四川石棉大水溝碲礦床鉛同位素地球化學特征

王玉婷，何明友，白憲洲，張 海，張程遠，唐 耀

（1.成都理工大學核技術與自動化工程學院，成都 610059；2.四川省地質調查院，成都 610081）

0 引言

碲（Te）是一種分散元素（Scattered Elements），曾被認為“不能形成獨立礦床，只呈伴生方式賦存于其他元素的礦床內”（《中國大百科全書·地質學卷》，1993：197），但是隨著1991年四川石棉縣大水溝獨立碲礦床的發現，改變了這一說法。

國內眾多學者對石棉縣大水溝碲礦的地質、構造和礦石組分的地質地球化學特征及其成礦成因等方面做了大量的研究工作。銀劍釗（1994）認為碲礦床的成礦物質主要源于沉積圍巖；毛景文（1995）認為碲礦床的成礦物質來自巖漿巖。本文將通過對大水溝碲礦床礦石和圍巖（主要為花崗巖）鉛同位素地球化學組成的對比研究，力圖探索大水溝碲礦床礦石中鉛的來源以及與圍巖的關系，為碲礦床地球化學研究提供有用信息。

1 礦床地質特征

大水溝位于川西高原與四川盆地過渡帶的石棉縣城南西方向，平距20 km。大水溝地區北起西油房，南抵店房，西自濱多，東迄田平。

區內出露地層有奧陶系－志留系中淺變質碎屑巖－碳酸鹽巖夾基性火山巖，中泥盆統大理巖、板巖，下二疊統大理巖，上二疊統變質玄武巖、板巖和大理巖，中、下三疊統淺變質碎屑巖－碳酸鹽巖夾變基性火山巖［1］，上三疊統－下侏羅統砂、頁巖，新近系和第四系。地震測深資料顯示，本區處于向W傾的莫霍面斜坡帶中，并被安寧河深大斷裂所切穿（四川省區域地質志，1991）。由于本區處于深斷裂帶的中段，輝綠巖（脈）體廣泛分布，西側有大量印支、燕山－喜山期火成巖出露；NNW向大渡河韌性剪切帶，次級的賓多韌性剪切帶和西油房韌性剪切帶將本區分為3個構造巖片［2］（洪壩構造巖片、大水溝構造巖片、蟹螺構造巖片），形成“兩帶三片”的基本構造框架格局。區內有金、銀、銅、鉛鋅、磁黃鐵礦等礦床、礦化點星羅棋布，為貴金屬、多金屬的重要礦化集中區［3］。區內的Te與Bi存在很強的異常反映，并沿著區內的瀘定—冕寧韌性剪切帶帶狀分布，表明碲礦床（化）與區內構造活動關系密切聯系。

大水溝碲礦床主要產出于中、下三疊統塊狀粗晶白云石大理巖、含碳泥質條帶白云石大理巖夾鈣質變基性火山巖中（圖1）。印支－喜山期貢嘎山花崗巖（帶）使得區內的中、下三疊統地層呈熱穹隆特征呈環狀分布。碲礦床位于該穹隆的北側邊部，穹隆體的核部為一套粗晶大理巖，翼部為鈣質石英片巖、絹云透閃片巖夾大理巖，在穹隆部位發育有一系列SN-NNE向的張性斷裂，這些斷裂明顯控制著碲礦床的形成［4］。礦脈主要沿追蹤剪切－拉張破裂面進行充填；礦體的單脈呈平直、分支復合、尖滅再現或鋸齒狀，并沿張性斷裂及次級裂隙充填。

2 鉛同位素地球化學特征

鉛同位素組成是一種非常有用的地球化學示蹤體系，同時作為礦質來源研究的一種有效手段，已廣泛應用于金屬甚至非金屬礦床［5］。研究區礦體圍巖和礦石的鉛同位素組成、模式年齡及源區特征值見表1。

從表1可知，16件鉛同位素組成值：206Pb/204Pb＝18.127～19.262，極差1.135，變化率5.89％；208Pb/204Pb＝38.406～40.231，極差1.825，變化率4.54％；207Pb/204Pb＝15.565～15.689，極差0.124，變化率0.79％，變化較小。表明礦床具有異常鉛同位素組成特點，且采集的樣品相對富含放射成因206Pb。另外，碲礦床礦石樣（5件）中206Pb/204Pb的變化率為2.35％，表明碲礦化可能源于相對富含放射成因206Pb的源區。同時，不同類型樣品的206Pb/204Pb變化率均大于2％，且變化率由礦石樣到圍巖（花崗巖）樣呈增大趨勢（2.35％→5.89％）。源區特征值中，碲礦床礦石鉛μ值變化于9.43～9.56，圍巖（花崗巖）的鉛μ值變化于9.40～9.49，表明鉛的來源可能為殼幔混合鉛［6］。通過計算得出鉛的特征參數ω值（232Th/204Pb）和Th/U值，碲礦石分別為35.25～36.44，3.61～3.75；圍巖（花崗巖）為34.79～41.03，3.56～4.16。該數據反映出，無論是碲礦體礦石鉛還是圍巖巖石鉛，其同位素組成都很近似。

由表1可見，采用單階段鉛演化模式計算的模式年齡偏小，部分甚至為負值，表明碲礦床鉛不是單一來源的正常鉛，而是混合型的異常鉛。將礦石鉛同位素和巖石（主要為花崗巖）的鉛同位素組成投影在206Pb/204Pb－207Pb/204Pb圖和206Pb/204Pb－208Pb/204Pb圖（圖2）上，反映出巖石鉛和礦石鉛表現出良好的線性關系，呈現出同源的關系。

表1 大水溝碲礦床圍巖（花崗巖）、礦石鉛同位素組成、模式年齡及源區特征值Table 1 Pb-isotopic composition，model age and characteristic value of ore and the host rock（granite）of Dashuigou Te deposit

在Doe B R和Zalman R E的鉛同位素構造模式圖解（圖3）中，樣品主要分布于上地殼和造山帶附近，其中207Pb/204Pb－206Pb/204Pb圖投影點落在造山帶增長線兩旁與上地殼演化曲線之間，208Pb/204Pb－206Pb/204Pb圖投影點落在造山帶增長線兩旁與下地殼演化曲線之間，這反映了樣品的鉛為殼幔混合來源。

運用朱炳泉（1998）不同成因類型礦石鉛的Δβ－Δγ變化范圍成因分類圖解對采集樣品進行投影（圖4），顯示大部分碲礦床礦石和花崗巖樣品的鉛分布在上地殼與地幔混合的俯沖鉛。

圖2 研究區鉛同位素組成圖解Fig.2 206 Pb/204 Pb－207 Pb/204 Pb diagram for the study area

圖3 研究區鉛同位素組成圖Fig.3 Plumbotectonics model of Lead isotopes for the study area

3 結論

通常認為，具有低μ值（小于9.58或9.74）的鉛來自下部地殼或上地幔，或來自其他構造單元中，基本上處于封閉的體系，礦床的形成一般與巖漿活動關系密切，而且在成礦過程中，基本上沒有受到地殼物質的混染；具有高μ值（大于9.58或9.74）的鉛或位于零等時線右側的放射成因鉛來自鈾、釷相對富集的上部地殼巖石［7］。在大水溝碲礦床中，礦石鉛和圍巖鉛兼具有上述2種情況的特點，一方面礦石鉛和圍巖鉛μ值較低（礦石鉛μ＝9.50，圍巖鉛μ＝9.43）；另一方面，在鉛同位素增長曲線圖中，礦石鉛和圍巖鉛均位于零等時線的右側。這些特征表明礦石鉛同位素組成既具有下地殼或上地幔的特征，又具有上地殼的特征，同時也說明了鉛來源的多樣性。

圖4 礦石鉛同位素的Δβ－Δγ成因分類圖解（據朱炳泉等，1998）Fig.4 Δβ－Δγdiagram of the genetic classification of the ore lead isotopes

（1）碲礦床礦石鉛和圍巖鉛相關性分布圖顯示出二者具有良好的線性關系，呈現出同源的關系。

（2）在鉛同位素構造模式圖解中，可見碲礦床鉛來自混合型多來源的異常鉛，表現出明顯的殼幔來源特征。

（3）礦石鉛同位素的Δβ－Δγ成因分類圖顯示出碲礦床礦石鉛和圍巖鉛具有同樣的分布特征，且關系密切。

通過對大水溝碲礦床鉛同位素地球化學特征研究，發現圍巖（主要為花崗巖）與碲礦床形成過程有一定聯系。

［1］李保華，曹志敏，金景福，等.大水溝碲礦床成礦物理化學條件研究［J］.地質科學，1999，34（4）：463-472.

［2］曹志敏.大水溝碲礦床成礦條件與碲的富集機理研究（博士論文）［D］.成都：成都理工學院，1995.

［3］駱耀南，付德明，周紹東，等.四川石棉縣大水溝碲礦床地質與成因［J］.四川地質學報，1994，14（2）：100-110.

［4］陳毓川，銀劍釗，周劍雄，等.四川石棉縣大水溝獨立碲礦床地質特征［J］.地質科學，1994，29（2）：165-167.

［5］梁婷，王磊，彭明興，等.新疆彩霞山鉛鋅礦床的鉛同位素地球化學研究［J］.西安科技大學學報，2005，25（3）：337-340.

［6］張乾，潘家永，紹樹勛.中國某些金屬礦床礦石鉛來源的鉛同位素詮釋［J］.地球化學，2000，29（3）：231-238.

［7］袁峰，周濤發，岳書倉.新疆阿克提什金礦床鉛同位素地球化學［J］.合肥工業大學學報（自然科學版），2001，24（1）：12-16.