陕西旬阳泗人沟铅锌矿床地质及S、Pb同位素地球化学特征

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.117

摘要/Abstract

摘要：

陕西旬阳泗人沟铅锌矿床位于南秦岭褶皱系之大羊山复向斜南翼,赋存在上志留统水洞沟组第二岩性段的粉砂质千枚岩中。矿体受控于层间破碎带和劈理带,呈层状、似层状、透镜状产出。矿石矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿为主;矿石结构主要为它形-半自形粒状集合体结构、交代结构和固溶体分离结构;矿石构造主要为块状、条带状、浸染状和细脉状。激光剥蚀多接收等离子体质谱原位S同位素组成分析结果显示,矿石硫化物的硫同位素组成比较稳定,样品的δ³⁴S值主要介于0.17‰~2.03‰之间,具有塔式分布特征,反映硫主要源于地幔和深部地壳,也有少量地层硫参与。9件矿石硫化物样品的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值为17.198~18.213,平均17.845;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb值为15.564~15.627,平均15.610; ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值为37.982~38.471,平均38.206;反映铅同位素总体较稳定,变化范围较小,铅同位素主要源于上地壳,也有少量地幔铅参与。综合矿床地质、地球化学特征,认为泗人沟铅锌矿床成因类型属于后生热液充填交代型。

关键词: 地质特征, S、Pb同位素, 矿床成因, 泗人沟铅锌矿, 秦岭造山带

Abstract:

The Sirengou Pb-Zn deposit, located in the southern limb of the Dayangshan syncline of the Southern Qinling Fold System, is hosted in the silty phyllite of the Upper Silurian Shuidonggou Formation (2^nd member).The orebodies are layered, stratoid or lenticular in the interlayer fracture zones.Metallic minerals mainly include sphalerite, galena, pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite.The ores are massive, band, disseminated or veined, and the ore minerals are euhedral-subhedral granular, aggregate, or have replacement or solid solution texture.LA-MC-ICP-MS in-situ sulfur isotope analyses show that the ore sulfides have relatively stable isotopic compositions, with the δ ³⁴S values of samples (0.17‰-2.03‰) showing normal distribution in the δ³⁴S histogram, which indicates that the sulfur was sourced from the mantle and/or deep crust with minor wallrock input.Nine sulfide samples yielded ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.198-18.213 (avg.17.845), ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.564-15.627 (avg.15.610) and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.982-38.471 (avg.38.206).Lead isotope compositions of the ores are also similar (narrow-range), indicating that the lead was derived from the upper crust with minor mantle input.Combined with the geological and geochemical characteristics, we suggest that the Sirengou deposit belongs to epigenetic hydrothermal filling-metasomatic-type.

Key words: geological characteristic, sulfur and lead isotope, ore genesis, Sirengou Pb-Zn deposit, Qinling orogen

中图分类号:

P618.1

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图/表 12

图1 镇安—旬阳地区铅锌矿地质略图(据齐文等[5]修改) P-C.二叠系-石炭系;C-D.石炭系-泥盆系;D3.上泥盆统;D2-3.中—上泥盆统;D2.中泥盆统;S3s.上志留统水洞沟组;S1m.下志留统梅子垭组;S.志留系;O.奥陶系;∈-O.寒武系-奥陶系;1.硫铁矿床;2.汞锑矿床;3.铅锌矿床;4.铅锌矿点;5.金矿床;6.地质界线;7.断层及编号

Fig.1 Geological sketch map of Pb-Zn deposits in the Zhenan-Xunyang area(base map after Qi et al. [5])

图2 泗人沟铅锌矿地质简图 1.下泥盆统西岔河组、公馆组;2.上志留统水洞沟组;3.地质界线;4.断层及编号;5.矿体地表露头及编号;6.钻孔位置及编号;7.勘探线位置及编号

Fig.2 Simplified geological map of the Sirengou Pb-Zn deposit

图3 泗人沟铅锌矿体剖面图 1.蚀变带范围;2.粉砂质千枚岩;3.矿体;4.钻孔编号

Fig.3 Cross-section of the Sirengou Pb-Zn deposit

图4 泗人沟铅锌矿床矿石构造特征 (a)早期呈条带状闪锌矿局部被后期脉状方铅矿交代,闪锌矿和方铅矿中均可见改造作用形成的围岩角砾及石英角砾,方铅矿与围岩接触部位靠近围岩一侧可见细脉状或条带状闪锌矿,显示构造热液特征;(b)层状闪锌矿矿石中可见石英角砾,且发生微弱褶曲;(c)浸染状矿石,早期闪锌矿被后期方铅矿交代; (d)闪锌矿中发育多条脉状方铅矿、脉状石英及角砾状石英。 Sp.闪锌矿;Gn.方铅矿;Py.黄铁矿;Qz.石英

Fig.4 Hand-specimen photos showing structure of the Sirengou Pb-Zn ore

图5 泗人沟铅锌矿床矿物组成及矿石结构 (a)方铅矿呈不规则状交代闪锌矿;(b)方铅矿交代闪锌矿及黄铁矿;(c)半自形-自形黄铁矿被闪锌矿、方铅矿交代,呈交代残留结构或骸晶结构;(d)黄铜矿、磁黄铁矿呈固溶体分离结构分布于闪锌矿中;(e)自形立方体状黄铁矿被包含在闪锌矿中;(f)方铅矿呈它形晶粒状交代黄铜矿;(g)黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿呈不规则粒状残留于闪锌矿中;(h)方铅矿中黑三角孔发育,可见轻微揉皱结构;(i)方铅矿呈细脉状沿裂隙充填。Sp.闪锌矿;Gn.方铅矿;Py.黄铁矿;Ccp.黄铜矿;Po.磁黄铁矿;Qz.石英

Fig.5 Mineral assemblage and ore textures of the Sirengou Pb-Zn ores

图6 泗人沟铅锌矿床围岩蚀变照片 (a)交代作用形成的烟灰色石英条带;(b)交代作用形成的乳白色石英脉;(c)(d)充填作用形成的团块状石英,石英与围岩接触部位见绢云母、绿泥石

Fig.6 Field photos showing wallrock alteration of the Sirengou Pb-Zn deposit

表1 泗人沟铅锌矿床样品S同位素组成

Table 1 Sulfur isotope compositions of the sulfide samples from Sirengou Pb-Zn Ore

样号	矿物	采样地点	δ³⁴S/‰	数据来源	样号	矿物	采样地点	δ³⁴S/‰	数据来源
SRG01-1	方铅矿	孙家庄壹号硐	1.01	本次研究	LTW₁	闪锌矿	泗人沟	-8.51	文献 [2]
SRG01-1	闪锌矿	孙家庄壹号硐	1.79		LTW₂	闪锌矿	泗人沟	-8.33
SRG01-1	闪锌矿	孙家庄壹号硐	1.62		LTW₄	闪锌矿	泗人沟	-3.58
SRG01-2	方铅矿	孙家庄壹号硐	0.17		LTW₅	闪锌矿	泗人沟	0.45
SRG01-2	黄铁矿	孙家庄壹号硐	1.45		LTW₈	方铅矿	泗人沟	3.83
SRG01-2	黄铁矿	孙家庄壹号硐	1.20		LTW₆	黄铁矿	泗人沟	-3.25
SRG02-1	闪锌矿	孙家庄壹号硐	2.02		LTW₇	黄铁矿	泗人沟	-1.00
SRG02-1	方铅矿	孙家庄壹号硐	0.47		LTW₃	黄铁矿	泗人沟	-9.81
SRG02-2	黄铜矿	孙家庄壹号硐	1.67		XD-29	黄铁矿	泗人沟围岩千枚岩	17.02	文献 [4]
SRG02-2	黄铜矿	孙家庄壹号硐	2.03		XD-18	方铅矿	泗人沟Ⅰ号矿体富铅锌矿石	7.92	文献 [4]
SRG02-3	方铅矿	孙家庄壹号硐	0.87		D082	方铅矿	泗人沟Ⅱ号矿体富铅锌矿石	3.29	文献 [16]
SRG02-3	方铅矿	孙家庄壹号硐	0.26		D084	方铅矿	泗人沟Ⅱ号矿体富铅锌矿石	14.31	文献 [16]

图7 泗人沟铅锌矿床与其他铅锌矿床硫同位素组成对比图(底图据刘淑文[29]修改)

Fig.7 Sulfur isotope histograms showing the S-isotope comparison between the Sirengou Pb-Zn deposit and other Pb-Zn deposits(base map after Liu[29])

表2 泗人沟铅锌矿床样品铅同位素组成

Table 2 Lead isotope compositions of sulfides for samples from the Sirengou Pb-Zn deposit

矿物	²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb	²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb	²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb	μ	ω	Th/U	Δα	Δβ	Δγ	数据来源
闪锌矿	17.835	15.625	38.169	9.59	38.93	3.93	75.31	22.06	45.39	本次研究
闪锌矿	17.837	15.627	38.177	9.59	38.98	3.93	75.58	22.22	45.70
方铅矿	17.840	15.625	38.174	9.59	38.93	3.93	75.31	22.03	45.38
闪锌矿	17.839	15.624	38.172	9.59	38.92	3.93	75.29	22.01	45.34
方铅矿	17.839	15.624	38.172	9.58	38.92	3.93	75.21	21.99	45.29
闪锌矿	17.975	15.570	38.150	9.46	37.48	3.83	70.10	17.48	37.55	文献[1]
黄铁矿	18.213	15.620	38.471	9.53	37.95	3.85	75.13	20.14	41.29
黄铁矿	18.060	15.613	38.390	9.53	38.43	3.90	74.33	20.23	43.63
方铅矿	17.198	15.564	37.982	9.58	41.70	4.21	70.00	21.15	57.89

图8 铅同位素构造模式图解(底图据Zartman et al.[30])

Fig.8 Lead isotope tectonic discriminant diagram(base map after Zartman et al.[30])

图9 铅同位素Δβ-Δγ图解(底图据朱炳泉[31]) 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示岩浆作用,3b示沉积作用;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

Fig.9 Δβ-Δγ diagram for Pb isotopes(base map after Zhu [31])

图10 泗人沟铅锌矿成矿模式图

Fig.10 Schematic metallogenic model of the Sirengou Pb-Zn deposit

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