叠统龙潭组灰岩及下三叠统大冶组灰岩。第四系地层主要为河床冲积物及分散在山间的残坡积物。矿区构造极为发育，整体上为一单斜构造，地层产状变化较大，倾角一般在10°～40°。主要发育有NW向、NE向断层，前者为非含矿构造，多在寒武系发育，可能是加里东期构造运动的产物；后者为区内主要的控矿、含矿构造，与燕山期构造特征一致，多为张性正断层且表现出多期活动特征。矿区无岩浆岩出露。

根据矿体分布规律，纳雍枝矿床共划分出9个矿层，21个铅锌矿体。矿石类型单一，主要为碳酸盐岩型矿石。矿石呈自形—他形粒状结构或交代残余结构，脉状—细脉状、块状构造、角砾状构造(图2)。矿石矿物组合简单，主要为闪锌矿，其次为菱锌矿、方铅矿、黄铁矿，脉石矿物一般为白云石、方解石及少量石英、长石。其中闪锌矿呈自形—半自形粒状结构，多与黄铁矿、铅锌矿共生，呈交代溶蚀结构、碎裂结构，以浸染状构造为主，为矿体中主要金属矿物；菱锌矿多以不规则粒状零星分布于脉石矿物中；黄铁矿多呈自形—半自形粒状星散状分布于石英细脉中，粒度一般为0.02～0.04 mm。

图2 纳雍枝矿床矿石结构构造及显微镜下特征Fig.2 Microscopic textures and structures of the Pb-Zn ore in Nayongzhi deposit(a)角砾状矿石 (b)块状矿石 (c)自形—半自形粒状黄铁矿 (d)闪锌矿与方铅矿共生py—黄铁矿 Gn—方铅矿 Sp—闪锌矿

依据矿物共生组合特征及矿物间接触关系，将纳雍枝铅锌矿成矿期次划分为成岩期、热液期、氧化期三个期次，热液期包括硫化物+方解石/白云石+石英和方解石/白云石+石英两阶段。在硫化物+方解石/白云石+石英阶段主要矿物为黄铁矿、棕红色闪锌矿、粗—细粒方铅矿。矿区围岩蚀变较发育，主要有白云石化或方解石化、黄铁矿化，硅化局部可见。

3 样品采集与测试

本次共采集6件铅锌矿矿石样品用于分析，样品中主要的金属矿物为闪锌矿，将选好的样品用蒸馏水清洗，低温烘干，再粉碎至200目，在双目镜下挑选闪锌矿颗粒，保证纯度大于99%。由于闪锌矿中Rb、Sr含量较低，一般赋存在硫化物的包体矿物或流体包裹体中[8]，为确保Rb-Sr同位素测年可行性，先对其进行草测，然后挑选合适样品在国家测试中心的Triton热电离质谱进行Rb和Sr含量测试及定年。测试过程中作用标样有GBW04411、NBS607和NBS987，其87Sr/86Sr的值分别为0.71024±0.00004，1.20050±0.00004和0.76009±0.00003。测试方法和等时线年龄处理方法见参考文献[9-10]，87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 比值误差率分别为1%和0.05%，置信度95%。

4 分析结果

纳雍枝矿区闪锌矿Rb-Sr同位素测试结果见表1。样品中w(Rb)为0.16×10-6～0.71×10-6，w(Sr)为3.33×10-6～164.95×10-6；87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 的比值范围分别为0.04730～0.53255及0.71239～0.71410。依据Ludwig的方法[10]，通过Isoplot计算可得6个闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为(245.6±5.7) Ma(MSWD=0.64)，87Sr/86Sr 的初始值为0.712228±0.00002(图3)。测试结果说明纳雍枝铅锌矿的成矿时代为早三叠世，为印支—华力西期运动的产物，晚于赋矿地层清虚洞组的形成时间，属于后生矿床。

图3 纳雍枝闪锌矿Rb-Sr等时线年龄图Fig.3 Rb-Sr isochron age diagram of sphalerite in Nayongcuo deposit

表1 杉树林Pb-Zn矿中闪锌矿Rb-Sr定年结果Table 1 Sphalerite Rb-Sr isotopic dating result of Shanshulin Pb-Zn deposit

5 讨论

5.1 成矿时代

精准测定矿床成矿时代历来是矿床学研究的难点。岩浆热液矿物的Rb-Sr等时线测年法基于拥有同源、同时和封闭性的 (87Sr/86Sr)i比值以及不同的 (87Rb/86Sr)i比值[11]，因此在矿床学研究中受到越来越多的应用。分析过程中，将闪锌矿样品粉碎至200目以下，然后超声波清洗、超纯水漂洗烘干后[12]，置于聚四氟乙烯容器中制备测试样品。在本次工作中选择结晶良好且裂隙几乎不发育的块状矿石为对象，尽量满足Rb-Sr同位素测年前提条件。将硫化物全溶后，测定其Rb、Sr同位素组成及含量特征，确定其形成年龄，也代表了成矿年龄。

五指山矿区自北至南依次划分为杜家桥、屯背后、纳雍枝、新麦和那润5个矿段(或独立矿床)，除杜家桥矿段外，皆赋存在下寒武统清虚洞组，岩性主要为白云岩、泥质白云岩[5]。该地层有明显的韵律特征，矿体主要赋存在较纯的碳酸盐顶部及不纯的碳酸盐下部，具多层产出的特征。根据以上地质特征判断纳雍枝铅锌矿成矿年龄不会早于早寒武世。本次获得闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为(245.6±5.7) Ma，与以上地质事实吻合，进一步验证了本次测试成矿年龄的准确性和可行性。综上，纳雍枝铅锌矿形成于245 Ma前的早三叠世。

5.2 成矿物质来源

黔西北地区铅锌矿的成矿物质来源一直存在分歧，相继有赋矿地层[13]、峨眉山玄武岩[14]、寒武系或震旦系[15]等来源学说。陈伟等[5]发现纳雍枝铅锌矿的 δ34S 值集中在18‰～22.5‰之间，δ34S∑S>16.68‰，与海相硫酸盐的硫同位素接近，推断硫源为地层中的硫酸盐岩，是硫酸盐的还原产物。此外，他还通过发现铅同位素μ值(>9.58)判断铅来自于下地壳。

87Sr/86Sr 是判断成矿物质来源的重要指标，近些年在矿床研究中常用来示踪成矿物质来源、深部流体的壳幔混合作用[16]。由表1可见，纳雍枝铅锌矿的 (87Sr/86Sr)i介于0.71228～0.71259之间，平均值为0.71235，与Rb-Sr等时线的锶初始数据(0.71239～0.71410)接近，可以看出纳雍枝铅锌矿硫化物的锶初始比值略低于大陆地壳Sr同位素87Sr/86Sr 平均值0.719[17]，高于地幔Sr初始值0.704[18]。以上Rb-Sr同位素特征表明纳雍枝铅锌矿的成矿物质主要来自下地壳，但可能有少量地幔物质的参与。

5.3 矿床成因

纳雍枝铅锌矿床的成因一直是存在争议的，前人根据其矿体产出层状、似层状的特点认为是沉积—改造型矿床，也有根据矿体形态、矿石类型、围岩蚀变等特征认为是MVT型矿床。朱路艳[19]曾对黔西北地区典型矿床的成矿流体进行过研究，发现纳雍枝矿床中发育中低温(110℃～232℃)、低盐度 [w(NaCleqv)=0.8%～15.17%)] 的水溶液包裹体，不同于典型的MVT型铅锌矿的成矿流体特征[20]。

五指山矿集区由于位于扬子板块西南部，受到古特提斯洋的俯冲，容易使该区处于大的热流环境中，地层中的沉积水的下渗的海水混合的同时，从碳酸盐岩中淋滤、溶解了卤族元素，进而以热卤水形式在地壳中运移，运移途中不断萃取铅锌等成矿元素。含矿卤水在伸展构造背景下形成的一系列裂隙中上升至地壳浅部并与大气降水混合形成更大规模的含矿热液流体。这些含矿流体在燕山期形成的NE向构造中最终由于各种物理化学原因卸载、富集形成层状、似层状、脉状矿体。因此，纳雍枝铅锌矿同时具有层控和构造控矿的特征，成矿物质主要来源于下地壳，伸展背景下可能有少部分地幔物质沿深部断裂上涌参与成矿作用。

6 结论

1)纳雍枝铅锌矿床闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为(245.6±5.7) Ma(MSWD=0.64)，87Sr/86Sr 的初始值为0.712228±0.00002。说明其成矿时代为早三叠世，为印支—华力西期运动的产物，晚于赋矿地层清虚洞组的形成时间，属于后生矿床；

2)Rb-Sr同位素特征表明纳雍枝铅锌矿床的成矿物质主要来自下地壳，但可能有少量地幔物质的参与；

3)结合前人研究，本文认为纳雍枝铅锌矿床的形成是大规模成矿流体在区域构造耦合情况下的产物。

致谢：本研究在野外工作期间，得到了贵州省有色地质矿床勘查院的帮助；样品处理及实验得到了国家测试中心相关老师的指导；审稿过程中得到审稿专家的指点，在此一并表示感谢。