周 云,段其發(fā),曹 亮,于玉帥,甘金木

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心,湖北 武漢 430205)

0 引 言

近年來(lái)，湖南花垣礦集區(qū)國(guó)家整裝勘查項(xiàng)目找礦成果取得重大突破，鉛鋅礦資源前景巨大,其礦床成因或成礦模式受到廣泛關(guān)注[1]。自取得找礦突破以來(lái)，前人圍繞花垣礦集區(qū)成礦背景、礦床特征、成礦時(shí)代和礦床成因等進(jìn)行了系統(tǒng)研究[2-30]。已有研究結(jié)果顯示，花垣礦集區(qū)內(nèi)鉛鋅礦賦礦地層巖性、礦化類型、礦物組合、圍巖蝕變、成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦流體性質(zhì)與來(lái)源等均與MVT型礦床相似。礦集區(qū)南段鉛鋅礦床形成于410 Ma左右，鉛鋅成礦與加里東運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)[5-6]。區(qū)內(nèi)鉛鋅礦是較典型的產(chǎn)于寒武系藻灰?guī)r地層中的似MVT型鉛鋅礦床[2]。李梅鉛鋅礦床是湖南花垣礦集區(qū)的重要組成部分，是該礦集區(qū)內(nèi)最早發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦床，尤其是該礦集區(qū)北段鉛鋅礦床的典型代表[25,27-28]，但長(zhǎng)期以來(lái)一直未獲得可靠的成礦年齡。成礦年代的不確定性造成對(duì)礦床成因認(rèn)識(shí)的差異，導(dǎo)致礦集區(qū)內(nèi)各鉛鋅礦床之間的成因聯(lián)系不明，這影響了對(duì)本區(qū)成礦作用的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也制約了下一步找礦方向。

閃鋅礦是鉛鋅礦床最主要的礦石礦物，其形成貫穿整個(gè)成礦過(guò)程。對(duì)于碳酸鹽巖容礦的似MVT型鉛鋅礦床來(lái)說(shuō)，閃鋅礦無(wú)疑是直接獲得礦床成礦年齡的理想對(duì)象。由于物理特性不同，閃鋅礦Rb/Sr值常常明顯高于方鉛礦和方解石等共生組合礦物[31-32]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者致力于鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線定年研究。Medford等最早于1983年通過(guò)對(duì)加拿大Pine Point鉛鋅礦床的研究證實(shí)，該礦床中硫化物Sr同位素存在均一化過(guò)程，閃鋅礦滿足Rb-Sr等時(shí)線定年的前提條件[33]。Nakai等成功測(cè)定美國(guó)、加拿大和澳大利亞等地鉛鋅礦床的閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線年齡，證實(shí)了閃鋅礦具有較高、變化范圍較大的Rb/Sr值，對(duì)其進(jìn)行Rb-Sr定年獲得的年齡是可靠的，同時(shí)揭示Rb、Sr主要賦存于閃鋅礦中而不是其中的流體包裹體中，殘留相中Rb、Sr含量明顯高于淋濾液[34-38]。因此，對(duì)鉛鋅礦床開(kāi)展Rb-Sr等時(shí)線定年時(shí)需對(duì)閃鋅礦礦物或礦物殘留相開(kāi)展Rb-Sr同位素組成測(cè)試，而非礦物中的流體包裹體。自2004年開(kāi)始，閃鋅礦Rb-Sr定年技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了成功應(yīng)用[39]。李文博等采用閃鋅礦Rb-Sr定年技術(shù)首次獲得了云南會(huì)澤大型鉛鋅礦床的兩組成礦年齡((225.1±2.9)Ma和(225.9±3.1)Ma)，認(rèn)為川滇黔成礦區(qū)內(nèi)鉛鋅成礦作用與峨眉山玄武巖巖漿活動(dòng)(250 Ma)存在成因聯(lián)系[40]。喻鋼隨后在遼東青城子礦田的年代學(xué)研究中得到了與礦區(qū)花崗巖鋯石U-Pb年齡一致的閃鋅礦礦物Rb-Sr等時(shí)線年齡[41]。之后，國(guó)內(nèi)學(xué)者陸續(xù)發(fā)表了不同成因類型鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr同位素定年技術(shù)成功應(yīng)用的論文[42-50]，表明閃鋅礦Rb-Sr定年技術(shù)日趨成熟。

對(duì)于花垣礦集區(qū)內(nèi)的鉛鋅礦床，段其發(fā)等研究獲得礦集區(qū)南段獅子山鉛鋅礦床和相鄰的柔先山鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線年齡分別為(410±12)Ma和(412±6)Ma[5,11]，然而花垣礦集區(qū)面積較大(約215 km2)，成礦時(shí)間跨度不明，礦集區(qū)南段相鄰的獅子山鉛鋅礦床和柔先山鉛鋅礦床在誤差范圍內(nèi)近乎一致的成礦年齡能否代表整個(gè)鉛鋅礦集區(qū)的成礦時(shí)間存在疑問(wèn)?；诖?，本文對(duì)湖南花垣礦集區(qū)北段的李梅鉛鋅礦床具有代表性的閃鋅礦樣品進(jìn)行了Rb-Sr同位素組成測(cè)定，以精確厘定該礦床的形成年齡，約束整個(gè)花垣礦集區(qū)的鉛鋅成礦時(shí)限，同時(shí)為判斷礦床成礦物質(zhì)來(lái)源提供Sr同位素證據(jù)，為該礦集區(qū)的鉛鋅成礦作用探討提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 花垣礦集區(qū)特征

湖南花垣礦集區(qū)位于揚(yáng)子克拉通東南緣與雪峰(江南)造山帶的過(guò)渡部位(圖1)，構(gòu)造上位于NE向湘黔斷裂帶中部，總體走向?yàn)镹NE向，位于花垣—張家界深大斷裂與麻栗場(chǎng)斷裂之間(圖1)，長(zhǎng)38 km，寬4～16 km，面積約215 km2[6]。礦集區(qū)內(nèi)主要出露從青白口系至寒武系的一系列地層,依次為青白口系板溪群淺灰綠色粉砂質(zhì)板巖、絹云母板巖，南華系大塘坡組黑色薄層狀碳質(zhì)泥巖，南華系南沱組灰色和深灰色厚層塊狀冰磧礫巖、含礫砂屑泥巖，震旦系陡山沱組深灰色厚層狀粉晶白云巖與黑色薄層狀碳質(zhì)泥巖不等厚互層，震旦系燈影組淺灰色和灰色厚層狀粉晶—細(xì)晶白云巖夾亮晶顆粒白云巖，寒武系牛蹄塘組黑色薄層狀含碳泥巖，寒武系石牌組灰色薄—中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾巖屑細(xì)砂巖，寒武系清虛洞組灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、藻灰?guī)r，寒武系清虛洞組白云質(zhì)灰?guī)r夾砂屑鮞?；?guī)r，寒武系高臺(tái)組灰白色薄—中層狀粉細(xì)晶白云巖，寒武系婁山關(guān)組淺灰色和灰白色厚層塊狀粉細(xì)晶白云巖夾亮晶顆粒白云巖。少量主體由灰?guī)r組成的奧陶系地層分布于礦集區(qū)西北角，第四系零星分布于溝谷中[2]。礦集區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖體出露，斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造較發(fā)育，斷裂主要為NE、NNE向花垣—保靖—張家界深大斷裂、兩河—長(zhǎng)樂(lè)斷裂和麻栗場(chǎng)斷裂(保靖—銅仁—玉屏深大斷裂東北段)(圖1)。

F1為張家界—花垣斷裂；F2為麻栗場(chǎng)斷裂；F3為兩河—長(zhǎng)樂(lè)斷裂；鉛鋅礦床(點(diǎn))圖例大小不一表示不同規(guī)模；圖件引自文獻(xiàn)[6]，有所修改圖1 湖南花垣礦集區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造位置及地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional Tectonic Location, Geological and Mineral Maps of Huayuan Ore Concentration Area in Hunan

1.2 李梅鉛鋅礦床特征

下寒武統(tǒng)清虛洞組為李梅鉛鋅礦床的主要賦礦地層，在礦區(qū)內(nèi)分布廣泛，按其巖性特征可分為下部灰?guī)r段和上部白云巖段，下部巖性為灰色中厚層狀藻灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，上部為淺灰、灰白色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r?；?guī)r段(∈1q1)分為4個(gè)巖性亞段，李梅礦床鉛鋅礦體主要賦存于清虛洞組下段第三亞段(∈1q1-3)和第四亞段(∈1q1-4)藻灰?guī)r、砂屑灰?guī)r中(圖2)。清虛洞組下伏地層為寒武系底部牛蹄塘組黑色薄層含碳泥巖和石牌組灰色薄—中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾巖屑細(xì)砂巖，上覆地層為高臺(tái)組灰白色薄—中層狀粉細(xì)晶白云巖和婁山關(guān)組灰白色厚層狀粉細(xì)晶白云巖[6]。

圖件引自文獻(xiàn)[51]，有所修改圖2 李梅鉛鋅礦床第9勘探線礦體剖面Fig.2 Cross-section Along No.9 Exploration Line in Limei Pb-Zn Deposit

主要容礦地層藻礁體一般厚度為130～140 m，礦體主要產(chǎn)于容礦地層下部，次為上部。目前圈定的礦體主要有10個(gè)，最大者長(zhǎng)2 120 m，寬100～840 m，厚1.10～18.05 m，長(zhǎng)軸方向?yàn)?09°～289°。礦體具有多層性，形態(tài)簡(jiǎn)單，主要呈層狀、似層狀、透鏡狀分布于礦區(qū)賦礦層第三亞段藻灰?guī)r與第四亞段含藻砂屑灰?guī)r地層中。單個(gè)礦體較富一端礦體與圍巖界線輪廓清晰，頂部和周邊多有膜狀硫化物，易與圍巖區(qū)分。單個(gè)礦體下部及東北部多見(jiàn)有高角度方解石-白云石-塊狀硫化物粗脈或細(xì)脈(一般寬在幾厘米以下)充填于同生或準(zhǔn)(近)同生斷裂或裂隙中。似層狀礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀大致相同，均順層產(chǎn)出，走向以NE、NNE向?yàn)橹鳎瑑A向以NW和SE向?yàn)橹?，傾角一般為2°～10°(圖2)。礦床規(guī)模為大型，鉛鋅儲(chǔ)量達(dá)300×104t，Zn平均品位達(dá)5%，Pb品位為0.14%～2.02%[52]。

礦石礦物成分簡(jiǎn)單，金屬礦物以閃鋅礦和方鉛礦為主，次為黃鐵礦、黃銅礦，非金屬礦物主要為方解石，次為重晶石，及少量石英、白云石、螢石。礦石結(jié)構(gòu)有自形和半自形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、莓球狀結(jié)構(gòu)(黃鐵礦)等。礦石構(gòu)造有團(tuán)塊狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀、塊狀、角礫狀。閃鋅礦主要呈黃棕色、淺黃色、黃綠色片狀晶形，具半金屬光澤。結(jié)晶顆粒較粗大，具半自形或他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑一般為0.5～2.0 mm，以粒狀或脈狀集合體形式分布于礦石中，脈狀閃鋅礦多分布于與灰?guī)r接觸的方解石脈體邊緣[圖3(a)、(b)]。方鉛礦呈鉛灰色，顆粒大小為0.01～0.20 mm，具半自形—他形晶顆粒結(jié)構(gòu)，在脈石礦物中呈粗大團(tuán)塊狀或不規(guī)則粒狀分布[圖3(c)、(f)]。黃鐵礦多呈細(xì)粒浸染細(xì)脈狀分布于閃鋅礦脈邊緣[圖3(e)、(f)]，有時(shí)呈粗大團(tuán)塊狀分布于方解石脈中[圖3(d)]。圍巖蝕變類型主要為方解石化，次為黃鐵礦化、螢石化、白云石化、重晶石化、瀝青化等，其中方解石化與礦化關(guān)系密切[6,27]。

Sp為閃鋅礦；Gn為方鉛礦；Py為黃鐵礦；Cal為方解石；Fl為螢石；Ls為灰?guī)r圖3 李梅鉛鋅礦床礦物組合特征Fig.3 Ore Mineral Characteristics of Limei Pb-Zn Deposit

李梅鉛鋅礦床具有后期熱液成礦的特點(diǎn)。其熱液成礦作用大致劃分為3個(gè)階段(圖4)：①閃鋅礦、黃鐵礦沿灰?guī)r縫合線、孔隙晶出階段(Ⅰ1)，細(xì)粒閃鋅礦、黃鐵礦及瀝青沿灰?guī)r縫合線沉淀或充填灰?guī)r孔隙，熱液蝕變整體較弱，發(fā)育球粒狀閃鋅礦、瀝青、螢石、黃鐵礦；②閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦沿裂隙孔隙交代充填階段(Ⅰ2)，為礦床的主要成礦階段，粗晶閃鋅礦和方鉛礦大量晶出，發(fā)育乳白色粗晶方解石化、粗晶白云石化、無(wú)色—淺紫色粗晶螢石化、晶質(zhì)瀝青等；③方鉛礦(閃鋅礦)沿微裂隙充填階段(Ⅰ3)，方鉛礦(閃鋅礦)沿大裂隙充填，熱液蝕變減弱，發(fā)育熱液碳酸鹽化，少量重晶石化與螢石化[53]。方解石化貫穿整個(gè)成礦熱液階段。

線條的粗細(xì)代表形成礦物的多少，線條的長(zhǎng)短代表礦物延續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，線條的位置代表礦物延續(xù)的階段位置；圖件引自文獻(xiàn)[53]，有所修改圖4 李梅鉛鋅礦床礦化階段劃分Fig.4 Division of Mineralization Stages in Limei Pb-Zn Deposit

2 樣品采集與分析方法

本次從湖南花垣礦集區(qū)李梅鉛鋅礦床中采集7件鉛鋅礦樣品用于Rb-Sr定年。這7件樣品均為新鮮的閃鋅礦，均于礦床主要成礦階段(即閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦沿裂隙孔隙交代充填階段)形成，采集于同一條似層狀礦脈相鄰的空間位置。礦石樣品為團(tuán)塊狀方解石化閃鋅礦[圖3(b)、(e)]，礦物成分簡(jiǎn)單。野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)鏡下巖礦鑒定結(jié)果顯示，主要礦物為閃鋅礦，次為黃鐵礦，脈石礦物主要為方解石。閃鋅礦樣品為同一世代、同種顏色、相同結(jié)構(gòu)，以保證采集的閃鋅礦樣品滿足Rb-Sr等時(shí)線定年的同時(shí)性、同源性和封閉性的前提條件。

樣品分析流程如下：先將手標(biāo)本用水清洗干凈、風(fēng)干，再粗碎，挑選干凈的閃鋅礦；再將樣品粉碎至0.2～0.5 mm，在雙目鏡下人工挑選純凈的閃鋅礦單礦物樣品，盡可能剔除其余雜質(zhì)礦物，保證閃鋅礦純度近于100%。樣品測(cè)試方法為：①先將選純的閃鋅礦單礦物分別放入稀酸和超純水中用超聲波清洗機(jī)清洗3～5遍，烘干備用；②放入烘箱內(nèi)，在120 ℃～180 ℃爆裂，去除次生包裹體；③用超純水在超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗3～5遍，熱烤干備用；④稱取適量樣品置于聚四氟乙烯封閉溶樣器中，加入85Rb+84Sr混合稀釋劑，用適量王水溶解樣品，采用陽(yáng)離子樹(shù)脂(Dowex50×8)交換法分離和純化Rb、Sr；⑤用熱電離質(zhì)譜儀TRITON進(jìn)行Rb-Sr同位素組成分析，用同位素稀釋法計(jì)算樣品Rb、Sr含量及Sr同位素比值。整個(gè)分析過(guò)程采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NBS-987、NBS-607和GBW04411分別對(duì)分析流程和儀器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NBS-987的87Sr/86Sr值為0.710 31±0.000 03(誤差類型為2σ)，與證書推薦值(0.710 24±0.000 26，2σ)在誤差范圍內(nèi)一致；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NBS-607的Rb、Sr含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)分別為523.60×10-6、65.54×10-6，87Sr/86Sr值為1.200 50±0.000 04(2σ)，與證書推薦值(Rb、Sr含量分別為(523.90±1.01)×10-6和(65.484±0.300)×10-6，87Sr/86Sr值為1.200 39±0.000 20(2σ))在誤差范圍內(nèi)一致；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04411的Rb、Sr含量分別為249.20×10-6和158.90×10-6，87Sr/86Sr值為0.760 05±0.000 02(2σ)，與證書推薦值(Rb、Sr含量分別為(249.47±1.04)×10-6和(158.92±0.70)×10-6，87Sr/86Sr值為0.759 99±0.000 20(2σ))在誤差范圍內(nèi)一致。上述特征表明測(cè)試數(shù)據(jù)可信可靠。分析方法和技術(shù)流程可參見(jiàn)楊紅梅等已發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)[39，54]。本次分析樣品的前期制備均在凈化實(shí)驗(yàn)室完成，全流程Rr、Sr空白分別為1×10-10和7×10-10，樣品Rr-Sr定年測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素開(kāi)放研究實(shí)驗(yàn)室完成。

3 結(jié)果分析

湖南花垣礦集區(qū)李梅鉛鋅礦床7個(gè)閃鋅礦樣品Rb-Sr同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。閃鋅礦Rb含量為(0.153 8～0.203 5)×10-6，Sr含量為(2.198～18.370)×10-6，87Rb/86Sr值為0.030 84～0.266 90，87Sr/86Sr值為(0.709 56±0.000 03)～(0.711 14±0.000 03)。對(duì)樣品先后進(jìn)行2次測(cè)試，結(jié)果較吻合，驗(yàn)證測(cè)試儀器的穩(wěn)定性和方法的可靠性。

表1 閃鋅礦Rb-Sr同位素分析結(jié)果

采用Isoplot 2.49程序?qū)Λ@得的李梅鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理[55-56]，獲得閃鋅礦Rb-Sr同位素等時(shí)線圖(圖5)。由于樣品13LM-B1、13LM-B2、13LM-B3的采樣位置相對(duì)過(guò)于靠近，以及樣品13LM-B5、13LM-B8的采樣位置相對(duì)過(guò)于靠近，閃鋅礦粒度、顏色、結(jié)構(gòu)等特征基本相同，導(dǎo)致樣品13LM-B2、13LM-B3與樣品13LM-B1近乎重疊，以及樣品13LM-B5與樣品13LM-B8近乎重疊，其余樣品分布合理。87Rb/86Sr-87Sr/86Sr圖解(圖5)表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，計(jì)算得到的參考等時(shí)線年齡為(464±12)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為0.97)，87Sr/86Sr初始值(87Sr/86Sr)i為0.709 380±0.000 018(1σ)。

圖5 閃鋅礦87Rb/86Sr-87Sr/86Sr圖解Fig.5 Diagram of 87Rb/86Sr-87Sr/86Sr of Sphalerite

4 討 論

4.1 成礦時(shí)代

本次測(cè)試的閃鋅礦樣品采自李梅鉛鋅礦床同一礦體中，空間分布相對(duì)合理，且為結(jié)晶較好的團(tuán)塊狀鉛鋅礦石，除更早生成的細(xì)粒黃鐵礦和共生的方解石脈以外，未見(jiàn)后期其他礦物的穿插和交代現(xiàn)象，閃鋅礦純度較高，樣品滿足Rb-Sr同位素分析的基本前提。圖5中等時(shí)線具有實(shí)際地質(zhì)意義，等時(shí)線年齡可代表成礦階段的年齡，也就是說(shuō)，李梅鉛鋅礦床的形成年齡為(464±12)Ma(MSWD值為0.97)，即為中奧陶世，其賦礦地層為寒武系清虛洞組，成礦時(shí)代明顯晚于容礦地層時(shí)代。

段其發(fā)等采用全溶方法和流體包裹體淋濾法對(duì)位于李梅鉛鋅礦床南部且同樣分布于花垣礦集區(qū)內(nèi)的獅子山鉛鋅礦床主成礦期閃鋅礦及其殘?jiān)⒘転V液進(jìn)行了Rb-Sr同位素測(cè)定，殘?jiān)嗉芭c之對(duì)應(yīng)的礦物相共12個(gè)樣品點(diǎn)計(jì)算得到的等時(shí)線年齡為(410±12)Ma(MSWD值為2.2)[5]，此年齡可作為該礦床形成年齡，即為早泥盆世，成礦時(shí)代同樣明顯晚于容礦地層清虛洞組地層時(shí)代。譚娟娟等采用閃鋅礦全礦物Rb-Sr法獲得位于花垣礦集區(qū)南段與獅子山鉛鋅礦床相鄰的柔先山鉛鋅礦床Rb-Sr等時(shí)線年齡為(412±6)Ma(MSWD值為1.5)[11]，也為早泥盆世，明顯晚于賦礦地層的時(shí)代。

同一礦集區(qū)內(nèi)，北段的李梅鉛鋅礦床成礦年齡為(464±12)Ma，南段的獅子山和柔先山鉛鋅礦床成礦年齡為(410±12)Ma和(412±6)Ma，南、北段成礦年齡相差約70 Ma。這是否與成礦流體的緩慢運(yùn)移相關(guān)？亦或是兩期構(gòu)造事件？已有的花垣礦集區(qū)成礦流體及同位素研究成果顯示，花垣礦集區(qū)內(nèi)的大腦坡鉛鋅礦床方解石中流體包裹體均一溫度為217 ℃，李梅鉛鋅礦床方解石中為209 ℃，耐子堡鉛鋅礦床方解石中為198 ℃，蜂塘鉛鋅礦床方解石中為184 ℃，大石溝鉛鋅礦床方解石中為177 ℃。大腦坡、李梅、耐子堡、蜂塘、大石溝鉛鋅礦床的成礦流體均一溫度依次下降，具有由北而南降低的趨勢(shì)，顯示了成礦流體的大致運(yùn)移方向[2,8]。劉文均等研究證實(shí)，從花垣礦集區(qū)北段的大腦坡、李梅鉛鋅礦床到南段的獅子山鉛鋅礦床，成礦流體的溫度，成礦流體中K+、Na+、Ca2+等陽(yáng)離子和氣相成分CO2、CH4含量出現(xiàn)逐步下降的特點(diǎn)[14]。C-O同位素研究結(jié)果也證實(shí)了花垣礦集區(qū)流體大致遷移方向是由北向南，因?yàn)榇竽X坡、李梅、土地坪、蜂塘、大石溝、獅子山鉛鋅礦床中成礦期方解石δ13CPDB、δ18OSMOW值表現(xiàn)出逐漸降低的特點(diǎn)[2,9]。上述現(xiàn)象表明花垣礦集區(qū)流體遷移方向?yàn)橛杀毕蚰蟍2,8-9]。如果成礦流體在運(yùn)移和沉淀過(guò)程中依次形成花垣礦集區(qū)北段的大腦坡、李梅鉛鋅礦床和南段的柔先山、獅子山鉛鋅礦床，其成礦時(shí)代界限為470～400 Ma，成礦時(shí)限跨度大約為70 Ma。然而，在區(qū)域構(gòu)造演化發(fā)生重大變化或轉(zhuǎn)換過(guò)程中，持續(xù)長(zhǎng)達(dá)70 Ma的熱液成礦可能性較低，礦床形成過(guò)程中由于構(gòu)造熱事件的干擾，也會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)成礦時(shí)代差別巨大的礦床無(wú)法由同一個(gè)成礦流體演化并在不同地段沉淀。成礦流體均一溫度、成分等規(guī)律性變化可能與成礦流體沉淀時(shí)的深度或花垣礦集區(qū)北段、南段鉛鋅礦床的剝蝕程度不同有關(guān)。

已有資料表明，湘西地區(qū)在490～400 Ma前后經(jīng)歷過(guò)一次強(qiáng)烈的構(gòu)造-熱事件，即加里東期構(gòu)造事件，突出表現(xiàn)為震旦系—下古生界強(qiáng)烈褶皺與韌性剪切變形[57]。加里東運(yùn)動(dòng)早期以郁南運(yùn)動(dòng)為主，是粵西—桂東地區(qū)寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)地層間平行不整合所代表的上升運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為SN向水平擠壓，時(shí)限為490～470 Ma(早—中奧陶紀(jì))[58]。相鄰于廣西地區(qū)的湘西地區(qū)在郁南運(yùn)動(dòng)發(fā)生以前處于揚(yáng)子克拉通被動(dòng)大陸邊緣裂陷盆地，郁南運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致俯沖，揚(yáng)子克拉通被動(dòng)大陸邊緣裂陷盆地轉(zhuǎn)換為前陸盆地；構(gòu)造熱液活動(dòng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致湖南花垣地區(qū)的第一次成礦事件，形成了花垣礦集區(qū)北段的大腦坡、李梅等鉛鋅礦床。隨著加里東期構(gòu)造事件的持續(xù)進(jìn)行，到加里東運(yùn)動(dòng)晚期(即廣西運(yùn)動(dòng)開(kāi)始)，廣西運(yùn)動(dòng)代表了志留紀(jì)末和泥盆紀(jì)初的地殼運(yùn)動(dòng)事件，其運(yùn)動(dòng)時(shí)限為420～410 Ma[59-60]，導(dǎo)致江南古陸強(qiáng)烈隆升，是江南古陸造山的構(gòu)造變動(dòng)時(shí)期。構(gòu)造由伸展體制向擠壓體制轉(zhuǎn)換，成礦流體繼續(xù)向南運(yùn)移，從而形成湖南花垣地區(qū)的第二次成礦事件，形成了花垣礦集區(qū)南段的獅子山、柔先山、蜂塘、土地坪、大石溝等鉛鋅礦床。

4.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

87Sr/86Sr值是判斷成巖成礦物質(zhì)來(lái)源的重要指標(biāo)。在研究沉積-層控礦床形成機(jī)制、碳酸鹽地層中礦物和流體之間的關(guān)系等方面，Sr同位素組成具有重要意義，是示蹤成礦物質(zhì)和成礦流體來(lái)源的有效途徑[61-62]。

李梅鉛鋅礦床賦礦圍巖下寒武統(tǒng)清虛洞組灰?guī)r的87Sr/86Sr值為0.709 00～0.709 05，平均值為0.709 03；熱液方解石的87Sr/86Sr值為0.709 06～0.710 07，平均值為0.709 68；閃鋅礦的87Sr/86Sr值為0.709 56～0.711 14，平均值為0.709 87，87Sr/86Sr初始值為0.709 380±0.000 018(表2、圖5)。寒武紀(jì)海水和海相碳酸鹽巖87Sr/86Sr值約為0.709 02[63]，李梅鉛鋅礦床清虛洞組灰?guī)r的87Sr/86Sr值與同期海水的Sr同位素比值相當(dāng)。方解石和閃鋅礦的87Sr/86Sr值代表成礦流體87Sr/86Sr值，明顯高于同期海相碳酸鹽巖和圍巖清虛洞組灰?guī)r的87Sr/86Sr值，從而排除了清虛洞組灰?guī)r提供成礦物質(zhì)的可能性。李梅鉛鋅礦床上覆地層為中寒武統(tǒng)高臺(tái)組和上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組，高臺(tái)組巖性為薄—中層粉細(xì)晶白云巖，婁山關(guān)組巖性為厚層塊狀粉細(xì)晶白云巖夾亮晶顆粒白云巖，兩者87Sr/86Sr值為0.708 85～0.709 05[61]，這些碳酸鹽巖都不足以支撐成礦流體高Sr同位素比值的特征[10]，暗示成礦物質(zhì)來(lái)源于相對(duì)富放射性成因Sr源區(qū)，而富放射成因87Sr的潛在來(lái)源多為Rb/Sr值較高的陸殼碎屑巖和火成硅酸鹽礦物[64]。

表2 圍巖、方解石與閃鋅礦Sr同位素組成

湖南花垣地區(qū)巖漿活動(dòng)較弱，在花垣礦集區(qū)及其外圍少見(jiàn)巖體出露，故由巖漿巖硅酸鹽礦物提供放射成因Sr的可能性不大。因此，李梅鉛鋅礦床高87Sr/86Sr值的成礦物質(zhì)應(yīng)來(lái)源于陸殼碎屑巖，其下伏地層中南華系至寒武系牛蹄塘組的碎屑巖地層均有可能成為李梅鉛鋅礦床的礦源層。其中，下伏碎屑巖地層中，巖性為灰色薄—中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾巖屑細(xì)砂巖的石牌組和巖性為黑色薄層狀含碳泥巖的牛蹄塘組均具較高的Pb、Zn豐度[19]，石牌組的87Sr/86Sr值約為0.709 35，牛蹄塘組的87Sr/86Sr值約為0.709 72[61]，從而推斷李梅鉛鋅礦床成礦物質(zhì)應(yīng)來(lái)源于下伏寒武系石牌組和牛蹄塘組。

相比于李梅鉛鋅礦床，整個(gè)花垣礦集區(qū)圍巖、熱液方解石及閃鋅礦的Sr同位素組成也具有相似的特征?；ㄔV集區(qū)內(nèi)賦礦圍巖清虛洞組灰?guī)r的87Sr/86Sr值為0.708 86～0.709 21，平均值為0.709 04，熱液方解石的Sr同位素比值為0.709 06～0.710 22，閃鋅礦的Sr同位素比值為0.709 15～0.711 14[10]，成礦流體同樣具有高于賦礦地層的Sr同位素組成。因此，整個(gè)花垣礦集區(qū)的成礦物質(zhì)均應(yīng)來(lái)源于下伏寒武系石牌組和牛蹄塘組。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)湖南花垣礦集區(qū)李梅鉛鋅礦床主成礦期閃鋅礦的Rb-Sr等時(shí)線年齡為(464±12)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差為0.97)，即成礦時(shí)代為中奧陶世。

(2)李梅鉛鋅礦床成礦物質(zhì)應(yīng)主要源自具有高87Sr/86Sr值的下伏寒武系石牌組和牛蹄塘組陸源碎屑巖，成礦過(guò)程中陸殼影響較為明顯。

(3)花垣礦集區(qū)大面積鉛鋅成礦作用可能與華南地區(qū)發(fā)生的拉張斷陷導(dǎo)致的盆地流體大規(guī)模流動(dòng)有關(guān)。加里東運(yùn)動(dòng)早期發(fā)生的490～470 Ma郁南運(yùn)動(dòng)以及加里東運(yùn)動(dòng)晚期發(fā)生的420～410 Ma廣西運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致了花垣礦集區(qū)的兩次鉛鋅成礦事件。