楊紅梅 ,芃劉重段瑞春顧曉敏,盧山松譚娟娟蔡應(yīng)雄張利國(guó)邱嘯飛

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 武漢地質(zhì)調(diào)查中心 同位素地球化學(xué)研究室,湖北 武漢 430205;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心,湖北 武漢 430205;3.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局 103地質(zhì)大隊(duì),貴州 銅仁554300)

0 引言

貴州鉛鋅礦不僅分布廣泛,而且相對(duì)集中,有一半以上的鉛鋅礦分布在黔東和黔西北地區(qū),其中黔東鉛鋅礦帶沿黔東走滑盆地西緣外側(cè)分布,大多相對(duì)集中在松桃-銅仁-江口、鎮(zhèn)遠(yuǎn)-臺(tái)江-雷山、凱里-都勻這三個(gè)片區(qū)內(nèi)(王華云,1993)。1990年以來(lái),地質(zhì)與礦床學(xué)家對(duì)黔東鉛鋅礦床的地質(zhì)、地球化學(xué)特征、地層沉積序列和巖相古地理等開(kāi)展了大量研究(李宗發(fā),1991,1992;陳國(guó)勇等,1992,2005;王華云,1993,1996;王華云和施繼錫,1997;葉霖等,2000,2005,2006;黃遠(yuǎn)成,2003;戴傳固等,2005;周太明和王世杭,2011;吳自成等,2012;湯朝陽(yáng)等,2012a,2012b,2013;蔡應(yīng)雄等,2014),認(rèn)為保靖-銅仁-凱里斷裂由北至南呈 NNE向展布延伸,縱貫湘西黔東地區(qū),控制了鉛鋅礦帶分布。區(qū)內(nèi)鉛鋅礦主要賦存于下寒武統(tǒng)清虛洞組下部,嚴(yán)格受地層層位及巖性控制,含礦巖石為含有機(jī)質(zhì)、藻及藻屑的藻灰?guī)r,礦床規(guī)模與藻灰?guī)r厚度成正比。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,具有分布廣、資源潛力大等特點(diǎn)。尤其是近年對(duì)湘西黔東地區(qū)開(kāi)展的地球化學(xué)調(diào)查研究工作(李堃等,2013)表明,以花垣、嗅腦和卜口場(chǎng)鉛鋅礦床為代表的花垣-銅仁-鎮(zhèn)遠(yuǎn)一帶,其鋅供應(yīng)量達(dá)317965萬(wàn)噸,探明鋅儲(chǔ)量1241萬(wàn)噸,預(yù)測(cè)鋅資源量1241萬(wàn)噸,對(duì)持續(xù)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求具有重要意義。然而,目前關(guān)于成礦時(shí)代與成因的認(rèn)識(shí)較為混亂。代表性的觀點(diǎn)有三種,一是成礦時(shí)期主要為燕山中晚期,礦床主要為構(gòu)造、巖性控礦,屬沉積-強(qiáng)烈改造型層控礦床(陳國(guó)勇等,1992);二是黔東鉛鋅礦成礦帶形成于437～433 Ma,屬盆源熱液礦床和盆地控礦(王華云,1993,1996);三是成礦時(shí)代為加里東運(yùn)動(dòng)的中晚期,成礦物質(zhì)主要來(lái)源于上地殼即烏訓(xùn)組地層巖石(葉霖等,2000,2005,2006)。上述混亂的成因認(rèn)識(shí)不僅已成為影響深入研究成礦作用的突出問(wèn)題,同時(shí)也難以對(duì)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)的勘查工作提供科學(xué)的指導(dǎo)。

成礦作用同位素地質(zhì)年代學(xué)研究不僅對(duì)了解礦床成因、探討區(qū)域成礦地質(zhì)背景和總結(jié)區(qū)域成礦規(guī)律具有重要的理論意義,而且對(duì)指導(dǎo)礦產(chǎn)普查、勘探、進(jìn)行區(qū)域成礦預(yù)測(cè),擴(kuò)大找礦遠(yuǎn)景具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此,長(zhǎng)期以來(lái)準(zhǔn)確地確定礦床的形成時(shí)代在礦床學(xué)研究和礦產(chǎn)勘查中均占有重要地位。然而,因鉛鋅礦床的定年一直比較困難,前人獲得的礦床年齡多為鉛模式年齡(李宗發(fā),1991,1992;王華云,1993;林方成,1995;侯滿堂等,2007),但不管是單階段還是多階段模式,所獲年齡均具有多解性。這種方法正逐漸被摒棄。近些年來(lái),隨著同位素質(zhì)譜儀的升級(jí)和測(cè)年技術(shù)的提高,除個(gè)別采用磷灰石裂變徑跡法研究會(huì)頂鉛鋅礦床年齡(李小明等,2000)之外,Rb-Sr和Sm-Nd同位素(Halliday et al.,1990;Nakai et al.,1990;李文博等,2002,2004;李發(fā)源等,2003a,2003b;喻鋼,2005;李厚民等,2007;張長(zhǎng)青等,2008;Yin et al.,2009;田世洪等,2009;姚軍明等,2010;湯達(dá)愉,2010;藺志永等,2010;鮑淼等,2011;杜國(guó)民等,2012;胡喬青等,2012;羅俊華等,2012;段其發(fā)等,2014;張?jiān)菩碌?2014)及Ar-Ar定年技術(shù)(毛景文等,2006;蔣映德等,2006,2007;Qiu and Jiang,2007)在國(guó)內(nèi)鉛鋅礦床定年研究中得到了廣泛應(yīng)用。本研究對(duì)賦存于下寒武統(tǒng)清虛洞組藻灰?guī)r中的貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床開(kāi)展了閃鋅礦Rb-Sr和方解石Sm-Nd同位素定年研究,以期為該區(qū)鉛鋅礦床的形成時(shí)限與成因提供同位素年代學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況與樣品采集

貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)和華南褶皺帶的過(guò)渡帶上,屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)貴陽(yáng)復(fù)雜變形區(qū)的東緣、湘西武陵山早期華南褶皺斷裂帶西側(cè)和湘黔古斷裂帶中段。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,由 NNE向銅(仁)-玉(屏)深大斷裂和 NEE向黃泥樹(shù)走滑斷裂及與之伴生的次級(jí)NNE-NE向斷裂和層間破碎滑脫帶組成該區(qū)的主要構(gòu)造格架,以 NE向黃家院斷層和 NNE向文筆峰斷層、銅仁斷層為代表,構(gòu)成銅仁一帶兩個(gè)不同方向的滑移-推覆構(gòu)造體系的前緣推擠帶,兩個(gè)推擠帶在銅仁城區(qū)一帶構(gòu)成雙沖構(gòu)造。銅(仁)-玉(屏)深大斷裂在區(qū)域上控制了鉛鋅礦帶的分布。褶皺構(gòu)造以NNE向銅仁復(fù)式向斜、卜口場(chǎng)褶皺群及東風(fēng)林場(chǎng)背斜為代表,其轉(zhuǎn)折端多被斷層破壞和改造。區(qū)內(nèi)由老到新出露有南華系、震旦系、寒武系、奧陶系和第四系。南華系和震旦系分布在溪口、掛幫、壩黃以西地段,出露面積不大,沉積特征為冰磧礫巖組合和碳酸鹽巖-碎屑巖組合;寒武系發(fā)育最全,分布最廣,總體表現(xiàn)為碎屑巖、碳酸鹽巖沉積組合特征(吳自成等,2012)。

銅仁卜口場(chǎng)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。斷裂主要為NE向斷層,斷距小,走向延伸不遠(yuǎn),對(duì)礦層和礦體沒(méi)有破壞作用,對(duì)鉛鋅成礦有利;區(qū)內(nèi)褶皺簡(jiǎn)單,僅有北面的苗坡向斜(吳自成等,2012)。礦區(qū)含礦層及礦化蝕變主要產(chǎn)于下寒武統(tǒng)清虛洞組二段第二亞段灰色厚層泥粉晶藻灰?guī)r(?1q2-2)(圖1、2)中,與李梅鋅礦床賦存層位相同(夏新階和舒見(jiàn)聞,1995)。礦體呈似層狀和透鏡狀大致順層產(chǎn)出,與圍巖產(chǎn)狀略有交角(4°～8°)。礦層底板標(biāo)高在 414.5～425.0 m 之間,品位和厚度變化較大。礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)2條礦化帶:Ⅰ號(hào)礦化帶是區(qū)內(nèi)最大的礦體,規(guī)模中等,位于雞子灣-雷打巖一帶,由地表和深部工程(ZK105、ZK201、ZK402、ZK406、ZK507、ZK402、LD1、LD2、LD3)所控制和圈劃,呈NE向展布,走向長(zhǎng)約380～470 m,傾向延伸近 200～330 m,礦體厚0.37～15.44 m(ZK402) (一般厚 1.70～3.20 m),平均厚2.65 m。礦石品位介于0.01%～22.10%之間,Pb、Zn平均品位分別為2.94%和3.55%。閃鋅礦和方鉛礦呈星狀、細(xì)脈狀及浸染狀分布巖石中,在方解石細(xì)脈較發(fā)育地段鉛鋅品位相對(duì)富集。同時(shí)通過(guò) LD1、LD2、LD3工程揭露,NW方向節(jié)理發(fā)育。Ⅱ號(hào)礦化帶位于苗坡-涼風(fēng)坳附近,由深部工程(ZK008、ZK706、ZK705、ZK807、ZK808、ZK1108)控制,礦體呈NE向展布,走向延伸280 m,傾向延伸70 m,礦體平均厚度 2.87 m,平均品位:Pb(1.02%);Zn(1.96%),閃鋅礦和方鉛礦呈現(xiàn)星點(diǎn)狀、浸染狀及脈狀分布于藻灰?guī)r及藻灰?guī)r的節(jié)理裂隙中,偶見(jiàn)氧化。礦區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的礦石礦物組成極為簡(jiǎn)單,原生金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、次為黃鐵礦;脈石礦物以方解石、炭泥質(zhì)為主,次為螢石和瀝青等;次生礦物有菱鋅礦、白鉛礦和異極礦、鉛釩和裼鐵礦等。礦區(qū)內(nèi)鉛鋅礦圍巖蝕變明顯,主要有方解石化、白云石化,重結(jié)晶作用、黃鐵礦化等。其中方解石化、重結(jié)晶作用、黃鐵礦化與成礦關(guān)系密切。方解石化大致可分為成礦期方解石脈與成礦后方解石脈兩大類。成礦期方解石脈與成礦關(guān)系密切,常為交代成因的大致順層的網(wǎng)脈狀、斑點(diǎn)狀、斑塊狀乳白色方解石集合體,在脈的邊緣常見(jiàn)鉛鋅礦化分布;另為高角度含礦方解石細(xì)脈,常成組出現(xiàn),且相互有交叉,顯張性特征,一般沿張節(jié)理或張性斷裂破碎帶產(chǎn)出。成礦后方解石脈為乳白色方解石細(xì)脈,一般切割含礦脈石但不含礦,礦區(qū)內(nèi)分布普遍。重結(jié)晶作用主要表現(xiàn)為原巖組成礦物的泥晶結(jié)構(gòu)粒度增大,鉛鋅礦物分布于重結(jié)晶后的海綿組構(gòu)及圍巖的方解石晶粒中,礦化與重結(jié)晶有著明顯密切的關(guān)系。

圖1 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

用于本次研究的礦化方解石白云石蝕變巖和礦化含藻凝塊泥粉晶灰?guī)r樣品采自 Ⅰ號(hào)礦化帶(圖1),主要為浸染狀(局部脈狀或團(tuán)塊狀)構(gòu)造礦石(圖3),金屬礦物主要為閃鋅礦和方鉛礦,次為黃鐵礦,脈石礦物以方解石和炭泥質(zhì)為主,次為螢石和瀝青等。礦化含藻凝塊泥粉晶灰?guī)r薄片(圖4a、4b)顯示,巖石主由粉晶方解石、泥晶方解石和藻凝塊組成。粉晶方解石呈它形粒狀,大小一般 0.01～0.03 mm,部分0.03～0.05 mm,鑲嵌狀分布,為巖石主體部分。泥晶方解石也呈它形粒狀,大小一般 0.001～0.01 mm,細(xì)分散狀分布。藻凝塊由藻粘結(jié)方解石組成,似血凝塊狀,一般 0.05～0.1 mm,部分 0.1～0.3 mm,星散狀分布。重結(jié)晶明顯,部分界限模糊不清或消失。縫合線為波狀-齒狀,被不透明礦物充填交代,呈假象產(chǎn)出。巖石碎裂明顯,內(nèi)網(wǎng)狀裂隙可見(jiàn)。沿網(wǎng)狀裂隙有方解石、白云石和不透明礦物充填交代。巖石蝕變明顯,蝕變礦物主要為它形粒狀方解石,大小一般 0.1～0.5 mm,部分 0.5～3 mm,少量 3～5 mm,鑲嵌狀分布,集合體沿巖石裂隙充填交代。由此推斷礦石形成過(guò)程為:含藻凝塊泥粉晶灰?guī)r→壓溶作用→碎裂、蝕變、礦化。礦石光片(圖4c、4d、4e、4f)顯示,礦石礦物為它形粒狀的閃鋅礦,大小一般0.1～0.2 mm,部分 0.2～0.3 mm,少量 0.3～0.5 mm,極少量 0.5～1 mm,星散狀分布,集合體似斑點(diǎn)狀分布。方鉛礦為它形粒狀,大小一般0.01～0.1 mm,部分0.1～0.2 mm,少量0.2～0.5 mm,部分星散狀分布,部分脈狀分布,部分方鉛礦包裹閃鋅礦生長(zhǎng)(圖4e),局部可見(jiàn)三角形陷孔,局部尖角狀交代閃鋅礦,表明閃鋅礦形成早于方鉛礦。值得指出的是,礦石樣品(圖3)整體上顯示方解石集合體呈網(wǎng)脈狀、斑點(diǎn)狀、斑塊狀分布,產(chǎn)狀上顯示與早期形成的礦體或礦脈沒(méi)有穿插或切割關(guān)系,表明方解石主要為成礦期產(chǎn)物,但礦石光片(圖4d、4f)顯示,有部分方解石與方鉛礦沿著同一閃鋅礦細(xì)脈充填,表明方解石晚于閃鋅礦形成,應(yīng)屬于成礦期后期產(chǎn)物。

圖2 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦區(qū)1-1′勘探線剖面圖Fig.2 Profile of 1-1′ exploration line of the Bokouchang Pb-Zn ore district in Tongren,Guizhou

圖3 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床礦石樣品11PKC-03(a)和11PKC-10(b)的手標(biāo)本照片(礦物名稱縮寫:cc.方解石;sp.閃鋅礦;gn.方鉛礦)Fig.3 Photos of samples 11PKC-03 (a) and 11PKC-10 (b) from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

2 樣品處理與分析方法

將礦石樣品中具有重結(jié)晶特征的方解石去除,粉碎至 40～80目,淘洗后進(jìn)行初選,然后在雙目鏡下挑純閃鋅礦和方解石,對(duì)其開(kāi)展顯微鏡下觀察及X射線物相分析,結(jié)果表明其純度大于 99%。用去離子水清洗挑純的單礦物,在低溫下烘干備用。

稱取閃鋅礦樣品 100～200 mg至干凈瑪瑙研缽中,加適量超純水研磨(Nakai et al.,1993),轉(zhuǎn)移至燒杯中,加稀 HCl浸泡后,轉(zhuǎn)入離心管離心,分離出酸提取相和殘余固相。將酸提取相直接蒸干,加入適量85Rb+84Sr混合稀釋劑,用1 mol/L HCl溶解后備做Rb、Sr分離。而對(duì)于殘余固相,用王水溶解后蒸干,加入適量85Rb+84Sr混合稀釋劑和2.5 mol/L HCl溶解并蒸干,反復(fù)2～3次后,亦用1 mol/L HCl溶解(杜國(guó)民等,2012)。溶解后的清液采用AG-50w×8陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法分離和純化 Rb和 Sr,然后采用TRⅠTON進(jìn)行同位素組成質(zhì)譜分析。Rb、Sr的流程空白分別為～1×10-10和～5×10-10。整個(gè)分析過(guò)程采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04411、NBS607和NBS987進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控,其中,GBW04411的 Rb、Sr含量(×10-6)和87Sr/86Sr比值分別為 250.3±0.7、159.6±0.5和 0.75991±0.00015,NBS607 分別為 523.7±0.8、65.60±0.24和 1.20046±0.00015,NBS987的87Sr/86Sr比值平均值為 0.71023±0.00009,分析結(jié)果與其證書(shū)推薦值在誤差范圍內(nèi)完全一致,表明 Rb-Sr測(cè)試數(shù)據(jù)可靠可信。

對(duì)于方解石樣品Sm-Nd同位素分析,平行稱取兩份適量樣品置于 Teflon器皿中,一份加入145Nd+149Sm 混合稀釋劑,另一份不加稀釋劑,用氫氟酸和高氯酸分別溶解后,采用 AG-50w×8陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)離心后得到的上層清液進(jìn)行分離,加了稀釋劑的解吸液蒸干后用于Sm、Nd含量質(zhì)譜分析,未加稀釋劑的解吸液繼續(xù)采用 P507樹(shù)脂柱(2-乙基己基膦酸單-2-乙基己基酯)分離和純化Nd,用做Nd同位素比值分析。Sm、Nd含量和Nd同位素比值質(zhì)譜分析在熱電離質(zhì)譜儀TRⅠTON上完成,Nd同位素比值分析中產(chǎn)生的質(zhì)量分餾采用146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行冪定律校正,Sm、Nd含量采用同位素稀釋法公式計(jì)算得到。全流程N(yùn)d、Sm空白分別為1.1×10-10和3.8×10-11。整個(gè)分析過(guò)程用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04419和ZkbzNd(JMC)分別對(duì)全流程和儀器進(jìn)行監(jiān)控。其中,GBW04419 的 Sm、Nd 含量(×10-6)和143Nd/144Nd比值分別為 3.028±0.015、10.136±0.072、0.512724±0.000007,JMC 的143Nd/144Nd比值為 0.511558±0.000009,與其推薦值在誤差范圍內(nèi)完全一致。表明Sm-Nd測(cè)試數(shù)據(jù)可靠可信。

圖4 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床礦石樣品的薄片和光片鏡下圖Fig.4 Micrographs of ore samples from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

3 分析結(jié)果

對(duì)貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床的閃鋅礦和方解石開(kāi)展Rb-Sr和Sm-Nd同位素組成分析,其結(jié)果分別列于表 1和表 2。已有研究(Nakai et al.,1990;Christensen et al.,1995;韓以貴等,2007;楊紅梅等,2012)表明,閃鋅礦中的Rb、Sr可能賦存于流體包裹體、閃鋅礦的晶格缺陷或八面體晶體的空隙中或被包裹的原生脈石礦物(如黑云母、鉀長(zhǎng)石和絹云母)中。筆者近幾年的研究表明,Rb、Sr還可能分布在碳酸鹽和極少量硅酸鹽包裹體中(未發(fā)表成果)。用于本次定年研究的閃鋅礦,通過(guò)顯微鏡下觀察及 X射線物相分析,結(jié)果表明其純度大于 99%,含有～1%的方解石。因 Sr的離子半徑(1.13 ?)與 Ca 的(0.99 ?)相似,Sr易與 Ca在方解石等礦物中形成類質(zhì)同象,碳酸鹽包裹體中的Sr含量較高,而利用弱酸可將賦存于碳酸鹽中的普通Sr提取出來(lái)(未發(fā)表成果)。因此,本研究對(duì)閃鋅礦礦物同時(shí)開(kāi)展了弱酸提取分相,以去除包裹在挑純礦物中的次生流體包裹體和方解石。表1中數(shù)據(jù)表明,閃鋅礦弱酸提取相具有Rb低、Sr高、Rb/Sr比變化很小特征,而硫化物相具有 Rb高、Sr低、Rb/Sr比變化范圍大的特點(diǎn)。如弱酸提取相的87Rb/86Sr、87Sr/86Sr比值分別介于 0.03236～0.09328和0.70946～0.70987,變化范圍很小,但與其對(duì)應(yīng)的硫化物相的87Rb/86Sr、87Sr/86Sr比值分別介于0.9009～3.237和 0.71561～0.73167,變化范圍大于閃鋅礦礦物的值。表2中數(shù)據(jù)表明,方解石的Sm、Nd含量較低,分別介于 0.0907×10-6～0.4347×10-6和0.4373×10-6～2.186×10-6之間,對(duì)應(yīng)的147Sm/144Nd、143Nd/144Nd比值分別變化于0.1051～0.1255和0.511806 ～0.511869之間。

表1 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr同位素組成分析結(jié)果Table 1 Rb-Sr isotopic compositions of sphalerites from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

表2 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床方解石Sm-Nd同位素組成分析結(jié)果Table 2 Sm-Nd isotopic compositions of calcites from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

用Ⅰsoplot程序Model 3對(duì)獲得的貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr和方解石Sm-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理,獲得閃鋅礦礦物 Rb-Sr參考等時(shí)線年齡466±13 Ma(MSWD=2.0) (圖5a)、閃鋅礦礦物+弱酸提取相+硫化物相 Rb-Sr參考等時(shí)線年齡 483±9 Ma(MSWD=8.0)(圖5b),方解石 Sm-Nd參考等時(shí)線年齡 422±48 Ma(MSWD=0.71) (圖6)。兩條 Rb-Sr之間及方解石的143Nd/144Nd與其1/Nd之間并不具有顯著的正相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明從數(shù)據(jù)擬合角度講,圖5、6給出的Rb-Sr和Sm-Nd等時(shí)線不是假等時(shí)線。

圖5 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床閃鋅礦礦物(a)和礦物+酸提取相+硫化物相(b)Rb-Sr同位素等時(shí)線圖Fig.5 Rb-Sr isochrons of sphalerites (a),sphalerites and their leachates and washing residues (b) from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

圖6 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床方解石Sm-Nd同位素等時(shí)線圖Fig.6 Sm-Nd isochron of calcites from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

4 討論

等時(shí)線對(duì)應(yīng)的初始87Sr/86Sr比值分別為 0.70920和0.70908,Sm-Nd等時(shí)線對(duì)應(yīng)的初始143Nd/144Nd比值為 0.511520。從87Sr/86Sr-1/Sr(圖7a)和143Nd/144Nd-1/Nd(圖7b)可以看出,閃鋅礦的87Sr/86Sr與其 1/Sr

前人關(guān)于湘西黔東鉛鋅礦帶的成因認(rèn)識(shí)具有分歧。如李宗發(fā)(1991)通過(guò)對(duì)該礦帶實(shí)地觀察和區(qū)內(nèi)嗅腦礦田礦石的S、Pb同位素研究指出,沉積-成巖階段沒(méi)有成礦,但成礦至少可分為加里東早期礦源層形成和加里東晚期礦源層改造形成礦床兩個(gè)階段。然而,另有學(xué)者通過(guò)分析貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床地質(zhì)特征(吳自成等,2012)及地層特征與鉛鋅成礦關(guān)系(湯朝陽(yáng)等,2012b),認(rèn)為其成礦作用可分為沉積成礦或沉積初步富集階段與后生改造成礦作用兩個(gè)階段。

本研究獲得閃鋅礦礦物 Rb-Sr等時(shí)線年齡466±13 Ma(MSWD=2.0) (圖5a)和閃鋅礦礦物+弱酸提取相+硫化物相 Rb-Sr等時(shí)線年齡 483±9 Ma(MSWD=8.0)(圖5b),二者在誤差范圍內(nèi)一致,表明閃鋅礦中次生流體包裹體和方解石包裹體對(duì)其年齡基本沒(méi)有影響,即閃鋅礦和方解石基本屬于同一期次,且各相中的Rb-Sr體系達(dá)到了平衡。但將閃鋅礦分相去除方解石之后,其年齡略高于閃鋅礦礦物本身的年齡,可能是由于方解石屬于成礦期晚期階段產(chǎn)物(前已述及),其在閃鋅礦中會(huì)略微影響Rb-Sr年齡,但影響不大。因此,483～466 Ma應(yīng)代表了該鉛鋅礦床的主成礦期。而由于構(gòu)筑Sm-Nd等時(shí)線的方解石數(shù)據(jù)僅 4個(gè)點(diǎn),且橫坐標(biāo)147Sm/144Nd和縱坐標(biāo)143Nd/144Nd比值的變化范圍較小,獲得的方解石Sm-Nd等時(shí)線年齡422±48 Ma(MSWD=0.71)誤差較大,但鑒于該等時(shí)線線性較好、MSWD值接近于1,且用于本次定年研究的方解石部分與方鉛礦沿著同一閃鋅礦細(xì)脈充填,部分沿方鉛礦細(xì)脈充填(圖4d、4f),屬成礦期后期產(chǎn)物(前已論述),認(rèn)為該 Sm-Nd年齡可能代表了同期成礦作用的后期階段。綜合分析礦區(qū)和礦床地質(zhì)概況與礦石光薄片鑒定結(jié)果,認(rèn)為卜口場(chǎng)鉛鋅礦床后期改造成礦作用可能存在兩個(gè)階段,其中,第一階段為 483～466 Ma,與馬元鉛鋅礦床成礦時(shí)代486±12 Ma (李厚民等,2007)和湘西打狗洞鉛鋅礦床成礦時(shí)代 489.6±5.9 Ma(杜國(guó)民等,2012)在誤差范圍內(nèi)一致,均屬早奧陶世,而另一成礦階段可能發(fā)生于～422 Ma,屬早志留世。已有研究表明,該區(qū)經(jīng)歷了晚震旦世-早寒武世早期由拉張凹陷向熱沉降的轉(zhuǎn)換及早寒武世晚期到早奧陶世成熟被動(dòng)大陸邊緣的演化過(guò)程(葉紅專和蒲心純,1991;蒲心純等,1993;夏文杰等,1994;雷義均等,2012),區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育,NNE向銅(仁)-玉(屏)深大斷裂在區(qū)域上控制了鉛鋅礦帶的分布(吳自成等,2012),指示上述兩個(gè)階段成礦可能主要與區(qū)內(nèi)加里東運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

圖7 貴州銅仁卜口場(chǎng)鉛鋅礦床閃鋅礦87Sr/86Sr-1/Sr(a)和方解石143Nd/144Nd-1/Nd(b)相關(guān)關(guān)系圖Fig.7 Plots of 87Sr/86Sr vs.1/Sr of sphalerites (a) and 143Nd/144Nd vs.1/Nd of calcites (b) from the Bokouchang Pb-Zn deposit in Tongren,Guizhou

為了探究黔東鉛鋅礦床成礦流體來(lái)源,前人(李宗發(fā),1991,1992;王華云,1993,1996;蔡應(yīng)雄等,2014)對(duì)其開(kāi)展了流體包裹體、S、Pb、C和O同位素研究,結(jié)果表明,成礦流體為中-低溫、中-高鹽度熱鹵水,其來(lái)源為混合來(lái)源,可能主要是從盆地細(xì)碎屑巖中排出的盆源熱液和下滲熱液(王華云,1993,1996)或地層封存水與區(qū)域熱液流體(蔡應(yīng)雄等,2014)。本研究中閃鋅礦分相和閃鋅礦礦物Rb-Sr等時(shí)線對(duì)應(yīng)的初始87Sr/86Sr同位素比值分別為0.70920和0.70908,接近或略高于碳酸鹽巖地層和同時(shí)期的古海水87Sr/86Sr比值,且方解石Sm-Nd等時(shí)線給出的初始143Nd/144Nd比值(0.511520)為低放射成因Nd同位素特征(其 εNd(t)為-11.2),指示其流體來(lái)源具有Sr、Nd富集特征,為成礦流體主要是成巖過(guò)程中形成的地層封存熱鹵水與加里東運(yùn)動(dòng)形成的區(qū)域性熱液流體(蔡應(yīng)雄等,2014)提供了佐證。

5 結(jié)論

(1) 獲得閃鋅礦礦物Rb-Sr等時(shí)線年齡466±13 Ma(MSWD=2.0)和閃鋅礦礦物+弱酸提取相+硫化物相Rb-Sr等時(shí)線年齡483±9 Ma(MSWD=8.0),二者在誤差范圍內(nèi)一致;獲得方解石 Sm-Nd等時(shí)線年齡422±48 Ma (MSWD=0.71)。

(2) 卜口場(chǎng)鉛鋅礦床主要為后生改造成礦,可能存在兩個(gè)階段:第一階段為483～466 Ma,屬早奧陶世,而另一成礦階段可能為～422 Ma,屬早志留世,兩個(gè)階段成礦可能主要與區(qū)內(nèi)加里東運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

(3) Rb-Sr和Sm-Nd等時(shí)線對(duì)應(yīng)的初始87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值指示其流體來(lái)源具有 Sr、Nd富集特征,為成礦流體主要是地層封存水與區(qū)域熱液流體提供了佐證。

致謝:野外工作得到了武漢地質(zhì)調(diào)查中心“上揚(yáng)子鉛鋅礦床與巖相古地理關(guān)系研究”項(xiàng)目組湯朝陽(yáng)研究員等的幫助,兩位審稿專家對(duì)初稿提出了非常寶貴的修改意見(jiàn)和建議,在此一并表示衷心的感謝！

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