刘榆, 江彪等：中国主要类型铅锌矿床S、Pb、C-H-O同位素特征及其成因意义

铅、锌是重要的矿产资源, 在工业生产中发挥着至关重要的作用。S、Pb、C-H-O同位素地球化学可以用来解释成矿物质来源、成矿流体来源及矿床成因等地质问题。对铅锌矿床的稳定同位素研究自 20世纪80年代至今已取得丰硕成果, 为从单矿种角度进行全国性的总结奠定了良好基础。

本文基于全国重要铅锌矿床的相关硫、铅、氢、氧、碳同位素近万条数据进行分析, 结果显示, 中国铅锌矿床的S、Pb同位素特征揭示其成矿物质来源复杂, 主要为深源岩浆和赋矿地层(海水沉积物), H-O、C-O同位素特征表明中国铅锌矿床的成矿流体中的水主要为岩浆水和大气降水, 而成矿流体中的碳主要来源于岩浆和海相碳酸盐岩。S同位素的空间分布特征显示, 从我国西部到东部地区, 北部到南部地区, 铅锌矿床的³²S趋于富集, 表明我国东部和南部铅锌矿床有更多壳源物质参与成矿。C-H-O同位素特征显示相较于西北部地区, 我国东南部地区的铅锌矿床有更多大气降水或盆地卤水参与成矿。

图1 中国中型以上主要类型铅锌矿床分布图

图2 中国主要类型铅锌矿中矿石硫化物的δ³⁴S组成特征图。A—中国主要类型铅锌矿床硫同位素直方图; B—中国主要类型不同铅锌矿床硫同位素对比图, B图中“—”表示硫同位素变化范围, “Δ”表示各矿床δ³⁴S均值, 同一类型铅锌矿床按照平均值由小到大排序

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图3 中国主要类型铅锌矿的铅同位素构造演化图。a—SEDEX型; b—MVT型; c—VHMS型; d—矽卡岩型; e—岩浆热液型; f—陆相火山岩型; g—叠生型; h—复合型

图4 中国主要类型铅锌矿的氢氧同位素组成图解。a—MVT型; b—SEDEX型; c—矽卡岩型; d—VHMS型; e—岩浆热液型; f—陆相火山岩型; g—叠生型; h—复合型

图7 中国主要地区铅锌矿床硫同位素组成。图中“—”表示硫同位素变化范围; “Δ”表示各矿床δ³⁴S均值

中国不同类型铅锌矿床的S、Pb、C-O、H-O同位素地球化学特征对矿床的成矿物质来源和成矿流体特征具有一定的指示意义。

(1) 中国铅锌矿床主要的矿床类型为SEDEX型、MVT型、VHMS型、叠生型等,S、Pb同位素特征显示出的成矿物质来源复杂,主要为深源岩浆和赋矿地层(海水沉积物),H-O、C-O同位素特征表明中国铅锌矿床的成矿流体中水主要为岩浆水和大气降水,而成矿流体中的碳主要来源于岩浆和海相碳酸盐岩溶解。

(2) SEDEX型铅锌矿床的δ³⁴S均值在–10‰~25.7‰之间变化,表明硫源主要为海水硫酸盐和深源岩浆,MVT型铅锌矿主体δ³⁴S值集中在10‰~25‰之间,具有重硫富集特征,即硫主要来源于海相硫酸盐的还原作用;VHMS型、矽卡岩型、岩浆热液型、陆相火山岩型和复合型矿床δ³⁴S值主体在–5‰~5‰之间,具有“塔式”分布特征,反映硫源单一,均与岩浆岩或火山岩有着直接或间接的成因联系,叠生型铅锌矿床δ³⁴S值反映出硫源的多源性。

(3) 由S、Pb同位素空间分布特征可知,从我国西部到东部地区,北部到南部地区,铅锌矿床更富集³²S,表明我国东部和南部铅锌矿床有更多壳源物质参与成矿。C-H-O同位素特征显示相较于西北部地区,我国东南部地区的铅锌矿床有大气降水或盆地卤水参与成矿。

(4) 不同成因类型的铅锌矿床在我国具有空间分布特征。西北地区膏盐层(蒸发盐岩)以及碎屑岩地层更有利于BSR还原作用,因此形成大量SEDEX型和MVT型铅锌矿床,华北—东北地区,区内岩浆活动强烈,矿床硫同位素特征受岩浆活动影响明显,岩浆热液型、陆相火山岩型和VHMS型矿床广泛发育,西南地区同样受到强烈构造岩浆活动影响,同时与区内广泛分布的碳酸盐岩地层息息相关,有利于MVT型铅锌矿床形成。不同地区的主要矿床类型有所不同,找矿思路和方向也应有所侧重。对于矿床成因类型有待商榷的重要矿床,应进一步研究,并注意及时调整或完善找矿勘查部署方案。