張進平，黃從俊

1.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021；2.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081

0 引言

揚子地塊西南緣的川－滇－黔交界地帶，是我國密西西比河谷型（MVT）鉛鋅礦床集中產(chǎn)出區(qū)（圖1a）.該礦集區(qū)北起四川漢源，向南經(jīng)會東至云南昆明，西起四川會理天寶山，向東經(jīng)云南巧家到貴州威寧.在這一狹長地帶中，分布著MVT Pb－Zn礦床、礦點和礦化點400多處［1］，其中（超）大型10余處（如會澤、大梁子、樂紅、天寶山和赤普大型鉛鋅礦床）、中型礦床幾十處，小型礦床百余處.爾呷地吉Pb－Zn礦床位于赤普大型MVT Pb－Zn礦床北側(cè)，是新近發(fā)現(xiàn)的中型Pb－Zn礦床（Pb＋Zn金屬儲量大于30×104t，Zn平均品位5.30%，Pb平均品位3.25%）（圖1a）.目前存在該礦床成因類型不清、成礦作用與峨眉山玄武巖巖漿活動是否有關(guān)等問題，這些問題不僅制約了對該礦床成因的認識，還制約了該礦床的進一步找礦方向與勘探工作，其主要原因之一，是缺乏對礦床成礦時代的精確定年.

由于缺乏可直接用于同位素定年的礦物，MVT鉛鋅礦床如何精確定年的問題一直困擾著國內(nèi)外礦床地質(zhì)學(xué)家［2-3］.輕稀土元素（LREE）Sm和Nd的地球化學(xué)性質(zhì)相近，由放射性母體衰變形成的穩(wěn)定子體可在礦物晶格中穩(wěn)定保存，因為礦物晶格中的Sm－Nd同位素體系具較高的封閉性、較強的抗風(fēng)化和蝕變能力，所以在熱液活動和蝕變作用強烈的礦床中，Sm－Nd同位素等時線法是精確、有效的定年手段［4］.稀土元素（REE）在流體體系中通常與CO32－、HCO3－、OH－、F－、HPO42－等絡(luò)陰離子結(jié)合以穩(wěn)定絡(luò)合物形式運移［5］；六次配位的REE3＋離子半徑為1.032～0.861 pm，其中Sm3＋、Nd3＋離子半徑分別為0.958 pm和0.983 pm，而方解石中六次配位的Ca2＋半徑為1.0 pm.由于六次配位的Sm3＋、Nd3＋離子半徑與六次配位的Ca2＋半徑非常相近，因此在方解石結(jié)晶沉淀時，Sm3＋、Nd3＋可大量類質(zhì)同象替換Ca2＋進入方解石晶格［6］.目前，已有許多中國學(xué)者成功利用方解石Sm－Nd等時線法對MVT Pb－Zn礦床進行了精確定年，如云南會澤超大型鉛鋅礦床［7］、云南茂租中型鉛鋅礦［8］、四川大梁子大型鉛鋅礦［9］等.方解石是爾呷地吉Pb－Zn礦床中重要的脈石礦物之一，主成礦期方解石與方鉛礦和閃鋅礦緊密共生.因此，本文首次對爾呷地吉Pb－Zn礦床主成礦期方解石進行Sm－Nd同位素等時線定年，并討論其地質(zhì)意義.

1 礦床地質(zhì)特征

爾呷地吉Pb－Zn礦床所在區(qū)域為揚子地塊西南緣龍門山造山帶前緣的巨厚碳酸鹽巖臺地，其北東側(cè)與四川盆地相接，北西側(cè)靠近東門山造山帶，西南與三江造山帶接壤，東南臨近華南褶皺系與南盤江前陸盆地［9］.區(qū)內(nèi)發(fā)育多條深大主斷裂，主斷裂旁側(cè)發(fā)育多條次級斷裂，MVT Pb－Zn礦床主要分布于這些主斷裂或其次級斷裂附近.爾呷地吉Pb－Zn礦床就位于近南北走向的石棉－小江斷裂北段（圖1a）.

礦區(qū)內(nèi)出露地層以沉積成因為主，從震旦系到奧陶系均有出露（圖1b）.地層從新到老有奧陶中統(tǒng)上巧家組（O2q）中層（粉砂質(zhì)）泥巖夾長石石英砂巖，奧陶系下統(tǒng)下巧家組上段中厚層塊狀細晶白云巖（O1q2），奧陶系下統(tǒng)下巧家組下段（O1q1）灰白色厚層狀泥質(zhì)細粒石英砂巖，奧陶系下統(tǒng)紅石崖組（O1h）互層灰綠色－紫紅色泥巖、砂巖，寒武系上統(tǒng)二道水群（C3e）淺灰色—灰色中厚層狀白云巖，寒武系中統(tǒng)西王廟組（C2x）中厚層狀粉砂巖夾微晶白云巖，寒武系下統(tǒng)龍王廟組（C1l）黃灰色中厚層狀粉晶白云巖，寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組（C1c）紫紅色－灰綠色砂泥巖夾白云巖，寒武系下統(tǒng)筇竹寺組（C1q）灰黑色薄—中厚層狀炭質(zhì)頁巖夾粉砂巖及震旦系燈影組（Z2dn）白云巖地層.此外前人調(diào)查發(fā)現(xiàn)在礦區(qū)外的西南和東南方向有峨眉山玄武巖出露［10］.爾呷地吉Pb－Zn礦床的礦體主要賦存于震旦系燈影組三段的第二巖性段（Z2dn3－2）中，巖性為含黑色燧石條帶的白云巖；礦體的頂板為寒武系下統(tǒng)筇竹寺組炭質(zhì)頁巖夾粉砂巖（圖2a）.礦區(qū)位于走向近南北、樞紐南端傾伏的沙岱向斜中.該向斜從核部到翼部，地層巖性由奧陶系向震旦系地層變化，地層厚度逐漸變薄.礦區(qū)發(fā)育斷層4條，均為走向近北西、傾向北東的逆斷層，其中主斷層F1（馬拉哈逆沖斷層）沿北西走向貫穿礦區(qū)，傾角74～80°，切錯沙岱向斜各組成地層，在該斷層兩盤均有礦體存在（圖1）.

礦床分為南西、中部和北東3個礦區(qū)，鉆探和平硐等探礦工程在這3個礦區(qū)已控制4條礦體.礦體呈似層狀、透鏡狀和不規(guī)則囊狀.低品位似層狀礦體中方鉛礦和閃鋅礦呈浸染狀分布，高品位角礫狀礦體中方鉛礦和閃鋅礦呈網(wǎng)脈狀膠結(jié)白云巖角礫（圖2a）.部分礦體明顯受構(gòu)造裂隙控制，具有順斷裂分布的特征（圖1b）.礦石礦物主要為方鉛礦和閃鋅礦，少量黃鐵礦，極少量黃銅礦.脈石礦物主要有白云石、方解石和石英.礦石構(gòu)造主要有細脈－浸染狀、塊狀和角礫狀（圖2a、c）.礦石結(jié)構(gòu)主要有自形晶結(jié)構(gòu)（圖1d）、交代－侵蝕結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)［8］.礦床中鉛鋅礦化與硅化、方解石化（圖2b、d）和瀝青化密切相關(guān)［9-11］.礦床經(jīng)歷了沉積成巖期、熱液成礦期和表生氧化期3個階段，其中熱液成礦期為礦床Pb－Zn主要成礦期［10］.

圖1 爾呷地吉Pb－Zn礦床地質(zhì)概況Fig.1 Geological sketch map of Ergadiji Pb-Zn deposit

圖2 爾呷地吉Pb－Zn礦床蝕變及礦化特征的典型野外及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Typical photographs showing the alteration and mineralization features of Ergadiji Pb-Zn deposit

2 樣品及分析方法

本研究選取爾呷地吉Pb－Zn礦床主成礦期中與方鉛礦和閃鋅礦緊密共生的8件方解石樣品對其進行Sm－Nd同位素分析，樣品采自礦床中4個主要礦體的采礦平硐和鉆孔巖心.方解石樣品經(jīng)破碎后過30目尼龍篩，在30～60目粒度范圍內(nèi)，借助雙目體式顯微鏡手工挑選純度達99%的方解石顆粒2 g；然后在超聲波清洗器中，用優(yōu)級純酒精對挑純后的方解石表面和裂隙中的雜質(zhì)進行清洗，低溫蒸干后磨至200目.Sm－Nd同位素組成分析測試在中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素實驗室完成，分析測試方法為同位素稀釋—熱電離質(zhì)譜分析法.具體步驟為：1）每個樣品平行稱取兩組0.1 g方解石樣品，第一組加入145Nd＋149Sm混合稀釋劑，第二組不加稀釋劑；2）用氫氟酸和高氯酸溶解樣品，趕酸后用鹽酸提取上清液，用陽離子交換樹脂對上清液進行分離和純化；3）第一組解吸液蒸干后用于Sm、Nd含量質(zhì)譜分析，第二組解吸液蒸干后繼續(xù)用鹽酸提取上清液，用有機萃取樹脂柱分離和純化Nd，用于Nd同位素比值分析；4）采用熱電離質(zhì)譜儀Triton進行Sm－Nd同位素組成分析，采用146Nd/144Nd＝0.7219對質(zhì)譜分析過程中產(chǎn)生的質(zhì)量分餾進行冪定律校正，采用同位素稀釋劑公式計算Sm、Nd含量.分析過程中Nd同位素標樣GB204419測定結(jié)果為Sm＝2.018×10－6，Nd＝10.18×10－6，143Nd/144Nd＝0.512726±0.000008，全程Sm、Nd空白分別為1.92×10－6和3.88×10－6.分析結(jié)果見表1.

表1 爾呷地吉Pb－Zn礦床方解石Sm－Nd同位素組成Table 1 Sm-Nd isotopic composition of the calcite samples from Ergadiji Pb-Zn deposit

3 分析結(jié)果

從表1中可知，爾呷地吉MVT Pb－Zn礦床主成礦期與方鉛礦和閃鋅礦緊密共生的8件方解石樣品的Sm含量變化于0.175×10－6～0.876×10－6，平均0.556×10－6；Nd含量變化 于0.414×10－6～6.550×10－6，平均1.722×10－6；147Sm/144Nd值變化于0.058489～0.663246，134Nd/144Nd值變化于0.511852～0.512626.總體來看，方解石的Sm、Nd含量變化較大，Sm/Nd變化于0.097～1.103，且不具有線性變化特征，這為利用方解石進行Sm－Nd同位素等時線定年奠定了基礎(chǔ).

在147Sm/144Nd－143Nd/144Nd圖中（圖3），8件主成礦期方解石Sm－Nd同位素組成擬合出一條具有高度相關(guān)性的直線（y＝0.0013x＋0.511757，R2＝0.9948），1/Nd和143Nd/144Nd之間不存在線性關(guān)系（表1），樣品采自同一礦床的不同礦體且未受到蝕變，具有同時、同源、封閉體系特征，這些均表明圖3所示直線具有真實的等時線意義.利用Sm－Nd同位素等時線方程m＝eλt－1［4］（m為等時線斜率0.0013，λ為Nd同位素衰變常數(shù)6.54×10－12/a），計算出爾呷地吉Pb－Zn礦床8件與方鉛礦、閃鋅礦密切共生的方解石樣品的等時線年齡t＝203±6 Ma（MSWD＝1.2），Nd同位素初始值（143Nd/144Nd）i＝0.511757±16.

圖3 爾呷地吉MVT Pb－Zn礦床方解石的Sm－Nd同位素等時線圖解Fig.3 The Sm-Nd isochron curve for calcite samples from Ergadiji MVT Pb-Zn deposit

爾呷地吉Pb－Zn礦床中主成礦期方解石的Sm－Nd等時線年齡為203±6 Ma（MSWD＝1.2），代表了方解石從成礦流體中沉淀結(jié)晶，Sm－Nd同位素體系封閉至今的時間.由于方解石與方鉛礦和閃鋅礦緊密共生（圖2c、d），因此，方解石的結(jié)晶年齡亦可代表方鉛礦和閃鋅礦的結(jié)晶年齡，即爾呷地吉Pb－Zn礦的成礦年齡為晚三疊世末期203±6 Ma.

4 討論

4.1 峨眉山玄武巖巖漿活動與礦床Pb－Zn成礦作用關(guān)系

前人研究認為，川滇黔交界地區(qū)的MVT Pb－Zn礦床（點）與峨眉山玄武巖分布范圍具有基本一致的特征，尤其是與陸相峨眉山玄武巖的分布范圍相重合.但許多學(xué)者對峨眉山玄武巖巖漿活動與川滇黔地區(qū)MVT型Pb－Zn礦化間的關(guān)系卻產(chǎn)生了分歧，分為有關(guān)和無關(guān)兩種觀點.有關(guān)的觀點認為：1）峨眉山玄武巖的噴發(fā)時限及范圍與川滇黔地區(qū)的Pb－Zn礦床的成礦時限及分布范圍具有一致性［12-13］；2）峨眉山玄武巖巖漿活動驅(qū)動的區(qū)域性地下熱鹵水活動，使得川滇黔地區(qū)廣泛分布的Pb－Zn－Ag成礦元素活化、遷移，并在有利地段富集形成礦床和礦集區(qū)，最終形成以峨眉山玄武巖分布區(qū)為中心，向邊緣依次出現(xiàn)Pb－Zn－Ag－Hg－Sb－Au的成礦分帶特征［13-14］；3）峨眉山玄武巖巖漿活動不僅提供了部分成礦物質(zhì)，而且其巖漿去氣作用形成的流體參與了成礦作用，是成礦熱動力的主要來源［15-16］.無關(guān)的觀點認為：1）時空上的一致性和相關(guān)性不足以完全替代礦床的成礦機理，區(qū)內(nèi)鉛鋅礦床為典型的MVT Pb－Zn礦床，其成礦作用具有顯著的層控性、受斷裂控制、后生成因、沉積－改造特征等非巖漿成因特征［9，11，17-18］；2）成礦流體具有溫度、鹽度較低、富含油氣包裹體的特征，H－O同位素亦不具有巖漿水特征，而是可能與造山運動及古油藏破壞有關(guān)［9，11］.

從本次研究結(jié)果來看，雖然峨眉山玄武巖與Pb－Zn礦床存在空間上的相關(guān)性，但是：1）峨眉山玄武巖是以富含Cu、Ni等過渡組元素和Pt、Pd等鉑組元素、貧Pb元素為特征的地幔柱成因產(chǎn)物［19］，不具備形成大型、超大型Pb－Zn礦床的潛力，且川滇黔地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的Pb－Zn礦床中幾乎不含Cu；2）獲得的爾呷地吉Pb－Zn礦床中與方鉛礦和閃鋅礦緊密共生的方解石的εNd（t）值變化于－12.76～－11.76，具有顯著的殼源成因特征，與地幔柱成因峨眉山玄武巖的εNd（t）值大多數(shù)為正值的特征［19］顯著不同；3）獲得的爾呷地吉Pb－Zn礦床的成礦年齡為203±6 Ma，顯著晚于峨眉山玄武巖的噴發(fā)時限（253～260 Ma），二者時差大于同源巖漿成因礦床的成巖成礦時差（0～16 Ma）［20］；4）雖然爾呷地吉Pb－Zn礦床的外圍有峨眉山玄武巖，但礦區(qū)內(nèi)部、礦體周圍均未見有峨眉山玄武巖，空間關(guān)系并不緊密.因此，本文認為峨眉山玄武巖巖漿活動與爾呷地吉Pb－Zn礦成礦作用無關(guān).

4.2 礦床成因類型

爾呷地吉Pb－Zn礦床具有如下特征：1）礦床產(chǎn)出于震旦系燈影組白云巖地層中；2）Pb－Zn礦化發(fā)生在晚三疊世末期203±6 Ma，晚于震旦紀白云巖形成時代；3）Pb－Zn成礦作用與峨眉山玄武巖巖漿活動無關(guān)；4）礦物組合簡單，主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、白云石、石英和方解石；5）礦石主要有浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造；6）礦床產(chǎn)出于四川盆地西南緣、龍門山造山帶前緣；7）礦體呈似層狀、透鏡狀和不規(guī)則囊狀；8）礦體受地層、斷層（破碎帶）控制；9）方解石的鈣質(zhì)具有殼源成因特征；10）方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦充填白云巖粒間孔隙或交代白云巖形式存在；11）圍巖蝕變主要有方解石化、硅化和瀝青化等.

通過與位于美國中部的密西西比河谷流域經(jīng)典的密西西比河谷型（MVT）鉛鋅礦床［21］對比可知，在已有研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，爾呷地吉Pb－Zn礦床與經(jīng)典MVT Pb－Zn礦床具有高度一致的基本特征，因此，爾呷地吉Pb－Zn礦床應(yīng)為川滇黔交界地區(qū)的一個典型MVT Pb－Zn礦床.

4.3 礦床成因簡析

川滇黔地區(qū)不同MVT Pb－Zn礦床通過不同方法所獲得的成礦時限為226～165 Ma，主要集中在晚三疊世—早侏羅世之間，成礦年齡具有從滇東北－黔西北→川滇黔交界區(qū)→四川盆地西南緣逐漸變新的特征（圖4）.圖4中：會澤鉛鋅礦方解石Sm－Nd等時年齡為222±14 Ma［7］；會澤鉛鋅礦閃鋅礦Rb－Sr等時線年齡為226±6.4 Ma和233.5±3.9 Ma［22］；會澤鉛鋅礦黏土礦物K－Ar年齡為176.5±2.5 Ma［23］；福來廠鉛鋅礦Pb同位素H－H模式年齡為240～229 Ma［24］；大梁子鉛鋅礦方解石Sm－Nd等時線年齡為204.4±1.2 Ma［9］；樂紅鉛鋅礦閃鋅礦Rb－Sr等時線年齡為200.9±8.3 Ma［25］；跑馬鉛鋅礦閃鋅礦Rb－Sr等時線年齡為200.1±4 Ma［26］；茂租鉛鋅礦方解石Sm－Nd等時線年齡為196±13 Ma［8］；金沙廠鉛鋅礦螢石Sm－Nd等時線年齡為201.1±2.9 Ma［9］；赤普鉛鋅礦瀝青Re－Os等時線年齡為200～165 Ma［9］.川滇黔地區(qū)MVT鉛鋅礦床成礦時限與古特提斯洋閉合時限（260～206 Ma）［27-29］具有一致性（圖4），則暗示古特提斯洋閉合背景下，發(fā)生在川滇黔交界區(qū)周緣的造山事件可能與區(qū)內(nèi)MVT Pb－Zn礦床成礦密切相關(guān).

圖4 川滇黔地區(qū)代表性MVT Pb－Zn礦床成礦時限分布圖Fig.4 Mineralization durations of typical MVT Pb-Zn deposits in Sichuan-Yunnan-Guizhou region

大量研究成果表明，造山作用誘發(fā)前陸盆地中流體的運移活動對絕大部分的MVT Pb－Zn礦床成礦作用具有引擎作用［30-31］.在川滇黔交界地區(qū)，晚二疊世—三疊紀期間強烈的造山作用下，在其周緣形成了一系列的前陸盆地，如發(fā)育在川西MVT Pb－Zn成礦區(qū)北東側(cè)的龍門山前陸盆地，發(fā)育在滇東北－黔西北MVT Pb－Zn礦床成礦區(qū)東南側(cè)的南盤江前陸盆地等［32-33］.龍門山前陸盆地被證實為晚三疊世時期由松潘－甘孜海盆（古特提斯洋分支洋盆）封閉所產(chǎn)生的周緣前陸盆地［34-35］.

綜上可知：在古特提斯洋閉合背景下，隨著松潘－甘孜海盆的關(guān)閉及南盤江盆地和越北地塊之間古特提斯洋分支洋盆的關(guān)閉［36］，在中三疊世時，川滇黔交界地區(qū)發(fā)生了強烈擠壓造山作用，伴隨著強烈的擠壓變形應(yīng)力作用向康滇古陸內(nèi)傳遞，前陸盆地中的盆地流體向陸內(nèi)發(fā)生長距離、深循環(huán)運移；至中三疊世晚期，在靠近南盤江前陸盆地邊緣的滇東北地區(qū)的震旦系燈影組地層中形成了變形強烈的雙重－逆沖推覆構(gòu)造/斷裂褶皺構(gòu)造帶［9］，富含成礦物質(zhì)的盆地流體沿深大斷裂運移到礦區(qū)后，萃取圍巖中成礦物質(zhì)，形成品位高、儲量大的Pb－Zn礦床，如會澤超大型Pb－Zn礦床；隨后，擠壓應(yīng)力進一步向陸內(nèi)傳遞，并呈現(xiàn)出逐漸減弱趨勢形成楔沖構(gòu)造［9］，成礦流體中礦質(zhì)在大梁子－天寶山－樂紅礦區(qū)、赤普礦區(qū)一帶發(fā)生沉淀，形成品位較高的大型Pb－Zn礦床；最后，隨著特提斯洋的徹底關(guān)閉，擠壓應(yīng)力作用在康滇古陸內(nèi)部減弱，形成一系列層間滑脫構(gòu)造［7］，成礦流體的供給也逐漸衰竭，形成了品位較低的中小型Pb－Zn礦床，如爾呷地吉Pb－Zn礦床、跑馬Pb－Zn礦床、金沙廠Pb－Zn礦床等.

5 結(jié)論

（1）爾呷地吉Pb－Zn礦床的成礦年齡為203±6 Ma，其成礦作用與峨眉山玄武巖巖漿活動無關(guān).

（2）爾呷地吉Pb－Zn礦床是典型的MVT Pb－Zn礦床，其成礦作用與古特提斯洋閉合背景下的造山運動有關(guān).