The metallogenic epoch and ore-forming material source of the Tang-bian Pb-Zn deposit in Tongren, Guizhou Province:Evidence from Rb-Sr dating of sphalerites and S-Pb isotope
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摘要:
对贵州铜仁塘边铅锌矿床开展闪锌矿Rb-Sr测年和黄铁矿、方铅矿、闪锌矿S、Pb同位素分析，以获得矿区的成矿年龄，探讨其成矿物质来源。塘边铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为477±5Ma（MSWD=1.2），与前人获得的卜口场矿区闪锌矿Rb-Sr等时线年龄486±6Ma在误差范围内一致，表明矿床形成于加里东早期。黄铁矿、方铅矿、闪锌矿S同位素变化于+25.2‰~+36.1‰之间，与湘西—黔东主要铅锌矿床相似，明显富集重硫，认为S可能来源于寒武系海水碳酸盐和/或下伏地层。方铅矿、闪锌矿Pb同位素208Pb/204Pb值为38.389~38.584，207Pb/204Pb值为15.737~15.790，206Pb/204Pb值为18.181~18.217，μ值为9.75~9.86，显示铅主要来源于上地壳。
Abstract:Rb-Sr dating of sphalerite, sulfur and lead isotopes of sulfides was analyzed to confirm the age of mineralization and to de-termine the origin of the ore-forming material.The Rb-Sr dating of sphalerite from the Tangbian deposit yielded an isochron age of 477±5Ma (MSWD=1.2), which is in agreement with the isochron age of 486±6Ma from the Bukouchang deposit in the range of er-ror, suggesting that the mineralization of Pb-Zn occurred in the early Ordouician.δ34S values of pyrite, galena and sphalerite range from+25.2‰ to+36.1‰, similar to data obtained by previous studies of other sediments-hosted Pb-Zn deposits in eastern Guizhou and western Hu'nan.It is held that the sulfur of the Tangbian Pb-Zn deposit originated from marine sulfates and/or underlying star-ta.Lead isotope analysis of galena and sphalerite yielded 208Pb/204Pb ratios varying from 38.389 to 38.584, 207Pb/204Pb ratios varying from 15.737 to 15.790, and 206Pb/204Pb ratios varying from 18.181 to 18.217, with relative high μ values from 9.75 to 9.86.The re-sults suggest that the source of lead was mainly derived from the upper crust.Besides, some data of lead isotope point to magmatic source, which probably resulted from the extraction of lead by the ore-forming fluids from magmatic rocks.
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多龙矿集区位于青藏高原改则县西北约100km处，大地构造位置处于班公湖-怒江缝合带北缘、南羌塘地块最南缘、日土-多不杂岩浆弧东段，主要由多不杂、波龙、拿顿、拿若、铁格龙、尕尔勤、地堡那木岗等矿体组成，是新近探明具有超大型远景的、典型的富金斑岩型铜矿区，同时也是班公湖-怒江成矿带最大的斑岩型铜金矿区[1-2]。目前，关于多龙矿集区的成岩成矿地质背景依然存在争议：①曲晓明等[3]认为，其形成于大陆碰撞地壳隆升阶段；②佘宏全等[4]暗示，其成岩成矿作用与洋脊俯冲有关；③大多数学者均赞同，多龙矿集区是典型的岛弧型斑岩型铜金矿区，其成岩成矿作用与班公湖-怒江新特提斯洋的北向俯冲密切相关[5-13]；④段志明等[14-15]和符家骏等[16]进一步强调，多龙斑岩型铜矿是发育在增生楔体系之上的岛弧型斑岩型铜金矿床。本文基于区域地质调查研究，在多龙矿集区新厘定出岩墙岭蛇绿岩残片，对揭示班公湖-怒江缝合带西段构造格架、班公湖-怒江洋的演化历史及多龙矿集区成岩成矿地质背景具有重要的地质意义。
1. 地质背景
班公湖-怒江缝合带横亘于青藏高原中部，向西延伸到克什米尔，向东南沿怒江河谷延伸出西藏，在中国境内延伸2500km 以上，是班公湖-怒江洋消亡闭合后的遗迹，是分割北拉萨地块和南羌塘地块的重要地质界线，同时也是青藏高原一条重要的多金属成矿带[2, 17]。班公湖-怒江洋的构造演化一直是地学界争论的焦点之一，主流观点认为其闭合时间为晚侏罗世—早白垩世[18-22]，但越来越多的资料指示，班公湖-怒江洋在早白垩世仍具有一定规模[23-28]。
多龙矿集区位于班公湖-怒江缝合带西段，南羌塘地块最南缘日土-多不扎岩浆弧东段，受控于班公湖-怒江洋北向俯冲、消减、碰撞等动力学过程，构造地质特征极其复杂，同时具有良好的成矿条件（图 1-a）。矿集区出露的主体地层为下侏罗统曲色组和中侏罗统色哇组（图 1-b），岩性组成包括石英砂岩、长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩、灰岩等，砂页岩韵律互层现象明显，砂岩的矿物成熟度和结构成熟度均较差，并发育底面印模构造和完整的鲍玛序列，是一套深水-半深水环境的复理石沉积①②(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.②四川省地质调查院.中华人名共和国1∶25 万物玛幅区域地质调查报告.2004.)（待发表）。下白垩统美日切错组火山岩沉积地层角度不整合于下伏地层之上（图 1-b），岩石组合以杂色安山岩和安山质角砾岩为主，次为流纹岩、流纹质凝灰岩、玄武岩等，表现出多期次旋回性喷发的特点（待发表）。上白垩统阿布山组大面积分布于矿集区西北部，不整合于下伏地层之上（图 1-b），岩性主要为中厚-巨厚层状红褐色细砾岩、细-粗角砾岩与中厚层状含砾粗砂岩及中细砂岩，其中砾石成分包括橄榄岩、辉长岩、灰岩、砂岩、火山岩等，为班公湖-怒江洋闭合后的一套山间磨拉石沉积①(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.)。
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图 1 青藏高原构造简图（a）及班公湖-怒江缝合带西段多龙矿集区地质简图①(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.)（b）KMKSZ—康西瓦-玛沁-昆仑山构造带；JSSZ—金沙江构造带；LSSZ—龙木错-双湖缝合带；BNSZ—班公湖-怒江缝合带；SNMZ—狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带；LMF—洛巴堆-米拉山断裂带；IYZSZ—印度河-雅鲁藏布缝合带；ATF—阿尔金断裂Figure 1. Tectonic framework of the Tibetan Plateau (a) and simplified geologicalmap of the Duolong ore concentration area in the westernsegment of Bangong-Nujiang River suture zone岩浆岩在矿集区分布广泛，岩石类型复杂多样，包括中酸性侵入体、基性岩墙群等，均侵入于侏罗系内（图 1-b）。酸性岩浆活动最为强烈，主要岩性为花岗闪长斑岩、花岗斑岩、二长花岗岩、石英斑岩等；中性岩浆活动较弱，主要岩性为闪长岩、闪长玢岩等，侵入体规模较小，均为小型岩株及岩瘤，成群、成带分布，在横截面上多呈近圆形、椭圆形或纺锤状；基性岩浆活动较强，表现为近东西向展布的基性岩墙群，主要岩性为辉长岩。多项矿产普查和专题研究工作表明，区内优势矿种为铜和金，铜资源量超过1300×104t，金资源量超过400t[29]，花岗闪长斑岩和花岗斑岩是区内斑岩型铜金矿主要的成矿岩体。大量的年代学资料表明，中酸性侵入体的形成时代集中在116~128Ma 之间[1, 3-13]，矿体的成矿时代为118~119Ma[4, 6-7]，侵入于侏罗纪增生楔体系内的基性岩墙群的形成时代为126~127Ma（图 1-b），表明多龙矿集区的成岩-成矿时代基本一致，同时指示多龙矿集区在早白垩世应处于伸展拉张的构造环境[30]。近年来的区域地质调查研究表明，多龙矿集区南侧出露一套岩石组合特征鲜明的岩墙岭蛇绿岩残片。
2. 蛇绿岩残片基本地质特征
蛇绿岩残片整体呈近东西向分布于矿集区岩墙岭地区（图 1-b），组成端元包括席状岩墙群、玄武岩及硅质岩，因后期构造肢解而缺失堆晶杂岩和地幔橄榄岩端元。岩墙岭蛇绿岩残片的各端元呈棱形或透镜体状断续分布于侏罗系，构成典型的网结状构造。糜棱岩普遍发育在岩墙岭蛇绿岩残片各端元和围岩的接触部位，为岩墙岭蛇绿岩属性的进一步确定提供了重要证据。各个岩性端元详细描述如下。
（1）席状岩墙群是岩墙岭蛇绿岩残片的重要组成端元，主体岩性为辉长岩，在一个露头上可见上百条岩墙呈平行的席状产出，部分岩墙呈直立状（图版Ⅰ-A），部分岩墙因后期构造作用呈斜坡状，单个岩墙的宽度一般在0.5~1m 之间，个体独立产出，且个体之间可见冷凝边和烘烤边。岩石风化面呈灰褐色、红褐色，新鲜面呈灰绿色、灰黑色，发育典型的辉长结构，由针柱状、板状斜长石和半自形辉石构成（图版Ⅰ-B），块状构造。
（2）玄武岩是岩墙岭蛇绿岩残片的另一组成端元，其中枕状玄武岩出露最为广泛，次为杏仁状玄武岩、气孔状玄武岩，枕状玄武岩的枕状构造保存完整（图版Ⅰ-C），单个岩枕呈椭圆形，长轴一般在0.2~0.5m 之间，部分不与岩墙群直接接触，部分直接覆盖于岩墙群之上（图版Ⅰ-D）。岩石风化面呈灰黑、红褐色，新鲜面为灰绿色、灰黑色。气孔状玄武岩构造破碎严重，多呈小岩块混杂在片理化砂岩内（图版Ⅰ-E）。杏仁状玄武岩发育斑状结构，由0.5~1.5mm 的椭圆状-圆状杏仁体和基质组成（图版Ⅰ-F）。
（3）硅质岩作为岩墙岭蛇绿岩残片的上覆岩系，代表着远洋深海沉积物，在矿集区内呈一系列构造块体分布于侏罗系内，天然露头较好，风化面呈黄白色、灰白色，新鲜面呈灰白色、灰色，条带状构造明显（图版Ⅰ-G）。
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图版Ⅰ A.席状岩墙群野外照片；B.辉长岩镜下照片；C.枕状玄武岩野外照片；D.片理化砂岩内的气孔状玄武岩砾石；E.枕状玄武岩覆盖在基性岩墙群之上；F.杏仁状玄武岩镜下照片；G.条带状硅质岩野外照片；H.糜棱岩野外照片。Pl—斜长石；Px—辉石（4）糜棱岩主要发育在硅质岩、玄武岩与围岩的接触部位，由韧性基质（40%）和变斑晶（60%）组成，发育典型的眼球状构造（图版Ⅰ-H），这既明确了岩墙岭蛇绿岩与侏罗系间的构造接触关系，也为岩墙岭蛇绿岩构造属性的确定提供了重要依据。
3. 意义及结论
岩墙岭蛇绿岩残片主要由席状岩墙群、玄武岩及硅质岩组成，整体呈棱形或透镜体状断续分布于侏罗系中，两者共同组成多龙矿集区的增生楔体系。结合前人研究成果，笔者支持多龙矿集区是发育在增生楔体系之上的观点，早白垩世基性岩墙群的确定进一步指示，多龙矿集区早白垩世成岩成矿作用形成于增生楔之上伸展拉张的地质背景。岩墙岭蛇绿岩残片位于班公湖-怒江缝合带的北缘，应该是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要组成部分，因此，它的发现为班公湖-怒江缝合带的延伸及其构造演化的研究提供了新的线索。
致谢: 野外地质工作得到中国地质调查局武汉地质调查中心段其发高级工程师、汤朝阳研究员、周云助理研究员、李堃高级工程师的帮助，审稿专家提出了宝贵的意见，在此一并致以衷心的感谢。 -
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图 1 塘边-卜口场铅锌矿床地质简图
Figure 1. Geological sketch map of the Tangbian-Bukouchang Pb-Zn deposit
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图 2 塘边铅锌矿床典型矿石照片
Sp—闪锌矿；Cal—方解石；Ga—方铅矿
Figure 2. Photographs showing the typical Pb-Zn ore of the Tangbian Pb-Zn deposit
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图 3 塘边铅锌矿区闪锌矿Rb-Sr同位素等时线
Figure 3. Rb-Sr isochron of sphalerites from the Tangbian Pb-Zn deposits
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图 4 1/Rb-87Rb/86Sr(a)和1/Sr-87Sr/86Sr(b)关系图
Figure 4. The diagrams of 1/Rb-87Rb/86Sr (a) and 1/Sr-87Sr/86Sr (b)
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图 5 塘边铅锌矿床Pb同位素构造模式(a)和成因分类(b)（花垣矿田数据据参考文献[37]，卜口场数据据参考文献[11]；图b底图据参考文献[36]）
1—地幔源铅；2—上地壳铅；3—上地壳与地幔混合的俯冲带铅（3a-岩浆作用，3b-沉积作用）；4—化学沉积型铅；5—海底热水作用铅；6—中深变质作用铅；7—深变质下地壳铅；8—造山带铅；9—古老页岩上地壳铅；10—退变质铅
Figure 5. Tectonic model (a) and genetic classification diagram (b)of lead isotope from the Tangbian Pb-Zn deposit
表 1 塘边铅锌矿区闪锌矿Rb-Sr同位素分析结果
Table 1 Rb-Sr isotope compositions of sphalerite from the Tangbian Pb-Zn deposits
样品号 Rb/10-6 Sr/10-6 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr BK-TB13-7 0.3427 2.801 0.3529 0.71198±0.00005 BK-TB13-12 0.3493 1.021 0.9874 0.71622±0.00007 BK-TB13-14 0.6956 1.879 1.068 0.71683±0.00003 BK-TB13-15 0.2684 1.736 0.4464 0.71260±0.00005 BK-TB13-16 0.4763 1.158 1.187 0.71767±0.00004 BK-TB13-17 0.4900 1.257 1.125 0.71721±0.00003 
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表 2 塘边铅锌矿区S同位素组成
Table 2 S isotope compositions of theTangbian Pb-Zn deposit
样品号 单矿物 34S/‰ TB11-2 方铅矿 +25.8 TB11-3 方铅矿 +28.7 TB11-5 方铅矿 +25.2 TB11-12 方铅矿 +27.0 TB11-16 方铅矿 +26.6 TB11-7 黄铁矿 +32.1 TB11-11 闪锌矿 +30.0 TB11-17 闪锌矿 +31.3 TB11-4 闪锌矿 +35.9 TB12-2 闪锌矿 +30.1 TB12-6 闪锌矿 +32.1 TB12-7 闪锌矿 +36.1
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表 3 塘边铅锌矿区Pb同位素组成
Table 3 Pb isotope composition of the Tangbian Pb-Zn deposit
样号 矿物 208Pb/204Pb 207Pb/204Pb 206Pb/204Pb t/Ma μ Th/U △a △β △y TB11-2 方铅矿 38.584 15.790 18.230 518 9.86 3.93 91.43 32.29 52.68 TB11-3 38.416 15.737 18.184 490 9.76 3.87 86.32 28.66 46.83 TB11-12 38.553 15.779 18.215 516 9.84 3.92 90.37 31.56 51.74 TB11-16 38.558 15.781 18.215 517 9.85 3.92 90.55 31.71 51.98 TB11-17 闪锌矿 38.389 15.729 18.181 483 9.75 3.85 85.56 28.09 45.78 TB12-2 38.518 15.765 18.201 509 9.82 3.91 89.02 30.61 50.51 TB12-6 38.496 15.761 18.210 499 9.81 3.89 88.65 30.28 49.43 TB12-7 38.536 15.772 18.217 507 9.83 3.91 89.70 31.05 50.86
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