河南省栾川县西沟铅锌银矿床单矿物铷-锶同位素组成特征.pdf-_矿业文库_煤矿文库_有色文库_金属矿山文库_矿山安全_煤矿安全_采矿技术措施

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书书书河南省栾川县西沟铅锌银矿床单矿物铷 锶同位素组成特征  祁进平１，３宋要武４李双庆２陈福坤２ＱＩＪｉｎＰｉｎｇ１，３，ＳＯＮＧＹａｏＷｕ４，ＬＩＳｈｕａｎｇＱｉｎｇ２ａｎｄＣＨＥＮＦｕＫｕｎ２１．中国科学院广州地球化学研究所成矿动力学重点实验室，广州５１０６４０２．中国科学技术大学中科院壳幔物质与环境重点实验室，合肥２３００２６３．北京大学造山带与地壳演化实验室，北京１００８７１４．河南省地质调查院，郑州４５０００７１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃＤｙｎａｍｉｃｓ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ２．ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｕｓｔ  ＭａｎｔｌｅＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２６３．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｒｏｇｅｎａｎｄＣｒｕｓｔＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ４．ＨｅｎａｎＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，４５０００７，Ｃｈｉｎａ２００９  ０７  １９收稿，２００９  １０  １９改回．ＱｉＪＰ，ＳｏｎｇＹＷ，ＬｉＳＱ，ＣｈｅｎＦＫ．２００９．Ｓｉｎｇｌｅ  ｇｒａｉｎＲｂ  ＳｒｉｓｏｔｏｐｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＸｉｇｏｕＰｂ  Ｚｎ  Ａｇｄｅｐｏｓｉｔ，Ｌｕａｎｃｈｕａｎ，Ｈｅｎａｎｐｒｏｖｉｎｃｅ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２５（１１）２８４３－２８５４ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅＸｉｇｏｕＰｂ  Ｚｎ  ＡｇｄｅｐｏｓｉｔｉｎＬｕａｎｃｈｕａｎ，ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅｉｓｌｏｃａｔｅｄｎｏｒｔｈｏｆｔｈｅＬｕａｎｃｈｕａｎｆａｕｌｔｗｈｉｃｈｏｃｃｕｒｓａｌｏｎｇｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ．ＴｈｉｓｄｅｐｏｓｉｔｉｓｏｆｓｔｒａｔａｂｏｕｎｄａｎｄｈｏｓｔｅｄｉｎＮｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃｃａｒｂｏｎａｔｅｓｔｒａｔａａｎｄｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓＮｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃＳＥＤＥＸ  ｔｙｐｅｄｅｐｏｓｉｔ．Ｔｈｅｐａｒａｇｅｎｅｓｉｓ，ｆｒｏｍｅａｒｌｙｔｏｌａｔｅｏｒｅｓｔａｇｅ，ｉｎｃｌｕｄｅｓｆｉｎｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅ，ｃｏａｒｓｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅ  ｓｐｈａｌｅｒｉｔｅ  ｄｏｌｏｍｉｔｅ  ｑｕａｒｔｚａｓｓｅｍｂｌａｇｅ，ｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃｓｕｌｆｉｄｅｓ  ｄｏｌｏｍｉｔｅ  ｑｕａｒｔｚａｓｓｅｍｂｌａｇｅ，ａｎｄｐｙｒｉｔｅ  ｑｕａｒｔｚ  ｃａｒｂｏｎａｔｅａｓｓｅｍｂｌａｇｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ  ｇｒａｉｎＲｂ  ＳｒａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｏｎｓｕｌｆｉｄｅｓａｎｄｂｉｏｔｉｔｅｔｏｄａｔｅｔｈｅＰｂ  Ｚｎ  Ａｇｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔ．Ｆｉｖｅｂｉｏｔｉｔｅｇｒａｉｎｓｆｒｏｍａｈｏｓｔ  ｒｏｃｋｃａｌｃｉｃｔｗｏ  ｍｉｃａｓｃｈｉｓｔｓａｍｐｌｅｙｉｅｌｄａＲｂ  Ｓｒｉｓｏｃｈｒｏｎａｇｅｏｆ３６６．０１０Ｍａ，ｗｈｉｃｈｉｓｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄａｓｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｔｉｍｅｏｆｔｈｅｈｏｓｔｒｏｃｋｓ．Ｆｉｅｌｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｙｐｏｓｔｄａｔｅｄｔｈｅｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｏｆｔｈｅｈｏｓｔｒｏｃｋｓ，ａｓｐｙｒｉｔｅ  ｂｅａｒｉｎｇｃａｒｂｏｎａｔｅｓｏｒｓｐｈａｌｅｒｉｔｅｖｅｉｎｌｅｔｓｃｒｏｓｓｃｕｔｔｈｅｓｃｈｉｓｔｏｓｉｔｙｏｒｂａｎｄｏｆｔｈｅｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｒｏｃｋｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｂｏｄｉｅｓｄｉｄｎｏｔｕｎｄｅｒｇｏｒｅｇｉｏｎａｌｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｍａｓｓｉｖｅｇｒａｎｉｔｉｃｍａｇｍａｔｉｓｍａｎｄｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｆＭｏ，Ｐｂ，ＺｎａｎｄＡｇｃｌｕｓｔｅｒｉｎｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆ１５６～１３４Ｍａｗｉｔｈａｐｅａｋａｔ１３８Ｍａｉｎｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａｓ，ｉｔｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｏａｓｓｕｍｅｔｈａｔｔｈｅＸｉｇｏｕＰｂ  Ｚｎ  Ａｇｄｅｐｏｓｉｔｆｏｒｍｅｄａｔｃａ．１３８Ｍａ．Ｆｉｎｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅｏｆｔｈｅｅａｒｌｙｏｒｅｓｔａｇｅ，ｃｏａｒｓｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅａｎｄｓｐｈａｌｅｒｉｔｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｓｔａｇｅｆａｉｌｔｏｇｉｖｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅＲｂ  Ｓｒｉｓｏｃｈｒｏｎａｇｅｓ，ｐｒｏｂａｂｌｙｄｕｅｔｏｏｖｅｒｐｒｉｎｔｏｆｌａｔｅｒｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｆｉｖｅｆｉｎｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅｇｒａｉｎｓｏｆｔｈｅｅａｒｌｙｏｒｅｓｔａｇｅｇｉｖｅｌｏｗＩＳｒ－１３８Ｍａｖａｌｕｅｓ（ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌ８７Ｓｒ／８６Ｓｒｖａｌｕｅｓａｔ１３８Ｍａ）ｏｆ０．７１００～０．７１５１，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｏｆ０．７１２７，ｓｌｉｇｈｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｌａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｔｏｅａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｅｌｓｉｃｐｏｒｐｈｙｒｉｅｓａｎｄｇｒａｎｉｔｅｐｌｕｔｏｎｓ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅＡｒｃｈｅａｎＴａｉｈｕａＧｒｏｕｐ（ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｂａｓｅｍｅｎｔｒｏｃｋｓ），ｔｈｅＭｅｓｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃＸｉｏｎｇ ’ ｅｒＧｒｏｕｐ（ａｎｄｅｓｉｔｉｃｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓ），ａｎｄｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｃｈｉｓｔｓｏｆＭｅｓｏ  ＮｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃＬｕａｎｃｈｕａｎａｎｄＧｕａｎｄａｏｋｏｕｇｒｏｕｐｓ，ｂｕｔｃｌｏｓｅｔｏｔｈｏｓｅｏｆｈｏｓｔｉｎｇｍａｒｂｌｅｏｆｔｈｅＬｕａｎｃｈｕａｎＧｒｏｕｐ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎａｔｅｒｏｃｋｓａｎｄｍａｇｍａｔｉｃｆｌｕｉｄｓａｒｅｐｏｓｓｉｂｌｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｏｒｅｆｌｕｉｄｓ．Ｉｎｃｏｎｔｒａｓｔ，ｓｕｌｆｉｄｅｓｉｎｍａｉｎｏｒｅｓｔａｇｅｓｓｈｏｗｈｉｇｈｅｒａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｒａｄｉｏｇｅｎｉｃＳｒｉｓｏｔｏｐｅｃｏｎｔｅｎｔｓｆｏｕｒｔｅｅｎｃｏａｒｓｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅｇｒａｉｎｓｓｈｏｗＩＳｒ－１３８Ｍａｖａｌｕｅｓｏｆ０．７１５２～０．７３４４，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｏｆ０．７２４７．ＴｈｉｒｔｅｅｎｓｐｈａｌｅｒｉｔｅｇｒａｉｎｓｇｉｖｅＩＳｒ－１３８Ｍａｖａｌｕｅｓｂｅｔｗｅｅｎ０．７１０８～０．７３９８，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｏｆ０．７２８３．ＴｈｅｓｅＩＳｒ－１３８ＭａｖａｌｕｅｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｌａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｔｏｅａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｅｌｓｉｃｐｏｒｐｈｙｒｉｅｓａｎｄｇｒａｎｉｔｅｐｌｕｔｏｎｓｂｕｔｃｌｏｓｅｔｏｏｒｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅＴａｉｈｕａＧｒｏｕｐ，ｔｈｅＸｉｏｎｇ ’ ｅｒＧｒｏｕｐ，ａｎｄｔｈｅＬｕａｎｃｈｕａｎａｎｄＧｕａｎｄａｏｋｏｕｇｒｏｕｐｓ．Ｔｈｕｓ，ｉｔｃａｎｂｅｄｅｄｕｃｅｄｔｈａｔｔｈｅｅａｒｌｙｏｒｅｓｔａｇｅｗａｓｐｒｏｂａｂｌｙｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｏｒｍａｇｍａｔｉｃｆｌｕｉｄｓ，ａｎｄｉｎｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｓｔａｇｅ，ｉｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇ１０００  ０５６９／２００９／０２５（１１）  ２８４３  ５４ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ岩石学报 本文得到国家９７３项目２００６ＣＢ４０３５００，国家自然科学基金项目（编号４０７０２０１３，４０７３０４２１，４０４２５００６），中国博士后科学基金（编号２００６０４００７６８）和中国科学院百人计划项目（编号ＺＸ创３０３）资助第一作者简介祁进平，男，１９７６年生，博士后，矿床学专业，Ｅ  ｍａｉｌｐｉｎｇｊｉｎｑｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍｓｔｒａｔａ（ｔｈｅＬｕａｎｃｈｕａｎＧｒｏｕｐ）ｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｔｈｒｏｕｇｈｗａｔｅｒ  ｒｏｃｋｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄ／ｏｒｉｎｐｕｔｏｆｍｅｔｅｏｒｉｃｏｒｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｔｅｒ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＸｉｇｏｕＰｂ  Ｚｎ  Ａｇｄｅｐｏｓｉｔ；Ｓｉｎｇｌｅ  ｇｒａｉｎＲｂ  Ｓｒｄａｔｉｎｇ；Ｓｕｌｆｉｄｅ；Ｓｒｉｓｏｔｏｐｅ摘要河南栾川西沟铅锌银矿床位于华北克拉通南缘栾川断裂北侧，为赋存于中 晚元古代浅变质碳酸盐建造中的层控矿床，被认为是晚元古代的热水沉积型矿床。从成矿早阶段至晚阶段，矿物共生组合依次为细粒黄铁矿、粗粒黄铁矿 闪锌矿 白云石 石英组合、多金属硫化物 白云石 石英组合、黄铁矿 石英 碳酸盐组合。本文对其矿石硫化物和黑云母进行了单颗粒矿物Ｒｂ  Ｓｒ同位素分析和研究。１件赋矿钙质二云片岩样品的５个黑云母颗粒样品给出Ｒｂ  Ｓｒ等时线年龄为３６６．０１０Ｍａ，代表赋矿围岩的区域变质年龄。由于黄铁矿 碳酸盐细脉切穿了钙质二云片岩的片理，闪锌矿细脉切穿大理岩条带，矿体未遭受区域变质作用，可推断矿化发生于３６６Ｍａ之后。考虑到区域内的构造变形事件和大规模花岗岩类侵入和成矿作用的年龄数据集中在１５６～１３４Ｍａ，峰值在１３８Ｍａ左右，认为西沟铅锌银矿床形成于晚侏罗世 早白垩世。５件成矿早阶段细粒黄铁矿具有较低的ＩＳｒ－１３８Ｍａ值（按１３８Ｍａ计算的锶同位素初始比值），变化范围为０．７１００～０．７１５１，平均０．７１２７，该值略高于晚侏罗 早白垩斑岩类和花岗岩基，明显低于太古代太华群变质基底、中元古代熊耳群安山质火山盖层和中 晚元古代栾川群和官道口群的片岩地层，但与赋矿围岩栾川群大理岩地层接近，表明碳酸盐地层变质脱水和晚侏罗 早白垩岩浆岩均有可能为早阶段成矿提供成矿流体。相比之下，主成矿阶段硫化物则更加富含放射成因锶１４个主成矿阶段粗粒黄铁矿测点的ＩＳｒ－１３８Ｍａ值范围为０．７１５２～０．７３４４，平均０．７２４７，１３个闪锌矿测点的ＩＳｒ－１３８Ｍａ值范围为０．７１０８～０．７３９８，平均０．７２８３，这些硫化物ＩＳｒ－１３８Ｍａ值接近于或低于太古宙太华群、中元古代熊耳群和中 晚元古代官道口群和栾川群，表明这些地层的锶都有可能混入成矿流体。因此，上述研究表明成矿早阶段流体主要为壳源岩石的变质脱水流体或燕山期岩浆热液，而在主成矿阶段，通过水岩相互作用与浅源循环的大气水或建造水的混入，浅部盖层栾川群地层的成分较多地加入了成矿系统。关键词西沟铅锌银矿床；单颗粒矿物Ｒｂ  Ｓｒ定年；硫化物；锶同位素中图法分类号Ｐ６１８．４；Ｐ６１８．５２；Ｐ５７８．２；Ｐ５９７．３自１９９９年国土资源大调查实施以来，东秦岭卢氏－栾川地区陆续发现了一批大型、超大型脉状和层控铅锌银矿床（简称卢 栾铅锌银矿田），如栾川冷水北沟、百炉沟、赤土店西沟等（吕文德和孙卫志，２００４；燕长海，２００４；祁进平等，２００６，２００７；陈衍景，２００６），全区预测铅锌资源量达２０００万吨，银资源量１．９万吨（地质勘查导报２００６年９月７日第一版），充分显示了本区脉状和层控铅锌银矿床的巨大经济价值和潜力。关于层控矿床成因，主要有两种观点一种认为这些矿床形成于燕山期，属于岩浆热液型（吕文德和孙卫志，２００４）；另一类强调矿床层控特征，认为矿床主要形成于中－晚元古代，成因类型包括热水沉积型、密西西比河谷型或沉积－叠加改造型（燕长海，２００４；严海麒等，２００７）。然而，由于该类矿床勘探开发程度较低，而且缺乏矿床地质、成矿流体和成矿时代等方面的系统研究工作，使得这些认识均缺少足够而有力的证据支持。西沟铅锌银矿床是栾川地区层控矿床的典型代表，矿床赋存于栾川群煤窑沟组碎屑岩与碳酸盐转换部位，主要矿体呈似层状，附近有桶柱状矿体与之相连，被前人认为是典型的热水沉积型（刘国印等，２００７）或沉积－叠加改造型矿床（严海麒等，２００７），然而前人和我们的研究均未发现确凿的同生成矿证据，如与成矿关系密切的热水沉积岩、反映同生成因的矿石结构和构造等；另外，该矿床矿石和脉石矿物主要为硫化物、白云石、方解石和石英等矿物，极少发育云母类等适于精确定年的矿物，成矿年龄测定难度很大，也制约了该矿床成因的深入研究。关于成矿流体和成矿物质来源，前人也做了初步研究（刘国印等，２００７），如西沟矿床Ｓ１３０脉两件石英样品的 δ Ｄ值为－７６．８ ‰ ～－６２．１ ‰和 δ １８Ｏ为－４．６２ ‰ ～－２．７１ ‰，显示为大气水或建造水的特征；５件矿石硫化物样品铅同位素数据总体显示为下地壳来源特征；４件硫化物样品的 δ ３４Ｓ变化于３．１ ‰ ～６．９ ‰，与岩浆体系硫同位素特征相似；由于目前矿床同位素数据较少，且缺乏系统性，很难准确示踪成矿流体和成矿物质的来源和演化。矿床流体包裹体研究（祁进平，２００９）表明主成矿阶段流体富含ＣＯ２，盐度变化大，且发育含ＮａＣｌ子晶的高盐度包裹体，具有岩浆流体或变质流体特征，这些与热水沉积型、密西西比河谷型矿床流体特征差别很大。针对西沟铅锌银矿床成因研究中存在的问题，本研究系统采集了该矿床的矿石和相关围岩标本，重点采用单颗粒矿物Ｒｂ  Ｓｒ同位素测试技术进行系统的锶同位素研究，以期解决该矿床成矿时代、成矿流体性质和演化等关键问题，为该区铅锌银矿床的地质勘查评价提供科学依据。铷 锶同位素体系既可获得成矿年龄，也可示踪成矿物质和流体的来源。一些学者已经尝试应用热液成因的金属硫化物铷锶同位素体系研究，例如，Ｎａｋａｉｅｔａｌ．（１９９０，１９９３）曾利用闪锌矿铷锶同位素测试获得了密西西比河谷型铅锌矿床的成矿年龄，ＹａｎｇａｎｄＺｈｏｕ（２００１）采用黄铁矿亚样品（即同一样品不同部位的黄铁矿）铷锶同位素研究获得了胶东一些金矿床的成矿年龄；更多学者利用硫化物等热液矿物的锶同位素比值探讨了成矿物质和流体的来源（Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，２００９；祁进平等，２００６；张莉等，２００９；倪智勇等，２００９）。近年，铷锶同位素测试技术快速发展，实现了实验流程的超低本底（５～６ｐｇ），提高了测试精度（陈福坤等，２００５；Ｌｉｅｔａｌ．，２００６），使单颗粒矿物样品铷锶同位素研究成为可能。４４８２ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ岩石学报２００９，２５（１１）图１河南栾川铅锌银矿田地质简图（根据燕长海，２００４和叶会寿等，２００６，综合修改）Ｆｉｇ．１ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅＰｂ  Ｚｎ  ＡｇｏｒｅｆｉｌｅｄｉｎＬｕａｎｃｈｕａｎ，Ｈｅｎａｎ（ｍｏｄｉｆｉｅｄａｆｔｅｒＹａｎ，２００４ａｎｄＹｅｅｔａｌ．，２００６）本研究采用单颗粒矿物Ｒｂ  Ｓｒ同位素技术测试了西沟铅锌银矿床黄铁矿、闪锌矿和黑云母等单矿物的铷、锶同位素组成，依此对成矿年龄进行限定，对成矿流体和／或成矿物质来源进行探讨。１地质背景和矿床地质河南卢 栾铅锌银矿田位于华北克拉通南缘华熊地块南部，而华熊地块以发育结晶基底太华超群为标志（陈衍景和富士谷，１９９２）。太华超群为中 高级变质建造，包括下部背孜群绿岩带（＞２．６Ｇａ）和中部荡泽河群绿岩带（２．５５～２．３Ｇａ），主要由角闪岩相和麻粒岩相岩石组成；上部水滴沟群孔达岩系（２．３～２．２Ｇａ），主要由石墨片岩、大理岩和条带状铁建造等构成（胡受奚等，１９８８；陈衍景等，１９８８；ＣｈｅｎａｎｄＺｈａｏ，１９９７；Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，２００４）。太华超群之上发育的盖层自下而上依次为熊耳群、官道口群、栾川群等。熊耳群是以未变质或浅变质的玄武岩、安山岩类为主，并含有英安岩 流纹岩的双峰式火山岩建造，角度不整合于变质结晶基底之上，单颗粒锆石Ｕ  Ｐｂ年龄数据在１．８０～１．７５Ｇａ间（胡受奚等，１９８８；赵太平等，２００１，２００７），其南界为栾川断裂。官道口群、栾川群和陶湾群分布于马超营断裂南侧，是卢栾矿田出露的主要地层（图１）。官道口群和栾川群的原岩建造为含碳质的碳酸盐 碎屑岩 硅质岩建造，形成于１．４～０．８Ｇａ，经历了绿片岩相的变质作用（河南省地质矿产局，１９８９；胡受奚等，１９８８；陈衍景等，２００３）。陶湾群碎屑岩－碳酸盐沉积建造，其时代和构造环境尚有分歧（胡受奚等，１９８８；张宗清等，１９９４；Ｗａｎｇｅｔａｌ．，２００８），可能形成于新元古代 早古生代，沿栾川断裂带发育。卢 栾矿田以南，即栾川断裂以南，发育中元古代宽坪群变质火山 沉积岩系，并含蛇绿岩，被认为是１．８５～１．４Ｇａ期间的蛇绿混杂带（胡受奚等，１９８８；陈衍景等，１９９２）。矿区主构造线为ＮＷＷ向，包括一系列向南逆冲的推覆断层和轴面向北陡倾的倒转褶皱。ＮＮＥ  ＮＥ向断裂局部发育，常叠加于ＮＷＷ向构造之上（燕长海，２００４）（图１）。区内发育上房沟、南泥湖、石宝沟等燕山期斑状花岗岩、斑状黑云母花岗闪长岩（胡受奚等，１９８８；徐兆文等，２０００），单个岩体面积通常＜１ｋｍ２，多伴随斑岩 夕卡岩型钼矿床或矿化，形成著名的栾川钼矿田。多数学者认为这些斑岩体属同熔型或Ｉ型，成因与Ａ型俯冲有关（胡受奚等，１９８８；李泽九等，１９９４；陈岳龙和张本仁，１９９４），Ｃｈｅｎｅｔａｌ．（２０００，２００７）和李诺等（２００７）认为它们是中生代Ａ型俯冲导致的陆壳重熔所致。栾川西沟铅锌银矿床位于南泥湖钼矿田南侧，黄背岭－石宝沟背斜北东翼，矿体赋存于栾川群煤窑沟组中段地层中，岩性主要为白云石大理岩，局部夹二云大理岩、钙质二云片岩等。矿区主要矿化带是Ｓ１３０和Ｓ１３９，资源量分别达到大型和中型规模。其中，Ｓ１３０  １矿体储量规模最大，呈似层状、脉状，局部为透镜状；矿体倾向３５左右，倾角３０～７０，矿体局部弯曲褶皱处产状变化大；矿体长１１００ｍ，厚度１．０～２．９ｍ，平均１．８０ｍ，控制最大延深３９０ｍ（图２）。主要矿石矿物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿，含少量黄铜矿５４８２祁进平等河南省栾川县西沟铅锌银矿床单矿物铷 锶同位素组成特征图２河南栾川赤土店铅锌银矿区地质简图（引自刘国印等，２００７）Ｆｉｇ．２ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｏｆＣｈｉｔｕｄｉａｎＰｂ  Ｚｎ  Ａｇｄｅｐｏｓｉｔ（Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００７）和毒砂，脉石矿物以白云石和石英为主。成矿过程大致可分为４个阶段，即细粒黄铁矿阶段、闪锌矿 白云石阶段、多金属硫化物阶段和石英 碳酸盐阶段。细粒黄铁矿阶段主要见于深部，由细粒黄铁矿构成，呈致密块状，裂隙常被晚阶段石英和硫化物脉所充填，局部还发育晶洞，晶洞内生长晚期形成的粗粒黄铁矿和石英晶簇，该阶段脉石矿物难见。闪锌矿 白云石阶段主要矿物组合为黄铁矿 闪锌矿 白云石 （石英），局部为黄铁矿 白云石 石英组合，显微镜下可见少量闪锌矿包体。多金属硫化物阶段矿物组合为方铅矿 闪锌矿 黄铁矿 白云石 石英，但矿石矿物组成变化较大，如可见闪锌矿 石英、方铅矿 方解石等不同矿物组合。矿石组构与赋矿空间的开阔程度关系密切，开放空间中矿石常呈晶簇状构造，矿物呈粗粒、自形结构；而相对狭小空间中矿石多呈脉状、网脉状、浸染状构造，矿物细粒半自形 他形结构，显示充填作用是最重要的成矿方式。２样品地质与测试测试样品均采自Ｓ１３０号脉Ｓ１３０  １矿体。样品ＸＧ  ｓｅ为控矿断裂上盘钙质二云片岩；样品ＸＧ４为成矿早阶段细粒黄铁矿样品，致密块状，黄铁矿含量大于９０％，其余为充填于黄铁矿颗粒间的石英；黄铁矿颗粒大多数呈他形 半自形粒状，部分可达自形，可见极少量五角十二面体状自形晶体，粒径集中在０．１～０．６ｍｍ。ＸＧ６为主成矿阶段样品，主要由白云石、闪锌矿和少量黄铁矿组成，闪锌矿呈他形。ＸＧ７为主成矿阶段样品，以富含粗粒黄铁矿为特点，可见黄铁矿＋石英＋碳酸盐组合胶结早期细粒黄铁矿团块；其中，粗粒黄铁矿呈半自形粒状，粒径多数在１～６ｍｍ之间，围绕细粒黄铁矿生长（图３ａ，ｂ）。测试工作在中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素地球化学实验室完成。在玛瑙钵中将样品碎至６０～８０目，在双目镜下挑选单矿物颗粒，去除杂质，使其纯度大于９９％。熔样和Ｒｂ  Ｓｒ化学分离工作在装备有达到百级洁净度操作台的超净化学实验室中进行。同位素比值测试在高精度固体热电离质谱计ＩｓｏＰｒｏｂｅ  Ｔ上进行，仪器参数详见文献（陈福坤等，２００５；Ｌｉｅｔａｌ．，２００６，２００８；Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，２００９）。实验所用的酸试剂均经过双瓶二次亚沸蒸镏纯化，经Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｅ水纯化系统的纯化Ｈ２Ｏ为１８．２Ｍ Ω，其Ｓｒ本底小于０．２ｐｇ／ｍｌ。采用３００ μ ｌ的Ｓｐｅｃ  Ｓｒ特效交换树脂和３Ｎ的硝酸（ＨＮＯ３）进行Ｒｂ和Ｓｒ分离纯化，可最大限度地提高样６４８２ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ岩石学报２００９，２５（１１）图３西沟矿床黄铁矿及Ｐｂ  Ｚｎ  Ａｇ矿脉穿插关系；ａ早阶段黄铁矿角砾被晚阶段白云石和石英胶结；ｂ主成矿阶段粗粒黄铁矿围绕早阶段细粒黄铁矿生长；ｃ黄铁矿 碳酸盐脉切穿赋矿的钙质二云片岩的片理（单偏光）；ｄ未变形的闪锌矿细脉切穿大理岩条带Ｆｉｇ．３ＰｙｒｉｔｅａｎｄｃｒｏｓｓｃｕｔｔｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆＰｂ  Ｚｎ  ＡｇｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＸｉｇｏｕｄｅｐｏｓｉｔ；ａｅａｒｌｙｏｒｅｓｔａｇｅｐｙｒｉｔｅｂｒｅｃｃｉａｓｃｅｍｅｎｔｅｄｂｙｌａｔｅｒｄｏｌｏｍｉｔｅａｎｄｑｕａｒｔｚ；ｂｃｏａｒｓｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅｃｉｒｃｌｉｎｇａｒｏｕｎｄｅａｒｌｙｓｔａｇｅｆｉｎｅ  ｇｒａｉｎｅｄｐｙｒｉｔｅ；ｃａｐｙｒｉｔｅ  ｃａｒｂｏｎａｔｅｖｅｉｎｌｅｔｃｒｏｓｓｃｕｔｔｉｎｇｈｏｓｔ  ｒｏｃｋｔｗｏ  ｍｉｃａｓｃｈｉｓｔ；ｄａｎｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄｓｐｈａｌｅｒｉｔｅｖｅｉｎｌｅｔｃｒｏｓｓｃｕｔｔｉｎｇｂａｎｄｓｏｆｍａｒｂｌｅ品回收率，全流程Ｒｂ和Ｓｒ本底低达５～６ｐｇ，具体步骤详见文献（Ｌｉｅｔａｌ．，２００６，２００８）。３结果及其地质意义经本底和稀释剂扣除后的测量结果列于表１，等时线年龄计算采用Ｉｓｏｐｌｏｔ软件（Ｌｕｄｗｉｇ，２０００）。等时线回归计算时，８７Ｒｂ／８６Ｓｒ比值采用４％误差，Ｓｒ同位素比值采用０．０３％误差。样品ＸＧ  ｓｅ的４个黑云母测点构成的等时线年龄为３６６．０１０Ｍａ（图４ａ），ＭＳＷＤ值为１．３。在挑选Ｓ１，Ｓ６和Ｓ７颗粒样品时，发现黑云母颗粒表面附着有碳酸盐矿物，为沿裂隙贯入的后期碳酸盐（图３ｃ），虽已经过酸洗处理，但三个颗粒数据均位于前述等时线下方且偏离较远，显示出相对较低的８７Ｓｒ／８６Ｓｒ值，可能表明三个颗粒样品中仍残留有后期碳酸盐，Ｓ４测点Ｓｒ含量很高，达４１０ｐｐｍ，显然也为碳酸盐脉所致，因此这四个测点数据未参与等时线计算。样品ＸＧ４的５个细粒黄铁矿测点，样品ＸＧ７的１４个粗粒黄铁矿测点和样品ＸＧ６的１３个闪锌矿测点数据均较分散，不能构成有效的等时线（图４ｂ）。绝大多数闪锌矿数据点的８７Ｓｒ／８６Ｓｒ值明显高于细粒黄铁矿，形成两个截然不同的范围；粗粒黄铁矿数据点介于二者之间，较离散，但多数靠近闪锌矿数据范围，少数接近细粒黄铁矿（图４ｂ）。样品

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河南省栾川县西沟铅锌银矿床单矿物铷-锶同位素组成特征.pdf

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