黔北桑木背斜铅锌成矿带S、Pb同位素特征及成矿物质来源探讨

朱华利，王 波，谯 常，张晗彬，韩 雪

(1.贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550000；2.中国地质大学(武汉)，湖北 武汉 430074)

1 引言

黔北桑木背斜铅锌成矿带位于扬子地块西南缘的北东向构造带。前人对桑木背斜铅锌成矿带做了较多研究，陈云明、刘金海等对黔北桑木背斜铅锌成矿带地质特征和找矿前景进行了研究，认为桑木场铅锌成矿带有较好的找矿前景(陈云明 等，2014；刘金海，2010)；张燕等基于对洞子沟铅锌矿的稀土和微量元素特征，认为其成矿模型属于MVT型铅锌矿成因(张燕 等，2011；陈云明 等，2014)。但整体工作程度仍然较低，还没有做过系统研究；特别是成矿物质来源的研究；到目前为止在该区仅发现少量的铅锌矿床(点)，均属于中小型，未见大型铅锌矿床。所以有必要对该成矿带进行深入研究，为后续铅锌矿找矿工作提供重要的基础地质依据。

硫元素广泛分布于火成岩、沉积岩、变质岩、海水以及大气降水中。硫是一个很好的示踪剂，可以根据矿物的硫同位素组成判断矿物的原始形成条件(刘子燕，2017)。此外金属硫化物中通常含有一定量的铅，而U、Th含量很低，硫化物结晶以后通过衰变作用所产生的放射性成因的铅含量非常低，对硫化物的铅同位素组成影响也可以忽略不计，因此，硫化物的普通铅同位素组成也被广泛应用于矿床定年和成矿物质示踪(Cumming G，Richards J.1975；张海 等，2016)。故本文选择桑木背斜铅锌成矿带中典型的铅锌矿床(点)进行了系统采样并开展了S、Pb同位素研究，探讨其成矿物质来源。

2 地质背景

黔北桑木背斜北接四川盆地，南邻黔中隆起北缘，为一北东向背斜构造，桑木断裂带呈北东走向切割桑木背斜核部。背斜核部出露最老地层为震旦系灯影组(未见底)，上覆寒武系戈仲伍组、牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组、陡坡寺组、石冷水组、娄山关组；奥陶系桐梓组、红花园组、湄潭组、十字铺组、宝塔组；及志留系至侏罗系地层；岩性以碳酸盐岩为主，碎屑岩次之，除二叠与三叠之交出现少量的凝灰岩外，未见其它岩浆岩出露。研究区内未见变质岩基底岩石出露，但区域地质信息显示下伏有较老的前震旦系变质岩基底地层，与滇东北地区对比，下伏基底地层可能为与昆阳群或会理群相当的地层。

3 矿床及矿石特征

研究区铅锌矿床(点)主要集中产于震旦系灯影组白云岩中，其次在寒武系清虚洞组白云岩以及奥陶系宝塔组灰岩中亦有产出。区内构造活动强烈，主要以NE向的桑木构造断裂带为主，NW向断层和节理次之。NE向桑木构造断裂带严格控制了铅锌矿的展布(图1)，所有铅锌矿床(点)均产出于桑木断层北西盘，其中棕岩沟、谢家坝、邓家沟等铅锌矿床(点)均沿桑木断层展布；而晶车井、洞子沟、大岩、槽沟等铅锌矿床(点)均产于次级断层或破碎带中。

区内铅锌矿床的矿体主要呈似层状、透镜状，其次为脉状。严格受层间剥离裂隙、节理或断层破碎带的控制。矿床围岩蚀变有重晶石化、硅化、白云石化、萤石化等。

图1 研究区地质略图(图片来源于1∶5万桑木场幅矿产地质图，略有改动)

矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿。脉石矿物主要有重晶石、石英、白云石、方解石、萤石等。闪锌矿为黄棕、红棕色(图2)；方铅矿为铅灰色。矿石具粒状结构(图3)、溶蚀交代结构；团块状构造、侵染状构造和角砾状构造。矿石类型有铅锌矿石、铅矿石和锌矿石等。

图2 洞子沟铅锌矿床红棕色闪锌矿脉体

图3 邓家沟铅锌矿点浅灰色粒状方铅矿

4 硫同位素特征

本次研究在桑木背斜铅锌矿成矿带共采集了12件样品挑选单矿物样品进行硫同位素测试分析，其中黄铁矿7件、方铅矿2件、闪锌矿3件。采自洞子沟、谢家坝的样品含矿围岩均为震旦系灯影组白云岩；棕岩沟的样品含矿围岩为清虚洞组白云岩；而采自邓家沟的样品含矿围岩为奥陶系宝塔组灰岩；围岩差异是因为成矿热液向上运移过程中遇到适合的围岩析出成矿，为断层控矿和围岩双重控矿，故研究区铅锌矿能够在不同时期的碳酸盐岩中产出。样品测试方法为： S-ISTP-01，由澳实分析检测(广州)有限公司测试分析，测试分析结果列于表1，根据表1数据进行硫化物及硫酸盐中硫同位素投图得到图4。总体桑木背斜铅锌。

表1 研究区硫化物的硫同位素组成

续表

图4 研究区硫化物中硫同位素投影图

5 铅同位素特征

笔者利用路远发开发的GeoKit软件将表2的数据进行206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb构造模式投图得到图5和图6；从图5和图6的投图曲线可以看出，所有点均落于造山带或上地壳曲线之上，说明桑木背斜成矿带的成矿物质铅来源与造山带或上地壳有关。因桑木背斜所处的大地构造位置为扬子地块西南缘，属于板块内部，并不属于造山带，所以其铅来源可能为上地壳的沉积地层。

表2 研究区硫化物的铅同位素组成

图5 研究区铅锌矿床(点)

图6 邓家沟铅锌矿点浅灰色粒状方铅矿

将表2数据进行朱炳泉矿石铅同位素的Δγ-Δβ成因分类图解投图得到图7。从图7可以看出，所有点均落于上地壳铅(2)及上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a岩浆作用)区域，表明研究区铅来源于上地壳且与热液活动有关。

图7 铅同位素的Δγ-Δβ成因分类图解

6 成矿物质来源探讨

(1)成矿物质硫的来源探讨

根据张青等研究成果，研究区海相沉积地层震旦系的硫同位素δ34S平均值17‰左右，而寒武系的硫同位素δ34S平均值28‰左右，与研究区硫化物的硫同位素平均值25.6‰相近。据图4可知桑木背斜铅锌成矿带硫化物及硫酸盐中硫同位素投图均落于沉积岩区；据此判断其硫的来源为沉积岩。故笔者认为桑木背斜铅锌成矿带成矿矿物硫来源于围岩或下伏基底地层。

(2)金属铅的来源探讨

桑木背斜铅锌矿成矿带已知矿床点产出的地层从震旦系灯影组到奥陶系宝塔组碳酸盐岩中均可见及，无论是最老的灯影组还是上覆的寒武系至奥陶系地层，其岩石地层中铅的背景值均很低，不具有提供铅源的条件。而根据前面铅同位素投图分析，其铅来源于上地壳沉积地层，且与热液活动有关，故推测桑木背斜铅锌成矿带的铅来源于该区下伏前寒武纪基底地层。故笔者认为研究区铅来源为受断层影响的热液活动将基底岩石中的铅溶出，并跟随热液运移，在热液向上运移过程中与围岩中溶出的硫结合，最终在碳酸盐岩地层中析出成矿。

7 结论

(1)桑木背斜铅锌矿带的硫化物的δ34S值变化范围较大，为相对富集重硫型。其成矿物质硫来源于围岩或下伏基底地层。

(2)桑木背斜地区铅锌矿床具有较为单一的铅金属来源。铅来源于该区下伏前寒武纪基底地层。

致谢：本文在成文过程中得到中国地质大学(武汉)韩庆森博士的悉心指导；得到习水区调项目全体项目成员的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢！