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引用本文: 朱文兵,文成雄,郭爱民,关百成,肖荣,张贻舟,杜云,蔡毅,陈志超. 2023. 湖南郴州铁石垅铅锌矿床地质及硫、铅同位素特征与深部找矿预测[J]. 矿产勘查,14(9):1584-1594.

Citation: Zhu Wenbing,Wen Chengxiong,Guo Aiming,Guan Baicheng,Xiao Rong,Zhang Yizhou,Du Yun,Cai Yi,Chen Zhichao. 2023. Geology, sulfur and lead isotope characteristics and deep ore exploration prediction of Tieshilong lead-zinc deposit in Chenzhou, Hunan Province[J]. Mineral Exploration, 14(9):1584-1594.

作者简介:

朱文兵,男,1981年生,工程师,主要从事矿产勘查及地质调查工作;E-mail:784500874@qq.com。

通讯作者:

郭爱民,男,1964年生,正高级工程师,主要从事矿产勘查及地质调查工作;E-mail:gamcz2003@163.com。

中图分类号:P597;P618.4

文献标识码:A

文章编号:1674-7801(2023)09-1584-11

DOI:10.20008/j.kckc.202309004

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目录contents

    摘要

    铁石垅铅锌矿床是湘南地区具有代表性的老矿山之一。为确定其成矿物质来源,指导深部找矿,在研究矿床地质特征的基础上,进行了矿石硫、铅同位素分析与研究。数据显示,矿床中方铅矿的δ34S值基本呈 “塔式分布”,δ34SCDT值变化介于-1. 48‰~-5. 05‰,平均-3. 86‰,表明铁石垅铅锌矿床混有一定地层中的有机硫,具有地壳深部硫的来源特征,且越往深部,岩浆硫的来源特征越明显。206Pb/204Pb值介于18. 509~ 18. 619,平均 18. 588;207Pb/204Pb 值介于 15. 697~15. 762,平均 15. 735;208Pb/204Pb 值介于 38. 754~38. 982,平均38. 891。矿石铅同位素μ值变化范围小,相对集中且较大,显示铅源主要为上地壳物质,可能混染了少量造山带铅,成矿物质来源与岩浆作用关系密切。成矿作用主要发生在燕山期,预测铁石垅铅锌矿床深部存在隐伏岩体和钨、锡矿体。

    Abstract

    The Tieshilong lead-zinc deposit is the one of the representative old mines in southern Hunan Province. In order to determine the source of ore-forming materials and guide deep prospecting, the ore sulfur and lead isotope analysis and research were carried out. based on the study of the geological characteristics of the deposit. Experimental data show that the δ34S value of galena in the deposit showed “tower distribution”, the δ34SCDT values varied from -1. 48‰ to -5. 05‰, with an average of -3. 86‰. Experiments show that Tieshilong lead-zinc deposit is mixed with organic sulfur in certain strata. It has the characteristics of sulfur source in deep crust, and the deeper, the source characteristics of magmatic sulfur are the more obvious. The 206Pb/204Pb value is between 18. 509 and 18. 619, with an average of 18. 588; the 207Pb/ 204Pb value is between 15. 697 and 15. 762, with an average of 15. 735; the 208Pb/204Pb value is between 38. 754 and 38. 982, with an average of 38. 891. The variation range of μ value of Pb isotope in ore is small, relatively concentrated and large. It shows that the Pb source is mainly upper crustal material, which may be contaminated with a small amount of orogenic Pb. The source of ore-forming materials is closely related to magmatism. The mineralization mainly occurred during the Yanshan period, and it is predicted that there are hidden rock masses and tungsten and tin deposits in the deep part of the Tieshilong lead-zinc deposit.

  • 0 引言

  • 铁石垅铅锌矿又称为桥口铅锌矿,位于湖南省郴州市苏仙区桥口镇,已有60余年的开采历史。为进行矿山资源接替,先后进行过勘查工作(湖南省地质矿产局湘南地质队,1987;朱文兵等,2015) 及地质找矿研究(黄满湘,1997;刘悟辉等,2007朱文兵等,2016a2016b)。众多学者对铁石垅铅锌矿矿床特征、成矿流体、成矿物质来源及矿床成因进行过相关研究,对矿床成因持有不同观点,主要有:① 沉积-变质型(吴健民等,1985孙国强, 1999),认为成矿物质来源于震旦系,成矿流体主要为雨水和变质水;②岩浆热液型(地矿部地矿司南岭铅锌矿专题组,1985曾永超等,1985),认为成矿物质和热液来源于深部隐伏岩体;③复控型(张声炎和吴健民,1985刘伟等,2004),认为铅锌等成矿物质既有来自高背景的震旦系碎屑岩,也有部分来自深部隐伏岩体,变质水或大气降水是成矿流体的重要组成部分,并有岩浆热液作用的叠加;④断裂充填型(王育民等,1988),认为成矿物质来源于深部的含矿热液,沿深大断裂向地壳浅部上升,当物理化学或流体介质发生变化时,在成矿有利部位富集成矿。从划归的成因类型来看,铁石垅铅锌矿床成矿作用复杂,主要与燕山期花岗岩有关,但迄今为止,矿床尚未揭露到岩体,致使该认识缺乏证据。前人虽对硫、铅同位素进行了研究(王育民等, 1988),但样品均采于 450 m 标高以上,且大部分样品在重点研究区外。最近,矿区深部相继发现厚度大、品位高的隐伏铅锌矿体,且首次揭露到铅锌锡矿体。在矿区深部,出现角岩化和高温矿物,蚀变加强。为此,本文利用硫、铅同位素研究探讨成矿物质来源和隐伏岩体预测,以期为深部找矿提供参考。

  • 1 区域地质概况

  • 研究区大地构造位置处于南岭EW向构造带中段北缘,炎陵—蓝山NE向构造岩浆岩带与NW向邵阳—郴州构造岩浆-岩带交汇部位的北东侧(图1a)。本区是著名的钨锡铅锌多金属矿集区,为南岭成矿带的重要组成部分。

  • 区域地层出露较全,以南华系—寒武系及泥盆系—二叠系为主(图1b)。南华系—寒武系构成区内加里东期褶皱基底,为一套深海—次深海相类复理石砂、泥质碎屑沉积,局部夹少量硅质岩和碳酸盐岩,是裂隙充填型锡铅锌银矿床的主要赋矿围岩;上覆盖层泥盆系—三叠系以浅海相碳酸盐岩为主,滨海相碎屑岩次之,伴有少量台盆相硅质岩的盖层沉积;侏罗系—白垩系则为陆内断陷盆地碎屑岩组合。区内经历了多期构造运动,中侏罗世以前受加里东期及印支期构造运动影响,褶皱轴向及断裂走向以 EW 向为主;中晚侏罗世的燕山期构造运动表现为伸展构造作用,主要受古太平洋板块俯冲-弧后伸展和陆内深部构造的联合制约(舒良树等,2006),形成了NNE向断裂系统以及陆相盆地与花岗质火山-侵入岩相间的盆山体系(毛景文等, 2007),NNE 向断裂是该区重要的控岩、控矿构造。区内岩浆活动强烈,具多期次侵入特点,加里东期至燕山期均有岩浆活动。区域内已知大小岩体 40 余个,主要有种叶山、高垄山、宝峰仙、千里山、王仙岭等花岗岩体,还可见较多花岗斑岩、石英斑岩、辉绿岩脉等。燕山期花岗岩与钨锡铅锌成矿关系密切(华仁民等,2003毛景文等,20042007柏道远等,2007)。

  • 图1 铁石垅铅锌矿大地构造位置图(a)及区域地质矿产略图(b)

  • 1—白垩系;2—侏罗系;3—三叠系;4—石炭系—二叠系;5—泥盆系—石炭系;6—南华系—寒武系;7—燕山期花岗岩;8—印支期花岗岩; 9—加里东期花岗岩;10—燕山期花岗斑岩脉;11—断裂;12—不整合地质界线;13—铅锌矿床;14—钨锡多金属矿床;15—铅锌、钨锡多金属矿点;16—研究区范围

  • 2 矿床地质特征

  • 矿区出露地层有震旦系和寒武系(图2a)。震旦系埃歧岭组为主要赋矿围岩,岩性主要为浅变质石英砂岩夹板岩、硅质岩;震旦系丁腰河组主要为硅质岩,岩性稳定;寒武系香楠组主要为浅变质石英砂岩夹板岩及页岩。区内褶皱主要发育宝安岭倒转背斜和石垄向斜,以及背、向斜之间形成的次级背、向斜。矿区断裂成带出现,具多期次活动等特点,发育 NE 向、NW 向、近 SN 向、近 EW 向 4 组断裂,以 NE 向断裂规模最大,与成矿关系最为密切。断裂大多倾向 SE,倾角 45°~87°,断裂两侧发育与主干断层近于平行或斜交的次级断层。区内见有2 条辉绿岩脉沿 F7、F11断裂充填并截穿胶结铅锌矿体,南部见近 EW 向燕山期花岗斑岩脉出露,切穿 NE向、NW向断层。

  • 区内矿体主要分布于宝安岭倒转背斜和石垄向斜,矿体主要受背、向斜中 NE 向断裂控制,少量由 NW 向、近 SN 向、近 EW 向断裂控制。矿体由 10 个矿带组成,矿带长 280~1350 m,空间分布具等距性,各矿带间距200~300 m,每一矿带中均有1~2个主矿体,主矿体的顶、底板有近平行线列的小矿体分布,间隔 5~50 m 不等(图2b)。以Ⅲ矿带规模最大,走向长 1350 m,平面及剖面上在宝安岭倒转背斜轴部呈反“S”型,该矿带铅锌储量占矿区总量的85 % 以上。矿区目前共发现大小矿体 109 个,矿体走向长40~1350 m,倾向延伸40~615 m,控制标高 695~-28 m,主要分布于110~550 m标高,310 m中段以上已基本采空。主矿体在210 m中段以下向深部延伸,厚度、品位较稳定,矿区深部330~-50 m标高,不断发现有新的隐伏铅锌矿体。区内矿体形态较复杂、大小悬殊,同一矿体厚度变化较大,具膨大缩小、分支复合、尖灭再现现象,总体上中部厚且富,两端厚度变薄、矿化减弱。当其他走向矿体与 NE 向矿体相交(“入”字型)或同一矿体分支复合部位及走向和倾向上呈反“S”形拐弯处多为富矿地段。

  • 图2 铁石垅铅锌矿床地质略图(a)及7号、8号勘探线剖面图(b)

  • 1—下寒武统香楠组;2—上震旦统丁腰河组;3—下震旦统埃歧岭组;4—花岗斑岩脉;5—辉绿(玢)岩脉;6—矿体及编号;7—整合地质界线; 8—向斜轴线;9—倒转背斜轴线;10—正断层及编号;11—逆断层及编号;12—平移断层及编号;13—性质不明断层;14—矿带编号与矿带内断层及编号;15—岩层产状;16—沿脉与穿脉及中段编号;17—地表钻及坑内钻;18—勘探线及编号;19—采样位置及编号

  • 矿体呈似层状、脉状、透镜状产于断裂破碎带内(图3a~g),与围岩界线清晰。矿石具块状、角砾状、浸染状、细脉浸染状、条带状构造。矿区富矿体往往呈致密块状、角砾状构造。角砾状构造既有成矿前围岩破碎后被硫化物胶结形成(图3a、e、h),又有早期形成的铅锌矿破碎后,被后期方铅矿、闪锌矿等硫化物或石英胶结,形成砾中砾(图3b、c、d)。浸染状、细脉浸染状矿石相对较贫,浸染状构造多见于块状矿石的两侧,细脉浸染状方铅矿、闪锌矿常发育于矿体两侧或围岩中,有时呈不规则细(网) 脉状充填于早期铅锌矿体内。

  • 矿区围岩蚀变主要有绿泥石化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、矽卡岩化、碳酸盐化。绿泥石化与铅锌矿化最为密切,多发育于断层破碎带内围岩角砾 (图3a、c、h、i)和矿体两侧围岩中(图3a、b、c、g),常伴有硅化、绢云母化。绿泥石多呈细脉状或不规则状。绿泥石化较强地段,并伴有角砾岩化的断裂破碎带中常伴有铅锌矿化。黄铁矿化常与硅化伴生产于断层破碎带内(图3d、f、h),常与铅锌矿共生(图3c、e、g、h)。矽卡岩化目前仅见于2号勘探线的210 中段及坑内立钻揭露的Ⅱ4、Ⅲ1-2、Ⅲ新 9 矿体内,与铅锌矿密切共生。碳酸盐化偶见于断层破碎带,是一种晚期蚀变产物,常呈集合体分布,见晚期方解石呈脉状充填于断层破碎带内或早期石英晶洞内(图3b)。矿区从 330 m 标高向深部,开始出现角岩化和高温矿物组合,热液蚀变变强。

  • 图3 铁石垅矿区铅锌矿石照片

  • a—致密块状铅锌矿呈似层状,围岩中发育细脉浸染状铅锌矿(260中段);b—角砾状铅锌矿被石英脉胶结,发育晚期方解石(210中段);c—角砾状铅锌矿,发育强烈的绿泥石化(310中段);d—角砾状铅锌矿被石英脉胶结,并充填晚期脉状铅锌矿(310中段);e—铅锌矿沿构造角砾间隙充填呈网脉状,与围岩界线清晰(260中段);f—块状铅锌矿呈似层状、脉状产出,发育黄铁矿细脉(210中段);g—脉状铅锌矿被后期断裂切割错动(210中段);h—黄铁矿-黄铜矿-铅锌矿胶结构造角砾;i—铅锌矿与石英脉呈条带状,石英脉内见浸染状铅锌矿

  • PZ—铅锌矿;Py—黄铁矿;Ccp—黄铜矿;mss—变砂岩;slat—板岩;Qz—石英脉;Cal—方解石;chlr—绿泥石化

  • 铁石垅铅锌矿床的形成具多期多阶段特征,成矿作用分为2个成矿期,4个成矿阶段。成矿期分为热液期和表生期。成矿阶段划分为①氧化物-硫化物阶段、②石英-硫化物阶段、③碳酸盐-硫化物阶段、④次生氧化物共4个阶段。其中①氧化物-硫化物阶段为矿区主要成矿阶段之一,主要形成锡石、毒砂、磁铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、铁闪锌矿、黄铜矿、白钨矿、石英、绿帘石等矿物组合。矿化主要沿断裂破碎带充填,或胶结断层角砾。该阶段方铅矿粒度较小,呈半自形—他形结构,见与铁闪锌矿相互包裹或被黄铁矿、磁黄铁矿包裹形成包裹结构 (图4g);铁闪锌矿为棕褐色—黑色,镜下为棕红色,半自形—他形结构,晶体内常见乳滴状黄铜矿(图4e、f、g),黄铜矿有时可具定向性,粒径一般小于 0. 001 mm,常被后期方铅矿溶蚀交代呈港湾状-孤岛状(图4a、b、c)。深部可见锡石、白钨矿不均匀稀疏浸染在构造角砾间胶结物的微细孔隙、裂隙及砾间和边部。锡石、白钨矿具溶蚀结构(图4i),被石英、绿泥石等沿晶体边缘溶蚀呈次圆粒状或不规则粒状。锡石主要呈他形—半自形(图4i),少数为自形粒状。白钨矿主要为自形—半自形粒状,个别切面呈板状,少数呈他形粒状(图4i)。②石英-硫化物阶段为最重要的成矿阶段,形成大量的中—细粒方铅矿、棕色—米黄色闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、辉银矿及石英、绿泥石等矿物,并对上阶段形成的硫化物进行矿化叠加,表现为充填于早期矿体裂隙及胶结早期铅锌矿石角砾(图3b、c、d),对早期矿物溶蚀交代,且同阶段稍早矿物常被稍晚矿物进行溶蚀交代。该阶段方铅矿呈他形—半自形粒状结构,镜下常见黑色小三角孔(图4a、c、h),集合体主要呈脉状、团块状或浸染状产出,溶蚀交代早期毒砂、磁铁矿、磁黄铁矿、铁闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等,形成溶蚀交代结构(图4)、交代残余结构(图4g)、填隙结构 (图4c)。闪锌矿以半自形—他形结构为主,镜下呈米黄色,树脂光泽,半透明,并交代早期磁铁矿(图4b)、黄铁矿(图4c、d)、黄铜矿(图4h),并被晚期黄铜矿交代(图4f)。黄铜矿呈不规则状、小团块状产出(图4b),往往富集于致密块状铅锌矿石之中,有时亦呈浸染状产于石英脉之中。③碳酸盐-硫化物阶段成矿作用已接近尾声,矿液沿先期矿物组成的裂隙和空洞充填、胶结。主要形成粗粒方铅矿、米黄色闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂及石英、绿泥石、绢云母、方解石等矿物。该阶段方铅矿多呈自形— 半自形晶,结晶粗大,量较少,呈不规则细脉状和团块状穿插于前两者中,部分在近矿围岩中呈浸染状产出。闪锌矿量极少,呈细脉状产出,与上阶段方铅矿、辉银矿等共生。④次生氧化物阶段形成矿物种类及数量较少,主要有白铅矿、菱锌矿、褐铁矿、蓝铜矿、孔雀石等。

  • 图4 铁石垅矿床铅锌矿石镜下显微特征照片

  • a—方铅矿溶蚀交代闪锌矿呈港湾状,细粒方铅矿填隙于脉石矿物间隙;b—交代磁铁矿的闪锌矿被方铅矿交代呈港湾状-孤岛状;c—黄铁矿被方铅矿-闪锌矿交代,其晶粒间隙包裹细粒方铅矿,闪锌矿被方铅矿交代呈港湾状-孤岛状;d—自形毒砂被方铅矿和闪锌矿交代,黄铜矿和闪锌矿被方铅矿交代呈港湾状-孤岛状;e—黄铁矿和磁黄铁矿被黄铜矿-斑铜矿及闪锌矿-方铅矿交代,黄铜矿-闪锌矿被方铅矿溶蚀交代;f —早世代黄铜矿呈乳滴状分布于闪锌矿中,晚世代黄铜矿交代闪锌矿,方铅矿交代闪锌矿及黄铜矿;g—方铅矿-闪锌矿相互包裹,并交代早期黄铁矿呈残晶,黄铜矿呈不规则粒状或呈乳滴状分布于闪锌矿中;h—方铅矿具3组节理,并交代黄铜矿-毒砂等;i—自形—半自形锡石、白钨矿沿构造角砾胶结物不均匀稀疏浸染,被石英、绿泥石等沿晶体边缘溶蚀呈次圆或不规则粒状

  • Ga—方铅矿;Sp—闪锌矿;Mt—磁铁矿;Py—黄铁矿;Apy—毒砂;Po—磁黄铁矿;Bn—斑铜矿;Ccp—黄铜矿;Sht—锡石;Cas—白钨矿

  • 铁石垅铅锌矿床金属矿物有24种,非金属矿物有 23 种,共计 47 种。按矿物共生组合划分为:(1) 方铅矿-闪锌矿-黄铁矿-黄铜矿矿石;(2)方铅矿-闪锌矿-磁铁矿-黄铁矿-铁闪锌矿-黄铜矿-毒砂矿石;(3)方铅矿-闪锌矿矿石;(4)方铅矿-闪锌矿-黄铁矿矿石4种组合类型。

  • 3 硫、铅同位素地球化学

  • 3.1 样品的采集及测试

  • 用于研究硫、铅同位素的8件样品,采自铁石垅矿床具代表性的Ⅲ1、Ⅲ23 号主矿体的 7 号、8 号勘探线采矿坑道和钻孔矿心,采样标高 310~95 m(表1)。采集的样品主要为块状、细网脉状铅锌矿石。样品在湖南省地质调查院测试中心完成单矿物挑选。S、Pb 同位素测试在国土资源部中南矿产资源监督检测中心完成,测试对象为方铅矿。测试主要仪器为固体质谱计MAT261(0832),温度20℃,湿度 30%rh。测试结果见表1。

  • 3.2 硫同位素组成

  • 矿床的硫同位素组成是判断成矿物质来源的有效方法之一,确定成矿溶液的硫同位素平均组成 (δ34S∑S)是判断硫来源及硫化物沉淀环境的重要依据,矿床含硫矿物常用于指示成矿物质来源研究 (余何等,2018董海雨等,2019)。矿区主要含硫矿物为方铅矿、闪锌矿、铁闪锌矿、毒砂、黄铜矿及黄铁矿等,因此用硫化物中的 δ34SCDT值大致代替热液中总硫同位素值。

  • 表1 铁石垅铅锌矿床硫同位素组成

  • 注:样品由国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试(2016年)。

  • 8件方铅矿硫同位素结果表明(表1),方铅矿 δ34SCDT 值变化范围为-1.48‰~-5. 05‰,平均-3.86‰,极差3.57‰,偏轻硫。在硫同位素组成直方图中(图5),数值分布比较集中,主要介于-3. 0‰~-5. 0‰,基本呈“塔式分布”,显示硫同位素组成比较稳定,表明成矿环境和成矿物理化学条件较为稳定。δ34SCDT呈负值,表明硫源中可能混有一定地层中的有机硫,可能与震旦系埃歧岭组围岩有关。同时,δ34SCDT值又显示地壳深部硫的来源特征,且由 310 中段往深部,δ34SCDT值有逐渐向零靠近的趋势,表明越往深部,岩浆硫的来源特征越明显。

  • 3.3 铅同位素组成

  • 铅同位素作为一种非常有用的地球化学示踪体系,其不仅能指示地壳演化,还可以指示成矿物质来源和矿床成因(张乾等,2000孙引强等,2019张素超等,2022)。铁石垅铅锌矿床中硫化物铅同位素组成及相关参数分别见表2、表3。结果显示, 206Pb/204Pb 变化范围为 18.509~18.619,平均 18.588,极差 0.11;207Pb/204Pb 变化范围为 15.697~15.762,平均 15.735,极差 0. 065;208Pb/204Pb 变化范围为 38.754~38.982,平均 38.891,极差 0.228;数值变化范围小,较为集中。铅同位素的单阶段模式年龄(H-H法)介于215~195 Ma,平均205 Ma。

  • 图5 铁石垅铅锌矿床硫同位素组成直方图

  • 通常认为,铅同位素源区特征值尤其是 μ 值的变化能提供地质体经历地质作用的信息,反映铅的来源(马玉波等,2013)。具有高 μ 值(大于 9.58)的矿石铅通常被认为是来自 U、Th相对富集的上地壳 (吴开兴等,2002)。铁石垅矿床方铅矿铅同位素 μ 值变化范围为9.64~9.76,平均值9.71,极差0.12,数值集中,且均高于 9.58,显示其铅源具有上地壳物质的特征。

  • 表2 铁石垅铅锌矿床铅同位素组成

  • 注:国土资源部中南矿产资源监督检测中心测试(2015年)。

  • 表3 铁石垅铅锌矿床铅同位素相关参数

  • 注:参数计算使用Geokit软件包(路远发,2004),模式年龄据 Doe and Stacey(1974)

  • 将 7 件方铅矿铅同位素数据投影到207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb 增长线演化图解(图6)及构造环境演化图解上(图7)。在铅同位素增长线演化图解中,方铅矿同位素分布集中,主要集中于上地壳线及造山带线附近;在铅同位素构造环境演化图解中,数据集中于上地壳、下地壳及造山带相交的区域附近。而在铅同位素 Δγβ 成因分类图解中(图8),显示矿石铅样品落于上地壳铅区域内,且靠近上地壳与地幔混合的俯冲带铅中的岩浆作用区域。

  • 综合分析,铁石垅铅锌矿床矿石铅为混合铅源,主要为上地壳物质,可能混染了少量造山带铅。

  • 图6 铁石垅铅锌矿床铅同位素增长线演化图解(底图据Zartman and Doe,1981

  • 图7 铁石垅铅锌矿床铅同位素构造环境演化图解(底图据Zartman and Doe,1981

  • LC—下地壳;UC—上地壳;OIV—洋岛火山岩;OR—造山带;A、B、C、D分别为各区域中样品相对集中区

  • 图8 铁石垅铅锌矿床铅同位素Δγβ成因分类图解(底图据朱炳泉等,1998

  • 1—地幔源铅;2—上地壳铅;3—上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a —岩浆作用,3b—沉积作用);4—化学沉积型铅;5—海底热水作用铅;6—中深变质作用铅;7—深变质下地壳铅;8—造山带铅;9—古老页岩上地壳铅;10—退变质铅

  • 4 讨论

  • 4.1 成矿物质来源分析

  • 上述S、Pb同位素分析表明,铁石垅铅锌矿床具有地壳深部硫的来源特征,可能混有一定地层中的有机硫,且越往深部,岩浆硫的来源特征越明显,矿石铅为混合铅源,主要为上地壳物质,可能混染了少量造山带铅,成矿物质来源与岩浆作用关系密切。

  • 震旦系埃歧岭组地层主成矿元素Pb、Zn含量高于地壳丰度值及区域背景值数倍(孙国强,1999),一般将元素含量低于工业品位若干个数量级,高于克拉克值数倍到数十倍的低含量地质体可作为可能的矿源层(涂光帜,1984),震旦纪地层可能为铁石垅铅锌矿床的形成提供了部分物质来源。

  • 4.2 成矿时代探讨

  • 铁石垅已有铅同位素模式年龄值 160~132 Ma (刘友勋等,2003)。本次研究样品铅同位素的单阶段模式年龄(H-H 法)介于 215~195 Ma,平均 205 Ma。两个成矿年龄值差别较大,但与矿区南部分布的印支晚期王仙岭岩体和燕山期宝峰仙岩体年龄 (陈希清等,2015)大致相当,印证了矿区铅的来源与岩浆活动关系密切。近代对比研究表明,铅同位素模式年龄往往误差较大,仅作为成矿年龄的参考。本次研究铅同位素模式年龄值至少说明矿区成矿时代为印支晚期或以后。结合邻近矿区成矿地质条件和成矿年龄分析,铁石垅矿区铅锌成矿年龄应在燕山期,具体的成矿年龄视正在进行的闪锌矿Rb-Sr法和锡石U-Pb法测年结果。

  • 综上所述,铁石垅铅锌矿床的形成具有多期次、多阶段的特点,其成矿作用主要为燕山期。花岗岩为矿床的形成提供了丰富的成矿物质及热源,且在岩浆热液沿控矿断裂活动的同时,可能从震旦系埃歧岭组地层中萃取了部分成矿物质。

  • 4.3 深部找矿预测

  • 铁石垅铅锌矿为开采了近60年的老矿山,2015 年普查之后,在 F6断裂深部 330~230 m 标高,F7断裂北西300 m范围内的260~120 m标高发现4个新的隐伏铅锌矿体,宝安岭一带控制 3 个新的隐伏铅锌矿体。矿区由 310 中段往深部,δ34SCDT值越往深部,岩浆硫的来源特征越明显,且往深部开始出现角岩化和锡矿化,意味着越往深部,成矿温度增高,暗示着深部存在隐伏岩体。硫、铅同位素研究表明,铁石垅铅锌矿床成矿物质来源主要与印支晚期和燕山期岩浆活动有关。燕山期为华南地区有色金属大规模成矿期。矿床东南部有宝峰仙等燕山期花岗岩体出露,推测矿区深部还有隐伏岩体分布。铁石垅铅锌矿床具等距分布的成矿规律,预测宝安岭倒转背斜和石垄向斜深部还存在有大量等距分布的铅锌矿体,结合W、Sn、Cu、Pb、Zn成矿分带规律,预测铁石垅铅锌矿床深部存在钨、锡矿体,矿区今后的找矿工作应予重视。

  • 5 结论

  • (1)铁石垅铅锌矿床的硫同位素具有地壳深部硫的来源特征,且越往深部,岩浆硫的来源特征越明显;其次,还混有一定地层中的有机硫。

  • (2)铁石垅铅锌矿床矿石铅为混合铅源,主要为上地壳物质,可能混染了少量造山带铅,成矿物质来源与岩浆作用关系密切。

  • (3)铁石垅铅锌矿床的成矿作用主要发生在燕山期,在矿区深部可能存在隐伏岩体和与之相关的钨锡矿床,今后的深部找矿工作应当引起重视。

  • 注释

  • ① 湖南省地质矿产局湘南地质队.1987. 湖南省郴县紫竹垄矿区铅锌矿初步普查地质报告[R]. 郴州:湖南省地质矿产局湘南地质队.

  • ② 朱文兵,文成雄,郭爱民 .2015. 湖南省郴州市铁石垅矿区边深部铅锌矿普查报告[R]. 长沙:湖南省地质调查院.

  • ③ 黄满湘.1997. 湖南桥口铅锌矿成矿规律研究与矿区盲矿体预测[R]. 长沙:中南大学.

  • ④ 刘悟辉,邵拥军,刘伟,席振铢,张道军,张贻舟,胡荣国,薛军平 .2007. 湖南郴州铁石垅铅锌矿紫竹垄Ⅵ矿带 EH-4勘查及隐伏矿预测研究科研报告[R]. 长沙:中南大学.

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图1 铁石垅铅锌矿大地构造位置图(a)及区域地质矿产略图(b)
图2 铁石垅铅锌矿床地质略图(a)及7号、8号勘探线剖面图(b)
图3 铁石垅矿区铅锌矿石照片
图4 铁石垅矿床铅锌矿石镜下显微特征照片
图5 铁石垅铅锌矿床硫同位素组成直方图
图6 铁石垅铅锌矿床铅同位素增长线演化图解(底图据Zartman and Doe,1981
图7 铁石垅铅锌矿床铅同位素构造环境演化图解(底图据Zartman and Doe,1981
图8 铁石垅铅锌矿床铅同位素Δγβ成因分类图解(底图据朱炳泉等,1998
表1 铁石垅铅锌矿床硫同位素组成
表2 铁石垅铅锌矿床铅同位素组成
表3 铁石垅铅锌矿床铅同位素相关参数

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