The genesis of the Jianzhupo Pb-Zn-Sb polymetallic deposit in northwestern Guangxi: Evidence from the characteristics of trace elements, rare earth elements, and hydrogen and oxygen isotopes of sphalerite
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摘要:
位于广西右江盆地北东侧的丹池成矿带是中国南方重要的有色金属矿集区，箭猪坡矿床是其南段五圩矿田中规模最大、成矿特征最具代表性的大型铅-锌-锑多金属矿床，由长期开采的脉状铅-锌-锑矿体和新发现的似层状锡多金属矿体组成。通过闪锌矿的微量、稀土元素和氢-氧同位素分析，对比研究2类矿体成矿特征的差异，进一步探讨成矿流体来源及矿床成因类型。分析结果显示：箭猪坡矿床不同类型矿体中闪锌矿均相对富集Fe、Cu、Pb、Sn、Sb，亏损Ga、Ge、Co、Ni，与典型的岩浆热液型矿床相似。同时，似层状矿体中稀土元素总量（ΣREE=12.80×10−6~44.31×10−6）高于脉状矿体（ΣREE=3.34×10−6），具有明显的轻、重稀土元素分馏和Eu亏损。闪锌矿氢-氧同位素分析结果中，脉状矿体δD=−81.8‰~−69.2‰，δ18O=2.1‰~5.2‰；似层状矿体δD=−109.4‰~−75.2‰，δ18O=−4.0‰~4.0‰，指示2类矿体的成矿流体为岩浆热液与大气降水不同比例的混合流体。以上特征表明，箭猪坡矿床属于岩浆热液型铅锌矿床，脉状矿体和似层状矿体成矿物质（流体）主要来源于岩浆热液。
Abstract:The Danchi metallogenic belt, located in the northeast of the Youjiang basin, is an important non-ferrous metal ore concentration area in southern China, and the Jianzhupo deposit, the largest and most representative large-scale Pb-Zn-Sb polymetallic deposit in the Wuxu ore field in the southern section of the deposit, consisting of vein Pb-Zn-Sb orebody and newly discovered stratified Sn polymetallic orebody. In this paper, through the analysis of trace elements, rare earth elements, and H-O isotopes of sphalerite, the differences in metallogenic characteristics of the two types of ore bodies are compared and studied, and the source of ore-forming fluids and the genesis of deposits are further discussed. The results show that sphalerite in different types of ore bodies in the Jianzhupo deposit is relatively enriched in Fe, Cu, Pb, Sn and Sb, and depleted in Ga, Ge, Co and Ni, which is similar to typical magmatic hydrothermal deposits. Meanwhile, the total amount of rare earth in the stratified ore body (ΣREE=12.80×10−6~44.31×10−6) is higher than that in the vein ore body (ΣREE=3.34×10−6), with obvious LREE and HREE fractionation and Eu depletion. The results of H-O isotope analysis of sphalerite show that δD=−81.8‰~−69.2‰, δ18O=2.1‰~5.2‰ (vein orebody); δD=−109.4‰~−75.2‰, δ18O=−4.0‰~4.0‰ (stratified orebody), indicating that the ore-forming fluids of the two types of ore bodies are mixed fluids with different proportions of magmatic hydrothermal and atmospheric precipitation. The above characteristics show that the Jianzhupo deposit belongs to magmatic hydrothermal Pb-Zn deposit, and the ore-forming materials (fluids) of vein ore bodies and stratified ore bodies are mainly derived from magmatic hydrothermal fluid.
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Key words:
- Jianzhupo deposit /
- sphalerite /
- trace elements /
- rare earth elements /
- hydrogen and oxygen isotopes /
- genesis of deposit /
- Guangxi
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图 1 五圩矿田构造地质简图（据蔡建明等，1995a；蔡明海等，2012修改）
Figure 1.
图 3 箭猪坡矿床2类矿体稀土元素配分模式图（标准化数据据Sun et al., 1989）
Figure 3.
图 6 箭猪坡矿床闪锌矿ln(In)-ln(Ga)图解（底图据Zhang et al., 1987；岩浆热液型铅锌矿床数据据裴秋明等，2015；康凯等，2020；火山热液型铅锌矿床数据据Zhang et al., 1987；Ye et al., 2011；MVT型铅锌矿床数据据李厚民等，2009；Ye et al., 2011；袁波等，2014；吴越等，2019）
Figure 6.
表 1 箭猪坡铅锌矿床2类矿体采样位置及矿物组合
Table 1. Sampling location and mineral combination of the two types of ore bodies of the Jianzhupo Pb-Zn deposit
矿体
类型样品编号 采样位置 矿物组合 似层状
矿体J201 247中段305线 闪锌矿-黄铁矿-辉锑矿-脆硫锑铅矿 J202 247中段305线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-辉锑矿-黄铁矿 J204 220中段307线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-辉锑矿-黄铁矿 J205 220中段307线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿 J215 220中段305线 黄铁矿-闪锌矿-辉锑矿-石英 脉状
矿体J208 190中段305线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿-石英 J209 190中段305线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿-石英 J211 160中段309线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿 J213 220中段307线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿-白云石 J214 220中段307线 闪锌矿-脆硫锑铅矿-黄铁矿-白云石 
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表 2 箭猪坡矿床2类矿体中闪锌矿微量元素分析结果
Table 2. Analysis results of trace elements of sphalerite in the two types of ore bodies of the Jianzhupo deposit
矿体类型元素 似层状矿体 脉状矿体 J201 J202 J204 J205 J215 J208 J209 J211 J213 J214 Fe 66800 65800 64400 60200 62300 57800 58800 64300 66400 18700 Co 0.28 0.16 0.20 0.18 1.13 0.16 0.12 0.05 0.03 0.47 Ni 2.03 1.76 4.45 1.22 2.95 2.54 1.14 1.29 1.03 2.80 Cu 3090 1410 3290 3790 2270 4140 5040 590 470 498 Pb 12600 2100 20200 24500 3230 39200 32700 1090 172 1880 Sb 11600 1880 13000 14200 3450 18800 16900 1130 121 978 Ag 266 51.60 55.70 95.60 239 58 65.60 22 5.85 10.90 As 149 19.10 67.10 56.50 10.40 66.70 47.20 19.30 7.43 11.90 Sn 788 751.61 3100 2619.70 644.61 3962.57 4890.69 332.18 209.71 462.30 Ga 7.26 7.06 6.87 6.71 6.98 5.90 5.52 6.46 8.56 3.81 Ge 2.74 1.63 0.80 3.09 2.48 1.35 0.55 0.15 0.14 0.71 In 6.87 6.31 14 8.23 13.20 11.90 14.50 102 133 3.77 In/Ga 0.95 0.89 2.04 1.23 1.89 2.02 2.63 15.79 15.54 0.99 In/Ge 2.51 3.87 17.50 2.66 5.32 8.81 26.36 680 950 5.31 Ga/In 1.06 1.12 0.49 0.82 0.53 0.50 0.38 0.06 0.06 1.01 Ge/In 0.40 0.26 0.06 0.38 0.19 0.11 0.04 0.0015 0.0011 0.19 注：微量元素含量单位为10−6
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表 3 箭猪坡矿床2类矿体中闪锌矿稀土元素分析结果
Table 3. Analysis of rare earth elements of sphalerite in the two types of ore bodies of the Jianzhupo deposit
元素 似层状矿体 脉状矿体 J201 J202 J204 J205 J215 J208 J209 J211 J213 J214 La 11.70 3.23 2.55 2.29 3.80 2.40 1.83 0.05 0.86 0.17 Ce 19 5.28 1.67 0.89 5.76 0.14 <0.0050 <0.0050 1.19 <0.0050 Pr 2.28 0.67 0.21 0.11 0.70 0.0037 <0.0005 <0.0005 0.18 0.02 Nd 8.58 2.65 0.78 0.47 2.50 0.12 <0.0005 <0.0005 0.73 0.17 Sm 1.32 0.48 0.12 0.06 0.42 0.02 <0.0020 <0.0020 0.15 0.24 Eu 0.17 0.08 0.01 0.01 0.04 0.0049 <0.0020 0.0048 0.02 0.09 Gd 0.85 0.28 0.06 0.03 0.33 <0.0020 <0.0020 <0.0020 0.08 0.47 Tb 0.08 0.03 0.01 0.01 0.04 0.0021 0.0020 0.01 0.02 0.11 Dy 0.20 0.06 0.02 0.02 0.14 0.0026 0.01 0.03 0.05 0.66 Ho 0.02 0.0046 <0.0010 <0.0010 0.02 <0.001 <0.0010 0.01 0.01 0.12 Er 0.07 0.02 0.01 0.01 0.06 0.0026 0.01 0.02 0.03 0.28 Tm 0.0044 0.0014 0.0014 0.0015 0.01 <0.001 0.0030 0.0035 0.0032 0.04 Yb 0.03 0.01 <0.0020 0.02 0.03 0.0021 0.01 0.03 0.02 0.26 Lu 0.0038 0.0014 <0.0010 <0.0010 0.0017 <0.001 <0.0010 0.0035 0.0032 0.03 Y 0.49 0.15 <0.01 0.03 0.43 <0.01 0.03 0.13 0.23 3.19 ΣREE 44.31 12.80 / / 13.84 / / / 3.34 / LREE 43.05 12.39 5.34 3.82 13.22 2.73 / / 3.13 / HREE 1.26 0.41 / / 0.62 / / / 0.21 1.97 LREE/HREE 34.19 30.04 / / 21.19 / / / 14.80 / LaN/YbN 246.84 165.49 / 102.66 90.86 819.77 164.08 1.28 34.27 0.47 δEu 0.46 0.61 0.25 0.45 0.28 / / / 0.43 0.83 δCe 0.85 0.83 0.42 0.27 0.80 0.04 / / 0.70 / 注：稀土元素含量单位为10−6
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表 4 箭猪坡矿床2类矿体中闪锌矿氢-氧同位素组成
Table 4. H-O isotope composition of sphalerite in the two types of ore bodies of the Jianzhupo deposit
矿体类型 样品编号 δDV-SMOW/‰ δ18OV-SMOW/‰ 似层状矿体 J201 −109.4 −3.7 J202 −96.1 −4.0 J204 −77.7 1.7 J205 −75.2 4.0 J215 −94.3 1.8 脉状矿体 J208 −75.6 5.0 J209 −69.2 5.2 J211 −75.3 2.1 J213 −81.8 4.6 J214 −76.7 3.7
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表 5 不同类型铅锌矿床中闪锌矿微量元素对比
Table 5. Contrast of trace elements of sphalerite in different types of Pb-Zn deposits
矿 床 温度/类型 平均值 来源 Fe Cu Sn Ga Ge In In/Ga 陕西铅硐山铅锌矿（n=11） SEDEX型 / / 27.40 32.96 / 0.51 / 李厚民等，2009 陕西二里河铅锌矿（n=9） SEDEX型 / / 1.94 33.81 / 0.20 / 湖南长登坡铅锌矿床（n=4） 低温MVT型 0.56 43.07 1.07 6.17 31.59 0.03 0.08 张沛等，2021 四川大梁子铅锌矿（n=20） 中低温MVT型 1.03 185.65 1.13 2.40 22.79 5.52 0.65 吴越等，2019 渝东南老厂坪铅锌矿床（n=3） 中低温MVT型 3.08 289.78 1.35 62.10 72.70 5.86 0.12 王皓宇等，2021 粤西庙山铜多金属矿床（n=10） 中高温矽卡岩型 3.96 32357 19.47 7.77 0.79 477.60 64.21 邢波等，2016 湘南宝山铜铅锌多金属矿床（n=5） 中高温矽卡岩型 3.15 2711 217.62 33.78 8.94 120.67 631.73 张天栋等，2021 湖南栗山铅锌铜多金属矿床（n=5） 中低温岩浆热液型 1.17 311.52 2.82 47.22 1.54 1.45 0.02 郭飞等，2020 藏南扎西康铅锌矿床（n=7） 中高温岩浆热液型 7.11 1416.74 313.59 3.27 0.05 46.31 17.22 张政等，2016 甘肃花牛山铅锌矿床（n=11） 中高温岩浆热液型 7.46 881.82 10.03 5.57 0.38 355.61 263.95 康凯等，2020 豫西骆驼山硫锌多金属矿床（n=8） 中高温岩浆热液型 / 1695.75 / 10.19 / 513.5 55.59 裴秋明等，2015 箭猪坡铅锌锑多金属矿床（n=19） 5.06 2558.14 103.09 5.87 / 296.66 61.75 刘涛涛等，2020 箭猪坡矿床脉状矿体（n=5） 5.32 2147.60 1971.49 6.05 0.58 53.03 7.39 本文 箭猪坡矿床似层状矿体（n=5） 6.39 2770 1580.78 6.98 2.15 9.72 1.40 本文 注：微量元素Fe含量单位为10−2，其余含量单位分数为10−6，“/”为该元素未测试。箭猪坡矿床中主要含铅矿物为脆硫锑铅矿，其他类型铅锌矿床中主要含铅矿物为方铅矿。刘涛涛等（2020）获得的箭猪坡矿床数据是针对脉状矿体中闪锌矿的分析结果
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图(7)
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