滇东北松梁铅锌矿床成矿物质来源：来自S、Pb、Zn同位素的证据*

2022-09-13伊丽娜王新富韩润生张羽洋

矿床地质 2022年4期

伊丽娜，李波，王新富，韩润生，唐果，张羽洋

（1昆明理工大学国土资源工程学院/有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所，云南昆明 650093；2中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南昆明 650051；3贵州省有色金属和核工业地质勘查局，贵州贵阳 550002）

川滇黔铅锌成矿域位于四川-云南-贵州三省的交界地区，地处扬子板块西南缘(Zhou et al.,2014a)(图1)，属华南低温成矿域的一部分(Hu et al.,2017;Wu et al.,2021)。成矿域内分布有超过400个铅锌矿床(点)(Li et al.,2018;Zhang et al.,2019a;2019b;Tan et al.,2019;Zhu et al.,2020)，为中国铅、锌、银、锗等金属的重要产地(He Y F et al.,2020;He Z W et al.,2021)，已探明铅锌储量高达260 Mt，铅锌品位达10%，甚至个别矿床达到30%(Zhou et al.,2015)。成矿域内有3个超大型铅锌矿床，即滇东北的会泽铅锌矿床、毛坪铅锌矿床以及黔西北的猪拱塘铅锌矿床(Wei et al.,2021a)。对该成矿域内铅锌矿床的成因一直争议较大，主要有岩浆-热液成因(谢家荣,1941)、沉积成因(张位及,1984)、沉积-改造成因(廖文,1984)等，是否属MVT型铅锌矿床成为争议的焦点。近十年来的研究成果显示，川滇黔成矿域内绝大多数铅锌矿床的后生特征明显，可与MVT型铅锌矿床类比，在矿化类型、赋矿地层岩性、矿物组合、围岩蚀变等方面与典型MVT型矿床基本一致(张长青,2005;吴越,2013)。也有学者认为，川滇黔成矿域内铅锌矿体品位普遍比典型MVT型矿床的高，部分矿床在矿床地质特征、成矿物质来源、成矿流体特征等方面均与典型MVT型铅锌矿床有明显区别，如铅锌矿体呈巨厚脉状产出的会泽超大型矿床，是世界上品位最高的铅锌矿床之一(黄智龙等,2004;韩润生等，2006)。对此，有学者提出了新的成因类型，如韩润生等(2012)提出会泽矿床为HZT(会泽型)铅锌矿床，Zhou等(2018)提出富乐矿床为SYG(川滇黔型)铅锌矿床。

松梁铅锌矿床位于滇东北昭通市巧家县境内，为小型铅锌矿床(李波等，2014)。前人研究了矿床地质特征、控矿构造、构造地球化学，开展了找矿预测等(李波,2008；2010；李波等,2014)，尚缺乏矿床地球化学研究资料，导致其成矿物质来源和矿床成因不清。对于川滇黔成矿域内铅锌矿床的成矿物质，多认为源自基底地层、赋矿围岩或峨眉山玄武岩(黄智龙等，2001；李文博等,2006)，松梁铅锌矿床的成矿物质来源和矿床成因，成为亟待解决的科学问题。

同位素示踪已成为研究成矿物质来源及矿床成因的强有力手段(Zhou et al.,2013a;李延河,2020)。硫同位素在自然界的分馏变化范围大，是了解成岩成矿过程的有效示踪剂，用以确定硫源、限制热液的性质(Maanijou et al.,2020;Wei et al.,2020;Rddad,2021)。铅同位素研究是基于各地质储库的铅同位素组成端员值、边界值，追踪不同地质储库对矿床成矿Pb物质组成的贡献(孙卫东等，2012)。锌同位素作为非传统稳定同位素，已被广泛应用于宇宙化学、地球化学和生物化学等领域(王中伟等,2015)。得益于高精度质谱技术的快速发展，鉴别锌同位素等重元素同位素的微小分馏成为现实。Zn元素本身相对于其他成矿元素具有较高丰度(Zhu et al.,2020)，锌同位素已广泛应用于示踪铅锌矿床的Zn来源、分析成矿元素的沉淀机制和矿床成因等(Pašava et al.,2014;Zhou et al.,2014a;2014b;Zhu et al.,2018;2020)。本文在前人研究成果的基础上，分析了松梁铅锌矿床的硫、铅和锌同位素组成，借以示踪成矿物质来源，进而分析其矿床成因，以丰富川滇黔铅锌成矿域的成矿理论。

1 区域地质背景

扬子板块西南缘与三江褶皱带以深大断裂(金沙江-红河断裂；图1)为界，地层具有“双基双盖”结构，即太古宙—中元古代形成的结晶基底、新元古代形成的褶皱基底、早震旦世的海相不连续沉积盖层和晚震旦世—晚古生代的连续沉积盖层，构造变形以断裂发育为主要特征(张长青等,2005;孔志岗等，2018)。

川滇黔铅锌成矿域地处环太平洋构造域和特提斯构造域的结合部位，其东南与华夏板块相靠，西南与三江褶皱系相邻，北与松潘甘孜造山带相接。成矿域大致呈“三角区”，以SN向的安宁河-绿汁江断裂、NW向的康定-彝良-水城断裂和NE向的弥勒-师宗-水城断裂为构造格架(图1)。

滇东北地区为川滇黔铅锌多金属成矿域的重要组成部分，地处小江深断裂东侧(图1)，多期次构造运动强烈(张长青,2005;李波,2010)。区内已发现大量以碳酸盐岩为容矿围岩的铅锌(银锗)矿床，具备优越的成矿地质条件(Zhou et al.,2014b;Xu et al.,2020)。

图1 川滇黔Pb-Zn成矿域矿产分布(据Zhou et al.,2018a修改)深大断裂：①—安宁河-绿汁江断裂；②—康定-彝良-水城断裂；③—弥勒-师宗-水城断裂；④—小江断裂；⑤—金沙江-红河断裂Fig.1 Mineral deposits distribution in the Sichuan-Yunnan-Guizhou Pb-Zn metallogenic province(modified from Zhou et al.,2018a)Deep fault:①—Anninghe-Luzhijiang fault;②—Kangding-Yiliang-Shuicheng fault;③—Mile-Shizong-Shuicheng fault;④—Xiaojiang fault;⑤—Jinshajiang-Honghe fault

太古宙至古元古代，扬子板块西南缘形成结晶基底；中新元古代开始形成褶皱基底，该褶皱基底主要为一套中-低级变质岩，新元古代震旦纪形成了一套以碳酸盐岩为主的沉积地层。寒武纪—二叠纪期间，川滇黔成矿域大部分地区接受沉积，但部分地区缺失上奥陶统至石炭系。海西运动晚期，地幔物质不断上涌，大量基性玄武岩浆在四川、云南和贵州等地大面积喷溢，形成了峨眉山大火成岩省(260~254 Ma;Shellnutt et al.,2020)；面积超过30多万km2，平均厚度为607 m，最大厚度＞3000 m，其形成时代、火山作用持续时间、与Guadalupian生物大灭绝的关联、成因机制等被广泛研究(黄智龙等,2001;He et al.,2014;Shellnutt,2014;Huang et al.,2019;王婕等,2019;Fu et al.,2021)。晚二叠世末期至早-中三叠世，该区又经历了一次大范围海侵事件，上扬子古陆发展为上扬子陆表海，部分地区接受碎屑岩沉积。印支运动近水平的挤压作用及其派生的NNW-SSE向的拉张作用，导致滇东北地区形成了规模不等的近SN向断裂带。晚三叠世，北特提斯边缘盆关闭，攀西裂谷盆地转化为内陆凹陷盆地，该时期为川滇黔铅锌成矿域的大规模成矿时期(张长青等,2005)。

2 矿床地质

松梁铅锌矿床位于小江断裂东侧、莲峰-巧家断裂东南侧(李波,2008)，矿区内出露地层为上震旦统灯影组(Z2dn)、下寒武统筇竹寺组(∈1q)及下奥陶统巧家组(O1q)(图2)。

图2 松梁Pb-Zn矿床地质简图及A-A’剖面图(据李波，2010)Fig.2 Simplified geologic map of the Songliang Pb-Zn deposit and A-A’cross section through the deposit(after Li，2010)

灯影组(Z2dn)广泛分布于矿区中-西部，呈近SN向展布，为一套海侵系列的碳酸盐岩；根据岩性、岩石结构及生物组合特征，可分为3段：灯影组下段(Z2dn1)为灰白色-深灰色厚层状白云岩夹白云质灰岩，偶含硅质结核；灯影组中段(Z2dn2)为富含硅质条带的浅灰色中-厚层状云岩，中上部为灰白色厚层块状白云岩，具硅质结核或硅质条带，下部为灰色-灰白色厚层块状云岩，底部为紫红色含钙云质岩、砂岩和灰绿色含白云质泥质灰岩及硅质岩；灯影组上段(Z2dn3)为乳白色、浅灰色含磷白云岩，夹黑色条带状磷块岩及硅质结核层。其中灯影组中、上段(Z2dn2、Z2dn3)白云岩是该区主要的赋矿地层。筇竹寺组(∈1q)分布于矿区东部及南部，其下段(∈1q1)为灰色至褐黑色细粒泥质砂岩，上段(∈1q2)主要为紫红色、黄色页岩与灰色、紫红色泥质灰岩互层，夹泥质砂岩。巧家组(O1q)出露于筇竹寺组东部，主要为灰色-深灰色中-厚层状泥质灰岩、生物碎屑灰岩等，夹灰色钙质砂岩、页岩、泥砂质灰岩。

围岩蚀变简单，主要有白云石化、硅化、方解石化、黄铁矿化和少量重晶石化，反映出中、低温热液成矿特点。其中白云石化较普遍，且围岩褪色现象明显，局部地段形成灰白色粉末，被当地老乡称为“炮灰”，为重要的找矿标志之一。

松梁铅锌矿床目前已发现2个铅锌矿体、4条铅锌矿化蚀变带。矿体呈脉状、透镜体状产出，其形态特征和空间展布明显受断裂控制(图2)。矿区断裂发育，可分为NW向、NE向和近SN向3组，矿体及矿化带均产出于NW向断裂及其与NE向层间断裂的交汇处。NW向断裂以F1(二龙沟断裂)和F5(二龙沟北坡断裂)、F6(白沙槽-木厂湾子断裂)为代表；总体走向NW50°~70°，倾向NE，倾角较陡(＞62°)，局部反倾；F5和F6严格控制着Ⅰ号和Ⅱ号矿体的空间产出，为该矿床的主要容矿构造。NE向断裂组以F3(葫芦沟断裂)为代表，多为层间断裂，总体走向NE20°~70°，倾向SE或NW，倾角约45°。近SN向断裂以F2(白沙槽断裂)为主。

矿石中矿物组成简单，金属矿物主要由闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等硫化物和菱锌矿、锌矾等氧化物组成，非金属矿物主要为方解石、白云石及少量石英。矿石结构主要为压碎结构、交代结构、溶蚀结构、交代残余结构、固溶体分离结构、共边结构、他形填隙结构等(图3e~m)。矿石构造主要有斑点状和斑杂状构造、细脉状和网脉状构造、条带状构造、块状构造、角砾状构造等(图3a~d)。

图3 松梁铅锌矿床的矿石结构构造照片a.斑杂状构造；b.细脉状构造，闪锌矿呈脉状穿插于硅质条带状白云岩内；c.网脉状构造，闪锌矿细脉交织成不规则网脉状；d.块状构造、角砾状构造，闪锌矿中含不规则状、棱角状方解石角砾；e.压碎结构、交代结构，早期碎裂状黄铁矿及不规则粒状闪锌矿交代围岩；f.细脉状构造、交代结构，细脉状闪锌矿充填交代围岩，与围岩界线模糊；g.溶蚀结构、交代残余结构，方铅矿沿闪锌矿的边缘及裂隙交代溶蚀闪锌矿，可见一些岛屿状和不规则状闪锌矿残余体；h.压碎结构、交代结构，自形.他形晶黄铁矿呈压碎结构，闪锌矿沿黄铁矿裂隙充填，并交代黄铁矿；i.固溶体分离结构、共边结构，方铅矿与闪锌矿共生，呈共边结构，黄铜矿呈乳滴状分布在闪锌矿内部；j.交代结构，黄铁矿沿闪锌矿颗粒周边进行交代；k.交代结构，不规则状、细脉状方铅矿交代闪锌矿，黄铁矿沿闪锌矿裂隙充填并交代闪锌矿；l.溶蚀结构，闪锌矿溶蚀交代脉石矿物；m.填隙结构，他形晶方铅矿填充于石英脉与白云石矿物间孔隙Sp—闪锌矿；Gn—方铅矿；Py—黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Dol—白云石；Q—石英Fig.3 Ore texture and structure of the Songliang Pb-Zn deposit a.Patchy structure;b.Veined and banded structure,veined sphalerite are interspersed in banded siliceous dolomite;c.Stockwork structure,an irregul ar stockwork of intersecting sphalerite veins;d.Massive and brecciated structure,irregular and brecciated calcite in sphalerite;e.Crushed and metasomatic texture,early crushed pyrite and irregular granular sphalerite replaced the wall rock;f.Veined structure and metasomatic texture,veined sphalerite filled and replaced wall rock whose boundary is blurred;g.Dissolution and metasomatic residual texture,galena metasomatically dissolves sphalerite along the edges and fissures of sphalerite,there are some island and irregular sphalerite remains;h.Crushed and metasomatic texture,euhedral&anhedral pyrite with crushed texture,the fissures of the pyrite are filled and replaced by sphalerite;i.Solid solution separation and common edge texture,virus-like chalcopyrite is distributed in the sphalerite,galena and sphalerite are coexisted,showing a common edge texture;j.Metasomatic texture,pyrite metasomatizes around sphalerite grains;k.Metasomatic texture,sphalerite is replaced by irregular and veined galena,and the sphalerite fissures are filled and replaced by pyrite;l.Dissolution texture,gangue minerals are dissolved and replaced by sphalerite;m.Interstitial texture,the cracks of quartz veins and dolomite minerals are filled by anhedral galena Sp—Sphalerite;Gn—Galena;Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Dol—Dolomite;Q—Quartz

依据矿石组构特征、矿物共生组合以及矿脉之间的穿插关系，松梁铅锌矿床的形成过程可划分为沉积-成岩期、热液成矿期和表生氧化期。其中，热液成矿期又可分为3个成矿阶段：(Ⅰ)闪锌矿-黄铁矿阶段、(Ⅱ)闪锌矿-方铅矿-石英阶段和(Ⅲ)闪锌矿-方铅矿-黄铁矿-方解石阶段(图4)。黄铁矿的生成贯穿于整个成矿过程，闪锌矿和方铅矿主要形成于Ⅱ、Ⅲ阶段。

图4 松梁Pb-Zn矿床成矿阶段及矿物生成顺序表Fig.4 The metallogenic stages and mineral paragenetic sequence of the Songliang Pb-Zn deposit

3 样品采集及测试方法

本文采集了松梁铅锌矿床不同部位的典型矿石标本，在手标本描述和显微镜下鉴定的基础上，分别挑选闪锌矿、方铅矿和黄铁矿单矿物样品，纯度在99.99%以上。硫同位素(闪锌矿19件、方铅矿6件、黄铁矿2件)测试在广州澳实公司(ALS Scandinavia AB)同位素实验室和中国科学院矿床地球化学国家重点实验室进行。铅同位素(闪锌矿9件、方铅矿5件、黄铁矿2件)和锌同位素(闪锌矿6件)测试在广州澳实公司(ALS Scandinavia AB)同位素实验室进行。

硫同位素测定使用元素分析仪-气体同位素质谱(EA-IRMS)测34S/32S，数据采用相对国际硫同位素标准CDT(Canyon Diablo Troilite)值表示，标准物质选用NBS127，RSD<0.03%。锌同位素采用HNO3+HCl+HF消解相结合的方法制备，在离子交换分离后得出分析结果，锌同位素比值的δ值(δ66/64Zn及δ68/64Zn)基于IRMM-3702CRM标准化，标准偏差(σ)是从两次连续的独立测试结果中得出，以反映数据的精密度。

4 测试结果

松梁铅锌矿床的硫化物(闪锌矿、方铅矿、黄铁矿)硫同位素组成见表1，δ34SCDT值变化范围介于+4.6‰～+13.7‰，均值+10.5‰(n=27)。闪锌矿、方铅矿、黄铁矿的δ34SCDT有所差异，闪锌矿δ34SCDT介于+5.5‰～+13.7‰，均值+11.0‰(n=19)；方铅矿的δ34S值变化范围较窄，且略低于闪锌矿，其范围为+9.1‰～+11.0‰，均值+10.2‰(n=6)；黄铁矿只有2件，δ34S值为+4.6‰和+9.3‰。松梁铅锌矿床的δ34S值以正值且富重硫为特征(图5a)。18.344(n=9)；207Pb/204Pb比值介于15.633~15.895，均值15.761(n=9)；208Pb/204Pb比值介于38.096~38.786，均值38.456(n=9)。方铅矿206Pb/204Pb比值介于18.186~18.248，均值18.214(n=5)；207Pb/204Pb比值介于15.675~15.705，均值15.689(n=5)；208Pb/204Pb比值介于38.192~38.276，均值38.245(n=5)。黄铁矿的206Pb/204Pb比值为18.237和18.251；207Pb/204Pb值为15.654和15.672；208Pb/204Pb值为38.163和38.226。16件硫化物的206Pb/204Pb比值介于18.158~18.513，均值18.291；207Pb/204Pb比值介于15.633~15.895，均值15.727；208Pb/204Pb比值介于38.096~38.786，均值38.357；测试结果相对集中。μ值变化范围在9.56~10.04之间(n=16)，均值为9.73‰，数据变化范围小。

表1 松梁Pb-Zn矿床硫化物的硫同位素组成Table 1 Sulfur isotopic compositions of sulfide from the Songliang Pb-Zn deposit

松梁铅锌矿床的闪锌矿锌同位素组成见表3，6件闪锌矿的δ66ZnIRMM-3702值介于-0.126‰～+0.082‰，均值+0.007‰；δ68Zn值介于-0.237‰～+0.155‰，均值+0.015‰。过去锌同位素常用标准物质为JMCLyon，但现在已不再适用(Hoefs et al.,2018)。Moeller等(2012)将欧洲标准IRMM-3702校准为新的锌同位素标准，其δ66Zn值相对于JMC-Lyon为0.29‰；为便于对比，本文将所有δ66Zn值统一为IRMM-3702标准。

表3 松梁Pb-Zn矿床闪锌矿锌同位素组成Table 3 Zinc isotopic compositions of sphalerite from the Songliang Pb-Zn deposit

5 讨论

5.1 硫同位素

5.1.1 与川滇黔典型铅锌矿床对比

松梁铅锌矿床硫化物的δ34S值（图5a、b），与同样赋存于震旦系的乌斯河、金沙厂、天宝山、茂租、大梁子矿床的δ34S值存在差异(图5c)。乌斯河铅锌矿床主成矿阶段相对富集重硫同位素(δ34S值为+11.0‰～+23.3‰)，为赋矿地层蒸发岩的热化学还原作用的产物(Wei et al.,2020)，与松梁铅锌矿床δ34S为正值且富重硫的特征相似；乌斯河铅锌矿床成矿早期的δ34S值较低，基底可能是其潜在硫源(Zhang et al.,2019a)。金沙厂铅锌矿床硫化物中多伴生萤石、石英、重晶石等矿物，与川滇黔地区大部分矿床有所区别，其闪锌矿、方铅矿的δ34S值(+3.6‰～+13.4‰、+3.7‰～+9.0‰)与松梁铅锌矿床闪锌矿、方铅矿的δ34S值(+5.5‰～+13.7‰、+9.1‰～+11.0‰)接近。Bai等(2013)研究重晶石的硫同位素组成，认为金沙厂硫化物的还原硫主要与岩浆活动有关，是壳源硫和硫酸盐热化学还原反应(TSR)生成还原硫的混合。天宝山铅锌矿床δ34S值介于4.24‰～4.87‰，均值4.59‰，略小于松梁铅锌矿床；何承真等(2016)认为该矿床的硫不完全来源于灯影组白云岩，有少量地幔硫的加入。大梁子和茂租铅锌矿床的硫同位素主要来源于灯影组海相硫酸盐的热化学还原作用(周家喜等,2012;王海等,2018)，与松梁铅锌矿床一致，δ34S为正值且富集重硫。

5.1.2 硫源

自然界硫源有3种：地幔硫、现代海水硫及还原/沉积硫(或称生物硫)。地幔硫的δ34S值接近0，变化范围在-3‰～+3‰；现代海水硫变化范围很大，δ34S值约+20‰，一般认为海相蒸发盐岩的δ34S代表海水硫酸盐的硫同位素值；生物硫则以δ34S负值为特征(陕亮等，2009)。热液矿床中的硫源主要有幔源硫、壳源硫、混合来源硫3大类(张云新等，2014;Zhou et al.,2014a;王云峰等，2016)。其中幔源硫δ34S值接近0，变化范围小，接近于陨石的硫同位素组成。壳源硫则变化范围很大，地壳物质在岩浆、沉积、变质作用过程中，其硫同位素发生了很大的变化，这就导致了各类地壳岩石的硫同位素组成变化很大；例如海水或海相硫酸盐的硫以富34S为特征，生物成因硫则以贫34S、富32S为特征。混合来源硫指岩浆在上升侵位过程中混染了地壳物质，导致该类硫同位素组成变化较大。前人研究表明，热液体系还原硫的形成主要通过2个过程：硫酸盐热化学还原反应(TSR)和硫酸盐微生物还原反应(BSR)，Δ34SSO4-H2S最高分别可达20‰(100~200℃，Machel et al.,1995)和72‰(＜100℃，Lefticariu et al.,2017)。

松梁铅锌矿床的硫化物主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，在这种矿物组合简单的情况下，松梁铅锌矿床主要硫化物δ34S平均值可近似代表成矿热液流体的δ34S∑S-fluids值(Ohmoto et al.,1982)。部分共生闪锌矿和方铅矿硫同位素组成呈现出δ34S闪锌矿＞δ34S方铅矿的规律(图4)，表明成矿流体已达到了热力学平衡，松梁铅锌矿床δ34S值(+4.6‰～+13.7‰，均值+10.5‰)，显示该矿床还原性硫为壳源硫；相比灯影组硫酸盐δ34S值(+24.0‰～+36.7‰，均值+29.6‰;Goldberg et al.,2005)低20‰左右(图5b)，可以确定松梁矿床硫来源于其赋矿地层(震旦系灯影组硫酸盐)，且其S还原过程是通过TSR进行的，这与茂租、大梁子等铅锌矿床一致(图5c;Wang et al.,2018;Zhang et al.,2019 b;Zhu et al.,2020)。

图5 松梁Pb-Zn矿床硫化物的硫同位素直方图(a)、硫同位素组成与海相硫酸盐(b，底图据Claypool et al.,1980修改)及其与其他Pb-Zn矿床的对比(c)数据来源：杉树林（Zhou et al.,2014a）；天桥（Zhou et al.,2014b）；纳雍枝（金中国等,2016;杨兴玉等,2018;Zhou et al.,2018b;Wei et al.,2021b）；富乐（付绍洪,2004;Zhou et al.,2018a;任涛等,2019）；毛坪（任顺利等,2018;谈树成等,2019;He et al.,2020;Xiang et al.,2020;杨清,2021）；会泽（付绍洪,2004;李文博等,2004;韩润生等,2006;吴越,2013;王磊等,2016）；火德红（金灿海等,2016;武昱东等,2016）；大梁子（付绍洪,2004;吴越,2013;袁波等,2014;刘志鹏,2016;王海等,2018;Zhu et al.,2020）；金沙厂（Bai et al.,2013）；天宝山（付绍洪,2004;Zhou et al.,2013b;何承真等,2016;Zhu et al.,2016;Tan et al.,2019）；乌斯河（Zhu et al.,2018;Zhang et al.,2019a;Luo et al.,2020;Wei et al.,2020）；茂租（Zhou et al.,2013a;Wang et al.,2018;Zhang et al.,2019b）；灯影组硫酸盐（Goldberg et al.,2005）Fig.5 Histogram of S isotope compositions of sulfides from the Songliang Pb-Zn deposit(a)and comparison of the S isotopic compositions of the sulfides from the Songliang with marine sulfate(b,base map modified after Claypool et al.,1980)and other Pb-Zn deposits in SYG(c)Data source:Shanshulin(Zhou et al.,2014a),Tianqiao(Zhou et al.,2014b),Nayongzhi(Jin et al.,2016;Yang et al.,2018;Zhou et al.,2018b;Wei et al.,2021b),Fule(Fu,2004;Zhou et al.,2018a;Ren et al.,2019),Maoping(Ren et al.,2018;Tan et al.,2019;He et al.,2020;Xiang et al.,2020;Yang,2021),Huize(Fu,2004;Li et al.,2004;Han et al.,2006;Wu,2013;Wang et al.,2016),Huodehong(Jin et al.,2016;Wu et al.,2016),Dangliangzi(Fu,2004;Wu,2013;Yuan et al.,2014;Liu,2016;Wang et al.,2018;Zhu et al.,2020),Jinshachang(Bai et al.,2013),Tianbaoshan(Fu,2004;Zhou et al.,2013b;He et al.,2016;Zhu et al.,2016;Tan et al.,2019),Wusihe(Zhu et al.,2018;Zhang et al.,2019a;Luo et al.,2020;Wei et al.,2020),Maozu(Zhou et al.,2013a;Wang et al.,2018;Zhang et al.,2019b),Dengying Formation sulphate(Goldberg et al.,2005)

表2 松梁Pb-Zn矿床硫化物铅同位素组成Table 2 Lead isotopic compositions of sulfides from the Songliang Pb-Zn deposit

川滇黔地区大部分铅锌矿床的还原硫主要来自沉积物，Zhu等(2020)按照δ34S值变化区间将该区域铅锌矿床分为2大类：①诸如富乐、茂租、大梁子、会泽等矿床，δ34S值范围在11‰～19‰，明显大于幔源硫(0±3‰)，与同时期海水硫酸盐的δ34S值相近，还原硫由硫酸盐热化学还原作用(TSR)形成；②如天宝山、金沙厂矿床，δ34S值范围在4‰～7‰，略大于幔源硫，但远低于同时期海水硫酸盐。本文将川滇黔区域内部分铅锌矿床的S-Pb同位素绘制二元图解(图6)，可圈出3个区域；δ34S值变化范围与上述Zhu等(2020)提出的两大分类基本一致，并在此基础上可增添第三类：③如还原硫可能由硫酸盐生物成因还原作用(BSR)形成的火德红矿床，其δ34S值为负值，Δ34SSO4-H2S大于30‰(火德红δ34S值：-10.4‰-16.4‰，赋矿地层中泥盆统的同时期海相硫酸盐δ34S值：+17.5‰～+26.5‰；金灿海等,2016；武昱东等,2016)。图6显示松梁矿床大部分δ34S值位于①类范围内，但有少数几个数据点落于②类范围。针对天宝山和金沙厂此类矿床，其硫来源存在争议，Zhu等(2016)认为，天宝山矿床还原硫是在TSR作用下由赋矿地层经蒸发淋滤形成；何承真等(2016)认为，天宝山铅锌矿床成矿流体中的硫来源于地幔和上震旦统灯影组白云岩源区的混合作用。金沙厂矿床因其矿物组成有重晶石(BaSO4)与硫化物共存，其硫化物还原硫可能与岩浆活动有关，受壳源硫和TSR产生还原硫的影响(Bai et al.,2013)。综合来看，松梁铅锌矿床落入②类范围内的个别数据点可能是由TSR过程中成矿温度变化所致(Xu et al.,2020)。

图6 川滇黔成矿域部分Pb-Zn矿床δ34SV-CDT-206Pb/204Pb图解①②③代表川滇黔成矿域部分铅锌矿床根据δ34S区间划分的类别序号数据来源：富乐（付绍洪,2004;任涛等,2019）；毛坪（He et al.,2020）；会泽（付绍洪,2004;李文博等,2006）；大梁子（付绍洪,2004;刘志鹏,2016;Zhu et al.,2020）；乌斯河（Zhu et al.,2018）；茂租（Zhou et al.,2013b）；天宝山（付绍洪,2004;Zhou et al.,2013b）；金沙厂（Xu et al.,2020）；火德红（金灿海等,2016;武昱东等,2016）Fig.6δ34SV-CDT-206Pb/204Pb diagram of some Pb-Zn deposits in the Sichuan-Yunnan-Guizhou metallogenic province①②③represent the classification numbers of some Pb-Zn deposits in the SYG metallogenic Province according to theδ34S interval Data source:Fule(Fu,2004;Ren et al.,2019),Maoping(He et al.,2020),Huize(Fu,2004;Li et al.,2006),Daliangzi(Fu,2004;Liu,2016;Zhu et al.,2020),Wusihe(Zhu et al.,2018),Maozu(Zhou et al.,2013b),Tianbaoshan(Fu,2004;Zhou et al.,2013b),Jinshachang(Xu et al.,2020),Huodehong(Jin et al.,2016;Wu et al.,2016)

5.2 铅同位素

硫化物的Th和U含量非常低，因而放射性成因Pb可忽略不计，铅同位素组成接近矿化流体的初始铅同位素组成(Pass et al.,2014)。207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解(图7a)中，松梁铅锌矿床数据点大部分投影在上地壳铅演化曲线附近，少数位于造山带和上地壳造山带铅生长演化曲线之间。铅同位素组成△β-△γ图(图7c)中，松梁铅锌矿床与川滇黔地区部分铅锌矿类似，大部分数据点位于上地壳铅区域，部分数据点位于上地壳与地幔混合的俯冲带铅区域内，表明松梁铅锌矿床的Pb源自上地壳。

松梁矿床的铅同位素数据变化范围较窄，表明成矿金属的来源较为单一或混合多个铅同位素组成相似的源区。208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解(图7b)中，松梁矿床的铅同位素数据分布呈明显的线性相关趋势，反映出该矿床硫化物Pb可能来自单个均匀的同位素储层或具不同铅同位素组成特征的2个储层的混合(Zartman et al.,1981)。已有的研究表明，川滇黔成矿域的潜在成矿物质来源主要为元古代基底岩、震旦纪—中二叠世沉积岩及晚二叠世峨眉山玄武岩(金中国等，2016;Wang et al.,2018)，这3种源区金属物质的提供模式和比例决定了不同铅锌矿床的铅同位素组成。将区域结晶基底(昆阳群、会理群)、峨眉山玄武岩、震旦系灯影组白云岩和各时代碳酸盐岩的沉积地层铅同位素组成投影到207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图(图7a)中，松梁铅锌矿床的铅同位素主要集中于震旦系灯影组白云岩和结晶基底的铅同位素范围内，极少数样品落入峨眉山玄武岩或泥盆系至二叠系碳酸盐岩盖层区域内。与川滇黔成矿域内典型铅锌矿床铅同位素对比，松梁矿床的铅同位素组成与赋存于震旦系灯影组的大梁子、茂租等铅锌矿床高度一致，指示它们可能具有相似的铅源；而显著不同于赋存于其他时代地层的会泽、毛坪、富乐和纳雍枝等矿床。因此，松梁矿床的成矿物质壳源铅由震旦系灯影组白云岩和川滇黔区域结晶基底提供。

图7 松梁Pb-Zn矿床与川滇黔地区部分铅锌矿床铅同位素组成与晚二叠世峨眉山玄武岩、埃迪卡拉—中二叠世沉积岩、元古代变质岩的Pb同位素组成对比(a，底图据Zartman et al.,1981；朱炳泉等，1998)、松梁矿床硫化物208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图(b)及松梁铅锌矿床铅同位素组成△β-△γ图(c，底图据朱炳泉等，1998)数据来源：富乐（付绍洪,2004;Zhou et al.,2018a;任涛等,2019）；毛坪（谈树成等,2019;He et al.,2020;Xiang et al.,2020;Wu et al.,2021）；火德红（金灿海等，2016;武昱东等,2016）；纳雍枝（金中国等,2016）；天宝山（付绍洪,2004;Zhou et al.,2013b;Tan et al.,2019）；大梁子（付绍洪,2004;刘志鹏,2016;王海等,2018;Zhu et al.,2020）；茂租（Zhou et al.,2013a;Wang et al.,2018）；乌斯河（Zhu et al.,2018;Wei Chen et al.,2020）；会泽（付绍洪,2004;李文博等,2006）Fig.7 Comparison of Pb isotope compositions between the Songliang deposit and some Pb-Zn deposits in SYG and the Pb isotope compositions of the Late Permian Emeishan basalts,Late Ediacaran-Middle Permian sedimentary rocks,and Proterozoic metamorphic rocks(a,base map after Zartman et al.,1981;Zhu et al.,1998),plots of 208Pb/204Pb-206Pb/204Pb(b)and△β-△γdiagram of Pb isotope composition of the Songliang Pb-Zn deposit(c,base map after Zhu et al.,1998)Data source:Fule(Fu,2004;Zhou et al.,2018a;Ren et al.,2019),Maoping(Tan et al.,2019;He et al.,2020;Xiang et al.,2020;Wu et al.,2021),Huodehong(Jin et al.,2016;Wu et al.,2016),Nayongzhi(Jin et al.,2016),Tianbaoshan(Fu,2004;Zhou et al.,2013b;Tan et al.,2019),Daliangzi(Fu,2004;Liu,2016;Wang et al.,2018;Zhu et al.,2020),Maozu(Zhou et al.,2013a;Wang et al.,2018),Wusihe(Zhu et al.,2018;Wei Chen et al.,2020),Huize(Fu,2004;Li et al.,2006)

5.3 锌同位素

锌同位素可用于示踪热液系统中锌的提取、搬运和沉淀的地球化学过程(Pašava et al.,2014;Duan et al.,2016)。前人对不同类型矿床(VMS型、MVT型矿床)和现代海底热液系统的研究表明，闪锌矿的锌同位素组成受控于源岩以及沉淀过程中与温度有关的动力学分馏(Mason et al.,2005;Wilkinson et al.,2005;John et al.,2008;Kelley et al.,2009)。64Zn富集的硫化物主要出现在热液系统的早期，而残余流体和后期沉积物的δ66Zn值较高；热液与闪锌矿的锌同位素分馏值一般在0~+0.2‰之间(Archer et al.,2004;Fujii et al.,2011;Gagnevin et al.,2012)。

热液系统中的锌同位素分馏主要经历矿物学分馏、淋滤作用、沉淀作用3种过程(Mason et al.,2005)。其中，沉淀作用过程中又受控于4种因素：①动力瑞利分馏、②温度变化、③源岩或不同来源锌的混合、④生物(有机质)(Wilkinson et al.,2005;John et al.,2008;Kelley et al.,2009)。前人研究表明，无论是在实验中(30~50°C，Maréchal et al.,2002)或是在热液系统中(60~250°C，Wilkinson et al.,2005)，中低温度(＜300°C)条件下的δ66Zn值与温度之间不存在相关性。松梁铅锌矿床所处的川滇黔成矿域，同样也是著名的华南低温成矿域(胡瑞忠等，2020)，因此可以确定松梁铅锌矿床δ66Zn值与温度无关。

松梁矿床闪锌矿的δ66ZnIRMM-3702值介于-0.126‰～+0.082‰，处于震旦系碳酸盐岩锌同位素组成(-0.32‰～+0.21‰)范围内，基本与结晶基底锌同位素组成(-0.22‰～+0.05‰)一致，大于泥盆系—下二叠统沉积岩的锌同位素组成(-0.51‰～-0.12‰)，其阈值略小于峨眉山玄武岩锌同位素组成(-0.075‰～+0.15‰；图7)；表明松梁矿床存在2个Zn源：震旦系碳酸盐岩和结晶基底。值得注意的是，川滇黔区域铅锌成矿时代与峨眉山玄武岩浆活动时限相差久远，峨眉山玄武岩浆活动与铅锌成矿只是空间上的重合、并没有直接的成因联系，但不排除成矿流体活化峨眉山玄武岩中的部分成矿元素(黄智龙等,2001;李波等,2012;周家喜等,2012)。因此，松梁矿床的锌源自震旦系碳酸盐岩和结晶基底的混合，峨眉山玄武岩为潜在锌源。

会泽铅锌矿床闪锌矿锌同位素组成集中，δ66ZnIRMM-3702值介于-0.151‰～+0.005‰，均值为-0.081‰(图8)，按其从流体中晶出先后顺序，未表现出规律性变化，与松梁铅锌矿床的锌同位素组成相似。吴越(2013)认为会泽矿床成矿流体的锌同位素组成均一，闪锌矿晶出前成矿流体经过充分“均一化”过程(黄智龙等,2004)。何承真等(2016)报道了天宝山矿床锌同位素组成，其微区样品δ66ZnIRMM-3702值介于+0.1‰～+0.23‰，均值+0.169‰，结合S同位素数据，表明同一手标本的闪锌矿微区样品具有均一的锌同位素组成；3个中段闪锌矿锌同位素组成范围变化较大，δ66ZnIRMM-3702值介于-0.14‰～+0.44‰，均值为-0.092‰，该变化主要受成矿流体中锌同位素和成矿流体的迁移就位途径控制。

图8 川滇黔地区部分Pb-Zn矿床与典型VHMS和SEDEX型铅锌矿床闪锌矿的锌同位素组成Fig.8 Zn isotope variation of sphalerite from Pb-Zn deposits in SYG and typical VHMS and SEDEX Pb-Zn deposits

5.4 成矿物质来源

松梁矿床的铅锌矿体主要赋存于震旦系灯影组白云岩中，主要呈脉状、透镜体状，严格受断裂控制，后生成矿特征明显；其矿物组成简单，围岩蚀变单一，主要有白云石化、方解石化、硅化、重晶石化、黄铁矿化等，反映出中、低温热液成矿的特征，同川滇黔成矿域内多数矿床一样，与典型的MVT矿床具有相似之处，可能是大规模流体活动的结果(黄智龙等,2004)，但对于该域铅锌矿床成矿物质来源与演化过程，以及矿床成因仍存在较大争议。

本文同位素地球化学研究表明，松梁铅锌矿床的成矿物质硫源自震旦系灯影组地层，成矿物质铅源自震旦系灯影组白云岩和结晶基底的混合，成矿物质锌源自震旦系碳酸盐岩和结晶基底的混合，峨眉山玄武岩为潜在锌源。考虑到该域内铅锌矿床相较典型MVT矿床的特殊性，本文暂将松梁铅锌矿床定为后生碳酸盐岩容矿型铅锌矿床。