廖開立，呂昶良，馬文富

(廣西地球物理勘察院，廣西 柳州 545005)

0 引言

位于四川(川)—云南(滇)—貴州(黔)三省接壤區(qū)的川滇黔成礦省是中國(guó)鉛鋅礦產(chǎn)的重要產(chǎn)區(qū)。雖然學(xué)者們對(duì)該區(qū)礦床已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究，然而對(duì)于該區(qū)礦床的形成時(shí)代、峨眉山玄武巖與成礦的關(guān)系等問(wèn)題依然存在著較大的爭(zhēng)議[1-5]，嚴(yán)重阻礙了對(duì)該區(qū)成礦過(guò)程的理解。精確的成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)，是認(rèn)識(shí)礦床成因、成礦過(guò)程的關(guān)鍵，閃鋅礦Rb-Sr定年為該區(qū)成礦年齡的確定提供了一個(gè)新的思路。本文選取川滇黔成礦省東南部的杉樹林鉛鋅礦床作為研究對(duì)象，精確測(cè)定其中閃鋅礦的Rb-Sr年齡，從而探討該區(qū)成礦過(guò)程以及礦化與峨眉山大火成巖省的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

揚(yáng)子板塊位于松潘—甘孜造山帶東南、三江造山帶東北、華夏古陸北部，主要由元古代基底及古生代—中生代蓋層組成(圖1a)。其中，元古代基底局部發(fā)生變形、褶皺，且大量中—新元古代巖漿巖沿著揚(yáng)子板塊北部邊緣侵入，引起基底發(fā)生了廣泛的變質(zhì)作用[1-4]。蓋層主要由志留系、二疊系、三疊系、第四系陸相沉積巖組成，前者主要由碎屑巖、碳酸鹽巖及黑色頁(yè)巖組成，并富含蒸發(fā)巖、有機(jī)質(zhì)；后者主要由陸相碎屑巖及少量的碳酸鹽巖夾層組成。在揚(yáng)子板塊的西部分布著峨眉山大火成巖省，其面積約為30萬(wàn)km2，主要由峨眉山溢流玄武巖組成[2-3]。揚(yáng)子板塊西部與義敦島弧在晚二疊—早侏羅世(257～205 Ma)發(fā)生了碰撞，形成了大量的逆沖斷層及褶皺[2]。燕山期和喜山期的構(gòu)造作用疊加在這些斷裂及褶皺之上，控制了該區(qū)中—新生代巖漿作用的分布[2]。

川滇黔成礦省位于揚(yáng)子陸塊西南緣的四川(川)—云南(滇)—貴州(黔)三省接壤區(qū)，即四川會(huì)理—西昌—云南易門以東、云南昆明—陸良—貴州貴陽(yáng)西北、貴州貴陽(yáng)—四川成都西南，總面積約為17萬(wàn)km2的大三角區(qū)域內(nèi)，目前已發(fā)現(xiàn)以沉積巖為容礦圍巖的鉛鋅礦(點(diǎn))500多處，其中超大型礦床1處(會(huì)澤)、大型10處(大梁子、毛坪等)、中型鉛鋅礦100余處(如杉樹林、天橋等)[2，4-5](圖1b)。區(qū)內(nèi)出露的地層有中志留統(tǒng)—中泥盆統(tǒng)淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖、上泥盆統(tǒng)—下二疊統(tǒng)淺海相碳酸鹽巖夾少量濱海相碎屑巖、上二疊統(tǒng)陸相玄武巖及海陸交互相含煤建造、下—中三疊統(tǒng)淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖、上二疊統(tǒng)和侏羅系含煤建造和河相紅色建造[6]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，廣泛分布著二疊紀(jì)峨眉山玄武巖。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，在該區(qū)的西部，NS及NE向斷裂發(fā)育；在該區(qū)的東部，NW向斷裂發(fā)育。這些斷裂控制著區(qū)內(nèi)沉積巖及火山巖的分布，區(qū)內(nèi)鉛鋅礦也主要沿著這些斷裂分布。川滇黔成礦省內(nèi)的鉛鋅礦床，均賦存在富含蒸發(fā)巖的碳酸鹽巖中[4]。

圖1 (a)華南地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖與(b)川滇黔成礦省地質(zhì)簡(jiǎn)圖[2]Fig.1 Geological sketch map of the South China (a) and Geological sketch map of the SYG metallogenic province (b)1—三疊系頁(yè)巖 2—二疊系碳酸鹽巖和峨眉山玄武巖 3—石炭系碳酸鹽巖 4—石炭系及泥盆系碳酸鹽巖 5—泥盆系碳酸鹽巖6—地層界線 7—斷層 8—中型鉛鋅礦 9—小型鉛鋅礦

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

杉樹林礦區(qū)出露的地層主要為石炭系、二疊系、中—下三疊統(tǒng)巖石。石炭系主要有下石炭統(tǒng)大埔組和擺佐組、上石炭統(tǒng)黃龍組和馬平組，其主要巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖，并有少量的泥巖。二疊系梁山組頁(yè)巖及煤層、棲霞組灰?guī)r不整合覆蓋于石炭系之上，與上部廣泛分布的峨眉山玄武巖呈不整合接觸。二疊系龍?zhí)督M頁(yè)巖及煤層覆蓋在玄武巖之上，與上部三疊系的砂巖、頁(yè)巖、泥巖、泥灰?guī)r等整合接觸。二疊紀(jì)龍?zhí)督M及三疊系中，有大量的有機(jī)質(zhì)分布[7-10]。鉛鋅礦體主要分布在上石炭統(tǒng)黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖中。

礦區(qū)主要分布著NW向及近SN向斷裂。其中，NW方向斷裂由一系列高角度次級(jí)逆斷層組成，傾角在50°～80°之間，該斷層控制著礦區(qū)鉛鋅礦體的分布；近SN向斷裂為正斷層。此外，礦區(qū)還分布著觀音山向斜、背斜。其中，向斜呈NNE向展布，出露石炭系、二疊系；背斜呈NW向展布，出露二疊系、第三系；礦體主要分布在觀音山背斜。

杉樹林礦床有22個(gè)鉛鋅礦體，呈層狀及脈狀兩種類型產(chǎn)出，其中Ⅳ號(hào)礦體為礦區(qū)最主要的礦體，礦體呈層狀，NW向展布；長(zhǎng)約460 m，寬約200 m，厚度為5.2 m；該礦體的礦石量約2萬(wàn)噸，其鉛品位為0.24%～7.94%(平均為3.64%)，鋅品位為1.09%～26.64%(平均品位為14.98%)。層狀礦體的附近分布著少量的脈狀礦體，其礦石量小于0.2萬(wàn)噸；其中，鉛的品位為0.13%～3.45%(平均為2.16%)，鋅的品位為0.85%～5.65%(平均品位為3.52%)。

由于脈狀礦體明顯切穿層狀礦體，且兩者礦物組合不同，因此可將礦區(qū)的成礦期次大致可以劃分為三個(gè)階段：階段Ⅰ為沉積階段，階段Ⅱ?yàn)闊嵋弘A段，階段Ⅲ為表生階段。其中，階段Ⅰ以大量形成閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、方解石和白云石為特征，并有少量的石英，礦體呈層狀分布在石炭系黃龍組中。該階段為杉樹林礦床鉛鋅礦化的主成礦階段，礦石中硫化物顆粒較為細(xì)小，通常小于0.5 mm，且包含有大量的有機(jī)質(zhì)。階段Ⅱ中主要的礦物為方解石、石英、黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦等，有少量的黃銅礦。該階段礦化主要形成脈狀礦化，主要分布在層狀礦體周圍，常切穿礦化的層狀礦體及圍巖，表明其形成晚于階段Ⅰ礦化；該階段礦物顆粒較大，通常大于2 mm。第Ⅲ階段在地表氧化作用下，硫化物分解，形成大量氧化物，其局部疊加在下部原生礦體上，形成復(fù)雜的混合礦體。圍巖蝕變主要為白云石化、硅化，其次為重晶石化、黃鐵礦化及方解石化。

3 樣品采集與測(cè)試

本次共采集6件階段Ⅱ脈狀礦石樣品用于分析，樣品中主要的金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦，其顆粒直徑均超過(guò)2 mm。將選好的樣品在二次蒸餾水中清晰干凈、晾干，再粉碎至200目，用超聲波清洗后在雙目鏡下挑選閃鋅礦顆粒，保證純度大于99%。Rb-Sr同位素測(cè)試是在國(guó)家測(cè)試中心完成。樣品被放置在稀鹽酸中12 h，然后用去離子水洗滌干凈，再用超聲波清洗。取100～200 mg的閃鋅礦樣品與85Rb+84Sr溶液混合，并加入王水使樣品溶解。通過(guò)陽(yáng)離子交換樹脂，分離Rb、Sr等元素。Rb-Sr測(cè)試是在Triton型TIMS完成，Rb、Sr含量及同位素比值是由同位素稀釋法計(jì)算而來(lái)[11]。測(cè)試過(guò)程中作用標(biāo)樣有GBW04411，NBS607和NBS987，其87Sr/86的值分別為0.710 24±0.000 04，1.200 50±0.000 04和0.760 09±0.000 03。

4 分析結(jié)果

杉樹林礦區(qū)閃鋅礦Rb-Sr同位素測(cè)試結(jié)果見表1。樣品中w(Rb)為0.210×10-6～0.975×10-6，w(Sr)為2.30×10-6～160.05×10-6；87Rb/86Sr和87Sr/86Sr的比值分別為0.0351～0.8445及0.7127～0.7151。依據(jù)Ludwig的方法[12]，通過(guò)Isoplot計(jì)算可得6個(gè)閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線年齡為(212.7±9.5) Ma (MSWD=0.64)，87Sr/86Sr的初始值為0.712 583±0.000 06(圖2)。在本研究計(jì)算過(guò)程中，t選擇為200 Ma。

表1 杉樹林鉛鋅礦中閃鋅礦Rb-Sr定年結(jié)果Table 1 Rb-Sr isotopic dating result of Sphalerite in Shanshulin Pb-Zn deposit

圖2 杉樹林鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線年齡圖Fig.2 Rb-Sr isochron age diagram of shhalerite in Shanshulin Pb-Zn deposit

5 討論

5.1 成礦年齡

閃鋅礦Rb-Sr同位素測(cè)試需要測(cè)試樣品具有同源、同時(shí)、封閉及相同的(87Sr/86Sr)t，且具有不同的(87Rb/86Sr)t等基本條件[13]。此外，熱液閃鋅礦中次生包裹體的存在，會(huì)極大地影響測(cè)試結(jié)果的可靠性[14]。為解決這個(gè)問(wèn)題，筆者將脈狀閃鋅礦粉碎至200目，用超聲波洗滌后再在雙目鏡下挑選。該方法能有效得去除次生包裹體的影響[15]。在87Rb/86Sr -87Sr/86Sr圖解上，杉樹林鉛鋅礦呈現(xiàn)出良好的線型關(guān)系，也從側(cè)面證明了其同源、未受到早期沉淀階段及后期次生包裹體的干擾。由此可認(rèn)為，本研究所得數(shù)據(jù)可代表杉樹林鉛鋅礦床真實(shí)形成年齡。

川滇黔地區(qū)的成礦年齡一直是學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們通過(guò)方解石、螢石的Sm-Nd測(cè)年[3，16]、閃鋅礦Rb-Sr同位素定年[6]、黃鐵礦及瀝青的Re-Os定年[17]、伊利石K-Ar定年[18]及鋯石U-Pb定年[1]等方法來(lái)確定該成礦省中鉛鋅礦床的成礦年齡。結(jié)果表明，該區(qū)礦床年齡主要形成于兩期，第一期為晚泥盆世到晚石炭世(366～305 Ma)，如大梁子(366～341 Ma)[14，19]、毛坪(322～305 Ma)[1，6]及老廠[(308±25)Ma][20]等；第二期形成于三疊紀(jì)到侏羅紀(jì)(225～165 Ma)，如會(huì)澤(225～176 Ma)[21-22]、大梁子[(204.4±1.2)Ma][23]、毛坪[(202.5±8.5)Ma][1]、天橋[(191.9±6.9)Ma][2]、茂租[(201.1±2.9)Ma][16]等。而在一些礦床，兩期成礦同時(shí)存在，如大梁子、毛坪。基礎(chǔ)地質(zhì)研究表明，在茂租、筲箕山、金沙場(chǎng)、毛坪及大梁子等礦床，均存在層狀—似層狀及脈狀兩種類型的礦化；其中，層狀礦體多賦存于泥盆系、石炭系，而脈狀礦體多切穿這些地層[2-3，6，10]，這也暗示了川滇黔地區(qū)鉛鋅礦可能存在兩期，早期形成于泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)，晚期形成晚于石炭紀(jì)，與年齡數(shù)據(jù)相吻合。

在杉樹林礦床，鉛鋅礦化主要由兩種形式：階段Ⅰ以層狀礦化為主，礦物顆粒較細(xì)；階段Ⅱ以脈狀為主，礦物顆粒較粗，且切割階段Ⅰ層狀礦化，表明階段Ⅰ礦化形成早于(212.7±9.5)Ma。其順層特征，暗示了階段Ⅰ礦化可能形成于石炭紀(jì)，這與川滇黔成礦省第一期成礦年齡相吻合。類似的地質(zhì)特征、成礦特點(diǎn)在毛坪鉛鋅礦床同樣存在。

5.2 礦化與峨眉山玄武巖的關(guān)系

川滇黔成礦省中，鉛鋅礦床與峨眉山玄武巖分布范圍存在著密切的空間關(guān)系，因此張立生推斷該區(qū)鉛鋅礦床的形成與晚二疊世峨眉山大火成巖省的噴發(fā)密切相關(guān)[24]。前人同位素?cái)?shù)據(jù)也表明，峨眉山玄武巖為川滇黔成礦省部分鉛鋅礦床提供了成礦物質(zhì)，如富樂(lè)鉛鋅礦床、筲箕灣鉛鋅礦床[3]。在杉樹林鉛鋅礦床，階段Ⅰ的礦體主要賦存在石炭系黃龍組中，可能形成于石炭紀(jì)，明顯早于峨眉山大火成巖省的形成時(shí)間(260～250 Ma)[25]，排除峨眉山玄武巖為其提供成礦物質(zhì)的可能。階段Ⅱ閃鋅礦中，(87Sr/86Sr)200 Ma比值為0.7126～0.7127(表1)，明顯高于峨眉山玄武巖(0.7039～0.7078)和區(qū)域上震旦系到三疊系的沉積地層(0.7073～0.7111)，卻低于區(qū)域上前寒武基底(0.7243～0.7288)[2]，表明該階段的成礦物質(zhì)來(lái)源可能為87Sr/86Sr初始比值較低的源區(qū)及87Sr/86Sr初始比值較高的前寒武紀(jì)基底[8]。前人的研究表明，杉樹林地區(qū)硫化物硫同位素值為12.7‰～20.3‰，明顯高于峨眉山玄武巖(0附近)，與震旦系到三疊系沉積地層中的膏巖層具有相似的硫同位素值[10]；硫化物(方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦及黃鐵礦等)206Pb/204Pb、207Pb/204Pb及208Pb/204Pb的值分別為18.276～18.654、15.448～15.874和38.083～39.573，顯示成礦物質(zhì)來(lái)源主要為基底巖石和蓋層沉積物，少量來(lái)自于峨眉山玄武巖[8]。因此，可以認(rèn)為，杉樹林鉛鋅礦中，成礦物質(zhì)主要來(lái)自于基底巖石與蓋層沉積物，峨眉山玄武巖僅在階段Ⅱ的形成過(guò)程中有少量的貢獻(xiàn)。

6 結(jié)論

杉樹林鉛鋅礦床包含三個(gè)成礦階段：沉積階段(Ⅰ)、熱液階段(Ⅱ)和表生階段(Ⅲ)；其中，階段Ⅰ礦化呈層狀，賦存于石炭系中，可能形成于石炭紀(jì)；階段Ⅱ礦化呈脈狀，切割階段Ⅰ層狀礦體及地層，形成于(212.7±9.5)Ma。S-Sr-Pb同位素特征表明，杉樹林鉛鋅礦床中的硫主要來(lái)自于沉積地層，而成礦金屬可能主要來(lái)自于基底地層與蓋層巖石，在階段Ⅱ的成礦過(guò)程中，峨眉山玄武巖可能提供了部分成礦物質(zhì)。

致謝：本研究在野外工作期間，得到了貴州省有色地質(zhì)礦床勘查院的幫助；樣品處理及實(shí)驗(yàn)得到了國(guó)家測(cè)試中心相關(guān)老師的指導(dǎo)；審稿過(guò)程中得到審稿專家的指點(diǎn)，在此一并表示感謝。