劉 海， 范玖琳， 漆雙林， 郭 威， 陳愛(ài)章， 張書(shū)杰

(湖北冶金地質(zhì)研究所(中南冶金地質(zhì)研究所),湖北 宜昌 443000)

“淺成低溫?zé)嵋骸边@一術(shù)語(yǔ)于1906年在第十屆國(guó)際地質(zhì)學(xué)大會(huì)上由美國(guó)學(xué)者W.Lindgren提出,并在當(dāng)時(shí)結(jié)合成礦物化條件及深度將熱液礦床劃分為高溫深成、中溫中深成、低溫淺成三種類(lèi)型。隨后,W.Lindgren[1]將這一概念定義為一種形成于淺地表(<1 km)、中低溫(<200°)條件下,從含水流體中沉淀形成的各類(lèi)貴金屬、賤金屬、汞和輝銻礦等礦床類(lèi)型。在此之后,眾多學(xué)者對(duì)淺成低溫?zé)嵋旱V床定義及分類(lèi)進(jìn)行了補(bǔ)充和完善,強(qiáng)調(diào)成礦流體“低溫、低鹽度”特征,同時(shí)將流體來(lái)源由單一巖漿源發(fā)展到大氣水為主的混合來(lái)源。截至目前,淺成低溫?zé)嵋盒偷V床定義為：產(chǎn)于陸相火山巖系中或相鄰巖石中,形成于淺地表(<2 km)、中低壓(<100 Pa)、中低溫度(200～300℃)環(huán)境中的一類(lèi)金、銀、鉛鋅等多金屬礦床[2-8]。全球范圍內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)大量淺成低溫?zé)嵋盒偷V床,此類(lèi)礦床成為有色金屬礦床主要類(lèi)型之一,也是礦床學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。

長(zhǎng)江中下游地區(qū)是中國(guó)重要的成礦帶之一。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的工作,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一批大、中型銅多金屬礦床。近年來(lái)不斷發(fā)現(xiàn)新的礦床,表明該地區(qū)仍然具有很大的資源潛力[9-10]。處在長(zhǎng)江中下游的鄂西地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)資源短缺,而荊當(dāng)盆地是鄂西地區(qū)銅多金屬礦最為發(fā)育的區(qū)域,由于歷史原因以及研究深度的限制,荊當(dāng)盆地內(nèi)銅多金屬礦找礦一直未有較大突破。而從成礦地質(zhì)背景來(lái)看,該地區(qū)找礦潛力較大,急需一套成礦理論指導(dǎo)找礦。本文通過(guò)地質(zhì)填圖、地質(zhì)編錄、巖礦鑒定、同位素地球化學(xué)分析,研究荊當(dāng)盆地成礦機(jī)制、成礦作用與成礦模式,對(duì)荊當(dāng)盆地下一步找礦具有積極和重要的指導(dǎo)意義。

1 礦床地質(zhì)

1.1 成礦地質(zhì)背景

自中生代三疊紀(jì)以來(lái),揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞拼接致使中國(guó)東部的大部分地區(qū)整體轉(zhuǎn)為陸相環(huán)境,除了黑龍江省三江地區(qū)晚三疊世—侏羅紀(jì)仍發(fā)育海陸交互地層之外,揚(yáng)子板塊與華北板塊均成為陸地,接受了陸相沉積[11-18]。荊當(dāng)盆地位于中揚(yáng)子北緣,與秦嶺—大別山造山帶相鄰,西以黃陵隆起與秭歸盆地分隔,南與江漢盆地相鄰。荊當(dāng)盆地中三疊世碳酸鹽巖臺(tái)地在印支運(yùn)動(dòng)早期因構(gòu)造抬升消亡以后,殘留了中三疊統(tǒng)巴東組頂部喀斯特角礫灰?guī)r,該不整合面之上沉積了上三疊統(tǒng)九里崗組和王龍灘組陸相碎屑巖地層,而在荊當(dāng)盆地遠(yuǎn)安凹陷內(nèi)沉積了白堊系羅鏡灘組、紅花套組以及跑馬崗組地層(圖1)。在該時(shí)期,發(fā)育大量斷裂,熱液活動(dòng)頻繁,形成多條多金屬成礦帶,荊當(dāng)盆地內(nèi)的銅多金屬成礦帶正處于板塊碰撞拼接所形成的次生斷裂處,成礦地質(zhì)背景較好。

圖1 荊當(dāng)盆地礦產(chǎn)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Sketch map of mineral resources in Jingmen-Dangyang Basin

1.2 礦體特征

荊當(dāng)盆地銅多金屬礦分布受斷裂構(gòu)造控制,小漢口銅礦床、三寶山銅鉛鋅礦床均位于遠(yuǎn)安斷裂帶上,花園沖、銅家灣銅鉛鋅礦床則發(fā)育于淯溪斷裂帶上。遠(yuǎn)安斷裂帶走向北北西,傾向南西西,傾角75°～90°。該斷裂帶下盤(pán)出露下三疊統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和中三疊統(tǒng)巴東組灰?guī)r、泥灰?guī)r,傾向230°～270°,傾角10°～23°；上盤(pán)出露上白堊統(tǒng)紅花套組砂礫巖、鈣質(zhì)長(zhǎng)石砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,斷層性質(zhì)為壓扭性—張性—張扭性正斷層。礦體產(chǎn)出于斷層角礫巖帶及下盤(pán)灰?guī)r中,少量產(chǎn)于上盤(pán)褪色砂巖中。斷裂帶中礦體呈長(zhǎng)扁豆體狀,向南、北兩端側(cè)伏,傾向南西、西,傾角48°～88°,礦體長(zhǎng)76～180 m,延伸17～408 m,厚0.55～25.5 m,厚度變化系數(shù)74%,屬厚度變化極不穩(wěn)定型。

淯溪斷裂帶呈近南北向展布,斷層上盤(pán)出露白堊系上統(tǒng)跑馬崗組、紅花套組地層,下盤(pán)出露侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組地層。斷裂帶由4條近南北向斷層組成,傾向80°～90°,傾角65°～80°,破碎帶寬3～28 m,一般10 m左右,發(fā)育斷層角礫巖、斷層泥、糜棱巖、構(gòu)造透鏡體等碎裂巖。礦體產(chǎn)出于斷裂帶東側(cè)上盤(pán),其展布方向和形態(tài)受斷層破碎帶控制。礦體呈脈狀,傾向東,傾角30°～70°,長(zhǎng)100～181 m,延伸67～187 m,厚1～18 m,平均厚4.08 m,厚度變化系數(shù)81.34%,屬厚度變化極不穩(wěn)定型。

研究顯示荊當(dāng)盆地?cái)嗔褬?gòu)造既是導(dǎo)礦構(gòu)造,又是容礦構(gòu)造,斷裂帶沿傾向的變化部位對(duì)成礦有利,礦體在該部位明顯膨大。礦化對(duì)圍巖巖性是有選擇性的,在灰?guī)r、鈣質(zhì)長(zhǎng)石砂巖角礫接觸部位礦化相對(duì)富集,含礦灰?guī)r、含礦鈣質(zhì)長(zhǎng)石砂巖型礦石是主要礦石類(lèi)型。熱液蝕變發(fā)育地段礦化富集,主要有碳酸鹽化、硅化、黃鐵礦化、重晶石化、褪色化,形成醒目的礦化—蝕變帶。

1.3 礦石特征

荊當(dāng)盆地礦石類(lèi)型較為簡(jiǎn)單,按不同分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同類(lèi)型。按礦石構(gòu)造,可以劃分為角礫狀礦石、浸染狀礦石、細(xì)脈—浸染狀礦石、脈狀礦石、斑塊狀礦石、紋層狀礦石以及少量環(huán)帶狀礦石；根據(jù)氧化程度將礦石類(lèi)型劃分為硫化礦石、氧化礦石和混合礦石三類(lèi)。盆地內(nèi)各礦床氧化帶和次生富集帶均不發(fā)育,以原生硫化礦石為主,僅小漢口銅礦床見(jiàn)少量氧化礦石、混合礦石。根據(jù)主要有用礦物組合,主要可以劃分為銅鉛鋅礦石、鉛鋅礦石、銅礦石以及少量銅鉛鋅銀礦石等。

盆地中礦石構(gòu)造主要以氣—水熱液礦石構(gòu)造為主,包括角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、斑塊狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造等；另有少量變質(zhì)礦石構(gòu)造和表生礦石構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)和表生結(jié)構(gòu)四大類(lèi)(圖2)。通過(guò)對(duì)荊當(dāng)盆地典型銅多金屬礦床進(jìn)行巖礦鑒定分析,發(fā)現(xiàn)礦石礦物生成順序具有相似性,其中銅家灣銅鉛鋅礦床：黃鐵礦—閃鋅礦—斑銅礦—黃銅礦—白鐵礦—方鉛礦—輝銅礦，三寶山銅鉛鋅礦床為早期黃鐵礦—閃鋅礦—黃銅礦—晚期黃鐵礦—方鉛礦—白鐵礦(黃鐵礦、閃鋅礦呈多期產(chǎn)出,膠狀構(gòu)造)，小漢口銅礦床為黃鐵礦—白鐵礦—黃銅礦—閃鋅礦—銅藍(lán)。

圖2 荊當(dāng)盆地巖礦石礦物鏡下特征Fig.2 Microscopic characteristics of rock and ore in Jingmen-Dangyang BasinA.方鉛礦自形晶粒狀結(jié)構(gòu)；B.黃銅礦半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)；C.它形晶粒結(jié)構(gòu),銅藍(lán)、輝銅礦交代斑銅礦；D.包含結(jié)構(gòu),方鉛礦包含自形黃鐵礦晶粒；E.疑似骸晶結(jié)構(gòu),黃銅礦交代黃鐵礦、白鐵礦,其中黃鐵礦晶形較為明顯；F.侵(溶)蝕結(jié)構(gòu),黃銅礦輕微交代黃鐵礦,黃鐵礦晶形明顯,邊部凹陷,局部形成鋸齒狀；G.交代殘余結(jié)構(gòu),閃鋅礦交代方鉛礦,方鉛礦形成港灣狀等不規(guī)則形狀；H.假象結(jié)構(gòu),生物假象閃鋅礦,形成粒狀、串珠狀閃鋅礦；I.環(huán)帶結(jié)構(gòu)(或膠狀構(gòu)造),裙邊狀黃鐵礦與閃鋅礦呈環(huán)帶展布；J.疑似固溶體分離結(jié)構(gòu),自形黃銅礦圍繞方鉛礦形成結(jié)狀構(gòu)造；K.壓力作用,方鉛礦受應(yīng)力作用變形；L.碳酸鹽巖角礫間充填方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦；Cc.輝銅礦；Ccp.黃銅礦；Py.黃鐵礦；Gn.方鉛礦；Sp.閃鋅礦；Mrc.白鐵礦；Cv.銅藍(lán)；Bn.斑銅礦。

2 樣品采集、分析方法及結(jié)果

2.1 樣品采集與分析方法

三寶山、銅家灣、花園沖銅鉛鋅礦床樣品采自勘探鉆孔巖芯,采樣深度位于地表50 m以下；小漢口銅礦床樣品采自150 m平巷。選取風(fēng)化和蝕變程度較低的樣品開(kāi)展分析測(cè)試,確保樣品新鮮,樣品礦石類(lèi)型為砂巖型礦石、角礫狀礦石。此次共采取8件礦物S同位素樣品(采自三寶山、銅家灣、花園沖銅鉛鋅礦床)、2件全巖S同位素樣品(采自小漢口銅礦床)、6件O同位素樣品(采自小漢口銅礦床)、12件Pb同位素樣品(采自以上礦床)。

所有樣品均在廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)試。S同位素測(cè)試時(shí)，首先將樣品粉碎至200目以下,經(jīng)縮分、稱(chēng)量后,取硫化物(閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦等礦物)粉末樣品,稱(chēng)取適量放入錫舟中,采用Costech ECS 4010元素分析儀配套Finnigan MAT 253穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀測(cè)定樣品中的34S/32S比值,系統(tǒng)基于V-CDT(美國(guó)代阿布洛大峽谷鐵隕石中的隕硫鐵)標(biāo)準(zhǔn)化,數(shù)據(jù)報(bào)為δ34S,以‰表示,方法精密度優(yōu)于0.2‰。O同位素測(cè)試時(shí)，首先將樣品粉碎、縮分、稱(chēng)量后,稱(chēng)取樣品至錫舟中,采用Thermo TC/EA高溫元素轉(zhuǎn)換分析儀配套Finnigan MAT 253穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀測(cè)定18O/16O,數(shù)據(jù)經(jīng)V-SMOW標(biāo)準(zhǔn)化,報(bào)δ18O值,對(duì)于典型的樣品,測(cè)試精度優(yōu)于0.02%。Pb同位素測(cè)試時(shí)，首先將樣品粉碎、縮分、稱(chēng)量后,將試樣加入硝酸、鹽酸和氫氟酸,微波消解,然后用多接收器等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測(cè)定Pb的含量。若Pb含量低則需要分離,即將消解好的溶液蒸干,加入硝酸,通過(guò)Eichrom的離子交換樹(shù)脂把Pb分離出來(lái)。把待測(cè)樣品溶液中的Pb調(diào)整到適當(dāng)?shù)臐舛?加入內(nèi)標(biāo)(Tl)以便需要矯正鉛的質(zhì)量分餾，用Thermo Scientific的NEPTUNE PLUS接收器等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測(cè)定Pb同位素,數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)標(biāo)(Tl同位素比率)和外部校準(zhǔn)(自然鉛物質(zhì)標(biāo)樣)標(biāo)準(zhǔn)化，每個(gè)消解好的樣品測(cè)試兩次,以獲得其短期精度，實(shí)驗(yàn)室控制的允許相對(duì)偏差RSD<0.01%。

2.2 分析結(jié)果

銅家灣銅鉛鋅礦床樣品中閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦δ34S值分別為6.30‰、5.21‰、2.20‰,全巖δ34S值>13.71‰；花園沖銅鉛鋅礦床樣品中黃鐵礦、黃銅礦δ34S值分別為7.42‰、5.01‰,全巖δ34S值>12.43‰；三寶山銅鉛鋅礦床樣品中黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦δ34S值分別為7.69‰、4.39‰、3.19‰,全巖δ34S值>15.27‰；小漢口銅礦床樣品全巖δ34S值分別為11.94‰、12.43‰。綜上來(lái)看，黃鐵礦δ34S值介于7.42‰～7.69‰,平均7.56‰；黃銅礦δ34S值介于4.39‰～5.21‰,平均4.87‰；方鉛礦δ34S值介于2.20‰～3.19‰,平均2.70‰；閃鋅礦δ34S值為6.30‰。

O同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1，角礫狀礦石δ18OPDB值范圍為10.83‰～20.60‰,平均15.72‰；鈣質(zhì)砂巖型礦石δ18OPDB值范圍為14.13‰～22.20‰,平均18.05‰。本次采用石英—水氧同位素分餾方程1 000ln石英-水=3.38×106T-2-2.90[19],結(jié)合S同位素測(cè)溫結(jié)果,計(jì)算出流體中δ18O流體值(表1)。計(jì)算結(jié)果中僅一個(gè)數(shù)值為負(fù)值,流體同位素值介于-1.38‰～9.99‰之間,平均5.06‰。

表1 荊當(dāng)盆地礦石圍巖、圍巖中方解石脈以及礦石δ18OPDB測(cè)試數(shù)據(jù)Table 1 δ18OPDB test data of ore surrounding rock,calcite vein insurrounding rock and ore in Jingmen-Dangyang Basin

Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表2。銅家灣銅鉛鋅礦床206Pb/204Pb變化范圍為16.26～18.217,平均值17.374；207Pb/204Pb變化范圍為15.337～16.183,平均值15.688；208Pb/204Pb變化范圍為37.048～38.021,平均值37.518?；▓@沖銅鉛鋅礦床206Pb/204Pb變化范圍為18.02～18.444,平均值18.301；207Pb/204Pb變化范圍為15.295～15.63,平均值15.517；208Pb/204Pb變化范圍為36.638～38.583,平均值37.93。三寶山銅鉛鋅礦床206Pb/204Pb變化范圍為15.948～17.836,平均值16.601；207Pb/204Pb變化范圍為15.289～15.545,平均值15.379；208Pb/204Pb變化范圍為36.831～38.244,平均值37.319。小漢口銅礦床206Pb/204Pb變化范圍為18.177～18.532,平均值18.413；207Pb/204Pb變化范圍為15.617～15.638,平均值15.631；208Pb/204Pb變化范圍為38.490～38.617,平均值38.574。

表2 荊當(dāng)盆地銅鉛鋅礦石Pb同位素組成表Table 2 Lead isotope composition table of copper-lead-zinc ore in Jingmen-Dangyang Basin

3 同位素地球化學(xué)特征

3.1 S同位素

不同類(lèi)型銅多金屬礦床中硫化物S同位素組成不同,具有不同的變異特征。本文收集了32個(gè)斑巖型、火山巖型、砂巖型、接觸交代型銅礦床中硫化物S同位素?cái)?shù)據(jù)[20],與本區(qū)銅鉛鋅礦床硫化物S同位素進(jìn)行對(duì)比。斑巖型、火山巖型、接觸交代型與巖漿活動(dòng)有成因關(guān)系的銅礦床中硫化物S同位素組成具有相似的特征,δ34S值變化范圍狹窄,彌散度小,具有塔形分布特征。

砂巖型銅礦床與以上幾類(lèi)礦床硫化物S同位素形成鮮明對(duì)照,δ34S分布彌散,變化范圍大,相對(duì)富集δ32S,δ34S值多<0,充分顯示了同位素分餾的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和生物細(xì)菌作用特色。荊當(dāng)盆地δ34S值變化范圍介于11.94‰～15.27‰,接近于海相蒸發(fā)巖S同位素變化范圍,彌散度小,與砂巖型銅礦床分布特征明顯不同,但與巖漿活動(dòng)有成因聯(lián)系的斑巖型、接觸交代型、火山巖型銅礦床S同位素彌散度相似,且δ34S值相對(duì)較高(圖3)。δ34S值相對(duì)較高與硫源多樣性有關(guān),除含礦熱液中硫源外,還來(lái)自圍巖中膏鹽層中的硫,從而導(dǎo)致δ34S值偏高,進(jìn)一步反映了殼幔混合硫物質(zhì)來(lái)源特點(diǎn)。

圖3 不同類(lèi)型銅礦床硫化物S同位素組成δ34S值變化范圍圖Fig.3 The variation range diagram of sulfur isotope composition δ34S ofsulfides in different types of copper deposits1～4.砂巖型銅礦床；5～30.斑巖型銅礦床；31～32.火山巖型銅礦床；3 3.本區(qū)銅鉛鋅礦區(qū)。

荊當(dāng)盆地δ34S從黃鐵礦至方鉛礦逐漸降低,說(shuō)明礦物形成過(guò)程中發(fā)生了同位素分餾作用,形成不同礦物中S同位素的富集特點(diǎn),進(jìn)一步說(shuō)明S同位素分餾基本達(dá)到平衡。本次研究利用S同位素分餾方程式：1 000lnα=δ34SA礦物-δ34SB礦物=A×106/T2[21-22]公式計(jì)算,得到閃鋅礦—黃銅礦同位素平衡溫度為98℃(1個(gè)樣品),閃鋅礦—方鉛礦同位素平衡溫度為169℃(1個(gè)樣品),黃銅礦—方鉛礦同位素平衡溫度為327℃(2個(gè)樣品),黃鐵礦—黃銅礦同位素平衡溫度為128℃(2個(gè)樣品),黃鐵礦—方鉛礦同位素平衡溫度為221℃(1個(gè)樣品)。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明荊當(dāng)盆地硫化物形成溫度較低,本區(qū)銅鉛鋅礦床屬于低溫?zé)嵋盒偷V床,亦反映了幔源物質(zhì)來(lái)源特點(diǎn)。

3.2 O同位素

楊建等[23]對(duì)當(dāng)陽(yáng)復(fù)向斜流體地球化學(xué)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)三疊系地層中灰?guī)r87Sr/86Sr與同時(shí)期海水一致,方解石脈中87Sr/86Sr則高于圍巖與同時(shí)期海水,認(rèn)為有早期流體沖注,流體與圍巖發(fā)生了不同程度的同位素交換。方解石脈中方解石δ13CPDB介于-0.149‰～2.209‰,δ18OPDB介于-8.161‰～-18.233‰,而圍巖δ13CPDB介于-1.084‰～3.466‰,δ18OPDB介于-15.677‰～-17.527‰,二者存在顯著差異,亦印證了沖注外來(lái)熱液流體。圍巖與流體未達(dá)到同位素平衡,從而造成同位素的差異。從87Sr/86Sr、δ13CPDB、δ18OPDB同位素角度分析,佐證了含礦熱液存在的認(rèn)識(shí)。

本次研究?jī)H對(duì)小漢口銅礦床開(kāi)展了O同位素研究,測(cè)試數(shù)據(jù)顯示δ18O介于10.83‰～22.2‰,平均17.27‰,與灰?guī)r圍巖、方解石脈差異較大,熱液沖注特征顯著。由于成礦熱液中礦物O同位素容易受到其他因素影響,礦物中O同位素難以真實(shí)反映流體中同位素的組成[24],通?？筛鶕?jù)礦物O同位素分餾方程計(jì)算[25],確定流體中δ18O流體值。計(jì)算結(jié)果對(duì)比不同儲(chǔ)庫(kù)中δ18O組成,認(rèn)為荊當(dāng)盆地成礦流體中介質(zhì)水主要來(lái)源于下滲的大氣降水(圖4)。

圖4 自然界O同位素分布特征及荊當(dāng)盆地流體中δ18O組成Fig.4 Distribution characteristics of oxygen isotope in nature andδ18O composition in fluid of Jingmen-Dangyang Basin

3.3 Pb同位素

自然界天然鉛是由204Pb、206Pb、207Pb、208Pb四種穩(wěn)定同位素組成,其在自然界的變化是很大的。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)自然鉛同位素的分類(lèi)不盡統(tǒng)一，宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所將自然鉛分成普通鉛和放射成因鉛兩大類(lèi)[26]，普通鉛又分為正常鉛和異常鉛,按成因又提出原生鉛、原始鉛、初始鉛、礦石鉛概念。礦石鉛是指鉛礦石和鉛礦物中所含鉛,均屬于普通鉛,其同位素組成隨其生成時(shí)代不同而有規(guī)模地變化。

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示Pb同位素組成比較穩(wěn)定和均一,數(shù)值總體變化不大,206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為15.948～18.532、15.289～18.183、36.638～38.617，其平均值分別為17.655、15.554、37.836。與地幔、地殼、造山帶鉛同位素比較,位于地幔與地殼鉛同位素組成區(qū)間,說(shuō)明礦石的Pb同位素與巖漿活動(dòng)初始鉛同位素組成相當(dāng),二者具有成因聯(lián)系。礦石Pb同位素μ值為8.609 9～8.994 5,平均值為8.811,在μ值曲線圖上(圖5),投影點(diǎn)位于μ=8～9之間,屬于殼幔源轉(zhuǎn)入殼源演化的低μ—高μ過(guò)渡區(qū),說(shuō)明成礦作用具有殼?；旌显刺攸c(diǎn)。在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb關(guān)系圖上,投影點(diǎn)落在地幔鉛平均演化曲線與造山帶鉛平均演化曲線之間,遠(yuǎn)離上地殼鉛演化曲線，說(shuō)明成礦物質(zhì)可能來(lái)源于深部殼?；旌显?圖6)。

圖5 礦石Pb同位素μ值曲線圖Fig.5 Curve of ore lead isotope μ

圖6 荊當(dāng)盆地淺成低溫?zé)嵋旱V床Pb構(gòu)造模式圖Fig.6 Tectonic model for some epithermal depositsin Jingmen-Dangyang Basin

3.4 成礦物質(zhì)來(lái)源

荊當(dāng)盆地目前尚未發(fā)現(xiàn)巖漿巖體,但白堊紀(jì)晚期—早第三紀(jì)末玄武巖噴發(fā)頻繁,從礦石Pb、S同位素特征分析,成礦物質(zhì)可能來(lái)源于深部殼?；旌显?。大氣降水通過(guò)對(duì)流不斷注入到成礦流體中,導(dǎo)致成礦流體混入大量大氣降水。成礦流體沿深部斷裂帶上升運(yùn)移過(guò)程中,同化萃取了銅礦源層Cu、S和膏鹽層中S、Sr、Na、Cl、F、CO2等成分,形成含Cu、Pb、Zn成礦元素的S-Cl-F-Na-CO2-H2O體系的熱液。流體進(jìn)一步上升至淺部相對(duì)開(kāi)放的容礦系統(tǒng)中,壓力釋放,溫度降低,H2S的電離程度增大,S2-濃度增高,硫逸度大于氧逸度,S2-與親硫金屬元素化合生成銅、鉛、鋅硫化物及硫酸鹽礦物沉淀。同時(shí),伴隨著控礦斷裂構(gòu)造的多期活動(dòng)和構(gòu)造性質(zhì)轉(zhuǎn)化及蝕變—礦化作用的進(jìn)行,成礦熱液成分和性質(zhì)發(fā)生有規(guī)律演化,形成不同期次礦化疊加的現(xiàn)象。本區(qū)銅多金屬礦床與巖漿活動(dòng)有成因關(guān)系的銅礦床具有類(lèi)似特征,不排除深部可能存在巖漿活動(dòng)的可能?？傊?通過(guò)同位素分析對(duì)比,成礦物質(zhì)可能來(lái)源于深部殼幔混合源,深部來(lái)源特征明顯。

4 結(jié)論

(1) 荊當(dāng)盆地δ34S值變化范圍介于11.94‰～15.27‰?yún)^(qū)間,彌散度小,與巖漿活動(dòng)有成因聯(lián)系的斑巖型、接觸交代型、火山巖型銅礦床S同位素彌散度相似。硫可能來(lái)源于含礦熱液和圍巖中的膏鹽層,反映了殼?；旌狭騺?lái)源特點(diǎn)。礦石礦物中S穩(wěn)定同位素平衡溫度介于98～327℃,屬于中低溫?zé)嵋旱V床成礦溫度范圍。

(2)δ18O介于10.83‰～22.2‰,平均17.27‰,與灰?guī)r圍巖、方解石脈差異較大,熱液沖注特征顯著。成礦流體水的δ18O流體值介于-1.38‰～9.99‰,表明成礦流體水以大氣降水為主。

(3)206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為15.948～18.532、15.289～18.183、36.638～38.617,其平均值分別為17.655、15.554、37.836,礦石Pb同位素μ值為8.609 9～8.994 5,平均值為8.811,與殼?；旌显淬U同位素特征相似。