區域地質背景

金沙廠鉛鋅礦床在大地構造位置上屬于揚子準地臺西緣，川滇黔鉛鋅成礦域內，區內分布著北東向及北西向深大斷裂，礦床和峨眉山玄武巖的空間分布受這些斷裂控制。該區域內出露結晶基底（昆陽群和會理群）、古生界地層、中生界三疊系和新生界第四系地層。除第四系外，其它地層均有鉛鋅礦床產出，尤其在震旦系、寒武系、泥盆系和石炭系地層中[5]。該礦區及其外圍位于北東向蓮峰深大斷裂與其次生的北西向金沙逆斷層的銳角交匯處（圖1），礦區北部和西部下寒武統地層中有多處石膏礦點，它們分布于金沙江兩旁，距離金沙廠礦床最近的是河口石膏礦床，位于礦區西北方向約4km處（如圖1）。該石膏礦點礦體較多，厚度變化較大，在1.6～11m之間，長約190～1000m；礦石由石膏及少量白云石組成，呈花崗變晶結構，具有塊狀和條紋狀構造；成因應屬淺海環境下的瀉湖相沉積礦床[13]。礦區周圍有多處泉水點，這些泉水大多分布于金沙江河谷地帶，水質一般為無色透明、無臭或微臭、微咸并帶澀味，上升熱泉居多，水溫30～50℃。距離金沙廠最近的泉水點位于金沙廠背斜軸部，距離礦區約1km。前人在燈影組上段白云巖中取泉水樣，水化學類型屬于硫酸鈉亞類,泉水無色無臭、透明和酸澀，總礦化度為1.375g/L，特征離子K+，Na+和Cl-的含量較低，但是SO42-和Ca2+離子的含量都相對較高。因此，推斷該泉水淋濾的可溶鹽是石膏[13]。礦區東北方向約12km處有內生銅礦化點，礦石礦物主要有黃銅礦、自然銅和孔雀石，成礦與峨眉山玄武巖有關，應屬與玄武巖噴發有關的熱液型銅礦化。

礦床地質背景

金沙廠鉛鋅礦床東西長約3.2km，南北寬1km，共有3個礦段，自西向東分別為炎山，房山和金沙廠礦段。2009年勘查礦區共圈定6個鉛鋅礦體（Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ礦體群、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ），它們主要位于下寒武統和上震旦統地層的層間破碎帶及金沙廠（F1）、F10和F12逆斷層中，其中主礦體是Ⅱ礦體群、Ⅰ2和Ⅳ礦體。礦區為一軸向285°的穹窿狀短軸背斜，最主要的斷裂構造是金沙逆斷層（F1）及其派生斷層。金沙廠斷層貫穿整個礦區，已知出露長度約7km；斷層走向NNW—SSE（290°～300°），傾向北東，傾角40°～85°。斷層破碎帶寬數米至150m，是該礦床的導礦和容礦斷層。礦區無巖漿巖出露，但是在礦區幾公里之外有大量峨眉山玄武巖分布。礦區內及其周圍出露的地層自老至新有上震旦統燈影組、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系及第四紀地層，缺失泥盆系和石炭系地層。下寒武統梅樹村組和上震旦統燈影組地層是區內鉛鋅礦的主要賦礦層位，梅樹村組上部是厚約10m的硅質白云巖，而下部是厚約27m的含磷白云巖。在滇東北燈影組層位存在一個南北長100km，東西寬40km的鉛鋅礦帶，金沙廠礦床位于該礦帶的北段。燈影組地層從老到新可分為舊城段（一段），下白巖哨段（二段）和上白巖哨段（三段）。舊城段上部為深灰色中厚層狀泥質白云巖，夾紫色粉砂質頁巖；下部為深灰色、黑色薄層粉砂質白云巖夾黑色碳質頁巖，層間見似皺節蟲痕跡化石，局部泥質白云巖含透鏡狀硅質巖。下白巖哨段（二段）為淺灰色厚層狀球形薄粉晶白云巖，含硅質條帶，因風化差異，突出于巖石表面是凸凹不平的疊層狀構造；球形薄粉晶白云巖組成物質較純，幾乎均為白云巖，球形藻的層圈由硅質白云巖或粉砂白云巖組成；局部層位具有溶蝕孔洞，多為鉛鐵礬、葉臘石、石英、方解石和白云石充填。下白巖哨段是該礦區最主要的含礦層。上白巖哨段（三段）是灰白色厚層狀粉晶白云巖，夾硅質薄層或團塊狀白云巖，白云巖具層紋構造，顯波狀層理。金沙廠礦床的主要礦石礦物是閃鋅礦和方鉛礦，還有少量其它金屬礦物如車輪礦、黃鐵礦、輝銀礦、黃銅礦及菱鋅礦、異極礦、水鋅礦、白鉛礦、鉛礬、孔雀石、藍銅礦和褐鐵礦，主要脈石礦物有重晶石、螢石、石英、白云石和方解石，礦石結構主要為自形-半自形粒狀結構和包含結構，礦石構造主要為塊狀、條帶狀、浸染狀、角礫狀、多孔狀和星點狀構造。礦石中閃鋅礦、方鉛礦及重晶石常常共生在一起，常見自形-半自形的閃鋅礦和方鉛礦被重晶石包裹。按照礦物的共生關系，礦石類型主要可分為：重晶石-閃鋅礦型、螢石-重晶石-閃鋅礦型、螢石-方鉛礦-閃鋅礦型和蝕變白云巖型。蝕變白云巖型中有很多紅色皮蛋殼狀的物質，經X射線衍射實驗測定這些礦物主要為鉛鐵礬、方解石、白云石和葉臘石。

樣品與分析方法

樣品采自金沙廠的Ⅱ礦體群，Ⅰ2和Ⅳ礦體，按照礦石礦物與脈石礦物的共生關系對礦石進行礦石類型分類。首先將樣品粉碎至40～80目，在雙目鏡下挑選出純凈的不同顏色閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦和重晶石，然后將挑選的樣品在瑪瑙研缽中研磨至200目以下。硫化物與硫酸鹽的硫同位素組成在中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室測試完成。研磨好的硫化物粉末先與CuO按不同質量比例混合（方鉛礦∶CuO=1∶2，閃鋅礦∶CuO=1∶6）置于馬弗爐內，然后加熱至1000℃并保持15min，產生的SO2在FinniganMAT-252質譜儀上測得硫同位素組成。本方法用國標GBW04415和GBW04414Ag2S做內標，以CDT為標準，分析精度為0.2‰。

實驗結果

閃鋅礦有多種顏色，為了便于統計，我們將其分成3種顏色，分別是淺色、深色和黑色。硫同位素分析結果如表1所示，閃鋅礦的δ34S值分布于3.9‰～11.2‰之間，平均值為5.5‰。淺、深和黑色閃鋅礦的δ34S值分別分布于4.9‰～11.2‰，4.4‰～5.0‰和3.9‰～4.6‰之間，平均值分別為7.4‰、4.7‰和4.2‰，可見閃鋅礦顏色越深其δ34S值越小。同一樣品中也是閃鋅礦顏色越深，δ34S值越小，但是它們之間的差值小于0.4‰（測試精度的2倍）。與方鉛礦共生的閃鋅礦δ34S值比較大，如樣品105-2-4-03，其值為10.3‰。方鉛礦樣品共有5個，其δ34S值在6.0‰～9.0‰之間，平均值為7.4‰；樣品889-03含有銅藍和銅綠，其δ34S值最大；螢石-方鉛礦-閃鋅礦型方鉛礦的δ34S值大于不含銅藍和銅綠的蝕變白云巖型方鉛礦的δ34S值。總共測試了2個重晶石樣品的δ34S值，分別為34.8‰和34.5‰。同一塊樣品閃鋅礦的δ34S值大于方鉛礦的δ34S值，如樣品105-2-4-03和Jshch23，閃鋅礦的δ34S值分別為10.3‰和11.2‰，而方鉛礦的δ34S值分別為7.0‰和8.2‰，這表明該礦床成礦流體局部達到硫同位素平衡。