Trace elements in sphalerites from the Mississippi Valley-type lead-zinc deposits around the margins of Yangtze Block and its geological implications: A LA-ICPMS study

扬子板块周缘铅锌多金属成矿带内分布着数以百计的沉积岩容矿型铅锌矿床，它们不仅是我国主要的铅锌矿产地，同时也是重要的稀散元素（Ge、Ga等）生产基地。本次研究采用LA-ICPMS技术分别测定了扬子板块西南缘的会泽铅锌矿床、金沙厂铅锌矿床、大梁子铅锌矿床，扬子板块北缘的马元铅锌矿床以及扬子板块东南缘的凤凰茶田锌（铅）汞矿床中闪锌矿的微量元素组成，以揭示闪锌矿中微量元素（稀散元素）的富集规律和赋存状态，并为矿床成因类型的厘定及稀散元素矿产资源综合利用提供更多依据。LA-ICPMS微量元素测定结果显示闪锌矿中不同微量元素（稀散元素）分布不均匀，但这些矿床中闪锌矿总体以富集稀散元素Ge、Ga、Cd，贫In、Se、Tl、Te为特征，其Fe、Mn含量要明显低于与岩浆热液有关的高温闪锌矿，指示了扬子板块周缘铅锌矿床可能形成于中-低温成矿流体，而与岩浆热液无直接的成因联系，此外这些矿床中闪锌矿富Ge贫In的特征与其他的密西西比河谷型铅锌矿床（MVT）一致。同时，本次研究综合分析了闪锌矿中不同微量元素（稀散元素）之间的相关关系，并与闪锌矿微量元素LA-ICPMS时间分辨率特征相结合，研究表明：这些铅锌矿床中稀散元素Ge可能主要通过3Zn2+↔Ge4++2（Cu+，Ag+）和2Zn2+↔Ge4++□（晶体空位）的替代方式进入闪锌矿，Ga在闪锌矿中富集机理主要为2Zn2+↔（Cu，Ag）++（Ga，As，Sb）3+。此外，为进一步揭示不同成因类型铅锌矿床中稀散元素的富集规律，本文还系统对比了全球范围内不同类型铅锌矿床闪锌矿的稀散元素（均为LA-ICPMS数据）组成特征，并初步探讨了造成不同成因闪锌矿中稀散元素（Ge、Ga和In）差异性富集的主要控制因素，研究表明：（1）Ge在中低温盆地卤水成矿系统（MVT和SEDEX矿床）和岩浆-火山热液成矿系统（浅成脉状铅锌矿床和VMS矿床）形成的闪锌矿中均可能富集成矿，但中低温浅成脉状矿床中Ge的富集程度要明显高于高温脉状矿床，指示了成矿温度是控制闪锌矿中Ge富集的一个重要因素。（2）铅锌矿床闪锌矿中In主要为岩浆来源，In倾向于在成矿温度较高的岩浆及火山热液成因铅锌矿床中富集成矿，而壳源的MVT和SEDEX型铅锌矿床中闪锌矿均贫In。可见除形成温度外，成矿物质来源是决定闪锌矿是否富In的关键因素。（3）除矽卡岩型铅锌矿床外，其他不同成因类型、不同形成温度的铅锌矿床中闪锌矿均可能富Ga。矽卡岩型铅锌矿床闪锌矿具有明显的贫Ga、Ge的特征，这可能是由于矽卡岩化过程中稀散元素Ga、Ge大量进入早期矽卡岩矿物，进而导致了成矿流体以及随后形成的闪锌矿中Ga、Ge的贫化。综上所述，闪锌矿中稀散元素富集与否和富集程度受成矿物质来源、成矿流体性质以及流体演化过程等多因素的综合控制。（4）扬子板块周缘铅锌矿床闪锌矿的微量元素（稀散元素）组成特征指示了它们形成于中低温成矿环境，稀散元素的富集规律与其它MVT型铅锌矿床类似。