安徽省东至县兆吉口铅锌矿床成矿物质来源分析

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【摘 要】安徽省东至县兆吉口铅锌矿床是一个浅成低温热液充填型矿床，主要赋矿层位为蓟县系环沙组下段，本文通过研究岩石地球化学特征和硫、碳、氧稳定同位素分析对比，认为成矿元素来源多元化，环沙组变质围岩和矿体附近岩浆岩体是重要矿源层。

【关键词】兆吉口铅锌矿；地球化学特征；成矿物质来源；安徽东至

0 引言

兆吉口铅锌矿是一个以Pb、Zn为主，Ag、Au、Cu、As、Sb、Hg、S等元素相对富集的多金属矿床，目前初步探明的Pb+Zn金属量达到大型、银达中型、金达小型矿床的规模。作为典型的金属硫化物矿床，形成如此规模铅锌矿不仅要求周围环境中拥有大量的成矿金属元素，而且也要求有大量的矿化剂元素。因此，分析探讨成矿金属元素和矿化剂元素来源等因素，不仅可以帮助厘清矿床的成因，而且还可借此指导未来的找矿勘探工作，为进一步扩大矿床的资源储量奠定理论基础。

1 成矿地质背景

本区位于下扬子台坳和江南台隆的交接过渡部位，处于下扬子台坳（II级）沿江拱断褶带（III级）石台穹褶断束（IV级）七都复背斜的西段，南部为江南台隆（II级）环玉山台拱（III级）障公山复背斜的西延部分。

区域上中元古界至新生界地层均有发育，其中以中元古界蓟县系溪口岩群、新元古界青白口系历口群、南华系休宁组分布最广。

区内出露的地层主要有蓟县系溪口岩群环沙岩组、牛屋岩组；青白口系历口群由葛公镇组、邓家组、铺岭组、小安里组等，组成了扬子准地台褶皱基底，属地槽发育阶段的海相复理石建造和山前磨拉石―火山建造（见图1）。

区内褶皱构造以北东东向展布为主，主要褶皱构造有戴村向斜、兆吉口倒转背斜、雷公尖向斜、官港倒转背斜、花子坑向斜。

区内断裂构造十分发育，按其走向大致可分为北北东向、近东西向、北东向、近南北向和北西向等五组，其中北北东向、北东向和近东西向三组最为发育，规模较大的有东至断裂和许村断裂。

戴村岩体是区内出露的唯一岩浆岩体，位于戴村附近，距兆吉口直线距离6.5km。沿戴村向斜核部侵入，呈近东西向长条状展布，面积约1.5km2。戴村岩体属燕山中期侵入产物；依据磁异常特征，推测戴村岩体深部为一面积较大的隐伏岩体。小规模的中酸性脉岩主要有花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、流纹斑岩、花岗斑岩、花岗岩、石英脉、辉绿玢岩等。它们的形成时代较戴村岩体稍晚，属中晚燕山期岩脉。

2 地球化学特征

2.1 成矿元素地球化学特征

通过分析测定取自兆吉口铅锌矿床的矿石、变质围岩、戴村花岗闪长斑岩体的共计22个岩石和矿石样品，获得一系列成矿金属元素和一些重要分散元素的数据。兆吉口铅锌矿床的成矿元素除Pb、Zn 外， 还有Au、Ag、Cu、Hg、As和Sb等。分析数据经整理后列入表1。

计算结果表明，相对于中国东部地壳元素丰度，环沙组变质岩和戴村花岗斑岩体中的Pb、Zn、Cu、Au、Ag、Hg、As、Sb和Cd的含量均表现出一致性富集现象。如果从这些元素在矿石、围岩和岩体中的一致性富集情况来判断，变质围岩和花岗斑岩体都是成矿有利的物源基础。

2.2 硫同位素

本次研究的主要对象为矿石、花岗岩体和变质围岩中的硫化物单矿物的S同位素组成，总计分析测试23个黄铁矿样、7个闪锌矿样和6个方铅矿样，测试结果分别列入表2、表3。

采自戴村花岗闪长斑岩、花岗斑岩中黄铁矿脉的两个黄铁矿样品，其硫同位素组成分别为+5.85‰和+7.42‰。该值既不同于典型的幔源硫同位素（～0‰），亦不同于其周围围岩（沉积地层）中黄铁矿硫同位素组成（+24.13‰），在一定程度上显示出二者混合来源的特点，暗示岩浆侵入体可能含有相当数量的的同化围岩成分。

矿石中的黄铁矿δ34S变化范围为-2.26‰～+8.09‰，平均值+3.09‰；闪锌矿δ34S变化范围为-0.61‰～+3.44‰，平均+0.905‰；方铅矿δ34S变化范围为-0.79‰～+3.69‰，平均+1.033‰。这些矿石的硫同位素组成分别与江西冷水斑岩型银铅锌矿[1-2]、江西银山多金属矿床[3-5]、安徽铜陵马山金硫矽卡岩型矿床[6]等硫同位素组成具有较大的可比性，被认为是较典型的幔源硫同位素组成特征。

从图2可以发现，方铅矿和闪锌矿的δ34S值域范围和浓集中心甚至基本重叠，为此，仍可近似地将体系视为S同位素分馏平衡体系[7]，并将闪锌矿的δ34S闪锌矿（+0.905‰）作为热液系统的总硫同位素组成，它与陨石S或幔源S同位素组成接近，说明矿床中硫主要来自于深部。

2.3 碳、氧同位素

热液方解石的碳、氧同位素组成是示踪成矿流体来源的有效手段[8]。出于对铅锌矿成因的探索，采集了与矿石共生的方解石脉样品作为碳、氧同位素研究对象。分析测试结果列入见表4中。表中数据显示，各样品的碳、氧同位素组成均非常接近，δ13CV-PDB介于-8.29～ -7.64‰，平均-8.04‰；δ18OSMOW为7.21～9.85‰，平均8.51‰。

3 成矿物质来源分析

3.1 流体的性质与来源

低硫化热液矿床的稳定同位素研究通常表明大气水占优势[11]。刘伟[12]曾指出，在浅成热液系统中，大气水占优势地位的证据反而在岩浆作用大量发育的地方最为显著，这是由于大规模的岩浆热源产生了大规模和长寿命的大气水对流池，它抹去了大部分早期岩浆水组分证据，但C、S同位素证据则表明存在着岩浆源。

兆吉口铅锌矿流体包裹体的类型、均一温度、盐度和密度特征以及C、S同位素组成表明，兆吉口铅锌矿的成矿流体是以大气降水为主并兼有深源岩浆热液的混合流体，它可能形成于一个相对远离岩浆源的中性、还原环境，具有“低硫化浅成热液”特点，它所形成的矿床属于富Ag和Pb、Zn的“低硫化浅成低温热液矿床”。

3.2 硫的来源

硫不仅是Pb、Zn等金属成矿元素最重要的矿化剂和沉淀剂，而且，它的同位素组成还可以作为重要的物源示踪剂。

在低温热液作用环境下，S可作为众多金属成矿元素的矿化剂，使金属元素发生迁移，其迁移形式主要是各种金属的硫氢化合物络合物和硫化物络合物[13]。当温度下降、S2-浓度增高、溶液的pH值发生变化等，这些金属元素硫氢络合物将分解并形成硫化物，由于金属硫化物溶解度极低，易达到饱和而沉淀，因此S又起到了金属沉淀剂作用。

地壳中S的丰度相对较高（0.047%），无论在各类岩石还是水体中的分布均十分广泛，因此，热液中S的来源既可来自热液本身，也可来自热液所流经的各类围岩。通过该区S同位素研究，热液流体中的S主要来自深部，可能与附近的岩浆岩体有关。

3.3 碳的来源

碳作为部分金属内生成矿作用中的矿化剂元素，在地壳中分布亦十分广泛，它在地表水溶液中主要以CO32-、HCO3-等形式存在，在缺氧的深部热液环境中还可以CO、CO2和CH4等形式出现。它对Pb、Zn等金属元素的迁移富集影响虽然远不如S等矿化剂元素，但其同位素具有物源示踪能力。整体上，该区C同位素组成反映热液具有深源或岩浆来源的特点。

3.4 成矿金属元素的来源

兆吉口铅锌矿床中除Pb、Zn以外，一些主要成矿金属元素或亲硫元素如Cu、Au、Ag、Hg、As和Sb以及分散元素Cd等的含量，相对于中国东部地壳元素丰度，均发生了高强度的富集，富集系数从几十倍到几千倍。与此相对应，这些元素在环沙组变质岩和戴村花岗斑岩体也表现出类似的富集现象，暗示两种类型的地质体都可能是矿床成矿物质重要来源地。

4 结论

归纳上述分析，可以获得如下结论：（1）成矿流体属于低硫化、浅成低温流体，具大气降水与深源岩浆热液混合来源特征；（2）矿化剂元素S、C的同位素组成指示热液属于深源或岩浆来源；（3）成矿元素具有多重来源，既有深部岩浆来源，又有沉积变质围岩来源。这与江西银山多金属矿床的成矿物质来源特征[3]十分近似。

【参考文献】

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