广西佛子冲铅锌矿床地质地球化学特征

潘 烨，刘 炜，江 河，韦昌山，韦龙明，蔡锦辉

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004；2.广西壮族自治区佛子冲铅锌矿，广西梧州543003；3.中国地质科学院地质力学所，北京100081；4.武汉地质矿产研究所，武汉430205）

广西佛子冲铅锌矿床地质地球化学特征

潘 烨1，刘 炜2，江 河2，韦昌山3，韦龙明1，蔡锦辉4

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004；2.广西壮族自治区佛子冲铅锌矿，广西梧州543003；3.中国地质科学院地质力学所，北京100081；4.武汉地质矿产研究所，武汉430205）

佛子冲铅锌矿床位于南岭成矿带中部南缘、博白-岑溪深断裂带北端。矿体产于奥陶系浅变质钙质碎屑岩和泥质灰岩中，主要受北北东向断层和岩体与地层接触面控制。本文通过对佛子冲铅锌矿床104号矿体中石英、闪锌矿和方解石包裹体均一温度的测定，对硫、铅、氢、氧等同位素的组成研究，以及根据闪锌矿Rb-Sr等时线年龄132±3 Ma，认为佛子冲铅锌矿属于与岩浆期后流体作用有关的燕山期中-高温热液矿床。

地质特征；包裹体特征；稳定同位素；闪锌矿Rb-Sr测年；佛子冲铅锌矿；广西

佛子冲矿床范围有20多平方公里，区内岩浆岩分布广泛。关于该铅锌矿床成矿时代及成因，前人先后主要提出有早期的“矽卡岩型矿床、层控成矿、喷流沉积型、多因复成”等矿床成因观点[1-3]，但都认为矿床的形成主要与花岗闪长岩（即大冲岩体）有关。通过近几年对佛子冲铅锌矿床矿体产出特征、矿物间包裹体特征变化规律，闪锌矿特征以及闪锌矿Rb-Sr年代学研究，认为佛子冲铅锌矿中不同地段的矿体均为热液充填交代型矿床。

1 成矿地质背景

广西佛子冲铅锌矿位于南岭成矿带中段，云开隆起北西缘博白-岑溪断裂带的北东端[4-5]。区内出露地层为下古生界奥陶系及志留系。奥陶系(O)：岩性以浅变质砂岩、粉砂岩为主，次为板岩，其中夹有部分白云质、泥质灰岩、含泥质粉砂岩。志留系(S)：为一套深灰色或浅灰色板岩夹砂岩，石英砂岩(或砂条带)以及角砾状扁豆状灰岩。

褶皱和断裂构造线以NE向、NNE向和近S-N向为主，次有E-W向、NW向等（图1）。

其中NNE向断裂形成于燕山期，其力学性质早期为压扭性，晚期为张扭性，为矿区内最发育的断裂组之一，它切割了下志留统碎屑岩、白垩系火山岩和燕山期岩体，并与NNE向岩墙群构成了数百米宽的构造带。是佛子冲铅锌矿床中最重要的控矿构造带，已知铅锌矿体中的大部分就产于该断层及其两侧含钙质的岩石夹层中[6-8]。

岩浆岩以酸性、中酸性岩为主；侵入岩有广平中粗粒花岗岩体、大冲花岗闪长岩体和燕山晚期大量的花岗斑岩岩脉。其中广平岩体呈岩基分布于矿区东北部，向东延伸出矿区外。大冲岩体分布于矿区北部根竹至大冲、佛子冲一带，呈近南北向、北东向岩枝、岩脉侵入于佛子冲背斜核部。若围岩是钙质岩石，常常形成接触交代型铅锌矿床。燕山晚期花岗斑岩分布全矿区，以走向为S-N向和NE向的不规则状岩株为主，脉状次之。

图1 佛子冲矿田地质略图Fig.1 Simplified geological map ofthe Fozichongore field

2 矿床地质特征

2.1 矿区基本地质特征

佛子冲铅锌矿区位于南岭东西构造带中段南缘，桂东南新华夏系廉江－岑溪断裂带北端多种构造体系的复合部位。

赋矿围岩为一套下古生界奥陶-志留系浅海相沉积砂岩、板岩为主的夹薄层泥质、白云质灰岩的类复理石建造。控矿构造主要有NNE向和S-N向构造形迹。岩浆岩广泛分布，以酸性、中酸性岩为主，次为中基性岩；广平岩体的成岩年龄为326±5 Ma[7]；大冲花岗闪长岩年龄值为 152 Ma，河三英安斑岩的年龄为128 Ma[8]；花岗斑岩岩体(脉)年龄值为127.6 Ma。

该矿区内矿床（点）主要有佛子冲矿床（包括石门矿段、刀支口矿段和大罗坪矿段）、牛卫矿床、勒寨矿床、龙湾矿床、午龙岗矿床以及水滴、六塘、凤凰冲、火分矿点等(图1)。其中佛子冲矿床铅锌成矿作用与燕山早期的花岗闪长岩有密切关系[9]。

2.2 矿体特征

佛子冲矿床的铅锌矿体以似层状为主、次为透镜状和脉状，主要赋存在花岗闪长岩两侧奥陶系砂岩、板岩所夹泥质灰岩和钙泥质粉(细)砂岩中，分布于近南北向断层附近；花岗斑岩脉切过铅锌矿体或捕获矿石角砾。

该矿床的最大特征是矿质流体以顺着含钙质的岩石层交代、充填形成条带状矿石。依据佛子冲矿床铅锌矿体的形态、蚀变类型和矿石矿物组合及特征，该矿床大体可分为热液充填交代脉状矿体、条带状细粒绿帘石矽卡岩型矿体和粗粒透辉石矽卡岩型矿体三种。

条带状细粒绿帘石、透辉石矽卡岩型矿体是佛子冲矿的主要类型，铅锌成矿作用与燕山早期的花岗闪长岩有密切关系[6,9]。矿体的厚度、品位沿走向、倾向变化较大，一般单个矿体走向延长在100～300 m，最大延长 500 m，延深100～400 m，厚度一般1～4 m，最厚17 m。其中较大矿体是104号矿体，长150 m，延深大于100 m，厚度1.5～5.1m，矿体的品位变化较大，矿体围岩蚀变主要为硅化、矽卡岩、碳酸盐化，矿体被晚期S-N向和NW向断层切割。

2.3 矿石物质组分及结构构造

1）矿石类型：矿石的天然类型可分为硫化矿石、氧化矿石和混合矿石三类。在单个矿体中，上部为氧化矿石，下部为硫化矿石，二者之间为过渡型混合矿石。

2）矿物特征：矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂，次生氧化矿物有褐铁矿、铅钒、白铅矿、磷酸绿铅矿。脉石矿物有透辉石、石英，其次为绿帘石、绿泥石、透闪石、方解石、石榴子石等。

矿物组合随矿体类型的不同而有一定的变化，并以闪锌矿的不同可分为两类，一类是以浅色闪锌矿为标型矿物的组合，以浅色闪锌矿-方铅矿-透辉石(绿帘石、绿泥石)组合为代表，矿物成分较简单，是似层状、透镜状、脉状矿体中常见矿物组合。另一类是以铁闪锌矿为标型矿物的组合，又可细分为铁闪锌矿-方铅矿-黄铁矿(磁黄铁矿、白铁矿)-黄铜矿组合、铁闪锌矿-方铅矿-磁黄铁矿-毒砂组合、铁闪锌矿-方铅矿-钙铁辉石组合、铁闪锌矿-方铅矿-黄铁矿 (磁黄铁矿)-黄铜矿-钙铁辉石组合等，矿物组成相对复杂，并呈多样化。该类矿物组合在柱状、脉状和透镜状矿体，在脉状矿体中往往很少见到钙铁辉石。

3）结构构造：矿石的结构以自形、半自形结构为主，其次为它形粒状结构，部分为交代溶蚀结构、交代残余结构、固溶体分离结构和压碎结构等。矿石构造以条带状、浸染状、块状最常见，此外有脉状、角砾状构造。

2.4 围岩蚀变

区内围岩成分差异性大，围岩蚀变的强度因原岩的差异而变化[9-11]。常见的围岩蚀变有绿帘石化、透辉石、硅化、透闪石化、钾化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化、沸石化、大理岩化、退色化等。岩浆岩表现为：长石类矿物、绿帘石化、绢云母化，黑云母类矿物绿泥石化；砂岩绿帘石化、硅化；泥质灰岩、灰岩大理岩化、矽卡岩化。

3 流体包裹体特征

3.1 形态、类型和分布

佛子冲铅锌矿床矿物包裹体研究样品采自勘探012线至勘探10线之间的100中段和60中段的127和104号矿体，样品磨制由武汉地质矿产研究所大地公司完成。流体包裹体显微测温分析由武汉地质矿产研究所实验测试中心黄慧兰高级工程师承担，测试用仪器为英国产的Linkam-MDS600冷热台(温度范围：-195～+600℃)，分析精度为：±0.2 ℃，＜30 ℃；±1 ℃，＜300 ℃；±2 ℃，＜600 ℃。

佛子冲铅锌矿床中闪锌矿、石英、方解石、石榴子石和钙铁辉石等矿物中流体包裹体普遍发育[12-14]。其中浅色闪锌矿中的流体包裹体呈星散状（照片1）或成群、呈线状（照片2）分布，多呈浑园状和柱状，少量不规则状，大小多在4～10 μm。以单液(L)相包裹体为主，伴生少量L-V二相包裹体(气液比2%～10%)。浅色闪锌矿中还见有大量固体包裹物。石榴子石和钙铁辉石的流体包裹体呈面状或星散状分布，形态多为长条状和浑园状，大小多为5～10 μm，以L-V相包裹体为主(气液比20% ～30%)，伴生单L相包裹体，个别包裹体中见子矿物。

照片1闪锌矿内自由分布的多相包体Image 1 Free-distribution Multiphase inclusions in sphalerite

照片2闪锌矿内呈线性分布的包裹体Image 2 linear-distribution inclusions in sphalerite

由表1显示，项目组测得石英和方解石的流体包裹体成群分布或呈星散状分布，呈浑园状、长条状、负晶形及不规则状，大小一般5～10 μm，以单L相包裹体为主，少量L-V二相包裹体（气液比2%～5%）。个别石英样品见少量含有机质包裹体。

3.2 温度和盐度的测定

通过对前人关于浅色闪锌矿、石英、方解石、石榴子石、钙铁辉石等矿物的包裹体资料的收集整理和项目组对佛子冲铅锌矿床矿物包裹体特征的研究（表1），在均一温度直方图（图2）中可见成矿温度范围介于110～360℃之间，大体可分为110～190℃、200～260℃和300～360℃三个温度区间。依据采样时划分出的样品形成的相对先后关系，得出图2中A、B、C三个分式图，该图中给出成矿早阶段成矿流体析出是大量中高温的石英和少量闪锌矿；在主成矿阶段，大量的中高温闪锌矿析出，随着温度降低伴随着大量碳酸盐沉淀，形成方解石晶出；晚阶段则是粗粒的黄铁矿和中低温的石英结晶。

表1 佛子冲铅锌矿床成矿期矿物流体包裹体特征Table 1 Fluid inclusions characteristics of different mineralization stages in Fuzichong lead-zinc deposit

图2 佛子冲铅锌矿床不同成矿阶段石英、方解石、闪锌矿矿物均一温度直方图Fig.2 Homogenization temperature histogramoffluid inclusions in quartz,calcite and sphalerite fromFuzichonglead-zinc deposit

盐度测定是利用冷冻法，通过测定矿物流体包裹体冰点温度，按李秉伦[15]的冰点与盐度关系式，求得流体含盐度。佛子冲矿田流体包裹体盐度为l.l%～7.6%NaCl。其中浅色闪锌矿样品盐度为1.3%～3.2%w(NaCleq)，石英和方解石样品盐度为1.1%～4.1%w(NaCleq)，石榴子石和钙铁辉石样品盐度为5.0% ～7.63%w(NaCleq)。

4 同位素特征

4.1 硫同位素

根据前人[14]和本文对佛子冲矿区硫同位素测试结果，绘制了硫同位素组成直方图（图3）。佛子冲矿田硫化物δ34S‰值集中分布于0～+4间较集中，在直方图上呈陡立的塔式分布。佛子冲矿田中共生的闪锌矿和方铅矿硫同位素测试如表2所示，可以看出，佛子冲矿田中矿石硫同位素组成差别不大，显示硫的来源相似或具有继承性。共生矿物对中δ34S‰sp＞δ34S‰gn，表明共生的闪锌矿和方铅矿在形成时基本上达到了同位素分馏平衡。根据张理刚[16]给出的实验公式计算出的佛子冲矿同位素平衡温度为215℃。

由图3显示佛子冲铅锌矿床的矿物硫同位素组成显示出物质来源的均一性，结合矿区内发育成矿期的岩浆岩体，旁证硫的来源应该是与岩浆有关的深源硫。

图3 硫同位素组成直方图Fig.3 Sulfur isotopic content histogram

表2 闪锌矿-方铅矿对硫同位素平衡温度Table 2 Sulfur isotopic equilibriumtemperature computed fromSphalerite-galena mineral pair

4.2 铅同位素

关于佛子冲矿矿床铅同位素组成方面，前人做了大量工作[1,12,17,19]，本项目仅仅采集了8个闪锌矿、方铅矿单矿物样品，均落在前人测定结果内。不同矿体的矿石铅同位素数据十分接近，并且不同人采的样品测试数据相吻合，表明不同类型矿石中铅的来源相似或具有继承性。岩浆岩和地层铅同位素组成与矿石铅之间有显著差别，其中岩浆岩铅同位素比值低于矿石铅，而地层铅同位素比值高于矿石铅。在铅同位素演化图上，佛子冲矿样品投点多落在造山带铅与上地壳曲线附近（图4）。推断佛子冲矿铅的最初来源与上地壳和造山带关系密切，并且铅同位素组成十分接近，其来源可能较单一。

4.3 氢-氧同位素

佛子冲矿床矿物流体包裹体水的氢、氧同位素组成[3,18-19]在δD-18O图解上(图5)，有2件矿石样品落在原生岩浆水区，其它样品大多落在原生岩浆水区与雨水线之间。

根据地质地球化学特征，结合氢、氧同位素组成，可知佛子冲矿床成矿流体应主要来源于即成矿流体可能是岩浆水和大气水的混合流体。

图5 佛子冲矿床矿物流体包裹体氢、氧同位素组成Fig.5 Hydrogen-oxygen isotopic composition of ore-formingfluid in Fuzichonglead-zinc deposit

5 成矿时代

图4 佛子冲矿床铅同位素组成Fig.4 Lead isotopic composition ofFuzichonglead-zinc deposit

1）样品采集：为确定佛子冲铅锌矿床主要类型矿石的形成时代，选择了佛子冲矿区大罗坪矿段60中段4线～8线的104号矿体，对该矿体的矿石特征，矿石与围岩的关系以及与成矿地质体的空间位置进行了研究；样品采自距花岗闪长岩体不远的、围岩为矽卡岩型矿体中；闪锌矿为深灰－黑色半自形晶；通过单矿物的碎样将样品碎至 10～30目，人工在双目镜下挑选不含可识别杂质的闪锌矿样品，获得纯闪锌矿单矿物样品7个点，每个点样品用电子天平称重5克。

2）质谱分析：质谱测定在热电离同位素质谱仪（MAT261）上完成，用88Sr/86Sr比值为8.37521对87Sr/86Sr进行质量分馏校正，计算机自动处理数据，用国际标样NBS987监控仪器工作状态。国家一级标准物质GBWO4411监控化学分析流程，测定同位素比值和含量。

3）标准物质结果：本批样品实际测定标准样品的结果如下：GBWO441187Sr/86Sr为 0.75998±0.00009、W(Rb):249.47 10-6g，W(Sr):158.9210-6g，NBS987(87Sr/86Sr)为 0.71024±0.000007，与推荐值在误差范围内一致。Sr、Rb流程空白分别为2×10-9g和 1×10-9g。

4）测定结果：通过实验室对闪锌矿单矿物相进行铷锶同位素数据测定，获得132±3Ma(表3，图6)；根据闪锌矿－方铅矿对的硫同位素平衡分馏温度、闪锌矿的铁含量及闪锌矿流体包裹体均一化温度及其变化规律，证明佛子冲矿区铅锌硫化物成矿作用发生在中－高温环境，闪锌矿结晶时铷锶同位素已经达到充分均一化，测定结果可靠。

表3 佛子冲矿床闪锌矿矿物铷-锶同位素等时线年龄测试结果Table 3 Rb-Sr isotopic composition of sphalerite from Fuzichong Pb-Zn deposit

图6 闪锌矿矿物铷－锶同位素等时线年龄Fig.6 Rb-Sr isotope isochron age ofsphalerite

6 结论

综合上述，佛子冲铅锌矿体呈透镜状、似层状、不规则状位于围岩与花岗闪长岩接触带附近的内、外矽卡岩化蚀变岩中，矿体中石英、方解石、闪锌矿矿物流体包裹体发育，均一温度和闪锌矿－方铅矿对硫同位素平衡温度计算结果显示成矿作用在160～340℃条件下结晶形成；矿物硫、铅同位素组成显示成矿物质为岩浆来源，氢、氧同位素组成显示成矿流体为岩浆岩所提供，同时混有部分大气降水；闪锌矿Rb-Sr等时线年龄显示其成矿时代为燕山晚期（132 Ma）；依据上述信息得出佛子冲矿床属燕山晚期岩浆热液型铅锌矿床。

在野外工作期间，得到了佛子冲铅锌矿黄汉波总经理和地测科的各位同人给予的大力支持和细心指导；得到了长江大学路远发研究员、广西区调院王建辉院长的大力帮助，在此深表感谢。

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Geological and Geochemical Characteristics of Fuzichong Lead-Zinc Ore Field,Guangxi Province

PAN Ye1,LIU Wei2,JIANG He2,WEI Chang-Shan3,WEI Long-Ming1,CAI Jin-Hui4
(1.Guilin University of Science and Technology,Guangxi Guilin 541004,China;2.Guangxi Fuzichong Lead-zinc Mine，Guangxi Wuzhou 543003,China;3.Geology Mechanics Institute,Chinese Academy of Geological Science,Beijing 100081;4.Wuhan Geology and Mineral Resources Institute,Wuhan 430205)

Fuzichong Pb-Zn deposit is located in south central of the nanling metallogenic belt and northeast section of the Bobai-Cenxi metallogenic belt.The ore-bodies is occurrence in the Ordovician System shallow deterioration calcareous clastic rock and the argillaceous limestone,mainly be controlled by NNE-trending faults and stratigraphic contact zone with intrusion.Based on the study of geological characteristics,the mineral inclusion characteristic,homogenization temperature,the temperature of mineral sulfur isotope，stable isotopic compositions and the Rb-Sr isochron age of sphalerite of Fuzichong Pb-Zn deposit,concludes that the Fuzichong deposit is formed the medium-to-high temperature hydrothermal environment;the S-Pb-H-O stable isotope composition shows that the ore-forming fluid mainly comes from magmatic hydrothermal systems.Rb-Sr isochron age of sphalerite which is yielded 132±3Ma indicated that Fozichong Pb-Zn deposit formed in Yanshanian and belongs to magmatic-hydrothermal-type deposit.

geological features;fluid inclusion;stable isotope;Rb-Sr dating of Sphalerite;Fuzichong Pb-Zn deposit,Guangxi province

P618.42，P618.43

A

1007-3701(2012)02-160-08

2011-11-08；

2012-01-08.

广西国土厅“钦杭带广西段整装勘查部署选区及成矿规律综合研究”和广西华锡集团股份有限公司“广西佛子冲矿田岩浆岩岩石地球化学特征及成岩成矿时代研究”项目资助.

潘 烨（1986—），硕士研究生，矿床学专业，

邮箱：panye8676@126.com.