青海尕什江铅锌矿硫同位素组成及成矿物质来源

张永涛，孙立勋，仓索南尖措



青海尕什江铅锌矿硫同位素组成及成矿物质来源

张永涛1，孙立勋2，仓索南尖措3

（1.青海省地质调查院青海省青藏高原北部过程与矿产资源重点实验室，西宁 810012；2.辽河油田公司兴隆台采油厂地质研究所，辽宁 盘锦 124011；3.青海省第四地质矿产勘查院，西宁 810029）

青海尕什江铅锌矿位于互助县松多乡与乐都县引胜乡交界处，为热液型铅锌矿。该文介绍，通过硫同位素研究，获得尕什江铅锌矿中的10件金属硫化物样品（黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿）δ34S‰值变化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰。在硫同位素组成频率直方图上，其分布呈峰式分布，一个峰值在-11‰~9.0‰，一个在-8.5‰~7.5‰，另一个在-7.0‰~6.5‰，说明矿床硫源具有混合来源特征。

铅锌矿；S同位素；成矿物质来源；尕什江

青海尕什江铅锌矿位于互助县松多乡与乐都县引胜乡交界处，地理坐标东经102°20′35″、北纬36°45′55″。由矿区至平安县约52km，交通较方便。该矿化点于1957年已由黄南地质队进行过详查，铅锌找矿仍未取得重大突破。周雄等[1]通过1∶5万水系沉积物测量，认为水系沉积物样品反映出尕什江及外围具有良好的成矿条件，仍具有一定的找矿前景。现根据矿化硫同位素组成，来探讨该区成矿物质来源。

1 成矿地质背景

大地构造位于祁连山中央隆起带黑龙掌中震旦系复式向斜核部的南翼[2]。

1.1 地层

区内地层由老至新有：

1）长城系青石坡组（Chq），出露于尕什江北部和萨日浪西北部的山顶，分别构成不完整背斜构造，且遥相对应。近东西走向，倾向南，倾角大于65°，与上覆克素尔组之不同层位为断层接触。岩性为黑云阳起片岩，未见底，控制厚度116m。

2）蓟县系克素尔组（JxK），分布在矿区区中北部，由西向东沿走向横贯整个测区，尕什江沟以西向南倾，倾角约6.5°左右，尕什江沟以东侧转向北倾，这可能是受南部岩浆向上侵入之供力及F1、F2断层之南北向挤压的影响使地层倒转所致。倾角48°～74°，厚度319m～435m，由西往东有变薄的趋势。下部主要为含石墨大理岩，上部则为白云石大理岩。

3）蓟县系北门峡组（Jkb），分布于测区中偏南部。下部主要为白云石大理岩；上部为片岩，板岩及大理岩。分两段四层。与下伏克素尔组整合接触。本层厚397～561m。

4）第四系（Q4），为松散砂砾层及植被浮土残坡积层，广布于测区溪流、冲沟、山坡、草滩，覆盖面积达70%以上。

1.2 构造

由于覆盖广大，构造形态特征及确切部位不明显，难以辨定，现就主要的褶皱和断裂概述如下：

1）褶皱，研究区位于萨日浪-洛与沟-扎隆沟背斜南翼，背斜轴位于工区北部及东北部，由青石坡组构成。枢纽呈马鞍型起伏故使本区靠近轴部的地层在上翘的地方即测区东北部和西北部的山顶上出现较老的青石坡组，而在枢纽下凹地段即尕什江沟至萨日浪沟地段间上复的克素尔组仍保留可见。区内地层表现为复杂单斜层，地层走向近东西，总体倾向南，倾角一般大于65°，仅在尕什江沟东F1与F2之间的Jxk和Jxb1地层向北倾，倾角一般也大于65°。

2）断裂，根据断层与地层走向关系可分三组，即走向断层斜切地层走向之平推断层及层间小逆断层。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩较发育，为中酸性侵入岩。侵入岩主要为黑云母花岗闪长岩、黑云母二长花刚闪长岩，局部为闪长岩、闪长玢岩。黑云母花岗闪长岩、黑云母石英闪长岩，黑云母二长花岗岩分布于测区南缘和东南缘（延出测区外，属同一大岩体），局部分布于萨日浪中部地带，以岩基、岩株产出，闪长玢岩仅岩体边缘局部可见，闪长岩则以零星岩脉分布于尕什江沟东。岩体与围岩界线清楚，较干净，未见有矿化现象。

2 矿体特征

矿化体产于克素尔组与花岗闪长岩体接触部位。矿点共有2 条矿化带长宽不等，长25～75m，宽0.2～2.77m[2]，矿石以浸染状构造为主，部分可见条带状构造、块状构造。矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等。方铅矿，半自形—它形晶粒状，粒径0.02～0.1mm 之间，局部星散分布。矿石铅品位约为1.2%，锌品位约1.5%。矿（化）体地表出露较好，围岩为克素尔组的灰岩、大理岩以及石英片岩等，矿（化）体具有黄铁矿化、硅化等围岩蚀变。

尕什江铅锌矿S同位素直方图

3 S同位素测试结果

尕什江铅锌矿中的10件金属硫化物样品（黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿）δ34S值变化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰（见测试结果表）。其中黄铁矿的δ34S值为-10.975‰~-2.490‰，平均-7.660‰，方铅矿的δ34S值为-10.126‰~-6.772‰，平均-8.449‰，闪锌矿的δ34S值为-9.228‰~-8.095‰，平均-8.836‰。在硫同位素组成频率直方图上，其分布呈峰式分布，一个峰值在-11‰~9.0‰，一个在-8.5‰~7.5‰，另一个在-7.0‰~6.5‰，说明矿床硫源具有混合来源特征。

尕什江铅锌矿S同位素测试结果表（据文献[3]）

序号测试矿物δ34S V-CDT序号测试矿物δ34SV-CDT 1黄铜矿-9.380‰6黄铁矿-10.971‰ 2方铅矿-10.126‰7方铅矿-6.772‰ 3磁黄铁矿-7.764‰8闪锌矿-8.095‰ 4黄铁矿-2.490‰9闪锌矿-9.288‰ 5黄铁矿-9.518‰10闪锌矿-9.124‰

δ34S均为负值，除1件黄铁矿外，其他金属硫化物δ34S变化范围较窄，显示硫同位素组成比较稳定。

10件金属硫化物样品具有较低的δ34S（-10.975‰~-2.490‰），显示轻硫同位素富集，即富集δ32S。在野外及室内工作过程中，发现铅锌矿石具有这种硫同位素组成的矿石中硫化物呈分散浸染状、“斑点”分散状硫化物细粒，这与野外观察结果相吻合。室内显微鉴定发现，部分与铅锌矿共生的黄铁矿呈草莓状。

4 讨论及结论

根据硫化物矿石的硫同位素分析结果可以看出，δ34SV-CDT值在-2.490‰~10.971‰之间，全为负值且变化范围较大，说明硫不是陨石硫，其成因可能与某种硫化物或硫酸盐的还原作用有关，其硫应以生物还原硫为主。各金属矿物的δ34SV-CDT值表面它们的硫是同源的。而这些硫化物矿石又受一定层位控制，岩性专属性明显，说明它们又是同期的。

自然界硫的氧化还原过程中，厌氧细菌起着重要作用，当厌氧细菌把硫酸盐还原为硫化氢的过程中，在室温调减和封闭系统环境下，由细菌还原硫酸盐产生硫化氢的过程中同位素的差别最大可达60%以上[4]。硫酸盐和硫化氢生成物可继续如下同位素交换：

交换的结果可造成同位素分馏倍增，使细菌成因的硫化氢富集32S，其δ34S值在宽的范围内不规则地分布。矿石中10件金属硫化物的硫同位素为较大的负值。由于热液温度可能较低,导致金属硫化物具有极低的δ34S值，其成因可能与某种硫化物或硫酸盐的还原作用有关，其硫应以生物还原硫为主。草莓状黄铁矿的出现，说明生物还原作用是可能存在的。

Wilkin et al[5]认为富有机质环境才能产生还原环境，由硫酸盐还原菌还原硫酸盐产生的硫化氢与铁离子反应形成的单硫化铁首先达到过饱和，有机质为硫化铁前驱体成核[6]和黄铁矿自生形成提供合适空间[7]，从而控制黄铁矿形成和就位。因此，沉积黄铁矿总是与有机质相伴生。

矿物的硫同位素组成不仅与硫的来源有关，还受成矿地质背景、物理化学条件等多因素制约，这些因素共同制约着硫同位素的组成及分馏程度。青石坡组沉积环境为浅水-较深水-较浅水变化的滨浅海沉积环境[8]。正如前文所讨论的，具有极低的δ34S值可能与某种硫化物或硫酸盐的还原作用有关，成矿热液中的还原态硫在生物作用下，汲取了海水硫酸盐和地层中的S，形成含铅锌热液。在后期小型断裂、褶皱的驱使下，使得原来沉积形成的Pb、Zn活化迁移，导致矿化局部富集，从而形成了尕什江铅锌矿。

[1] 周雄,张贻,岳相元,等.青海省乐都县尕什江铅锌矿化点找矿前景探讨—来自1：5 万水系沉积物测量的证据[J].地质学报.2013,87（S1）:174-175

[2] 张建涛,蒋光宇,刘亮.青海省互助县萨日朗-尕什江铅锌矿点1：1 万物探普查报告[R].平安：青海第九地质队. 1983.

[3] 青海省第九地质队.青海省互助县萨日浪-尕什江铅锌矿点初步普查地质报告[R]. 1984.青海省第九地质队

[4] 郑永飞，陈汪峰.稳定同位素地球化学[M].2008.北京:科学出版社.

[5] Wilkin R T, Barnes H L. Formation processes of framboidal pyrite[J].Geochim Cosmochim Acta, 1997. 61: 323-339

[6] Grimes S T, Brock F, Rickard D, et al. Understanding fossilization:Experimental pyritization of plants[J]. Geology, 2001. 29: 123-126

[7] Ruppert L F,Minkin J A,Mc Gee J J,et al. An occurrence of arsenic-bearing pyrite in the Upper Freeport coal bed, west-central Pennsylvania[J]. Energ Fuel. 1992.6:120-125

[8] 周雄,张贻,岳相元,等.青海引胜地区钨铜多金属资源远景调查2013年度工作方案[R].成都：中国地质科学院矿产综合利用研究所. 2013.

δ34S Values and Ore Material Sources for the Gashijiang Pb-Zn Deposit in Qinghai

ZHANG Yong-tao1SUN Li-xun2CANGSUO Nanjiancuo3

(1-Qinghai Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources of the North Qinghai-Tibetan Plateau, Qinghai Institute of Geological Survey, Xining 810012;2- Geological Institute, Xinglongtai oil Extraction Factory, Liaohe Oilfield, PetroChina, Panjin, Liaoning, 124011; 3-The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining 810029)

The Gashijiang Pb-Zn deposit in Qinghai Province lies on the north margin of the central uplift belt of the middle Qilian orogenic belt. It is a hydrothermal type Pb-Zn deposit. δ34S values for chalcopyrite, galena and sphalerite from this deposit vary from -10.975‰ to -2.490‰ with average of -8.353‰ indicating mixed sulfur source.

Pb-Zn deposit; δ34S value; ore material source; Gashijiang

2016-01-11

张永涛（1981-），男，陕西宝鸡人，工程师，主要从事地质矿产勘查工作

P618.42、43；P579

A

1006-0995（2017）04-0565-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.008