張永濤，孫立勛，倉(cāng)索南尖措

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青海尕什江鉛鋅礦硫同位素組成及成礦物質(zhì)來(lái)源

張永濤1，孫立勛2，倉(cāng)索南尖措3

（1.青海省地質(zhì)調(diào)查院青海省青藏高原北部過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810012；2.遼河油田公司興隆臺(tái)采油廠地質(zhì)研究所，遼寧 盤(pán)錦 124011；3.青海省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，西寧 810029）

青海尕什江鉛鋅礦位于互助縣松多鄉(xiāng)與樂(lè)都縣引勝鄉(xiāng)交界處，為熱液型鉛鋅礦。該文介紹，通過(guò)硫同位素研究，獲得尕什江鉛鋅礦中的10件金屬硫化物樣品（黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦）δ34S‰值變化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰。在硫同位素組成頻率直方圖上，其分布呈峰式分布，一個(gè)峰值在-11‰~9.0‰，一個(gè)在-8.5‰~7.5‰，另一個(gè)在-7.0‰~6.5‰，說(shuō)明礦床硫源具有混合來(lái)源特征。

鉛鋅礦；S同位素；成礦物質(zhì)來(lái)源；尕什江

青海尕什江鉛鋅礦位于互助縣松多鄉(xiāng)與樂(lè)都縣引勝鄉(xiāng)交界處，地理坐標(biāo)東經(jīng)102°20′35″、北緯36°45′55″。由礦區(qū)至平安縣約52km，交通較方便。該礦化點(diǎn)于1957年已由黃南地質(zhì)隊(duì)進(jìn)行過(guò)詳查，鉛鋅找礦仍未取得重大突破。周雄等[1]通過(guò)1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量，認(rèn)為水系沉積物樣品反映出尕什江及外圍具有良好的成礦條件，仍具有一定的找礦前景?，F(xiàn)根據(jù)礦化硫同位素組成，來(lái)探討該區(qū)成礦物質(zhì)來(lái)源。

1 成礦地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位于祁連山中央隆起帶黑龍掌中震旦系復(fù)式向斜核部的南翼[2]。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層由老至新有：

1）長(zhǎng)城系青石坡組（Chq），出露于尕什江北部和薩日浪西北部的山頂，分別構(gòu)成不完整背斜構(gòu)造，且遙相對(duì)應(yīng)。近東西走向，傾向南，傾角大于65°，與上覆克素爾組之不同層位為斷層接觸。巖性為黑云陽(yáng)起片巖，未見(jiàn)底，控制厚度116m。

2）薊縣系克素爾組（JxK），分布在礦區(qū)區(qū)中北部，由西向東沿走向橫貫整個(gè)測(cè)區(qū)，尕什江溝以西向南傾，傾角約6.5°左右，尕什江溝以東側(cè)轉(zhuǎn)向北傾，這可能是受南部巖漿向上侵入之供力及F1、F2斷層之南北向擠壓的影響使地層倒轉(zhuǎn)所致。傾角48°～74°，厚度319m～435m，由西往東有變薄的趨勢(shì)。下部主要為含石墨大理巖，上部則為白云石大理巖。

3）薊縣系北門(mén)峽組（Jkb），分布于測(cè)區(qū)中偏南部。下部主要為白云石大理巖；上部為片巖，板巖及大理巖。分兩段四層。與下伏克素爾組整合接觸。本層厚397～561m。

4）第四系（Q4），為松散砂礫層及植被浮土殘坡積層，廣布于測(cè)區(qū)溪流、沖溝、山坡、草灘，覆蓋面積達(dá)70%以上。

1.2 構(gòu)造

由于覆蓋廣大，構(gòu)造形態(tài)特征及確切部位不明顯，難以辨定，現(xiàn)就主要的褶皺和斷裂概述如下：

1）褶皺，研究區(qū)位于薩日浪-洛與溝-扎隆溝背斜南翼，背斜軸位于工區(qū)北部及東北部，由青石坡組構(gòu)成。樞紐呈馬鞍型起伏故使本區(qū)靠近軸部的地層在上翹的地方即測(cè)區(qū)東北部和西北部的山頂上出現(xiàn)較老的青石坡組，而在樞紐下凹地段即尕什江溝至薩日浪溝地段間上復(fù)的克素爾組仍保留可見(jiàn)。區(qū)內(nèi)地層表現(xiàn)為復(fù)雜單斜層，地層走向近東西，總體傾向南，傾角一般大于65°，僅在尕什江溝東F1與F2之間的Jxk和Jxb1地層向北傾，傾角一般也大于65°。

2）斷裂，根據(jù)斷層與地層走向關(guān)系可分三組，即走向斷層斜切地層走向之平推斷層及層間小逆斷層。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，為中酸性侵入巖。侵入巖主要為黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花剛閃長(zhǎng)巖，局部為閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖。黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母石英閃長(zhǎng)巖，黑云母二長(zhǎng)花崗巖分布于測(cè)區(qū)南緣和東南緣（延出測(cè)區(qū)外，屬同一大巖體），局部分布于薩日浪中部地帶，以巖基、巖株產(chǎn)出，閃長(zhǎng)玢巖僅巖體邊緣局部可見(jiàn)，閃長(zhǎng)巖則以零星巖脈分布于尕什江溝東。巖體與圍巖界線清楚，較干凈，未見(jiàn)有礦化現(xiàn)象。

2 礦體特征

礦化體產(chǎn)于克素爾組與花崗閃長(zhǎng)巖體接觸部位。礦點(diǎn)共有2 條礦化帶長(zhǎng)寬不等，長(zhǎng)25～75m，寬0.2～2.77m[2]，礦石以浸染狀構(gòu)造為主，部分可見(jiàn)條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等。方鉛礦，半自形—它形晶粒狀，粒徑0.02～0.1mm 之間，局部星散分布。礦石鉛品位約為1.2%，鋅品位約1.5%。礦（化）體地表出露較好，圍巖為克素爾組的灰?guī)r、大理巖以及石英片巖等，礦（化）體具有黃鐵礦化、硅化等圍巖蝕變。

尕什江鉛鋅礦S同位素直方圖

3 S同位素測(cè)試結(jié)果

尕什江鉛鋅礦中的10件金屬硫化物樣品（黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦）δ34S值變化于-10.975‰~-2.490‰，平均-8.353‰（見(jiàn)測(cè)試結(jié)果表）。其中黃鐵礦的δ34S值為-10.975‰~-2.490‰，平均-7.660‰，方鉛礦的δ34S值為-10.126‰~-6.772‰，平均-8.449‰，閃鋅礦的δ34S值為-9.228‰~-8.095‰，平均-8.836‰。在硫同位素組成頻率直方圖上，其分布呈峰式分布，一個(gè)峰值在-11‰~9.0‰，一個(gè)在-8.5‰~7.5‰，另一個(gè)在-7.0‰~6.5‰，說(shuō)明礦床硫源具有混合來(lái)源特征。

尕什江鉛鋅礦S同位素測(cè)試結(jié)果表（據(jù)文獻(xiàn)[3]）

序號(hào)測(cè)試礦物δ34S V-CDT序號(hào)測(cè)試礦物δ34SV-CDT 1黃銅礦-9.380‰6黃鐵礦-10.971‰ 2方鉛礦-10.126‰7方鉛礦-6.772‰ 3磁黃鐵礦-7.764‰8閃鋅礦-8.095‰ 4黃鐵礦-2.490‰9閃鋅礦-9.288‰ 5黃鐵礦-9.518‰10閃鋅礦-9.124‰

δ34S均為負(fù)值，除1件黃鐵礦外，其他金屬硫化物δ34S變化范圍較窄，顯示硫同位素組成比較穩(wěn)定。

10件金屬硫化物樣品具有較低的δ34S（-10.975‰~-2.490‰），顯示輕硫同位素富集，即富集δ32S。在野外及室內(nèi)工作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦石具有這種硫同位素組成的礦石中硫化物呈分散浸染狀、“斑點(diǎn)”分散狀硫化物細(xì)粒，這與野外觀察結(jié)果相吻合。室內(nèi)顯微鑒定發(fā)現(xiàn)，部分與鉛鋅礦共生的黃鐵礦呈草莓狀。

4 討論及結(jié)論

根據(jù)硫化物礦石的硫同位素分析結(jié)果可以看出，δ34SV-CDT值在-2.490‰~10.971‰之間，全為負(fù)值且變化范圍較大，說(shuō)明硫不是隕石硫，其成因可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關(guān)，其硫應(yīng)以生物還原硫?yàn)橹?。各金屬礦物的δ34SV-CDT值表面它們的硫是同源的。而這些硫化物礦石又受一定層位控制，巖性專(zhuān)屬性明顯，說(shuō)明它們又是同期的。

自然界硫的氧化還原過(guò)程中，厭氧細(xì)菌起著重要作用，當(dāng)厭氧細(xì)菌把硫酸鹽還原為硫化氫的過(guò)程中，在室溫調(diào)減和封閉系統(tǒng)環(huán)境下，由細(xì)菌還原硫酸鹽產(chǎn)生硫化氫的過(guò)程中同位素的差別最大可達(dá)60%以上[4]。硫酸鹽和硫化氫生成物可繼續(xù)如下同位素交換：

交換的結(jié)果可造成同位素分餾倍增，使細(xì)菌成因的硫化氫富集32S，其δ34S值在寬的范圍內(nèi)不規(guī)則地分布。礦石中10件金屬硫化物的硫同位素為較大的負(fù)值。由于熱液溫度可能較低,導(dǎo)致金屬硫化物具有極低的δ34S值，其成因可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關(guān)，其硫應(yīng)以生物還原硫?yàn)橹?。草莓狀黃鐵礦的出現(xiàn)，說(shuō)明生物還原作用是可能存在的。

Wilkin et al[5]認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)環(huán)境才能產(chǎn)生還原環(huán)境，由硫酸鹽還原菌還原硫酸鹽產(chǎn)生的硫化氫與鐵離子反應(yīng)形成的單硫化鐵首先達(dá)到過(guò)飽和，有機(jī)質(zhì)為硫化鐵前驅(qū)體成核[6]和黃鐵礦自生形成提供合適空間[7]，從而控制黃鐵礦形成和就位。因此，沉積黃鐵礦總是與有機(jī)質(zhì)相伴生。

礦物的硫同位素組成不僅與硫的來(lái)源有關(guān)，還受成礦地質(zhì)背景、物理化學(xué)條件等多因素制約，這些因素共同制約著硫同位素的組成及分餾程度。青石坡組沉積環(huán)境為淺水-較深水-較淺水變化的濱淺海沉積環(huán)境[8]。正如前文所討論的，具有極低的δ34S值可能與某種硫化物或硫酸鹽的還原作用有關(guān)，成礦熱液中的還原態(tài)硫在生物作用下，汲取了海水硫酸鹽和地層中的S，形成含鉛鋅熱液。在后期小型斷裂、褶皺的驅(qū)使下，使得原來(lái)沉積形成的Pb、Zn活化遷移，導(dǎo)致礦化局部富集，從而形成了尕什江鉛鋅礦。

[1] 周雄,張貽,岳相元,等.青海省樂(lè)都縣尕什江鉛鋅礦化點(diǎn)找礦前景探討—來(lái)自1：5 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量的證據(jù)[J].地質(zhì)學(xué)報(bào).2013,87（S1）:174-175

[2] 張建濤,蔣光宇,劉亮.青海省互助縣薩日朗-尕什江鉛鋅礦點(diǎn)1：1 萬(wàn)物探普查報(bào)告[R].平安：青海第九地質(zhì)隊(duì). 1983.

[3] 青海省第九地質(zhì)隊(duì).青海省互助縣薩日浪-尕什江鉛鋅礦點(diǎn)初步普查地質(zhì)報(bào)告[R]. 1984.青海省第九地質(zhì)隊(duì)

[4] 鄭永飛，陳汪峰.穩(wěn)定同位素地球化學(xué)[M].2008.北京:科學(xué)出版社.

[5] Wilkin R T, Barnes H L. Formation processes of framboidal pyrite[J].Geochim Cosmochim Acta, 1997. 61: 323-339

[6] Grimes S T, Brock F, Rickard D, et al. Understanding fossilization:Experimental pyritization of plants[J]. Geology, 2001. 29: 123-126

[7] Ruppert L F,Minkin J A,Mc Gee J J,et al. An occurrence of arsenic-bearing pyrite in the Upper Freeport coal bed, west-central Pennsylvania[J]. Energ Fuel. 1992.6:120-125

[8] 周雄,張貽,岳相元,等.青海引勝地區(qū)鎢銅多金屬資源遠(yuǎn)景調(diào)查2013年度工作方案[R].成都：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所. 2013.

δ34S Values and Ore Material Sources for the Gashijiang Pb-Zn Deposit in Qinghai

ZHANG Yong-tao1SUN Li-xun2CANGSUO Nanjiancuo3

(1-Qinghai Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources of the North Qinghai-Tibetan Plateau, Qinghai Institute of Geological Survey, Xining 810012;2- Geological Institute, Xinglongtai oil Extraction Factory, Liaohe Oilfield, PetroChina, Panjin, Liaoning, 124011; 3-The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining 810029)

The Gashijiang Pb-Zn deposit in Qinghai Province lies on the north margin of the central uplift belt of the middle Qilian orogenic belt. It is a hydrothermal type Pb-Zn deposit. δ34S values for chalcopyrite, galena and sphalerite from this deposit vary from -10.975‰ to -2.490‰ with average of -8.353‰ indicating mixed sulfur source.

Pb-Zn deposit; δ34S value; ore material source; Gashijiang

2016-01-11

張永濤（1981-），男，陜西寶雞人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作

P618.42、43；P579

A

1006-0995（2017）04-0565-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.008