貴州納雍枝鉛鋅礦床Rb-Sr定年及其地質(zhì)意義

關(guān)會明，石偉民，呂昶良，覃初禮

(1．廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，廣西 南寧 530023；2．中國-東盟地學(xué)合作中心(南寧)，廣西 南寧 530023；3. 廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院，廣西 柳州 545005 )

0 引言

川滇黔成礦省是我國重要的鉛鋅礦產(chǎn)區(qū)，有大梁子、天保山、五指山等許多大型及特大型礦床。五指山鉛鋅礦集區(qū)是區(qū)內(nèi)最重要的組成部分之一，包括杜家橋、那潤、納雍枝和新麥等多個鉛鋅礦，尤以納雍枝礦床規(guī)模最大(>1.3萬噸)、礦石質(zhì)量最好。盡管前人對五指山礦集區(qū)內(nèi)的部分礦床進行過研究，但主要涉及成礦地質(zhì)背景、地球化學(xué)特征及同位素特征等方面，對該區(qū)礦床的形成時代、礦床成因等方面仍然存在較多空白[1-7]，嚴(yán)重阻礙了對該區(qū)成礦過程的理解。

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外觀察，選取納雍枝礦床作為研究對象，系統(tǒng)采集了不同礦段的硫化物樣品，并對其中的閃鋅礦進行Rb-Sr年齡測試，從而對該礦床的成礦時代及成因進行解釋。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子陸塊西南緣(圖1)，主要有變質(zhì)基底和沉積蓋層組成，基底為古太古代—古元古代中深變質(zhì)雜巖、中元古代變質(zhì)細(xì)碎屑巖及新元古代變碎屑巖和碳酸鹽巖，蓋層為震旦系至第四系，巖性為碳酸鹽巖、頁巖、砂巖等，整體上以石炭系、二疊系、三疊系出露全、厚度大和缺失志留系為特征[3-5，7]。該區(qū)鉛鋅礦床主要賦存在上震旦統(tǒng)燈影組(Z2dy)至中二疊統(tǒng)茅口組的碳酸鹽巖中，下寒武統(tǒng)清虛洞組(∈1q)和石炭系是主要的含礦層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主體上呈NW、NNE—NEE和近EW向分布，包括紫云—埡都斷裂、納雍—息烽斷裂等深大斷裂及次級斷裂，尤其是紫云—埡都斷裂基本控制了研究區(qū)鉛鋅礦和熱液型菱鐵礦等礦物。這些斷裂控制著區(qū)內(nèi)沉積巖及火山巖的分布，也控制著鉛鋅礦床的分布。此外，區(qū)內(nèi)火山活動以海西期拉斑玄武巖—峨眉山玄武巖為主，巖漿巖總體上不發(fā)育，在紫云—埡都斷裂帶中零星有輝綠巖出現(xiàn)。

圖1 納雍枝鉛鋅礦區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻[1])Fig.1 Regional and geological sketch map of Nayongzhi Pb-Zn deposit1—上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M2—中二疊統(tǒng)梁山組 3—中二疊統(tǒng)棲霞組 4—下石炭統(tǒng)黃龍+馬平組 5—下石炭統(tǒng)大浦組 6—下石炭統(tǒng)祥擺組 7—下寒武統(tǒng)清虛洞組三段 8—下寒武統(tǒng)清虛洞組二段二層 9—下寒武統(tǒng)清虛洞組二段一層 10—下寒武統(tǒng)清虛洞組一段 11—下寒武統(tǒng)金頂山+清虛洞組 12—下寒武統(tǒng)清虛洞組 13—下寒武統(tǒng)金頂山組 14—震旦系燈影組 15—斷層 16—地層分界線 17—鉛鋅礦床 18—研究區(qū)范圍

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

納雍枝鉛鋅礦位于五指山背斜，礦體呈層狀、似層狀賦存于下寒武統(tǒng)清虛洞組。礦區(qū)地層有下寒武統(tǒng)金頂山組泥質(zhì)粉砂巖、頁巖和清虛洞組白云巖、泥質(zhì)白云巖；下石炭祥擺組砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及大浦組白云巖；上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M灰?guī)r及下三疊統(tǒng)大冶組灰?guī)r。第四系地層主要為河床沖積物及分散在山間的殘坡積物。礦區(qū)構(gòu)造極為發(fā)育，整體上為一單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀變化較大，傾角一般在10°～40°。主要發(fā)育有NW向、NE向斷層，前者為非含礦構(gòu)造，多在寒武系發(fā)育，可能是加里東期構(gòu)造運動的產(chǎn)物；后者為區(qū)內(nèi)主要的控礦、含礦構(gòu)造，與燕山期構(gòu)造特征一致，多為張性正斷層且表現(xiàn)出多期活動特征。礦區(qū)無巖漿巖出露。

根據(jù)礦體分布規(guī)律，納雍枝礦床共劃分出9個礦層，21個鉛鋅礦體。礦石類型單一，主要為碳酸鹽巖型礦石。礦石呈自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)或交代殘余結(jié)構(gòu)，脈狀—細(xì)脈狀、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造(圖2)。礦石礦物組合簡單，主要為閃鋅礦，其次為菱鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，脈石礦物一般為白云石、方解石及少量石英、長石。其中閃鋅礦呈自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，多與黃鐵礦、鉛鋅礦共生，呈交代溶蝕結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，以浸染狀構(gòu)造為主，為礦體中主要金屬礦物；菱鋅礦多以不規(guī)則粒狀零星分布于脈石礦物中；黃鐵礦多呈自形—半自形粒狀星散狀分布于石英細(xì)脈中，粒度一般為0.02～0.04 mm。

圖2 納雍枝礦床礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及顯微鏡下特征Fig.2 Microscopic textures and structures of the Pb-Zn ore in Nayongzhi deposit(a)角礫狀礦石 (b)塊狀礦石 (c)自形—半自形粒狀黃鐵礦 (d)閃鋅礦與方鉛礦共生py—黃鐵礦 Gn—方鉛礦 Sp—閃鋅礦

依據(jù)礦物共生組合特征及礦物間接觸關(guān)系，將納雍枝鉛鋅礦成礦期次劃分為成巖期、熱液期、氧化期三個期次，熱液期包括硫化物+方解石/白云石+石英和方解石/白云石+石英兩階段。在硫化物+方解石/白云石+石英階段主要礦物為黃鐵礦、棕紅色閃鋅礦、粗—細(xì)粒方鉛礦。礦區(qū)圍巖蝕變較發(fā)育，主要有白云石化或方解石化、黃鐵礦化，硅化局部可見。

3 樣品采集與測試

本次共采集6件鉛鋅礦礦石樣品用于分析，樣品中主要的金屬礦物為閃鋅礦，將選好的樣品用蒸餾水清洗，低溫烘干，再粉碎至200目，在雙目鏡下挑選閃鋅礦顆粒，保證純度大于99%。由于閃鋅礦中Rb、Sr含量較低，一般賦存在硫化物的包體礦物或流體包裹體中[8]，為確保Rb-Sr同位素測年可行性，先對其進行草測，然后挑選合適樣品在國家測試中心的Triton熱電離質(zhì)譜進行Rb和Sr含量測試及定年。測試過程中作用標(biāo)樣有GBW04411、NBS607和NBS987，其87Sr/86Sr的值分別為0.71024±0.00004，1.20050±0.00004和0.76009±0.00003。測試方法和等時線年齡處理方法見參考文獻[9-10]，87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 比值誤差率分別為1%和0.05%，置信度95%。

4 分析結(jié)果

納雍枝礦區(qū)閃鋅礦Rb-Sr同位素測試結(jié)果見表1。樣品中w(Rb)為0.16×10-6～0.71×10-6，w(Sr)為3.33×10-6～164.95×10-6；87Rb/86Sr 和87Sr/86Sr 的比值范圍分別為0.04730～0.53255及0.71239～0.71410。依據(jù)Ludwig的方法[10]，通過Isoplot計算可得6個閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡為(245.6±5.7) Ma(MSWD=0.64)，87Sr/86Sr 的初始值為0.712228±0.00002(圖3)。測試結(jié)果說明納雍枝鉛鋅礦的成礦時代為早三疊世，為印支—華力西期運動的產(chǎn)物，晚于賦礦地層清虛洞組的形成時間，屬于后生礦床。

圖3 納雍枝閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡圖Fig.3 Rb-Sr isochron age diagram of sphalerite in Nayongcuo deposit

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

5 討論

5.1 成礦時代

精準(zhǔn)測定礦床成礦時代歷來是礦床學(xué)研究的難點。巖漿熱液礦物的Rb-Sr等時線測年法基于擁有同源、同時和封閉性的 (87Sr/86Sr)i比值以及不同的 (87Rb/86Sr)i比值[11]，因此在礦床學(xué)研究中受到越來越多的應(yīng)用。分析過程中，將閃鋅礦樣品粉碎至200目以下，然后超聲波清洗、超純水漂洗烘干后[12]，置于聚四氟乙烯容器中制備測試樣品。在本次工作中選擇結(jié)晶良好且裂隙幾乎不發(fā)育的塊狀礦石為對象，盡量滿足Rb-Sr同位素測年前提條件。將硫化物全溶后，測定其Rb、Sr同位素組成及含量特征，確定其形成年齡，也代表了成礦年齡。

五指山礦區(qū)自北至南依次劃分為杜家橋、屯背后、納雍枝、新麥和那潤5個礦段(或獨立礦床)，除杜家橋礦段外，皆賦存在下寒武統(tǒng)清虛洞組，巖性主要為白云巖、泥質(zhì)白云巖[5]。該地層有明顯的韻律特征，礦體主要賦存在較純的碳酸鹽頂部及不純的碳酸鹽下部，具多層產(chǎn)出的特征。根據(jù)以上地質(zhì)特征判斷納雍枝鉛鋅礦成礦年齡不會早于早寒武世。本次獲得閃鋅礦的Rb-Sr等時線年齡為(245.6±5.7) Ma，與以上地質(zhì)事實吻合，進一步驗證了本次測試成礦年齡的準(zhǔn)確性和可行性。綜上，納雍枝鉛鋅礦形成于245 Ma前的早三疊世。

5.2 成礦物質(zhì)來源

黔西北地區(qū)鉛鋅礦的成礦物質(zhì)來源一直存在分歧，相繼有賦礦地層[13]、峨眉山玄武巖[14]、寒武系或震旦系[15]等來源學(xué)說。陳偉等[5]發(fā)現(xiàn)納雍枝鉛鋅礦的 δ34S 值集中在18‰～22.5‰之間，δ34S∑S>16.68‰，與海相硫酸鹽的硫同位素接近，推斷硫源為地層中的硫酸鹽巖，是硫酸鹽的還原產(chǎn)物。此外，他還通過發(fā)現(xiàn)鉛同位素μ值(>9.58)判斷鉛來自于下地殼。

87Sr/86Sr 是判斷成礦物質(zhì)來源的重要指標(biāo)，近些年在礦床研究中常用來示蹤成礦物質(zhì)來源、深部流體的殼幔混合作用[16]。由表1可見，納雍枝鉛鋅礦的 (87Sr/86Sr)i介于0.71228～0.71259之間，平均值為0.71235，與Rb-Sr等時線的鍶初始數(shù)據(jù)(0.71239～0.71410)接近，可以看出納雍枝鉛鋅礦硫化物的鍶初始比值略低于大陸地殼Sr同位素87Sr/86Sr 平均值0.719[17]，高于地幔Sr初始值0.704[18]。以上Rb-Sr同位素特征表明納雍枝鉛鋅礦的成礦物質(zhì)主要來自下地殼，但可能有少量地幔物質(zhì)的參與。

5.3 礦床成因

納雍枝鉛鋅礦床的成因一直是存在爭議的，前人根據(jù)其礦體產(chǎn)出層狀、似層狀的特點認(rèn)為是沉積—改造型礦床，也有根據(jù)礦體形態(tài)、礦石類型、圍巖蝕變等特征認(rèn)為是MVT型礦床。朱路艷[19]曾對黔西北地區(qū)典型礦床的成礦流體進行過研究，發(fā)現(xiàn)納雍枝礦床中發(fā)育中低溫(110℃～232℃)、低鹽度 [w(NaCleqv)=0.8%～15.17%)] 的水溶液包裹體，不同于典型的MVT型鉛鋅礦的成礦流體特征[20]。

五指山礦集區(qū)由于位于揚子板塊西南部，受到古特提斯洋的俯沖，容易使該區(qū)處于大的熱流環(huán)境中，地層中的沉積水的下滲的海水混合的同時，從碳酸鹽巖中淋濾、溶解了鹵族元素，進而以熱鹵水形式在地殼中運移，運移途中不斷萃取鉛鋅等成礦元素。含礦鹵水在伸展構(gòu)造背景下形成的一系列裂隙中上升至地殼淺部并與大氣降水混合形成更大規(guī)模的含礦熱液流體。這些含礦流體在燕山期形成的NE向構(gòu)造中最終由于各種物理化學(xué)原因卸載、富集形成層狀、似層狀、脈狀礦體。因此，納雍枝鉛鋅礦同時具有層控和構(gòu)造控礦的特征，成礦物質(zhì)主要來源于下地殼，伸展背景下可能有少部分地幔物質(zhì)沿深部斷裂上涌參與成礦作用。

6 結(jié)論

1)納雍枝鉛鋅礦床閃鋅礦的Rb-Sr等時線年齡為(245.6±5.7) Ma(MSWD=0.64)，87Sr/86Sr 的初始值為0.712228±0.00002。說明其成礦時代為早三疊世，為印支—華力西期運動的產(chǎn)物，晚于賦礦地層清虛洞組的形成時間，屬于后生礦床；

2)Rb-Sr同位素特征表明納雍枝鉛鋅礦床的成礦物質(zhì)主要來自下地殼，但可能有少量地幔物質(zhì)的參與；

3)結(jié)合前人研究，本文認(rèn)為納雍枝鉛鋅礦床的形成是大規(guī)模成礦流體在區(qū)域構(gòu)造耦合情況下的產(chǎn)物。

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；樣品處理及實驗得到了國家測試中心相關(guān)老師的指導(dǎo)；審稿過程中得到審稿專家的指點，在此一并表示感謝。