基于铅锌矿床中锌ZN同位素特征探究

李 明

（辽宁省第九地质大队有限责任公司，辽宁 铁岭 112000）

当前在世界各国现有的发现中锌有五种稳定的同位素，即64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn，这五种锌同位素的平均丰度依次为48.89%、27.81%、4.11%、18.56%、0.62%，它们分布在不同的含锌矿物中，而且不同的含锌矿物中不同的锌同位素组成比例又存在明显差异。据有关研究表明，不同的锌同位素主要存在于闪锌矿、菱锌矿、水锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿和菱铁矿等铅锌矿物中，而这几种铅锌矿物中闪锌矿的含锌同位素比例又明显高于其他铅锌矿物，因此本文将以闪锌矿为主要参考对象来展开针对铅锌矿床中锌同位素的特征研讨。再根据有关研究发现，地幔的锌同位素组成结构相对单一，其整体相对富含重锌同位素，这表明地幔的锌同位素分馏不明显。

而地壳的锌同位素组成结构较为多样，整体也相对富含重锌同位素。陨石的锌同位素组成结构存在较大差异，这表明陨石的锌同位素分馏现象较为明显。随着离子体质谱仪的开发，锌同位素的研究进展趋于成熟，当前世界各国对于锌同位素的组成研究已经在气候学、古海洋学、环境地球化学等领域发挥了重要作用。本文对近些年来有关的铅锌矿床学方面的锌同位素数据进行分析，发现不同类型铅锌矿床中闪锌矿的锌同位素组成比例存在明显的规律，将于下文展开具体的阐述，以供有关学者参考。

1 闪锌矿中锌同位素的来源分析

依据闪锌矿δ66ZnJMC和δ34SCDT的关系，可以分析出铅锌矿床中闪锌矿的物质来源（图1）。矽卡岩型铅锌矿床的锌同位素组成投射点在岩浆热液区，这表明矽卡岩型铅锌矿床的锌同位素主要来源于岩浆岩。砂页岩型铅锌矿床的锌同位素组成部分主要集中在生物成因区，这表明砂页岩型铅锌矿床的锌同位素主要来源于生物源。热液脉型、喷流沉积型铅锌矿床的锌同位素组成部分主要存在于热液和生物成因区域，这表明热液脉型、喷流沉积型铅锌矿床铅锌矿床的锌同位素可能来源于岩浆岩和生物源的混合[1]。密西西比河谷型铅锌矿床的锌同位素组成部分分布范围较广，其主要集中于火成岩和变质岩区域，这暗示密西西比河谷型铅锌矿床的锌同位素可能来源于多种来源机制。

图1 不同类型铅锌矿床中闪锌矿的δ66ZnJMC和δ34SCDT关系图

2 主要类型铅锌矿床中锌同位素的组成特征探究

2.1 矽卡岩型铅锌矿床中锌同位素的组成特征

矽卡岩型铅锌矿床主要生产于碳酸盐类岩石与中酸性、中碱性侵入岩石接触带以接触带的周边区域，它是因为富含矿硅质的热液发生交代作用而形成的矿床，其大地构造环境主要为洋壳俯冲和弧后盆地环境、过渡型洋壳低角度俯冲环境、伴随洋壳增生的陆壳俯冲环境、陆壳上升环境。与矽卡岩铅锌矿床成矿有关的岩体一般为中酸性侵入岩体，比如石英闪长岩、花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩就是最常见的中酸性侵入岩体。

图2 闪锌矿的δ66Zn组成分布直方图

我国的矽卡岩型铅锌矿床形成时期主要在燕山期，其次的形成时期为印支期和海西期。赋矿围岩主要是一些碳酸盐岩类岩石，比如大理岩、结晶灰岩、灰岩、白云岩等就是最常见的矽卡岩型铅锌矿床赋矿围岩。在我国范围内矽卡岩型铅锌矿床的分布当中，安徽的铜陵凤凰山铅锌矿床的闪锌矿δ66Zn值为0.08‰，极差为0，平均0.08‰（n=2）,安徽的新桥铜硫铁矿床闪锌矿δ66Zn值为0.05‰（n=1），云南金厂河铁铜铅锌矿床闪锌矿的δ66Zn值为0.12‰～0.19‰，极差为0.07，平均0.13‰（n=6）[2]。据此已有的数据表明，矽卡岩型铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn总体分布在0.05‰～0.19‰之间，极差为0.14，平均0.11‰，这表明矽卡岩型铅锌矿床中锌同位素的组成结构不均一，并且变化范围较小，相对来说富集重锌同位素（图2）。

2.2 密西西比河谷型铅锌矿床中锌同位素的组成特征

密西西比河谷型铅锌矿床因为其广泛分布于美国密西西比河谷地区而得名，其大地构造环境为俯冲碰撞环境、大陆伸展的裂谷环境、前陆逆冲推覆带环境，其含矿岩系为碳酸盐岩建造模式，以白云岩为主，还有少量产生于灰岩中的矿床。这种铅锌矿床除了广泛分布于美国，还在爱尔兰、中国、西班牙等国中也有分布。爱尔兰高尔莫伊铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn值为0.14‰～1.33‰，极差为1.19，平均0.62‰（n=3）。爱尔兰利希恩铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn值为-0.17‰～0.34‰，极差为0.51，平均0.10‰（n=7）。爱尔兰锡尔弗迈恩斯铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn值为0.02‰～ 0.16‰，极差为0.14，平均0.09‰（n=2）。贵州杉树林铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn值为0.00‰～0.55‰，极差为0.55，平均0.25‰（n=13）。贵州赫章天桥铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn值为-0.26‰～0.58‰，极差为0.84，平均0.26‰（n=40）。西班牙佛罗里达铅锌矿闪锌矿的δ66Zn值为-0.87‰～（-0.07‰），极差为0.80，平均-0.41‰（n=6）。总而言之，密西西比河谷型铅锌矿床中闪锌矿的δ66Zn总体分布在-0.87‰～1.33‰之间，极差为2.2，平均0.23‰，这表明密西西比河谷型铅锌矿床中锌同位素的组成结构相对不均一，并且变化范围最大，相对来说也富集重锌同位素（图2）。

3 结语

加强对于铅锌矿床中锌同位素的特征探究能够有效促进铅锌矿产的研发效果，这对后期矿产能源的有效利用具有重要意义。笔者先于上文说明了铅锌矿床中锌同位素的主要载体矿物，然后分析了主要载体矿物闪锌矿中锌同位素的来源机制，最后探讨了主要两种铅锌矿床中锌同位素的组成特征，期待能为业内人士提供必要的信息帮助。