基于鉛鋅礦床中鋅ZN同位素特征探究

李 明

（遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112000）

當(dāng)前在世界各國(guó)現(xiàn)有的發(fā)現(xiàn)中鋅有五種穩(wěn)定的同位素，即64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn，這五種鋅同位素的平均豐度依次為48.89%、27.81%、4.11%、18.56%、0.62%，它們分布在不同的含鋅礦物中，而且不同的含鋅礦物中不同的鋅同位素組成比例又存在明顯差異。據(jù)有關(guān)研究表明，不同的鋅同位素主要存在于閃鋅礦、菱鋅礦、水鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦和菱鐵礦等鉛鋅礦物中，而這幾種鉛鋅礦物中閃鋅礦的含鋅同位素比例又明顯高于其他鉛鋅礦物，因此本文將以閃鋅礦為主要參考對(duì)象來(lái)展開針對(duì)鉛鋅礦床中鋅同位素的特征研討。再根據(jù)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，地幔的鋅同位素組成結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，其整體相對(duì)富含重鋅同位素，這表明地幔的鋅同位素分餾不明顯。

而地殼的鋅同位素組成結(jié)構(gòu)較為多樣，整體也相對(duì)富含重鋅同位素。隕石的鋅同位素組成結(jié)構(gòu)存在較大差異，這表明隕石的鋅同位素分餾現(xiàn)象較為明顯。隨著離子體質(zhì)譜儀的開發(fā)，鋅同位素的研究進(jìn)展趨于成熟，當(dāng)前世界各國(guó)對(duì)于鋅同位素的組成研究已經(jīng)在氣候?qū)W、古海洋學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。本文對(duì)近些年來(lái)有關(guān)的鉛鋅礦床學(xué)方面的鋅同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同類型鉛鋅礦床中閃鋅礦的鋅同位素組成比例存在明顯的規(guī)律，將于下文展開具體的闡述，以供有關(guān)學(xué)者參考。

1 閃鋅礦中鋅同位素的來(lái)源分析

依據(jù)閃鋅礦δ66ZnJMC和δ34SCDT的關(guān)系，可以分析出鉛鋅礦床中閃鋅礦的物質(zhì)來(lái)源（圖1）。矽卡巖型鉛鋅礦床的鋅同位素組成投射點(diǎn)在巖漿熱液區(qū)，這表明矽卡巖型鉛鋅礦床的鋅同位素主要來(lái)源于巖漿巖。砂頁(yè)巖型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分主要集中在生物成因區(qū)，這表明砂頁(yè)巖型鉛鋅礦床的鋅同位素主要來(lái)源于生物源。熱液脈型、噴流沉積型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分主要存在于熱液和生物成因區(qū)域，這表明熱液脈型、噴流沉積型鉛鋅礦床鉛鋅礦床的鋅同位素可能來(lái)源于巖漿巖和生物源的混合[1]。密西西比河谷型鉛鋅礦床的鋅同位素組成部分分布范圍較廣，其主要集中于火成巖和變質(zhì)巖區(qū)域，這暗示密西西比河谷型鉛鋅礦床的鋅同位素可能來(lái)源于多種來(lái)源機(jī)制。

圖1 不同類型鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66ZnJMC和δ34SCDT關(guān)系圖

2 主要類型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征探究

2.1 矽卡巖型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征

矽卡巖型鉛鋅礦床主要生產(chǎn)于碳酸鹽類巖石與中酸性、中堿性侵入巖石接觸帶以接觸帶的周邊區(qū)域，它是因?yàn)楦缓V硅質(zhì)的熱液發(fā)生交代作用而形成的礦床，其大地構(gòu)造環(huán)境主要為洋殼俯沖和弧后盆地環(huán)境、過渡型洋殼低角度俯沖環(huán)境、伴隨洋殼增生的陸殼俯沖環(huán)境、陸殼上升環(huán)境。與矽卡巖鉛鋅礦床成礦有關(guān)的巖體一般為中酸性侵入巖體，比如石英閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖就是最常見的中酸性侵入巖體。

圖2 閃鋅礦的δ66Zn組成分布直方圖

我國(guó)的矽卡巖型鉛鋅礦床形成時(shí)期主要在燕山期，其次的形成時(shí)期為印支期和海西期。賦礦圍巖主要是一些碳酸鹽巖類巖石，比如大理巖、結(jié)晶灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖等就是最常見的矽卡巖型鉛鋅礦床賦礦圍巖。在我國(guó)范圍內(nèi)矽卡巖型鉛鋅礦床的分布當(dāng)中，安徽的銅陵鳳凰山鉛鋅礦床的閃鋅礦δ66Zn值為0.08‰，極差為0，平均0.08‰（n=2）,安徽的新橋銅硫鐵礦床閃鋅礦δ66Zn值為0.05‰（n=1），云南金廠河鐵銅鉛鋅礦床閃鋅礦的δ66Zn值為0.12‰～0.19‰，極差為0.07，平均0.13‰（n=6）[2]。據(jù)此已有的數(shù)據(jù)表明，矽卡巖型鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn總體分布在0.05‰～0.19‰之間，極差為0.14，平均0.11‰，這表明矽卡巖型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成結(jié)構(gòu)不均一，并且變化范圍較小，相對(duì)來(lái)說(shuō)富集重鋅同位素（圖2）。

2.2 密西西比河谷型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征

密西西比河谷型鉛鋅礦床因?yàn)槠鋸V泛分布于美國(guó)密西西比河谷地區(qū)而得名，其大地構(gòu)造環(huán)境為俯沖碰撞環(huán)境、大陸伸展的裂谷環(huán)境、前陸逆沖推覆帶環(huán)境，其含礦巖系為碳酸鹽巖建造模式，以白云巖為主，還有少量產(chǎn)生于灰?guī)r中的礦床。這種鉛鋅礦床除了廣泛分布于美國(guó)，還在愛爾蘭、中國(guó)、西班牙等國(guó)中也有分布。愛爾蘭高爾莫伊鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.14‰～1.33‰，極差為1.19，平均0.62‰（n=3）。愛爾蘭利希恩鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為-0.17‰～0.34‰，極差為0.51，平均0.10‰（n=7）。愛爾蘭錫爾弗邁恩斯鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.02‰～ 0.16‰，極差為0.14，平均0.09‰（n=2）。貴州杉樹林鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為0.00‰～0.55‰，極差為0.55，平均0.25‰（n=13）。貴州赫章天橋鉛鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn值為-0.26‰～0.58‰，極差為0.84，平均0.26‰（n=40）。西班牙佛羅里達(dá)鉛鋅礦閃鋅礦的δ66Zn值為-0.87‰～（-0.07‰），極差為0.80，平均-0.41‰（n=6）?？偠灾芪魑鞅群庸刃豌U鋅礦床中閃鋅礦的δ66Zn總體分布在-0.87‰～1.33‰之間，極差為2.2，平均0.23‰，這表明密西西比河谷型鉛鋅礦床中鋅同位素的組成結(jié)構(gòu)相對(duì)不均一，并且變化范圍最大，相對(duì)來(lái)說(shuō)也富集重鋅同位素（圖2）。

3 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)于鉛鋅礦床中鋅同位素的特征探究能夠有效促進(jìn)鉛鋅礦產(chǎn)的研發(fā)效果，這對(duì)后期礦產(chǎn)能源的有效利用具有重要意義。筆者先于上文說(shuō)明了鉛鋅礦床中鋅同位素的主要載體礦物，然后分析了主要載體礦物閃鋅礦中鋅同位素的來(lái)源機(jī)制，最后探討了主要兩種鉛鋅礦床中鋅同位素的組成特征，期待能為業(yè)內(nèi)人士提供必要的信息幫助。