闽中梅仙铅锌多金属矿区S、Pb同位素组成及对成矿物质的示踪:以丁家山和峰岩铅锌多金属矿为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.013

摘要/Abstract

摘要：

闽中梅仙铅锌多金属矿产于中—新元古代“变质基底天窗”绿片岩系中,目前对其成矿物质来源、矿床成因认识不一。对该矿区的丁家山和峰岩铅锌多金属矿床主成矿期的闪锌矿和方铅矿等金属硫化物进行S、Pb同位素分析,结果表明:丁家山和峰岩矿床的硫、铅同位素组成基本一致,其金属硫化物的δ³⁴S值分别为0.4‰~5.0‰和1.8‰~4.2‰,平均值则分别为2.66‰和2.88‰,表明硫为幔源硫。金属硫化物的铅同位素组成²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值则分别为18.326~18.496和18.378~18.646、15.658~15.817和15.619~15.746、38.724~39.257和38.365~39.009,平均值则分别为18.388和18.447、15.705和15.700、38.880和38.823,表明2矿床铅均为壳幔混合源铅。综合硫、铅同位素分析结果,认为丁家山和峰岩铅锌多金属矿床成矿物质主要来自燕山期花岗(斑)岩。结合矿床、矿体地质特征分析,丁家山和峰岩铅锌多金属矿的形成主要与燕山期花岗(斑)岩侵入接触交代作用有关。

关键词: 梅仙铅锌多金属矿田, 硫同位素, 铅同位素, 成矿物质来源, 接触交代作用

Abstract:

The Meixian lead-zinc polymetallic ore field is located in the central Fujian Province, and occurs in the Mid-Late Proterozoic greenschist-facies metamorphic basement window. Workers still dispute about the ore-forming material source and metallogenic origin of the Pb-Zn deposits in the ore field. Here, we analyzed the sulfur and lead isotope compositions of the main-ore-stage sphalerite and galena from the Dingjiashan and Feng-yan lead-zinc polymetallic deposits in the ore field. Our study shows similar sulfur and lead isotope compositions in these sulfides. The ore sulfides from the Dingjiashan and Fengyan deposits have δ ³⁴S=0.4‰-5.0‰ (average 2.66‰) and 1.8‰-4.2‰ (average 2.88‰),respectively, indicating an identical mantle-derived sulfur source. The ore sulfides from the two deposits have, respectively,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.326-18.496 (average 18.388) and 18.378-18.646 (average 18.447),²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=15.658-15.817 (average 15.705) and 15.619-15.746 (average 15.700), and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.724-39.257 (average 38.880) and 38.365-39.009 (average 38.823), indicating the same crust-mantle mixed source. The sulfur and lead isotopic characteristics of ore sulfides suggest that the ore-forming materials were mainly from the Yanshanian (porphyritic) granites. Integrating the geological characteristics of deposits and orebody, we suggest that the formation of the Dingjiashan and Fengyan lead-zinc polymetallic deposits was related to the intrusion and contact metasomatism of the Yanshanian (porphyritic) granites.

Key words: Meixian lead-zinc polymetallic ore field, sulfur isotope, lead isotope, ore-forming material source, contact metasomatism

中图分类号:

P618.4
P597

肖晓牛, 费利东, 秦新龙, 肖娥, 刘荣芳. 闽中梅仙铅锌多金属矿区S、Pb同位素组成及对成矿物质的示踪:以丁家山和峰岩铅锌多金属矿为例[J]. 现代地质, 2020, 34(03): 569-578.

XIAO Xiaoniu, FEI Lidong, QIN Xinlong, XIAO E, LIU Rongfang. Sulfur and Lead Isotopic Compositions of Meixian Zinc-lead Polymetallic Deposit, Central of Fujian Province, China and Tracing for the Source of Metals: Examples from the Dingjiashan and Fengyan Zinc-lead Polymetallic Deposits[J]. Geoscience, 2020, 34(03): 569-578.

图/表 9

参考文献 39

[1]	福建省地质矿产局. 福建省区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1985: 1-671.
[2]	吴淦国, 张达, 彭润民, 等. 东南沿海成矿带矿床形成的时间演化规律研究[J]. 地学前缘, 2004,11(1):237-247.
[3]	叶水泉, 倪大平, 吴志强. 福建省梅仙式块状硫化物矿床[J]. 火山地质与矿产, 1999,20(3):172-178.
[4]	周兵, 顾连兴. 论梅仙块状硫化物矿床的特征及成矿地质环境[J]. 矿床地质, 1999,18(2):99-109.
[5]	周兵, 顾连兴, 张文兰, 等. 福建尤溪梅仙矿床闪锌矿中黄铜矿交生体的交代成因[J]. 地质论评, 1999,45(1):15-19.
[6]	陈小华. 福建省丁家山铅锌矿床地质特征及成因[J]. 福建地质, 2000,19(2):57-65.
[7]	吴志强. 福建省梅仙铅锌银矿田成矿地质特征和成因模式[J]. 矿产与地质, 2003,17(5):606-609.
[8]	张生辉, 石建基, 狄永军, 等. 闽中裂谷块状硫化物型铅锌矿床的地质特征及找矿意义[J]. 现代地质, 2005,19(3):375-384.
[9]	狄永军, 吴淦国, 张达, 等. 闽中地区铅锌矿床辉石成分特征及其成因意义[J]. 矿床地质, 2006,25(2):123-134.
[10]	黄仁生. 福建尤溪梅仙矿田铅锌银矿床特征及找矿方向[J]. 福建地质, 2007,26(4):211-221.
[11]	丰成友, 丰耀东, 张德全, 等. 闽中梅仙式铅锌银矿床矿质来源的硫、铅同位素示踪及成矿时代[J]. 地质学报, 2007,81(7):906-916.
[12]	张达, 吴淦国, 彭润民, 等. 闽中梅仙峰岩铅锌矿床地球化学特征及其古构造环境[J]. 地质力学学报, 2009,15(1):20-35.
[13]	张术根, 石得凤, 韩世礼, 等. 福建丁家山铅锌矿区磁黄铁矿成因矿物学特征研究[J]. 矿物岩石, 2011,31(3):11-17.
[14]	袁莹. 福建尤溪丁家山铅锌矿区龙北溪组变质岩岩石学特征、原岩恢复及成因探讨[D]. 长沙: 中南大学, 2011: 1-46.
[15]	石得凤, 张术根, 韩世礼, 等. 福建梅仙丁家山铅锌矿成矿系统分析[J]. 中国有色金属学报, 2012,22(3):809-818.
[16]	石得凤. 福建尤溪丁家山铅锌矿矿床成因、成矿机理及成矿规律研究[D]. 长沙: 中南大学, 2012: 1-141.
[17]	石得凤, 张术根, 韩世礼, 等. 闽中丁家山铅锌矿床同位素地球化学及其地质意义[J]. 矿床地质, 2013,32(5):1003-1010.
[18]	阙洪华, 孙晓明, 石贵勇, 等. 福建丁家山铅锌矿矿床地球化学特征[J]. 矿床地质, 2014,33(增刊):121-122.
[19]	孙洪涛, 雷如雄, 陈世忠, 等. 闽中裂谷带梅仙铅锌矿区花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、成因及成矿效应[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014,44(2):527-539.
[20]	莫京龙, 张术根, 李凯林. 从赋矿层位特征对比论丁家山铅锌矿床成因[J]. 矿物学报, 2015,35(增刊):51.
[21]	李凯林, 张术根, 莫京龙. 丁家山矽卡岩化过程中的元素迁移规律研究[J]. 矿物学报, 2015,35(增刊):594.
[22]	李秋金. 闽中地区梅仙铅锌矿田赋矿变质岩系对比与深部找矿前景[D]. 南京: 南京大学, 2015: 1-73.
[23]	石得凤, 陈新跃, 张术根, 等. 福建丁家山铅锌矿床石榴子石特征及成矿意义[J]. 矿物学报, 2015,35(3):323-330.
[24]	高天钧, 王振民, 吴克隆, 等. 台湾海峡及其周边地区构造岩浆演化与成矿作用[M]. 北京: 地质出版社, 1999: 1-203.
[25]	张达, 吴淦国, 彭润民, 等. 闽中地区马面山群东岩组变质岩形成的古构造环境研究[J]. 地学前缘, 2005,12(1):310-320.
[26]	顾连兴, 徐克勤. 论大陆地壳断裂拗陷带中的华南型块状硫化物矿床[J]. 矿床地质, 1986,5(2):1-13.
[27]	胡文瑄, 顾连兴, 徐克勤, 等. 论华南块状硫化物矿床成矿规律与找矿方向[J]. 地质论评, 1994,40(6):513-519.
[28]	徐克勤, 王鹤年, 周建平, 等. 论华南喷流-沉积块状硫化物矿床[J]. 高校地质学报, 1996,2(3):241-256.
[29]	叶水泉, 唐瑞来, 张一梅. 论福建省闽中裂谷带成矿系统[J]. 有色金属矿产与勘查, 1999,8(6):400-403.
[30]	张生辉, 石建基, 狄永军, 等. 闽中裂谷块状硫化物型铅锌矿床的地质特征及找矿意义[J]. 现代地质, 2005,19(3):375-384.
[31]	丰成友, 丰耀东, 张德全, 等. 闽中梅仙式铅锌银矿床矿质来源的硫、铅同位素示踪及成矿时代[J]. 地质学报, 2007,81(7):906-916.
[32]	张达, 吴淦国, 高天钧, 等. 闽中地区金属矿床成矿作用及区域成矿模式[J]. 矿床地质, 2006,25(增刊):387-390.
[33]	路远发. GeoKit:一个用VBA构建的地球化学工具软件包[J]. 地球化学, 2004,33(5):459-464.
[34]	郑永飞, 陈江峰. 稳定同位素地球化学[M]. 北京: 科学出版社, 2000: 218-247.
[35]	沈渭洲. 同位素地质学教程[M]. 北京: 原子能出版社, 1997: 1-257.
[36]	ZARTMAN R E, DOE B R. Plumbotectonics: the model[J]. Tectonophysics, 1981,75:135-162.
[37]	李龙, 郑永飞, 周建波. 中国大陆地壳铅同位素演化的动力学模型[J]. 岩石学报, 2001,17(1):61-68.
[38]	魏菊英, 王关玉. 同位素地球化学[M]. 北京: 地质出版社, 1988: 1-166.
[39]	朱炳泉, 李献华, 戴橦谟. 地球科学中同位素体系理论与应用:兼论中国大陆壳幔演化[M]. 北京: 科学出版社, 1998: 216-235.

矿床	样品编号	采样位置	样品名称	δ³⁴S/‰
丁家山	DJS-140	140 m中段	闪锌矿	1.2
	DJS-100	100 m中段	方铅矿	0.4
	DJS-90	90 m中段	方铅矿	2.8
	DJS-90	90 m中段	闪锌矿	3.3
	DJS-70	70 m中段	方铅矿	2.3
	DJS-70	70 m中段	闪锌矿	4.2
	DJS-30	30 m中段	方铅矿	2.5
	DJS-30	30 m中段	闪锌矿	5.0
	DJS-20	20 m中段	方铅矿	0.6
	DJS-20	20 m中段	闪锌矿	4.3
峰岩	FY-295-1	295 m中段	闪锌矿	2.8
	FY-285-1	285 m中段	方铅矿	4.2
	FY-285-2	285 m中段	方铅矿	2.4
	FY-260	260 m中段	方铅矿	2.7
	FY-260	260 m中段	闪锌矿	2.8
	FY-250	250 m中段	闪锌矿	1.8

矿床	样品编号	采样位置	样品名称	δ³⁴S/‰
丁家山	DJS-140	140 m中段	闪锌矿	1.2
	DJS-100	100 m中段	方铅矿	0.4
	DJS-90	90 m中段	方铅矿	2.8
	DJS-90	90 m中段	闪锌矿	3.3
	DJS-70	70 m中段	方铅矿	2.3
	DJS-70	70 m中段	闪锌矿	4.2
	DJS-30	30 m中段	方铅矿	2.5
	DJS-30	30 m中段	闪锌矿	5.0
	DJS-20	20 m中段	方铅矿	0.6
	DJS-20	20 m中段	闪锌矿	4.3
峰岩	FY-295-1	295 m中段	闪锌矿	2.8
	FY-285-1	285 m中段	方铅矿	4.2
	FY-285-2	285 m中段	方铅矿	2.4
	FY-260	260 m中段	方铅矿	2.7
	FY-260	260 m中段	闪锌矿	2.8
	FY-250	250 m中段	闪锌矿	1.8

矿床	样品编号	w(²⁰⁶Pb)/w(²⁰⁴Pb)	w(²⁰⁷Pb)/w(²⁰⁴Pb)	w(²⁰⁸Pb)/w(²⁰⁴Pb)	μ	w(Th)/w(U)	Δα	Δβ	Δγ
丁家山	DJS-140	18.401	15.698	38.861	9.66	3.93	72.15	24.39	43.95
	DJS-100	18.411	15.690	38.837	9.64	3.92	72.73	23.87	43.31
	DJS-90	18.351	15.672	38.763	9.61	3.92	69.24	22.69	41.32
	DJS-90	18.364	15.706	38.885	9.68	3.96	69.99	24.91	44.6
	DJS-70	18.326	15.658	38.724	9.59	3.91	67.78	21.78	40.27
	DJS-70	18.496	15.817	39.257	9.88	4.07	77.68	32.16	54.59
	DJS-30	18.360	15.674	38.776	9.62	3.91	69.76	22.83	41.67
	DJS-30	18.393	15.716	38.918	9.69	3.97	71.68	25.57	45.48
	DJS-20	18.388	15.709	38.895	9.68	3.96	71.39	25.11	44.86
	DJS-20	18.384	15.706	38.886	9.68	3.95	71.16	24.91	44.62
峰岩	FY-295-1	18.646	15.619	38.365	9.48	3.59	86.42	19.24	30.63
	FY-285-1	18.378	15.683	38.806	9.63	3.92	70.81	23.41	42.47
	FY-285-2	18.430	15.714	38.910	9.69	3.94	73.84	25.44	45.27
	FY-260	18.436	15.746	39.009	9.75	3.98	74.19	27.52	47.93
	FY-260	18.405	15.731	38.965	9.72	3.98	72.38	26.55	46.74
	FY-250	18.386	15.706	38.885	9.68	3.95	71.27	24.91	44.60

矿床	样品编号	w(²⁰⁶Pb)/w(²⁰⁴Pb)	w(²⁰⁷Pb)/w(²⁰⁴Pb)	w(²⁰⁸Pb)/w(²⁰⁴Pb)	μ	w(Th)/w(U)	Δα	Δβ	Δγ
丁家山	DJS-140	18.401	15.698	38.861	9.66	3.93	72.15	24.39	43.95
	DJS-100	18.411	15.690	38.837	9.64	3.92	72.73	23.87	43.31
	DJS-90	18.351	15.672	38.763	9.61	3.92	69.24	22.69	41.32
	DJS-90	18.364	15.706	38.885	9.68	3.96	69.99	24.91	44.6
	DJS-70	18.326	15.658	38.724	9.59	3.91	67.78	21.78	40.27
	DJS-70	18.496	15.817	39.257	9.88	4.07	77.68	32.16	54.59
	DJS-30	18.360	15.674	38.776	9.62	3.91	69.76	22.83	41.67
	DJS-30	18.393	15.716	38.918	9.69	3.97	71.68	25.57	45.48
	DJS-20	18.388	15.709	38.895	9.68	3.96	71.39	25.11	44.86
	DJS-20	18.384	15.706	38.886	9.68	3.95	71.16	24.91	44.62
峰岩	FY-295-1	18.646	15.619	38.365	9.48	3.59	86.42	19.24	30.63
	FY-285-1	18.378	15.683	38.806	9.63	3.92	70.81	23.41	42.47
	FY-285-2	18.430	15.714	38.910	9.69	3.94	73.84	25.44	45.27
	FY-260	18.436	15.746	39.009	9.75	3.98	74.19	27.52	47.93
	FY-260	18.405	15.731	38.965	9.72	3.98	72.38	26.55	46.74
	FY-250	18.386	15.706	38.885	9.68	3.95	71.27	24.91	44.60

矿床	样品编号
丁家山	DJS-4	石英片岩	全岩	18.147	15.575	38.730	0.77	数据据参考文献[31]
丁家山	DJS-9	灰绿色片岩	全岩	18.285	15.604	38.597	0.99
峰岩	FY-1	绿片岩	全岩	18.272	15.591	39.101	2.01
峰岩	FY-5	绿片岩	全岩	18.523	15.565	41.079	8.26