云南会泽超大型铅锌矿床锌同位素地球化学研究

锌同位素体系是同位素地球化学研究新领域和热点之一。尽管锌同位素组成能直接示踪锌的来源与循环，为成矿作用过程提供新的约束，具有很好的矿床学应用潜力，但其研究还处于探索阶段。云南会泽超大型铅锌矿床以其独特的成矿地质条件及储量大、品位高、伴生元素多、开采深等特点是扬子地块西南缘铅锌多金属成矿域内的典型矿床，是研究锌同位素理论的天然实验室。该矿床丰厚的研究积累和矿床成因上存在的种种争议及分歧，又使其成为锌同位素体系矿床学应用示范研究的理想载体。本申请拟以三维空间闪锌矿及共生黄铁矿、典型剖面地层岩石及峨眉山玄武岩为研究对象，通过系统的锌同位素组成分析，辅以配套的Zn等元素含量分析、硫同位素组成分析和浅色闪锌矿流体包裹体地球化学研究，查明锌同位素空间分布特征及变化规律，界定共生矿物间锌同位素分馏系数，探究锌同位素分馏机理；挖掘锌同位素示踪潜力，精细刻画成矿流体演化过程，完善对矿床成矿机理的认识。

本项目选择会泽超大型铅锌矿床为研究对象，系统分析了矿区外围典型地层剖面和矿床三维空间不同产状闪锌矿的锌同位素组成，并附以邻区典型铅锌矿床闪锌矿的锌同位素组成作为对照。分析结果显示，峨眉山玄武岩δ66ZnJMC值范围为+0.30 - +0.44‰（n=3），震旦系灯影组至二叠系梁山组沉积岩的δ66ZnJMC值范围为–0.24 - +0.17‰（n=8），会泽闪锌矿δ66ZnJMC值范围为+0.10 - +0.68‰（n=25），天桥闪锌矿δ66ZnJMC值范围为–0.26 - +0.58‰（n=40），板板桥闪锌矿δ66ZnJMC值范围为+0.07 - +0.71‰（n=9）和杉树林闪锌矿δ66ZnJMC值范围为+0.00 - +0.55‰（n=13）。研究发现这些矿床间锌同位素组成没有显著差别，但矿床三维空间存在变化的锌同位素组成，变化规律为会泽10号矿体较1号矿体富重锌同位素，杉树林矿体深部较浅部富重锌同位素，天桥矿体顶部较底部富重锌同位素。此外，研究还发现浅色闪锌矿较深色闪锌矿富重锌同位素，晚期形成的闪锌矿较早期形成的闪锌矿富重锌同位素。在排除温度梯度和多锌源混合后，认为瑞利动力学分馏可以解释上述锌同位素组成的时空变化规律，即轻锌同位素被优先固定在沉淀矿物中，使流体逐步富集重锌同位素，导致后续沉淀的矿床逐渐富重锌同位素。这得到了沉淀和淋滤实验的支持。研究初步认为锌同位素对示踪物源和判别成因不敏感，但具有示踪成矿流体演化的潜力。此外，项目还对会泽、茂租、金沙厂和天桥铅锌矿床开展了同位素年代学及地质-地球化学研究，研究结果认为流体混合是矿物沉淀的重要机制，矿床主体形成于晚三叠世-早侏罗世（226-191 Ma），并可能受到喜山期（~32 Ma）构造-热事件的影响。综上，项目基本完成设计的研究内容，总体研究成果比较理想，达到预期研究目标。