河南百炉沟铅锌银矿地球化学特征及地质意义

张红强

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州 450001）

0 前言

河南省卢氏—栾川地区不仅产有大量钨钼矿床，同时产有大量铅锌银矿床（徐文超等，2003；吕文德等，2005；李永峰等，2005）。百炉沟铅锌银矿为区内的一个重要矿产地，北西—北西西断裂构造与北西向断裂交汇部位为矿体产出部位，矿化蚀变强，成矿流体来源于岩浆水，成矿物质主要来源于地层，本文通过对百炉沟铅锌银矿床地球化学特征的分析研究，探讨了研究区内成矿流体特征和物质来源。

1 区域地质

百炉沟铅锌银矿位于华北陆块南缘，秦岭造山带东段（河南省地矿局，1989；叶会寿等，2006；王长明等，2007；李万忠，2011）。秦岭造山带内岩浆自太古代、元古代到中生代都有活动，具有多旋回、多期性特征，与成矿关系密切的燕山期中酸性小岩体遍布全区。区域近东西向和北（北）东向构造为成矿提供了良好的矿液运移及储存场所，铅、锌、银、金矿（化）点星罗棋布，成矿条件优越（燕长海等，2004）。

2 矿床地质

2.1 矿区地质

百炉沟铅锌银矿位于卢氏—栾川多金属成矿带中段（吕文德和孙卫志，2004；燕长海等，2005），栾川断裂北侧。出露地层从老到新依次为太古界太华群、中元古界官道口群和新元古界栾川群，官道口群龙家园组与栾川群冯家湾组之间的构造破碎带为区内主要含矿层位（段士刚等，2010）。

区内北西—北西西断裂构造构成了区内基本构造格架，具有宽度大、延伸长、分布密集等特点，控制着区内地层的分布（刘孝善等，1987；严海麒等，2007）。北东向发育少量的张性断裂，该组断裂与北西向断裂交汇部位是矿体的赋存部位。

区内前加里东期变辉长岩脉（墙）多呈北西—北西西向侵入于地层及构造带内，受区域断裂影响，地表片理较为发育。

2.2 矿体特征

百炉沟铅锌银矿发育10个矿带（图1），主要矿带特征描述如下：

图1 栾川县百炉沟铅锌银矿地质简图

S150矿带：呈北西—南东向展布，舒缓波状，出露长度约3000 m，宽度约2～6 m，倾向200°～210°，倾角50°～70°。岩性以碎裂硅化白云石大理岩和构造角砾岩为主，局部为碎裂岩，赤铁矿化或褐铁矿化发育。矿带内各矿体呈脉状或似层状产出。从浅至深，矿体厚度呈现逐渐变厚趋势，品位逐渐增高，矿石品位Pb：0.49×10-2～46.44×10-2，Zn：1.25×10-2～27.63×10-2；Ag：6.0×10-6～712.0×10-6。

S116矿带：呈北西—南东向展布，长度约3000 m，宽约5～50 m。矿化带（层）倾向北东，倾角40°～50°。矿体受褶皱控制，呈层状、似层状或脉状分布于背斜北翼地层中，沿走向呈舒缓波状并有分枝、错断现象。矿体长约1524 m，厚约0.75～10.88 m，倾向40°左右，倾角35°～40°。矿石品位Pb：0.39×10-2～17.73×10-2，Zn：0.73×10-2～12.96×10-2，Ag：3.20×10-6～146.75×10-6。

矿石有氧化矿和原生矿。由地表向深部原生矿石类型依次为蜂窝状矿石、角砾状矿石、细脉浸染状矿石、条纹条带状矿石及块状硫化物矿石。此外，矿石按照矿物含量划分为银铅锌矿石、铅锌银矿石（河南省地质调查院，2006①）。

矿石结构以中细粒结构、碎裂结构、交代结构为主；构造主要为致密块状构造、细脉浸染状构造、次为环带状构造或条带状构造。矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、褐铁矿，偶见菱铁矿、异极矿等；脉石矿物主要为石英、白云石、次为方解石、重晶石以及少量滑石。

围岩为硅质条纹白云石大理岩或碎裂（含炭质）白云石大理岩，围岩蚀变主要为碳酸盐化（方解石化和白云石化）、硅化、绢云母化、重晶石化、褐铁矿化，其中白云石化与矿化关系最为密切。

3 样品采集与实验方法

样品采自矿区内S152 坑道内矿体的中下部新鲜矿石，矿物组合为石英+方解石+黄铁矿+闪锌矿（少量），样品送至中国地质大学（北京）实验室进行分析，同位素测定采用LA-ICP-MA 方法，主量元素采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES），流体包裹体测温采用均一法和冷冻法，测温范围为-196 ℃～600 ℃，精度及稳定性控制在±0.1 ℃之内，微量、稀土元素的测定采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法，仪器型号为XSeries Ⅱ，精度测定中含量大于10×10-6的元素的测试精度小于5%，而小于10×10-6的元素精度为小于10%。

4 矿床地球化学特征

4.1 硫同位素

百炉沟铅锌银矿床矿石δ34S=-1.2‰～10.9‰，平均4.59‰，δ34S值变化范围较宽，均一化程度较低，证明矿床物质来源是多源的；同时δ34Spy＞δ34Ssp＞δ34Sga（表1），硫同位素分馏作用达到平衡，符合热液流体成矿的特点（张静等，2009；尹涛和徐晓春，2010；陈帅奇等，2015）。

表1 百炉沟铅锌银矿床矿石硫同位素组成

4.2 铅同位素

百炉沟铅锌银矿床矿石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb比值为0.874、0.124，极差值均小于1，变化范围很窄，相对稳定，铅同位素组成均一；208Pb/204Pb的差值相对较大（1.373），证实矿石铅同位素具有含放射性铅不高的异常铅特征。矿石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb平均值依次为17.900、15.511、38.857（表2），结合野外观察，矿石铅来源于基底熊耳群火山—沉积岩地层（王中刚和于学元，1989）。

表2 百炉沟铅锌银矿床矿石铅同位素组成

铅同位素演化图中数据点（刘英俊，1987）全部落入上地幔平均演化线与造山带平均演化线，及下地壳平均演化线与造山带平均演化线之间（图2），矿石μ(238U/204Pb)值为9.28～9.43，平均9.35；Th/U比值4.11～4.26，平均4.18。矿石中的铅属于高μ值范围，证明该类型矿床矿石中的铅可能来源于上地壳和造山带（刘英俊，1989；冯建忠等，1997；许东青等，2008）。

图2 百炉沟铅锌银矿区207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb铅同位素演化曲线（据Zatman and Haines,1988）

4.3 氢、氧同位素

矿区脉石矿物石英、方解石的δDV～SMOW值介于-83‰～-90‰之间（表3），平均值87.66‰，落于岩浆水下端范围，反映成矿流体主要来源于岩浆水（图3，Rollison，2000；陈燕等，1998；毛景文等，2002；刘家军等，2004；韩英等，2010）。

表3 百炉沟铅锌银矿床矿石氢、氧同位素组成/‰

图3 百炉沟铅锌银矿床氢、氧同位素图解

4.4 稀土元素

稀土元素分析数据（表4）及岩（矿）石/球粒陨石标准化稀土分配模式图（图4）表明，除LBb-13号样品外，其余样品围岩与矿石稀土成分基本一致，具较明显δCe正异常和δEu负异常，轻稀土相对重稀土富集特征，说明成矿物质主要来自于地层中（郑永飞和陈江峰，2000；李厚民等，2004；杨绍祥和劳克通，2007）。

表4 百炉沟铅锌银矿矿区矿石及围岩稀土元素组成/10－6

图4 百炉沟铅锌银矿石与围岩稀土元素球粒陨石标准化分布形式图

4.5 流体包裹体

矿物中流体包裹体不发育且非常细小，一般为4～6 μm，多为不规则状及椭圆状液相包裹体（表5）。均一温度集中在120 ℃～160 ℃和240 ℃～320 ℃两个温度区间（图5）第一阶段形成温度为140 ℃，属中低温范围，液相包裹体的盐度为3.71%～8.00%，第二阶段形成温度为280 ℃，为中高温范围，液相包裹体的盐度为4.65%～12.28%，反映有中高温成矿流体的叠加（徐启东等，1996；刘建明等，1997；朱群等，2004；龙训川等，2010；周云等，2014）。

表5 百炉沟铅锌银矿矿石流体包裹体均一温度和盐度

图5 百炉沟铅锌银矿矿石流体包裹体均一温度直方图

4.6 硫化物微量元素特征

矿石中黄铁矿Co/Ni值小于1（0.511），Se为1.78×10-6（表6），当黄铁矿中Co/Ni＜1，且Se范围为0.5×10-6～2×10-6时，黄铁矿为沉积成因（燕长海，2004）。同时，在不同成因矿床的黄铁矿Co/Ni比值图解上，矿区黄铁矿落入沉积成因的区域内，黄铁矿为沉积成因（朱炳泉，1998；刘斌和沈昆，1999；Jochen，2012）。综上所述，百炉沟矿区的黄铁矿是同生沉积形成，同时闪锌矿Ga/In比值＜1，表现出岩控的特征（王义天等，2005；王炳辉等，2016）。

表6 百炉沟铅锌银矿矿石及围岩微量元素组成

5 结论

通过对百炉沟铅锌银矿床的地球化学特征进行分析，得到了以下认识：（1）稀土元素特征表明围岩与矿石的稀土成分基本一致，且具有δCe正异常和δEu负异常明显，轻稀土相对重稀土富集的特征，成矿物质主要来自于地层；同时硫同位素特征研究显示矿床物质来源是多源的；铅同位素研究表明矿石铅来源于基底熊耳群火山—沉积岩地层；（2）流体包裹体为液体包裹体且均一温度偏高、盐度偏低；氢、氧同位素研究显示矿床成矿热液主要来源于岩浆水；（3）黄铁矿为同生沉积成因，硫化物表现为严控的特征，百炉沟铅锌银矿床应该为同生沉积型矿床。

致谢本论文撰写期间得到了河南省地质调查院谢朝永高级工程师、河南省第一地质勘查院江和中高级工程师的指导，在此表示衷心的感谢！

注 释

①河南省地质调查院.2006.河南省卢氏—栾川地区铅锌银矿评价报告[M].