摘要
四川省九龙县观音山地处松潘—甘孜东南缘，浅部地层可见矿化现象，物探发现深部异常明显，本文结合区域地质背景、岩矿特征、S同位素和黄铁矿电热性，探讨了该矿区成矿流体来源，并对深部隐伏矿体进行了预测。结果显示：该矿区黄铁矿存在两个世代；矿区金属硫化物 δ34S 值为-2.64‰～+1.55‰，呈塔型分布，硫源与岩浆作用有关，其硫同位素平衡温度范围为204～521 ℃，与成矿深度大致呈正相关，纵向上可见两期次温度梯度；黄铁矿热电性显示其形成温度为248～356 ℃，与同位素结果吻合。该矿床多期成矿流体沿东部深大断裂上升，汇聚于大水沟向斜核部成矿，部分成矿流体沿裂隙上升，在近地表形成受构造控制的脉状矿体。P型黄铁矿在2750 m埋深处可达98%，指示其深部有较好的找矿前景。
Abstract
The Guanyinshan area in Jiulong County, Sichuan Province, is located on the southeastern edge of Songpan Ganzi. Mineralization can be seen in the shallow strata, and geophysical exploration had found obvious anomalies in the deep strata. This article combines regional geological background, rock and mineral characteristics, S isotopes, and pyrite electric heating to explore the source of ore-forming fluids and the prediction of hidden ore bodies in the deep part of the mining area. The results show that there are two generations of pyrite in this mining area; the δ34S value of metal sulfides in the mining area is -2.64‰ to +1.55‰, distributed in a tower shape, indicating that the sulfur source is related to magmatic activity. The sulfur isotope equilibrium temperature range is 204 to 521 ℃, which is roughly positively correlated with the depth of mineralization. Two temperature gradients can be seen vertically; the thermoelectric properties of pyrite indicate a formation temperature of 248-356 ℃, which is consistent with isotopic results. The multi-stage ore-forming fluids of the deposit rise along the eastern deep fault and converge at the core of the Dashuigou syncline for mineralization. Some ore-forming fluids converge along fractures to form vein like ore bodies controlled by structures near the surface. P-type pyrite can reach up to 98% at a burial depth of 2750 m, indicating better prospecting prospects in its deeper regions.
0 引言
九龙县观音山地区位于松潘—甘孜造山带东南缘，该地区构造复杂，先后经历了印支期造山运动及新特提斯洋闭合等重大地质事件（Zhang et al.， 2006；Reid et al.，2007；Cai et al.，2009；Roger et al.， 2010），形成多期叠加褶皱体系、高角度逆冲推覆构造及燕山期岩浆侵入活动，构成极具成矿潜力的构造-岩浆复合系统。据四川省成矿区带划分，观音山铅锌多金属矿区隶属于特提斯成矿区域内的巴颜喀拉—松潘成矿省，矿种多样，其中铜、铅、锌品位高，且储量较大。地质调查证实，该区域三叠纪地层中已发现多处 Cu-Pb-Zn（Au）矿（化）点，典型矿床包括子杠坪铅锌矿、黑牛洞铜矿、里伍铜矿等 （陈敏华等，2013；曹发生，2016；周磊，2017；宋文琪，2019；毛艺等，2020；Yang and Deng，2022）。历史民采资料显示，观音山地区发育多条构造裂隙控矿型铅锌矿脉，延伸规模达百余米级，但系统勘查工作显示，目前尚未探明具工业价值的大规模矿体。基于区域成矿系统理论，揭示成矿物质来源及成矿深度约束条件，对于构建区域成矿模式、指导深部找矿工程部署等具有重要理论价值与实践意义。针对矿区成矿元素来源、典型矿物特征与岩矿特征结合，建立矿体空间展布与构造演化耦合关系，可为突破现有找矿瓶颈提供关键地质依据。
在构造控矿研究中，成矿指示元素的地球化学行为具有重要指示意义。硫是铅锌硫化物矿床的关键成矿指示元素，其同位素组成（δ34S）是揭示成矿物质来源与演化过程的重要地球化学示踪剂（马东升，1999；金灿海等，2015；胡瑞忠等，2016；金中国等，2016）。当同一矿体中不同硫化物矿物（黄铁矿-闪锌矿-方铅矿）呈现系统性 δ34S 分馏序列（δ34S 黄铁矿＞δ34S 闪锌矿＞δ34S 方铅矿），表明成矿系统已达到硫同位素平衡分馏状态，该分馏序列的定量差异（Δδ34S 矿物对）可通过同位素分馏方程（如 Δδ34S≈A×106 /T2）反演成矿温度，进而约束热液活动的深度范围（郑永飞，2001；张准等，2011；向达福等，2015；林振文等，2020；刘宇奇等，2021）。此类硫同位素体系的空间变异特征，可为成矿流体迁移路径、物质来源及矿床成因类型判别提供关键地球化学证据（谭洪旗等，2017；王文元等，2017；谈树成等，2019；李振焕等，2020；杨俊杰等，2020；Zhang et al.，2022）。
除成矿指示元素以外，矿物热电性同样能作为敏感的物理化学指标，有效记录矿物成分变异和晶体结构缺陷等微观特征（杨赞中等，2007）。黄铁矿是众多金属矿床矿石矿物中最为普遍的矿物之一，是地质过程研究的良好对象，对深部找矿勘察具有重要指示意义（Hill and Green，1962；陈光远等， 1987），通过系统分析黄铁矿热电参数与成矿地质条件的相关性，可为金属硫化物矿体形成深度、温度场分布、矿化强度以及成矿流体性质等关键地质问题提供重要约束（张胜男，2011；李灿明和李波， 2021）。前人研究表明，黄铁矿热电性导电类型分为电子导型（N 型）和空穴型（P 型），其热电性参数受杂质含量、形成温度、半导体参数、辐射和测量时冷热电极温差所影响，其热电系数（α）与其结晶温度存在显著的函数关系，且在垂向上呈现规律性变化特征（吴晋超等，2020；李灿明，2021；邵雪维等， 2021）。具体而言，脉状矿床中黄铁矿热电性表现出明确的空间分带性（胡楚雁，2001；寸小妮和张洪深，2020）。因此，黄铁矿热电性分析不仅能够有效反演成矿温度条件（通过 α-T经验方程），更重要的是可为深部隐伏矿体预测提供可靠的物理化学依据（Li et al.，2020；吴金检等，2024）。
本文以四川省九龙县观音山地区为研究对象，通过系统开展区域地质调查和浅表矿化特征分析，解析矿石矿物（黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等）的硫同位素组成特征（δ34S 值）及其空间变异规律，结合黄铁矿热电系数（α）的垂向分带特征，探讨该区地质特征、成矿物质来源、成矿温度、矿区成因，并开展深部隐伏矿体预测，为该地区深部找矿工作提供依据。
1 区域地质背景
研究区位于青藏高原东部的松潘—甘孜造山带（地块），该区域先后经历了新元古代Rodinia古陆裂解、古生代古特提斯洋的开合、中生代印支期造山运动以及新特提斯洋的闭合等多期次的构造运动，造就了复杂的褶皱构造样式和频繁的岩浆活动。矿区位于扬子地台（Ⅰ级构造单元）西南缘攀西裂谷东部康滇地轴（Ⅱ级构造单元）、泸定—米易台拱（Ⅲ级构造单元）之冕宁台穹中段（Ⅳ级构造单元），西与盐源—丽江台缘凹陷相接，东与石棉台穹相邻（许志琴等，1991）。
区域地质构造复杂，地层常倒转，断层频繁导致元古宇、下古生界全部缺失，上古生界缺失石炭系，中生代仅出露中—下三叠统（许志琴等，1991），除上二叠统底部为变质基性玄武岩、下泥盆统为变质酸性火山岩外，其余地层岩性主要以浅变质的变砂岩、板岩、千枚岩、大理岩为主，第四系为冲积和洪积、坡积、残积物，分布于河谷地带。区内褶皱、断裂发育，断裂主要为南北走向，褶皱紧密，地层常倒转。研究区岩浆岩较为发育，从印支期、燕山期及喜马拉雅期均有不同程度的岩浆活动，导致基性—超基性和中酸性岩体的广泛分布，为多金属成矿提供了丰富物质来源。变质作用类型多样，有区域动力热流变质作用等。区域总体成矿地质条件优越，已发现近南北向的石棉、铁、铜、铝、锌、金多金属异常带，有铅锌、铜金、菱铁矿等矿产。区内大面积出露三叠系（许志琴等，1991）。
邻近区的子杠坪中型铅锌矿床地处松潘—甘孜造山带东南缘与扬子地块西缘交界地区（刘应冬等，2020）；黑牛洞铜锌矿床位于扬子地台西缘、南北向康滇地轴的北西侧、江浪构造穹隆的西南翼 （李建忠等，2012）；里伍铜矿床构造上处于康滇地轴西侧，松潘—甘孜造山带东南缘，北东向木里— 锦屏弧形推覆构造带北西侧后缘（师天祺等，2017； 图1）。
1 —绿混杂岩带；2—滑脱带；3—逆冲断层；4—铅锌多金属矿点；5— 铜金多金属矿床；6—研究区
QCB—羌塘—昌都陆块；YZB—扬子陆块；B4—雅江被动陆缘中央褶皱带-推覆带；B5—木里腹陆弧形滑脱推覆带；C2—盐源前缘逆冲带；①—鲜水河平移断层；②—安宁河断裂；③—木里断裂；④—金河—箐河断裂；a—观音山铅锌多金属矿点；b—子杠坪铅锌矿床； c—黑牛洞铜矿床；d—里伍铜矿床
2 矿区地质特征
矿区出露地层主要为中—下三叠统陆源碎屑沉积岩，由上到下分为 3 个岩性段，分别为：第五段 （T1-25）薄层大理岩、炭质千枚岩夹变砂岩，局部见黄铁矿化、绢云母化等；第四段（T1-24）青灰色条纹条带状大理岩、钙质千枚岩、炭质千枚岩，岩石节理裂隙发育，中部青灰色条纹条带状大理岩为矿区上部含矿层，矿产主要为铅、锌，含少量铜、金，老硐内见构造裂隙及层间裂隙控制的热液型铅锌矿脉；第三段 （T1-23）灰白色厚层块状大理岩，为矿区下部含矿层，矿产主要为铜、金，局部见少量铅、锌。
矿区位于大水沟向斜东翼，其地层呈单斜层 （图2）。断裂主要为南北向、东西向、北东向、北西向 4 组，以南北向断裂最大，纵贯全区，是区内主要的导矿构造，西盘岩层中层间滑动和层间裂隙较发育（图3a）。矿区北段在断层顶板硅化、绢云母化强烈，明显见构造裂隙控制的热液型黝铜矿、方铅矿石英方解石脉。
图2观音山铅锌多金属矿区域构造剖面示意图
1—中—下三叠统板岩、片岩夹多层巨厚大理岩；2—上二叠统变质砂岩、板岩、大理岩；3—上二叠统绿色板岩夹大理岩；4—上二叠统板岩、大理岩、变质砂岩；5—上二叠统变质玄武岩夹玄武角砾岩、凝灰岩；6—下二叠统大理岩；7—中泥盆统大理岩；8—中泥盆统肉红色大理岩、灰白色板岩；9—中泥盆统板岩、大理岩、变质砂岩；10—早震旦系花岗岩
图3四川省九龙县观音山铅锌多金属矿区地质简图（a）及观音山铅锌多金属矿体分布图（b）（据四川省第七地质大队，2022①修改）
矿区北部地表出露由岩溶形成的溶洞，和伴随溶蚀坍塌形成的断崖，规模大小不一，在溶蚀孔隙中可见褐铁矿充填，岩溶形成的广泛虚脱空间为区内下部含矿层（T1-23）中主要赋矿部位（图3b）。
围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化，方解石化、重晶石化、白云石化、钙化次之。三叠系第四岩性段 （T1-24）石英多呈脉状、团块状充填于破碎带或含矿构造裂隙中。黄铁矿分布于原生矿体或大理岩、千枚岩的裂缝之间，呈团块状、浸染状、细脉状，包括细小的立方体、五边形、不规则的颗粒等，粒径一般 0.1～2 mm，局部可见粗粒黄铁矿。
3 矿体与矿石
3.1 矿体特征
该区铅锌多金属矿受构造控制明显，其产出部位、矿体形态、规模、品位变化、热液蚀变和矿石类型等地质特征，表明矿体是受构造裂隙或层间裂隙控制的热液型铅锌多金属矿脉。据其矿石矿物成分，可分为闪锌矿和方铅矿石英方解石脉、黄铜矿石英脉型、黝铜矿和黄铜矿石英方解石脉3种类型。其中，上部含矿层中矿体主要赋存在中—下三叠统第四段（T1-24）条纹条带状大理岩中近似顺层产出的层间破碎带及岩石节理、裂隙中，矿体主要呈薄膜状、似层状、透镜状（图4a）。下部含矿层中矿体主要赋存在底部第三段厚层块状大理岩（T1-23）中，矿体呈穴状、囊状和不规则状（图4b）。区内矿体以充填为主，交代现象极不明显，矿体与围岩接触界线清晰，呈突变接触。
3.2 矿石特征
观音山上部含矿层矿石以原生铅锌矿石为主，矿石大多呈块状、条带状构造，局部见角砾状铅锌矿石。下部含矿层矿石以氧化铜金矿石为主，多呈蜂窝状，孔雀石化强烈，主要呈薄膜状产于矿石表面及节理裂隙中，局部见团块状铅锌矿产出（图4c）。
通过镜下鉴定，研究区矿石主要结构类型有半自形晶粒状结构、包含结构、格状结构、乳滴状结构、交代残余结构、交错结构和浸蚀结构等（图4d~i）。
图4观音山铅锌多金属矿矿体形态、矿石组构
a—似层状矿体；b—囊状矿体；c—块状粗粒方铅矿矿石；d—黄铁矿（Py）内部被闪锌矿（Sp）交代导致黄铁矿晶体破碎；e—方铅矿（Gn）呈半自形晶粒状；f—闪锌矿（Sp）沿方铅矿（Gn）裂隙呈格状分布形成格状构造；g—黄铁矿（Py）呈乳滴状分布在闪锌矿（Sp）中形成乳滴状结构；h—方铅矿（Gn）沿黄铁矿（Py）边缘轻度交代成浸蚀结构；i—黄铁矿（Py）呈乳滴状分布在闪锌矿（Sp）中形成乳滴状结构
3.3 成矿期次划分
矿体中的矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿与黄铁矿，其他金属矿物包括辉锑矿、褐铁矿等。脉石矿物主要为石英和方解石。通过对矿物组合、嵌布特征、矿脉穿插关系的详细研究显示，黄铁矿存在两种形态，分别为粒状与乳滴状（图4d、g），其中部分粒状黄铁矿内部被闪锌矿交代溶蚀（图4d、h），说明黄铁矿存在两个世代（Py I 和 Py II）；而闪锌矿和方铅矿只出现粒状共边结构（图4e、f），没有明显的穿插、包含等特征，说明两者可能为同一时期共生关系。认识到矿物的结晶世代具多期性特点，矿石的组构特征也反映了矿体的多种成因类型。矿区成矿期以热液成矿期为主，并且划分为粒状黄铁矿阶段与黄铁矿-多金属硫化物阶段（表1）。
表1观音山铅锌多金属矿成矿期次与成矿阶段
4 样品测试及结果
4.1 样品采集及测试
样品采自观音山铅锌矿区1、2、5号平硐内矿石脉中，共 11 件。选择具有代表性部分磨片，同时结合已有的基础地质资料，进行硫化物硫同位素分析与黄铁矿电热性测试，探讨成矿流体来源、成矿模式与寻找深部矿体。
方铅矿、闪锌矿、黄铁矿单矿物挑选及硫同位素测试在南京宏创地质勘查技术服务有限公司实验室完成，仪器设备由美国热电公司的 253plus、 Flash EA 元素分析仪和 Conflo IV 多用途接口构成。采用 IAEA-SO-5，IAEA-SO-6 和 NBS 127 三种国际标准物质。将含有不超过100 μg硫的样品和3倍于样品的 V2O5，包在一个 9 mm×5 mm 的锡杯里，自动进样器每次投入燃烧反应器中一个样品，通入 5 ml 纯氧气，使样品在 1020℃下燃烧，燃烧产生的所有气体在氦载气流下带入并通过分层充填 WO3和 Cu 丝的氧化还原反应器，使所有气体充分氧化，同时使生成的少量 SO3通过 Cu丝层时还原为 SO2。测试结果分析精度可达到0.2‰。
黄铁矿热电性测试在成都理工大学矿相实验室完成，仪器设备为BHTE-08热电系数测量仪。主要针对平硐2和平硐5中所取的4件样品，进行热电性测试。先将黄铁矿单矿物粉碎至60~100目粒级，再选取 196 粒纯净黄铁矿单晶。挑选好的纯净样品，测试黄铁矿单晶前设置活化温度 t 为（45±1）℃ （孙文燕等，2012）。试验测试时，将待测试矿物颗粒样品放在冷端测试台，几乎垂直地按压待测试矿物颗粒上的测试笔（热端），等待热端的电动势值稳定，并记录数据，共记录200个数据结果。
4.2 硫同位素数据分析
观音山成矿区硫化物硫同位素分析结果如表2所示。据表2可知，观音山成矿区中 3 种硫化物的 δ34S值相对集中于 0值附近。其中，黄铁矿 δ34S值为-0.06‰~1.56‰，离散程度为 0.41‰；闪锌矿 δ34S 值为-1.02‰~0.90‰，离散程度为 0.57‰；方铅矿 δ34S 值为-2.64‰~-0.38‰，离散程度为 0.62‰，说明硫化物中硫同位素分布相对集中，推测矿区形成时的物化环境未发生显著变化（滕建青等，2018）。
表2观音山铅锌多金属成矿区硫化物δ34S数据（‰）
结合数据表和硫同位素组成分布图可以看出 （图5），观音山成矿区矿石中同一种硫化物的δ34S值变化较小，整体呈塔型分布在0值附近，数据显示黄铁矿的δ34S值最大，方铅矿的δ34S值最小。样品中除了S04矿石样品（δ34SSp（+0.19‰）＞δ34SPy（-0.06‰）＞ δ34SGn（-2.22‰））和 S11 矿石样品（δ34SPy（+0.94‰）＞ δ34SGn（-0.38‰）＞δ34SSp（-0.41‰）），其余矿石样品中 δ34S 值均表现为 δ34SPy＞δ34SSp＞δ34SGn，因此观音山成矿区的硫化物整体上基本满足硫同位素分馏平衡。结合矿区黄铁矿呈两个世代和样品硫同位素未达到完全分馏平衡，说明矿区内部分矿石出现多期矿化分馏现象，推测部分矿石具有多起叠加成矿的特征。
图5观音山铅锌多金属矿硫化物硫同位素直方图
4.3 硫同位素平衡温度计算
观音山成矿区硫化物矿石满足硫同位素分馏平衡，可利用闪锌矿-方铅矿矿物对计算硫同位素平衡温度。本文采用的是Seal（2006）介绍的硫同位素平衡分馏方程：
(1)
式（1）中，α 是硫同位素分馏因子，A、B 和 C 是根据经验确定的常数，T单位为 K，其余参数参照表3。
计算得到硫同位素平衡分馏方程为：
(2)
利用式（2），对观音山成矿区硫化物矿石样品分别计算硫同位素平衡温度，结果如表4所示，显示硫化物的硫同位素平衡温度范围为 204~521℃，代表观音山铅锌多金属矿铅锌矿化流体属于中—高温热液。
表4观音山铅锌多金属矿硫同位素平衡温度
4.4 黄铁矿电热系数测试
由黄铁矿热电测试数据可知（表5），热电系数 （α）为-573.1～653.3 μV/℃。P 型黄铁矿 α 为 2.2～653.3 μV/℃；N 型黄铁矿 α 为-573.1～-56.4 μV/℃。总体以 P 型导电型为主，平均出现频率为 79.9%，N 型导电型占比较少，其频率为20.1%。经分析发现，导电型P型黄铁矿的出现频率高达79.9%，而N型黄铁矿的出现频率相对较低，仅达 20.1%。从上部到下部 P 型导电型出现率，呈先减小后增大的变化规律（100%→21.7%→100%→98%），P 型黄铁矿出现率随着深度的增加，呈现波动式增加，表明该矿段下部可能有矿体。
表5黄铁矿热电系数测试数据
4.5 黄铁矿的热电系数与形成温度
黄铁矿在不同温度条件下形成时，其导电类型和热电系数会发生变化，并且这种变化与矿物形成时的温度密切相关。通过应用黄铁矿的热电系数，对其形成时的温度进行标定，并且形成温度与热电系数之间的关系可以用线性方程（Hollister，1985）来表示。该线性方程表示为：
(3)
(4)
利用上述方程，将本文分析所得出的 α 值的平均值投在该图解上。可以得出黄铁矿形成温度区间为186～356℃（图6），其中N型形成温度为186～356℃，均值为271℃；P型形成温度为248～266℃，均值为257℃，将其点投于黄铁矿热电系数-温度图 （图6）。显示黄铁矿的形成温度主要集中在 248～356℃，与本文硫化物的硫同位素平衡温度（204～581℃）较吻合。此外，根据热电性与形成温度的关系，可以推断出该矿区存在两个主要温度区域，平均温度分别为 257℃和 356℃，即本矿区属于中高温热液成矿。
图6黄铁矿热电系数温度投点图（底图据Андреев，1992）
4.6 黄铁矿热电性参数的垂向分带
经过系统的研究发现，脉状矿体中的黄铁矿具有明显的正向分布，自上而下可以划归为3种类型： P 型（上部）、N-P 混合型（中部）和 P-N 混合型（下部）（徐国风和邵洁涟，1987；陈光远等，1989；宋焕斌，1989）。P型黄铁矿的矿脉在地层深处有着显著的延伸，而N型黄铁矿则指示已到矿体的下部，表明找矿前景不好（Wu et al.，2021；Fan et al.，2025）。热电系数与垂向分带密切相关，这主要是因为含有 Co、Ni 的黄铁矿属于 N 型。在矿区早期地下较深处，热液温度较高，热液中的Co、Ni含量较高且较活跃。当黄铁矿结晶时，部分铁原子被Co、Ni替代，从而形成 N 型黄铁矿。随着成矿晚期矿液温度的降低，Co、Ni活性减弱，浓度可能也较低，因此Co、Ni取代铁的情况较少发生，黄铁矿的导电类型也发生变化，转变为P型（Niu et al.，2016；Li et al.，2020）。
随着深度的增加，黄铁矿的热电系数 α 呈现出单峰正态分布为主的特征，热电导型以 P 型黄铁矿为主（表6）。在海拔3000 m之上是以P型黄铁矿为主，随着深度的增加，N 型黄铁矿逐渐增多，黄铁矿导型变化为N-P混合型。直至海拔在2750 m之下，又以 P 型导电为主。不同海拔黄铁矿的热电性，整体呈现规律性变化特征，导型由P型变化变化为N-P混合型，最后又变为P型导电。
本矿区 P 型黄铁矿的分布规律为：矿体上部 P 型黄铁矿较多，下部较少，且矿体中部 N-P 混合型黄铁矿较多，矿体底部 P 型黄铁矿较多。在 2750 m 埋深处 P 型黄铁矿增多，且 P 型黄铁矿占比可达 98%。综上表明，本矿段并不是处在矿体的尾部，且预示该矿段的下部可能还有矿体。
5 讨论
5.1 硫同位素来源
硫同位素总硫组成（δ34SΣS）是判断硫来源及硫化物沉淀环境的主要依据（Ohmoto，1972；金灿海等，2015；王云峰和杨红梅，2016；白福祥等，2025）。观音山铅锌多金属矿中硫酸盐极少，含硫矿物以黄铁矿、闪锌矿和方铅矿为主，其余含硫矿物较少。因此，热液的总硫同位素组成可以用硫化物的 δ34S 值替代（Ohmoto，1972；张准等，2011）。3 种硫化物 δ34S值均在0值附近且变化范围小，具有明显的塔式分布特征（图5），说明观音山铅锌多金属矿在该成矿阶段硫来源单一且呈幔源（岩浆）特征。
地球上硫有4个储存库，一是幔源硫，其同位素组成 δ34S 为-3‰~3‰，二是海水硫，其同位素组成 δ 34S 为 20‰ 左右（Zhou et al.，2013a，2013b；金中国等，2016；崔银亮等，2018；任顺利等，2018；谈树成等，2019），三是沉积物中的还原硫，其硫同位素主要以具有较大的负值为特征（Chaussidon et al.，1989），四是海相或海水硫，随地质历史时期、季节性的不同而变化，但多表现为较大正值（Claypool et al.，1980）。通过图7硫同位素对比可知，本文研究区内铅锌矿的 δ34S 值与前人所发表的幔源硫的 δ34S值吻合，而与同期三叠系海水的δ34S值相差巨大，因此可认为观音山铅锌多金属的硫呈现幔源特征，区别于川滇黔其他地区的铅锌矿床。同时，观音山铅锌多金属矿区金属硫化物矿石 δ34S 平均值为-0.25‰，与中国与岩浆有关的铅锌矿床的 δ34S 值 （-0.5‰~0.5‰）相似（陈好寿，1994），综合指示观音山铅锌多金属矿区的硫源可能与矿区东部中酸性岩浆作用有关。
邻近矿床子杠坪铅锌矿硫源主要为海水硫，但后期受到变质或岩浆作用提供了不同硫源形成混染（周磊，2017；刘应冬等，2020；图8b、c）；黑牛洞矿床里伍铜矿床相似，具有幔源硫与海水硫混合的特征（陈敏华等，2011；吴小艳，2016；图8a）；里伍铜矿床也属于重硫型（李建忠等，2012；姚鹏等，2024；图8a）。与观音山矿区硫同位素数据进行比对（图7，表7），发现观音山铅锌多金属矿的硫同位素特征与周围矿区显著不同，这种差异主要受控于区域构造格局的空间分异性。研究显示，邻区矿床因遭受多期构造叠加改造，导致成矿流体硫源复杂化，表现为硫同位素组成呈现多峰分布特征；而观音山矿区则以东部深大断裂为主导控矿构造，其平硐内矿体显示出相对单一的硫源特征。值得注意的是，矿区浅地表矿体可能受到多源硫的影响，这一假设尚需通过系统的同位素地球化学研究加以验证。
表6不同海拔黄铁矿热电系数特征
图7川滇黔地区铅锌矿床与幔源及三叠系海水的硫同位素对比
表7九龙地区金属矿区硫化物δ34S数据
硫同位素平衡温度与深度呈正相关，随着含矿地层深度的增加，硫化物矿石的硫同位素平衡温度总体呈升高趋势，且观音山矿区含矿地层受构造控制明显，发育有一系列褶皱和断层，反映成矿热液是从深部地层沿断裂或岩石解理不断向上运移，温度逐渐降低的过程。平硐 5和平硐 1中硫同位素平衡温度相差较大的硫化物矿石大致分布在同一位置（图9），佐证了观音山矿区具有多期次矿化的特点，与光学显微镜下观察到的现象、含硫矿物δ34S值特征信息基本一致。
5.2 矿床成因与成矿阶段
根据成岩成矿年代学方面研究成果（傅昭仁等，1997；胡健民等，2005；李建忠等，2012；李同住等，2017；刘应冬等，2020），显示九龙区域矿床主要形成于 197~131 Ma。本研究结合黄铁矿世代特征与 S 同位素特征，认为观音山铅锌多金属矿的成矿作用与印支晚期碰撞造山引发的深部流体上涌相关，但后期是否与燕山早期伸展构造导致流体混合有关还需要进一步验证。
图8九龙地区不同矿区δ34S值分布
a—黄铁矿；b—闪锌矿；c—方铅矿
图9不同硫同位素平衡温度对应的矿石样品剖面位置示意图
结合前人研究，通过对观音山成矿区成矿背景和矿区地质特征进行实地调查并采样分析，结合四川省第七地质大队矿区勘查成果进行室内研究、计算与整理，观音山铅锌多金属成矿区属于热液交代-填充型。矿区地质资料显示，该矿区矿体呈条带状、团块状，向下分支（图4a~c），沿大理岩层间破碎带及岩石节理、裂隙填充，矿石构造有块状、脉状、囊状和浸染状等，上述特征可以肯定该矿区属于后生热液成矿。矿物组合、嵌布特征、矿脉穿插关系显示，热液成矿期划分为粒状黄铁矿阶段和黄铁矿-多金属硫化物阶段两个成矿阶段；δ34S值平均为-0.25‰，部分矿石硫同位素未达到完全分馏平衡；结合硫化物硫同位素显示成矿温度范围为204~521℃，黄铁矿热电性显示其形成温度为 248～356℃，即本矿区呈中—高温特征，符合深部物质来源的高温特征。本研究表明，观音山矿区的成矿构造系统具有明显的分带性：东部深大断裂作为主要的导矿构造，控制成矿流体的运移；大水沟向斜则构成重要的容矿构造，为矿质沉淀提供了有利空间。近地表挤压作用形成的次级裂隙系统成为浅部矿化的主要通道。硫同位素地球化学证据显示，成矿物质来源与矿区东部的中酸性岩浆活动存在密切成因联系。因此，该矿区成矿过程可划分为 3 个阶段（图10）：
（1）成岩期（I）
三叠纪中晚期，因上覆地层岩石、脱水、固结产生的热水溶液对流循环作用，下部巨厚层状碳酸盐岩地层底部形成初始溶洞，溶洞展布及形态大致与地下水流向相同。
（2）褶皱变形、岩石变质期（II）
印支晚期，由于受东西向挤压，剧烈的地层变形、岩石变质以及中酸性岩体侵入引发区域地热异常，加剧了地下水循环及溶蚀作用；地层强烈褶曲，核部破裂、变形，初始溶洞坍塌、贯通、扩容，产生一定规模的虚脱空间；持续挤压过程中，在坍塌、崩塌、层间滑动等系列地质作用下，在上部（T1-24）中厚层条纹条带状大理岩中发育层间破碎带，下部 （T1-23）巨厚层块状大理岩发育溶蚀孔隙、裂隙、坍塌破碎带。在持续热力作用下，地层中铅锌多金属元素开始活化、迁移，局部形成星点状金属硫化物。
（3）冲断热液成矿期
印支晚期，在东部中酸性岩体大规模侵入和持续挤压作用下，区域地热系统呈现两个成矿阶段性演化特征。早期成矿阶段受强烈构造挤压控制，深部富硫热液沿近南北向逆冲断裂上涌，在 350~521℃（δ34S平衡温度）的高温环境中，形成自形—半自形粗晶黄铁矿组合；晚期成矿阶段伴随区域应力场向走滑体制持续，发生第二次富硫热液上涌，在 200~350℃（δ34S平衡温度）的中低温条件下，生成乳滴状细粒黄铁矿-多金属硫化物（闪锌矿、铅锌矿）组合，通过充填交代作用最终形成规模化的复合矿体。
图10观音山铅锌多金属矿成矿示意图
5.3 成矿预测
四川省九龙县观音山铅锌成矿区受构造控制明显，在冲断热液成矿期，由于中酸性岩体大规模侵入和持续挤压作用，多期热液沿断裂上升，致使有用元素在大水沟向斜核部沉淀富集，从而形成大规模矿体（图10）。
综合矿区地质特征、硫同位素体系及黄铁矿热电性等多维证据，认为本区具备持续深部找矿潜力。主要证据有：（1）黄铁矿世代结构（PyI 自形晶 →PyII 他形细粒）与共生矿物组合演变（闪锌矿-方铅矿）揭示两期成矿作用，指示深部可能存在未剥蚀的早期高品位矿体；（2）全岩硫同位素δ34S值集中于-2.64‰～+1.55‰（均值-0.25‰），反映成矿系统具有深部岩浆流体持续供给的特征；（3）矿体严格受南北向深大断裂控制，前期深部地球物理探测显示深部存在异常区；（4）随着深度的增加，黄铁矿的热电系数 α 呈现出单峰正态分布为主的特征，在 2750 m埋深处P型黄铁矿增多，且P%可达98%。
褶皱构造、向斜核部、中酸性热液，这三者是形成观音山成矿区富铅锌不可缺少的成矿条件。褶皱构造为矿液提供了畅通的运移通道；向斜核部使富矿最终形成和定位；三叠纪晚期中酸性岩体大规模侵入，产生的热力、压力为含矿热液迁移提供了充足的驱动能量，同时带入部分成矿物质（Au、Cu、S 等）。因此，这 3 种地质作用通过不同的时间，在同一地域进行叠合，在下一步的找矿工作中应注意将这三者相结合。
6 结论
（1）九龙县观音山铅锌矿地质复杂，受构造控制明显，根据矿石组构可将该矿区成矿阶段划分为热液成矿期与表生期，前者又分为粒状黄铁矿阶段和黄铁矿-多金属硫化物阶段两个成矿阶段，矿体是受构造裂隙或层间裂隙控制的多期次热液型铅锌多金属矿脉。
（2）观音山铅锌多金属矿成矿物质主要来源于地幔，矿区硫源与岩浆作用有关。而邻矿床子杠坪矿床硫源主要为海水硫，但后期受到变质或岩浆作用提供了不同硫源形成混染；黑牛洞铜锌矿床和里伍铜矿床硫同位素属于重硫型，具有幔源硫与海水硫混合的特征。观音山铅锌多金属矿受构造影响，其硫同位素特征与周围矿区显著不同。观音山铅锌多金属矿靠近断裂带，而九龙地区其他铜铅锌矿床受到后期复杂构造叠加影响，导致硫同位素数值增大。
（3）通过硫同位素平衡方程计算得出的成矿温度和黄铁矿热电系数分析的成矿温度基本一致，并推测有两个主要成矿阶段，且呈中高温特征。该成矿区是受冲断褶皱构造控制的中高温热液充填-交代型铅锌多金属矿区，由于挤压作用形成断裂和褶皱，形成热液通道和主要富矿场所。多期热液沿断裂上升，近地表形成脉状矿体，深部可能存在较大规模原生金属矿体。P 型黄铁矿在深部大量出露，由黄铁矿热电性垂向分带可知，因 P 型黄铁矿出现率随着深度的增加，呈现波动式增加，表明该矿段下部可能有矿体，且在海拔 2750 m 以下找矿潜力大。
注释
① 四川省第七地质大队 .2022. 四川省九龙县观音山铅锌多金属矿2022年度勘查实施方案[R].
