滇东北毛坪铅锌矿床的成矿时代：闪锌矿Rb-Sr定年

沈战武，金灿海，代堰锫，张 玙，张 海中国地质调查局成都地质调查中心，成都610081



滇东北毛坪铅锌矿床的成矿时代：闪锌矿Rb-Sr定年

沈战武，金灿海，代堰锫，张 玙，张 海
中国地质调查局成都地质调查中心，成都610081

摘要：毛坪铅锌矿床是滇东北地区代表性矿床之一，目前尚缺乏精确的成矿年代学数据。该文对选自块状铅锌矿石的4件闪锌矿单矿物样品进行了Rb-Sr同位素定年，获得等时线年龄为321.7±5.8 Ma（MSWD=1.5），表明毛坪铅锌矿床的主成矿作用发生于石炭纪。此外，闪锌矿87Sr/86Sr初始值为0.712166±0.000017，低于大陆地壳87Sr/86Sr平均值（0.719）且高于地幔Sr初始值（0.707），暗示成矿物质主要来源于大陆地壳并混有少量地幔物质。综合前人研究成果，作者认为毛坪铅锌矿属后生矿床，与晚二叠世峨眉山大火成岩省玄武岩浆活动无成因联系，类似于典型的MVT矿床，且滇东北地区可能发育多期铅锌矿化作用。

关键词：Rb-Sr同位素；成矿时代；物质来源；毛坪铅锌矿床；滇东北

First author：SHEN Zhanwu，Engineer；E-mail:632045168@qq.com

滇东北铅锌成矿带是川滇黔铅锌成矿域的重要组成部分，发育十余个大中型-超大型铅锌矿床，毛坪铅锌矿是产于该成矿带的一个中型铅锌矿床（柳贺昌和林文达，1999）。随着近年来找矿工作取得的重大突破，毛坪铅锌矿已引起地质学家广泛关注，已有的研究内容主要包括矿床地质（周高明和李本禄，2005；魏爱英等，2012）、矿田构造（胡彬等，2003；邹海俊等，2004）以及流体包裹体（韩润生等，2007）等。然而，前人工作并不足以全面限定矿床成因（魏爱英等，2012），该矿床是否属于MVT铅锌矿床仍存在较大争议（杨光树等，2011）。

众所周知，精确的成矿年代学数据是认识矿床成因与矿床类型的关键，但截至目前毛坪铅锌矿床的形成时代尚缺乏有效的年代学数据。近年来成矿年代学取得的重要进展之一，是对金属矿物直接定年从而精确厘定矿床的成矿年龄。例如，学者采用闪锌矿Rb-Sr同位素定年来约束铅锌矿床的成矿时代，相关实例不胜枚举（胡乔青等，2012；郑伟等，2013；段其发等，2014；李铁刚等，2014）。有鉴于此，本文对毛坪铅锌矿床主成矿期闪锌矿进行Rb-Sr同位素分析并获取等时线年龄，旨在查明成矿时代、探讨矿床成因。

1 成矿地质背景

滇东北铅锌成矿带位于扬子陆块的西南缘，出露地层包括：（1）中志留统-中泥盆统浅海相碎屑岩夹碳酸盐岩；（2）上泥盆统-下二叠统浅海相碳酸盐岩夹少量滨海相碎屑岩；（3）上二叠统陆相玄武岩及海陆交互相含煤建造；（4）下-中三叠统浅海相碎屑岩夹碳酸盐岩；（5）上二叠统和侏罗系含煤建造和河湖相红色建造。区内岩浆活动频繁，广泛分布晚二叠世峨眉山玄武岩（主要为熔岩和凝灰岩）。加里东、海西、印支以及燕山运动是区内重要的构造运动，造成地层的假整合及超覆。本区地处加里东期NE向与海西期NW向构造的交汇部位，具有复杂的地层-构造格架和优越的成矿地质条件（柳贺昌和林文达，1999）。

毛坪铅锌矿是位于滇东北地区的一个中型铅锌矿床，矿区内主干构造为石门坎背斜，次为NE向和NW向断裂构造（图1）。石门坎背斜NW翼地层产状直立或倒转，厚度变化悬殊，是已知铅锌矿体的主要赋存部位；东翼地层产状平缓，厚度稳定（柳贺昌和林文达，1999；魏爱英等，2012）。矿区出露地层主要是上泥盆统白云岩、下石炭统页岩、中-上石炭统灰岩与白云岩、下二叠统页岩与灰岩，外围广泛发育晚二叠世峨眉山玄武岩（魏爱英等，2012）。

图1 毛坪铅锌矿床地质图（改自Wei et al.，2015）Fig.1 Geologi map of the Maoping Pb-Zn deposit

图2 铅锌矿体与围岩接触关系（a）及块状铅锌矿石（b）Fig.2 The contact relationship between Pb-Zn orebodies and wall-rocks（a），and massive Pb-Zn ores（b）

毛坪铅锌矿床主要由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体组成（图1），矿体产于上泥盆统、石炭统的灰岩与白云岩地层中（Wei et al.，2015），与围岩界线非常明显（图2a）。矿体成群集中分布于石门坎背斜NW倒转翼和倾伏端陡倾斜地层的层间断裂带中（魏爱英等，2012），每一个矿体都由呈雁列式排布的多个分支矿体组成（柳贺昌和林文达，1999）。矿体呈似层状、扁柱状、扁豆状、柱状、脉状及不规则状产出，沿NEE-SWW向大致平行延伸，倾角60°～80°，倾向延深大于走向延长。其中，Ⅰ号矿体控制延长280～340 m，厚5.2～36.4 m，斜向延深已达800 m以上；Pb平均品位4.52%，Zn平均品位10.13%（胡彬和韩润生，2003），伴生Ag （65.9×10-6～193×10-6，魏爱英等，2012）。Ⅱ号矿体走向延长20～182 m，垂深约540 m，平均厚度2.21 m，Pb和Zn平均品位分别为5.75%与15.8%；Ⅲ号矿体走向延长43～202 m，垂深约132 m，平均厚度3.52 m，Pb和Zn平均品位分别为6.86%及8.3%（胡彬和韩润生，2003）。

矿体上下盘围岩蚀变主要有白云石化、硅化及黄铁矿化，次为重晶石化、方解石化等；离矿体越近，碳酸盐矿物结晶越粗大，其团块或细脉也越发育。晚期的黄铁矿呈细脉状穿插于矿体和围岩之中（邹海俊等，2004；周高明和李本禄，2005）。金属矿物主要包括方铅矿、闪锌矿、黄铁矿；非金属矿物为白云石、铁白云石、方解石、石英、重晶石等。矿石结构主要为粒状、半自形粒状结构及少量压碎结构、交代结构、残余结构等；矿石构造有块状构造（图2b）、层状构造、条带状构造、浸染状构造和网脉状构造等。

2 样品采集与测试

用于Rb-Sr同位素分析的4件块状闪锌矿矿石样品采自毛坪铅锌矿760及720中段，主要金属矿物为粗粒闪锌矿及少量方铅矿、黄铁矿（表1）。首先将矿石样品在二次蒸馏水中清洗并晾干，然后粉碎至40～60目；在双目镜下挑选闪锌矿单矿物，纯度大于98%。Rb-Sr同位素测试在核工业北京地质研究院同位素地质年代分析室完成，具体步骤参见胡乔青等（2012）及刘家军等（2014）的描述。Rb-Sr同位素通过静态多接收方式测量，Sr同位素测定过程中的分馏效应采用88Sr/86Sr=8.375219进行正规化校正，同时利用实验室建立的计算方法测定Sr同位素组成和浓度。

3 分析结果

闪锌矿Rb-Sr同位素分析结果列于表1。Rb-Sr等时线年龄计算采用Isoplot/Ex Version 3.23程序（Ludwig，2001），87Rb/86Sr比值误差1%，87Sr/86Sr比值误差0.05%，置信度95%。计算获得的闪锌矿等时线年龄为321.7±5.8 Ma，87Sr/86Sr初始值为0.712166±0.000017，MSWD=1.5（图3）。

4 讨论

4.1 成矿时代

表1 毛坪铅锌矿床Rb-Sr同位素测试样品信息与分析结果Table 1 Rb-Sr isotopic dating analysis of the samples collected from the Maoping Pb-Zn deposit

众所周知，热液矿物Rb-Sr定年的基本前提是同时、同源、封闭、一致的（87Sr/86Sr）i以及不同的（87Rb/86Sr）i（李文博等，2002）。对于中低温铅锌矿床，矿物中次生包裹体与原生包裹体均一温度差别较小，给包裹体分离带来了困难（张长青等，2008）。实验过程中，将闪锌矿粉碎至200目以下并进行超声波清洗，可排除原生及次生包裹体的干扰（刘建明等，1998）。本次工作选择致密块状矿石为研究对象，且闪锌矿纯度高，最大程度满足了Rb-Sr同位素测年的前提条件。李文博等（2002）指出，根据1/Sr-87Sr/86Sr和1/Rb-87Rb/86Sr图解可判别数据合理性。本文测试的闪锌矿样品Rb、Sr含量不同，而1/Sr与87Sr/86Sr、1/Rb与87Rb/86Sr值不存在线性关系且相对稳定（图4），表明闪锌矿生长期间（87Sr/86Sr）i基本保持不变，因此该等时线年龄具有实际地质意义。毛坪铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr测年显示，4件样品落点均位于等时线上（图3），说明矿石矿物形成过程中Sr同位素均一，且封闭条件良好，因此拟合的等时线年龄具有很高的精度。综上分析认为，本文获取的闪锌矿Rb-Sr同位素等时线年龄321.7±5.8 Ma （MSWD=1.7）可以有效代表毛坪铅锌矿床的成矿年龄。这一结果表明毛坪铅锌矿床的主成矿作用发生于石炭纪，与晚二叠世（～260 Ma，Xu et al.，2001）峨眉山大火成岩省玄武岩浆活动无关。

图3 毛坪铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr等时线年龄图Fig.3 The sphalerite Rb-Sr isochron age plot for the Maoping Pb-Zn deposit

图4 毛坪铅锌矿床闪锌矿1/Sr-87Sr/86Sr及1/Rb-87Rb/86Sr关系图Fig.4 Diagrams of 1/Sr vs.87Sr/86Sr and 1/Rb vs.87Rb/86Sr of sphalerites from the Maoping Pb-Zn deposit

值得注意的是，Liu等（2015）最近获得云南老厂铅锌矿床的闪锌矿与方铅矿Re-Os等时线年龄为308±25 Ma，与本文的定年结果相近。滇东北地区会泽铅锌矿床与毛坪铅锌矿床具有相似的地质、地球化学特征（柳贺昌和林文达，1999；杨光树等，2011）；闪锌矿Rb-Sr、方解石Sm-Nd同位素测年显示，会泽铅锌矿床成矿作用发生于226～225 Ma，可能与二叠纪峨嵋山玄武岩浆活动具有成因联系（黄智龙等，2004；李文博等，2004）。Zhou等（2013a）采用闪锌矿与黄铁矿Rb-Sr定年方法，获得滇东北天桥铅锌矿的成矿年龄为191.9±6.9 Ma。Zhou等（2013b）对滇东北茂租铅锌矿床热液方解石进行了Sm-Nd同位素定年，将成矿时代约束在196±13 Ma。蔺志永等（2010）利用闪锌矿Rb-Sr同位素定年，获得邻近的川南跑马铅锌矿床成矿年龄为200.1±4.0 Ma。对比前人的成矿年代学研究结果（表2），本文所厘定的毛坪铅锌矿床成矿年龄（～322 Ma）与老厂铅锌矿床（～308 Ma）相近，而与区域上其他铅锌矿床相差甚远，这一结果暗示滇东北地区可能发育多期铅锌矿化作用。

4.2 物质来源

在矿床地球化学研究中，常利用87Sr/86Sr来示踪成矿物质来源、岩浆流体、深源流体的壳幔混染作用（侯明兰等，2006）。毛坪铅锌矿床闪锌矿87Sr/86Sr初始值为0.712166±0.000017（图3），低于大陆地壳87Sr/86Sr平均值0.719，高于地幔Sr的初始值0.707（Faure，1986）。毛坪铅锌矿床闪锌矿87Sr/86Sr初始值与大陆地壳基本一致，具有富放射性成因Sr同位素组成特征（胡乔青等，2012）。因此，本文认为该矿床成矿物质主要来源于大陆地壳，但有少量地幔物质加入，与Pb同位素示踪结果完全吻合（申屠良义等，2011）。

4.3 矿床类型与成因

MVT铅锌矿床一般是指赋存于台地碳酸盐岩中，成因上与岩浆活动无明显直接联系的层控、后生的铅锌矿床（Leach and Sangster，1993）。前人研究显示，毛坪铅锌矿床赋矿围岩、矿物组合、围岩蚀变及S同位素特征等类似于典型的MVT矿床，但成矿与岩浆活动的关系一直是学术界争论的焦点（杨光树等，2011）。本文研究显示，毛坪铅锌矿床成矿作用发生于～322 Ma，暗示矿区成矿过程与晚二叠世峨眉山大火成岩省玄武岩浆活动无关，而与MVT矿床特征一致（Leach and Sangster，1993）。

表2 滇东北及邻区铅锌矿床成矿时代统计表Table 2 Mineralization age statistics of Pb-Zn deposits in the northeastern Yunnan province and its adjacent area.

毛坪铅锌矿应属典型的后生矿床，依据包括：（1）矿区赋矿地层为上泥盆统及石炭统灰岩、白云岩（柳贺昌和林文达，1999；Wei et al.，2015），成矿作用晚于地层时代；（2）矿体的产出严格受褶皱及断裂构造的控制（胡彬等，2003）；（3）闪锌矿等硫化物结晶程度高、晶粒粗大（图2b），而同生沉积铅锌矿床的硫化物多为微细粒或隐晶质（胡乔青等，2012）。此外，S同位素示踪表明，毛坪铅锌矿硫化物δ34S值 （7.96‰～24.10‰）与海相硫酸盐具有相似性，暗示硫主要来源于海相硫酸盐（申屠良义等，2011）。方解石与白云石的C-O同位素分析显示，碳主要来源于海相碳酸盐岩，且白云岩形成于海相成岩环境（申屠良义等，2011）。综上分析，本文认为上泥盆世-石炭纪时期碳酸盐岩成岩过程中，已有Pb、Zn等元素的初步富集（柳贺昌和林文达，1999；崔银亮等，2011）；海西期剧烈的构造运动（～322 Ma）带来深部流体的同时，活化了早期地层中的成矿元素并在有利部位富集形成铅锌矿体（柳贺昌和林文达，1999；申屠良义等，2011）。

5 结论

根据本文对毛坪铅锌矿床主成矿期闪锌矿的Rb-Sr定年结果，结合前人研究认识，可以得到以下结论：

（1）毛坪铅锌矿床的成矿作用发生于～322 Ma，与晚二叠世峨眉山玄武岩浆活动无关，且滇东北地区可能发育多期铅锌矿化作用。

（2）成矿物质主要来源于大陆地壳，有少量地幔物质加入。

（3）毛坪铅锌矿床地质、地球化学特征与MVT铅锌矿床类似，成矿过程可能与海西期构造运动对早期含矿地层的活化、萃取有关。

致谢：野外调研期间得到毛坪铅锌矿李炼然、曾正凯工程师等人的大力支持和帮助，作者表示由衷感谢！

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中图分类号：P597.3

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2016）02-0213-06

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015196

收稿日期：2015-09-28；修回日期：2015-11-17

基金项目：中国地质调查局地质矿产调查评价项目（12120113053000；1212011085139；121201010000150002）资助

作者简介：沈战武，男，1978年生，工程师，从事矿床学研究；E-mail:632045168@qq.com

Mineralization Age of the Maoping Pb-Zn Deposit in the Northeastern Yunnan Province:Evidence from Rb-Sr Isotopic Dating of Sphalerites

SHEN Zhanwu，JIN Canhai，DAI Yanpei，ZHANG Yu，ZHANG Hai
Chengdu Center，China Geological Survey，Chengdu 610081，China

Abstract:The Maoping Pb-Zn deposit is a typical ore deposit in the northeastern Yunnan province.However，there is no precise geochronological data to date.This research performed Rb-Sr isotopic dating on four sphalerite separated from the Maoping deposit，which yielded isochron age of 321.7±5.8 Ma（MSWD=1.5），indicating that the mineralization age of the Maoping deposit was Carboniferous.Moreover，the87Sr/86Sr ratio of sphalerites is determined to be 0.712166±0.000017.This result is lower than that of continental crust（0.719）and higher than mantle（0.707），implying that the ore-forming metals were derived from continental crust with a minor amount of mantle-derived materials.Combining with the previous studies，we propose that the Maoping deposit is an epigenetic deposit similar to the typical MVT Pb-Zn deposits and its mineralization has no link with Permian Emeishan flood basalts.Moreover，we also suggest that multi-stage Pb-Zn mineralization most likely occurred in the northeastern Yunnan province.

Key words:Rb-Srisotopes；mineralizationage；sourceofore-formingmaterials；MaopingPb-Znoredeposit；northeasternYunnanprovince