东秦岭龙门店银铅锌矿稳定同位素组成特征研究

李军亭，陈书中

(1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016；2.河南省有色金属地质矿产局 第六地质大队，河南 郑州 450016)

龙门店银铅锌矿位于东秦岭重要的熊耳山银金钼成矿带内，在熊耳山隆起变质核杂岩西段。熊耳山成矿带位于华北板块南缘，西段富集银铅金，已探明Ag资源储量超过4 100 t，是我国重要的银成矿区之一。龙门店银铅锌矿区位于河南省洛宁县下峪镇和兴华乡境内，区内西到沙沟断裂，东至全宝山林场，南到漫子沟，北止洛宁山前断裂。龙门店矿区面积约17.06 km2。矿区位于豫西东秦岭熊耳山西段，区内地形条件复杂。

前人在龙门店矿区针对银铅锌矿开展了部分研究工作，赵定生[1]对龙门店银矿成矿地质背景及成矿地质条件进行了深入研究；漆何为[2]探讨了龙门店银矿各矿体特点及找矿思路；庞绪成等[3]划分了龙门店银矿成矿阶段；张凯涛等[4]对豫西龙门店银矿成矿规律进行研究，并开展深部预测等。2017—2018年，河南省国土资源厅开展了河南省洛宁县龙门店银矿控矿规律及找矿方向的研究。

目前，东秦岭龙门店银铅锌矿研究程度仍较低，成矿规律尚不明确，尤其是矿床成矿规律中成矿物质来源尚不明确，制约了龙门店矿区银铅锌矿床的进一步找矿勘探。此次研究工作收集了矿区及邻区区域地质和矿床资料，在基本了解矿区矿床地质特征的基础上，开展野外地质调查，采集岩矿和同位素测试样品，探究矿床成矿物质来源，以期服务于矿床成矿规律研究。

1 矿床地质背景

龙门店Ag-Pb-Zn矿床地域上位于河南省洛宁县，大地构造位置处于华熊地块[5]。此次研究的崤山—熊耳山地块这一构造单元位于潘河—马超营断裂带以北，南与卢氏—栾川陆缘褶断带相邻。矿区地层分区为华北地层区熊耳山小区。区内出露地层主要为基底太古宙太华岩群和盖层中元古界熊耳群，地壳结构具有较典型的地台型上、下2层结构型式，太古宙基底岩系经历了多期次与深层次的强变质、变形；盖层岩系变形较强，以浅层次的脆性变形为主，仅局部轻微变质[6]。东秦岭龙门店地区地质简图如图1所示。

图1 东秦岭龙门店地区地质简图Fig.1 Geological map of Longmendian area in East Qinling Mountains

1.1 火成岩

矿区火山活动主要发生在太古宙、中元古代和中生代。①新太古代侵入岩系可分为正片麻岩系和古侵入岩系。正片麻岩系总体特点为具较强变质变形而呈片麻状构造、保留侵入岩外貌特征而形成浑圆山包，可分为石板沟角闪斜长片麻岩(Sog，占8.4%)、马家沟黑云角闪斜长片麻岩(Mog，占45.8%)、西草沟黑云斜长片麻岩(Xog，占36.1%)、东草沟黑云二长片麻岩(Dog，9.6%)，形成顺序为Sog→Mog→Xog→Dog。据岩石类型、接触关系等，古侵入岩系可分为变超镁铁质岩、变辉长岩、变闪长岩及变花岗岩4类变辉长岩。②中元古代火成岩主要为熊耳群，早期为喷溢形成的火山岩，晚期为辉绿岩脉、闪长岩脉等。③中生代火成岩主要发育于燕山期，对矿区成矿有重要的控制作用，该期岩浆活动是古老结晶基底中金、银等多金属元素活化迁移的重要热动力条件。燕山期火成岩主要为中酸性岩侵入岩，分布广、规模大，包括一些深成侵入花岗岩体和浅成侵入的小型斑岩体(如南泥湖)、岩株(如祁雨沟)和岩脉。

1.2 构造

区域内断裂构造发育，按走向可分为NNE-NE向、近E-W向及NW向3组，褶皱不发育。NNE-NE向断裂为主要含矿构造破碎带，具多期、多阶段活动的特点，为区内的主要含矿构造破碎带。破碎带内构造岩主要为蚀变碎裂岩，由多条大致平行的断裂组成，总体走向一般40°，倾向北西，部分南东向，倾角18°～85°。出露长度为500～1 500 m，最长已有2 400 m，厚度1～8 m，局部可达约20 m。有分支复合，有膨大缩小现象，局部直立或有反倾现象，断裂构造为成矿热液的循环与储集成矿提供了良好的条件[7]。近东西向断裂也较发育，不集中构成断裂带，带内主要发育破碎的片麻岩或糜棱岩，多被中基性岩脉所充填，倾角较陡。该组断裂被后期北北东向含矿断裂带切穿，断裂带局部有硅化现象，带内发育有绿泥石构造片岩，平面上呈舒缓波状，走向为60°～-90°(∠30°～60°)。北西向断裂构造规模较小，幅宽大多在1 m之内，矿化蚀变见于局部地段[8]。

2 样品采样及测试结果

此次主要研究龙门店矿区K1、K9、K11-5矿脉，在地表、坑道、钻孔构造带详细观察的基础上，采取测试分析样品，在矿化较好的部位采集光薄片样品，在筛选光薄片结果中为矿石的样品中，挑选方铅矿进行S、铅同位素组成分析；在矿脉中挑选方解石进行碳—氧同位素组成分析。此次所采样品同位素分析由中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室承担，岩石光薄片制作与鉴定由中国有色桂林矿产地质研究院有限公司、河南省岩石矿物测试中心承担。

碳—氧同位素、硫同位素和铅同位素分析结果分别见表1—表3。

表1 龙门店银铅锌矿床碳—氧同位素测试结果Tab.1 Carbon-Oxygen isotopic test results of Longmendian Ag-Pb-Zn deposit ‰

表2 龙门店银铅锌矿床硫同位素测试结果Tab.2 S isotope test results of Longmendian Ag-Pb-Zn deposit ‰

表3 龙门店银铅锌矿床铅同位素测试结果Tab.3 Pb isotope test results of Longmendian Ag-Pb-Zn deposit

3 研究区同位素特征分析与讨论

3.1 碳—氧同位素

龙门店Ag-Pb-Zn矿床方解石中碳同位素(δ13CVPDB)和氧同位素(δ18OSMOW)平均分别为-1.67‰和13.66‰。岩浆或深部地壳流体的碳同位素(δ13CVPDB)和氧同位素(δ18OSMOW)值分别为-9‰～4‰和6‰～15‰；大气降水中碳同位素(δ13CVPDB)和氧同位素(δ18OSMOW)值分别为30‰～ -20‰和<0；海水中碳同位素(δ13CVPDB)和氧同位素(δ18OSMOW)值均接近0。由此可见，龙门店Ag-Pb-Zn矿床的碳—氧同位素与岩浆或深部地壳流体的碳—氧同位素组成相似。

龙门店一带龙门店Ag-Pb-Zn矿床碳—氧同位素特征、沙沟矿床碳—氧同位素特征[5]、铁炉坪矿床碳—氧同位素特征[9]、祁雨沟矿床碳—氧同位素特征和蒿坪沟矿床碳—氧同位素特征如图2所示，较大一部分样品落入花岗岩区，另一部分位于其右侧，整体显示具有向低温蚀变方向演变的趋势。综合分析认为，龙门店Ag-Pb-Zn矿床成矿物质来源复杂，成矿流体与岩浆活动关系密切。

图2 龙门店一带C-O同位素图解Fig.2 Carbon-Oxygen isotope diagram of Longmendian area

3.2 硫同位素

由硫同位素分析，以K1为代表的缓倾斜矿脉变化范围大(K1矿石硫化物(方铅矿)δ34S的变化范围为-25.93‰～1.03‰)，显示出与沉积硫化物、火成岩关系密切的特点，具有较大的负值，与上宫金矿床类似。有人将δ34S的较大负值解释为氧化的成矿环境，重硫集中到同期形成的重晶石中。但是此次坑道调查及镜下鉴定中并未发现有重晶石矿物的存在，且根据包裹体特征得出成矿环境应为还原环境，因此排除了这种可能。δ34S的较大负值可能是官道口群、栾川群等地层提供[10]。

以K9、K11-5为代表的陡倾斜矿脉变化范围小(K9矿石硫化物(方铅矿)δ34S的变化范围为-2.16‰～3.98‰，K11-5矿石硫化物(方铅矿)δ34S的变化范围为-4.94‰～5.16‰)，在0附近(图3)，成矿物质来源以地幔为主，落入火成岩范围内，其特点与沙沟、蒿坪沟、燕山期花岗岩类似。

图3 硫同位素对比Fig.3 Sulfur isotope comparison

3.3 铅同位素

此次研究工作主要对龙门店矿区K11-5、K9及K1三条矿脉中的方铅矿中的铅同位素进行了分析。系统做出龙门店矿石与区域性岩石的铅同位素206Pb/204Pb-208Pb/204Pb、206Pb/204Pb-207Pb/204Pb相关图解(图4)。

图4 龙门店矿区铅同位素图解Fig.4 Pb isotope diagram of longmendian mining area

(1)龙门店矿区矿石中铅同位素相对变化较大，206Pb/204Pb变化范围为17.523～18.146，207Pb/204Pb变化范围为15.525～15.873，208Pb/204Pb变化范围为38.014～38.960。可能表明成矿流体经历了复杂的演化过程，流体组成具有较大的不均一性。

(2)在铅同位素构造模式图上，龙门店矿区K9、K11-5矿脉的铅同位素集中分布在地幔铅与造山带铅演化线内，K1矿脉的铅同位素样品在上地壳演化线内，进一步反映成矿环境复杂。但总体上与燕山期花岗岩演化环境相符，表明成矿热源和燕山期花岗岩关系密切。K1矿脉铅同位素分布在造山带和上地壳演化线内以及上地壳演化线之上，反映了成矿热液在演化过程中可能与上地壳物质发生了较为强烈的交换[11-13]。

(3)熊耳群火山岩和太华群片麻岩全岩铅同位素变化范围较大。龙门店矿区矿石中铅同位素特征明显不同于熊耳群地层，这表明成矿物质不是来自熊耳群或衍生层位，K9、K11-5样品与部分结晶基底和燕山期岩体铅同位素较为接近，龙门店矿区的成矿物质可能主要与燕山期岩体有关，还和其围岩结晶基底有一定的关系，同时受到后期热液活动的影响。K1与结晶基底和燕山期岩体相距较远，说明K1的成矿物质与二者关系不明显。

龙门店银铅锌矿床矿石铅同位素特征参数w(Th)/w(U)和μ值分别为3.93～4.17和9.39～10.06，略大于中国大陆中新生代长石平均铅同位素演化的模式计算结果(w(Th)/w(U)=3.60，地幔)，与地壳中w(Th)/w(U)值相差较大。成矿热液向上运移时可能受到了Th含量高的下地壳铅的混染，导致矿床中w(Th)/w(U)值较高。其μ值(9.39～10.06)平均值为9.55，低于9.58，仅有2个数值(10.06、9.85)高于9.58，表明龙门店矿床金属硫化物的铅主要来自地幔，并有上部地壳物质的混染。

3.4 研究意义

综上所述，区内成矿流体和成矿物质来源均较复杂，K1成矿物质为上地壳，K9、K11-5成矿物质为地幔与下地壳混熔后形成的花岗岩浆。矿液在上升过程中与围岩发生了有限的物质交换，并有大气降水混入，在适当场所进行沉淀。

4 结论

(1)龙门店Ag-Pb-Zn矿床方解石中碳同位素(δ13CVPDB)和氧同位素(δ18OSMOW)平均分别为-1.67‰和13.66‰，与岩浆或深部地壳流体的碳—氧同位素组成相似，表明龙门店银矿床的形成与岩浆活动密切相关。

(2)龙门店K1矿化蚀变带硫同位素值δ34S为-25.93‰～1.03‰，变化范围大，显示出与沉积硫化物、火成岩关系密切的特点；K9和K11-5矿化蚀变带S同位素值δ34S为-2.16‰～3.98‰，变化范围小，表明其成矿物质来源以地幔为主。

(3)龙门店矿区矿石中铅同位素相对变化较大，表明成矿流体经历了复杂的演化过程。K1与结晶基底和燕山期岩体相距较远，其成矿热液在演化过程中与上地壳物质发生了较为强烈的交换。K9、K11-5样品与部分结晶基底和燕山期岩体铅同位素较为接近，表明其金属硫化物的铅主要来自地幔，并有上部地壳物质的混染。