韓松，葛家昆，楊宏宇

(長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安　710064)

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山西靈丘縣支家地鉛鋅銀礦床成礦物質(zhì)來源探討

韓松，葛家昆，楊宏宇

(長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安710064)

在對支家地鉛鋅銀礦區(qū)進行了野外調(diào)查的基礎上，對支家地鉛鋅銀礦開展了礦床地質(zhì)特征、地球化學特征研究，探討了該礦的成礦物質(zhì)來源和成因，為進一步認識淺成熱液多金屬礦床的成礦規(guī)律及建立礦床成礦模型提供了有益的實例。通過對支家地鉛鋅銀礦床的研究表明，支家地鉛鋅銀礦為與隱爆作用有關的多金屬礦床，工業(yè)礦體的產(chǎn)出嚴格受隱爆角礫巖體控制，礦體多產(chǎn)出于隱爆角礫巖、次火山巖體與白云巖接觸部位、斷裂構造及次級斷裂構造接觸部位。該規(guī)律對礦床的遠景預測及找礦具有一定的指導意義。根據(jù)銀礦床成礦地質(zhì)背景、礦石微量元素稀土元素和同位素等方面的分析，表明該區(qū)巖漿巖的主要源區(qū)為下地殼，且混有幔源物質(zhì)，為成礦模型的建立提供了依據(jù)。并對鉛鋅銀礦床的地球化學特征及成礦物質(zhì)來源進行了探討。

鉛鋅銀礦床；地球化學；成礦物質(zhì)來源；礦床成因

1　礦床地質(zhì)概況

支家地鉛鋅銀礦床位于山西省靈丘縣城南13km處，地理坐標：東經(jīng)：114°11′45″～114°13′37″，北緯：39°20′21″～39°22′30″。大地構造位于華北北緣多金屬成礦帶中段，太白維山破火山口環(huán)形構造北側。礦體賦存于北西向斷裂破碎帶和其兩側的隱爆角礫巖中及火山口構造外接觸帶的白云巖中，受火山口構造控制(武鐵山等，1989；李兆龍等，1992)。

礦區(qū)內(nèi)主要出露燕山期次火山巖和隱爆角礫巖體。其中，次火山巖主要為石英斑巖，其與隱爆角礫巖的分布、產(chǎn)出特征及成礦關系密切(張北廷等，1995；陳昌勇等，1999)。

1.新生界；2.上侏羅統(tǒng)張家口組；3.上侏羅統(tǒng)白旗組；4.上侏羅統(tǒng)后城組；5.石炭系；6.奧陶系；7.寒武系；8.長城系青白口組；9.五臺群變質(zhì)巖；10.變質(zhì)石英閃長巖；11.石英斑巖；12.花崗巖；13.正斷層圖1　山西靈丘縣太白維山地質(zhì)構造略圖(據(jù)邴穎，2009,略有改編)Fig.1　The tectonic sketch of Taibaiwei Mountain of Lingqiu County, Shanxi Province

礦區(qū)內(nèi)主要出露燕山期次火山巖和隱爆角礫巖體。其中，次火山巖主要為石英斑巖，其與隱爆角礫巖的分布、產(chǎn)出特征及成礦關系密切(肖秀梅，1992)。

1.1石英斑巖

石英斑巖體呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，局部分支呈脈狀或巖床插入圍巖。

其侵入期次有2期，前期呈巖株產(chǎn)出，斑晶粗大，蝕變強，與成礦關系密切；后期石英斑巖呈脈狀產(chǎn)出，斑晶較小，也有微弱礦化(武俊厚，2009)。出露面積約1.2 km2。

1.2隱爆角礫巖體

石英斑巖沿火山通道充填后，由于下部氣液的局部集中使壓力增大，在石英斑巖和火山集塊巖、火山角礫巖之間形成火山隱爆，使石英斑巖和早期火山角礫巖、集塊巖破碎形成了隱爆角礫巖，其是礦區(qū)的主要容礦巖石，常分布于石英斑巖體的邊緣或上部。F2斷裂構造嚴格控制著隱爆角礫巖體的產(chǎn)狀、形態(tài)和空間位置(圖2)。在平面上，角礫巖體呈透鏡狀或橢圓狀，其長軸呈北西西向，長約500m，短軸長約150～200m。在橫斷面上，角礫巖體為向石英斑巖體傾斜的筒狀體，筒壁凹凸不平，并表現(xiàn)出向石英斑巖體的分支貫入，巖筒延深約650m，圍巖為石英斑巖、火山集塊巖、火山角礫巖和燧石條帶白云巖(李樹臣等，2008；周紹芝，1999)。

1.復成分角礫巖； 2.石英斑巖質(zhì)角礫巖； 3.斜裂石英斑巖； 4.崩塌-震碎角礫巖；5.銀礦體 ；6.斷層； 7.勘探線圖2　支家地礦區(qū)隱爆角礫巖筒平面圖Fig.2　Cryptoexplosive breccia tube floor plan of Zhijiadi deposit

隱爆角礫巖的成分主要是次火山巖和與其直接接觸的圍巖成分，即石英斑巖角礫和流紋巖角礫，另有少量安山巖、片麻巖、變質(zhì)石英砂巖、白云巖角礫等。角礫大小不等，形狀復雜，有棱角狀、次棱角狀、次圓狀、渾圓狀等。

膠結物主要為與角礫成分相同的巖粉、巖屑、火山灰、熔漿和后期的熱液礦質(zhì)。按角礫成分、角礫的位移程度和形成方式把隱爆角礫巖分為石英斑巖角礫巖、凝灰角礫巖、復成分角礫巖和碎裂石英斑巖等4類(李兆龍,1992; KERRICHR,2000)。其中，凝灰角礫巖和石英斑巖角礫巖是礦區(qū)的主要含礦巖石。

2　礦床地球化學特征

2.1硫同位素特征

支家地鉛鋅銀礦床硫化物樣品δ34S均為正值，其δ34S‰的分布特征見圖3，分布范圍為0.6‰～9.6‰，塔式效應明顯，為內(nèi)生源S特征，表明礦石S與礦區(qū)火山-次火山巖(圍巖)的S為同一來源。不同硫化物δ34S值的變化范圍是：黃鐵礦變化范圍較大，為3.1‰～9.6‰，閃鋅礦的變化方位為2.7‰～5.3‰，方鉛礦為0.6‰～5.2‰。δ34S值按黃鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦的順序減小，屬同一S源。

圖3　支家地鉛鋅銀礦床硫同位素組成圖解Fig.3　Sulfur isotopic composition diagram of Zhijiadi Pb-Zn-Ag deposit

2.2礦石稀土元素特征

在表1、圖4中，礦石的稀土總量為9.52×10-6～40.93×10-6，低于石英斑巖、隱爆角礫巖及其膠結物等巖石(58.89～163.753 9)，與高于莊組白云巖(12.54～22.88)相似；稀土型分布模式整體右傾，富集輕稀土(LREE/HREE =4.6～27.4)，Eu、Ce異常有正有負(δEu=0.61～1.61；δCe=0.89～1.21)，但是它們的分配模式圖卻非常負責，存在很大的差異性。結合礦區(qū)主要賦存巖石的稀土元素特征，進行對比分析發(fā)現(xiàn)：礦石的稀土元素特征有的和石英斑巖一致，有的和隱爆角礫巖相似，有的和白云巖有共同特征，其中和石英斑巖及隱爆角礫巖相似的礦石，其稀土總量普遍低于前者；和白云巖一致的礦石，其稀土總量高于前者。上述特征可能表明礦體的物質(zhì)源于周圍的賦礦巖石。

圖4　支家地鉛鋅銀礦床巖、礦石稀土元素球粒隕石標準化配分圖(據(jù)SUN & MCDONOUGH，1989)Fig.4　Rock， ore chondrite normalized REE diagram of Zhijiadi Pb-Zn-Ag deposit

2.3Pb同位素特征

分別對2種礦體類型的主要礦體礦石或礦化巖石中的方鉛礦、黃鐵礦進行了Pb同位素分析，測試結果見表2。

該區(qū)方鉛礦的206Pb/204Pb為16.388～16.617，207Pb/204Pb為15.117～15.212，208Pb/204Pb為36.416～36.830，Pb同位素值很近似，組成較均一，反映不同類型礦體的方鉛礦具有相同的成礦物質(zhì)來源。此外，207Pb/204Pb<16，μ、ω、Th/U的值為8.45～8.65、34.12～37.12、3.75～4.16，屬單階段演化的古老正常Pb。

黃鐵礦的206Pb/204Pb為16.553～16.590，207Pb/204Pb為15.327～15.352；208Pb/204Pb為36.915～36.998，特征參數(shù)μ值為8.6，ω值為36.67～36.89，Th/U值為4.27～4.29，208Pb/204Pb值略高于方鉛礦，說明黃鐵礦中釷鉛較多。但從總體看，與方鉛礦的鉛同位素組成是一致的，也屬單階段演化的古老正常Pb。

在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb的Pb同位素構造模式圖中(圖5)，方鉛礦、黃鐵礦和白云巖的Pb同位素投影點非常集中，均落在下地殼與地幔演化曲線之間；在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb構造模式圖中它們的投影點主要落在下地殼增長線附近，部分介于下地殼與地幔演化曲線之間。上述特征表明Pb的來源主要以地殼Pb為主，并有地幔Pb的混入。方鉛礦μ值變化于8.45～9.09，同樣顯示Pb為殼?；旌螾b； Th/U相對均一，為3.75～4.27，也反映出Pb為殼幔混合Pb。

圖5　支家地鉛鋅銀礦床Pb同位素構造模式圖Fig.5　Lead isotope structure schematic diagram of Zhijiadi Pb-Zn-Ag deposit

石英斑巖的206Pb/204Pb為16.985，207Pb/204Pb為15.500；208Pb/204Pb為36.548，特征參數(shù)μ、ω、Th/U值為9.06、38.72、4.27，Pb同位素組成及特征參數(shù)與礦石比較相似，除206Pb/204Pb和207Pb/204Pb略高。在Pb同位素構造模式圖上，石英斑巖的Pb同位素組成更接近于造山帶Pb同位素演化曲線(ARRIBASA,1998;毛德寶，2001)。石英斑巖形成時代早于成礦時代，區(qū)域大地構造分析顯示區(qū)域的構造環(huán)境從侏羅紀向白堊紀逐漸向更張性演變，因此，石英斑巖與礦石Pb同位素特征的微小差異表明二者形成于相同的燕山活動階段，但可能分屬于不同的演化時期，成礦形成于相對晚期的張性背景，二者的物源均包括了下地殼成分，只是存在比例上的微小差別。

表2　支家地鉛鋅銀礦床Pb同位素組成及Pb源區(qū)特征值表

2.4Rb-Sr同位素

巖石的87Sr/86Sr初始比值是巖石成因或物質(zhì)來源的良好指示。支家地銀礦石英斑巖的Rb-Sr同位素測定結果表明，Rb-Sr等時線年齡為156.03Ma，87Sr/86Sr =0.705 5，略高于上地幔平均值，而低于地殼Sr同位素平均增長值，與過渡同熔型花崗巖0.705～0.709(徐克勤，1982)比較一致，屬幔殼混源型。

2.5Hf同位素

研究發(fā)現(xiàn)隱爆角礫巖膠結物中出現(xiàn)了繼承鋯石(覃嫻瑟，2010)，其U-Pb年齡為2 473Ma，表中生代巖漿中具有下地殼古元古代基底巖石組分，揭示有下地殼的熔融和加入。鋯石176Hf/177Hf的變化范圍為0.281 893～0.282 185，Hf同位素組成比較均一；εHf(t)值分布范圍為(-17.7～-28.2)，εHf(t)<0，表明沒有新生地殼生長，巖漿主要源自單一源區(qū)；εHf(t)-t圖中的所有樣品分析點均遠離虧損地幔線和球粒隕石線，分布在地殼演化線之間，也說明該區(qū)巖體主要源區(qū)為古地殼，而非虧損地幔源區(qū)，巖漿形成的主要機制為陸-陸碰撞造山導致陸殼加厚，先存古老地殼部分熔融(圖6)。

t(Ma)圖6　支家地鉛鋅銀礦床隱爆角礫巖膠結物中鋯石的εHf(t)-t圖解(據(jù)覃嫻瑟，2010)Fig.6　Hidden breccia cements zircon εHf (t) -t diagram of Zhijiadi Pb-Zn-Ag deposit(A ccording to TAN， 2010 )

3　結論

白維山破火山口在燕山期形成?；鹕交顒映跗冢虏恐兴嵝詭r漿上侵，形成彎隆和張性斷裂，巖漿沿斷裂、裂隙噴發(fā)到地表形成一系列火山巖和次火山巖；到火山活動晚期，在破火山口的側火山口內(nèi)，石英斑巖沿火山通道充填后，其下部氣液的局部集中使壓力增大，隱爆作用沿斷裂帶發(fā)生，石英斑巖和早期火山角礫巖、集塊巖破碎形成了隱爆角礫巖，它是礦液的良好通道和有利的儲礦場所。F2斷裂構造嚴格控制著隱爆角礫巖體的產(chǎn)狀、形態(tài)和空間位置。礦體主要賦存在石英斑巖與凝灰角礫巖接觸帶、斷裂破碎帶、地層等疊加復合部位。

礦床是以銀為主，伴生有鉛、鋅等的大型多金屬礦床。成礦溫度區(qū)間在140～240℃，成礦流體整體上屬于中低溫熱液；溶液的鹽度為1.56%～10.37%(NaCI)，為低鹽度熱液；氫氧同位素顯示熱液為巖漿熱液。

石英斑巖體巖石的87Sr/86Sr =0.705 5，石英的δ18OV-SMOW值為7.5‰～8.7‰，表明礦區(qū)巖漿屬于殼?；煸葱?。礦石S與礦區(qū)火山-次火山巖(圍巖)的S同位素特征非常相似；Pb同位素則顯示成礦的物質(zhì)為殼?；旌?，結合礦石的稀土元素則發(fā)現(xiàn)礦體的物質(zhì)既有源于周圍的火山-次火山巖，也和隱爆角礫巖及白云巖有一定相關性。

支家地銀礦床受破火山口與斷裂構造控制，工業(yè)礦體的產(chǎn)出嚴格受隱爆角礫巖體控制，礦體多產(chǎn)出于隱爆角礫巖、次火山巖體與白云巖接觸部位、斷裂構造及次級斷裂構造接觸部位，礦體厚度、礦石質(zhì)量也受其控制。

礦床S同位素中硫化物的δ34S 靠近隕石型，礦床的S源為內(nèi)生成因與巖漿源有關。

Pb同位素相對穩(wěn)定，Pb的來源為下地殼和部分上地幔源，即為火山巖下伏的太古宙基底巖。

綜上所述，筆者認為支家地銀礦床是與火山巖-次火山巖有關的淺成中低溫熱液礦床。

張北廷，李占新，劉鳳歧，等.山西靈丘支家地銀礦地質(zhì)特征[J].華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志，1995，10(2):257-268.

ZHANG Beiting,LI Zhanxin,LIU Fengqi.Geological Characteristics of Zhijiadi Silver Deposit in Lingqiu,Shanxi[J]. North China Journal of Geology and mineral resources,1995, 10(2):257-268.

覃嫻瑟，吳塹虹，于洪立.山西靈丘支家地鉛鋅銀礦礦石微觀組構及地球化學特征對成礦期次的指示意義[J].大地構造與成礦學2011，35(1):118-127.

QIN Xianse,WU Qianhong,YU Hongli.Microstructure and Geochemical Characteristics of the Ores from the Zhijiadi Pb-Zn-Ag Deposit,Shanxi Province[J].Geotectonica et Metallogenia,2011,35(1): 118-127.

李兆龍，張連營.山西省支家地銀礦地質(zhì)特征及礦床成因[J].礦床地質(zhì)，1992，11(4):315-324.

LI Zhaolong,ZHANG lianying. Geological Characteristics and Genesis of the Zhijiadi Silver Deposit,Shanxi Province[J].1992,11(4):315-324.

武鐵山，徐朝雷，徐有華,等.山西省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京地質(zhì)出版社，1989.

WU Tieshan,ZHANG Lianiying,XU Youhua,et al.Regional Geology of Shanxi Province [M].Beijing:Geological Publishing House,1989.

毛德寶，鐘長汀，陳志宏,等.華北地塊北緣中段鉛鋅銀礦床成礦作用討論[J].前寒武紀研究進展，2002，25(2):105-112.

MAO Debao,ZHONG Changting,CHEN Zhihong,et al. On the Metollogenic Aspects of Pb-Zn-Ag Deposits in the Middle North Margin of North China Block[J].Progress In Precambrian Research,2002,25(2): 105-112.

冶金部第三地質(zhì)勘查局312隊.山西省靈丘縣高家莊鄉(xiāng)支家地銀礦勘探地質(zhì)報告[R]，1993.

陳昌勇，李守義，范繼璋,等.華北地塊北緣金銀銅鉛鋅成礦系列綜合信息找礦模型[J].世界地質(zhì)，1999，15:25-31.

CHEN Changyong,LI Shouyi,FAN Jizhang.The Synthetic Informational Prospecting Models of Metallogenetic Series of gold Silver copper Lead and Zinc in the Northern Borderland of North China Massif[J]. World Geology,1999,15:25-31.

周紹芝.晉東北地區(qū)銀(金)礦成礦特征及遠景淺析[J].地質(zhì)與勘探，1999，35(3):6-8.

ZHOU Shaozhi. Geology and Prospecting of Silver(Gold)Deposits in Northeast Shanxi[J].Geology and Prospecting,1999,35(3):6-8.

張北廷，李占新，劉鳳歧.山西靈丘支家地銀礦地質(zhì)特征[J].華北地質(zhì)礦產(chǎn)雜志，1995，(2):257-268.

ZHANG Beiting,LI Zhanxin,LIU Fengqi,et al. Geological Characteristics of Zhijiadi Silver Deposit in Lingqiu,Shanxi[J].Jour Geol&Min Res North China,1995,(2): 257-268.

李兆龍，唐耀林.山西省支家地銀礦地質(zhì)特征及礦床成因[J],礦床地質(zhì)，1992，11(4):315-324.

LI Zhaolong,TANG Yaolin.Geological Characteristics and Genesis of the Zhijiadi Silver Deposit,Shanxi Province[J].Mineral Deposits,1992,11(4): 315-324.

張連營，李兆龍，樊秉鴻,等.太白維山中生代火山巖特征及其與成礦的關系[J].貴金屬地質(zhì)，1997，6(2):101-113.

ZHANG Lianying,LI Zhaolong,FAN Binghong.et al.Characteristics and Mineralization of The Mesozoic Volcanic Rocks In Taibai-weishan Area,North Shanxi Province[J].Journal of Precious Metallic Geology,1997,6(2):101-113.

高昊.山西省靈丘小青溝一流砂溝銀錳多金屬礦床特征及礦床成因研究[J].地質(zhì)找礦論叢，2004，19(2):87-91.

GAO Hao.Characteristics of Xiaoqinggou Ag,Mn Polymetal Ore Deposit,LingQiu County,Shanxi Province and Study on Its Genesis[J].Geological Prospecting Review,2004,19(2):87-91.

李兆龍，張連營，駱華寶.晉北火山巖型金銀礦床同位素地球化學特征[J].地球?qū)W報，1994，l(2):145-151.

LI Zhaolong,ZHANG Lianying,LUO Huabao.Isotope Geochemistry of Volcanic Au-Ag Deposits in North Shanxi Province[J].Bulletin of the Chinese Academy of Geological Sciences. 1994,l(2):145-151.

毛景文，張作衡，余金杰,等.華北及鄰區(qū)中生代大規(guī)模成礦的地球動力學背景:從金屬礦床年齡精測得到啟示[J].中國科學(D輯)，2003，33(4):289-299.

MAO Jingwen,ZHANG Zuoheng,YU Jinjie,et al. The Mesozoic metallogenic systems in north China and its neighboring area of geodynamics background: get enlightenment from age precision metal deposit[J].Science in China(Series D), 2003,33(4):289-299.

毛德寶，鐘長汀，陳志宏,等.鉛同位素特征對成礦物質(zhì)來源的制約一以華北地塊北緣中段鉛鋅銀礦床為例[J].前寒武紀研究進展，2001，24(4):193-200.

MAO Debao,ZHONG Changting,CHEN Zhihong,et al. Pb Isotope Characteristics of Pb-Zn-Ag Deposits in the Middle North Margin of North China Block:Constraints on Source Process[J]. Progress In Precambrian Research, 2001,24(4):193-200.

LINDGEN W.Mineral Deposits(4th Edition)[M].NewYork:Mc GrawHill，1933.

BERGER B R and HENLEY R W.Advances in the understanding of epithermal gold-silverdeposits，with special reference to the western United States[J].Economic GeologyMonograph，1989，6:405-423.

HEDEN Quist J W，ARRIBASA，and REYNOLDS T J.Evolution of an intrusion centered hydrothermal system:Far Southeast Lepanto Porphyry and epithermal Cu-Au deposits， PhiliPPines[J]. Economie Geology， 1998，93(4):373-404.

GROVES Dl，GOLDFARB R J，GEBRE MariamM，et al.Orogenic Au deposits: aproposed classification in the context of their crustal distribution and relationship to other Au deposit types[J]. Ore Geology Reviews， 1998，13:7-27.

KERRICH R，GOLDFARB R J ，GROVEs D l，et al.The characteristies，origins and geodynamic settings of super giant gold metal logenic Provinces[J].Science in China Series D，2000，43(suppl.):1-68.

HEINRICH C A.Fluid-fluidinteractions in magmatic-hydrothermal ore formation[J].RevMiner.Geochem，2007，65:363-387.

2015-11-04；

2016-04-28

中國地質(zhì)調(diào)查局華北古生代成礦項目(330100110014)

韓松(1991-)，男，陜西西安人，長安大學礦物學、巖石學、礦床學碩士研究生，從事礦床學方向、礦產(chǎn)勘查方向的工作研究。E-mail:408989077@qq.com

P56；P535

A

1009-6248(2016)03-0116-08