广东大宝山多金属矿床同位素特征研究及其意义

魏振伟

（广东省地质局第十地质大队，广东 中山 528427）

广东大宝山多金属矿位于南岭成矿带南缘，北东向四会～吴川深大断裂构造带与东西向大东山～贵东构造岩浆带的复合部位。根据其空间分布、产出状态可分为大宝山铁、铜多金属矿床和大宝山斑岩型钨钼矿床两大类矿床。本文在2007年接替资源勘查成果综合研究的基础上对矿区同位素特征进行了综合和阐述，系统分析矿床同位素组成和物质来源。

1 硫同位素特征

大宝山多金属矿床各类岩石、矿石硫同位素的测试数据颇为丰富，在前人的研究中，对硫同位的测试值及其来源存在两种不同的认识，一种观点是：葛朝华[1]等（1987），测试的金属硫化物的δ34S值绝大多数变化于-2‰～+2‰之间，反应硫源比较单一，接近陨石硫特征，认为大宝山矿床为典型深源热液流的特征；另一种观点是：宋世明[2]等（2007），金属硫化物δ34S值反映有海底火山沉积或海水的影响。

本文共收集了前人362个矿石和岩石标本的硫同位数据。统计结果见表1。

表1 大宝山钼多金属矿床硫同位素特征

将大宝山多金属矿硫同位素频数直方分布图（图1）与其他金属硫化物矿床的34S值进行对比显示和德兴斑岩铜矿大致相似。

尤其以黄矿铁矿最为明显。并据硫化物特别是黄铁矿的δ34S值在矿床中由下到上逐渐增加（黄铁矿的δ34S值从1.06‰～15.7‰）的变化，推测成矿环境为海底热液沉积，并认为其为属于缺少正常海水硫酸盐补给的封闭沉积盆地成矿环境。

δ34S值在-2.06‰～+2.48‰之间，变化范围小，显示富重硫的特点，根据Turner（1993）年的理论，认为从δ34S值出现区间窄和平均值十分接近陨石硫的特征，判断其来自火山作用或地壳深部。其认为层状矿体应为泥盆纪海底火山喷发形成。

表2 大宝山多金属矿床铅同位素组成表

块状硫化物与脉状硫化物可能是不同时期的热液形成，脉状矿体很可能来源于海底硫酸盐的部分还原和部分有机质参与成矿作用。

图1 大宝山多金属矿床金属硫化物硫同位素δ34S值分布图

2 碳-氢-氧同位素特征

2.1 氢-氧同位素

陈好寿（1985）最早对该矿床进行了氧同位素的研究。三个样品分别采自灰岩中条带状矿石、灰岩中含黄铁矿石英脉和次英安斑岩中含矿石英脉。分析矿物均为石英。结果显示本矿床成矿溶液不属于任何形式的岩浆水，而主要属海水或地下热水。

刘姤群[3]等（1985）对该矿床氧同位素的研究表明，成矿溶液变化于0.26‰～7.51‰。

比较岩浆水、矿液水和当时雨水的同位素组成，大体反映了矿液水是来自岩浆水与雨水的混合，表现了一般斑岩铜矿床的成因特征。

葛朝华[1]等（1987）选取了16件菱铁矿样品和3件大理岩样品，以及对17块不同产状的矿石样品中共生石英及钾长石的氧同位素进行了测试。

通过矿物氧同位素组成计算出与之平衡水的氧同位素数据，显示出成矿流体的来源区别。上部矿带和主矿带成矿阶段（形成条带状、块状黄铁矿，磁黄铁矿，菱铁矿矿石）的流体。

汤吉方等（1992）利用前人测试资料δ18O值，以及他们测定的铜铅锌矿石的石英流体包裹体中氢同位素的组成δD值为-50.7‰，钨钼铋石英脉的石英中δD值为-56.1‰。

其分析表明：块状黄铜矿黄铁矿-磁黄铁矿矿石和铅锌矿石的石英中成矿流体主要是岩浆水，亦有大气水混入形成的混合岩浆水；花岗闪长斑岩中含矿石英脉的石英中成矿流体主要是岩浆水，混有少量大气水；铜铅锌矿及钨钼铋矿石英中流体包裹体氢同位素组成δDH2O值特征表明成矿流体主要是岩浆水。

2.2 碳-氧同位素

葛朝华[1]（1987）选取16件菱铁矿样品和3件方解石样品，进行了氧、碳同位素测定，从其分析结果可见，菱铁矿氧同位素组成变化不大，并且其δ18O‰平均值（18.47±0.43）与同时代海相碳酸盐δ18O‰平均值（22.93±2.51）较接近。因此，葛朝华支持菱铁矿为海底热卤水沉积成因的观点。

汤吉方等（1992）测试的大宝山似层状、块状菱铁矿中碳同位素δ13C‰值为-3～-8，与热液交代型菱铁矿中碳和热液钨矿床中的石英流体包裹体中CO2的碳同位素δ13C‰值（-3～-5）极为一致。

而与泥盆纪典型沉积的宁乡式铁矿床中菱铁矿的碳同位素δ13C‰值（-12～-17）显然不同。因此，汤吉方等认为，大宝山的菱铁矿是次英安斑岩上侵带来的富铁的热流体顺层交代的结果。

3 铅同位素特征

大宝山多金属矿床15件闪锌矿铅同位素组成见表2。

图2 大宝山多金属矿床铅同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204比值图

图3 大宝山多金属矿床铅同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204构造模式图

从图2可以看出：在铅同位素Pb207/Pb204～Pb206/Pb204比值图中基本位于正常铅分布范围，在同位素Pb208/Pb204～Pb206/Pb204比值图中，除黄铁矿和磁黄铁矿表现了不同特征外，其余矿物均落入正常铅的分布范围。

从图3可以看出：104件标本中有绝大部份落入“上地壳”范围，有28件落入“造山带”、“地幔”和“下地壳”范围，说明大宝山多金属矿床中的成矿物质有大部分来自上地壳，但亦有一部分成矿物质来自造山带及深部。这可能与大宝山多金属矿床处于扬子板块与华南板块古陆边缘的地质构造位置有关。

4 结论

硫同位素测定结果表明，大宝山矿床硫化物的硫同位素组成呈接近零的塔式分布特征，表明硫的来源于与深部岩浆侵入关系密切。

碳-氢-氧同位素测定结果表明，块状黄铜矿黄铁矿-磁黄铁矿矿石和铅锌矿石的石英中成矿流体主要是岩浆水，亦有大气水混入形成的混合岩浆水；花岗闪长斑岩中含矿石英脉的石英中成矿流体主要是岩浆水，混有少量大气水；铜铅锌矿及钨钼铋矿石英中流体包裹体氢同位素组成δDH2O值特征表明成矿流体主要是岩浆水；菱铁矿则是次英安斑岩上侵带来的富铁的热流体顺层交代的结果。

铅同位素测定结果表明，说明成矿物质来源具有多源性，两种不同形态的矿石可能来自不同的成矿流体，脉状矿体可能是后期热液穿插叠加改造所致，说明矿区成矿作用具有多期性。

综上所述，大宝山多金属矿经加里东运动之后，由于江南古陆、华夏古陆的长期分化剥蚀，造成大量的成矿物质和地壳放射性铅搬运至滨海洼地和古陆凹陷边缘，在燕山期这些物质同岩浆热液混合喷发侵位形成脉状矿床，而钨钼矿床为典型的斑岩型矿床，所以大宝山多金属矿床类型为广义的斑岩型多金属矿。