湘中锡矿山锑矿床的Sr同位素地球化学

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在民采双江锑矿的斜井中可观察到两条脉岩。 一脉岩 （ 产于兔子塘 （ 灰岩中， 颜色较 =VHA） ?! @$H$ ） 则产 浅， 颗粒相对较细； 而另一脉岩 （ =VH!， =VH!H$） $HA 于长龙界页岩 （ 中， 颜色较深， 呈暗黑色， 颗粒 ?! @ ） 较粗。两脉岩与围岩之间的界线均十分清楚。室内 研究表明， 两者均为煌斑岩， 其化学成分和矿物组成 区别不大，只是黑云母含量和颗粒大小有所不同。 尽管所采集的手标本肉眼观察较新鲜，但在镜下则 发现， 脉岩蚀变较强烈， 除黑云母、 长石斑晶外， 矿物 大都发生绢云母化和粘土化， 局部有弱硅化。 锡矿山矿区煌斑岩的 QW "# R QP"# 值为 S( W$S P!T ^ 明显高于湘南中生代玄武岩（ S( W$$ APC， S( WSB AQ$ ^ _C‘ 该区浅色 S( WST CPT） 。相对于暗黑色煌斑岩而言， QW QP 脉岩 ID 含量较低， ID R "# 较小 （ ， 这与前者 表 $） 含黑云母较多、 bA K 含量明显偏高相吻合。 !" ! 方解石的 $% 同位素 在锡矿山，方解石在含量上仅次于石英。按其 野外地质特征、 矿物共生组合， 方解石可划分为成矿 期、 成矿后两种。成矿早期方解石常呈乳白色， 仅见 于北矿的局部地段， 与板状辉锑矿共生； 成矿晚期的 方解石广泛发育， 特别是在南矿的深部中段， 呈白色
第!期
彭建堂等：湘中锡矿山锑矿床的 "# 同位素地球化学
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"# 同位素地球化学
围岩灰岩、 硅化灰岩的 $% 同位素 如前所述， 锡矿山锑矿床的赋矿围岩主要为中、
上泥盆统灰岩。由表 $ 可知，矿区棋梓桥组灰岩 （ 的 QW "# R QP"# 为 S( W$$ TWQ， 佘田桥组灰岩 （ ?A G） ?! 8 ） 为 S( WST QWP ^ S( W$S WBB，明显地高于显生宇海相 _B‘ 碳酸盐岩的 "# 同位素组成（ 。 S( WSP Q ^ S( WST A） 矿区硅化灰岩的 QW"# R QP "# 为 S( W$A APW ^ S( WAW QWS （ 表 $） ， 远高于其赋矿灰岩和任何显生宇的海相 "#， 表现出明显地富放射成因 QW "#。由于赋矿围岩在蚀 变过程中，主要是发生硅化，并未形成富 ID 矿物， 因此， 在围岩蚀变过程中， 其 QW "# R QP"# 的变化应主要
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量震旦系、 寒武系、 奥陶系和白垩系地层出露。尽管
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引
言
在该盆地中未见基底岩石， 但在其毗邻的雪峰古陆， 浅变质的元古宙地层广泛分布。 锡矿山锑矿由南矿（ 物华、 飞水岩） 和北矿（ 老矿 山、 童家院） 组成 （ 图 &） 。矿区出露的地层为下石炭 统和中、 上泥盆统， 岩性主要以碳酸盐岩为主， 夹少 量粉砂岩及泥质岩。 矿区及其外围岩浆活动微弱，仅在矿区东部发 育有一煌斑岩脉（ 图 &） 。 该岩脉的全岩 :.92 法年龄 黑云母 :.92 法年龄为 &&$ ;< = ’ > 。 野外 为 &!’ ;< = & > 、 = ’0 " > 地质特征显示， 该脉岩形成于锑成矿作用之前 。 据推断， 该区锑的大规模成矿作用应发生在 &!! ;< 左右。 矿体主要赋存于泥盆系的佘田桥组 （ 中， 其 ?" @） 中。 矿体形态简单， 主要呈层状、 次为棋梓桥组（ ?’ A） 似层状产出，但在矿区深部则往往呈不规则状。矿 石的矿物共生组合十分简单， 金属矿物为辉锑矿， 脉 石矿物主要为石英和方解石，局部可见极少量的萤 石、重晶石、受热液改造的沉积型黄铁矿和次生石 膏。 早期矿化主要形成石英 B 辉锑矿型矿石， 晚期矿 化则以方解石 B 辉锑矿型矿石为主。围岩蚀变主要 为硅化， 其次为碳酸盐化和少量萤石化、 重晶石化。
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所有样品均 ,’ \ ID R "# ] H,’ \ ID R "# ] 图解中 \ 图略 ] ， 在一直线上， 这表明 ID、 同位素分析数据可靠。 "#
QW QP
;HC 表!
!"#$% & 样号 7*&HR; 7*&HRG 7XFR; 7*&RG 7*;R& 7*FRG 7*FRF 7*FY 7*&>TRG 7*&&RF Z[R; Z[RG Z[RGR& 岩性 K;W 灰岩 K G*
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矿床地质特征
锡矿山锑矿床产于湘中盆地中。该盆地中以碳
酸盐岩为主的晚古生代沉积盖层异常发育，另有少
收稿日期：’!!! % !( % &’ ；修订日期：’!!! % &! % &, 基金项目：国家攀登计划项目 （ ；国家重点基础研究发展规划项目 ) /&$$$!+"’!! * $-. 预 .’- ） 作者简介：彭建堂 （ ，男，博士、 副研究员，矿床地球化学专业。 &$(, % ）
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12 3 ,( 12 对热液蚀变和热液成矿作用非常灵敏，热 液碳酸盐矿物中的 ,# 12 3 ,(12 能直接记录流体中的同
位素组成。 故 12 同位素是示踪流体来源和流经途径 的有效示踪剂。本文拟对锡矿山锑矿床的赋矿围 岩、蚀变围岩、脉岩和脉石矿物进行系统的 12 同位 素研究，探讨成矿流体中 12 的来源，并对其蚀变 . 成矿过程的水 3 岩反应进行理论模拟，揭示其成矿 机制。
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第 "! 卷 第 " 期 ’!!& 年 - 月
地
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文章编号：!"#$ % &#’( ) ’!!& * !" % !’+, % !$
湘中锡矿山锑矿床的 !" 同位素地球化学
彭建堂0 胡瑞忠0 邓海琳0 苏文超
（ 中国科学院 地球化学研究所，贵州 贵阳 --!!!’ ）
南矿 &H 中段 南矿 &H 中段 北矿 F 中段 南矿 & 中段 南矿 ; 中段 南矿 F 中段 南矿 F 中段 南矿 F 中段 南矿 &> 中段 南矿 && 中段 双江锑矿斜井 双江锑矿斜井 双江锑矿斜井
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样品的采集与分析
本次研究所用样品均采自井下坑道， 其中， 方解
石样品采自南矿的飞水岩矿区； 佘田桥组的灰岩、 硅 化灰岩样品分别采自北矿的童家院、南矿的飞水岩 矿区；棋梓桥组的灰岩样品采自飞水岩矿区的 $C 中 段； 煌斑岩样品采自物华矿区附近的民采双江锑矿。 本研究的 ID、 "# 同位素分析在原地质矿产部天 津地质矿产研究所同位素分析室完成。全岩样品采 即 用 =% J =<,KB 法溶样。 ID、 "# 分析采用双流程法， 定量流程 L? 和富集流程 L< 分别溶样。 ID、"# 的定 量分析采用同位素稀释法；"# 同位素比值测定由 L< 流程提取的纯净 "# 单独测出， 同位素分析在 MNO AP$ 型质谱仪上进行， 所有数据均以 QP "# R QQ "#%S( $$T B 内 校 正 作 分 馏 修 正 ； 国 际 标 样 UV" TQW 的 实 测 值 为 S( W$S ACT X S( SSS SST。样品测试过程中，全流程 ID、 "# 的本底空白在约 C Y $S ’ 量级， ID、 "# 同位 素稀释法的分析精度分别小于 S( SC[ 、 在 S( SSB[ 。
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湘中锡矿山锑矿床的地质图
)*+,+’&-., /.0 +1 23* 4&56.7’83.7 .72&/+79 :*0+8&2; <*72#., =67.7 <$ :( 石炭系 大塘 组 > <$ 9( 石炭 系岩关 阶 > ?! @( 泥盆 系锡矿 山 组 > ?! 8( 泥盆系佘田桥组 > !( 煌斑岩 > $( 背斜轴 > A( 向斜轴 > !( 正断层 > B( 平移断层 > C( 锑矿体。 <$ :( <.#D+7&1*#+68 ?.2.7’ %+#/.2&+7> <$ 9( <.#D+7&1*#+68 E.7’6.7 "2.’*> ?! @( ?*F+7&.7 4&56.7’83.7 %+#/.2&+7> ?! 8( ?*F+7&.7 "3*2&.7G&.+ %+#/.2&+7> !( ,./0#+039#*> $( .72&-,&7., .@&8> A( 897-,&7., .@&8> !( 7+#/., 1.6,2> B( 82#&5*H8,&0 1.6,2 ； C( "D +#* D+:9(
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锡矿山灰岩、 硅化灰岩、 矿石和煌斑岩的 "#、 $% 同位素组成
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摘
要：对湘中锡矿山锑矿床围岩灰岩、 硅化灰岩、 煌斑岩和脉石矿物进行了系统的 12 同位素研究。 结果表明， 矿区
围岩发生了隐性蚀变，灰岩中 12 亏损，而 ,# 12 3 ,( 12 高于同时代的海相碳酸盐，这种隐性蚀变很可能是水 3 岩反应所 而 ,# 12 3 ,( 12 明显增加。成矿期方解石的 ,# 12 3 ,( 12 较高， 成矿体系中变化的 致。矿体附近的硅化灰岩中 12 更加亏损， ! " # 比造成了方解石中 ,# 12 3 ,( 12 值的明显波动。成矿流体为一富放射成因 ,# 12 的溶液。成矿流体来自或流经基底 矿质 14 也可能主要来自富 14 的元古宇基底。水 3 岩反应的理论模拟显示， 锡 地层， 流体中的 12 由基底碎屑岩提供， 矿山成矿流体中的 12 约为 "5 ! !6 3 6，,# 12 3 ,( 12 为 !5 #&# ； 蚀变 . 成矿体系为一开放体系， 矿石的沉淀机制主要为水 3 岩反应， 成矿体系中 ! " # 比较高。 关键词：12 同位素 7 成矿流体 7 水 3 岩反应 7 锡矿山锑矿床 7 湖南省 中图分类号：8-$# 文献标识码：9
由成矿流体引起。样品 4"$H! 、 4"BH! 中 QW "# R QP"# 明 显偏高， 可能与其 ID 含量较高有关 （ 表 $） 。发生矿 化的硅化灰岩 （ 4"$TaH!） 和石英 H 辉锑矿型矿石 QW （ 4"$$HB） 的 "# R QP "# 组成，均落入硅化灰岩的范 围。 !" & 煌斑岩的 $% 同位素
锡矿山锑矿床位于湘中地区，是世界上最大的 锑矿床。尽管前人对该矿进行了大量的研究，但目 由于在不 前尚无人对其进行系统的 12 同位素研究。 同地质环境条件下，岩石中的 ,# 12 3 ,( 12 变化范围不 同，成矿流体中的 12 是源区 12 和流经途径 12 的叠 加， 包含了流体源区和流体运移所经途径的信息。 且