辽吉裂谷区铅锌金矿床S_Pb同位素组成特征及其地质意义_马玉波

第８　７卷　第９期２　０　１　３年９月 地　质　学　报 ＡＣＴＡ　ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏｌ．８７　Ｎｏ．９Ｓｅｐｔ．　２　０　１　３注：本文为国家自然科学基金青年基金项目（编号４１２０２０４２）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（编号Ｋ１２１１）和中国地质调查局地质矿产调查评价专项项目（编号１２１２０１１３０９１３００，１２１２０１１０８５５３０）联合资助成果。

收稿日期：２０１３－０６－０３；改回日期：２０１３－０８－０５；责任编辑：周健。

作者简介：马玉波，男，１９８１年生。

助理研究员，主要从事矿床地质和成矿区划研究。

Ｅｍａｉｌ：ｍａｙｂ＠ｃａｇｓ．ａｃ．ｃｎ。

通讯作者：邢树文，男，研究员，从事地质矿产调查研究及管理工作，Ｅｍａｉｌ：ｘｘｘ８８４４＠１６３．ｃｏｍ。

辽吉裂谷区铅锌金矿床Ｓ、Ｐｂ同位素组成特征及其地质意义马玉波１），邢树文１），张增杰１），杜晓慧２），邹跃飞３），王岩１），李斌３），孙景贵４）１）中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京，１０００３７；２）中国地质图书馆，北京，１０００８３；　３）辽宁省丹东青城子矿业有限公司，辽宁丹东，１１８１０７；４）吉林大学地球科学学院，长春，１３００６１内容提要：辽吉裂谷区发育有众多大中型铅锌、金等多金属矿床，本文选择该地区的青城子榛子沟铅锌矿、白云金矿、五龙金矿、荒沟山铅锌矿和临江金矿作为研究对象，开展其矿石Ｓ、Ｐｂ同位素分析及其地质意义研究。

数据显示榛子沟脉状铅锌矿δ３４ＳＣＤＴ值介于－１０．３‰～６．８‰之间，白云金矿δ３４ＳＣＤＴ值介于－７．７‰～１．９‰之间，五龙金矿δ３４ＳＣＤＴ值介于０．８‰～３．６‰之间，荒沟山铅锌矿δ３４ＳＣＤＴ值介于６．７‰～１７．８‰之间，临江金矿δ３４ＳＣＤＴ值介于０．７‰～１．５‰之间。

研究区铅锌金矿床的矿石硫同位素主要有两种来源，其一来自于早期火山喷流沉积而成的地层硫，如青城子榛子沟层状铅矿矿体和荒沟山层状铅锌矿；另一类为后期岩浆硫，如青城子榛子沟脉状铅锌矿、白云金矿、五龙金矿以及临江金矿，此类岩浆硫形成过程中，对早期地层硫进行了混染。

辽吉裂谷区典型多金属矿床矿石铅同位素值变化较大，２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ值介于１５．７２～２４．０２，２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ值介于１５．３２～１６．４３，２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂ值介于３４．９６～３９．７９，不同的矿床其比值具有不同特点。

研究区铅同位素μ值相对集中且较大，显示铅源具有上地壳物质特征，但均受到了不同铅源的混合。

榛子沟铅锌矿脉状矿体矿石铅和岩体铅均为混合铅源，矿石铅为上地壳与地幔的混合源铅，而岩体铅则是造山带铅与上地壳的混合源铅；白云金矿床矿石铅为造山带铅，而其岩体铅为上地壳与地幔的混合源铅；五龙金矿的铅同位素主要来源于元古宙造山带铅，同时又有幔源铅的混合；荒沟山铅锌矿矿石铅一组为正常铅，微偏钍铅，来源于统一矿源层，另外一组铅为放射成因铅，即铀铅，而临江金矿矿石铅属于放射成因铅。

关键词：辽吉裂谷；Ｓ同位素；Ｐｂ同位素；成矿物质来源；铅锌金矿床作为一个大型矿集区，辽吉裂谷区发育有众多大型铅锌、金、硼、菱镁矿和滑石等矿床，并具有悠久开采历史。

近些年找矿有了新的进展，白云金矿有了重大突破，并且找到小佟家堡子大型金矿床和高家堡子大型银矿床（张秋生等，１９８４；翟安民等，２００５）。

前人已对这些矿床做过大量的矿床学研究，但对成矿时代和成矿物质来源仍有争议（方如恒等，１９９４；陈毓蔚等，１９８０，１９８１；王义文，１９８２；蒋少涌，１９８７；丁悌平等，１９９２）。

由于不同成因类型的矿床其成矿物质来源有很大的不同，因此判别成矿物质来源（尤其是与成矿关系密切相关的金属元素）是阐述该问题的关键之一。

铅同位素组成除受放射性衰变和混合作用影响外，不会在物理化学作用和生物作用过程中发生变化，即在矿质运移和沉淀过程中，其同位素组成保持不变，用其不仅能指示地壳演化，而且还可以指示矿床成因与成矿物质来源（沈渭洲，１９８７）。

矿石铅是指在各种热液环境中沉淀出的不含Ｕ、Ｔｈ的矿石矿物，如方铅矿、黄铁矿的矿石矿物中的铅，其组成主要受源区的初始铅Ｕ／Ｐｂ、Ｔｈ／Ｕ及形成时间等因素制约，基本上不受形成后所处地球化学环境的影响（吴开兴等，２００２）。

同时，大部分金属矿石矿物如铜、铅、锌等均以硫化物形式出现在金属矿床中，即使为非硫化物矿床，如金矿、原生铜矿等，还是在矿体中出现硫化物，它们形成于不同条件与环境，因此，应用硫同位素也可以有效示踪成矿物质来源、成矿流体搬运及成矿机制、矿床成因等（Ｌｉ　ｅｔ　ａｌ．，２００７；Ｙａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．，２０１２）。

因此，本文选择辽吉裂谷区几个典型矿床，通过对其硫、铅同位素组成测定及分析，来揭示辽吉裂地　质　学　报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ２０１３年谷区铅同位素地球化学特征和来源，进一步深化对其成矿物质来源的认识。

图１　辽吉裂谷构造分带及矿床分布略图（据白瑾，１９９３）Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃａｌ　ｂｅｌｔ　ａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｄｅｐｏｓｉｔｓ　ｉｎ　Ｌｉａｏｊｉ　ｒｉｆｔ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｂａｉ，１９９３）１　地质背景辽吉裂谷是在太古宙克拉通基底之上的裂谷，时限为２．２～１．７Ｇａ期间，经历了拉伸裂陷、沉积、底辟侵入、挤压褶皱、隆升拆离、消亡的演化全过程（张秋生等，１９８４）。

该地区成矿作用演化的基本模式是，首先于裂谷拉张裂陷初期阶段，由大量与非造山幔源基性—超基性岩浆侵入活动有关的铜、镍成矿作用，如吉林通化赤柏松大型铜镍硫化物矿床；裂谷拉张裂解沉降阶段，形成了快速沉降火山喷发堆积—慢速沉积堆积，形成了与此相关的铀、硼、铅锌、菱镁矿、铜、钴、金银等矿源层和矿床，如青城子铅锌矿等；裂谷挤压造山改造阶段，含矿地层发生区域变质、变形及岩浆侵入作用，早期沉积矿床受到变质变形改造，同时沉积－变质热液再改造型、沉积变质－岩浆热液叠加改造型成矿作用出现（翟安民等，２００５；路远发等，２００５）（图１）。

新元古代细河统和永宁组不整合在辽河群之上，标志着辽吉古裂谷演化的结束。

经过古生代的短暂稳定，随后出现濒西太平洋构造带横跨辽吉古裂谷，使得印支—燕山期的构造岩浆活动总计在辽吉裂谷区较为明显，尤其是成矿带内的各种矿化集中产出，空间上与印支—燕山构造岩浆活动紧密联系，而早期形成的矿床在这期构造岩浆活动中均受到了不同程度的改造。

榛子沟铅锌矿和白云金矿集中于丹东市青城子矿田，位于辽东裂谷带中部。

榛子沟锌铅矿床是典型的沉积改造型层控矿床。

矿体严格受地层控制，矿体顺层产出于大石桥组大理岩中或斜长角闪岩、黑云母片岩与含石墨（条带）大理岩接触处靠近大理岩一侧，无明显的蚀变交代现象，可见矿层与含矿层同步褶皱。

矿石组成主要为黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿和方铅矿，微量矿物有毒砂、白铁矿和辉银矿等。

非金属矿物与含矿地层有明显的相似性，主要为白云石和方解石。

前人初步研究认为其层状铅锌矿形成于古元古代，为与海底火山喷气有关的沉积成矿，而脉状铅锌矿主要为后期多期改造形成（张秋生等，１９８４）。

白云金矿是典型的构造蚀变岩型金矿，赋存在形成滑脱构造蚀变带中，金矿体在构造蚀变带中呈扁豆状、脉状，形态复杂，具分支复合、尖灭再现等特点。

在断裂通过黑云片岩与黑云变粒岩互层部位，金矿体相对较厚。

矿石主要由含金的星散状黄铁矿硅钾蚀变岩组成，矿石中硫化物的含量一般为５％左右，金属矿物以黄铁矿为主，可见黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、自然铋、方铅矿等。

近矿围岩蚀变明显，蚀变的种类有：钾长石化、硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化。

蚀变具有分带性，在水平方向上由中心向边部其蚀变分带为：硅钾蚀变岩带—钾长石化带—褪色化带（王富春，２００２）。

刘国平等（２０００）采用石英４０　Ａｒ／３９　Ａｒ法研究白云金矿的成矿时代为印支期。

五龙金矿为石英脉型矿床，地处华北地台北东缘。

矿区内主要构造型式为断裂构造，具有多期次继承性活动的特点。

矿体主要有含金石英脉构成，矿脉的主要直接围岩为细粒闪长岩脉。

近矿围岩受成矿热液作用普遍发生热液蚀变，但程度不强烈。

金矿物成分以相对贫硫化物为特征，主要金属硫化物为黄铁矿、磁黄铁矿，其次为辉铋矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿和黄铜矿，非金属矿物主要为石英。

矿石的结构构造复杂多样，结构类型主要有自形—半自形—它形粒状结构结构、充填结构、交代溶蚀结构和固熔体分离结构等；构造类型以细脉状、网脉状、细脉浸染状为主，其次为块状、角砾状浸染状构造（王可勇等，２０１０）。

魏俊浩等（２００１）通过对五龙金矿主成矿阶段石英流体包裹体Ｒｂ－Ｓｒ测年显示其成矿时代为１１２～１２０Ｍａ。

荒沟山铅锌矿与榛子沟铅锌矿相似，为沉积改造型层控矿床，沉积作用是本矿床成矿物质来源的基础，改造作用是形成本矿床的主要因素。

矿石矿物主要有黄铁矿、闪锌矿和方铅矿，此外还有微量的磁黄００４１第９期马玉波等：辽吉裂谷区铅锌金矿床Ｓ、Ｐｂ同位素组成特征及其地质意义铁矿、黄铜矿、黝铜矿、辉银矿等。

脉石矿物有石英、白云石和方解石。

矿石结构有自形、半自形、他形粒状、交代、固溶体分解结构。

矿石构造呈块状、条带状、角砾状构造以及浸染构造等，矿石类型可分为黄铁矿矿石、方铅矿矿石、闪锌矿－黄铁矿矿石、方铅矿－闪锌矿－黄铁矿矿石等。

围岩蚀变较弱，主要有碳酸盐化、硅化、黄铁矿化、透闪石化、蛇纹石化等，其中黄铁矿化和硅化与矿化关系密切（李春灿，１９８８）。

临江金矿（荒沟山金矿）矿床产于辽吉古元古代裂谷东段，老岭地块南侧。

矿体赋存于荒沟山组大理岩与花山组片岩断层接触带的大理岩一侧，产于角砾化、裂隙化发育的大理岩中。

矿体形态较复杂，总体上呈网脉状、分枝状，具尖灭再现特点。

主要矿石矿物为黄铁矿、毒砂、辉锑矿和白铁矿等，矿石中含金矿物为自然金和银金矿两种。

矿石构造主要有稀疏浸染状构造、浸染状构造、角砾状构造、细脉状构造、网脉状构造等。

矿石结构主要有自形粒状结构、他形粒状结构、交代结构、固溶体结构等。

矿石可划分为氧化型矿石、硅质岩型矿石、脉岩型矿石等类型。

围岩蚀变具有明显分带性，在含金构造破碎带中，由内向外依次为强硅化带、弱硅化－绢云母化带、绢云母－粘土化带。

其中与成矿关系最密切的蚀变主要有绢云母－粘土化、绿泥石化、黄铁矿化、硅化和碳酸盐化（李洪文，２００９）。

２　测试方法及结果２．１　测试方法用于本文Ｓ、Ｐｂ同位素分析测试的样品均采自所在矿床的坑道原生矿石。

分析方法及步骤如下：选取具代表性样品，经手工进行逐级破碎、过筛，在双目镜下挑选４０～６０目、纯度＞９９％的单矿物样品５ｇ以上。