滇東北毛坪鉛鋅礦床的成礦時代：閃鋅礦Rb-Sr定年

沈戰(zhàn)武，金燦海，代堰锫，張 玙，張 海中國地質調查局成都地質調查中心，成都610081

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滇東北毛坪鉛鋅礦床的成礦時代：閃鋅礦Rb-Sr定年

沈戰(zhàn)武，金燦海，代堰锫，張 玙，張 海
中國地質調查局成都地質調查中心，成都610081

摘要：毛坪鉛鋅礦床是滇東北地區(qū)代表性礦床之一，目前尚缺乏精確的成礦年代學數據。該文對選自塊狀鉛鋅礦石的4件閃鋅礦單礦物樣品進行了Rb-Sr同位素定年，獲得等時線年齡為321.7±5.8 Ma（MSWD=1.5），表明毛坪鉛鋅礦床的主成礦作用發(fā)生于石炭紀。此外，閃鋅礦87Sr/86Sr初始值為0.712166±0.000017，低于大陸地殼87Sr/86Sr平均值（0.719）且高于地幔Sr初始值（0.707），暗示成礦物質主要來源于大陸地殼并混有少量地幔物質。綜合前人研究成果，作者認為毛坪鉛鋅礦屬后生礦床，與晚二疊世峨眉山大火成巖省玄武巖漿活動無成因聯(lián)系，類似于典型的MVT礦床，且滇東北地區(qū)可能發(fā)育多期鉛鋅礦化作用。

關鍵詞：Rb-Sr同位素；成礦時代；物質來源；毛坪鉛鋅礦床；滇東北

First author：SHEN Zhanwu，Engineer；E-mail:632045168@qq.com

滇東北鉛鋅成礦帶是川滇黔鉛鋅成礦域的重要組成部分，發(fā)育十余個大中型-超大型鉛鋅礦床，毛坪鉛鋅礦是產于該成礦帶的一個中型鉛鋅礦床（柳賀昌和林文達，1999）。隨著近年來找礦工作取得的重大突破，毛坪鉛鋅礦已引起地質學家廣泛關注，已有的研究內容主要包括礦床地質（周高明和李本祿，2005；魏愛英等，2012）、礦田構造（胡彬等，2003；鄒?？〉龋?004）以及流體包裹體（韓潤生等，2007）等。然而，前人工作并不足以全面限定礦床成因（魏愛英等，2012），該礦床是否屬于MVT鉛鋅礦床仍存在較大爭議（楊光樹等，2011）。

眾所周知，精確的成礦年代學數據是認識礦床成因與礦床類型的關鍵，但截至目前毛坪鉛鋅礦床的形成時代尚缺乏有效的年代學數據。近年來成礦年代學取得的重要進展之一，是對金屬礦物直接定年從而精確厘定礦床的成礦年齡。例如，學者采用閃鋅礦Rb-Sr同位素定年來約束鉛鋅礦床的成礦時代，相關實例不勝枚舉（胡喬青等，2012；鄭偉等，2013；段其發(fā)等，2014；李鐵剛等，2014）。有鑒于此，本文對毛坪鉛鋅礦床主成礦期閃鋅礦進行Rb-Sr同位素分析并獲取等時線年齡，旨在查明成礦時代、探討礦床成因。

1 成礦地質背景

滇東北鉛鋅成礦帶位于揚子陸塊的西南緣，出露地層包括：（1）中志留統(tǒng)-中泥盆統(tǒng)淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖；（2）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；（3）上二疊統(tǒng)陸相玄武巖及海陸交互相含煤建造；（4）下-中三疊統(tǒng)淺海相碎屑巖夾碳酸鹽巖；（5）上二疊統(tǒng)和侏羅系含煤建造和河湖相紅色建造。區(qū)內巖漿活動頻繁，廣泛分布晚二疊世峨眉山玄武巖（主要為熔巖和凝灰?guī)r）。加里東、海西、印支以及燕山運動是區(qū)內重要的構造運動，造成地層的假整合及超覆。本區(qū)地處加里東期NE向與海西期NW向構造的交匯部位，具有復雜的地層-構造格架和優(yōu)越的成礦地質條件（柳賀昌和林文達，1999）。

毛坪鉛鋅礦是位于滇東北地區(qū)的一個中型鉛鋅礦床，礦區(qū)內主干構造為石門坎背斜，次為NE向和NW向斷裂構造（圖1）。石門坎背斜NW翼地層產狀直立或倒轉，厚度變化懸殊，是已知鉛鋅礦體的主要賦存部位；東翼地層產狀平緩，厚度穩(wěn)定（柳賀昌和林文達，1999；魏愛英等，2012）。礦區(qū)出露地層主要是上泥盆統(tǒng)白云巖、下石炭統(tǒng)頁巖、中-上石炭統(tǒng)灰?guī)r與白云巖、下二疊統(tǒng)頁巖與灰?guī)r，外圍廣泛發(fā)育晚二疊世峨眉山玄武巖（魏愛英等，2012）。

圖1 毛坪鉛鋅礦床地質圖（改自Wei et al.，2015）Fig.1 Geologi map of the Maoping Pb-Zn deposit

圖2 鉛鋅礦體與圍巖接觸關系（a）及塊狀鉛鋅礦石（b）Fig.2 The contact relationship between Pb-Zn orebodies and wall-rocks（a），and massive Pb-Zn ores（b）

毛坪鉛鋅礦床主要由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體組成（圖1），礦體產于上泥盆統(tǒng)、石炭統(tǒng)的灰?guī)r與白云巖地層中（Wei et al.，2015），與圍巖界線非常明顯（圖2a）。礦體成群集中分布于石門坎背斜NW倒轉翼和傾伏端陡傾斜地層的層間斷裂帶中（魏愛英等，2012），每一個礦體都由呈雁列式排布的多個分支礦體組成（柳賀昌和林文達，1999）。礦體呈似層狀、扁柱狀、扁豆狀、柱狀、脈狀及不規(guī)則狀產出，沿NEE-SWW向大致平行延伸，傾角60°～80°，傾向延深大于走向延長。其中，Ⅰ號礦體控制延長280～340 m，厚5.2～36.4 m，斜向延深已達800 m以上；Pb平均品位4.52%，Zn平均品位10.13%（胡彬和韓潤生，2003），伴生Ag （65.9×10-6～193×10-6，魏愛英等，2012）。Ⅱ號礦體走向延長20～182 m，垂深約540 m，平均厚度2.21 m，Pb和Zn平均品位分別為5.75%與15.8%；Ⅲ號礦體走向延長43～202 m，垂深約132 m，平均厚度3.52 m，Pb和Zn平均品位分別為6.86%及8.3%（胡彬和韓潤生，2003）。

礦體上下盤圍巖蝕變主要有白云石化、硅化及黃鐵礦化，次為重晶石化、方解石化等；離礦體越近，碳酸鹽礦物結晶越粗大，其團塊或細脈也越發(fā)育。晚期的黃鐵礦呈細脈狀穿插于礦體和圍巖之中（鄒?？〉龋?004；周高明和李本祿，2005）。金屬礦物主要包括方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦；非金屬礦物為白云石、鐵白云石、方解石、石英、重晶石等。礦石結構主要為粒狀、半自形粒狀結構及少量壓碎結構、交代結構、殘余結構等；礦石構造有塊狀構造（圖2b）、層狀構造、條帶狀構造、浸染狀構造和網脈狀構造等。

2 樣品采集與測試

用于Rb-Sr同位素分析的4件塊狀閃鋅礦礦石樣品采自毛坪鉛鋅礦760及720中段，主要金屬礦物為粗粒閃鋅礦及少量方鉛礦、黃鐵礦（表1）。首先將礦石樣品在二次蒸餾水中清洗并晾干，然后粉碎至40～60目；在雙目鏡下挑選閃鋅礦單礦物，純度大于98%。Rb-Sr同位素測試在核工業(yè)北京地質研究院同位素地質年代分析室完成，具體步驟參見胡喬青等（2012）及劉家軍等（2014）的描述。Rb-Sr同位素通過靜態(tài)多接收方式測量，Sr同位素測定過程中的分餾效應采用88Sr/86Sr=8.375219進行正規(guī)化校正，同時利用實驗室建立的計算方法測定Sr同位素組成和濃度。

3 分析結果

閃鋅礦Rb-Sr同位素分析結果列于表1。Rb-Sr等時線年齡計算采用Isoplot/Ex Version 3.23程序（Ludwig，2001），87Rb/86Sr比值誤差1%，87Sr/86Sr比值誤差0.05%，置信度95%。計算獲得的閃鋅礦等時線年齡為321.7±5.8 Ma，87Sr/86Sr初始值為0.712166±0.000017，MSWD=1.5（圖3）。

4 討論

4.1 成礦時代

表1 毛坪鉛鋅礦床Rb-Sr同位素測試樣品信息與分析結果Table 1 Rb-Sr isotopic dating analysis of the samples collected from the Maoping Pb-Zn deposit

眾所周知，熱液礦物Rb-Sr定年的基本前提是同時、同源、封閉、一致的（87Sr/86Sr）i以及不同的（87Rb/86Sr）i（李文博等，2002）。對于中低溫鉛鋅礦床，礦物中次生包裹體與原生包裹體均一溫度差別較小，給包裹體分離帶來了困難（張長青等，2008）。實驗過程中，將閃鋅礦粉碎至200目以下并進行超聲波清洗，可排除原生及次生包裹體的干擾（劉建明等，1998）。本次工作選擇致密塊狀礦石為研究對象，且閃鋅礦純度高，最大程度滿足了Rb-Sr同位素測年的前提條件。李文博等（2002）指出，根據1/Sr-87Sr/86Sr和1/Rb-87Rb/86Sr圖解可判別數據合理性。本文測試的閃鋅礦樣品Rb、Sr含量不同，而1/Sr與87Sr/86Sr、1/Rb與87Rb/86Sr值不存在線性關系且相對穩(wěn)定（圖4），表明閃鋅礦生長期間（87Sr/86Sr）i基本保持不變，因此該等時線年齡具有實際地質意義。毛坪鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr測年顯示，4件樣品落點均位于等時線上（圖3），說明礦石礦物形成過程中Sr同位素均一，且封閉條件良好，因此擬合的等時線年齡具有很高的精度。綜上分析認為，本文獲取的閃鋅礦Rb-Sr同位素等時線年齡321.7±5.8 Ma （MSWD=1.7）可以有效代表毛坪鉛鋅礦床的成礦年齡。這一結果表明毛坪鉛鋅礦床的主成礦作用發(fā)生于石炭紀，與晚二疊世（～260 Ma，Xu et al.，2001）峨眉山大火成巖省玄武巖漿活動無關。

圖3 毛坪鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡圖Fig.3 The sphalerite Rb-Sr isochron age plot for the Maoping Pb-Zn deposit

圖4 毛坪鉛鋅礦床閃鋅礦1/Sr-87Sr/86Sr及1/Rb-87Rb/86Sr關系圖Fig.4 Diagrams of 1/Sr vs.87Sr/86Sr and 1/Rb vs.87Rb/86Sr of sphalerites from the Maoping Pb-Zn deposit

值得注意的是，Liu等（2015）最近獲得云南老廠鉛鋅礦床的閃鋅礦與方鉛礦Re-Os等時線年齡為308±25 Ma，與本文的定年結果相近。滇東北地區(qū)會澤鉛鋅礦床與毛坪鉛鋅礦床具有相似的地質、地球化學特征（柳賀昌和林文達，1999；楊光樹等，2011）；閃鋅礦Rb-Sr、方解石Sm-Nd同位素測年顯示，會澤鉛鋅礦床成礦作用發(fā)生于226～225 Ma，可能與二疊紀峨嵋山玄武巖漿活動具有成因聯(lián)系（黃智龍等，2004；李文博等，2004）。Zhou等（2013a）采用閃鋅礦與黃鐵礦Rb-Sr定年方法，獲得滇東北天橋鉛鋅礦的成礦年齡為191.9±6.9 Ma。Zhou等（2013b）對滇東北茂租鉛鋅礦床熱液方解石進行了Sm-Nd同位素定年，將成礦時代約束在196±13 Ma。藺志永等（2010）利用閃鋅礦Rb-Sr同位素定年，獲得鄰近的川南跑馬鉛鋅礦床成礦年齡為200.1±4.0 Ma。對比前人的成礦年代學研究結果（表2），本文所厘定的毛坪鉛鋅礦床成礦年齡（～322 Ma）與老廠鉛鋅礦床（～308 Ma）相近，而與區(qū)域上其他鉛鋅礦床相差甚遠，這一結果暗示滇東北地區(qū)可能發(fā)育多期鉛鋅礦化作用。

4.2 物質來源

在礦床地球化學研究中，常利用87Sr/86Sr來示蹤成礦物質來源、巖漿流體、深源流體的殼幔混染作用（侯明蘭等，2006）。毛坪鉛鋅礦床閃鋅礦87Sr/86Sr初始值為0.712166±0.000017（圖3），低于大陸地殼87Sr/86Sr平均值0.719，高于地幔Sr的初始值0.707（Faure，1986）。毛坪鉛鋅礦床閃鋅礦87Sr/86Sr初始值與大陸地殼基本一致，具有富放射性成因Sr同位素組成特征（胡喬青等，2012）。因此，本文認為該礦床成礦物質主要來源于大陸地殼，但有少量地幔物質加入，與Pb同位素示蹤結果完全吻合（申屠良義等，2011）。

4.3 礦床類型與成因

MVT鉛鋅礦床一般是指賦存于臺地碳酸鹽巖中，成因上與巖漿活動無明顯直接聯(lián)系的層控、后生的鉛鋅礦床（Leach and Sangster，1993）。前人研究顯示，毛坪鉛鋅礦床賦礦圍巖、礦物組合、圍巖蝕變及S同位素特征等類似于典型的MVT礦床，但成礦與巖漿活動的關系一直是學術界爭論的焦點（楊光樹等，2011）。本文研究顯示，毛坪鉛鋅礦床成礦作用發(fā)生于～322 Ma，暗示礦區(qū)成礦過程與晚二疊世峨眉山大火成巖省玄武巖漿活動無關，而與MVT礦床特征一致（Leach and Sangster，1993）。

表2 滇東北及鄰區(qū)鉛鋅礦床成礦時代統(tǒng)計表Table 2 Mineralization age statistics of Pb-Zn deposits in the northeastern Yunnan province and its adjacent area.

毛坪鉛鋅礦應屬典型的后生礦床，依據包括：（1）礦區(qū)賦礦地層為上泥盆統(tǒng)及石炭統(tǒng)灰?guī)r、白云巖（柳賀昌和林文達，1999；Wei et al.，2015），成礦作用晚于地層時代；（2）礦體的產出嚴格受褶皺及斷裂構造的控制（胡彬等，2003）；（3）閃鋅礦等硫化物結晶程度高、晶粒粗大（圖2b），而同生沉積鉛鋅礦床的硫化物多為微細?；螂[晶質（胡喬青等，2012）。此外，S同位素示蹤表明，毛坪鉛鋅礦硫化物δ34S值 （7.96‰～24.10‰）與海相硫酸鹽具有相似性，暗示硫主要來源于海相硫酸鹽（申屠良義等，2011）。方解石與白云石的C-O同位素分析顯示，碳主要來源于海相碳酸鹽巖，且白云巖形成于海相成巖環(huán)境（申屠良義等，2011）。綜上分析，本文認為上泥盆世-石炭紀時期碳酸鹽巖成巖過程中，已有Pb、Zn等元素的初步富集（柳賀昌和林文達，1999；崔銀亮等，2011）；海西期劇烈的構造運動（～322 Ma）帶來深部流體的同時，活化了早期地層中的成礦元素并在有利部位富集形成鉛鋅礦體（柳賀昌和林文達，1999；申屠良義等，2011）。

5 結論

根據本文對毛坪鉛鋅礦床主成礦期閃鋅礦的Rb-Sr定年結果，結合前人研究認識，可以得到以下結論：

（1）毛坪鉛鋅礦床的成礦作用發(fā)生于～322 Ma，與晚二疊世峨眉山玄武巖漿活動無關，且滇東北地區(qū)可能發(fā)育多期鉛鋅礦化作用。

（2）成礦物質主要來源于大陸地殼，有少量地幔物質加入。

（3）毛坪鉛鋅礦床地質、地球化學特征與MVT鉛鋅礦床類似，成礦過程可能與海西期構造運動對早期含礦地層的活化、萃取有關。

致謝：野外調研期間得到毛坪鉛鋅礦李煉然、曾正凱工程師等人的大力支持和幫助，作者表示由衷感謝！

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中圖分類號：P597.3

文獻標識碼：A

文章編號：1006-7493（2016）02-0213-06

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015196

收稿日期：2015-09-28；修回日期：2015-11-17

基金項目：中國地質調查局地質礦產調查評價項目（12120113053000；1212011085139；121201010000150002）資助

作者簡介：沈戰(zhàn)武，男，1978年生，工程師，從事礦床學研究；E-mail:632045168@qq.com

Mineralization Age of the Maoping Pb-Zn Deposit in the Northeastern Yunnan Province:Evidence from Rb-Sr Isotopic Dating of Sphalerites

SHEN Zhanwu，JIN Canhai，DAI Yanpei，ZHANG Yu，ZHANG Hai
Chengdu Center，China Geological Survey，Chengdu 610081，China

Abstract:The Maoping Pb-Zn deposit is a typical ore deposit in the northeastern Yunnan province.However，there is no precise geochronological data to date.This research performed Rb-Sr isotopic dating on four sphalerite separated from the Maoping deposit，which yielded isochron age of 321.7±5.8 Ma（MSWD=1.5），indicating that the mineralization age of the Maoping deposit was Carboniferous.Moreover，the87Sr/86Sr ratio of sphalerites is determined to be 0.712166±0.000017.This result is lower than that of continental crust（0.719）and higher than mantle（0.707），implying that the ore-forming metals were derived from continental crust with a minor amount of mantle-derived materials.Combining with the previous studies，we propose that the Maoping deposit is an epigenetic deposit similar to the typical MVT Pb-Zn deposits and its mineralization has no link with Permian Emeishan flood basalts.Moreover，we also suggest that multi-stage Pb-Zn mineralization most likely occurred in the northeastern Yunnan province.

Key words:Rb-Srisotopes；mineralizationage；sourceofore-formingmaterials；MaopingPb-Znoredeposit；northeasternYunnanprovince