河南百爐溝鉛鋅銀礦地球化學特征及地質意義

張紅強

（河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質勘查院，河南 鄭州 450001）

0 前言

河南省盧氏—欒川地區(qū)不僅產有大量鎢鉬礦床，同時產有大量鉛鋅銀礦床（徐文超等，2003；呂文德等，2005；李永峰等，2005）。百爐溝鉛鋅銀礦為區(qū)內的一個重要礦產地，北西—北西西斷裂構造與北西向斷裂交匯部位為礦體產出部位，礦化蝕變強，成礦流體來源于巖漿水，成礦物質主要來源于地層，本文通過對百爐溝鉛鋅銀礦床地球化學特征的分析研究，探討了研究區(qū)內成礦流體特征和物質來源。

1 區(qū)域地質

百爐溝鉛鋅銀礦位于華北陸塊南緣，秦嶺造山帶東段（河南省地礦局，1989；葉會壽等，2006；王長明等，2007；李萬忠，2011）。秦嶺造山帶內巖漿自太古代、元古代到中生代都有活動，具有多旋回、多期性特征，與成礦關系密切的燕山期中酸性小巖體遍布全區(qū)。區(qū)域近東西向和北（北）東向構造為成礦提供了良好的礦液運移及儲存場所，鉛、鋅、銀、金礦（化）點星羅棋布，成礦條件優(yōu)越（燕長海等，2004）。

2 礦床地質

2.1 礦區(qū)地質

百爐溝鉛鋅銀礦位于盧氏—欒川多金屬成礦帶中段（呂文德和孫衛(wèi)志，2004；燕長海等，2005），欒川斷裂北側。出露地層從老到新依次為太古界太華群、中元古界官道口群和新元古界欒川群，官道口群龍家園組與欒川群馮家灣組之間的構造破碎帶為區(qū)內主要含礦層位（段士剛等，2010）。

區(qū)內北西—北西西斷裂構造構成了區(qū)內基本構造格架，具有寬度大、延伸長、分布密集等特點，控制著區(qū)內地層的分布（劉孝善等，1987；嚴海麒等，2007）。北東向發(fā)育少量的張性斷裂，該組斷裂與北西向斷裂交匯部位是礦體的賦存部位。

區(qū)內前加里東期變輝長巖脈（墻）多呈北西—北西西向侵入于地層及構造帶內，受區(qū)域斷裂影響，地表片理較為發(fā)育。

2.2 礦體特征

百爐溝鉛鋅銀礦發(fā)育10個礦帶（圖1），主要礦帶特征描述如下：

圖1 欒川縣百爐溝鉛鋅銀礦地質簡圖

S150礦帶：呈北西—南東向展布，舒緩波狀，出露長度約3000 m，寬度約2～6 m，傾向200°～210°，傾角50°～70°。巖性以碎裂硅化白云石大理巖和構造角礫巖為主，局部為碎裂巖，赤鐵礦化或褐鐵礦化發(fā)育。礦帶內各礦體呈脈狀或似層狀產出。從淺至深，礦體厚度呈現(xiàn)逐漸變厚趨勢，品位逐漸增高，礦石品位Pb：0.49×10-2～46.44×10-2，Zn：1.25×10-2～27.63×10-2；Ag：6.0×10-6～712.0×10-6。

S116礦帶：呈北西—南東向展布，長度約3000 m，寬約5～50 m。礦化帶（層）傾向北東，傾角40°～50°。礦體受褶皺控制，呈層狀、似層狀或脈狀分布于背斜北翼地層中，沿走向呈舒緩波狀并有分枝、錯斷現(xiàn)象。礦體長約1524 m，厚約0.75～10.88 m，傾向40°左右，傾角35°～40°。礦石品位Pb：0.39×10-2～17.73×10-2，Zn：0.73×10-2～12.96×10-2，Ag：3.20×10-6～146.75×10-6。

礦石有氧化礦和原生礦。由地表向深部原生礦石類型依次為蜂窩狀礦石、角礫狀礦石、細脈浸染狀礦石、條紋條帶狀礦石及塊狀硫化物礦石。此外，礦石按照礦物含量劃分為銀鉛鋅礦石、鉛鋅銀礦石（河南省地質調查院，2006①）。

礦石結構以中細粒結構、碎裂結構、交代結構為主；構造主要為致密塊狀構造、細脈浸染狀構造、次為環(huán)帶狀構造或條帶狀構造。礦石礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦，偶見菱鐵礦、異極礦等；脈石礦物主要為石英、白云石、次為方解石、重晶石以及少量滑石。

圍巖為硅質條紋白云石大理巖或碎裂（含炭質）白云石大理巖，圍巖蝕變主要為碳酸鹽化（方解石化和白云石化）、硅化、絹云母化、重晶石化、褐鐵礦化，其中白云石化與礦化關系最為密切。

3 樣品采集與實驗方法

樣品采自礦區(qū)內S152 坑道內礦體的中下部新鮮礦石，礦物組合為石英+方解石+黃鐵礦+閃鋅礦（少量），樣品送至中國地質大學（北京）實驗室進行分析，同位素測定采用LA-ICP-MA 方法，主量元素采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES），流體包裹體測溫采用均一法和冷凍法，測溫范圍為-196 ℃～600 ℃，精度及穩(wěn)定性控制在±0.1 ℃之內，微量、稀土元素的測定采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法，儀器型號為XSeries Ⅱ，精度測定中含量大于10×10-6的元素的測試精度小于5%，而小于10×10-6的元素精度為小于10%。

4 礦床地球化學特征

4.1 硫同位素

百爐溝鉛鋅銀礦床礦石δ34S=-1.2‰～10.9‰，平均4.59‰，δ34S值變化范圍較寬，均一化程度較低，證明礦床物質來源是多源的；同時δ34Spy＞δ34Ssp＞δ34Sga（表1），硫同位素分餾作用達到平衡，符合熱液流體成礦的特點（張靜等，2009；尹濤和徐曉春，2010；陳帥奇等，2015）。

表1 百爐溝鉛鋅銀礦床礦石硫同位素組成

4.2 鉛同位素

百爐溝鉛鋅銀礦床礦石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb比值為0.874、0.124，極差值均小于1，變化范圍很窄，相對穩(wěn)定，鉛同位素組成均一；208Pb/204Pb的差值相對較大（1.373），證實礦石鉛同位素具有含放射性鉛不高的異常鉛特征。礦石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb平均值依次為17.900、15.511、38.857（表2），結合野外觀察，礦石鉛來源于基底熊耳群火山—沉積巖地層（王中剛和于學元，1989）。

表2 百爐溝鉛鋅銀礦床礦石鉛同位素組成

鉛同位素演化圖中數(shù)據(jù)點（劉英俊，1987）全部落入上地幔平均演化線與造山帶平均演化線，及下地殼平均演化線與造山帶平均演化線之間（圖2），礦石μ(238U/204Pb)值為9.28～9.43，平均9.35；Th/U比值4.11～4.26，平均4.18。礦石中的鉛屬于高μ值范圍，證明該類型礦床礦石中的鉛可能來源于上地殼和造山帶（劉英俊，1989；馮建忠等，1997；許東青等，2008）。

圖2 百爐溝鉛鋅銀礦區(qū)207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb鉛同位素演化曲線（據(jù)Zatman and Haines,1988）

4.3 氫、氧同位素

礦區(qū)脈石礦物石英、方解石的δDV～SMOW值介于-83‰～-90‰之間（表3），平均值87.66‰，落于巖漿水下端范圍，反映成礦流體主要來源于巖漿水（圖3，Rollison，2000；陳燕等，1998；毛景文等，2002；劉家軍等，2004；韓英等，2010）。

表3 百爐溝鉛鋅銀礦床礦石氫、氧同位素組成/‰

圖3 百爐溝鉛鋅銀礦床氫、氧同位素圖解

4.4 稀土元素

稀土元素分析數(shù)據(jù)（表4）及巖（礦）石/球粒隕石標準化稀土分配模式圖（圖4）表明，除LBb-13號樣品外，其余樣品圍巖與礦石稀土成分基本一致，具較明顯δCe正異常和δEu負異常，輕稀土相對重稀土富集特征，說明成礦物質主要來自于地層中（鄭永飛和陳江峰，2000；李厚民等，2004；楊紹祥和勞克通，2007）。

表4 百爐溝鉛鋅銀礦礦區(qū)礦石及圍巖稀土元素組成/10－6

圖4 百爐溝鉛鋅銀礦石與圍巖稀土元素球粒隕石標準化分布形式圖

4.5 流體包裹體

礦物中流體包裹體不發(fā)育且非常細小，一般為4～6 μm，多為不規(guī)則狀及橢圓狀液相包裹體（表5）。均一溫度集中在120 ℃～160 ℃和240 ℃～320 ℃兩個溫度區(qū)間（圖5）第一階段形成溫度為140 ℃，屬中低溫范圍，液相包裹體的鹽度為3.71%～8.00%，第二階段形成溫度為280 ℃，為中高溫范圍，液相包裹體的鹽度為4.65%～12.28%，反映有中高溫成礦流體的疊加（徐啟東等，1996；劉建明等，1997；朱群等，2004；龍訓川等，2010；周云等，2014）。

表5 百爐溝鉛鋅銀礦礦石流體包裹體均一溫度和鹽度

圖5 百爐溝鉛鋅銀礦礦石流體包裹體均一溫度直方圖

4.6 硫化物微量元素特征

礦石中黃鐵礦Co/Ni值小于1（0.511），Se為1.78×10-6（表6），當黃鐵礦中Co/Ni＜1，且Se范圍為0.5×10-6～2×10-6時，黃鐵礦為沉積成因（燕長海，2004）。同時，在不同成因礦床的黃鐵礦Co/Ni比值圖解上，礦區(qū)黃鐵礦落入沉積成因的區(qū)域內，黃鐵礦為沉積成因（朱炳泉，1998；劉斌和沈昆，1999；Jochen，2012）。綜上所述，百爐溝礦區(qū)的黃鐵礦是同生沉積形成，同時閃鋅礦Ga/In比值＜1，表現(xiàn)出巖控的特征（王義天等，2005；王炳輝等，2016）。

表6 百爐溝鉛鋅銀礦礦石及圍巖微量元素組成

5 結論

通過對百爐溝鉛鋅銀礦床的地球化學特征進行分析，得到了以下認識：（1）稀土元素特征表明圍巖與礦石的稀土成分基本一致，且具有δCe正異常和δEu負異常明顯，輕稀土相對重稀土富集的特征，成礦物質主要來自于地層；同時硫同位素特征研究顯示礦床物質來源是多源的；鉛同位素研究表明礦石鉛來源于基底熊耳群火山—沉積巖地層；（2）流體包裹體為液體包裹體且均一溫度偏高、鹽度偏低；氫、氧同位素研究顯示礦床成礦熱液主要來源于巖漿水；（3）黃鐵礦為同生沉積成因，硫化物表現(xiàn)為嚴控的特征，百爐溝鉛鋅銀礦床應該為同生沉積型礦床。

致謝本論文撰寫期間得到了河南省地質調查院謝朝永高級工程師、河南省第一地質勘查院江和中高級工程師的指導，在此表示衷心的感謝！

注 釋

①河南省地質調查院.2006.河南省盧氏—欒川地區(qū)鉛鋅銀礦評價報告[M].