（段登飞/文）碳酸盐岩容矿型Zn-Pb矿贡献了全球>16%的Zn-Pb资源，且普遍伴生稀散金属（Ge、Ga、Tl、Cd等）。现阶段对该类矿床的成因主要有两种认识：①MVT型，造山作用驱动盆地流体大规模循环成矿，成矿与岩浆活动无关（e.g., Bradley and Leach, 2003; Leach et al., 2005）；②Irish/Alpine型等，矿床形成于伸展背景中（陆内裂谷等），下渗卤水深循环后成矿，部分矿床可能与地幔或岩浆活动有关（Wilkinson, 2014; Davidheiser-Kroll et al., 2014; Hnatyshin et al., 2015）。但由于缺乏合适的定年矿物，导致对众多碳酸盐岩容矿型Zn-Pb矿/区的成矿时代、成矿动力学背景和矿床成因认识不清。同时，一些矿床（如Irish/Alpine型矿床）还长期存在同生-早成岩期成矿和后生成矿的激烈争议。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”。
针对上述问题，红宝石9999hbs吴越副教授、段登飞博士团队与中国地质大学（武汉）蒋少涌教授、熊索菲副研究员，中国地质科学院毛景文院士、张长青研究员，昆士兰大学赵建新教授等合作。选取华南花垣超大型Zn-Pb矿田为研究对象（图1），在详细的野外地质及矿相学研究的基础上，选取不同期次的成矿期方解石进行原位LA-ICP-MS/MS U-Pb定年研究。
图1南华盆地与花垣矿区构造位置
花垣矿田铅锌矿容矿地层为早寒武清虚洞组礁灰岩（~512-510 Ma），不同矿床矿石类型基本一致，主要有：①似层状矿体，硫化物填充于灰岩平底晶洞、窗格构造等中，分为孤立状（图2a-e）和稍晚的连通状（图2f-j）两种；②脉状矿体，硫化物穿插容矿围岩（图2k-o）。本次研究选取上述不同类型矿石中与闪锌矿密切共生的方解石作为研究对象。
图2 花垣矿区不同期次矿石矿相学及CL特征
从早到晚，三期矿石年龄分别为510.5±6.1 Ma（图3a），506.9±6.3—504.1±4.7Ma（图3b-c）和495.2±13.6 Ma（图3d）。上述成矿年龄与前人提出的加里东陆内造山（~460-420 Ma）成矿（MVT矿床）明显不同；同时还指示了花垣矿区成矿作用从围岩沉积后不久即开始启动（准同生-早成岩期成矿），并持续到了围岩固结后若干个百万年（后生成矿）。流体包裹体等研究结果表明，矿区在成矿时具有高地温梯度异常。
图3 成矿方解石的Tera-Wasserburg concordia图
扬子与华夏板块碰撞形成江南造山带（~980-820 Ma）后不久便发生区域伸展形成南华裂谷盆地，并于~760 Ma停止活动。加里东陆内造山约发生于~460-420 Ma，而760-460 Ma期间，区域内未发现大规模的构造和岩浆活动。但古地理重建显示，寒武纪时华南板块位于地幔底部大型横波低速异常区LLSVP（Tuzo）边缘（图5），这可能会导致深部地幔物质和热量的上涌。事实上，寒武纪时，在冈瓦纳大陆的东北缘发育有澳大利亚北部的玄武质Kalkarindji大火成岩省（~511Ma）和位于华南和澳大利亚陆块之间的酸性Pinghe大火成岩省（Dan et al., 2023）。深部地幔活动对陆内的南华盆地区域也有影响，例如南华盆地边缘镇远地区即发育有马坪金伯利岩（492±12Ma）和溪头煌斑岩等（484±8Ma）等幔源岩浆岩（Zhang et al., 2023），牛蹄塘组中发育有524.2-518 Ma的火山灰（Zhou et al., 2008; Wang et al., 2012; Chen et al., 2014），盆地内有~530 Ma的SEDEX型Pb-Zn矿（Zhou et al., 2018, 2022）等。
图5 510Ma和490Ma时期华南古地理位置恢复（Torsvik et al., 2014）
作者提出，寒武纪华南板块位于副热带高压带内，炎热干旱的气候导致南华盆地边缘碳酸盐岩台地内的海水大量蒸发、浓缩，形成高盐度的卤水。同时深部地幔活动引起区域伸展和高地温梯度，卤水沿盆地边缘断裂下渗并被加热，同时萃取基底地层中的Zn-Pb成矿元素，形成富Zn-Pb热卤水后回流。区域性的高热流异常也导致了区内烃源岩（牛蹄塘组等）的成熟和排烃作用，烃类有机质作为TSR反应的还原剂，诱导铅锌硫化物沉淀，最终形成了花垣地区世界级的Zn-Pb矿床。
上述认识给我们的启示主要有：1. 碳酸盐岩容矿型Zn-Pb成矿作用可能从围岩沉积-早成岩期（同生-准同生）一直持续到围岩固结后（后生），以往依靠单一成矿阶段测定的成矿时代、建立的成矿模型可能需要重新审视；2.夭折的裂谷盆地（先存的板内薄弱带）长期休眠后，在后期深部活动等的影响下，仍然有形成超大型低温热液Zn-Pb矿集区的能力。
该研究成果近期发表在国际地质地球化学期刊《Chemical Geology》上。方解石LA-ICP-MS/MS U-Pb定年得到了四川创源微谱科技有限公司肖阳工程师的大力帮助。该研究受国家自然科学基金(42172088, 42203065)和湖北省自然科学基金((2019CFB586)资助。（孟强 审核）
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