黔西北纳雍枝铅锌矿床微量和稀土元素地球化学特征

牛春晖，邓明国，陈 伟，黄长帅,贾 祯，陈俞宏

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.滇西应用技术大学，云南 大理 671009；3.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)

0 引言

纳雍枝铅锌矿床位于扬子板块西南缘，是近年来在贵州境内勘查突破的首个大型铅锌矿床，具有资源储量大(Pb+Zn储量>1.3 Mt)、矿体数量多(21个)、富集稀散元素等特征[1]。近年来，诸多学者针对该矿床的矿床地质[2]、矿床地球化学[1,3,4]、成矿年代学[5]和构造与成矿关系[6]等方面开展了大量研究工作，并取得了丰硕的成果。然而，因成矿物质来源不明，阻碍了对矿床成因类型的判定，主要观点有沉积-改造型[7]、喷流沉积型(SEDEX)[2]，及密西西比河谷型(MVT)[1,4]等类型。这些分歧很大程度上制约了矿山进一步的找矿勘查评价工作，也制约了对黔西北成矿带乃至整个扬子西缘区域成矿规律的探讨与总结。

闪锌矿和白云石分别为热液铅锌矿床中最重要的矿石矿物和脉石矿物，其微量、稀土元素组成特征能有效示踪成矿物质来源，进而揭示矿床成因[8-10]。本文以纳雍枝铅锌矿床为研究对象，基于详实的野外矿床地质调查和精细的岩相学观察，厘清矿床成矿期次，对主成矿期闪锌矿、白云石开展详细的微量、稀土元素特征研究，探讨成矿物质来源，进一步揭示矿床成因。

1 区域与矿床地质

黔西北成矿带位于扬子地台西南缘，康滇地轴东侧，夹于NW向的康定-水城断裂、NE向的弥勒-师宗断裂和近SN向的小江断裂形成的三角形区域，是川、滇、黔铅锌成矿省的重要组成部分[见图1(a)]。

五指山矿集区位于黔西北成矿带东南部，区内地层与区域地层分布一致，具有典型的“二元结构”，即由前震旦系基底和晚震旦系以来的沉积盖层组成。沉积盖层出露志留系外的震旦系至第四系地层，以石炭系与二叠系地层发育为特征，岩性主要为浅海、滨海相的碳酸盐岩。区内构造大致为NE、NW和NEE向展布，NEE向的五指山倒转复背斜与成矿关系密切[见图1(c)]。此背斜与NE向断层控制了区内主要矿床的产出，典型铅锌矿床(点)主要有新麦、纳雍枝、杜家桥、屯背后、那润等[见图1(b)]。这些矿床的产出受构造和地层控制明显，其中层间滑脱构造控制层状、似层状矿体，陡倾斜断层控制陡倾斜矿体[11]，矿体产于该复背斜核部的寒武系清虚洞组的白云岩中，为本区主要的赋矿地层。研究区内至今尚未发现岩浆岩出露。

纳雍枝铅锌矿床位于五指山矿集区西北缘，由玉合矿段、金坡矿段、芦茂林矿段及砂岩矿段组成。除砂岩矿段外，其他3个矿段均受五指山复背斜中的NE向正断层F1与F7控制[见图1(c)]，构造控矿作用明显。矿区地层由老至新依次为上震旦统灯影组白云岩、下寒武统金顶山组泥质粉砂岩、清虚洞组白云岩。清虚洞组依据岩性自下而上分为3段，其中第一、第二段是纳雍枝矿床的主要赋矿层位。

1-震旦系灯影组；2-下寒武统金顶山组；3-下寒武统清虚洞组；4-下寒武统金顶山+清虚洞组；5-下寒武统清虚洞组一段；6-下寒武统清虚洞组二段一层；7-下寒武统清虚洞组二段二层；8-下寒武统清虚洞组三段；9-下石炭统祥摆组；10-下石炭统大浦组；11-下石炭统黄龙+马平组；12-中二叠统栖霞组；13-中二叠统梁山组；14-上二叠统龙潭组；15-断层；16-地层分界线；17-铅锌矿床；18-研究区。

矿区内矿体据其产状和层位可分为以层状、似层状产出的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体群和以陡倾斜状产出的玉合矿体(见图2)。

1-下寒武统金顶山组；2-下寒武统清虚洞组；3-下寒武统清虚洞组二段一层；4-下寒武统清虚洞组二段二层；5-下寒武统清虚洞组三段；6-白云岩；7-含泥质白云岩；8-矿体及编号；9-地层界线；10-逆断层；11-正断层；12-钻孔及编号。

纳雍枝矿床矿物种类较少，共生组合较为简单。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿及黄铁矿；脉石矿物主要为白云石和方解石，偶见石英和萤石。矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主，次为条带状、浸染状，偶见胶状构造；矿石结构以半自形-他形结构为主，次为交代结构、交代残余结构。围岩蚀变主要为白云石化、黄铁矿化，次为方解石化。纳雍枝矿床矿物组构特征如图3所示。

根据地质调查和室内岩矿显微鉴定结果，可将纳雍枝矿床划分为沉积期、热液期及表生期。沉积期主要沉淀是以黑色白云石为主的碳酸盐岩。热液期依据矿物共生组合可进一步划分为金属硫化物阶段和碳酸盐-石英阶段。金属硫化物阶段为纳雍枝矿床主成矿阶段，发育交代残余结构、溶蚀结构及骸晶结构，角砾状构造和块状构造矿物以闪锌矿、方铅矿、白云石、黄铁矿为主，闪锌矿最为发育，且闪锌矿之间无明显穿插关系。碳酸盐-石英阶段主要矿物为白云石、方解石、石英，这些矿物常以脉状穿插于硫化物阶段的矿石中。表生期矿物主要为褐铁矿、白铅矿和菱锌矿等。

a-脉状构造；b-角砾状构造；c-胶状构造；d-钟乳状胶状构造；e-方铅矿沿闪锌矿粒间交代呈网状及骸晶状代晶结构；f-细粒黄铁矿沿闪锌矿的粒间充填交代，形成网脉-浸染状构造；g-闪锌矿呈浸染状分布于围岩角砾的胶结物中；h-闪锌矿沿围岩的裂隙呈网脉状分布，黄铁矿呈星点状分布于闪锌矿及围岩碎块中；i-方铅矿呈不规则细脉沿闪锌矿和黄铁矿集合体的边缘分布，对闪锌矿、黄铁矿均有溶蚀交代现象；Dol-白云石；Qtz-石英；Sp-闪锌矿；Gn-方铅矿；Py-黄铁矿。

2 样品采集与分析方法

纳雍枝矿床具有工业价值的矿体形成于金属硫化物阶段，针对金属硫化物阶段的样品研究其微量、稀土元素能有效反映成矿作用。本文研究的10件样品为来自该矿床采矿坑道主要矿体热液期金属硫化物阶段的闪锌矿与白云石。将样品碎至40～80目，在双目镜下挑出纯度为99%的单矿物，用蒸馏水反复清洗并烘干，干燥后的单矿物用玛瑙研钵研磨至200目。取50 mg样品在190 ℃下用1 mL HF和1 mL HNO3溶解36 h。蒸发后，将样品重新溶解在1 mL HNO3中，然后干燥。加入500 mg的Rh作为内标溶液，再加入2 mL HNO3和3 mL去离子水，在140 ℃下加热5 h。然后将0.4 mL的该溶液离心，用去离子水稀释至10 mL进行ICP-MS测试。样品微量稀土元素测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，试验仪器为Element XR型电感耦合等离子体质谱仪，分析精度优于5%。

3 地球化学特征

3.1 微量元素特征

闪锌矿微量元素测试结果见表1。由表1可知，与地壳丰度[12]相比，闪锌矿具有富Ga、Cd、Sb，贫In的特征。在测试的4个闪锌矿中Ga质量分数为19.2×10-6～56.8×10-6，均值为32.725×10-6，Cd质量分数为1 100×10-6～1 432×10-6，均值为1 237×10-6，Sb质量分数为11.2×10-6～60.3×10-6，均值为32.15×10-6，In质量分数为0.346×10-6～0.658×10-6，均值为0.455×10-6。

表1 纳雍枝矿床闪锌矿微量元素质量分数

3.2 稀土元素特征

白云石稀土元素与球粒陨石相比[13]，呈现出以下特征：

a.白云石以及围岩的稀土元素配分模式均为右倾型，显示出轻稀土富集的特征(见图4)。

b.6件白云石样品稀土元素总量(∑REE)为20.337×10-6～26.658×10-6，均值为24.111×10-6。LaN/YbN为5.024～7.932，LREE与HREE之间存在一定程度的分馏。6件白云石样品稀土总量和稀土配分模式相似，均具有Eu负异常与Ce正异常的特点(δCe>1，δEu<1)。

(a)白云石稀土元素 (b)围岩稀土元素

4 讨论

4.1 成矿物质来源

稀土元素在自然界很难形成独立矿物，多以REE3+的形式通过类质同象替代与其半径相似的Ca2+进入白云石等钙质盐类矿物晶格中[14]，可依据矿物中稀土元素示踪成矿物质来源[15]。相对于金属矿物，稀土元素更容易富集于脉石矿物中，因此可用白云石稀土元素来近似代替硫化物阶段的稀土特征。白云石与围岩稀土配分模式相似，均具有轻稀土富集和Eu负异常特征，这种相似性揭示了白云石中的稀土元素可能来自围岩地层。MICHARD[10]的研究认为，碳酸盐地层淋滤出的流体∑REE相对较低，而纳雍枝热液白云石的∑REE(20.371×10-6～28.471×10-6，n=6)略高于围岩的∑REE(10.207×10-6～23.487×10-6，n=3)，指示围岩地层并非成矿物质的唯一来源。Pb同位素是成矿物质来源的重要指示剂[16]，纳雍枝的Pb同位素相比泥盆-二叠系碳酸盐岩和峨眉山玄武岩有较大区别，与震旦系灯影组白云岩接近，与变质基底昆阳群和会理群大部分重合[3-4]，表明纳雍枝矿床成矿物质具有多源性，变质基底也为成矿物质的主要来源之一。

4.2 矿床成因

王生伟等[5]利用闪锌矿的Rb-Sr同位素测得纳雍枝矿床成矿年代为(458±0.2) Ma，与扬子西缘马元铅锌矿床闪锌矿的Rb-Sr年龄相似(486 Ma)[17]。在加里东期，该区地壳出现多次升降，最为直接的证据就是扬子西缘奥陶-泥盆系部分地层缺失，前人认为与之相对应的构造事件为都匀运动和广西运动[18]。范祥发等[19]认为都匀运动、广西运动是早古生代晚期华夏地块由南东向北西方向与扬子陆块发生碰撞而形成近EW向的安顺镇远深大断裂和前陆盆地边缘的原因，其为成矿物质的运移和沉淀提供了场所，具有良好的MVT型矿床成矿背景[2]。本文通过将纳雍枝矿床与MVT型矿床典型特征进行对比，发现它们之间有众多相似之处(见表2)。此外，不同成因类型铅锌矿床中闪锌矿的Ga和In元素含量存在较大的差异，如：矽卡岩型铅锌矿床相对富集In，其闪锌矿的ω(Ga)/ω(In)常小于1；VMS型铅锌矿床中Ga和In含量相对一致，其闪锌矿的ω(Ga)/ω(In)约等于1；而MVT型铅锌矿床则相对富集Ga，其闪锌矿的ω(Ga)/ω(In)大于1[20]。因此，利用闪锌矿lnω(Ga)-lnω(In)图解可以进一步揭示铅锌矿床的成因类型(见图5)。纳雍枝铅锌矿床主成矿阶段闪锌矿的ω(Ga)/ω(In)均大于1，lnω(Ga)-lnω(In)图解显示其与马元[21]、大梁子[22]、习水洞子[23]以及勐兴[24]等典型MVT型铅锌矿床中闪锌矿的Ga和In组成极为相似，而明显区别于都龙[25]和骆驼山[26]矽卡岩型铅锌矿床，以及小铁山、锡铁山等典型VMS型铅锌矿床[9]。结合大地构造背景、矿床地质特征以及地球化学证据综合分析，认为纳雍枝矿床为MVT型铅锌矿床。

表2 纳雍枝矿床与MVT型矿床地质特征对比

图5 纳雍枝矿床闪锌矿lnω(Ga)-lnω(In)关系[9]

5 结论

a.纳雍枝矿床赋存于下寒武统清虚洞组白云岩地层中，矿体受构造控制明显，呈层状、似层状产于构造破碎带中。成矿作用包括沉积期、热液期和表生期，热液期进一步划分为金属硫化物阶段与石英-碳酸盐阶段，其中具有经济价值的闪锌矿、方铅矿等金属矿物沉淀于硫化物阶段。

b.纳雍枝矿床白云石稀土特征表明，成矿物质具有多源性，结合Pb同位素特征，认为成矿物质主要来源于变质基底和围岩地层。

c.纳雍枝矿床与MVT矿床的地质特征相似，结合闪锌矿的lnω(Ga)-lnω(In)图解，表明其成因类型为MVT型矿床。

致 谢：在野外地质调查工作期间得到了贵州泛华矿业集团有限公司的帮助，样品采集与预处理过程中来自实验室科研团队的陈俞宏、贾祯提供了热心的帮助，论文写作过程中刘锦康提供了非常宝贵的建议，在此一并表示衷心的感谢。