滇西蘭坪金頂鉛鋅礦床精細(xì)刻畫(huà)礦化過(guò)程:來(lái)自硫化物原位微量元素和S-Pb同位素的證據(jù)*

李相材 王京彬 祝新友 李成厚 吳金檢 王永彬 石珉 郭宇航

1. 昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,昆明 650093 2. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責(zé)任公司,北京 100012 3. 中色紫金地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司,北京 100012 4. 云南金鼎鋅業(yè)有限公司,蘭坪 671400 5. 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029 6. 中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院,北京 100029 7. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院,北京 100049 8. 云南大學(xué)云南省地球系統(tǒng)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明 650500

滇西蘭坪金頂鉛鋅礦是亞洲第二大鉛鋅礦床,也是金屬儲(chǔ)量超過(guò)千萬(wàn)噸的世界級(jí)超大型礦床之一(Leach and Song, 2019;Songetal., 2019)。該礦床平均品位Zn 6.08%、Pb 1.29%,同時(shí)Tl (8167t)、Cd (17Mt)、Ag (1722t)、S (513Mt)及Sr (147Mt)均達(dá)到大型礦床規(guī)模(Xueetal., 2007)。前人對(duì)金頂鉛鋅礦床研究程度較高,主要包括成礦流體特征(Xueetal., 2007;唐永永等, 2011;王建飛等, 2014; Muetal., 2021)、硫化物Re-Os年代學(xué)(唐永永等, 2013a;孫鵬程等, 2021;Huangetal., 2022;王長(zhǎng)明等,2022)、C-H-O-S-Pb-Zn同位素(王安建等, 2009;唐永永等, 2013b;Tangetal., 2014;Xueetal., 2015;Yalikunetal., 2018a;李群和包志偉, 2018;Lietal., 2019)等方面。此外,Yeetal.(2011)還對(duì)其分散元素富集規(guī)律、賦存狀態(tài)及成因機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究。盡管前人對(duì)該礦床做了很多研究,但是金頂鉛鋅礦床復(fù)雜的礦化過(guò)程及成因仍存有較大爭(zhēng)議。鑒于其超大的Pb、Zn資源量,人們往往將其與世界典型的鉛鋅礦床類型進(jìn)行對(duì)比,認(rèn)為金頂鉛鋅礦可能的成因類型為:(1)噴流沉積型礦床(趙興元, 1989;王京彬等, 1990);(2)同生沉積-后期改造型礦床(施加辛等, 1983;白嘉芬等, 1985;張乾, 1991, 1993);(3)與幔源流體有關(guān)的后生熱液礦床(覃功炯和朱上慶, 1991;Kyle and Li, 2002;薛春紀(jì)等, 2002;Xueetal., 2007);(4)沉積-鹵水改造型礦床(葉慶同等, 1992)。此外,還有部分學(xué)者指出金頂鉛鋅礦床明顯有別于已有的經(jīng)典鉛鋅礦床類型,進(jìn)而提出:(1)蘭坪金頂式礦床(覃功炯和朱上慶, 1991;Kyle and Li, 2002;薛春紀(jì)等, 2002, 2007;曾榮等, 2007;王安建等, 2009);(2)熱水噴溢沉積型礦床(羅君烈等, 1994);(3)與底劈作用有關(guān)的 MVT 礦床亞類(Leachetal., 2017;Songetal., 2020)。近些年,受益于微區(qū)原位分析技術(shù)的發(fā)展,對(duì)金頂鉛鋅礦床礦化過(guò)程的精細(xì)刻畫(huà)成為了學(xué)者研究的重點(diǎn)(Tangetal., 2014;Xueetal., 2015;Wangetal., 2018),如Muetal.(2021)利用單個(gè)流體包裹體的LA-ICP-MS原位成分分析技術(shù)對(duì)不同階段礦化作用和成礦物質(zhì)來(lái)源做出判斷。這種利用礦床的硫化物進(jìn)行原位微量元素分析和同位素分析對(duì)礦化過(guò)程的精細(xì)刻畫(huà),不僅可以有效約束成礦物質(zhì)的來(lái)源,也為深入探討礦床成因和成礦機(jī)制提供新信息。

本文詳細(xì)描述了金頂鉛鋅礦床的地質(zhì)特征、礦石類型及結(jié)構(gòu)特征,對(duì)不同階段的閃鋅礦和黃鐵礦進(jìn)行了較為系統(tǒng)的LA-ICP-MS微量元素分析,并對(duì)不同礦段中的各類硫化物進(jìn)行了LA-MC-ICP-MS S-Pb同位素分析。綜合多種分析結(jié)果對(duì)蘭坪金頂鉛鋅礦的礦化過(guò)程進(jìn)行了精細(xì)刻畫(huà),探討分析了閃鋅礦微量元素的賦存狀態(tài)和富集機(jī)制、約束成礦物質(zhì)來(lái)源,最終為理解該礦床的成因提供更加豐富的礦床地質(zhì)及同位素地球化學(xué)信息。

1 區(qū)域地質(zhì)

金頂鉛鋅礦床位于中國(guó)西南三江特提斯成礦域。三江特提斯成礦域由岡瓦納大陸衍生出的大陸碎片和其他弧形地體拼合而成(Dengetal., 2014),三江地區(qū)晚三疊世裂谷作用及之后匯聚伸展作用形成了蘭坪-思茅盆地(圖1a)。蘭坪盆地位于思茅地體的北部,其南部與中印地體接壤,北部與羌塘地體東部接壤,金頂鉛鋅礦床就位于蘭坪-思茅盆地北部(圖1a)。盆地中最古老的巖石為早二疊世至中三疊世弧型火成巖和含少量碳酸鹽的硅質(zhì)碎屑巖,出露于盆地的西部和東部?jī)蓚?cè)邊緣(圖2b)。盆地基底由前寒武紀(jì)片麻巖、角閃巖、絹云母片巖和大理巖組成,沿盆地邊緣偶有出露。從區(qū)域上看,三疊紀(jì)為裂谷盆地,侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)為坳陷盆地,新生代為走滑拉分盆地。上三疊統(tǒng)以海相和海陸過(guò)渡相的碎屑巖和碳酸鹽巖為主(羅君烈等, 1994),并含有大量具有大陸裂谷特征的長(zhǎng)英質(zhì)-鎂鐵質(zhì)雙峰式火山巖。侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)期間,在坳陷構(gòu)造背景下形成了蘭坪-思茅盆地,主要由紅層等陸相沉積巖組成,夾少量碳酸鹽巖。在古近紀(jì)-新近紀(jì),印度板塊和歐亞板塊之間的持續(xù)擠壓導(dǎo)致蘭坪-思茅走滑拉分盆地形成,并且在盆地內(nèi)沉積了巨厚的紅色湖相碎屑沉積物,包括粉砂巖、泥巖、砂巖和礫巖(牟傳龍等, 1999;朱志軍等, 2014;Songetal., 2020)。印度板塊和歐亞板塊之間的持續(xù)對(duì)接和強(qiáng)烈擠壓導(dǎo)致該地區(qū)廣泛發(fā)育大規(guī)模逆沖斷層,使中生代地層經(jīng)常逆沖于古近紀(jì)地層之上 (Xueetal., 2004)。新生代的走滑拉分盆地內(nèi)有三條主要的近南北向區(qū)域性斷裂,即沿盆地東西邊緣的金沙江-哀牢山斷裂和瀾滄江斷裂以及接近盆地中心的沘江斷裂。這些深大斷裂為盆地中流體運(yùn)移提供了重要通道。新生代構(gòu)造活動(dòng)和火成活動(dòng)可能為盆地中的流體提供了通道和驅(qū)動(dòng)力,從而對(duì)礦床的形成起到了重要作用(薛春紀(jì)等, 2002)。

圖1 蘭坪-思茅地塊金頂鉛鋅礦位置圖(a)及盆地北部地層單位、斷層和主要鉛鋅礦、銅礦分布(b) (據(jù)Wang et al., 2018;Song et al., 2020)

圖2 金頂鉛鋅礦床地質(zhì)圖(a,據(jù)云南地質(zhì)三大隊(duì), 1984(1)云南地質(zhì)三大隊(duì). 1984. 云南省蘭坪縣金頂鉛鋅礦詳細(xì)勘探地質(zhì)報(bào)告. 云南省地質(zhì)與礦產(chǎn)局修改)和地層柱示意圖(b)

2 礦床地質(zhì)

金頂?shù)貐^(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史,包括中生代至始新世的持續(xù)沉積作用、古新世至始新世的逆沖過(guò)程、始新世至漸新世穹隆構(gòu)造的形成、漸新世至中新世的鋅鉛礦化(磷灰石裂變徑跡年齡為32.5～21.4Ma,古地磁數(shù)據(jù)為23±3Ma,Yalikunetal., 2018a)以及晚期南北向正斷層的形成(圖2;云南地質(zhì)三大隊(duì), 1984;Kyle and Li, 2002;Xueetal., 2015)。金頂?shù)V區(qū)發(fā)育有自東向西的逆沖推覆構(gòu)造及擠壓走滑形成的穹隆構(gòu)造。礦區(qū)發(fā)育多個(gè)推覆構(gòu)造,較老的地層被推覆到較新的地層之上。金頂?shù)貐^(qū)的地層層序被逆沖斷層F2分為正常的原地系統(tǒng)及上覆較老且倒轉(zhuǎn)的外來(lái)系統(tǒng)(圖2)。原地系統(tǒng)包括南新組、虎頭寺組、云龍組和果郎組,它們由粉砂巖、細(xì)粒砂巖、含石灰?guī)r碎屑的砂巖和蒸發(fā)質(zhì)泥巖組成。外來(lái)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生倒轉(zhuǎn),自上而下分為上三疊統(tǒng)三合洞組、上三疊統(tǒng)麥初菁組、中侏羅統(tǒng)花開(kāi)佐組、早白堊統(tǒng)景星組。各組之間均以次級(jí)斷裂相接觸(圖2)。

金頂鉛鋅礦床由以砂巖、灰?guī)r角礫巖或含灰?guī)r角礫砂巖為主體的礦段組成,根據(jù)其產(chǎn)出位置,可分為如下7個(gè)礦段:北部的北廠,東北部的跑馬坪,西部的峰子山,中部的西坡,南部的南廠,西南部的白草坪和東部的架崖山(圖2)?？傮w上分為東、西兩個(gè)礦段,其中東段主要包括北廠、跑馬坪和架崖山礦段,西段包括西坡、南廠、峰子山和白草坪礦段。礦體主要呈板狀及透鏡狀產(chǎn)出(圖2)。在金頂?shù)母鱾€(gè)礦段中,北廠礦段最為重要,約占金頂?shù)V床儲(chǔ)量的75%,其中最大的Ⅰ號(hào)礦體呈層控、板狀分布在景星組砂巖層內(nèi),占礦床儲(chǔ)量的40%左右。礦體的賦礦巖石主要為砂巖、含礫砂巖及灰?guī)r角礫巖,即三種原生礦石類型:砂巖型礦石(圖3a)、含礫砂巖型礦石(圖3b)和灰?guī)r角礫巖型礦石(圖3c)。礦石礦物以閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、白鐵礦為主,脈石礦物以天青石、重晶石、石膏、硬石膏、方解石、碎屑石英為主,以及少量白云石、碎屑長(zhǎng)石、黏土礦物等。礦區(qū)圍巖蝕變較弱,主要為碳酸鹽化及少量硅化。

圖3 金頂鉛鋅礦床礦石礦物組構(gòu)特征

根據(jù)礦化脈體穿切關(guān)系、礦物共生組合及礦化表現(xiàn)形式,分為兩個(gè)礦化階段:第Ⅰ階段和第Ⅱ階段。其中,階段Ⅰ根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)特征和礦化表現(xiàn)形式又可劃分為早晚兩個(gè)礦化世代:第Ⅰ階段早期,其金屬礦物組合為黃鐵礦-白鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦,該階段硫化物主要以浸染狀交代細(xì)晶方解石產(chǎn)出(圖3d-f);第Ⅰ階段晚期,其金屬礦物組合為黃鐵礦-白鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦-天青石,此階段以天青石的出現(xiàn)區(qū)別于第Ⅰ階段早期(圖3g-i)。第Ⅱ階段為閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦-天青石-重晶石-方解石-石膏階段,此階段特征是晚期粗粒方鉛礦脈橫切第Ⅰ階段硫化物(圖3j),灰?guī)r角礫巖中膠狀閃鋅礦通常與粗晶方解石伴生,而膠狀閃鋅礦常呈同心環(huán)狀結(jié)構(gòu),即膠狀中心通常為方鉛礦、黃鐵礦及有機(jī)質(zhì)(圖3k, l),這種結(jié)構(gòu)常被解釋為由晚期富金屬膠體溶液形成的硫化物(Tangetal., 2014)。具體礦物簡(jiǎn)化序列見(jiàn)圖4。

圖4 金頂鉛鋅礦床主要硫化物和脈石礦物的簡(jiǎn)化共生序列

3 樣品及分析方法

3.1 樣品采集

通過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)考察,采集了實(shí)驗(yàn)所需的系列樣品,主要包括用于LA-ICP-MS微量元素分析的各階段富含閃鋅礦和黃鐵礦的礦石以及用于LA-MC-ICP-MS硫和鉛同位素分析的各階段富含閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦和白鐵礦的礦石。各類礦石的采集地點(diǎn)分別為:北廠、跑馬坪、架崖山、峰子山、白草坪及南廠礦段,具體采樣位置見(jiàn)圖2。樣品涉及黃鐵礦-白鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦、黃鐵礦-白鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦-天青石和閃鋅礦-方鉛礦-黃鐵礦-天青石-重晶石-方解石-石膏階段。選擇了新鮮且具有代表性的礦石樣品進(jìn)行激光片的磨制并用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作。

3.2 LA-ICP-MS微量元素分析

從金頂鉛鋅礦露天采場(chǎng)采取了各階段典型的閃鋅礦和黃鐵礦礦石,切制成激光片用于電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的微量元素分析。首選使用單偏光顯微鏡對(duì)激光片進(jìn)行礦相學(xué)觀察,并使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行詳細(xì)礦物學(xué)研究,確定所需打點(diǎn)的礦物位置。閃鋅礦和黃鐵礦微量原位分析實(shí)驗(yàn)在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)儀器為安捷倫電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7900 e),采用相干193nm準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(GeoLas HD)和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)。激光剝蝕過(guò)程中將氦氣和氬氣通過(guò)T型接頭混合分別作為載氣和補(bǔ)償器來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度。經(jīng)過(guò)30s的背景分析,樣品以5Hz的頻率被重復(fù)剝蝕45s以上,使用44μm的光束,激光能量為80mJ。微量元素校正標(biāo)準(zhǔn)樣品為NIST 610和NIST 612,監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)樣品為MASS-1,它們均為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行多外標(biāo)無(wú)內(nèi)標(biāo)方法校正,并校正儀器漂移,測(cè)試結(jié)果在允許的實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)模塊每10個(gè)未知數(shù)運(yùn)行一次。分析流程詳見(jiàn)Liuetal. (2008)。收集的元素主要有:55Mn、57Fe、59Co、60Ni、65Cu、66Zn、69Ga、72Ge、75As、107Ag、111Cd、115In、118Sn、121Sb、197Au、205Tl、208Pb。

3.3 LA-MC-ICP-MS硫同位素分析

分別對(duì)金頂鉛鋅礦床的不同礦段進(jìn)行采樣,同時(shí)將不同礦化階段的樣品切制為激光片。選取各階段具有代表性的多種硫化物,如閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦和白黃鐵礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。原位硫同位素實(shí)驗(yàn)在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。采用激光剝蝕-多接收等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)分析方法。使用的質(zhì)譜儀為英國(guó)Nu公司生產(chǎn)的Nu Plasma 1700高分辨率多接收等離子體質(zhì)譜儀,激光剝蝕系統(tǒng)為澳大利亞ASI公司生產(chǎn)的Resonitics M50-LR 準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(excimer ArF laser ablation system,激光波長(zhǎng)193nm,脈寬20ns)。此次分析流程為: 標(biāo)樣+質(zhì)量監(jiān)控樣+標(biāo)樣+樣品+標(biāo)樣+……,利用標(biāo)準(zhǔn)-樣品交叉法(SSB法)。剝蝕斑束:30～37μm;剝蝕頻率:3Hz;激光能量密度3.6J/cm2,載氣為270mL/min高純度氦氣,同時(shí)補(bǔ)充0.97L/min的氬氣。分析使用的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)包括: 閃鋅礦(NBS123,δ34SV-CDT=17.8±0.2‰,2SD)、黃鐵礦(Py-4,δ34SV-CDT=1.7±0.3‰,2SD)、黃銅礦(Cpy-1,δ34SV-CDT=4.2±0.3‰,2SD)標(biāo)樣,方鉛礦標(biāo)樣(CBI-3,δ34SV-CDT=28.5±0.4‰,2SD)。數(shù)據(jù)采集模式為T(mén)RA,背景世界為30s,積分時(shí)間0.2s,吹掃時(shí)間為70s,δ34S測(cè)試精度小于0.1‰,在允許的誤差范圍內(nèi)。具體分析流程參照Baoetal. (2017)。

3.4 LA-MC-ICP-MS鉛同位素分析

采樣規(guī)則與硫同位素樣品一致,實(shí)驗(yàn)在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 采用飛秒激光剝蝕多接收器等離子體質(zhì)譜進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)儀器飛秒激光剝蝕系統(tǒng)為266nm NWR UP Femto (ESI, USA), 多接收器等離子體質(zhì)譜為Nu Instruments 公司的Nu Plasma Ⅱ型 MC-ICP-MS。激光器型號(hào)為Quantronix Integra-HE Ti: sapphire, 3 倍頻, 輸出波長(zhǎng) 266nm。測(cè)試過(guò)程中采用剝蝕斑束 15～65μm, 激光頻率 5～50Hz, 剝蝕方式為3μm/s 線掃描, He 氣為0.7L/min。分析流程為1個(gè)質(zhì)量監(jiān)控樣加6個(gè)樣品, 標(biāo)樣采用NIST610, 其標(biāo)準(zhǔn)值為:208Pb/204Pb=36.919～37.046,207Pb/204Pb=15.481～15.518,206Pb/204Pb=17.026～17.075。 測(cè)試準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.3‰,符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),具體分析流程參照Baoetal. (2017)。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS微量元素特征

對(duì)金頂鉛鋅礦床不同礦化階段的閃鋅礦和黃鐵礦進(jìn)行原位微量元素分析,階段Ⅰ早期的閃鋅礦命名為Sp1,階段Ⅰ晚期的閃鋅礦命名為Sp2, 階段Ⅱ的閃鋅礦命名為Sp3; 黃鐵礦同樣依據(jù)階段分別命名為Py1、Py2和Py3。不同礦化階段的閃鋅礦和黃鐵礦的微量元素含量(表1、表 2)表現(xiàn)出明顯差異,其結(jié)果和變化特征見(jiàn)圖5、圖6。

表1 金頂鉛鋅礦閃鋅礦LA-ICP-MS微量元素(×10-6)含量

表2 金頂鉛鋅礦黃鐵礦LA-ICP-MS微量元素(×10-6)含量

圖5 金頂鉛鋅礦床不同階段閃鋅礦中微量元素含量變化

圖6 金頂鉛鋅礦床不同階段黃鐵礦中微量元素含量變化

4.2 硫同位素組成

金頂鉛鋅礦床東西礦段表現(xiàn)出較大差異的δ34S值,其變化范圍主要為-23.75‰～5.73‰ (表3)。礦床西段δ34S值明顯偏正,而礦床東段δ34S值較負(fù)。不同礦化階段也顯示出一定的規(guī)律,階段Ⅰ早期硫化物的δ34S值范圍為-23.75‰～5.73‰,階段Ⅰ晚期硫化物δ34S值范圍為-22.61‰～-10.94‰,階段Ⅱ硫化物δ34S值范圍為-21.13‰～-13.90‰。東礦段不同礦化階段硫化物的δ34S值整體變化不大,偏負(fù)且多集中于-15‰。

表3 金頂鉛鋅礦硫化物硫同位素值

4.3 鉛同位素組成

金頂鉛鋅礦床硫化物顯示出較為集中的鉛同位素比值結(jié)果(表4)。206Pb/204Pb變化范圍為18.487～18.525,207Pb/204Pb變化范圍為15.644～15.682,208Pb/204Pb變化范圍為38.807～38.938。階段Ⅰ早期硫化物的206Pb/204Pb范圍為18.492～15.525,207Pb/204Pb變化范圍為15.644～15.682,208Pb/204Pb變化范圍為38.832～38.938。階段Ⅰ晚期硫化物206Pb/204Pb范圍為18.487～18.519,207Pb/204Pb變化范圍為15.652～15.671,208Pb/204Pb變化范圍為38.807～38.908。階段Ⅱ硫化物206Pb/204Pb范圍為18.490～18.521,207Pb/204Pb變化范圍為15.661～15.673,208Pb/204Pb變化范圍為38.869～38.907。

表4 金頂鉛鋅礦硫化物Pb同位素值

5 討論

5.1 元素置換關(guān)系

金頂鉛鋅礦床的主要金屬礦物為閃鋅礦和方鉛礦,其主導(dǎo)金屬元素為Pb和Zn,閃鋅礦中仍伴有很多其他微量分散元素,不同元素的賦存狀態(tài)及其相互的關(guān)系是探究礦床成因和精細(xì)刻畫(huà)礦化過(guò)程的重要依據(jù) (Cooketal., 2009;Yeetal., 2011;郭飛等, 2020)。

閃鋅礦通常是Ga、Ge以及In的載體(Moskalyk, 2003;H?lletal., 2007),同時(shí)也Ag的等稀貴元素的載體(Alfantazi and Moskalyk, 2003)。此外,部分有害元素,如Cd、Mn、Hg、As、Tl等元素也常常富集(Cooketal., 2009)。離子半徑相近的元素可以直接替代,而離子半徑不同的元素通常可以通過(guò)多種方式耦合疊加替代,閃鋅礦中的微量元素往往存在復(fù)雜或者簡(jiǎn)單的替換關(guān)系。研究表明,閃鋅礦中Zn2+易被一些二價(jià)金屬陽(yáng)離子(如Fe2+、Cd2+、Co2+、Mn2+、Sn2+等)替代(Cooketal., 2009;Georgeetal., 2016;曾慶文等,2023)。傳統(tǒng)上,銅(Cu2+)被認(rèn)為不容易大量地融入閃鋅礦結(jié)構(gòu)(Craig, 1973),除非作為耦合替換的一部分;而In則可通過(guò)耦合取代與閃鋅礦結(jié)合(Schorr and Wagner, 2005)。Cu2+、Zn2+和Ge2+離子的四面體共價(jià)半徑分別為1.35?、1.31?和1.22?(任濤等, 2019),Ge和Cu通常呈協(xié)同性變化,因此常存在Ge2+和Cu+成對(duì)替代Zn2+的方式,表現(xiàn)為2Cu++Ge2+2Zn2+(葉霖等, 2012, 2016),而Ge在閃鋅礦中與一價(jià)元素(如Ag和Cu等)經(jīng)常無(wú)相關(guān)性,因此具有Zn2+Ge2+的替換形式(Cooketal., 2009),如閃鋅礦的微量元素二元圖解所示(圖7)。對(duì)于金頂?shù)V床的閃鋅礦而言,Cu與Ge相關(guān)性較弱(圖7a),Ge含量的升高與Cu含量的變化不具有協(xié)同關(guān)系,因此可能不存在Ge2+和Cu+成對(duì)替代Zn2+的替代機(jī)制。在還原條件下,Ga呈6配位時(shí)的離子半徑與Zn、Sn、Cu、Fe、Sb、In 等元素的離子半徑接近,特別與 Zn 相近,導(dǎo)致閃鋅礦成為Ga的主要富集載體(曾慶文等, 2023)。金頂鉛鋅礦床中Ga與In呈正相關(guān)關(guān)系,推測(cè)可能存在3Zn2+=Ga3++In3+的替代機(jī)制(圖7b)。In與Sn呈正相關(guān)關(guān)系,推測(cè)可能存在3Zn2+=Sn3++In3+的替代機(jī)制(圖7h);Fe與Ge、Mn具有強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系(圖7e, f),推測(cè)可能存在著4Zn2+2Fe2++Ge4+、2Zn2+Fe2++Mn2+的替換關(guān)系,暗示這個(gè)過(guò)程可能是金頂鉛鋅礦中Ge進(jìn)入閃鋅礦中的重要機(jī)制。Fe、Cd 和Zn三者具有相近的離子半徑和相似的四面體共價(jià)半徑,金頂閃鋅礦中Fe與Cd存在負(fù)相關(guān)性(圖7d),這可能是Cd元素不直接替換Zn2+,而是通過(guò)替換Fe2+的一種證據(jù)(李相材等, 2022)。Ag+、Sb3+和Cu+與Zn2+具有相似的四面體共價(jià)半徑及相似的離子半徑,Ag與Sb呈明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖7g),表明2Zn2+Ag++Sb3+是一種可能存在的替代機(jī)制,且礦相學(xué)觀察未發(fā)現(xiàn)存在含Ag、Sb的包裹體。此外,Cu與Sb呈正相關(guān)關(guān)系(圖7c),表明可能存在2Zn2+Cu++Sb3+的替代機(jī)制。綜合來(lái)看,金頂鉛鋅礦床存在復(fù)雜的元素替代機(jī)制,這不僅與閃鋅礦的元素物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān),也與金頂鉛鋅礦多階段疊加成礦以及圍巖金屬物質(zhì)貢獻(xiàn)密不可分。

圖7 金頂鉛鋅礦床不同階段閃鋅礦中微量元素二元圖解

5.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

5.2.1 Pb同位素證據(jù)

閃鋅礦和方鉛礦是金頂鉛鋅礦的主要金屬礦物,因此其Pb同位素是示蹤成礦物質(zhì)來(lái)源的有效手段。金頂鉛鋅礦床硫化物中U和Th含量較低,并且各種熱液環(huán)境中沉淀的硫化物(方鉛礦、閃鋅礦等)在礦物形成后不再有放射成因Pb的明顯加入,其Pb同位素組成無(wú)需進(jìn)行年齡校正即可代表成礦流體的Pb同位素組成(Zhouetal., 2014;杜澤忠等, 2021)。金頂?shù)V床鉛同位素組成較為均一,變化范圍較小。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb二元判別圖解上(圖8),大部分樣品點(diǎn)均坐落于上地殼與造山帶演化線之間,表明成礦金屬主要來(lái)源于淺部上地殼,基本無(wú)幔源物質(zhì)加入,礦床中的Pb可能主要來(lái)自于圍巖。通常來(lái)說(shuō),高的μ值(> 9.58)意味著來(lái)源于上地殼(Zartman and Doe, 1981;吳開(kāi)興等, 2002;王新雨等, 2020),而低的μ值(～8.92)暗示可能有地幔物質(zhì)的貢獻(xiàn)(Doe and Zartman, 1979)。中國(guó)大陸上地殼平均Th/U值為3.47(李龍等, 2001),全球上地殼平均Th/U值為3.88(Zartman and Haines,1988)。金頂鉛鋅礦的鉛同位素μ值變化范圍為9.54～9.61,平均值為9.59,且具有高Th/U比值(平均值為3.87)的特征,表明金頂?shù)V石的Pb來(lái)自上地殼。金頂鉛鋅礦床鉛同位素分布于三疊系-第三紀(jì)沉積巖系及新生代巖漿巖范圍內(nèi)(圖8a)。最新的研究成果表明,金頂?shù)某傻V作用可能發(fā)生于27.7Ma(瀝青Re-Os, 孫鵬程等, 2021)到25Ma之間(黃鐵礦Re-Os, 黃世強(qiáng), 2019)。明顯晚于區(qū)域內(nèi)新生代巖漿巖活動(dòng)的時(shí)代(如桌番巖體及巍山蓮花山巖體Ar-Ar年齡分別為36.7Ma和38.1Ma),因此新生代巖漿活動(dòng)可能對(duì)成礦并無(wú)實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造模式圖解中可以看出,雖然部分投點(diǎn)落于上地殼與造山帶演化線之間,但與盆地中古老基底及二疊系巖石并無(wú)關(guān)聯(lián)。綜上所述,金頂鉛鋅礦床中Pb的來(lái)源可能主要來(lái)自于上地殼中的三疊系-第三系沉積巖系,與新生代巖漿巖及盆地基底無(wú)關(guān)?？紤]到金頂?shù)V區(qū)無(wú)巖漿巖產(chǎn)出,鉛同位素投圖部分樣品在造山帶附近,賦礦層位為中新生代沉積巖地層,且礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,推測(cè)本礦區(qū)中等程度的放射成因Pb可能主要來(lái)自區(qū)域內(nèi)的沉積地層。同時(shí)Tangetal. (2017)利用Hg同位素示蹤表明,蘭坪盆地沉積地層確實(shí)對(duì)金頂鉛鋅礦具有重大貢獻(xiàn)。本次獲得金頂鉛鋅礦床Pb同位素矢量特征值線性正相關(guān)性很好,且207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb構(gòu)造演化圖上,金頂鉛鋅礦床不同階段金屬硫化物樣品的鉛同位素呈良好線性分布,總體屬于連續(xù)階段演化的正常鉛,而第Ⅱ階段樣品明顯表現(xiàn)出更窄范圍的208Pb/204Pb和207Pb/204Pb特征可能指示了晚階段同一區(qū)域內(nèi)不同來(lái)源物質(zhì)的混入,這更可能是晚期大氣水混入導(dǎo)致的。

圖8 金頂鉛鋅礦床硫化物Pb同位素圖解(底圖據(jù) Zartman and Doe, 1981)

5.2.2 硫同位素證據(jù)

礦床硫化物的硫同位素(δ34S)對(duì)成礦流體的性質(zhì)和成礦過(guò)程具有重要的制約作用(Basukietal., 2008; Wagneretal., 2010)。研究表明,硫化物的硫同位素組成主要受幾個(gè)因素所影響,包括溫度、氧逸度、pH以及導(dǎo)致硫化物礦物沉淀的H2S的δ34S值(Peevleretal., 2003; Ferrinietal., 2010)。而在中-低溫(<350℃)條件下,流體中還原態(tài)硫劑(如H2S)與硫化物(如方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦)之間的硫同位素分餾非常小(Peevleretal., 2003)。此外,Ohmoto (1972)認(rèn)為在pH和氧逸度變化條件不大的情況下,黃鐵礦的δ34S值基本不會(huì)改變。

不同來(lái)源的硫化物的δ34S值通常具有一定的范圍,如隕石或幔源為0‰～±3‰,花崗質(zhì)巖漿硫?yàn)?5‰～+10‰,大部分變質(zhì)巖類為0‰～±20‰,沉積源還原硫?yàn)?0‰等(Ohmoto and Rye, 1972; Chaussidonetal., 1989; Rollinson, 1993; Seal, 2006)。如圖9所示,金頂鉛鋅礦床階段Ⅰ早期硫化物S同位素組成變化較寬,黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦δ34S值分別為-18.31‰～-6.64‰、-23.75‰～5.73‰、-19.84‰～3.61‰,階段Ⅰ晚期分別為-16.75‰～-15.45‰、-22.61‰～-17.00‰、-21.60‰～-21.27‰,階段Ⅱ分別為-16.23‰～-16.02‰、-18.74‰～-13.90‰、-23.13‰～-17.95‰。整體分布呈現(xiàn)相互重疊現(xiàn)象,總體上表現(xiàn)出δ34S黃鐵礦>δ34S閃鋅礦>δ34S方鉛礦的特征,這與S同位素在熱液礦物體系中的平衡結(jié)晶順序一致,表明硫化物沉淀時(shí)熱液體系基本達(dá)到S同位素平衡(Ohmoto, 1972)。

圖9 金頂鉛鋅礦床不同階段、不同礦段硫化物δ34S值箱線圖

選取部分樣品,根據(jù)熱平衡下的Δ34SPy-Sp值及Δ34SPy-Gn值,基于硫同位素地質(zhì)溫度計(jì)的原理(Kajiwara and Krouse, 1971),求出成礦溫度從Ⅰ階段早期至Ⅰ階段晚期再到Ⅱ階段分別為153～219℃、125～158℃和105～135℃。這與流體包裹體溫度數(shù)據(jù)一致(曾榮等, 2007;王建飛等, 2014;Muetal., 2021)。

前人研究表明,硫酸鹽還原主要通過(guò)熱化學(xué)還原和細(xì)菌還原這兩種模式完成(Ohmoto, 2018)。金頂硫化物δ34S絕大多數(shù)為較大負(fù)值,表現(xiàn)出典型的細(xì)菌還原性硫特征,通常與細(xì)菌硫酸鹽還原反應(yīng)(BSR)相關(guān)(Tangetal., 2014;Xueetal., 2015;Yalikunetal., 2018b;Lietal., 2019)。蘭坪盆地蒸發(fā)巖S同位素δ34S為12.6‰～17.9‰(朱志軍和郭福生, 2018),BSR作用通常發(fā)生在低溫條件下(一般為60～80℃,最高121℃,Kashefi and Lovley, 2003),其形成的硫同位素分餾一般為4.0‰～46.0‰,由此產(chǎn)生的硫化物δ34S應(yīng)該在-33.4‰～13.9‰之間。在有機(jī)質(zhì)存在的情況下,TSR作用可以在較低的溫度下進(jìn)行(80～150℃),可以造成δ34S值0‰～15‰的分餾(Wordenetal., 1995, 1996)。由此產(chǎn)生的硫化物δ34S應(yīng)該在-2.4‰～17.9‰之間,與西部礦段δ34S值-4.08‰～5.73‰部分重疊。

盆地鹵水的間歇性注入和通過(guò)BSR持續(xù)供應(yīng)H2S導(dǎo)致了大型鋅-鉛礦床的形成(Xueetal., 2015;Chietal., 2017)。以北廠礦段為例,δ34S從階段Ⅰ早期→階段Ⅰ晚期→階段Ⅱ,總體表現(xiàn)出高→低→高的變化特征。如前文所述,若BSR作用被抑制,會(huì)導(dǎo)致δ34S值較高,故而上述δ34S變化與成礦溫度的變化有關(guān)。從早至晚,成礦溫度不斷下降,導(dǎo)致δ34S值不斷上升。其中,階段Ⅰ晚期較低的成礦溫度促進(jìn)了BSR作用,導(dǎo)致δ34S值降低。而階段Ⅰ晚期和階段Ⅱ中天青石的出現(xiàn)說(shuō)明成礦流體中fO2升高,天青石的δ34S值大致與成礦流體Σδ34S值相同。當(dāng)富含金屬的盆地鹵水與富含H2S的還原性流體相遇時(shí),H2S的消耗速度大于硫酸鹽的還原速度,而隨著金屬大量沉淀,硫酸鹽的還原速度則又大于H2S的消耗速度,因此在階段Ⅰ晚期,有天青石的出現(xiàn)。而階段Ⅱ的δ34S值輕微升高且具有更窄的范圍,可能與晚階段大氣降水的混入有關(guān)(李永勝等, 2021),這與Pb同位素比值具有相似的特點(diǎn),同時(shí)對(duì)應(yīng)于Cu、Cd、Ag、Co、Sb等更寬范圍的微量元素含量,該流體萃取了蒸發(fā)巖及圍巖中的金屬元素,并沿著斷裂涌入,導(dǎo)致BSR作用沿?zé)嵋和ǖ栏浇鼫p弱。

5.2.3 黃鐵礦中的Co和Ni含量

黃鐵礦中的Co和Ni與Fe有相似的化學(xué)性質(zhì),因此可以借助Co、Ni的元素含量和元素比值對(duì)黃鐵礦成因進(jìn)行判斷(圖10a)。熱液成因的黃鐵礦具有更高和變化范圍更廣的Co/Ni比值,一般大于1,而沉積型黃鐵礦的Co/Ni比值通常<1,且具有更高的Ni含量(Bajwahetal., 1987;Reichetal., 2016)。金頂鉛鋅礦床各階段黃鐵礦的Co/Ni大部分<1,且變化范圍較窄,僅有少量Co/Ni>1,但低的Co/Ni比值并不一定代表同生沉積(Price, 1972)。Wangetal.(2018)結(jié)合世界MVT礦床類似微量元素比值,認(rèn)為低Co/Ni為黃鐵礦保留了其沉積成因特征,而高Co/Ni則與盆地鹵水有關(guān),并非與巖漿熱液有關(guān)。

圖10 金頂鉛鋅礦床不同階段黃鐵礦中微量元素二元圖解

結(jié)合微量元素和S-Pb同位素特征,本文認(rèn)為成礦流體以盆地鹵水為主,晚期具有明顯的大氣水混入特征,金頂鉛鋅礦床具有多來(lái)源疊加貢獻(xiàn)的特征,成礦物質(zhì)的最終來(lái)源可追溯為上地殼,主要來(lái)源于蘭坪盆地沉積地層,細(xì)菌還原硫酸鹽作用(BSR)為金頂鉛鋅礦床提供了大量的還原性硫。西部礦段還原硫除了BSR作用貢獻(xiàn)外,可能還有硫酸鹽熱化學(xué)還原作用(TSR)的貢獻(xiàn)。

5.3 精細(xì)刻畫(huà)礦化過(guò)程

閃鋅礦和黃鐵礦中不同微量元素的相關(guān)關(guān)系,不僅可以確定元素的置換關(guān)系,還可用于討論成礦過(guò)程和判別礦床成因類型(Cooketal., 2009;Yeetal., 2011;胡宇思等, 2019;郭飛等, 2020)。同時(shí),原位的S-Pb同位素值也可幫助精確分析不同階段的礦化過(guò)程,因此根據(jù)不同階段微量元素的二元圖解和同位素值來(lái)分析元素之間的相關(guān)性、判斷元素置換關(guān)系并討論其成礦演化過(guò)程。

金頂鉛鋅礦床的礦化過(guò)程可分為階段Ⅰ早期、階段Ⅰ晚期、階段Ⅱ,分別對(duì)應(yīng)了閃鋅礦和黃鐵礦的Sp1、Sp2、Sp3和Py1、Py2、Py3。不同礦化階段的閃鋅礦和黃鐵礦的微量元素表現(xiàn)出規(guī)律性的演化特征,如圖5和圖6所示,同時(shí)黃鐵礦的微量元素比值也反映了連續(xù)的階段演化特征(圖10)。金頂鉛鋅礦床在階段Ⅰ早期的礦物組合為黃鐵礦-白鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦,可能形成于低fO2和低pH值條件下(羅君烈等, 1994)。閃鋅礦中Cd、Cu、Sb相對(duì)含量較高,與相對(duì)溫度較高、pH較低、富含金屬的盆地鹵水和富含H2S的流體有關(guān)。礦化階段Ⅰ早期至晚期,閃鋅礦中的Co、Ni、Pb、Mn、Cu、In、Sn、Fe等元素含量呈整體下降趨勢(shì),而Cd、Tl等元素呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這與熱液流體溫度降低有關(guān)。閃鋅礦中的Pb含量在階段Ⅰ的下降表明Pb從階段Ⅰ早期就開(kāi)始逐步沉淀,而階段Ⅱ中Pb元素含量的升高則表明有其他來(lái)源流體的混入,補(bǔ)充了成礦金屬元素。階段Ⅱ閃鋅礦中微量元素的含量都表現(xiàn)出較為寬泛變化特征,這也表明存在外源流體的疊加混入,使本應(yīng)該逐漸降低的金屬元素含量再次疊加富集。黃鐵礦中的微量元素變化規(guī)律則更加明顯,Co、Ni、Zn、Pb、Cd、Au、Ag等元素幾乎都是呈下降趨勢(shì),而Tl元素是個(gè)例外,它在階段Ⅱ時(shí)含量達(dá)到了最高。黃鐵礦中的Pb從早至晚表現(xiàn)出下降的趨勢(shì),而Zn表現(xiàn)出先下降后升高,因此晚期混入的流體對(duì)Zn具有更大的貢獻(xiàn),故而金頂鉛鋅礦床Zn品位相對(duì)較高。總體來(lái)看,黃鐵礦和閃鋅礦的微量元素變化特征反映了相似的成礦演化特點(diǎn)。Mn、Fe、Tl等元素含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),這可能代表成礦流體溫度較高(Yeetal., 2011;郭飛等, 2020),但通過(guò)前人的包裹體數(shù)據(jù) (曾榮等, 2007;Xueetal., 2007) 可以看出,晚階段中Mn、Fe值的上升與溫度的變化可能關(guān)系不大。蘭坪地區(qū)覆蓋大量紅層碎屑巖,富含F(xiàn)e、Mn。因此階段Ⅱ的硫化物中Mn、Fe、Tl含量的上升,可能與后期大氣水的混入有關(guān),即大氣水在循環(huán)和混入過(guò)程中萃取了區(qū)域上富含F(xiàn)e、Mn、Tl的紅層碎屑巖。

Tl在粘土巖、砂巖和頁(yè)巖中的含量最高(Heinrichsetal., 1980;周濤發(fā)等, 2005),而且Tl在氧化環(huán)境中也容易被Mn、Fe氧化物吸附,在這樣的地質(zhì)背景下,階段Ⅱ大氣降水的加入,導(dǎo)致Tl含量的升高。此外,階段Ⅱ閃鋅礦中Cu、Cd、Ag、Co、Sb等元素含量范圍的變寬也表明晚期成礦流體中混入了新的、含量變化范圍較大的成礦物質(zhì)。

以上研究結(jié)果表明,階段Ⅱ閃鋅礦中各個(gè)元素的濃度的變化與富含金屬的盆地鹵水和大氣降水有關(guān)。同樣,與粗晶方解石近于同期的天青石中δDH2O(-100.06‰～-100.93‰)和δ18OH2O(-0.76‰～-0.86‰)值(羅君烈等, 1994;鄭海峰, 2012)也靠近大氣降水線,說(shuō)明成礦流體部分來(lái)源于大氣降水,即大氣降水在一定程度上有助于晚階段成礦作用。大氣降水不僅導(dǎo)致了成礦流體鹽度的降低(曾榮等, 2007;Xueetal., 2007),而且還通過(guò)滲透作用與蒸發(fā)巖類及圍巖發(fā)生反應(yīng)并浸出金屬,然后再將這些金屬元素以硫酸鹽或亞硫酸鹽絡(luò)合物的形式運(yùn)移出來(lái)(Tangetal., 2014,2017;Wangetal., 2018)。

結(jié)合上述S、Pb同位素證據(jù),可以看出金頂鉛鋅礦床硫化物的S-Pb同位素演化特征與微量元素演化特征可以很好地對(duì)應(yīng)。因此,多來(lái)源的金屬和流體以及多種氧化和還原作用的貢獻(xiàn)參與了金頂鉛鋅礦床復(fù)雜的成礦過(guò)程。

5.4 礦床成因

滇西蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的地質(zhì)成礦演化史較長(zhǎng),持續(xù)近50Myr(70～20Ma)(牟傳龍等, 1999;Wangetal., 2001;薛春紀(jì)等, 2007;Zhangetal., 2010;黃世強(qiáng), 2019)。蘭坪盆地的沉積物在70Ma時(shí)埋深逐漸變深,富碳泥灰?guī)r及海相碳質(zhì)泥巖發(fā)生大規(guī)模生烴并運(yùn)移和儲(chǔ)存在地層中(薛春紀(jì)等, 2007);到了55～50Ma,青藏高原的造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致蘭坪盆地發(fā)生逆沖推覆,并形成了穹窿,油氣等有機(jī)質(zhì)也隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)運(yùn)移至金頂穹窿構(gòu)造圈閉中,在此期間可能與蒸發(fā)巖/圍巖作用形成黃鐵礦、方解石和H2S等(黃世強(qiáng), 2019)。金頂鉛鋅礦床作為亞洲第二大鉛鋅礦床,其具有復(fù)雜的成因和成礦模式,礦床主要形成于～25Ma(黃世強(qiáng), 2019),印-歐大陸的持續(xù)碰撞造山迫使蘭坪盆地發(fā)生走滑轉(zhuǎn)換(Wangetal., 2001;Zhangetal., 2010),以上的應(yīng)力轉(zhuǎn)換會(huì)使重的盆地鹵水進(jìn)行上涌,并與H2S混合,這是金頂鉛鋅礦床的初始成礦流體。

金頂鉛鋅礦床的含礦地層為景星組砂巖、云龍組含礫砂巖及灰?guī)r角礫巖。方鉛礦和閃鋅礦是主要的金屬硫化物,Zn品位6.08%、Pb品位1.29%,礦化以Zn為主,鉛鋅礦充填于砂巖、含灰?guī)r角礫砂巖或角礫巖中,其成礦明顯晚于圍巖,具有典型的后生成礦特征。圍巖蝕變以方解石化為主,從礦石組構(gòu)來(lái)看,該鉛鋅礦礦化類型為浸染狀、塊狀、脈狀及膠狀,以浸染狀為主,其中礦物組合相對(duì)簡(jiǎn)單,礦石礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦,黃鐵礦及白鐵礦次之,脈石礦物主要為方解石、天青石、石膏、重晶石。金頂鉛鋅礦床具有層控的礦體和較為細(xì)粒的結(jié)構(gòu),這些特征可以與典型的Sedex礦床進(jìn)行類比,但地質(zhì)和巖石地球化學(xué)的證據(jù)表明金頂鉛鋅礦屬于后生礦床。沉積型后生賤金屬礦床主要有兩種類型,即密西西比河谷型(MVT)和砂巖型(SST)。金頂鉛鋅礦床的地質(zhì)特征除了賦礦圍巖以外,其他與典型MVT型鉛鋅礦床相似(Leach and Sangster, 1993;Leachetal., 2001, 2006),也和川滇黔接壤地區(qū)其他鉛鋅礦床(如會(huì)澤、大梁子等)具有相似特征(張長(zhǎng)青, 2005;Zhangetal., 2015;Yuanetal., 2018)。中國(guó)南方不同成因類型的鉛鋅礦床通常具有不同的微量元素特征,如塊狀硫化物礦床具有相對(duì)高的Fe、Mn、In而貧Cd、Ge和Ga,矽卡巖礦床則明顯富集 Co和 Mn,貧In、Sn和Fe,而MVT型鉛鋅礦則富集Ge、Cd、Ga,貧Fe、Mn、In、Sn、Co(Yeetal., 2011)。金頂鉛鋅礦床閃鋅礦中的Mn和Fe含量明顯不同于塊狀硫化物礦床和矽卡巖型礦床(塊狀硫化物礦床Fe含量多大于10%,Mn含量多大于2000×10-6;矽卡巖型礦床Fe含量多大于3%,Mn含量多大于1000×10-6)。因此,金頂鉛鋅礦床中的閃鋅礦與塊狀硫化物型和矽卡巖型鉛鋅礦中閃鋅礦微量元素組成具有明顯差別,盡管不同元素變化范圍較大,但總體上,其微量元素組成與MVT型礦床基本一致,以富集Cd和Ge而貧Fe、Mn、Sn和In為特征。綜合野外地質(zhì)特征、硫化物微量元素和S、Pb同位素地球化學(xué)特征,本文認(rèn)為金頂鉛鋅礦床應(yīng)屬于后生碎屑巖容礦型MVT鉛鋅礦床,再次印證了前人觀點(diǎn)(李相材等, 2022)。

6 結(jié)論

(1)金頂鉛鋅礦床的礦化階段可分為階段Ⅰ早期、階段Ⅰ晚期和階段Ⅱ,各階段具有不同的礦物共生組合和結(jié)構(gòu)特征,硫化物的原位微量元素和S-Pb同位素表現(xiàn)出規(guī)律演化特征。

(2)主要金屬礦物閃鋅礦中的Zn2+與Ge、Mn、Ga、Sn、Cu、Ag、Sb等元素存在多種不同的置換關(guān)系。成礦物質(zhì)主要來(lái)源于蘭坪盆地沉積地層。BSR作用在硫酸鹽還原過(guò)程中起著重要作用,西部礦段還原硫可能還有少量TSR作用的貢獻(xiàn)。

(3)成礦流體早期與富含金屬的盆地鹵水和富含H2S的流體有關(guān),晚期有大氣降水的混入。多來(lái)源流體疊加形成的金頂鉛鋅礦床具有復(fù)雜的礦化過(guò)程,它是一個(gè)受斷裂構(gòu)造控制的富Cd、Ge等多種分散元素的后生碎屑巖容礦型MVT鉛鋅礦床。

致謝感謝金鼎礦業(yè)公司在野外地質(zhì)調(diào)查、取樣方面的幫助。感謝審稿人認(rèn)真審閱,使得本文質(zhì)量有了顯著的提升。