成永生，孫午萌

(1.有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室(中南大學(xué))，長沙 410083；2.有色資源與地質(zhì)災(zāi)害探查湖南省重點實驗室，長沙 410083；3.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙 410083)

云南都龍錫鋅多金屬礦床地處老君山南部，該礦區(qū)是馬關(guān)縣境內(nèi)非常重要的礦業(yè)開發(fā)基地[1]。都龍礦床錫鋅儲量巨大，其中錫的含量可達(dá)40余萬t，鋅的含量可達(dá)400萬t，同時伴生銅、銦、鎘、鎢等30余種有用元素，屬于典型的超大型礦床，具有極高的研究價值、經(jīng)濟(jì)價值以及工業(yè)價值，備受國內(nèi)外學(xué)者以及礦業(yè)界的廣泛關(guān)注[2]。

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者在該區(qū)域取得了非常豐富的研究成果，極大地推動了礦區(qū)及礦床地質(zhì)研究，更為持續(xù)深化礦床成因理論且有效指導(dǎo)礦床深邊部地質(zhì)找礦奠定了堅實基礎(chǔ)[3-4]。然而，已有研究成果及認(rèn)識對都龍錫鋅多金屬礦床的成因機(jī)制認(rèn)識并不統(tǒng)一，主要包括巖漿熱液成因、熱水沉積-熱液改造成因、多成因復(fù)成等[5-11]，而學(xué)術(shù)界爭論的核心主要聚焦于礦床的成礦物質(zhì)來源。巖漿熱液成因觀點者認(rèn)為，成礦物質(zhì)來自于巖漿分異；熱水沉積-熱液改造成因觀點者認(rèn)為，成礦物質(zhì)來源于基底以及圍巖；多成因觀點者認(rèn)為成礦物質(zhì)具有多來源性，礦床屬不同來源物質(zhì)復(fù)合成礦作用的綜合結(jié)果。

因此，進(jìn)一步探究礦床的成礦物質(zhì)來源，對于揭示礦床成因機(jī)制、建立礦床成因模式具有重要理論價值，對于指導(dǎo)礦床的深部地質(zhì)找礦以及礦產(chǎn)資源勘查具有現(xiàn)實意義。本研究緊緊圍繞都龍錫鋅多金屬礦床的成礦物質(zhì)來源問題，采集礦床新揭露剖面的巖礦石樣品，利用硫鉛同位素示蹤方法及研究手段，深入探索礦床金屬硫化物的硫、鉛來源，旨在為豐富和發(fā)展都龍錫鋅多金屬礦床的成礦理論提供新素材。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

都龍錫鋅多金屬礦床位于都龍花崗巖體西面，礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于越北地塊、華南褶皺系、揚子地塊、哀牢山褶皺系等幾大構(gòu)造單元接合部位(見圖1所示)，屬于典型的變雜巖漿穹窿構(gòu)造[1, 7]。

區(qū)域地層出露較齊全，主要發(fā)育下古生界寒武系和奧陶系，中古生界泥盆系，與礦區(qū)關(guān)系密切的地層為田篷組[5-6]。都龍錫鋅多金屬礦床歷經(jīng)漫長且復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，構(gòu)造十分復(fù)雜，構(gòu)造演化的主體集中于印支期和燕山期。區(qū)內(nèi)巖漿巖極為發(fā)育，酸性巖漿侵入活動強(qiáng)烈，從而形成了與錫鋅多金屬礦床密切相關(guān)的老君山復(fù)式花崗巖體[12-14]。

1-老君山第一期花崗巖；2-老君山第二期花崗巖；3-老君山第三期花崗巖；4-礦體；5-矽卡巖；6-區(qū)域斷層；7-次級斷層(礦區(qū)主要控礦構(gòu)造)；8-寒武統(tǒng)沖莊組，圖中出露為該組第二段，巖性為板巖夾灰?guī)r；9-寒武統(tǒng)田蓬組；10-研究區(qū)；a-礦區(qū)圖；b-區(qū)域大地構(gòu)造圖圖1 云南都龍區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡圖(據(jù)何芳等，2015)[15]Fig.1 Regional geological and tectonic sketch map of Dulong in Yunnan province

2 礦床地質(zhì)特征

都龍錫鋅礦區(qū)自北向南由銅街、曼家寨、辣子寨、五口硐、南當(dāng)廠等多個礦段組成，自南至北約為八公里，構(gòu)成錫、鋅、銅、鉛、銀多金屬礦帶[1, 6]。

都龍錫鋅多金屬礦床賦存于田蓬組第二段至第四段片巖、大理巖夾似層狀矽卡巖中。礦床的礦石類型主要為錫石-硫化物-矽卡巖型，主礦帶外圍還發(fā)育硫化物-碳酸鹽型和硫化物-螢石-石英脈型。金屬礦物主要為鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、錫石、磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦和毒砂。脈石礦物主要為石英、綠泥石、角閃石(陽起石-透閃石系列為主)、透輝石、綠簾石、絹云母、斜長石等。變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和固溶體出溶結(jié)構(gòu)廣泛發(fā)育，在一些矽卡巖型礦石中還可見變余膠狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為紋層狀-條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、片狀-片麻狀構(gòu)造、斑點狀-斑雜狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造[6-8, 15-16]。

3 樣品及分析方法

本次用于分析測試的15件巖礦石樣品均采集于都龍錫鋅礦區(qū)的露天采場，樣品非常新鮮，均無風(fēng)化現(xiàn)象，其中，黃鐵礦樣品6件，磁黃鐵礦樣品6件，閃鋅礦樣品2件，毒砂樣品1件。黃鐵礦主要呈脈狀和浸染狀兩種形式產(chǎn)出，且兩種不同產(chǎn)出形式的黃鐵礦結(jié)晶形態(tài)差異明顯。脈狀黃鐵礦一般產(chǎn)出于解理裂隙中，形成充填型裂隙脈，此類型黃鐵礦結(jié)晶形態(tài)均較好，顆粒較大。浸染狀產(chǎn)出的黃鐵礦結(jié)晶普遍較細(xì)，用肉眼一般難以辨認(rèn)礦物晶形。脈狀和浸染狀黃鐵礦完全差異的產(chǎn)出形態(tài)，可能反映了不同的成礦期次，體現(xiàn)了不同的成礦地質(zhì)環(huán)境，如壓力條件、溫度條件、構(gòu)造體制等。野外地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，塊狀礦石中黃鐵礦通常與閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等共生。(鐵)閃鋅礦礦石通常為塊狀構(gòu)造，部分呈浸染狀產(chǎn)出。毒砂礦物產(chǎn)出于塊狀礦石中，與閃鋅礦、黃鐵礦等共生。

本次硫、鉛同位素分析在武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，鉛同位素測試使用的儀器設(shè)備為MAT-262多接受器的熱電離質(zhì)譜儀，以硅膠作為發(fā)射劑，測定采用靜態(tài)模式，采用標(biāo)準(zhǔn)樣SRM 981控制質(zhì)譜計中的質(zhì)量分餾，國際標(biāo)樣NBS-981的測定值為206Pb/204Pb等于16.937，207Pb/204Pb等于15.491，208Pb/204Pb等于36.722。

4 分析測試結(jié)果

4.1 硫同位素組成

都龍錫鋅多金屬礦硫同位素測試結(jié)果如表1所示，總體而言，δ34SCDT值介于-1.27‰～2.92‰，主要以正值為主，極差為4.19‰，平均值為0.87‰。6個黃鐵礦樣品的δ34SCDT值均為正，介于0.74‰～2.92‰，極差為2.18‰，平均值為1.66‰。6個磁黃鐵礦樣品中，3個樣品的δ34SCDT值為正，3個樣品的δ34SCDT值為負(fù)，總體介于-1.27‰～2.48‰，極差為3.75‰，平均值為0.28‰。兩個閃鋅礦樣品的δ34SCDT值均為較小的正值，分別為0.10‰和0.17‰，極差為0.07‰，平均值為0.14‰。1個毒砂樣品的δ34SCDT值亦為正值(1.18‰)，大于15個樣品硫同位素δ34SCDT值的平均值(0.87‰)。

表1 云南都龍錫鋅多金屬礦硫同位素組成

4.2 鉛同位素組成

從都龍錫鋅多金屬礦床礦石硫化物鉛同位素組成可以看出(如表2所示)，206Pb/204Pb值介于17.573～18.574，極差為1.001，平均值為18.267；207Pb/204Pb值介于15.526～15.746，極差為0.22，相對較為均一，平均值為15.677；208Pb/204Pb值介于38.077～39.158，極差為1.081，均值為38.81；ω值變化范圍為38.87～41.09，平均值為39.66；μ值范圍為9.43～9.74，均值為9.64；Th/U為3.91～4.13，平均值為3.98。

表2 云南都龍錫鋅多金屬礦鉛同位素組成

5 討論

5.1 硫來源分析

硫同位素被廣泛應(yīng)用于礦床學(xué)的研究，特別是通過硫同位素組成可以判斷熱液硫化物礦床的成因及其硫源，具有極好的示蹤作用。已有研究表明，巖漿硫來源的礦床同位素值介于-2.0‰～6.5‰。都龍錫鋅礦床的硫同位素值變化于-1.27‰～2.92‰，變化范圍較窄，且以較小的正值為主，總體顯示出巖漿硫的特點。然而，劉玉平等認(rèn)為[16]，都龍礦床硫同位素組成反映了深部巖漿房和海水硫酸鹽兩種不同源區(qū)所提供的硫，在熱水沉積作用中可能存在動態(tài)的混合過程，總體上表現(xiàn)出隨層序向上深部巖漿源硫所占比例逐步減少的趨勢，硫同位素組成保留了Sedex型礦床的部分特征，硫源主要來自于熱水沉積期間深部巖漿房和海水硫酸鹽，二者可能存在混合機(jī)制，另外老君山花崗巖也提供了部分硫。

5.2 鉛來源分析

鉛同位素組成是研究金屬礦床甚至非金屬礦床的重要手段，對于探究礦床的物質(zhì)來源以及成礦作用的深部地質(zhì)背景具有重要作用，主要包括模式年齡法、等時線年齡法、Δβ-Δγ圖解法、構(gòu)造模式法以及全方位對比法等方法。Zartman和Doe將鉛同位素與地質(zhì)環(huán)境以及時間聯(lián)系起來，根據(jù)同位素比值投影點的分布特征及與不同地質(zhì)單元平均演化曲線的關(guān)系判斷成礦物質(zhì)來源，時至今日，該方法依然被學(xué)術(shù)界廣泛接受與應(yīng)用，尤其在揭示深部成礦地球動力學(xué)機(jī)制、發(fā)展礦床成因理論等方面發(fā)揮著重要作用[17]。何芳等通過對都龍礦床的礦石礦物、花崗斑巖長石、大理巖、片巖和基底片麻巖的鉛同位素特征深入研究，指出該礦床的鉛主要來源于老君山花崗巖，基底片麻巖對鉛的貢獻(xiàn)很??；而片巖和大理巖分布分散，明顯偏離礦石礦物鉛同位素組成，基本對該礦床的鉛來源沒有貢獻(xiàn)[15]。

依據(jù)都龍錫鋅礦床硫化物鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖(圖2)和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖(圖3)，黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、毒砂礦物的鉛同位素投點分布較為集中，鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖中投影點主要位于造山帶和上地殼增長曲線，鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖中投影點主要位于造山帶和下地殼增長曲線之間，表明礦床金屬硫化物的鉛源具有多來源特征，主要來自于下地殼，同時造山帶型鉛也發(fā)揮了一定作用，二者共同組成了鉛的來源。

圖2 都龍錫鋅礦床硫化物鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖Fig.2 207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb diagram of sulfides from the Dulong Sn-Zn polymetallic ore deposit in Yunnan, ChinaA-地幔(Mantle)；B-造山帶(Orogene)；C-上地殼(Upper Crust)；D-下地殼(Lower Crust)

圖3 都龍錫鋅礦床硫化物鉛同位素208Pb/204Pb-206Pb/204Pb增長曲線圖Fig.3 208Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb diagram of sulfides from the Dulong Sn-Zn polymetallic ore deposit in Yunnan, China

5.3 成礦構(gòu)造背景

Zartman構(gòu)造模式圖已是使用最普遍的礦石鉛同位素示蹤圖解法[17-18]，至今依然是使用頻率較高的鉛同位素示蹤成礦物質(zhì)來源方法之一。據(jù)Zartman和Doe的鉛同位素構(gòu)造環(huán)境判別圖[17]，鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造環(huán)境判別圖中，所有投影點基本落入下地殼區(qū)域；而鉛同位素208Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造環(huán)境判別圖中，投影點也完全落入下地殼構(gòu)造區(qū)域。因此，以上兩個判別圖一致表明，都龍錫鋅多金屬礦床主體形成于下地殼構(gòu)造環(huán)境，同時下地殼為成礦作用提供了非常重要的物質(zhì)來源。都龍錫鋅礦床屬于多因復(fù)成礦床，主要與滇東南地區(qū)晚白堊世大規(guī)模的花崗巖成巖—成礦事件有關(guān)，受到晚中生代以來華南地塊巖石圈伸展作用的影響與制約[13]。

6 結(jié)論

1)云南都龍錫鋅多金屬礦床金屬硫化物硫同位素δ34SCDT值介于-1.27‰～2.92‰，極差4.19‰，均值0.87‰，總體表現(xiàn)為巖漿硫的特點，暗示礦床硫主要來自于巖漿作用。

圖4 都龍錫鋅礦床硫化物鉛同位素207Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.4 207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb diagram for discriminating tectonic settings

LC-下地殼；UC-上地殼；OIV-洋島火山巖；OR-造山帶；A，B，C，D分別為各區(qū)域中樣品相對集中區(qū)。圖5 都龍錫鋅礦床硫化物鉛同位素208Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.5 208Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb diagram for discriminating tectonic settings

2)礦床金屬硫化物206Pb/204Pb為17.573～18.574，均值18.267；207Pb/204Pb為15.526～15.746，均值15.677；208Pb/204Pb為38.077～39.158，均值38.81；ω=38.87～41.09；μ=9.43～9.74；Th/U=3.91～4.13。礦床鉛源表現(xiàn)出多來源，以下地殼鉛源為主，次為造山帶鉛，礦床形成受下地殼構(gòu)造環(huán)境影響和控制。