杨炎申,潘小菲,赵苗,张智宇,龚雪婧.2017.Pb同位素对江西大湖塘矿集区部分矿床成岩成矿物质来源的指示[J].矿床地质,36(6):1439~1452YANG YanShen,PAN XiaoFei,ZHAO Miao,ZHANG ZhiYu,GONG XueJing.2017.Indication of lead isotopes to source of rock-forming and ore-forming materials of some deposits in Dahutang ore concentration area, Jiangxi Province[J].Mineral Deposits36(6):1439~1452
DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.06.012
Pb同位素对江西大湖塘矿集区部分矿床成岩成矿物质来源的指示
（1 中国地质大学， 北京100083; 2 中国地质科学院地质研究所, 北 京100037； 3 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京100037）
第一作者简介杨炎申， 男， 1992年生， 硕士研究生， 地质工程专业。Email: ysyang与成矿作用》(编号：2016YFC0600203)和国家地质调查项目《显生宙重大岩浆事 件调查@ cugb.edu.cn
**通讯作者潘小菲， 女， 1977年生， 副研究员， 主要从事矿床学研究。 Email: Pan -Smile0551@sina.com
收稿日期2016_12_09
本项研究受国家科技支撑计划项目“安吉_德兴铜钼多金属矿带成矿规律及勘查模型重点计 划研发课题(编号：2011BAB04B02)
摘要:大湖塘矿床为近年来赣西北发现的超大型钨铜多金属矿床，其钨资源量达到了超大型规模， 与南岭地区典型的钨矿床相比，大湖塘矿床缺乏应有的钨锡、钨钼元素组合，而以钨铜元素 组合为特征，铜资源量达到了大型规模。钨、铜为2种地球化学性质迥异的元素，其在同 一 空间的出现意味着可能存在不同来源端员的混合。笔者测定了大岭上、大岭上东南部大雾塘 矿区的一矿带以及平苗与成矿有关的岩体的全岩及矿石铅同位素，利用铀_铅同位素体系特 征将本次测定的全岩铅同位素数据中铅发生丢失的样品进行剔除，然后分别将同位素比值投 入不同的铅构造模式图解中，发现大湖塘全岩及长石铅数据主要分布于上地壳与地幔之间， 可能还有下地壳物质混入。为了得到更为准确的组分来源信息，使用了铅同位素全方位对比 法，对比了包括矿石铅、区内出露岩浆岩、区内及邻区相关地层、推测可能出现的岩石端员 组分及本次测定的大湖塘矿区成矿岩体的全岩及长石铅同位素值。结果表明，大湖塘成矿岩 体 来源于新元古代双桥山群深熔作用，成矿物质主要为岩浆来源，其中铜主要来自新元古代变 基性岩，钨主要来自元古代地层；其构造动力学背景可能受九瑞地区地壳加厚、拆沉远端系 统的影响。
关键词:
地球化学；铅同位素；全方位对比；多金属矿床；大湖塘
文章编号： 0258_7106 (2017) 06_1439_14 中图分类号： P597+.1 文献标志码：A
Indication of lead isotopes to source of rock_forming and ore_forming material s
of some deposits in Dahutang ore concentration area, Jiangxi Province
of some deposits in Dahutang ore concentration area, Jiangxi Province
(1 China University of Geoscience, Beijing 100083, China; 2 Institute of Geo logy, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 3 I nstitute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, B eijing 100037, China)
Abstract:The Dahutang deposit is a super_large tungsten_polymetallic mineral deposit disc overed in the northwestern Jiangxi province in recent years. Different to typica l tungsten deposit in Nanling region which was characterized by tungsten_tin or tungsten_molybdenum assemblage, Dahutang deposit owns super large scale of tungs ten reserve and large size of copper contents. Copper and tungsten, however, are two different elements with distinct geochemistry properties. Their appearance in same space may means mixing of several end_member from different sources. In this paper, lead isotopes of bulk granitic rocks related with metallogenesis in Dahutang deposit have been analyzed. After being checking the analyzed data by o bserving the characteristic of U_Pb system and removing the data suffered lead l oss, all the remaining data were plotted into the diagrams of 207Pb/ 204Pb versus 206Pb/204Pb and 208Pb/ 204Pb versus 206Pb/204Pb. The result showed that our dat a distribute between the curve of upper crustal and mantle, probably indicating e xistence of some material from lower crustal. To get more accurate component inf ormation, we used the fully Pb_isotope comparison method to contrast the lead is otopes of Yanshanian Dahutang ore_related granitic rocks with those of ore miner als, reginal magmatic rocks and sedimentary rocks from this area and adjacent re gion. Comparing Results showed that the ore_forming granite was produced by the anatexis of Neoproterozoic stratum and the metallogenic materials of Dahutang de posit were mainly originated from the magma. Copper were mainly derived from Neo proterozoic meta_basite, tungsten were from Neoproterozoic stratum. Granitic roc ks related with the mineralization of Dahutang W_Cu deposit are mainly derived f rom Neoproterozoic stratum.
Key words:
geochemistry, Pb isotope, full Pb_isotope comparison, polymet allic deposit, Dahutang
近年来，伴随着大湖塘矿床的发现以及朱溪深部找矿的突破，打破了江西“南钨北铜"的格 局 ，对华南钨矿分布格局产生了较大影响，也吸引了研究者们的目光。大湖塘超大型钨_铜多 金 属矿床由多个矿床组成，其钨资源量达到了超大型规模，铜的资源量也达到了大型规模。关 于大湖塘地区成岩成矿物质来源，文章中都提到左全狮（2006）分析得出的区 内新元古界双桥山群与大湖塘地区晋宁期花岗岩均具有较高的钨与铜的丰度，认为燕山期岩 浆岩成岩成矿物质来源可能与它们有关。其中，黄兰椿等（2012；2013）、Huang等（2014 ）和Mao等（2015）通过对大湖塘地区燕山期岩体的主量、微量元素 分析，认为大湖塘燕山期花岗岩主要是由变泥质岩部分熔融形成，同时对其锶_钕_铪同位 素 分析得出燕山期花岗岩的源岩应为元古代地壳物质，因此推测认为区内出露的新元古界 双桥山群应为大湖塘地区主要的成岩源岩；王辉等（2015）通过对大湖塘地区燕山期岩浆 岩中黑云母的成分分析，得出燕山期花岗岩均为过铝质S型花岗岩，成岩物质均为壳源；项 新葵 等（2015）、彭花明等（2015）和彭花明（2015）通过对燕山期岩体的钕_铪同位素分析， 认为成岩物质中还存在先期就位于双桥山群地层中的基性火山岩的贡献，并且暗示这种基性 火山岩组分可能是大湖塘地区铜的主要来源；项新葵等（2013）和阮坤等（2015）通过对大 湖塘矿区的 石门寺矿床硫化物硫_铅同位素分析，认为成矿物质具有地壳、上地幔多来源性质。
可以看出，元古界对大湖塘地区燕山期岩浆岩成岩物质的贡献得到了几乎所有研究者的认 可，但对于地幔组分是否参与燕山期成岩作用及其对成矿物质的贡献还存在争议。为了进一 步探究大湖塘地区燕山期岩浆岩成岩成矿物质来源，本文选取了大湖塘矿集区的一矿段、平 苗和大岭上3个矿床中与成矿有关岩体的铅同位素进行研究，结合前人分析的矿石矿物的铅 同位素，通过与收集的区域上各个端员的铅同位素数据进行对比，对大湖塘矿床成岩成 矿物质来源进行了探讨。
大湖塘矿集区由石门寺、平苗、大岭上、一矿带、狮尾洞、昆山等多个矿床组成，这些矿床 由北向南分为3个成矿带（蒋少涌等，2015）。其中大岭上矿区内断裂构造发育，NNE向和EW 向断裂控制了燕山期岩体的展布；NW向、EW向断裂控制了矿体和矿 脉的展布；NS向断裂切穿了矿体及晚期的岩体。区 内仅零星出露双桥山群浅变质岩。区内岩浆岩包括晋宁期花岗闪长 岩和燕山期花岗岩；燕山期花岗岩包括似斑状二云母花岗岩、细粒二云母花岗岩及黑云母花 岗斑岩、花岗斑岩等。最早期的似斑状二云母花岗岩沿早期断裂上侵，接着细粒二云母 花岗岩、黑云母花岗斑岩以及花岗斑岩在拉张应力作用下快速上侵并切穿早期岩体及围岩。 野外可见黑云母花岗斑岩切穿燕山中期似斑状花岗岩（图2b），且黑云母花岗斑岩与铜矿化 有关（彭花明等，2015）。花岗斑岩切穿矿体，与成矿无关。大岭上矿区矿化类型 主要有3 种，分别为细脉浸染型白钨矿化、石英大脉型黑钨矿化和隐爆角砾岩型钨铜矿化。其中细脉 浸染型为主要矿化类型，也是整个大湖塘矿床最重要的矿化类型，在本区可见于大岭上矿 区八一井内以及东南部的一矿带，矿化发生于似斑状二云母花岗岩及细粒二云母花岗岩与晋 宁期花岗闪长岩的接触带附近（图2b、c）；石英大脉型矿化的分布相对比较分散；隐爆角 砾岩型矿化主要发育于矿区西部的西陡崖，在八一井中也可见到。平苗矿区出露的岩浆岩主 要为晋宁期黑云母花岗闪长岩以及燕山期斑状白云母花岗岩和花岗斑岩，本区内还可见大量 无矿石英脉（图2d），近EW向展布，应为燕山期岩体流体出溶形成。平苗地区矿化类 型主要为细脉浸染型矿化以及发育于燕山期2种花岗岩中的云英岩型钨铜矿化。
Pb同位素分析在中国科学技术大学放射性成因同位素地球化学实验室完成。首先，准确地称 取粉末样品100～150 mg放于15 ml的Teflon闷罐中，滴入纯化HClO4酸8～10滴，摇匀后， 加入2～3 ml纯化HF酸，密闭加热一周左右以充分溶解样品。
Pb同位素分离纯化在AG1_X8阴离子交 换树脂（200～400目）中完成。同位素比值的测试在MAT_262热电离质谱计完成，Pb同位素 比 值测试采用单Re金属带并以硅胶为发射剂。Pb同位素比值测量精度好于0.01%。Pb标准溶液 N BS981的测量结果用于Pb同位素的质量分馏校正。Pb同位素分析的全流程本底<200 pg。
铅主要通过替换钾从而在花岗岩等硅酸质岩石中得到富集（Cherniak，1995），同时花岗岩 也是 铅平均含量最高的岩石，铅在花岗岩中主要的寄主矿物为长石和云母（Stuckless et al., 1981）。而变质作用会影响岩石中的元素迁移，硅酸质岩石中的铀铅体系很难保持封闭，铀 与铅 都具有活动性。Hammerli 等 (2015)通过对不同变质程度岩石的全岩地球化学以及单矿物化 学组分研究发现，随着岩石变质程度的加深，铅 会不断地从云母中流失，其中部分铅会进入长石，而进入钾长石的铅大约是进入斜长石铅的 2倍。但在整个变质作用过程中全岩铅总含量会降 低，原因可能是低级变质作用活化了铅，令其溶解并进入热液流体中。而铅丢失将直接导致 铅同位素比值不能准确地反映岩石信息，并且也会影响校正结果。采样区岩石均遭受了不同 程 度的蚀变，本次所采样品为蚀变程度较低的岩石，需要先剔除发生
蚀变导致铅丢失的样品。 图4分别以母体238U，子体206Pb对204Pb的比值为横、纵 坐标做图，可以很好地反映出体系内同位素演化情况。图中有3个样品存在铅丢失情况(位于 145 Ma参考线右侧)，将这3个 样品剔除（分别为DLSZK120_1_294.7、PMZK11_4_16以及YDZK47_29）。此外，几乎所有的 样品都存在轻微的铀丢失，因此无法通 过铀铅体系获得准确的年龄信息，但这对铅同位素校正及其结果影响不大。
因为岩石中含有一定数量的铀和钍，在地质历史过程中分别会放射性衰变为206 Pb、207Pb以及208Pb，现在测得的铅同位素组 成相对成岩时的要偏高，高出的那部分铅就是来 自放射成因；而长石中铀和钍的含量极低，其形成后几乎不会再有 放射性成因铅的产生（章 邦桐等，1988；张理刚等，1988；Dickin，2005；陈道公等，2009）。因此，长石铅同位素 可 以代表岩浆形成时的铅同位素组成，而全岩铅同位素则需要校正，本文按照Mao等(2 015)测试 的锆石U_Pb年龄的平均年龄值145 Ma，对全岩铅同位素比值进行了校正，可以观察到校正 后的全岩铅同位素结果与长石铅同位素结果基本一致（表1）。
对于Zartman图解在中国大陆应用的问题，中国研究者通过加入中国大陆数据，不断研究， 提出适用于中国的模式，朱炳泉等(1993；1998）提出的矿石铅Δβ_Δγ三维拓扑 法物质来源 示踪，张理刚等（1995）对中国大陆东部铅同位素的总结，李龙等（2001）提出了中国大陆 的铅同位素演化模式等，都大大推进了中国铅同位素领域的发展。图6即是使 用 李龙等（2001）根据加入中国大陆数据修改后得到的构造图。在207Pb/ 204 Pb_206Pb/204Pb图(图6左)上，大湖塘成矿岩体数据落入上地壳 与地幔演化线之间，偏向上地壳；在208Pb/204Pb_206Pb/ 204Pb图(图6右)上，数据也落在上地壳及地幔演化线附近，指示可能有一些下地壳 物质 加入，该图得到的结果明显比图5准确。从图解得到的结果可以看出，大湖塘成岩成矿都存 在不同 来源物质的混合，为了能够更加明确地了解究竟是哪些组分参与了混合，下面将对数据使用 全方位对比法分析。
全方位对比法是一种将区内所有岩浆岩、矿石、地层及基底数据归纳对比，观察各自的分布 特征及相关关系，从而追溯成矿物质来源的一种方法，其 正是利用了不同单元铅同位素经历了不同演化过程从 而具有组分上的差异来进行的（吴开兴等，2002；张建芳等，2009）。Hedenquist等(1992) 、张乾等（2000）和王立强等（2014）都曾使用全方位对比法对 成矿物质来源进行过探讨，此外，该方法也可用于岩石成因研究(White et al., 1985； Ul rych et al., 2016。将本次测定的大湖塘矿区全岩及长 石铅同位素，收集的矿石铅同位素，区内出露岩浆岩、区 内及邻区相关地层、邻区岩浆岩的铅同位素投于207Pb/204Pb_206Pb/2 04Pb图（图7）中，直观地观察大湖塘与成矿有关的燕山 期岩体全岩铅和矿石铅与其他地层、岩体、地体单元之间的铅同位素关系，合理推测大湖塘 成矿岩体和成矿物质的来源。
首先，对比大湖塘与成矿有关的燕山期岩体未校正铅发现，其演化方向与湘赣地区元古代地 层（HJP）铅同位素一致（图7），其中，HJP的数据包括赣北双桥山群、程浪群、修水群以 及湘西冷家溪群。大湖塘与成矿有关岩体经校正后的全岩铅及长石铅数据也基本落在HJP区 域内，且与HJP具有相近的变化趋势。Hedenquist等（1994）研究认为，以古老基底地 层为主要源岩的岩浆岩全岩铅同位素会表现出对基底地层铅同位素的亲和性，这就表明大湖 塘全岩铅同位素大部分继承了元古代地层铅的特点，反 映江南造山带中段元古代地层是大湖塘地区燕山期 岩浆岩的主要源岩，这也证实了前人对大湖塘地区的研究结果（黄兰椿等，20 12； 2013； Huang et al.，2014； Mao et al.，2015）。
同时可以观察到，大湖塘硫化物矿石铅同位素均落在皖南—赣北—鄂东南中生代岩浆岩长石 铅 AJHM区域内并具有大致相同的混合趋势（图7），表明大湖塘矿集区成矿元素铜主要为岩浆 来源，且成矿元素具混合特征。项新葵等（2015）通过对大湖塘 矿区石门寺矿床较早期花岗斑岩锆石Hf同位素研究，认为先期就位于双桥山群的具有弧岩浆岩特征的基性火山岩对燕 山期岩浆岩有一定的贡献，且暗示这种基性火山岩可能是铜的主要来源。此外，彭花 明（2015）通过对大湖塘地区燕山期花岗岩Sr_Nd同位素模拟研究，也认为新元古代地层 中的 变基性岩夹层可以在燕山期成岩阶段发生熔融，并提供部分成岩成矿物质。本文将亏损地幔 端员（DMM）与可以代表扬子板块中下地壳组分的岩浆 岩（YMLC）在图中进行混合模拟，试图模拟变基性 岩组分端员（图7，变基性火山岩）。模拟出的变基性火山岩端员组分在与湘赣 地区元古代地层（HJM）混合后可以很好地拟合出大湖塘矿石铅变化趋势，结合项新葵等（2 015）、彭花明等（2015）及彭花明（2015）的研究，推测这种变基性岩组分对成矿元 素尤其是铜有重要贡献。周洁等（2015）在对江南造山 带东段含钨岩体进行研究时也指出分 布于江南造山带上的一系列钨铜、钨钼矿床明显不同于“南岭型”钨矿，其含矿岩体与新元 古代造山形成的新生地壳、洋壳沉积物及幔源岩浆有关。因此，大湖塘地区深部应存在新元 古代的矿源层或是成矿元素含量高的基性岩浆岩，且其对燕山期成岩成矿有着不可忽视的影 响 。
另外，大湖塘地区出露的元古界双桥山群中钨丰度达9.13×10-6，为地壳克拉克 值的3.23倍 （左全狮，2006），众所周知钨是具有多种地球化学特征的元素，其在还原条件下具有部分 亲铁元素的特征；而在硅酸质熔体中则表现出强烈的不相容亲石元素特征（Palme et al.， 1981; Arevalo et al.，2008），陆壳中钨的丰度随地质历史发展，尤其是陆壳的重熔 作用（Knig et al.，2008），会不断累积富集。因此，元古界双桥山群不仅是大湖 塘成矿元素铜的主要来源，同时还应为成矿元素钨的主要来源。
同时，大湖塘地区晋宁期花岗闪长岩具有较高的成矿元素丰度，w(Cu)达到19 6×10-6，w(W)达到27×10-6，分别为地壳克拉克值的3.11倍和9.5 倍（左全狮，2006），晋宁期花岗 闪长岩作为大湖塘矿集区的主要围岩，其所含的成矿元素可在燕山期岩浆岩演化晚期岩浆_ 热液流体的萃取下进入流体并富集成矿。
另外，对比发现大湖塘地区燕山期岩浆岩全岩、长石、矿石铅同位素与九瑞地区成矿岩体长 石铅同位素有亲和性。大湖塘地处九瑞地区南端，紧邻九瑞地区，同属一个构造域，大湖 塘的成矿时代与九瑞地区大部分矿床的一致（表2），属于同时期岩浆成矿事件。前人研究 表明，九瑞地区燕山期岩浆岩形成的动力学背景是下地壳加厚、拆沉，并在此过程中发生了 强烈 的 壳幔相互作用（蒋少涌等，2008；Xu et al.，2014）。尽管全岩铅和矿石铅同位素指示大 湖塘成岩和成矿物质主要来源于壳源（图5～7），且彭花明（2015）分析认为大湖塘地区 岩 石圈没有发生拆沉，但大湖塘离拆沉区域很近，可获得拆沉区传导来的热能。邓晋福等（20 04）认为早期的挤压构造环境可使地幔物质封闭在壳内并与壳内物质发生充分的物质、能量 交换；侯增谦等（2009）也总结了挤压环境下有利于形成斑岩型矿床的5个因素，即封闭岩 浆、形成更大的岩浆房、促进岩浆房中的结晶分异和热液形成、难以形成张性断裂以及在抬 升剥蚀状态下突然的减压促进岩浆热液的出溶和运移。推测大湖塘地区深部变质沉积岩及其 中的变基性岩正是在这些因素影响下，接受到邻区岩石圈拆沉传导来的热量从而发生部分熔 融，并得以在挤压应力下于深部充分地结晶分异，在此过程中成矿元素得以富集，最终随岩 体上侵成矿。
(2) 大湖塘矿石铅同位素特征表明其成矿物质主要来自于岩浆岩。经分析推测认为铜主要来 自新元古代基性岩浆岩，钨主要来自元古代地层，此外，部分从新元古代基性岩浆岩 和晋宁期花岗岩中获得。推测大湖塘燕山期岩浆与成矿作用受九瑞地区下地壳加厚 、岩石圈拆沉远端动力学系统的影响。
志谢衷心感谢赣西北地质队及江西省916地质队对野外工作的支持，感谢李秋 耘博士在成文过程中的帮助，审稿专家及编辑部老师对论文提出了宝贵的修改意见，在此向 各位深表谢意！
可以看出，元古界对大湖塘地区燕山期岩浆岩成岩物质的贡献得到了几乎所有研究者的认 可，但对于地幔组分是否参与燕山期成岩作用及其对成矿物质的贡献还存在争议。为了进一 步探究大湖塘地区燕山期岩浆岩成岩成矿物质来源，本文选取了大湖塘矿集区的一矿段、平 苗和大岭上3个矿床中与成矿有关岩体的铅同位素进行研究，结合前人分析的矿石矿物的铅 同位素，通过与收集的区域上各个端员的铅同位素数据进行对比，对大湖塘矿床成岩成 矿物质来源进行了探讨。
1区域及矿床地质特征
江西省大湖塘矿集区位于扬子板块东南缘，江南造山带中段（图1）。构造上地处九岭_障公 山隆起中，该单元北接下扬子坳褶带，南衔萍乐结合带，东邻鄱阳坳陷，区域上该地还紧 邻长江中下游成矿带的九瑞矿集区。区内地层出露较为简单，为新元古界双桥山群海相火山 _碎屑岩沉积建造（Wang et al., 2008），主要为双桥山群安乐林组，岩性包括砂岩、砾岩 、板岩及千枚岩等。区内出露的侵入岩主要为呈岩基产出的晋宁期黑云母花岗闪长岩（图2a ），因其中粗粒特征，在野外极易辨认，同时其也是九岭岩体的主体；此外还出露一系列的 燕山期小岩体，呈小岩株、岩瘤或岩床产于双桥山群与晋宁期花岗岩中。区内遭受了较 强 烈的后期改造，其中褶皱构造为九岭复式褶皱中的靖林_操兵场次级背斜的东延部分。区内 断裂主要包括近EW向横贯新安里钨矿的剪切 带，以及数条NE_NNE向断裂，其中NNE向香果山_石门寺_狮尾洞断裂长达25 km（Mao et al., 2015）。这些断裂均切穿晋宁期花岗岩， 部分断裂切穿燕山期花岗岩，大湖塘矿集区的几个重要矿床都是沿着断裂分布的（图2a）。
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图 1江南造山带区域地质图（据Yao et al., 2016修改） ①—江山_绍兴断裂； ②—政和_大浦断裂； ③—赣东北断裂； ④—九江_石台断裂； ⑤ —郯庐断裂 Fig. 1Geological map of Jiangnan orogen (modified after Yao et al., 2016) ①—Jiangshan_Shaoxing fault; ②—Zhenghe_Dapu fault; ③—Northeast Jiangxi faul t; ④—Jiujiang_Shitai fault; ⑤—Tanlu fault |
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图 2大湖塘矿集区地质简图（a，据Mao et al., 2015修改）、大岭上矿区平面简图（b， 据张智宇等，2015修改）、 一矿带7号线剖面图（c，据蒋少涌等，2015修改）及平苗矿区 平面简图（d，据蒋少涌等，2015修改） Fig. 2Simplified geological map of the Dahutang ore concentration area (a, mod ified after Mao et al., 2015) and the Dalingshang ore deposit (b, modified after Zhang et al., 2015); Geological section along line 7 in the No. 1 ore belt (c, modified after Jiang et al., 2015); Simplified geo logi_ cal map of the Pingmiao ore deposit (d, modified after Jiang et al. , 2015) |
2样品采集及测试
本次用于实验的样品分别采自大岭上矿区ZK120_1钻孔和八一井，大岭上矿区东南部的一矿 带以及平苗矿区。采自ZK120_1钻孔中的样品为黑云母花岗斑岩（图3d）；采自一矿 带和八一井的样品为同一套样品，岩性包括似斑状二云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩以及黑 云母花岗斑岩（图3a、c、e）；采自平苗矿区钻孔中的样品为斑状白云母花 岗岩和花岗斑岩（图3b、f）。采集的所有样品均较新 鲜。进行全岩铅测试的样品需经破碎 并研磨至200目以下，送实验室进行分析。Pb同位素分析在中国科学技术大学放射性成因同位素地球化学实验室完成。首先，准确地称 取粉末样品100～150 mg放于15 ml的Teflon闷罐中，滴入纯化HClO4酸8～10滴，摇匀后， 加入2～3 ml纯化HF酸，密闭加热一周左右以充分溶解样品。
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图 3大湖塘部分矿区岩相学照片 a. 矿带似斑状二云母花岗岩； b. 平苗矿床斑状白云母花岗岩； c. 细粒黑云母花岗岩； d. 大岭上黑云母花岗斑岩； e. 矿带黑云母 花岗斑岩； f. 平苗矿床黑云母花岗斑岩 Qz—石英； Pl—斜长石； Kfs—钾长石； Ms—白云母； Bt—黑云母 Fig. 2Petrographic photo of the Dahutang ore deposit a. Porphyritic_like two_mica granite in No.1 ore belt; b. Fine_grained muscovite granite in the Pingmiao ore deposit; c. Fine_grained biotite granite; d. Bioti te granite porphyry in Dalingshang; e. Biotite granite porphyry in No.1 ore belt ; f. Biotite granite porphyry in the Pingmiao ore deposit Qz—Quartz; Pl—Plagioclase; Kfs—potassium feldspar; Ms—Muscovite; Bt—Biotite |
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表 1大湖塘矿区燕山期岩浆岩全岩铅同位素组成（按照t=145 Ma对铅同位素进行校正 ） Table 1Whole rock lead isotopic composition of Yanshanian granitoid from Dahut ang(Correct the Pb isotope, t=145 Ma) |
3测试结果及数据处理
对上述的17个样品进行了全岩铅同位素的测试，5个样品进行了长石铅同位素的测试，分 析结果见表1。从表1中可以看出，铅同位素比值变化范围较大， 206 Pb/204Pb比值变化于18.092～19.729（平均19.021）；207Pb /204Pb比值变化于15.690～15.776（平均15.724）；208Pb/ 204Pb比值变化于38.693～39.518（平均38.907），长石铅同位素则较为集 中。铅同位素明显具放射性成因铅的特征。铅主要通过替换钾从而在花岗岩等硅酸质岩石中得到富集（Cherniak，1995），同时花岗岩 也是 铅平均含量最高的岩石，铅在花岗岩中主要的寄主矿物为长石和云母（Stuckless et al., 1981）。而变质作用会影响岩石中的元素迁移，硅酸质岩石中的铀铅体系很难保持封闭，铀 与铅 都具有活动性。Hammerli 等 (2015)通过对不同变质程度岩石的全岩地球化学以及单矿物化 学组分研究发现，随着岩石变质程度的加深，铅 会不断地从云母中流失，其中部分铅会进入长石，而进入钾长石的铅大约是进入斜长石铅的 2倍。但在整个变质作用过程中全岩铅总含量会降 低，原因可能是低级变质作用活化了铅，令其溶解并进入热液流体中。而铅丢失将直接导致 铅同位素比值不能准确地反映岩石信息，并且也会影响校正结果。采样区岩石均遭受了不同 程 度的蚀变，本次所采样品为蚀变程度较低的岩石，需要先剔除发生
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图 4206Pb/204Pb_238U/204Pb图解 根据公式: (206Pb/204Pb)t=(206Pb/204 Pb)p-238U/204Pb(eλ238t-1)； 大湖塘矿石铅数 据自项新葵等（2013） Fig. 4Diagram of 206Pb/204Pb_238U/204P b On the basis of formula: (206Pb/204Pb)t=(206Pb/ 204Pb)p-238U/204Pb (eλ238t- 1) Lead isotopic of ore from Dahutang after Xiang et al., 2013 |
因为岩石中含有一定数量的铀和钍，在地质历史过程中分别会放射性衰变为206 Pb、207Pb以及208Pb，现在测得的铅同位素组 成相对成岩时的要偏高，高出的那部分铅就是来 自放射成因；而长石中铀和钍的含量极低，其形成后几乎不会再有 放射性成因铅的产生（章 邦桐等，1988；张理刚等，1988；Dickin，2005；陈道公等，2009）。因此，长石铅同位素 可 以代表岩浆形成时的铅同位素组成，而全岩铅同位素则需要校正，本文按照Mao等(2 015)测试 的锆石U_Pb年龄的平均年龄值145 Ma，对全岩铅同位素比值进行了校正，可以观察到校正 后的全岩铅同位素结果与长石铅同位素结果基本一致（表1）。
4Pb同位素对成岩成矿物质来源的指示意义
自Doe等(1979)和Zartman等(1981)提出铅同 位素构造演化模式以来，该模式图一直被国内外研究者 所使用，其能够根据壳幔分异和混合的地球化学规律较为有效地对不同圈层：地幔、下地壳 、 上地壳进行划分，成为判断铅同位素的来源使用频率最高的图解。但Zartman图解的构成 过程并未收录中国大陆的数据，仅凭该图解进行判断就可能得到不准确的结论。将本次 测得数据投入Zartman 等(1981)构造模式图（图5）后发现，207Pb/ 204Pb_206Pb/204Pb图中的数据基本沿着上地壳演 化线分布，表明其上地壳属性；而在208Pb/204Pb_206Pb/ 204Pb图上，数据落入下地壳与造山带之间，这种铅同位素的“自解耦"现象 也出现在了项新 葵 等（2013）对石门寺矿区矿石铅的讨论上，这时Zartman图解就不能很好地解释这个问题。 对于Zartman图解在中国大陆应用的问题，中国研究者通过加入中国大陆数据，不断研究， 提出适用于中国的模式，朱炳泉等(1993；1998）提出的矿石铅Δβ_Δγ三维拓扑 法物质来源 示踪，张理刚等（1995）对中国大陆东部铅同位素的总结，李龙等（2001）提出了中国大陆 的铅同位素演化模式等，都大大推进了中国铅同位素领域的发展。图6即是使 用 李龙等（2001）根据加入中国大陆数据修改后得到的构造图。在207Pb/ 204 Pb_206Pb/204Pb图(图6左)上，大湖塘成矿岩体数据落入上地壳 与地幔演化线之间，偏向上地壳；在208Pb/204Pb_206Pb/ 204Pb图(图6右)上，数据也落在上地壳及地幔演化线附近，指示可能有一些下地壳 物质 加入，该图得到的结果明显比图5准确。从图解得到的结果可以看出，大湖塘成岩成矿都存 在不同 来源物质的混合，为了能够更加明确地了解究竟是哪些组分参与了混合，下面将对数据使用 全方位对比法分析。
全方位对比法是一种将区内所有岩浆岩、矿石、地层及基底数据归纳对比，观察各自的分布 特征及相关关系，从而追溯成矿物质来源的一种方法，其 正是利用了不同单元铅同位素经历了不同演化过程从 而具有组分上的差异来进行的（吴开兴等，2002；张建芳等，2009）。Hedenquist等(1992) 、张乾等（2000）和王立强等（2014）都曾使用全方位对比法对 成矿物质来源进行过探讨，此外，该方法也可用于岩石成因研究(White et al., 1985； Ul rych et al., 2016。将本次测定的大湖塘矿区全岩及长 石铅同位素，收集的矿石铅同位素，区内出露岩浆岩、区 内及邻区相关地层、邻区岩浆岩的铅同位素投于207Pb/204Pb_206Pb/2 04Pb图（图7）中，直观地观察大湖塘与成矿有关的燕山 期岩体全岩铅和矿石铅与其他地层、岩体、地体单元之间的铅同位素关系，合理推测大湖塘 成矿岩体和成矿物质的来源。
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图 5大湖塘矿床全岩铅同位素构造模式图（底图据Zartman et al., 1981） Fig. 5Diagram of lead isotopic mode pattern in Dahutang (base map after Zartma n et al., 1981) |
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图 6大湖塘矿床全岩铅同位素构造模式图（底图据李龙等，2001） Fig. 6Diagram of lead isotopic mode pattern in Dahuta (base map after Li et al ., 2001) |
同时可以观察到，大湖塘硫化物矿石铅同位素均落在皖南—赣北—鄂东南中生代岩浆岩长石 铅 AJHM区域内并具有大致相同的混合趋势（图7），表明大湖塘矿集区成矿元素铜主要为岩浆 来源，且成矿元素具混合特征。项新葵等（2015）通过对大湖塘 矿区石门寺矿床较早期花岗斑岩锆石Hf同位素研究，认为先期就位于双桥山群的具有弧岩浆岩特征的基性火山岩对燕 山期岩浆岩有一定的贡献，且暗示这种基性火山岩可能是铜的主要来源。此外，彭花 明（2015）通过对大湖塘地区燕山期花岗岩Sr_Nd同位素模拟研究，也认为新元古代地层 中的 变基性岩夹层可以在燕山期成岩阶段发生熔融，并提供部分成岩成矿物质。本文将亏损地幔 端员（DMM）与可以代表扬子板块中下地壳组分的岩浆 岩（YMLC）在图中进行混合模拟，试图模拟变基性 岩组分端员（图7，变基性火山岩）。模拟出的变基性火山岩端员组分在与湘赣 地区元古代地层（HJM）混合后可以很好地拟合出大湖塘矿石铅变化趋势，结合项新葵等（2 015）、彭花明等（2015）及彭花明（2015）的研究，推测这种变基性岩组分对成矿元 素尤其是铜有重要贡献。周洁等（2015）在对江南造山 带东段含钨岩体进行研究时也指出分 布于江南造山带上的一系列钨铜、钨钼矿床明显不同于“南岭型”钨矿，其含矿岩体与新元 古代造山形成的新生地壳、洋壳沉积物及幔源岩浆有关。因此，大湖塘地区深部应存在新元 古代的矿源层或是成矿元素含量高的基性岩浆岩，且其对燕山期成岩成矿有着不可忽视的影 响 。
另外，大湖塘地区出露的元古界双桥山群中钨丰度达9.13×10-6，为地壳克拉克 值的3.23倍 （左全狮，2006），众所周知钨是具有多种地球化学特征的元素，其在还原条件下具有部分 亲铁元素的特征；而在硅酸质熔体中则表现出强烈的不相容亲石元素特征（Palme et al.， 1981; Arevalo et al.，2008），陆壳中钨的丰度随地质历史发展，尤其是陆壳的重熔 作用（Knig et al.，2008），会不断累积富集。因此，元古界双桥山群不仅是大湖 塘成矿元素铜的主要来源，同时还应为成矿元素钨的主要来源。
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图 7大湖塘矿床207Pb/204Pb_206Pb/204Pb 图解 其中NHRL为北半球参考线，DMM为亏损地幔，EMⅡ为富集地幔, 底图据Zindler et al. (19 86)。皖南_赣北_鄂东南中生代岩浆岩长石铅（AJHM）数据自张理刚等（1995）及文中文献 ；九瑞地区矿床长石铅（JRO）数据自Xu et al.，2015；湘赣地区元古代地层全岩铅（HJP ）数据自 张理刚等（1995）、张海祥等（2000），和蒋先强（2013）；大别造山带 岩浆岩全 岩铅（YMLC）数据自何永胜（2011）； 皖南_赣北晋宁期花岗岩长 石铅数据自凌洪 飞等（1998） Fig. 7Diagram of 207Pb/204Pb_206Pb/204 Pb in Dahutang Northern hemisphere reference line (NHRL), Depleted mantle (DMM), Enriched mantl e (EMⅡ) after Zindler et al., 1986; lead isotopic of ore from Dahutang after Xi ang et al., 2013; feldspar lead isotopic of Southern Anhui_Northern Jiangxi_Sout heastern Hubei Mesozoic magma (AJHM) after Zhang et al., 1995 and the reference in it; feldspar lead isotopic of Jiurui area (JRO) after Xu et al., 2015; whole rock lead isotopes of Proterozoic strata from Hunan and Hubei (HJP) after Zhang et al., 1995 and the reference in it, and Zhang et al., 2000, corre ction data after Jiang, 2013; whole rock lead isotopic of magma from Dabie oroge n belt (YMLC) after He, 2011; feldspar lead isotopic of Neoproterozoic granitoid from Southern Anhui_Northern Jiangxi after Ling et al., 1998 |
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表 2大湖塘地区及九瑞地区成矿年龄 Table 2 Ore_forming age of Dahutang and Jiurui district |
另外，对比发现大湖塘地区燕山期岩浆岩全岩、长石、矿石铅同位素与九瑞地区成矿岩体长 石铅同位素有亲和性。大湖塘地处九瑞地区南端，紧邻九瑞地区，同属一个构造域，大湖 塘的成矿时代与九瑞地区大部分矿床的一致（表2），属于同时期岩浆成矿事件。前人研究 表明，九瑞地区燕山期岩浆岩形成的动力学背景是下地壳加厚、拆沉，并在此过程中发生了 强烈 的 壳幔相互作用（蒋少涌等，2008；Xu et al.，2014）。尽管全岩铅和矿石铅同位素指示大 湖塘成岩和成矿物质主要来源于壳源（图5～7），且彭花明（2015）分析认为大湖塘地区 岩 石圈没有发生拆沉，但大湖塘离拆沉区域很近，可获得拆沉区传导来的热能。邓晋福等（20 04）认为早期的挤压构造环境可使地幔物质封闭在壳内并与壳内物质发生充分的物质、能量 交换；侯增谦等（2009）也总结了挤压环境下有利于形成斑岩型矿床的5个因素，即封闭岩 浆、形成更大的岩浆房、促进岩浆房中的结晶分异和热液形成、难以形成张性断裂以及在抬 升剥蚀状态下突然的减压促进岩浆热液的出溶和运移。推测大湖塘地区深部变质沉积岩及其 中的变基性岩正是在这些因素影响下，接受到邻区岩石圈拆沉传导来的热量从而发生部分熔 融，并得以在挤压应力下于深部充分地结晶分异，在此过程中成矿元素得以富集，最终随岩 体上侵成矿。
5结论
(1) 大湖塘与成矿有关的燕山期岩体全岩及长石铅同位素特征表明燕山期岩浆岩成岩物质主 要来自双桥山群元古代地层，其他组分贡献较少。(2) 大湖塘矿石铅同位素特征表明其成矿物质主要来自于岩浆岩。经分析推测认为铜主要来 自新元古代基性岩浆岩，钨主要来自元古代地层，此外，部分从新元古代基性岩浆岩 和晋宁期花岗岩中获得。推测大湖塘燕山期岩浆与成矿作用受九瑞地区下地壳加厚 、岩石圈拆沉远端动力学系统的影响。
志谢衷心感谢赣西北地质队及江西省916地质队对野外工作的支持，感谢李秋 耘博士在成文过程中的帮助，审稿专家及编辑部老师对论文提出了宝贵的修改意见，在此向 各位深表谢意！
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