贵州丹寨老东寨铅锌矿床稀土元素和硫同位素地球化学特征
2022-03-02徐阳东郑禄林田亚江
徐阳东, 余 杰, 郑禄林, 田亚江
贵州丹寨老东寨铅锌矿床稀土元素和硫同位素地球化学特征
徐阳东1*, 余 杰1, 郑禄林2, 田亚江1
(1. 贵州省地矿局 地球物理地球化学勘查院, 贵州 贵阳 550018; 2. 贵州大学 矿业学院, 贵州 贵阳 550025)
老东寨铅锌矿床是黔东南地区近年来新发现的中型铅锌矿床, 主矿体赋存于震旦系陡山沱组中, 该矿床尚未有地球化学等方面的研究报道, 导致对其成因机制知之甚少。本研究在系统分析矿床地质的基础上, 对该矿床开展硫化物和围岩稀土元素及硫化物S同位素地球化学研究, 为厘清其成因机制提供地球化学依据。结果表明硫化物稀土元素含量较低(∑REE=4.31×10−6~39.9×10−6, 均值21.1×10−6), 与容矿白云岩REE含量(13.9×10−6)相当, 但低于围岩地层(10820×10−6)。闪锌矿均具有弱的Ce负异常(Ce=0.62~0.89), Eu出现了负异常(Eu=0.45~0.86)和正异常(1.22~4.47)。金属硫化物(闪锌矿、方铅矿)34S值介于9.99‰~17.31‰之间, 低于震旦纪–寒武纪海水的34S值(20‰~35‰), 揭示成矿流体中的硫可能主要来源于海相硫酸盐热化学还原作用(TSR)。结合区域铅锌矿床研究认为, 老东寨铅锌矿床属于构造–岩性控制的后生热液矿床, 铅锌等金属元素来源与赋矿地层关系密切, 结合矿石REE地球化学特征及重晶石的产出及分布情况, 推测该矿床成矿环境经历了从氧化到还原的过程。
稀土元素; 硫同位素; 成矿物质来源; 成矿环境; 老东寨铅锌矿床
0 引 言
贵州三丹多金属成矿带是贵州省重要的成矿带之一。对于该成矿带的研究主要集中在金锑成矿作用, 而对铅锌矿床的系统性研究相对较少(朱霭林和王常微, 1995; 陈恨水等, 2014)。丹寨老东寨铅锌矿床处于该多金属成矿带西南端(朱霭林和王常微, 1995), 主矿体赋存于震旦系陡山沱组中, 明显不同于区域内其他铅锌矿床的产出层位(青白口系和寒武系)(王华云, 1996; 陈国勇等, 2011; 杨宗文等, 2014)。该矿床是近年来黔东南地区陡山沱组中新发现的中型铅锌矿床, Pb、Zn金属量达38万余吨。由于该矿床发现时间较短, 在矿床地质特征和成矿物质来源方面研究不够深入, 仅有余杰等(2018)和田亚江等(2018)对其进行了简单的报道, 这在一定程度上制约了对该矿床成因机理的认识。前人研究发现, 稀土元素能指示成矿物质来源和成矿环境(周家喜等, 2010; Li et al., 2015), 而硫同位素可有效示踪硫化物矿床成矿流体中硫的来源与演化(Michard, 1989; Chiaradia et al., 2004; 叶霖等, 2005)。本文以老东寨铅锌矿床成矿阶段金属硫化物(闪锌矿、方铅矿、黄铁矿)和容矿围岩为主要研究对象, 开展金属硫化物及围岩的稀土元素和硫化物硫同位素组成研究, 结合矿床地质特征及区域研究成果, 探讨其成矿物质来源及矿床成因, 从而增进黔东南地区区域铅锌矿床成因认识。
1 区域地质概况
老东寨铅锌矿床位于贵州境内扬子陆块江南造山带内, 综合地层区划属扬子地层区黔南分区台江–从江小区, 成矿区带划属上扬子东缘成矿带(贵州省地质调查院, 2017), 其中发现铅锌矿床、矿(化)点50余个(杨宗文等, 2014)(图1), 该成矿带内的铅锌矿、汞矿及多金属矿多产于施洞–凯里逆推覆构造带及其两侧, 呈近NE向展布, 主要受控于构造形态及赋矿地层(陈国勇等, 2005)。施洞–凯里断裂带两侧出露地层明显不同, 南东侧为新元古代浅变质岩, 出露地层主要为青白口系–震旦系; 北西侧为古生代、中生代沉积岩, 出露地层有寒武系–三叠系。与铅锌成矿有密切关系的地层主要为青白口系和寒武系(王华云, 1996; 陈国勇等, 2011; 杨宗文等, 2014), 其次为震旦系和奥陶系(王华云和施继锡, 1997; 陈国勇等, 2005)。
区内构造格架主要以NE向施洞–凯里逆冲断裂和近EW向镇远断裂为主, 大致以NE向施洞–凯里逆冲断裂为界, 北西部的镇远–黄平–麻江一带主要发育早古生代褶皱、断裂, 南东部三穗–台江–雷山一带主要发育新元古代褶皱。区内岩浆岩不发育, 出露的岩浆岩主要为偏碱性基性岩(金伯利岩、钾镁煌斑岩、云煌岩)组合, 集中分布于镇远断裂与施洞断裂交汇处附近, 岩浆侵位地层主要有青白口系清水江组和寒武系石冷水组–娄山关组, 少数岩体侵入于南华系及震旦系中。
2 矿床地质特征
老东寨铅锌矿床位于施洞–凯里断裂带东侧, 矿区范围及周边主要发育NE向F1、F11断裂和NNE向F3断裂, 其中层间破碎带F21与成矿作用密切(图2)。矿区内出露的地层包括青白口系平略组(Pt1d 3)、隆里组(Pt1d 3)、南华系富禄组(Pt2b 3)、大塘坡组(Pt2b 3)、南沱组(Pt2c 3)、震旦系陡山沱组(Pt3 3)及第四系(Q), 根据地层岩性组合特征, 震旦系陡山沱组(Pt3 3)可分为两段: ①陡山沱组一段(Pt3 31), 为含粉砂质炭质泥质板岩夹含白云质炭质钙质板岩及透镜状白云质灰岩; ②陡山沱组二段(Pt3 32), 为页岩和黏土岩。全区共7个矿体, 其中本次新发现的I、II、III号铅锌矿体赋存于陡山沱组一段(Pt3 31)的层间破碎带中, 属于近隐伏矿体(图3), 目前这些矿体已探明和控制的资源量占比达90.68%; 另4个矿体为较早勘查工作划分的沿切层断裂构造破碎带产出的脉状、透镜状矿体, 资源量占比9.32%。主矿体长约800 m, 沿倾向最大延伸约440 m, 矿体厚0.92~25.76 m, 平均厚5.91 m。矿石中Zn品位为0.50%~38.43%, 平均为7.18%; Pb品位为0.30%~32.00%, 平均为2.45%。矿石矿物粒度主要分布在0.38~0.83 mm之间, 脉石矿物粒度多在0.15 mm以下。受矿体构造及地层岩性双重控制, 赋矿岩石主要为断裂角砾岩, 原岩为白云岩、白云质灰岩。矿石构造主要为浸染状、角砾状、块状及脉状构造(图4)。矿石结构主要有半自形晶、它形晶粒状、填隙、交代及碎斑(粉)状结构。
老东寨铅锌矿床热液蚀变主要为硅化, 其次为黄铁矿化、白云石化或方解石化及重晶石化。其中硅化与矿化关系密切, 硅化越强, 矿化越好; 因此,其为一种重要的直接找矿标志。依据野外观察及镜下鉴定, 矿石矿物组成比较简单, 主要包括两种共生组合类型: ①石英–闪锌矿–方铅矿–黄铁矿组合; ②石英–闪锌矿–方铅矿–黄铜矿–黄铁矿组合; 矿物生成顺序为石英(硅化)→黄铁矿→闪锌矿→黄铜矿→方铅矿→石英, 其中石英的形成贯穿整个成矿阶段。
3 样品来源与分析方法
通过野外详细的地质观察及前期的地质勘探成果, 选择揭露主矿体的代表性钻孔进行样品采集, 所采样品具不同矿石组构且多矿物(闪锌矿、方铅矿、硫铁矿)共生, 并采集远离矿层围岩中的黄铁矿进行对比分析。将样品粉碎至40~60目, 在双目镜下手工反复挑选, 获取纯度达98%以上的闪锌矿、方铅矿或黄铁矿单矿物。用超纯水超声清洗晾干后, 将硫化物单矿物用玛瑙研钵研磨至200目备用。稀土元素组成分析由核工业北京地质研究院分析测试研究所采用NexION300D型等离子体质谱仪完成, 硫同位素组成分析在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成, 测试仪器为MAT-253, 以Vienna Canyon Diablo Troilite (V-CDT)作为参照标准, 以STD-1(−0.22‰)、STD-2 (22.57‰)和STD-3(−32.53‰)为标样进行数据校正, 测试误差为±0.1‰(2σ)。
图1 黔东南地区区域构造及铅锌矿床分布图(据杨宗文等, 2014修编)
1. 震旦系陡山沱组一段; 2. 南华系南沱组; 3. 南华系大塘坡组二段; 4. 南华系大塘坡组一段; 5. 南华系富禄组; 6. 青白口系隆里组二段; 7. 地层界线; 8. 产状; 9. 逆断裂; 10. 推测断裂; 11. 推测断裂破碎带地表位置。
1. 陡山沱组一段; 2. 南沱组; 3. 隆里组二段; 4. 变余砂岩; 5. 白云岩; 6. 冰碛砾岩; 7. 炭质泥岩; 8. 断裂破碎带; 9. 矿体。
4 分析结果
4.1 稀土元素
矿石和围岩样品的稀土元素含量见表1, 其中4件闪锌矿的稀土元素总量变化范围为16.2×10−6~ 39.9×10−6, 均值27.2×10−6; 轻重稀土元素比值变化范围为3.43~9.62, 相对富集轻稀土; (La/Yb)N=2.63~ 10.7, 均值 6.29, 轻稀土分馏程度较高; (Gd/Yb)N= 1.13~1.70, 均值1.35, 重稀土分馏不明显。Eu值为0.45~0.86, 均值0.73, 存在中等程度的负Eu异常;Ce值变化范围为0.80~0.81, 均值0.80, 具有弱的负Ce异常。球粒陨石标准化稀土元素配分图中曲线为平缓右倾型, 曲线形态与围岩地层大体一致。
(a) 块状铅锌矿石; (b) 团块状铅锌矿石; (c) 浸染状铅锌矿石; (d) 脉状铅锌矿石; (e) 闪锌矿、方铅矿呈不规则团块状(反射光); (f) 闪锌矿、黄铁矿呈浸染状充填于石英、炭质裂隙中(反射光); (g) 重晶石脉穿插生长的闪锌矿; (h) 闪锌矿、黄铁矿呈浸染状充填于石英、炭质裂隙中(反射光); 矿物代号: Sp. 闪锌矿; Gn. 方铅矿; Py. 黄铁矿; Qz . 石英(脉); Brt. 重晶石(脉)。
表1 老东寨铅锌矿床硫化物和围岩稀土元素(×10−6)及特征值
另有5件闪锌矿的稀土元素总量变化范围为4.31×10−6~26.5×10−6, 平均值为14.9×10−6; 轻重稀土元素比值变化范围3.69~7.29, 相对富集轻稀土; (La/Yb)N=2.24~8.16, 均值4.86, 轻稀土分馏程度较高; (Gd/Yb)N=0.89~2.74,均值1.76, 重稀土分馏不明显。Eu 值为1.22~4.47, 均值2.87, 存在明显的正 Eu 异常;Ce值变化范围为0.62~0.89, 均值0.77, 具有弱的负Ce异常。球粒陨石标准化稀土元素配分图中曲线为平缓右倾型, 曲线形态与容矿白云岩大体一致。
4件围岩样品稀土元素总量变化范围为65.3× 10−6~134×10−6, 均值107.9×10−6; 轻重稀土元素比值变化范围为6.59~9.65, 相对富集轻稀土; (La/Yb)N=5.91~9.92, 均值7.34, 轻稀土分馏程度较高; (Gd/Yb)N=0.91~1.47, 均值1.18, 重稀土分馏不明显。Eu 值为0.69~1.03, 平均为0.81, 存在中等程度的负 Eu 异常;Ce值变化范围为0.86~0.92, 均值0.87, 具有弱的负Ce异常。球粒陨石标准化配分图中曲线为平缓右倾型。
容矿白云岩稀土元素总量为13.9×10−6, 轻重稀土元素比值为6.95, 相对富集轻稀土; (La/Yb)N= 8.53, 轻稀土分馏程度较高; (Gd/Yb)N=1.30, 重稀土分馏不明显。Eu 值为2.35, 存在明显的正 Eu 异常;Ce 值为0.66, 具有弱的负 Ce 异常。球粒陨石标准化配分图中曲线为平缓右倾型。
4.2 S同位素
对矿石及围岩样品所含硫化物进行了S同位素测试(表2), 结果显示S同位素具有以下特点: ①金属硫化物(闪锌矿、方铅矿)的34S值介于9.99‰~17.31‰之间, 均值为12.86‰, 显示硫化物富集重硫同位素特征, 同时具有明显的塔式分布特征, 峰值在13‰~14‰之间(图6); ②矿石中闪锌矿34S值介于14.06‰~17.31‰之间, 均值15.07‰; 方铅矿34S值介于10.57‰~13.76‰之间, 均值11.70‰; 黄铁矿34S值介于9.99‰~10.46‰之间, 均值10.23‰。闪锌矿、方铅矿及黄铁矿的34S值变化范围互不重复, 呈现出34S闪锌矿>34S方铅矿>34S黄铁矿, 同一矿石样品中亦有如此现象, 如样品ZK5-4和ZK106-2; ③容矿白云质灰岩中黄铁矿34SCDT值为4.32‰, 远低于矿石硫化物34SCDT值; 远离矿层的围岩含炭质泥质粉砂岩中黄铁矿34SCDT值介于29.67‰~29.80‰之间, 高度集中, 均值29.74‰, 介于震旦纪‒寒武纪海水的34S值20‰~35‰(Claypool et al., 1980)之间。
5 讨 论
5.1 成矿物质来源与成矿环境
矿物和岩石的稀土元素特征可以反映物质来源、形成环境和介质性质(Hanson, 1980; Qing and Mountjoy, 1994)。矿石及脉石矿物的REE 地球化学特征可以代表成矿流体的REE 特征, 可指示成矿流体的来源及演化等方面的重要信息(郑永飞和陈江峰, 2000)。
图5 老东寨铅锌矿床稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(球粒陨石标准化值据Boynton, 1984)
表2 老东寨铅锌矿床硫化物S同位素组成
图6 老东寨铅锌矿床硫化物δ34S分布直方图
含 Ca 矿物通常具有较高的稀土元素含量, 因为稀土元素可以类质同象形式替代含钙质矿物, 而无法交代闪锌矿等硫化物中的阳离子, 只能以包裹体的形式存在。因此, 成矿流体中的稀土元素主要分布在方解石等含Ca矿物中, 而闪锌矿等矿物则具有较低的稀土元素总量。矿区内闪锌矿稀土元素配分曲线形态一部分与容矿白云岩大体一致, 另一部分与围岩地层的配分曲线相似, 反映了老东寨铅锌矿床成矿与容矿白云岩及围岩地层有一定的关系, 成矿物质可能主要来源于近矿岩层(Chen and Fu, 1991; 邹志超等, 2012)。根据REE地球化学演化的氧化–还原模式(Rimstidt et al., 1998; Qi L et al., 2000), 在氧逸度较高的条件下, Ce3+容易被氧化成Ce4+而不易进入成矿流体, 导致成矿流体体系亏损Ce, 矿石样品及容矿围岩等均出现弱的Ce异常(Qing and Mountjoy, 1994), 说明成矿流体具有负Ce异常。老东寨铅锌矿床以闪锌矿为主, 说明成矿流体中存在大量的还原硫, 表明水/岩作用是在还原条件下进行的(Hanson, 1980; Chaussidon et al., 1989)。针对一部分样品表现为明显的正Eu异常, 而另一部分样品出现中等的负Eu异常或异常不明显, 加之在部分早期勘查工作发现的矿体样品中出现的少量重晶石, 而本次勘查新发现的主矿体中未发现重晶石, 说明矿床在形成过程中发生了成矿环境的明显改变, 由氧化环境转变为还原环境, 为铅锌富集提供良好的成矿环境。
通过与容矿白云岩、围岩地层等岩石REE特征的对比, 老东寨铅锌矿床硫化物REE配分模式与各类岩石都有一定的相似之处, 结合矿床规模和特征, 本文认为老东寨铅锌矿床REE具有多来源特征, 但赋矿围岩提供了主要的成矿物质, 其成因类型需更进一步的研究。
5.2 硫的来源与形成机制
利用硫同位素示踪手段进行热液矿床中硫化物硫源识别和成因厘定, 是一种较为直接有效的研究方法。在铅锌矿床研究领域, 前人利用金属硫化物(方铅矿、闪锌矿和黄铁矿)进行硫同位素分析有效示踪成矿物质来源(Zhou et al., 2011)。
以往众多研究成果表明, 热液矿床硫的来源主要有4种(Chaussidon et al., 1989; Zheng, 1991): ①34SΣS≈0(34SΣS为总硫同位素值), 硫来自地幔和深部地壳, 硫同位素平均组成与陨石硫接近, 变化范围小, 塔式效应明显; ②34SΣS≈+20‰, 硫来自大洋水和海水蒸发盐; ③34SΣS为较大的负值: 硫主要来自开放沉积条件下的细菌还原成因; ④34SΣS= +5‰~+15‰, 硫的来源比较复杂, 多为混合来源。成矿流体中的总硫同位素值是探讨成矿物质来源的重要参数, 而硫化物的34S值能否代表成矿流体的总硫同位素组成是探讨成矿物质来源的关键。通常, 金属硫化物硫同位素分馏达到平衡时, 具有34S黄铁矿>34S闪锌矿>34S方铅矿的特征, 其34S值能够代表34SΣS值(张准等, 2011; 向达福等, 2015; 林振文等, 2020)。
老东寨铅锌矿床硫化物34S值与黔西北垭都–蟒硐、威宁–水城一带产于石炭系、二叠系中的典型铅锌矿床(蟒硐、筲箕湾、天桥等)基本一致, 不同的是上述典型矿床呈现出34S黄铁矿>34S闪锌矿>34S方铅矿的特征(张准等, 2011; Zhou et al., 2013), 而老东寨铅锌矿床呈现出34S闪锌矿>34S方铅矿>34S黄铁矿, 反映成矿流体中的硫分馏未达平衡, 因此, 金属硫化物的34S值不能代表成矿流体的34SΣS值。矿物学研究表明, 主要的金属硫化物主要为闪锌矿、方铅矿, 其次为黄铁矿, 微量黄铜矿, 硫化物组成简单, 且矿石中偶见重晶石, 说明成矿流体中的34SΣS值应大于金属硫化物的34S平均值(12.86‰), 该值远大于幔源岩浆(34SΣS≈0±3‰), 从而排除了深部岩浆提供硫源的可能性, 这与本区未见岩浆岩出露的地质事实相吻合。
老东寨铅锌矿床金属硫化物34S值介于9.99‰~ 17.31‰, 明显富集重硫同位素, 其34SΣS值大于12.86‰, 低于震旦纪海水的34S值(20‰~35‰)。通常认为, 海相硫酸盐经历热化学还原作用(TSR)反应能快速产生大量还原硫且所形成的还原硫值34S相对稳定, 而细菌还原作用发生反应形成还原硫需要较长时间, 且形成还原硫的34S值范围较宽(Zhou et al., 2013; 金中国等, 2016)。老东寨铅锌矿床金属硫化物34S值集中分布在12‰~15‰之间, 矿床规模达中型(铅锌金属量38万余吨), 矿床的形成需要大量还原硫, 这些特征揭示成矿流体中的还原硫主要是TSR的产物。因此, 认为老东寨铅锌矿成矿流体中的硫可能主要来源于地层中的海相硫酸盐, TSR可能是矿床形成的主要还原机制。
5.3 矿床成因浅析
老东寨铅锌矿床位于扬子陆块江南造山带, 区域内深大断裂发育, 主要呈NE向展布, 与区域多金属矿床分布密切相关。以往研究表明, 流体混合是硫化物沉淀的重要机制, 矿床的形成是区域构造与大规模成矿流体耦合的产物(陈伟等, 2017)。老东寨铅锌矿主矿体赋存于陡山沱组一段层间破碎带中, 受构造控制明显, 赋矿岩石主要为白云岩、白云质灰岩, 具有构造、地层、岩性共同控矿的特征。矿体呈似层状、透镜状及脉状产出, 矿石构造以浸染状、角砾状为主, 其次为块状、团块状、脉状, 热液蚀变以硅化为主, 后生成矿特征明显。矿层上下围岩主要为黏土岩, 当含矿热液沿深大断裂上升运移至层间破碎带中, 一方面, 层间破碎带成为有利的热液运移场所, 有利于热液与破碎带中的白云岩、白云石灰岩充分发生水/岩反应, 从而形成金属硫化物并发生沉淀; 另一方面, 黏土岩可为成矿作用起到一定的屏蔽作用, 有利于成矿流体充分与赋矿范围发生反应及金属硫化物得以保存。
区域内各时代地层、不同岩性均相对富集成矿元素(杨宗文和刘灵, 2014), 可视为区内铅锌矿床(点)的初始富集层。综合分析认为, 老东寨铅锌矿床的成矿热流体在构造运动的作用下, 沿深大断裂带开始往上运移, 区域性朱砂场断裂的末端分支断裂(F1、F10)及老东寨断裂(F4)通过矿区, 可为含矿热液的运移提供有利通道。在热流体系统的活动过程中, 流体淋滤萃取震旦系陡山沱组白云岩矿源层及围岩地层中的铅锌等成矿物质, 从而演化为成矿流体, 加之震旦纪海水侵入上扬子盆地, 形成广阔的浅海区, 局部呈现半封闭的状态, 为成矿元素的最终富集提供良好的地质环境, 更加利于含矿热液中富含的高活动性的S2−与Zn2+、Pb2+、Fe2+等结合形成硫化矿物。
6 结 论
(1) 老东寨铅锌矿床主矿体赋存于陡山沱组一段层间破碎带中, 受构造控制明显, 赋矿岩石主要为白云岩、白云石灰岩, 具有构造、地层、岩性共同控矿的特征; 热液蚀变主要为硅化, 与铅锌成矿关系密切, 矿床具有明显后生性。
(2) 根据REE特征和出现的Eu和Ce异常, 结合重晶石的产出特点推测, 赋矿地层提供了主要的铅锌物质来源, 且矿床在形成过程中成矿环境由氧化环境转变为还原环境, 为铅锌富集和还原硫的生成提供良好的成矿环境。
(3) 金属硫化物(闪锌矿、方铅矿、黄铁矿)硫同位素组成揭示成矿流体中的硫可能主要来源于地层中的海相硫酸盐(蒸发岩), 热化学还原作用可能是矿床形成的主要还原机制。
致谢:本文在成文过程中得到了云南大学周家喜教授及其研究团队给予悉心指导, 中国科学院地球化学研究所张乾研究员和另一位匿名审稿专家提出了建设性修改建议, 在此一并致以衷心感谢。
陈国勇, 安琪, 范玉梅. 2005. 黔东地区铅锌矿地质特征及成矿作用分析. 贵州地质, 22(4): 252–259.
陈国勇, 王砚耕, 邹建波, 范玉梅. 2011. 论贵州省铅锌矿床的分类. 贵州地质, 28(2): 92–98.
陈恨水, 赵生龙, 熊伟. 2014. 贵州省三都–丹寨地区金矿成矿规律及潜力预测. 矿物学报, 34(4): 521–527.
陈伟, 孔志岗, 刘凤祥, 王学武, 邓明国, 赵剑星, 刘阳, 张兴华. 2017. 贵州纳雍枝铅锌矿床地质、地球化学及矿床成因. 地质学报, 91(6): 1269–1284.
贵州省地质调查院. 2017. 中国区域地质志——贵州志. 北京: 地质出版社.
金中国, 周家喜, 黄智龙, 罗开, 高建国, 彭松, 王兵, 陈兴龙. 2016. 贵州普定纳雍枝铅锌矿矿床成因: S和原位Pb同位素证据. 岩石学报, 32(11): 3441–3455.
林振文, 秦艳, 庄文明, 岳素伟, 周振菊, 郭峰. 2020. 南秦岭铧厂沟金矿床硫、铅同位素组成特征与金属物质来源探讨. 地球化学, 49(1): 62–75.
田亚江, 余杰, 郑禄林, 徐阳东, 代德荣, 陈智. 2018. 贵州丹寨老东寨铅锌矿床微量元素特征及其地质意义. 矿产与地质, 32(6): 1043–1048.
王华云. 1996. 黔东铅锌矿的成矿规律及成矿模式. 贵州地质, 13(1): 7–23.
王华云, 施继锡. 1997. 贵州丹寨、三都、都匀地区低温成矿系列的成矿物质来源和分异条件. 矿物学报, 17(4): 491–500.
向达福, 王林均, 钱志宽. 2015. 贵州赫章蟒硐铅锌矿床地球化学特征与地质意义. 矿物学报, 35(4): 447–452.
杨宗文, 刘灵, 罗邦良, 文星桥, 熊廷沙. 2014. 黔东南铅锌矿床控矿界面类型及找矿意义. 云南地质, 33(3): 302–308.
杨宗文, 刘灵. 2014. 贵州镇远地区铅锌矿同位素地球化学特征及矿床成因. 云南地质, 33(4): 503–507.
叶霖, 潘自平, 李朝阳, 刘铁庚, 夏斌. 2005. 贵州都匀牛角塘富镉锌矿同位素地球化学研究. 矿物岩石, 25(2): 70–74.
余杰, 徐阳东, 田亚江, 郑禄林, 高军波, 陈智. 2018. 贵州省丹寨老东寨铅锌矿床地质特征及控矿条件分析. 贵州地质, 35(1): 14–19.
张准, 黄智龙, 周家喜, 李晓彪, 金中国, 张伦尉. 2011. 黔西北筲箕湾铅锌矿床硫同位素地球化学研究. 矿物学报, 31(3): 496–501.
郑永飞, 陈江峰. 2000. 稳定同位素地球化学. 北京: 科学出版社: 1–72.
周家喜, 黄智龙, 周国富, 金中国, 李晓彪, 丁伟, 谷静. 2010. 黔西北赫章天桥铅锌矿床成矿物质来源: S、Pb同位素和REE制约. 地质论评, 56(4): 513–524.
朱霭林, 王常微. 1995. 贵州雷公山地区过渡性剪切带及其与锑金多金属矿关系. 贵州地质, 12(1): 1–20.
邹志超, 胡瑞忠, 毕献武, 叶霖, 武丽艳, 冯彩霞, 唐永永. 2012. 滇西北兰坪盆地李子坪铅锌矿床微量元素地球化学特征. 地球化学, 41(5): 482–496.
Chaussidon M, Albarède F, Sheppard S M. 1989. Sulphur isotope variations in the mantle from ion microprobe analyses of micro-sulphide inclusions., 92(2): 144–156.
Chen Y J, Fu S G. 1991. Variation of REE patterns in early Precambrian sediments: Theoretical study and evidence from the southern margin of the northern China craton., (13): 1100–1104.
Chiaradia M, Fontboté L, Paladines A. 2004. Metal sources in mineral deposits and crustal rocks of Ecuador (1 degree N-4 degree S): A lead isotope synthesis., 99(6): 1085–1106.
Claypool G E, Holser W T, Kaplan I R, Sakai H, Zak I. 1980. The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation., 28: 199–260.
Hanson G N. 1980. Rare earth elements in petrogenetic studiesof igneous systems., 8: 371–406.
Li B, Zhou J X, Huang Z L, Yan Z F, Bao G P, Sun H R. 2015. Geological, rare earth elemental and isotopic constraints on the origin of the Banbanqiao Zn-Pb deposit, Southwest China., 111: 100–112.
Michard A. 1989. Rare earth element systematics in hydrothermalfluids., 53(3): 745–750.
Qi L, Hu J, Gregoire D C. 2000. Determination of trace elements in granites by inductively coupled plasma mass spectrometry., 51(3): 507–513.
Qing H R, Mountjoy E W. 1994. Rare earth element geochemistry of dolomites in middle devonian presqueile barrier, Western Canada sedimentary Basin: Implication for fluid-rock ratios during dolomitization., 41(4): 787–804.
Rimstidt J D, Balog A, Webb J. 1998. Distribution of trace elements between carbonate minerals and aqueous solutions., 62(11): 1851–1863.
Zheng Y F. 1991. Sulphur isotopic fractionation between sulphate and sulphide in hydrothermal ore deposits: Disequilibrium vs equilibrium processes., 3(5): 510–516.
Zhou J X, Huang Z L, Bao G P. 2013. Geological and sulfur-lead-strontium isotopic studies of the Shaojiwan Pb-Zn sulfide deposits, Southwest China: Implications for the origin of hydrothermal fluids., 128: 51–61.
Zhou J X, Huang Z L, Zhou G F, Li X B, Ding W, Bao G P. 2011. Trace elements and rare earth elements of sulfide minerals in the Tianqiao Pb-Zn deposit, Guizhou Province, China., 85(1): 189–199.
Geochemical characteristics of REE and S isotopes for the Laodongzhai Pb-Zn deposit in Danzhai, Guizhou Province, China
XU Yangdong1*, YU Jie1, ZHENG Lulin2, TIAN Yajiang1
(1. Institute of Geophysical and Geochemical Prospecting, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province, Guiyang 550018, Guizhou, China; 2. Mining College of Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China)
The Laodongzhai Pb-Zn deposit is a representative medium-sized Pb-Zn deposit in SE Guizhou. Orebodies of the Laodongzhai Pb-Zn deposit occurred in silty dolostone of the Sinian Doushantuo Formation. So far, no report on its geochemistry has been presented. Thus, little is known about its genetic mechanism. Based on the systematic geological study, Rare Earth Elements (REE) and S isotope geochemical study of sulfides and wall rocks in this deposit has been undertaken in order to provide a geochemical basis for understanding its formation mechanism. The results show that the sulfides have low total REE contents (∑REE=4.31×10−6–39.9×10−6, average 21.1×10−6) with negative Ce anomalies (Ce=0.62–0.89), but obvious Eu anomalies from positive to negative (from 0.45–0.86 to 1.22–4.47). The34S values of sulfides, varying from 9.99‰ to 17.31‰, are lower than those of the Sinian-Cambrian seawater sulfate (20‰ to 35‰). It can be seen that reduced S of the Laodongzhai Pb-Zn deposit could be produced by the marine sulfate thermochemical reduction (TSR). With the regional geological and geochemical researches, it is believed that the Laodongzhai Pb-Zn deposit belongs to an epigenetic hydrothermal deposit that is controlled by structure and lithology, and its S was mainly sourced from the marine sulfate. It is believed that the ore-forming process experienced the transformation from oxidized to reduced environments.
rare earth elements; S isotopes; source of ore-forming elements; ore-forming enviroment; Laodongzhai Pb-Zn deposit
P597; P618
A
0379-1726(2022)01-0123-10
10.19700/j.0379-1726.2022.01.009
2020-04-29;
2020-07-10
贵州省地矿局科研基金项目(黔地矿科合2016(18)号)和贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字[2017]36号)联合资助。
徐阳东(1984–), 男, 高级工程师, 长期从事地质勘查找矿工作。E-mail: xuyangdong21th@163.com