金沙厂铅锌矿床硫同位素地球化学特点

区域地质背景

金沙厂铅锌矿床在大地构造位置上属于扬子准地台西缘，川滇黔铅锌成矿域内，区内分布着北东向及北西向深大断裂，矿床和峨眉山玄武岩的空间分布受这些断裂控制。该区域内出露结晶基底（昆阳群和会理群）、古生界地层、中生界三叠系和新生界第四系地层。除第四系外，其它地层均有铅锌矿床产出，尤其在震旦系、寒武系、泥盆系和石炭系地层中[5]。该矿区及其外围位于北东向莲峰深大断裂与其次生的北西向金沙逆断层的锐角交汇处（图1），矿区北部和西部下寒武统地层中有多处石膏矿点，它们分布于金沙江两旁，距离金沙厂矿床最近的是河口石膏矿床，位于矿区西北方向约4km处（如图1）。该石膏矿点矿体较多，厚度变化较大，在1.6～11m之间，长约190～1000m；矿石由石膏及少量白云石组成，呈花岗变晶结构，具有块状和条纹状构造；成因应属浅海环境下的泻湖相沉积矿床[13]。矿区周围有多处泉水点，这些泉水大多分布于金沙江河谷地带，水质一般为无色透明、无臭或微臭、微咸并带涩味，上升热泉居多，水温30～50℃。距离金沙厂最近的泉水点位于金沙厂背斜轴部，距离矿区约1km。前人在灯影组上段白云岩中取泉水样，水化学类型属于硫酸钠亚类,泉水无色无臭、透明和酸涩，总矿化度为1.375g/L，特征离子K+，Na+和Cl-的含量较低，但是SO42-和Ca2+离子的含量都相对较高。因此，推断该泉水淋滤的可溶盐是石膏[13]。矿区东北方向约12km处有内生铜矿化点，矿石矿物主要有黄铜矿、自然铜和孔雀石，成矿与峨眉山玄武岩有关，应属与玄武岩喷发有关的热液型铜矿化。

矿床地质背景

金沙厂铅锌矿床东西长约3.2km，南北宽1km，共有3个矿段，自西向东分别为炎山，房山和金沙厂矿段。2009年勘查矿区共圈定6个铅锌矿体（Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ矿体群、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ），它们主要位于下寒武统和上震旦统地层的层间破碎带及金沙厂（F1）、F10和F12逆断层中，其中主矿体是Ⅱ矿体群、Ⅰ2和Ⅳ矿体。矿区为一轴向285°的穹窿状短轴背斜，最主要的断裂构造是金沙逆断层（F1）及其派生断层。金沙厂断层贯穿整个矿区，已知出露长度约7km；断层走向NNW—SSE（290°～300°），倾向北东，倾角40°～85°。断层破碎带宽数米至150m，是该矿床的导矿和容矿断层。矿区无岩浆岩出露，但是在矿区几公里之外有大量峨眉山玄武岩分布。矿区内及其周围出露的地层自老至新有上震旦统灯影组、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系及第四纪地层，缺失泥盆系和石炭系地层。下寒武统梅树村组和上震旦统灯影组地层是区内铅锌矿的主要赋矿层位，梅树村组上部是厚约10m的硅质白云岩，而下部是厚约27m的含磷白云岩。在滇东北灯影组层位存在一个南北长100km，东西宽40km的铅锌矿带，金沙厂矿床位于该矿带的北段。灯影组地层从老到新可分为旧城段（一段），下白岩哨段（二段）和上白岩哨段（三段）。旧城段上部为深灰色中厚层状泥质白云岩，夹紫色粉砂质页岩；下部为深灰色、黑色薄层粉砂质白云岩夹黑色碳质页岩，层间见似皱节虫痕迹化石，局部泥质白云岩含透镜状硅质岩。下白岩哨段（二段）为浅灰色厚层状球形薄粉晶白云岩，含硅质条带，因风化差异，突出于岩石表面是凸凹不平的叠层状构造；球形薄粉晶白云岩组成物质较纯，几乎均为白云岩，球形藻的层圈由硅质白云岩或粉砂白云岩组成；局部层位具有溶蚀孔洞，多为铅铁矾、叶腊石、石英、方解石和白云石充填。下白岩哨段是该矿区最主要的含矿层。上白岩哨段（三段）是灰白色厚层状粉晶白云岩，夹硅质薄层或团块状白云岩，白云岩具层纹构造，显波状层理。金沙厂矿床的主要矿石矿物是闪锌矿和方铅矿，还有少量其它金属矿物如车轮矿、黄铁矿、辉银矿、黄铜矿及菱锌矿、异极矿、水锌矿、白铅矿、铅矾、孔雀石、蓝铜矿和褐铁矿，主要脉石矿物有重晶石、萤石、石英、白云石和方解石，矿石结构主要为自形-半自形粒状结构和包含结构，矿石构造主要为块状、条带状、浸染状、角砾状、多孔状和星点状构造。矿石中闪锌矿、方铅矿及重晶石常常共生在一起，常见自形-半自形的闪锌矿和方铅矿被重晶石包裹。按照矿物的共生关系，矿石类型主要可分为：重晶石-闪锌矿型、萤石-重晶石-闪锌矿型、萤石-方铅矿-闪锌矿型和蚀变白云岩型。蚀变白云岩型中有很多红色皮蛋壳状的物质，经X射线衍射实验测定这些矿物主要为铅铁矾、方解石、白云石和叶腊石。

样品与分析方法

样品采自金沙厂的Ⅱ矿体群，Ⅰ2和Ⅳ矿体，按照矿石矿物与脉石矿物的共生关系对矿石进行矿石类型分类。首先将样品粉碎至40～80目，在双目镜下挑选出纯净的不同颜色闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和重晶石，然后将挑选的样品在玛瑙研钵中研磨至200目以下。硫化物与硫酸盐的硫同位素组成在中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室测试完成。研磨好的硫化物粉末先与CuO按不同质量比例混合（方铅矿∶CuO=1∶2，闪锌矿∶CuO=1∶6）置于马弗炉内，然后加热至1000℃并保持15min，产生的SO2在FinniganMAT-252质谱仪上测得硫同位素组成。本方法用国标GBW04415和GBW04414Ag2S做内标，以CDT为标准，分析精度为0.2‰。

实验结果

闪锌矿有多种颜色，为了便于统计，我们将其分成3种颜色，分别是浅色、深色和黑色。硫同位素分析结果如表1所示，闪锌矿的δ34S值分布于3.9‰～11.2‰之间，平均值为5.5‰。浅、深和黑色闪锌矿的δ34S值分别分布于4.9‰～11.2‰，4.4‰～5.0‰和3.9‰～4.6‰之间，平均值分别为7.4‰、4.7‰和4.2‰，可见闪锌矿颜色越深其δ34S值越小。同一样品中也是闪锌矿颜色越深，δ34S值越小，但是它们之间的差值小于0.4‰（测试精度的2倍）。与方铅矿共生的闪锌矿δ34S值比较大，如样品105-2-4-03，其值为10.3‰。方铅矿样品共有5个，其δ34S值在6.0‰～9.0‰之间，平均值为7.4‰；样品889-03含有铜蓝和铜绿，其δ34S值最大；萤石-方铅矿-闪锌矿型方铅矿的δ34S值大于不含铜蓝和铜绿的蚀变白云岩型方铅矿的δ34S值。总共测试了2个重晶石样品的δ34S值，分别为34.8‰和34.5‰。同一块样品闪锌矿的δ34S值大于方铅矿的δ34S值，如样品105-2-4-03和Jshch23，闪锌矿的δ34S值分别为10.3‰和11.2‰，而方铅矿的δ34S值分别为7.0‰和8.2‰，这表明该矿床成矿流体局部达到硫同位素平衡。