（段登飛/文）碳酸鹽巖容礦型Zn-Pb礦貢獻(xiàn)了全球>16%的Zn-Pb資源，且普遍伴生稀散金屬（Ge、Ga、Tl、Cd等）。現(xiàn)階段對該類礦床的成因主要有兩種認(rèn)識：①MVT型，造山作用驅(qū)動(dòng)盆地流體大規(guī)模循環(huán)成礦，成礦與巖漿活動(dòng)無關(guān)（e.g., Bradley and Leach, 2003; Leach et al., 2005）；②Irish/Alpine型等，礦床形成于伸展背景中（陸內(nèi)裂谷等），下滲鹵水深循環(huán)后成礦，部分礦床可能與地幔或巖漿活動(dòng)有關(guān)（Wilkinson, 2014; Davidheiser-Kroll et al., 2014; Hnatyshin et al., 2015）。但由于缺乏合適的定年礦物，導(dǎo)致對眾多碳酸鹽巖容礦型Zn-Pb礦/區(qū)的成礦時(shí)代、成礦動(dòng)力學(xué)背景和礦床成因認(rèn)識不清。同時(shí)，一些礦床（如Irish/Alpine型礦床）還長期存在同生-早成巖期成礦和后生成礦的激烈爭議。正如Sangster在1986年指出：“Evaluation of current and future genetic models for MVT deposits depends first and foremost on reliable determinations of the absolute age of ore emplacement”。
針對上述問題，長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院吳越副教授、段登飛博士團(tuán)隊(duì)與中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）蔣少涌教授、熊索菲副研究員，中國地質(zhì)科學(xué)院毛景文院士、張長青研究員，昆士蘭大學(xué)趙建新教授等合作。選取華南花垣超大型Zn-Pb礦田為研究對象（圖1），在詳細(xì)的野外地質(zhì)及礦相學(xué)研究的基礎(chǔ)上，選取不同期次的成礦期方解石進(jìn)行原位LA-ICP-MS/MS U-Pb定年研究。
圖1南華盆地與花垣礦區(qū)構(gòu)造位置
花垣礦田鉛鋅礦容礦地層為早寒武清虛洞組礁灰?guī)r（~512-510 Ma），不同礦床礦石類型基本一致，主要有：①似層狀礦體，硫化物填充于灰?guī)r平底晶洞、窗格構(gòu)造等中，分為孤立狀（圖2a-e）和稍晚的連通狀（圖2f-j）兩種；②脈狀礦體，硫化物穿插容礦圍巖（圖2k-o）。本次研究選取上述不同類型礦石中與閃鋅礦密切共生的方解石作為研究對象。
圖2 花垣礦區(qū)不同期次礦石礦相學(xué)及CL特征
從早到晚，三期礦石年齡分別為510.5±6.1 Ma（圖3a），506.9±6.3—504.1±4.7Ma（圖3b-c）和495.2±13.6 Ma（圖3d）。上述成礦年齡與前人提出的加里東陸內(nèi)造山（~460-420 Ma）成礦（MVT礦床）明顯不同；同時(shí)還指示了花垣礦區(qū)成礦作用從圍巖沉積后不久即開始啟動(dòng)（準(zhǔn)同生-早成巖期成礦），并持續(xù)到了圍巖固結(jié)后若干個(gè)百萬年（后生成礦）。流體包裹體等研究結(jié)果表明，礦區(qū)在成礦時(shí)具有高地溫梯度異常。
圖3 成礦方解石的Tera-Wasserburg concordia圖
揚(yáng)子與華夏板塊碰撞形成江南造山帶（~980-820 Ma）后不久便發(fā)生區(qū)域伸展形成南華裂谷盆地，并于~760 Ma停止活動(dòng)。加里東陸內(nèi)造山約發(fā)生于~460-420 Ma，而760-460 Ma期間，區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的構(gòu)造和巖漿活動(dòng)。但古地理重建顯示，寒武紀(jì)時(shí)華南板塊位于地幔底部大型橫波低速異常區(qū)LLSVP（Tuzo）邊緣（圖5），這可能會(huì)導(dǎo)致深部地幔物質(zhì)和熱量的上涌。事實(shí)上，寒武紀(jì)時(shí)，在岡瓦納大陸的東北緣發(fā)育有澳大利亞北部的玄武質(zhì)Kalkarindji大火成巖省（~511Ma）和位于華南和澳大利亞陸塊之間的酸性Pinghe大火成巖省（Dan et al., 2023）。深部地幔活動(dòng)對陸內(nèi)的南華盆地區(qū)域也有影響，例如南華盆地邊緣鎮(zhèn)遠(yuǎn)地區(qū)即發(fā)育有馬坪金伯利巖（492±12Ma）和溪頭煌斑巖等（484±8Ma）等幔源巖漿巖（Zhang et al., 2023），牛蹄塘組中發(fā)育有524.2-518 Ma的火山灰（Zhou et al., 2008; Wang et al., 2012; Chen et al., 2014），盆地內(nèi)有~530 Ma的SEDEX型Pb-Zn礦（Zhou et al., 2018, 2022）等。
圖5 510Ma和490Ma時(shí)期華南古地理位置恢復(fù)（Torsvik et al., 2014）
作者提出，寒武紀(jì)華南板塊位于副熱帶高壓帶內(nèi)，炎熱干旱的氣候?qū)е履先A盆地邊緣碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)的海水大量蒸發(fā)、濃縮，形成高鹽度的鹵水。同時(shí)深部地幔活動(dòng)引起區(qū)域伸展和高地溫梯度，鹵水沿盆地邊緣斷裂下滲并被加熱，同時(shí)萃取基底地層中的Zn-Pb成礦元素，形成富Zn-Pb熱鹵水后回流。區(qū)域性的高熱流異常也導(dǎo)致了區(qū)內(nèi)烴源巖（牛蹄塘組等）的成熟和排烴作用，烴類有機(jī)質(zhì)作為TSR反應(yīng)的還原劑，誘導(dǎo)鉛鋅硫化物沉淀，最終形成了花垣地區(qū)世界級的Zn-Pb礦床。
上述認(rèn)識給我們的啟示主要有：1. 碳酸鹽巖容礦型Zn-Pb成礦作用可能從圍巖沉積-早成巖期（同生-準(zhǔn)同生）一直持續(xù)到圍巖固結(jié)后（后生），以往依靠單一成礦階段測定的成礦時(shí)代、建立的成礦模型可能需要重新審視；2.夭折的裂谷盆地（先存的板內(nèi)薄弱帶）長期休眠后，在后期深部活動(dòng)等的影響下，仍然有形成超大型低溫?zé)嵋?/span>Zn-Pb礦集區(qū)的能力。
該研究成果近期發(fā)表在國際地質(zhì)地球化學(xué)期刊《Chemical Geology》上。方解石LA-ICP-MS/MS U-Pb定年得到了四川創(chuàng)源微譜科技有限公司肖陽工程師的大力幫助。該研究受國家自然科學(xué)基金(42172088, 42203065)和湖北省自然科學(xué)基金((2019CFB586)資助。（孟強(qiáng) 審核）
