湖南花垣矿田铅锌矿床硫化物微量元素地球化学特征及其对矿床成因的指示

周云; 于玉帅; 曹亮; 段其发

doi:10.12097/j.issn.1671-2552.2022.12.016

湖南花垣矿田铅锌矿床硫化物微量元素地球化学特征及其对矿床成因的指示

中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心), 湖北武汉 430205

基金项目:
中国地质调查局项目《湘西-鄂西成矿带神农架－花垣地区地质矿产调查》(编号: DD20160029)与《中南地区镍钴铝等矿产地质调查》(编号: DD20221689)

详细信息

作者简介: 周云(1984-)，女，博士，高级工程师，从事矿床学、矿床地球化学研究工作。E-mail：zhouyun0910@163.com

通讯作者: 于玉帅(1985-)，男，硕士，高级工程师，从事地质调查和矿床学研究工作。E-mail：shuaiyuyu1103@163.com

中图分类号: P618.42;P618.43

收稿日期: 2020-02-04

修回日期: 2020-05-22

刊出日期: 2022-12-15

Geochemical characteristics of trace elements of sulfides and its indication to the genesis of the lead-zinc deposits in Huayuan ore field, Hunan Province

Wuhan Center, China Geological Survey(Central South China Innovation Center for Geosciences), Wuhan 430205, Hubei, China

More Information

Corresponding author: YU Yushuai, shuaiyuyu1103@163.com

Received Date: 04 February 2020

Revised Date: 22 May 2020

Publish Date: 15 December 2022

摘要

摘要:
湘西花垣铅锌矿田是湘西－鄂西成矿带的重要组成部分, 为探究花垣矿田铅锌矿床的成因, 利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等方法对花垣团结、李梅、耐子堡、蜂塘、土地坪、大石沟6个铅锌矿床中的闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等单矿物进行了微量元素含量测试。测试结果表明, 闪锌矿相对富集Fe、Cd、Pb、Cu、Ge、Tl等元素, 贫In、Ga、Se、Ag、Sn等元素, Cd、Mn等元素含量稳定, Pb、Cu等元素含量变化范围大, Fe、Pb元素可能主要以类质同象或纳米级矿物微粒形式赋存于闪锌矿中。闪锌矿和方铅矿微量元素地球化学性质表明, 花垣矿田铅锌矿床为与碳酸盐岩有关的中—低温(100~250℃)铅锌矿床。通过与不同成因类型的铅锌矿床相比, 认为花垣矿田铅锌矿床与跟盆地卤水相关的MVT型铅锌矿床相似。
- 微量元素 /
- ICP-MS /
- MVT型矿床 /
- 花垣铅锌矿床 /
- 矿床成因 /
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- 矿产勘查工程
Abstract:
The Huayuan lead-zinc ore field in Western Hunan is an important part of the western Hunan-western Hubei metallogenic belt. In order to explore the genesis of lead-zinc deposits in Huayuan ore concentration area, the content of trace elements in sphalerite, galena, pyrite of six lead-zinc deposits in the Huayuan ore field were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS). The results show that sphalerite is relatively rich in elements such as Fe, Cd, Pb, Cu, Ge, Tl, etc., poor in Ga, Se, Ag, Sn, etc.. The content of Fe, Cd, Mn is stable. The content of Pb, Cu, etc, . varies widely, Fe and Pb may mainly occur in sphalerite in the form of isomorphism and nanometer mineral inclusions. The geochemical properties of trace elements of sphalerite and galena indicate that the lead-zinc deposit in Huayuan orefield is a medium-low temperature(100~250℃)lead-zinc deposit related to carbonate rocks. Compared with the lead-zinc deposits of different genetic types, we believe that the lead-zinc deposits in Huayuan ore field are similar to the MVT type lead-zinc deposit related to basin brine.
- trace elements /
- ICP-MS /
- MVT /
- Huayuan lead-zinc deposit /
- genesis of mineral deposit /
- Hunan Province /
- mineral exploration engineering

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湖南花垣矿田是一个资源储量达千万吨级的超大型铅锌矿田，是湘西－鄂西成矿带的重要组成部分，也是整个湘西地区铅锌矿床的典型代表^[1]。自取得找矿突破以来，前人对该矿床成因及成矿环境的探讨^[2-5]，主要围绕其成矿地质背景、矿床地质特征^[4-7]、岩相古地理特征和地层古生物^[8-12]、稀土元素地球化学特征^[13]、成矿物质来源和成矿流体^[14-24]、成矿地质时代^[25]等方面进行研究。研究结果显示，花垣矿田内铅锌矿床成矿地质时代为早泥盆世—中奥陶世(410~464 Ma)，明显晚于容矿地层时代，成矿作用与加里东运动密切相关^[1]。区内铅锌矿成矿物质来源为下伏下寒武统牛蹄塘组黑色薄层含炭泥岩^[15]，成矿流体为以钠和钙氯化物为主的盆地卤水性质的含矿热水溶液，流体来源于封层水、大气降水和少量变质水^[16]。在赋矿地层岩性、矿化类型、矿物组合、围岩蚀变、成矿物质来源、成矿流体性质与来源等方面，花垣矿田内铅锌矿床与典型MVT型矿床相似，但矿床的矿石构造、矿体形态与MVT型矿床还存在一定差异。因此，关于该地区铅锌矿床成因依然存在分歧，前人对湘西—鄂西地区包括花垣铅锌矿床在内的碳酸岩容矿铅锌矿床成因持以下2种观点：①与海底热水沉积硅岩建造有关的喷流-沉积型矿床(SEDEX型)^[19]；②与盆地流体演化有关的MVT型矿床^[20-23]。花垣矿田内铅锌矿床成因类型的确定尚缺少足够地质地球化学数据证据的支持，仅利用少量数据可能会得到片面的认识，甚至出现互相矛盾的结论。

作为铅锌矿床中最主要的矿石矿物之一，闪锌矿常含有Fe、Mn、Cd、Ga、Ge、In、Se等多种微量元素^[26]，在矿床的矿化作用中，控制微量元素分配的因素主要是元素的地球化学性质、成矿溶液中元素的比例和成矿地质地球化学环境^[27]。因此，微量元素特征蕴含了与成岩成矿密切相关的地球化学信息，能作为有效的地球化学示踪手段，结合其他测试手段，对判断成矿物质来源、成矿物理化学条件、判别矿床成因类型等具有重要意义^[28-34]。

在花垣矿田铅锌矿床地质特征研究的基础上，本次采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对花垣团结、李梅、耐子堡、蜂塘、土地坪、大石沟6个铅锌矿床中的闪锌矿、方铅矿和黄铁矿3种主要的硫化物单矿物进行测试分析，开展详细的微量元素地球化学特征研究，同时将其与国内不同成因类型的典型铅锌矿床的闪锌矿微量元素进行对比研究。讨论了不同成因类型的铅锌矿床中闪锌矿微量元素的组成差异，探讨花垣矿田铅锌矿床的成因类型，为整个湘西地区铅锌矿床成因机制的研究提供参考。

1. 矿区地质概况

湖南花垣矿田位于扬子地块东南边缘与雪峰(江南)造山带的过渡部位(图 1)，北东向湘黔断裂带中部。矿田总体走向北北东，位于花垣-张家界深大断裂与麻栗场断裂之间(图 1)，长38 km，宽4~16 km，面积约215 km²^[21]。矿田内主要出露青白口系—寒武系。下寒武统清虚洞组为区内主要的容矿地层，在矿区分布广泛。矿区岩浆岩不发育，未见岩体出露。矿田内断裂和褶皱构造较发育，断裂主要有花垣-保靖-张家界深大断裂、两河-长乐断裂和麻栗场断裂(保靖—铜仁-玉屏深大断裂北东段)(图 1)。褶皱构造主要为宽缓的背(向)斜构造。

图 1. 花垣矿田地质矿产简图(据参考文献[1]修改)

1—青白口系板溪群；2—南华系大塘坡组；3—南华系南沱组；4—震旦系；5—下寒武统牛蹄塘组+石牌组；6—下寒武统石牌组；7—下寒武统清虚洞组；8—中寒武统高台组；9—中寒武统熬溪组；10—中寒武统车夫组；11—中-上寒武统娄山关组；12—断裂；13—铅锌矿床; F₁—张家界-花垣断裂；F₂—麻栗场断裂；F₃—两河-长乐断裂

Figure 1. Geological and mineral map of Huayuan ore area

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清虚洞组在矿区主要位于北东向的狮子山背斜轴部地段。该组据其岩性特征可分为下段灰岩段和上段白云岩段(表 1)。

表 1. 湖南花垣地区清虚洞组划分^[35]

Table 1. Division of Qingxudong Formation in Huayuan area, Hunan Province

组	段		花垣地区
清虚洞组	上段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²) (云岩段)	上亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-2
	上段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²) (云岩段)	下亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-1
	下段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q¹) (灰岩段)	第四亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q³⁺⁴ (局部)
		第三亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q³⁺⁴ (局部)
		第二亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-2
		第一亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-1

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灰岩段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q¹)又细分为4个岩性亚段。第一亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-1)：岩性主要为深灰色薄层含粒屑云质灰岩与薄层泥晶灰岩互层，单层厚1~5 cm，具水平层理，厚度大于30 m。第二亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-2)：岩性主要为深灰色薄—中厚层含泥质粉—细砂屑灰岩^[1]，具台地边缘浅滩风暴水流所形成的波状水平层理、丘状交错层理构造。顶部为深灰色粗砂屑灰岩，砂砾屑灰岩，含鲕粒、核形石砂屑灰岩等，具斜层理构造。上部网纹状云化形似豹皮状，俗称豹皮灰岩，厚50~190 m。该亚段在藻礁相范围内厚度一般为50~70 m，在礁前相或礁后相则迅速增厚，一般大于100 m。

第三亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3)：又称藻礁灰岩亚段，为矿区铅锌矿的主要容矿层位^[35]。岩性主要为灰色厚层藻屑灰岩、藻灰岩夹粉晶灰岩。该亚段岩层厚度为12.15~237.12 m。藻灰岩孔隙度发育，具有质纯、性脆的特点。偏光镜下观察薄片可见藻灰岩中含大量的树枝状藻类、藻鲕粒及由这些藻类腐烂后充填在孔洞中的结晶方解石藻腐孔构造^[23]。这些藻腐孔中的结晶方解石，形成斑脉状方解石，闪锌矿多分布于斑脉状方解石边缘，形成斑脉状构造矿石。藻灰岩厚度变化较大，一般为100~200 m，且具有由东向西、由北向南增厚的变化特征。

第四亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4)：矿区次要容矿层位。岩性为浅灰色—灰色厚层斑块状白云岩化砂屑灰岩、藻灰岩。厚度一般为40~60 m，最薄19.41 m，最厚112.95 m。

白云岩段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²)含2个岩性亚段。第一亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-1)：灰色厚层粉晶云岩夹砂屑云岩，层纹平直或波状弯曲，形态清晰，厚23.20~75.40 m。第二亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-2)：米黄色层纹石云岩、灰色薄—中厚层粉晶云岩夹砂屑云岩。厚度66.50~85.90 m。

花垣矿田内的铅锌矿主要赋存于清虚洞组下段第三亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3)和第四亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4)藻灰岩、砂屑灰岩中(图 2)。矿体具有多层性，形态简单，以层状、似层状矿体为主，次为脉状。似层状矿体产状与围岩地层产状大致相同，走向以北东向、北北东向为主，倾向以北西向为主(图 2)。在矿集区共圈定矿体一百余个，多为隐伏矿体，其中大型规模矿体有5个(长度大于800 m，延伸或宽大于500 m)，中型规模矿体31个(长度300~800 m，延伸或宽200~500 m)，小型规模矿体71个(小型矿体长度小于300 m，延伸或宽小于200 m)，矿体平均厚度一般为1.50~5.49 m，最厚可达11.20 m^①。整个花垣矿田探明铅锌储量超过1 Mt。

图 2. 花垣李梅铅锌矿床第9勘探线矿体剖面图(据参考文献[36]修改)

$\rlap{-} {\rm{C}}_1$

q^1-2—下寒武统清虚洞组下段第二亚段；

$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3—下寒武统清虚洞组下段第三亚段；

$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4—下寒武统清虚洞组第四亚段；

$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²—下寒武统清虚洞组上段

Figure 2. Cross-section along No.9 exploration line of the Limei Pb-Zn deposit in Huayuan area

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矿石矿物以闪锌矿和方铅矿为主，次为黄铁矿；脉石矿物主要为方解石，次为重晶石、白云石，少量石英、萤石和沥青，矿物共生组合方式见表 2。矿石以斑脉状构造为主，其次为浸染状和角砾状构造。闪锌矿主要呈黄棕色、浅黄色、黄绿色，片状晶形，具半金属光泽；结晶颗粒较粗大，具半自形或他形晶粒状结构，粒径一般为0.5~2 mm，最小粒径为0.05 mm，最大粒径可达4~6 mm，以粒状或脉状集合体形式分布于矿石中，脉状闪锌矿多分布于与灰岩接触的方解石脉体边缘(图版Ⅰ-a、b)。方铅矿呈铅灰色，颗粒大小为0.01~0.2 mm，具半自形—他形晶颗粒结构，在脉石矿物和闪锌矿的裂隙中主要呈不规则粒状及细脉状分布(图版Ⅰ-f)，有时可呈粗大团块状(图版Ⅰ-c)。黄铁矿多呈细粒浸染细脉状分布于闪锌矿脉边缘或穿插交代闪锌矿(图版Ⅰ-e)，有时则呈粗大团块状分布于方解石脉中(图版Ⅰ-d)。围岩蚀变类型主要为方解石化，常伴随有弱的黄铁矿化、萤石化、重晶石化等，其中方解石化与矿化关系密切^{[1, 19]}。

表 2. 花垣矿田铅锌矿床热液成矿期矿物共生组合(据参考文献[37]修改)

Table 2. Generalized hydrothermal mineral paragenetic sequence in the Huayuan Pb-Zn field

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图版Ⅰ.

a.细脉状黄褐色闪锌矿分布于与灰岩接触的方解石脉体边缘；b.褐色闪锌矿分布于与灰岩接触的方解石脉体边缘；c.团块状方铅矿石；d.自形粗粒状黄铁矿；e.黄铁矿细脉穿插交代闪锌矿；f.方铅矿穿插交代闪锌矿。Sp—闪锌矿；Gn—方铅矿；Py—黄铁矿；Cal—方解石

Plate1.

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2. 样品采集与测试方法

本次选择花垣矿田铅锌矿床(团结、李梅、耐子堡、蜂塘、大石沟6个铅锌矿床)热液成矿期主成矿阶段中的36件原生矿石中的3种主要硫化物单矿物进行微量元素分析(图 1、图 2)。其中闪锌矿单矿物26件，黄铁矿单矿物2件，方铅矿单矿物8件。矿体均赋存于清虚洞组第三亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3)(图 2)，闪锌矿和方铅矿、黄铁矿多沿脉石矿物方解石边缘分布，或呈团块状、斑状、浸染粒状分布于方解石脉体中或其边缘(图版Ⅰ)。

首先将样品粉碎至40目，在双目镜下挑纯闪锌矿、方铅矿和黄铁矿的单矿物，确保单矿物纯度高于98%，用去离子水清洗挑纯的硫化物单矿物，低温干燥后，用玛瑙研钵研磨至200目，分装测试。硫化物单矿物的微量元素分析在自然资源部中南矿产资源监测中心完成，每件硫化物分析26种元素，Zn、Cu、Mn、Sr和S元素采用等离子发射光谱法(ICAP6300)分析，检测限为1.0×10^-6；Fe、Ni、Ba、Ag、Mo、As、Sb、Bi、Sn、Se元素采用日立Hitachi Z-2700石墨炉原子吸收分析；Pb、Co、Cd、Hg、Ga、Ge、In、Te、Th、Tl、Ti元素在X SeriesII等离子体质谱仪上(ICP-MS)测定，检测限最低达0.01×10^-6，分析误差小于5%。

3. 分析结果

花垣矿田铅锌矿床中闪锌矿、方铅矿及黄铁矿单矿物的微量元素分析结果列于表 3。矿床中闪锌矿、方铅矿和黄铁矿单矿物具有不同的微量元素组成。

表 3. 花垣矿田铅锌矿床硫化物微量元素含量

Table 3. Trace elements contents in sulphide minerals of the lead-zinc deposits in Huayuan ore field

序号	矿床名称	样品编号	矿物	S	Zn		Cu	Fe	Mn	Ni	Pb	Sr	Co	Cd	Mo	As	Sb
序号	矿床名称	样品编号	矿物	%			10^-6
1	团结	13TJ-B10	闪锌矿	32.42	64.76		43.35	14172	32.22	2.7	360.1	6.53	0.067	5651	1.94	0.047	0.49
2		13TJ-B12	闪锌矿	32.74	65.12		47.8	9057	58.76	1.46	348.3	8.72	0.044	6358	0.53	0.043	0.71
3		13TJ-B13	闪锌矿	32.5	65.15		33.64	10815	49.47	1.44	476.9	13.85	0.056	7771	0.46	0.034	0.43
4		13TJ-B14	闪锌矿	32.74	65.58		19.78	1375	14.21	1.28	83.55	7.82	0.024	7828	0.37	0.031	0.39
5		13TJ-B15	闪锌矿	32.19	63.95		51.78	9668	78.04	1.18	741.2	19.38	0.038	9833	0.5	0.017	0.46
6		13TJ-B16	闪锌矿	32.76	64.61		24.3	12458	35.28	1.09	437.9	11.46	0.076	7472	0.15	0.36	0.51
7		13TJ-B19	闪锌矿	32.66	65.32		113.7	1689	5.65	1.1	619.2	4.01	0.031	8893	1.01	0.021	0.44
8	耐子堡	13NZB-B3	闪锌矿	32.25	65.11		49.65	2898	25.93	1.09	105.6	9.8	0.12	10026	0.11	0.042	0.48
9		13NZB-B7	闪锌矿	32.41	64.42		22.01	2914	20.83	1.25	136.9	286.7	0.039	9291	0.27	0.2	1.18
10		13NZB-B26	闪锌矿	32.47	64.75		36.12	3576	17.35	1.14	144.2	36.52	0.062	9340	0.22	0.056	0.39
11	李梅	13LM-B13	闪锌矿	32.35	64.35		118.1	3643	18.41	1.64	303.3	23.96	0.039	12167	0.8	0.4	0.55
12		13LM-B11	闪锌矿	32.15	63.68		114.5	4042	19.27	2.06	294	50.72	0.11	12260	1.97	0.31	0.36
13		13HYC-B1	闪锌矿	32.03	64.42		67.02	9704	58.03	1.38	911.5	13.66	0.021	10450	0.44	0.15	0.29
14		13HYC-B2	闪锌矿	31.95	64.6		35.29	9634	50	1.86	442.5	14.94	0.061	7477	0.35	3.77	0.41
15		13HYC-B11	闪锌矿	32.05	64.55		87.76	9424	104.3	2.13	374.5	17.25	0.2	8716	7.24	0.91	0.51
16	蜂塘	13FT-B9	闪锌矿	31.69	64.26		43.07	1313	13.5	0.81	304.3	9.26	0.053	5724	0.099	0.039	1.4
17		13FT-B20	闪锌矿	32.18	64.84		37.98	1072	15.09	1.33	391.2	6.41	0.053	5333	0.13	0.04	0.51
18		13FT-B23	闪锌矿	32.04	65.77		31.4	977.7	13.26	1.52	140.2	3.41	0.037	5553	0.23	0.039	0.13
19		13FT-B24	闪锌矿	32.16	65.52		30.86	1045	7.39	1.38	105.5	2.63	0.023	5525	0.057	0.029	0.23
20	蜂塘	13FT-2B26	闪锌矿	32.34	65.53		44.43	1117	10.33	1.33	139.2	3.44	0.025	5840	0.21	0.035	0.3
21		13FT-B27	闪锌矿	32.52	65.38		39.89	1038	11.28	1.06	113.3	3.46	0.036	5754	0.29	0.035	0.32
22		13FT-B26	闪锌矿	32.25	65.79		42.13	2063	24.02	1.19	225.1	3.54	0.025	6205	0.032	0.043	0.088
23	大石沟	13DSG-B1-1	闪锌矿	31.88	63.21		36.8	1060	18.9	0.7	540	9.1	0.04	6377	0.081	0.039	0.89
24		13DSG-B3	闪锌矿	31.12	61.83		53.6	1340	22	0.6	490	12.3	0.079	6205	7.95	0.04	1.21
25		13DSG-B7	闪锌矿	31.05	62.97		80.5	1010	15.6	＜0.5	450	8.1	0.1	5684	0.23	0.022	27.7
26		13DSG-B9	闪锌矿	32.18	64.41		46.2	1040	10.4	1.6	520	5.3	0.038	6145	0.082	0.047	0.75
27	土地坪	13TDP-B3	黄铁矿	52.52	0.089		＜1	465000	＜1	1.2	860.0	＜2	0.082	2.7	0.47	20.3	0.99
28	土地坪	13TDP-B4	黄铁矿	51.04	0.38		＜1	454000	＜1	2.8	970.0	9.2	0.2	16.3	0.39	33.1	0.61
29	李梅	13HYC-B6	方铅矿	13	0.025		＜1	＜0.002	＜1	＜0.5	866200	＜2	< 0.02	11.5	< 0.02	0.039	7.06
30		12HLD-B1	方铅矿	12.85	0.037		3.57	137.2	1.52	1.41	86.58	3.98	< 0.02	35.15	0.12	0.038	0.91
31		12HLD-B2	方铅矿	12.98	0.018		4.49	969.4	1.79	0.97	86.62	1.97	< 0.02	33.94	< 0.02	0.048	1.14
32	大石沟	13DSG-B4	方铅矿	13.12	0.032		2.35	＜0.002	＜1	0.7	866200	4.1	< 0.02	17.5	< 0.02	0.25	6.7
33		13DSG-B5	方铅矿	13.06	0.028		1	＜0.002	＜1	0.5	865800	10.4	< 0.02	18.6	< 0.02	1.33	5.92
34		13DSG-B1-2	方铅矿	13.06	0.029		＜1	＜0.002	＜1	0.5	865800	＜2	< 0.02	8	< 0.02	0.041	4.45
35		13DSG-B10	方铅矿	12.89	0.016		1.41	＜0.002	＜1	0.5	866200	＜2	< 0.02	5.9	< 0.02	0.044	2.32
36		11SZS-B5	方铅矿	12.97	0.009		5.8	98.69	5.56	1.85	86.62	31.55	< 0.02	21.68	< 0.02	0.042	1.59
序号	矿床名称	样品编号	矿物	Bi	Hg	Ba	Ga	Sn	Ge	In	Tl	Se	Te	Ag	Th	Ti
序号	矿床名称	样品编号	矿物	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6
1	团结	13TJ-B10	闪锌矿	0.018	0.12	2.68	3.54	0.46	102	0.013	1.34	0.052	0.11	2.71	< 0.02	\
2		13TJ-B12	闪锌矿	< 0.001	0.61	7.22	7.54	0.88	64.1	0.03	1.29	0.089	0.062	0.57	< 0.02	\
3		13TJ-B13	闪锌矿	< 0.001	0.22	12.7	5.93	1	80.9	0.029	1.93	0.089	0.21	0.63	< 0.02	\
4		13TJ-B14	闪锌矿	< 0.001	0.25	4.29	6.22	0.57	12.6	0.017	0.37	0.027	0.034	3.36	< 0.02	\
5		13TJ-B15	闪锌矿	< 0.001	0.26	6.37	6.19	0.82	85.5	0.032	2.5	0.058	0.09	3.83	< 0.02	\
6		13TJ-B16	闪锌矿	< 0.001	0.32	100	3.67	0.45	65.8	0.017	2.02	0.088	0.088	1.33	< 0.02	\
7		13TJ-B19	闪锌矿	< 0.001	0.62	8.78	47.9	0.44	6.75	0.019	0.31	0.037	0.12	11.2	< 0.02	\
8	耐子堡	13NZB-B3	闪锌矿	0.028	0.25	134	15.9	0.75	20.6	0.027	0.42	0.068	0.091	0.26	< 0.02	\
9		13NZB-B7	闪锌矿	0.024	0.068	4360	7.36	4.21	22.6	0.022	0.57	0.04	0.058	0.54	< 0.02	\
10		13NZB-B26	闪锌矿	< 0.001	0.42	364	11.8	0.8	31.4	0.025	0.64	0.068	0.08	0.52	< 0.02	\
11	李梅	13LM-B13	闪锌矿	0.018	1.96	584	12.6	0.54	20.3	0.027	1.09	0.07	0.094	2.9	< 0.02	\
12		13LM-B11	闪锌矿	< 0.001	1.46	1000	12.5	0.5	16.9	0.027	1.01	0.084	0.19	2.27	< 0.02	\
13		13HYC-B1	闪锌矿	< 0.001	0.87	126	5.24	0.8	78.5	0.028	2.13	0.14	0.16	0.98	< 0.02	\
14		13HYC-B2	闪锌矿	0.0081	0.11	348	4.89	0.51	79.8	0.019	1.63	0.078	0.13	1.23	< 0.02	\
15		13HYC-B11	闪锌矿	0.017	2.8	325	10.6	1.02	59	0.029	1.16	0.046	0.2	0.92	0.044	\
16	蜂塘	13FT-B9	闪锌矿	< 0.001	5.54	4.41	16.8	0.52	25.3	0.014	0.46	0.028	< 0.01	0.23	< 0.02	\
17		13FT-B20	闪锌矿	< 0.001	3.45	26.6	10.1	0.53	19.3	0.013	0.44	0.029	0.15	0.46	0.03	\
18		13FT-B23	闪锌矿	0.068	2.66	1.86	11.2	0.47	18.7	0.013	0.42	< 0.01	0.011	0.41	< 0.02	\
19		13FT-B24	闪锌矿	0.045	3.44	2.34	9.01	0.65	18.9	0.013	0.48	0.016	0.02	0.35	< 0.02	\
20		13FT-2B26	闪锌矿	0.053	3.99	2.15	11.2	0.46	25.6	0.013	0.48	0.025	0.18	0.29	< 0.02	\
21	蜂塘	13FT-B27	闪锌矿	0.053	3.01	1.87	7.95	0.49	15.6	0.013	0.55	0.022	0.097	0.57	0.027	\
22	蜂塘	13FT-B26	闪锌矿	< 0.001	1.94	2.31	11.5	0.61	44.9	0.12	1.23	0.019	0.1	0.19	< 0.02	\
23	大石沟	13DSG-B1-1	闪锌矿	0.12	3.84	2.26	3.78	1.09	6.02	0.024	0.45	0.042	0.031	0.96	< 0.02	\
24		13DSG-B3	闪锌矿	118	6.13	4.83	4.44	1.35	7.45	0.053	0.52	0.039	0.79	1.88	0.054	\
25		13DSG-B7	闪锌矿	1.49	1.97	2.72	5.89	0.53	11.3	0.016	0.45	0.021	0.018	0.62	0.12	\
26		13DSG-B9	闪锌矿	0.35	1.49	3.3	4.95	1.12	4.59	0.024	0.54	0.065	0.12	2.85	< 0.02	\
27	土地坪	13TDP-B3	黄铁矿	0.38	\	4.06	0.26	\	18.2	< 0.01	0.072	0.36	0.031	0.051	\	20
28	土地坪	13TDP-B4	黄铁矿	0.061	\	7.85	0.42	\	18.3	< 0.01	0.13	0.23	0.067	0.093	\	21.8
29	李梅	13HYC-B6	方铅矿	1.69	\	2.77	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.05	3.89	0.015	9.05	\	\
30		12HLD-B1	方铅矿	1.69	\	237	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.84	4.57	< 0.01	13	\	\
31		12HLD-B2	方铅矿	1.69	\	45.3	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.87	5.44	0.013	< 0.002	\	\
32	大石沟	13DSG-B4	方铅矿	1.69	\	3	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.78	5.08	0.015	8.22	\	\
33		13DSG-B5	方铅矿	1.76	\	7.14	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.9	4.32	0.053	5.66	\	\
34		13DSG-B1-2	方铅矿	1.72	\	1.37	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.19	5.43	0.015	3.41	\	\
35		13DSG-B10	方铅矿	1.68	\	1.26	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.95	4.32	0.011	4.63	\	\
36		11SZS-B5	方铅矿	1.67	\	3.29	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.03	4.68	< 0.01	4.82	\	\
注：“\”代表低于检出限

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3.1 闪锌矿

(1) Fe在闪锌矿中的含量较高，变化范围大，为977.7×10^-6~14172×10^-6，平均值为4544.03×10^-6(n=26)。微量元素在闪锌矿、黄铁矿等硫化物中主要有以下3种形式赋存：①以类质同象形式进入矿物晶格；②以可见的微米级微细矿物包裹体(子晶)产于矿物中；③以不可见的纳米级矿物微粒产于矿物晶格缺陷中^[38-40]。花垣矿田铅锌矿床闪锌矿矿物的Fe元素在闪锌矿LA-ICP-MS剥蚀信号剖面图中的激光信号曲线变化趋势呈现为平滑的曲线(图 3)，表明Fe元素在空间上分布十分均匀，推测Fe元素可能以类质同象或纳米级矿物微粒形式赋存于闪锌矿中。

图 3. 花垣矿田铅锌矿床代表性闪锌矿LA-ICP-MS剥蚀信号剖面图

Figure 3. Representative single-spot LA-ICP-MS spectra for selected elements in sphalerite from the lead-zinc deposits in Huayuan ore field

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(2) Pb在闪锌矿中较富集，为83.55×10^-6~911.5×10^-6，平均值为353.79×10^-6(n=26)，Pb元素在闪锌矿LA-ICP-MS剥蚀信号剖面图中的激光信号曲线同样呈现为平滑的曲线(图 3)，暗示Pb元素也可能以类质同象或纳米级矿物微粒形式赋存于闪锌矿矿物中。Cu含量变化大，在19.78×10^-6~118.1×10^-6之间，平均值为51.99×10^-6(n=26)。

(3) Mn含量稍富，为5.65×10^-6~104.3×10^-6，平均值为28.83×10^-6(n=26)，与牛角塘MVT型铅锌矿床(平均值30.3×10^-6)相似，而略低于会泽铅锌矿床(平均值90×10^-6)^[41]和勐兴铅锌矿床(平均值160.55×10^-6)^[42]，但相对于岩浆热液型、VMS矿床、Sedex型和矽卡岩型矿床贫Mn^[43-45](表 4)。

表 4. 不同成因类型铅-锌矿床闪锌矿微量元素含量

Table 4. Trace elements contents for sphalerites from lead-zinc deposits of different genetic types

序号	铅锌矿床类型	矿床名称	Fe/%		Mn/10^-6		Pb/10^-6		Cd/10^-6		Ga/10^-6		Ge/10^-6		参考文献
序号	铅锌矿床类型	矿床名称	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	参考文献
1	岩浆热液型	大厂	6.16~13.1	11.05	1200~6000	2840	0.026	0.026	8300~11300	9860	15~110	52.20			[51]
2		中鱼库			4950~7546	6329.94	7.72~686.47	67.51	1877~2501	2293.31	4.9~8.02	6.27	3.21~4.71	3.55	[43]
3		骆驼山					3.43~21.5	10.67	1232~1381	1303.75	6.69~14.4	10.14			[52]
4		扎西康	3.73~8.92	7.11	507.4~2905	1610	27.36~4490	961.4	1635~2506	1879.29	2.39~4.18	3.27	＜0.05		[33]
5	VMS	老厂	12.2~15.4	13.10	2626~4111	3060	0.3~556	26	8306~9600	8739	2.3~117	23	2.11~15.1	4.15	[44]
6	SEDEX	白牛厂	11.92~17.15	14.44	2439~6537	3914			5256~8564	6881.5	2.2~24.3	10.85	2~20.8	4.4	[42]
7		大宝山	10.29~12.54	11.70	675~2642	2178			4659~5951	5611	8~91.7	28.40	2.6~4.2	3.3	[42]
8		铅硐山			21.7~149	68.55			2305~3837	2920.18	6.32~59.6	32.96			[53]
9		二里河			6.9~52.3	30.2			1162~1884	1454.78	14.7~73.4	33.81			[53]
10	矽卡岩型	核桃坪	2.03~11.45	5.28	1241~5766	3073.30			3991~6995	4737.3	0.06~1.8	0.53	2.5~3.3	2.8	[42]
11	矽卡岩型	鲁子园	4.3~10.59	6.68	601~2143	1069.66			1688~2393	2147	0.11~1	0.33	2.7~3.7	3	[42]
12	沉积改造型	凡口	0.11~2.43	1.51	100~200	166			1400~2000	1700	700~2500	1500	200~700	460	[51]
13		乐昌	0.04~8.77	3.41	3~1300	550	0.08~0.54	0.31	2300~7400	4150	15~1700	520	10~900	640	[51]
14		富乐							7658~30610	16183	4.8~357.6	85.70	89.6~195	134.6	[54]
15	MVT型	牛角塘	0.1~7.72	1.17	0.63~225	30.3			956~26998	9997	0.02~64.5	11.20	2.15~546	85.3	[42]
16		勐兴	0.01~1.48	0.45	6.9~1451	160.55			7048~16560	12469	0.22~7.1	2.07	2.3~56.7	14.8	[42]
17		马元			40.87~81.86	59.76	110.5~2153	744.44	1296~5023	3140.25	8.29~54.2	26.26			[55]
18		会泽	0.09~3.9	2.11	80~100	90	142~35900	9973	1195~1640	1360	1.8~7.1	4.08	1.4~107.5	31.58	[40]
19	花垣		0.09~1.42	0.45	5.65~104.3	28.83	83.55~911.5	353.79	5333~12260	7610.69	3.54~47.9	9.95	4.59~102	36.32	本文
1	岩浆热液型	大厂	0.14~0.40	0.228	0~2200	1620	20~200	95					1400~4000	2280	[51]
2		中鱼库	273.2~373.2	317.92									0.01~0.17	0.049	[43]
3		骆驼山	384~613	513.5									0.015~0.08	0.046	[52]
4		扎西康	4.16~149.78	46.31	13.85~1099	313.59	10.37~78.54	26.86	0.33~0.43	0.36	0.02~0.19	0.07	0.01~0.08	0.04	[33]
5	VMS	老厂	66~566	200	2.23~38	7.01	4.8~10.1	6.79	0.27~3.98	1.85	0.03~0.49	0.18	0.002~2.57	0.37	[44]
6	SEDEX	白牛厂	3.5~262	65.95	8.3~3097	894.5	9~188	66.95	＜13.9		＜0.58		＜0.03		[42]
7		大宝山	111~415	236	1.4~46.8	12.53	9.3~198	35.93			＜0.14				[42]
8		铅硐山	0.11~1.17	0.51	3.04~108	27.4			＜0.05				0.01~0.08	0.036	[53]
9		二里河	0.05~0.58	0.2	1.35~2.55	1.94			＜0.05				0.01~0.09	0.034	[53]
10	矽卡岩型	核桃坪	0.001~0.18	0.05	0.09~0.13	0.11	4.4~25.2	8.27	7.7~85.9	31.4			＜0.08		[42]
11	矽卡岩型	鲁子园	0.005~0.12	0.06	0.03~9.1	1.08	3.8~17.2	5.97	1.1~136	44.87			＜0.23		[42]
12	沉积改造型	凡口	0	0	0.01~0.07	0.047	0~0.02	0.006							[51]
13		乐昌	0.012	0.012	0.003~0.046	0.02	0.013~0.021	0.017							[51]
14		富乐	＜0.77	0.25					127~177.4	163.4	0.08~1.39	0.31	0.08~1.00	0.31	[54]
15	MVT型	牛角塘	0~0.75	0.09	0.09~12.3	1.58	3.5~75.4	10.33	0.16~1.2	0.49			0.06~43.6	4.37	[42]
16		勐兴	＜0.04		0.09~0.46	0.195	3.8~5.1	4.25	＜1.1		＜1.1		3.6~18.1	8.7	[42]
17		马元	0.452~1.55	0.89	0.79~9.51	3.51			0.033~0.048	0.042			1.95~9.58	4.29	[55]
18		会泽	0.05~2.07	0.62	~		10.2~106.5	57.03	2.11~5.26	3.43	0.10~0.15	0.13	0.06	0.06	[40]
19	花垣		0.013~0.12	0.03	0.44~4.21	0.83	0.19~11.2	1.62	0.016~0.14	0.05	0.011~0.79	0.13	0.31~2.5	0.94	本文

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(4) Cd在闪锌矿中较富集，含量为5333×10^-6~12260×10^-6，平均值为7610.69×10^-6(n=26)，其含量略高于核桃坪(3991×10^-6~6995×10^-6)、鲁子园(1688×10^-6~2393×10^-6)等矽卡岩型铅锌矿床闪锌矿，与勐兴铅锌矿床闪锌矿的Cd含量(7048×10^-6~16560×10^-6)接近(表 4)。

(5) 贫Ga，Ga含量为3.54×10^-6~47.9×10^-6，平均值为9.95×10^-6(n=26)；Ge相对富集，Ge为4.59× 10^-6~102×10^-6，平均值为36.32×10^-6(n=26)，Ge的含量明显高于岩浆热液型矿床(如中鱼库平均值3.55×10^-6、扎西康＜0.05)^{[34, 43]}、VMS矿床(老厂平均值3.55×10^-6)^[44]、Sedex型(白牛厂平均值4.4×10^-6和大宝山平均值3.3×10^-6)和矽卡岩型(如核桃坪平均值2.8×10^-6、鲁子园平均值3×10^-6)^[42]。贫In，In为0.013×10^-6~0.12×10^-6，平均值为0.03×10^-6(n=26)，与会泽铅锌矿(0.05~2.07×10^-6，平均值0.62×10^-6)^[41]和牛角塘矿床^[42](0~0.75×10^-6，平均值0.09×10^-6)接近(表 4)。

(6) Sn、Ag、Se含量较低。Sn为0.44×10^-6~4.21×10^-6，平均值为0.83×10^-6(n=26)。Ag含量较低，为0.19×10^-6~11.2×10^-6，平均值为1.62×10^-6(n=26)。Se为0.016×10^-6~0.14×10^-6，平均值为0.05×10^-6(n=26)。Tl含量稍富，为0.31×10^-6~2.5×10^-6，平均值为0.94×10^-6(n=26)。

3.2 方铅矿

方铅矿中Sb、Ag元素相对富集，Sb为0.91×10^-6~7.06×10^-6，平均值为1.62×10^-6(n=8)。Ag为3.41×10^-6~13×10^-6，平均值为6.97×10^-6(n=8)。

3.3 黄铁矿

黄铁矿中的Co、As元素相对富集，Co为0.082×10^-6~0.2×10^-6，平均值为0.14×10^-6(n=2)。As为20.3×10^-6~33.1×10^-6，平均值为26.7×10^-6(n=2)。

4. 讨论

4.1 成矿温度

闪锌矿的微量元素可以指示其形成温度^[45]，通常高温条件下形成的闪锌矿颜色较深，富集Fe、Mn、In、Se、Te等元素，并以较低的Ga/In值为特征；而低温条件下形成的闪锌矿颜色较浅，相对富集Cd、Ga、Ge等元素，并具有较高的Ga/In值^[33]。花垣矿田铅锌矿床闪锌矿多为黄绿色、黄褐色或棕灰色，Fe含量为0.98%~1.42%，Mn含量仅为5.65×10^-6~104.3×10^-6，Cd含量较高，为0.53%~1.23%，Ge含量为4.59×10^-6~102×10^-6，平均值为36.32×10^-6，闪锌矿的Ga/In值为83~2521，平均值高达382，反映花垣矿田铅锌矿床中的闪锌矿为中—低温条件下的产物。闪锌矿的Zn/Cd值也可用作测温指标，Zn/Cd＞500指示高温，Zn/Cd=250±指示中温，Zn/Cd＜100指示低温^[45]。花垣矿田铅锌矿床中闪锌矿的Zn/Cd值为52~122，显示为中—低温条件下形成的。

闪锌矿中Ga/Ge值与成矿流体的形成温度在某种程度上也具有一定的对应关系，利用闪锌矿中元素含量的lgGa/Ge-t图解，能够较好地限定成矿温度^[46]。在lgGa/Ge-t图解(图 5)中，花垣矿田铅锌矿床闪锌矿测点lgGa/Ge值为-1.45~0.85，对应的闪锌矿形成温度为140~225℃，与流体包裹体显微测温获得的温度(150~220℃)^[47]非常接近。

图 4. 花垣矿田铅锌矿床成矿温度的闪锌矿lgGa/Ge-t图解

(底图据参考文献[46])

Figure 4. lgGa/Ge-t diagram of sphalerite for metallogenic temperature of the lead-zinc deposits in Huayuan ore field

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图 5. 花垣矿田铅锌矿床闪锌矿特征元素图解(底图据参考文献[50])

a—闪锌矿的lnGa-lnIn特征元素图解；b—闪锌矿的Zn/Cd-Se/Te-Ga/In特征元素图解)。I区—岩浆热液型成因；Ⅱ区—火山岩型成因；Ⅲ区—碳酸盐岩型成因；Ⅳ区—沉积变质混合岩化成因

Figure 5. Characteristic element diagram of sphalerite in the lead-zinc deposit in Huayuan ore field

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因此，花垣矿田铅锌矿床中闪锌矿的Cd、Ge含量及Ga/In、Zn/Cd值均显示，该矿床形成于中—低温环境(100~250℃)。通过闪锌矿Ga/Ge值估算的成矿温度与流体包裹体均一温度非常吻合，与湘西—鄂西、渝东南铅锌矿床流体包裹体的研究结果一致^[47-48]。

4.2 矿床成因的矿物化学指示

闪锌矿等单矿物的微量元素不仅可指示成矿温度，对矿床成因也有良好的判别意义。不同成因类型的铅锌矿床中闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等单矿物中微量元素的含量及特征值不同。因此，可以通过单矿物的微量元素地球化学特征研究铅锌矿床的成因，获得矿床成因类型方面的信息^[49]。

国内地质学家将铅锌矿床主要分为岩浆热液型、MVT、SEDEX、VMS或VHMS、矽卡岩型及沉积改造型。岩浆热液型(大厂、中鱼库、骆驼山、扎西康等)、VMS(老厂)、SEDEX型(白牛厂、大宝山、铅硐山、二里河等)铅锌矿床Fe、Mn、In、Sn、Ag含量明显偏高；矽卡岩型(核桃坪、鲁子园) 闪锌矿除富集Fe、Mn外，Se含量也明显偏高；沉积改造型(凡口、乐昌、富乐等) 和铅锌矿床闪锌矿中富集Ga、Ge(表 4)。岩浆热液型矿床中闪锌矿的Ge/In值远远低于与盆地卤水有关的碳酸盐岩型铅锌矿床^{[26, 43]}。花垣矿田铅锌矿床闪锌矿中Fe、Mn、Pb、Cd、Ga、Ge、In等元素含量与MVT型(牛角塘、勐兴、马元等)基本在同一数量级范围内(表 4)，高的Ge/In值(1210)暗示，花垣矿田铅锌矿床应为与盆地卤水有关的似MVT型铅锌矿床。

碳酸盐岩型(MVT型)铅锌矿床内黄铁矿中Se和Te元素的含量明显低于岩浆热液型铅锌矿床。沉积成因黄铁矿中Se元素含量较低(一般为0.5×10^-6~2×10^-6)，S/Se值一般大于30000。Se元素在岩浆热液演化过程中逐步富集于岩浆残余热液，岩浆成因矿物中Se元素含量较高，导致黄铁矿的S/Se值较小(通常低于15000，Se元素的含量一般大于20×10^-6)^[26]。花垣矿田铅锌矿黄铁矿S/Se值为176×10⁴，表现出沉积成因的特点(表 5)。

表 5. 不同成因的铅锌矿床元素地球化学特征对比

Table 5. Comparison of element geochemical characteristics of lead-zinc deposits with different genesis

矿床成因类型	FeS中元素含量及比值			ZnS中元素含量及比值						资料来源
矿床成因类型	Se/10^-6	Te/10^-6	S/Se	Ga/10^-6	Ge/10^-6	In/10^-6	Fe/10^-2	Ga/In	Ge/In	资料来源
岩浆热液型	＞10	＞10	＜4×10⁴	＜40	＜5	＞30	＞5	＜1	＜0.1	[26]
MVT型	＜10	＜5	＞15×10⁴	＞30	＞10	＜20	＜5	＞1	＞1	[26]
花垣矿田铅锌矿(均值)	0.295	0.049	176×10⁴	11.61	49.23	0.02	0.69	502	2130	本文

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张乾^[50]利用国内一些典型铅锌矿床闪锌矿特征元素的研究结果，总结出的不同成因类型的闪锌矿和方铅矿判别图解，将花垣矿田铅锌矿床闪锌矿和方铅矿的特征元素含量、比值投到闪锌矿的lnGa-lnIn图解与Zn/Cd-Se/Te-Ga/In图解(图 5)中，绝大多数闪锌矿样品点落在碳酸盐岩型成因范围。在方铅矿的lnAg-Pb图解和lnBi-lnSb图解(图 6)上，方铅矿样品点也落在碳酸盐岩型成因范围。前人流体包裹体研究表明，该区成矿流体具有低温度、中高盐度、高密度，是以钠和钙氯化物为主的热卤水性质的含矿热水溶液^[46]。因此，研究区铅锌矿为与盆地卤水有关的中—低温热液成因。

图 6. 花垣矿田铅锌矿床方铅矿特征元素图解(底图据参考文献[50])

a—方铅矿的Pb-lnAg特征元素图解；b—方铅矿的lnBi-lnSb特征元素图解；

Figure 6. Characteristic element diagram of galena in the lead-zinc deposits in Huayuan ore field

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4.3 矿床成因类型

在前人研究基础上，通过将花垣矿田铅锌矿床地质、地球化学特征与世界典型MVT铅锌矿床进行对比，进一步确定矿床可能的成因类型。

花垣矿田铅锌矿床在构造背景、赋矿地层、与岩浆活动的关系、控矿因素、矿化范围、规模、品位、矿体深度、矿石结构、构造、矿物组合、流体包裹体、硫同位素、碳氧同位素、氢氧同位素、锶同位素、沉积岩相、热液充填方式、成矿物质来源等方面，总体上与MVT铅锌矿床具有相似性，仅矿石结构构造、伴生元素、铅同位素和成矿时代有所差异(表 6)，大部分满足MVT矿床的特征。结合新的闪锌矿等单矿物微量元素数据，判断花垣矿田铅锌矿床属MVT矿床类型。

表 6. 花垣矿田铅锌矿床与典型MVT矿床主要成矿地质特征对比

Table 6. Comparison of ore-forming geological characteristics between lead zinc deposits in Huayuan ore field and typical MVT deposits

地质条件	MVT矿床^[56]	花垣矿田铅锌矿床
构造背景	沉积盆地边缘的抬升部位，或者古老克拉通的边缘、内部裂谷环境中，一般与构造运动或裂谷活动有关	扬子陆块东南缘，受茶洞-花垣-张家界断裂和长乐-两河断裂控制
赋矿地层	石炭纪、泥盆纪、奥陶纪和寒武纪的碳酸盐岩，矿体多产于白云岩和交代灰岩中，赋矿层位多	下寒武统清虚洞组第三亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3)灰色-深灰色厚—巨厚层藻灰岩夹粉晶灰岩、第四亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4)浅灰色-灰色厚层斑块状云化亮晶砂屑灰岩夹含藻砂屑灰岩、藻灰岩
与岩浆活动的关系	在时间和空间上一般与岩浆岩没有直接成因联系	与岩浆岩没有直接成因联系
控矿因素	主要受构造、地层和岩性控制，以缓倾斜的层间断层为主，矿体呈似层状产出为主，具层控特征	主要受构造、地层和岩性控制，岩性优于地层，构造是主要控矿因素，矿体主要呈层状、似层状产出，具层控特征
矿化范围	常集中出现在同一地区，面积数百至数千平方千米	花垣铅锌矿田面积约215 km²，所在的湘西-鄂西成矿区面积约12×10⁴ km²
规模	单个矿体Pb+Zn金属储量一般小于10Mt	整个花垣矿田探明铅锌储量超过1 Mt
品位	Pb+Zn品位＜10%，Zn的品位高于Pb	单工程矿体品位Pb 0.02%~3.24%，Zn 0.04%~6.07%，Pb+Zn为0.74%~8.17%，Pb+Zn平均品位3.57%
矿体深度	多小于600 m，最大不超过1500 m	倾向延深100~350 m
矿石结构、构造	结构主要为胶状、骸晶结构；构造主要为浸染状、细粒状、树枝状、胶状和块状	结构主要有半自形—他形粒状结构，交代结构，次为草莓状结构；构造主要有斑脉状构造、浸染状构造、网脉状构造、角砾状构造，次为致密块状构造、细脉状构造、蜂窝状构造
热液充填方式	以开放空隙充填方式为主，具后生成矿特征	含矿热液在区域性大断裂形成的各个小断块内部的层间破碎带构造内运移充填，继而富集沉淀^[57]
矿物组合	矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿，次要为黄铁矿、黄铜矿和白铁矿；脉石矿物主要为重晶石、萤石、方解石、白云石等	主要矿石矿物为闪锌矿，次为方铅矿、黄铁矿；脉石矿物主要为方解石，次为重晶石、石英和萤石
伴生元素	大部分矿床有Ag异常，部分有Cu、Co、Ni异常	镉具有工业价值^[58]
流体包裹体	盐度10%~30% NaCl eq., 成分主要为Cl^-、Na⁺、Ca⁺、K²⁺和Mg²⁺，均一温度较低，一般为50~200℃	成矿流体温度主要为150~220℃，总盐度一般为13%~23% NaCl eq.，成矿流体为NaCl-CaCl₂-MgCl₂-H₂O卤水体系^[47]
硫同位素	δ³⁴S值多在+10‰~+31‰之间，硫主要来源于海相硫酸盐的还原	δ³⁴S值变化范围为24.93‰~34.66‰，硫主要来源于海相硫酸盐的还原^[15]
铅同位素	铅同位素组成较复杂，区域上具有分带性，铅为多来源	矿石铅同位素组成均一，样品属单阶段演化的正常铅，具有上地壳铅、造山带铅混合的特点^[15]
碳氧同位素	赋矿岩石的碳氧同位素为正常海相碳酸盐，脉石矿物的碳氧同位素明显低于赋矿岩石	来源于海相碳酸盐，围岩与热液成因方解石相比具有更高的δ¹³C_PDB值和δ¹⁸O_SMOW值^[16]
氢氧同位素	与沉积盆地中的孔隙水相似	成矿流体的主要来源是建造水和大气降水^[47]
锶同位素	硫化物和脉石矿物的锶同位素值都不低于赋矿岩石	硫化物和脉石矿物的锶同位素值高于赋矿围岩清虚洞组灰岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr平均值0.70904^[17]
沉积岩相	多产于渗透性较好的白云岩中和礁体相周围	台地边缘浅滩亚相(藻礁相)藻灰岩^[14]
成矿时代	元古宙—白垩纪，主要为泥盆纪—晚二叠世，其次为白垩纪—新近纪	成矿地质时代为晚寒武世、中奥陶世、早泥盆世^[1]
成矿物质来源	Pb、Zn、Ag等主要来源于下伏红色Lamotte砂岩，与基底变质岩有关	Pb、Zn等成矿元素主要来源于下伏寒武系牛蹄塘组和前震旦系基底火山碎屑岩地层^{[14, 59-60]}

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5. 结论

(1) 花垣矿田铅锌矿床闪锌矿微量元素相对富集Fe、Cd、Pb、Cu、Ge、Tl等元素，贫In、Ga、Se、Ag、Sn等元素，Fe、Pb等元素可能主要以类质同象或纳米级矿物微粒形式赋存于闪锌矿矿物中。黄铁矿中Se元素含量较低，S/Se值为176×10⁴，为沉积成因。

(2) 矿物微量元素地球化学特征指示，花垣矿田铅锌矿床为赋存于碳酸盐岩中的与盆地卤水有关的中低温热液成因，具有MVT型铅锌矿床典型特征。

图 1 花垣矿田地质矿产简图(据参考文献[1]修改)

Figure 1.

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图 2 花垣李梅铅锌矿床第9勘探线矿体剖面图(据参考文献[36]修改)

Figure 2.

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图图版Ⅰ

Figure 图版Ⅰ.

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图 3 花垣矿田铅锌矿床代表性闪锌矿LA-ICP-MS剥蚀信号剖面图

Figure 3.

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图 4 花垣矿田铅锌矿床成矿温度的闪锌矿lgGa/Ge-t图解

Figure 4.

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图 5 花垣矿田铅锌矿床闪锌矿特征元素图解(底图据参考文献[50])

Figure 5.

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图 6 花垣矿田铅锌矿床方铅矿特征元素图解(底图据参考文献[50])

Figure 6.

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表 1 湖南花垣地区清虚洞组划分^[35]

Table 1. Division of Qingxudong Formation in Huayuan area, Hunan Province

组	段		花垣地区
清虚洞组	上段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²) (云岩段)	上亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-2
	上段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q²) (云岩段)	下亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^2-1
	下段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q¹) (灰岩段)	第四亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q³⁺⁴ (局部)
		第三亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q³⁺⁴ (局部)
		第二亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-2
		第一亚段	$\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-1

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表 2 花垣矿田铅锌矿床热液成矿期矿物共生组合(据参考文献[37]修改)

Table 2. Generalized hydrothermal mineral paragenetic sequence in the Huayuan Pb-Zn field

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表 3 花垣矿田铅锌矿床硫化物微量元素含量

Table 3. Trace elements contents in sulphide minerals of the lead-zinc deposits in Huayuan ore field

序号	矿床名称	样品编号	矿物	S	Zn		Cu	Fe	Mn	Ni	Pb	Sr	Co	Cd	Mo	As	Sb
序号	矿床名称	样品编号	矿物	%			10^-6
1	团结	13TJ-B10	闪锌矿	32.42	64.76		43.35	14172	32.22	2.7	360.1	6.53	0.067	5651	1.94	0.047	0.49
2		13TJ-B12	闪锌矿	32.74	65.12		47.8	9057	58.76	1.46	348.3	8.72	0.044	6358	0.53	0.043	0.71
3		13TJ-B13	闪锌矿	32.5	65.15		33.64	10815	49.47	1.44	476.9	13.85	0.056	7771	0.46	0.034	0.43
4		13TJ-B14	闪锌矿	32.74	65.58		19.78	1375	14.21	1.28	83.55	7.82	0.024	7828	0.37	0.031	0.39
5		13TJ-B15	闪锌矿	32.19	63.95		51.78	9668	78.04	1.18	741.2	19.38	0.038	9833	0.5	0.017	0.46
6		13TJ-B16	闪锌矿	32.76	64.61		24.3	12458	35.28	1.09	437.9	11.46	0.076	7472	0.15	0.36	0.51
7		13TJ-B19	闪锌矿	32.66	65.32		113.7	1689	5.65	1.1	619.2	4.01	0.031	8893	1.01	0.021	0.44
8	耐子堡	13NZB-B3	闪锌矿	32.25	65.11		49.65	2898	25.93	1.09	105.6	9.8	0.12	10026	0.11	0.042	0.48
9		13NZB-B7	闪锌矿	32.41	64.42		22.01	2914	20.83	1.25	136.9	286.7	0.039	9291	0.27	0.2	1.18
10		13NZB-B26	闪锌矿	32.47	64.75		36.12	3576	17.35	1.14	144.2	36.52	0.062	9340	0.22	0.056	0.39
11	李梅	13LM-B13	闪锌矿	32.35	64.35		118.1	3643	18.41	1.64	303.3	23.96	0.039	12167	0.8	0.4	0.55
12		13LM-B11	闪锌矿	32.15	63.68		114.5	4042	19.27	2.06	294	50.72	0.11	12260	1.97	0.31	0.36
13		13HYC-B1	闪锌矿	32.03	64.42		67.02	9704	58.03	1.38	911.5	13.66	0.021	10450	0.44	0.15	0.29
14		13HYC-B2	闪锌矿	31.95	64.6		35.29	9634	50	1.86	442.5	14.94	0.061	7477	0.35	3.77	0.41
15		13HYC-B11	闪锌矿	32.05	64.55		87.76	9424	104.3	2.13	374.5	17.25	0.2	8716	7.24	0.91	0.51
16	蜂塘	13FT-B9	闪锌矿	31.69	64.26		43.07	1313	13.5	0.81	304.3	9.26	0.053	5724	0.099	0.039	1.4
17		13FT-B20	闪锌矿	32.18	64.84		37.98	1072	15.09	1.33	391.2	6.41	0.053	5333	0.13	0.04	0.51
18		13FT-B23	闪锌矿	32.04	65.77		31.4	977.7	13.26	1.52	140.2	3.41	0.037	5553	0.23	0.039	0.13
19		13FT-B24	闪锌矿	32.16	65.52		30.86	1045	7.39	1.38	105.5	2.63	0.023	5525	0.057	0.029	0.23
20	蜂塘	13FT-2B26	闪锌矿	32.34	65.53		44.43	1117	10.33	1.33	139.2	3.44	0.025	5840	0.21	0.035	0.3
21		13FT-B27	闪锌矿	32.52	65.38		39.89	1038	11.28	1.06	113.3	3.46	0.036	5754	0.29	0.035	0.32
22		13FT-B26	闪锌矿	32.25	65.79		42.13	2063	24.02	1.19	225.1	3.54	0.025	6205	0.032	0.043	0.088
23	大石沟	13DSG-B1-1	闪锌矿	31.88	63.21		36.8	1060	18.9	0.7	540	9.1	0.04	6377	0.081	0.039	0.89
24		13DSG-B3	闪锌矿	31.12	61.83		53.6	1340	22	0.6	490	12.3	0.079	6205	7.95	0.04	1.21
25		13DSG-B7	闪锌矿	31.05	62.97		80.5	1010	15.6	＜0.5	450	8.1	0.1	5684	0.23	0.022	27.7
26		13DSG-B9	闪锌矿	32.18	64.41		46.2	1040	10.4	1.6	520	5.3	0.038	6145	0.082	0.047	0.75
27	土地坪	13TDP-B3	黄铁矿	52.52	0.089		＜1	465000	＜1	1.2	860.0	＜2	0.082	2.7	0.47	20.3	0.99
28	土地坪	13TDP-B4	黄铁矿	51.04	0.38		＜1	454000	＜1	2.8	970.0	9.2	0.2	16.3	0.39	33.1	0.61
29	李梅	13HYC-B6	方铅矿	13	0.025		＜1	＜0.002	＜1	＜0.5	866200	＜2	< 0.02	11.5	< 0.02	0.039	7.06
30		12HLD-B1	方铅矿	12.85	0.037		3.57	137.2	1.52	1.41	86.58	3.98	< 0.02	35.15	0.12	0.038	0.91
31		12HLD-B2	方铅矿	12.98	0.018		4.49	969.4	1.79	0.97	86.62	1.97	< 0.02	33.94	< 0.02	0.048	1.14
32	大石沟	13DSG-B4	方铅矿	13.12	0.032		2.35	＜0.002	＜1	0.7	866200	4.1	< 0.02	17.5	< 0.02	0.25	6.7
33		13DSG-B5	方铅矿	13.06	0.028		1	＜0.002	＜1	0.5	865800	10.4	< 0.02	18.6	< 0.02	1.33	5.92
34		13DSG-B1-2	方铅矿	13.06	0.029		＜1	＜0.002	＜1	0.5	865800	＜2	< 0.02	8	< 0.02	0.041	4.45
35		13DSG-B10	方铅矿	12.89	0.016		1.41	＜0.002	＜1	0.5	866200	＜2	< 0.02	5.9	< 0.02	0.044	2.32
36		11SZS-B5	方铅矿	12.97	0.009		5.8	98.69	5.56	1.85	86.62	31.55	< 0.02	21.68	< 0.02	0.042	1.59
序号	矿床名称	样品编号	矿物	Bi	Hg	Ba	Ga	Sn	Ge	In	Tl	Se	Te	Ag	Th	Ti
序号	矿床名称	样品编号	矿物	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6	10^-6
1	团结	13TJ-B10	闪锌矿	0.018	0.12	2.68	3.54	0.46	102	0.013	1.34	0.052	0.11	2.71	< 0.02	\
2		13TJ-B12	闪锌矿	< 0.001	0.61	7.22	7.54	0.88	64.1	0.03	1.29	0.089	0.062	0.57	< 0.02	\
3		13TJ-B13	闪锌矿	< 0.001	0.22	12.7	5.93	1	80.9	0.029	1.93	0.089	0.21	0.63	< 0.02	\
4		13TJ-B14	闪锌矿	< 0.001	0.25	4.29	6.22	0.57	12.6	0.017	0.37	0.027	0.034	3.36	< 0.02	\
5		13TJ-B15	闪锌矿	< 0.001	0.26	6.37	6.19	0.82	85.5	0.032	2.5	0.058	0.09	3.83	< 0.02	\
6		13TJ-B16	闪锌矿	< 0.001	0.32	100	3.67	0.45	65.8	0.017	2.02	0.088	0.088	1.33	< 0.02	\
7		13TJ-B19	闪锌矿	< 0.001	0.62	8.78	47.9	0.44	6.75	0.019	0.31	0.037	0.12	11.2	< 0.02	\
8	耐子堡	13NZB-B3	闪锌矿	0.028	0.25	134	15.9	0.75	20.6	0.027	0.42	0.068	0.091	0.26	< 0.02	\
9		13NZB-B7	闪锌矿	0.024	0.068	4360	7.36	4.21	22.6	0.022	0.57	0.04	0.058	0.54	< 0.02	\
10		13NZB-B26	闪锌矿	< 0.001	0.42	364	11.8	0.8	31.4	0.025	0.64	0.068	0.08	0.52	< 0.02	\
11	李梅	13LM-B13	闪锌矿	0.018	1.96	584	12.6	0.54	20.3	0.027	1.09	0.07	0.094	2.9	< 0.02	\
12		13LM-B11	闪锌矿	< 0.001	1.46	1000	12.5	0.5	16.9	0.027	1.01	0.084	0.19	2.27	< 0.02	\
13		13HYC-B1	闪锌矿	< 0.001	0.87	126	5.24	0.8	78.5	0.028	2.13	0.14	0.16	0.98	< 0.02	\
14		13HYC-B2	闪锌矿	0.0081	0.11	348	4.89	0.51	79.8	0.019	1.63	0.078	0.13	1.23	< 0.02	\
15		13HYC-B11	闪锌矿	0.017	2.8	325	10.6	1.02	59	0.029	1.16	0.046	0.2	0.92	0.044	\
16	蜂塘	13FT-B9	闪锌矿	< 0.001	5.54	4.41	16.8	0.52	25.3	0.014	0.46	0.028	< 0.01	0.23	< 0.02	\
17		13FT-B20	闪锌矿	< 0.001	3.45	26.6	10.1	0.53	19.3	0.013	0.44	0.029	0.15	0.46	0.03	\
18		13FT-B23	闪锌矿	0.068	2.66	1.86	11.2	0.47	18.7	0.013	0.42	< 0.01	0.011	0.41	< 0.02	\
19		13FT-B24	闪锌矿	0.045	3.44	2.34	9.01	0.65	18.9	0.013	0.48	0.016	0.02	0.35	< 0.02	\
20		13FT-2B26	闪锌矿	0.053	3.99	2.15	11.2	0.46	25.6	0.013	0.48	0.025	0.18	0.29	< 0.02	\
21	蜂塘	13FT-B27	闪锌矿	0.053	3.01	1.87	7.95	0.49	15.6	0.013	0.55	0.022	0.097	0.57	0.027	\
22	蜂塘	13FT-B26	闪锌矿	< 0.001	1.94	2.31	11.5	0.61	44.9	0.12	1.23	0.019	0.1	0.19	< 0.02	\
23	大石沟	13DSG-B1-1	闪锌矿	0.12	3.84	2.26	3.78	1.09	6.02	0.024	0.45	0.042	0.031	0.96	< 0.02	\
24		13DSG-B3	闪锌矿	118	6.13	4.83	4.44	1.35	7.45	0.053	0.52	0.039	0.79	1.88	0.054	\
25		13DSG-B7	闪锌矿	1.49	1.97	2.72	5.89	0.53	11.3	0.016	0.45	0.021	0.018	0.62	0.12	\
26		13DSG-B9	闪锌矿	0.35	1.49	3.3	4.95	1.12	4.59	0.024	0.54	0.065	0.12	2.85	< 0.02	\
27	土地坪	13TDP-B3	黄铁矿	0.38	\	4.06	0.26	\	18.2	< 0.01	0.072	0.36	0.031	0.051	\	20
28	土地坪	13TDP-B4	黄铁矿	0.061	\	7.85	0.42	\	18.3	< 0.01	0.13	0.23	0.067	0.093	\	21.8
29	李梅	13HYC-B6	方铅矿	1.69	\	2.77	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.05	3.89	0.015	9.05	\	\
30		12HLD-B1	方铅矿	1.69	\	237	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.84	4.57	< 0.01	13	\	\
31		12HLD-B2	方铅矿	1.69	\	45.3	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.87	5.44	0.013	< 0.002	\	\
32	大石沟	13DSG-B4	方铅矿	1.69	\	3	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.78	5.08	0.015	8.22	\	\
33		13DSG-B5	方铅矿	1.76	\	7.14	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.9	4.32	0.053	5.66	\	\
34		13DSG-B1-2	方铅矿	1.72	\	1.37	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.19	5.43	0.015	3.41	\	\
35		13DSG-B10	方铅矿	1.68	\	1.26	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	0.95	4.32	0.011	4.63	\	\
36		11SZS-B5	方铅矿	1.67	\	3.29	< 0.1	\	< 0.1	< 0.01	1.03	4.68	< 0.01	4.82	\	\
注：“\”代表低于检出限

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表 4 不同成因类型铅-锌矿床闪锌矿微量元素含量

Table 4. Trace elements contents for sphalerites from lead-zinc deposits of different genetic types

序号	铅锌矿床类型	矿床名称	Fe/%		Mn/10^-6		Pb/10^-6		Cd/10^-6		Ga/10^-6		Ge/10^-6		参考文献
序号	铅锌矿床类型	矿床名称	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	范围	均值	参考文献
1	岩浆热液型	大厂	6.16~13.1	11.05	1200~6000	2840	0.026	0.026	8300~11300	9860	15~110	52.20			[51]
2		中鱼库			4950~7546	6329.94	7.72~686.47	67.51	1877~2501	2293.31	4.9~8.02	6.27	3.21~4.71	3.55	[43]
3		骆驼山					3.43~21.5	10.67	1232~1381	1303.75	6.69~14.4	10.14			[52]
4		扎西康	3.73~8.92	7.11	507.4~2905	1610	27.36~4490	961.4	1635~2506	1879.29	2.39~4.18	3.27	＜0.05		[33]
5	VMS	老厂	12.2~15.4	13.10	2626~4111	3060	0.3~556	26	8306~9600	8739	2.3~117	23	2.11~15.1	4.15	[44]
6	SEDEX	白牛厂	11.92~17.15	14.44	2439~6537	3914			5256~8564	6881.5	2.2~24.3	10.85	2~20.8	4.4	[42]
7		大宝山	10.29~12.54	11.70	675~2642	2178			4659~5951	5611	8~91.7	28.40	2.6~4.2	3.3	[42]
8		铅硐山			21.7~149	68.55			2305~3837	2920.18	6.32~59.6	32.96			[53]
9		二里河			6.9~52.3	30.2			1162~1884	1454.78	14.7~73.4	33.81			[53]
10	矽卡岩型	核桃坪	2.03~11.45	5.28	1241~5766	3073.30			3991~6995	4737.3	0.06~1.8	0.53	2.5~3.3	2.8	[42]
11	矽卡岩型	鲁子园	4.3~10.59	6.68	601~2143	1069.66			1688~2393	2147	0.11~1	0.33	2.7~3.7	3	[42]
12	沉积改造型	凡口	0.11~2.43	1.51	100~200	166			1400~2000	1700	700~2500	1500	200~700	460	[51]
13		乐昌	0.04~8.77	3.41	3~1300	550	0.08~0.54	0.31	2300~7400	4150	15~1700	520	10~900	640	[51]
14		富乐							7658~30610	16183	4.8~357.6	85.70	89.6~195	134.6	[54]
15	MVT型	牛角塘	0.1~7.72	1.17	0.63~225	30.3			956~26998	9997	0.02~64.5	11.20	2.15~546	85.3	[42]
16		勐兴	0.01~1.48	0.45	6.9~1451	160.55			7048~16560	12469	0.22~7.1	2.07	2.3~56.7	14.8	[42]
17		马元			40.87~81.86	59.76	110.5~2153	744.44	1296~5023	3140.25	8.29~54.2	26.26			[55]
18		会泽	0.09~3.9	2.11	80~100	90	142~35900	9973	1195~1640	1360	1.8~7.1	4.08	1.4~107.5	31.58	[40]
19	花垣		0.09~1.42	0.45	5.65~104.3	28.83	83.55~911.5	353.79	5333~12260	7610.69	3.54~47.9	9.95	4.59~102	36.32	本文
1	岩浆热液型	大厂	0.14~0.40	0.228	0~2200	1620	20~200	95					1400~4000	2280	[51]
2		中鱼库	273.2~373.2	317.92									0.01~0.17	0.049	[43]
3		骆驼山	384~613	513.5									0.015~0.08	0.046	[52]
4		扎西康	4.16~149.78	46.31	13.85~1099	313.59	10.37~78.54	26.86	0.33~0.43	0.36	0.02~0.19	0.07	0.01~0.08	0.04	[33]
5	VMS	老厂	66~566	200	2.23~38	7.01	4.8~10.1	6.79	0.27~3.98	1.85	0.03~0.49	0.18	0.002~2.57	0.37	[44]
6	SEDEX	白牛厂	3.5~262	65.95	8.3~3097	894.5	9~188	66.95	＜13.9		＜0.58		＜0.03		[42]
7		大宝山	111~415	236	1.4~46.8	12.53	9.3~198	35.93			＜0.14				[42]
8		铅硐山	0.11~1.17	0.51	3.04~108	27.4			＜0.05				0.01~0.08	0.036	[53]
9		二里河	0.05~0.58	0.2	1.35~2.55	1.94			＜0.05				0.01~0.09	0.034	[53]
10	矽卡岩型	核桃坪	0.001~0.18	0.05	0.09~0.13	0.11	4.4~25.2	8.27	7.7~85.9	31.4			＜0.08		[42]
11	矽卡岩型	鲁子园	0.005~0.12	0.06	0.03~9.1	1.08	3.8~17.2	5.97	1.1~136	44.87			＜0.23		[42]
12	沉积改造型	凡口	0	0	0.01~0.07	0.047	0~0.02	0.006							[51]
13		乐昌	0.012	0.012	0.003~0.046	0.02	0.013~0.021	0.017							[51]
14		富乐	＜0.77	0.25					127~177.4	163.4	0.08~1.39	0.31	0.08~1.00	0.31	[54]
15	MVT型	牛角塘	0~0.75	0.09	0.09~12.3	1.58	3.5~75.4	10.33	0.16~1.2	0.49			0.06~43.6	4.37	[42]
16		勐兴	＜0.04		0.09~0.46	0.195	3.8~5.1	4.25	＜1.1		＜1.1		3.6~18.1	8.7	[42]
17		马元	0.452~1.55	0.89	0.79~9.51	3.51			0.033~0.048	0.042			1.95~9.58	4.29	[55]
18		会泽	0.05~2.07	0.62	~		10.2~106.5	57.03	2.11~5.26	3.43	0.10~0.15	0.13	0.06	0.06	[40]
19	花垣		0.013~0.12	0.03	0.44~4.21	0.83	0.19~11.2	1.62	0.016~0.14	0.05	0.011~0.79	0.13	0.31~2.5	0.94	本文

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表 5 不同成因的铅锌矿床元素地球化学特征对比

Table 5. Comparison of element geochemical characteristics of lead-zinc deposits with different genesis

矿床成因类型	FeS中元素含量及比值			ZnS中元素含量及比值						资料来源
矿床成因类型	Se/10^-6	Te/10^-6	S/Se	Ga/10^-6	Ge/10^-6	In/10^-6	Fe/10^-2	Ga/In	Ge/In	资料来源
岩浆热液型	＞10	＞10	＜4×10⁴	＜40	＜5	＞30	＞5	＜1	＜0.1	[26]
MVT型	＜10	＜5	＞15×10⁴	＞30	＞10	＜20	＜5	＞1	＞1	[26]
花垣矿田铅锌矿(均值)	0.295	0.049	176×10⁴	11.61	49.23	0.02	0.69	502	2130	本文

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表 6 花垣矿田铅锌矿床与典型MVT矿床主要成矿地质特征对比

Table 6. Comparison of ore-forming geological characteristics between lead zinc deposits in Huayuan ore field and typical MVT deposits

地质条件	MVT矿床^[56]	花垣矿田铅锌矿床
构造背景	沉积盆地边缘的抬升部位，或者古老克拉通的边缘、内部裂谷环境中，一般与构造运动或裂谷活动有关	扬子陆块东南缘，受茶洞-花垣-张家界断裂和长乐-两河断裂控制
赋矿地层	石炭纪、泥盆纪、奥陶纪和寒武纪的碳酸盐岩，矿体多产于白云岩和交代灰岩中，赋矿层位多	下寒武统清虚洞组第三亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-3)灰色-深灰色厚—巨厚层藻灰岩夹粉晶灰岩、第四亚段( $\rlap{-} {\rm{C}}_1$ q^1-4)浅灰色-灰色厚层斑块状云化亮晶砂屑灰岩夹含藻砂屑灰岩、藻灰岩
与岩浆活动的关系	在时间和空间上一般与岩浆岩没有直接成因联系	与岩浆岩没有直接成因联系
控矿因素	主要受构造、地层和岩性控制，以缓倾斜的层间断层为主，矿体呈似层状产出为主，具层控特征	主要受构造、地层和岩性控制，岩性优于地层，构造是主要控矿因素，矿体主要呈层状、似层状产出，具层控特征
矿化范围	常集中出现在同一地区，面积数百至数千平方千米	花垣铅锌矿田面积约215 km²，所在的湘西-鄂西成矿区面积约12×10⁴ km²
规模	单个矿体Pb+Zn金属储量一般小于10Mt	整个花垣矿田探明铅锌储量超过1 Mt
品位	Pb+Zn品位＜10%，Zn的品位高于Pb	单工程矿体品位Pb 0.02%~3.24%，Zn 0.04%~6.07%，Pb+Zn为0.74%~8.17%，Pb+Zn平均品位3.57%
矿体深度	多小于600 m，最大不超过1500 m	倾向延深100~350 m
矿石结构、构造	结构主要为胶状、骸晶结构；构造主要为浸染状、细粒状、树枝状、胶状和块状	结构主要有半自形—他形粒状结构，交代结构，次为草莓状结构；构造主要有斑脉状构造、浸染状构造、网脉状构造、角砾状构造，次为致密块状构造、细脉状构造、蜂窝状构造
热液充填方式	以开放空隙充填方式为主，具后生成矿特征	含矿热液在区域性大断裂形成的各个小断块内部的层间破碎带构造内运移充填，继而富集沉淀^[57]
矿物组合	矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿，次要为黄铁矿、黄铜矿和白铁矿；脉石矿物主要为重晶石、萤石、方解石、白云石等	主要矿石矿物为闪锌矿，次为方铅矿、黄铁矿；脉石矿物主要为方解石，次为重晶石、石英和萤石
伴生元素	大部分矿床有Ag异常，部分有Cu、Co、Ni异常	镉具有工业价值^[58]
流体包裹体	盐度10%~30% NaCl eq., 成分主要为Cl^-、Na⁺、Ca⁺、K²⁺和Mg²⁺，均一温度较低，一般为50~200℃	成矿流体温度主要为150~220℃，总盐度一般为13%~23% NaCl eq.，成矿流体为NaCl-CaCl₂-MgCl₂-H₂O卤水体系^[47]
硫同位素	δ³⁴S值多在+10‰~+31‰之间，硫主要来源于海相硫酸盐的还原	δ³⁴S值变化范围为24.93‰~34.66‰，硫主要来源于海相硫酸盐的还原^[15]
铅同位素	铅同位素组成较复杂，区域上具有分带性，铅为多来源	矿石铅同位素组成均一，样品属单阶段演化的正常铅，具有上地壳铅、造山带铅混合的特点^[15]
碳氧同位素	赋矿岩石的碳氧同位素为正常海相碳酸盐，脉石矿物的碳氧同位素明显低于赋矿岩石	来源于海相碳酸盐，围岩与热液成因方解石相比具有更高的δ¹³C_PDB值和δ¹⁸O_SMOW值^[16]
氢氧同位素	与沉积盆地中的孔隙水相似	成矿流体的主要来源是建造水和大气降水^[47]
锶同位素	硫化物和脉石矿物的锶同位素值都不低于赋矿岩石	硫化物和脉石矿物的锶同位素值高于赋矿围岩清虚洞组灰岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr平均值0.70904^[17]
沉积岩相	多产于渗透性较好的白云岩中和礁体相周围	台地边缘浅滩亚相(藻礁相)藻灰岩^[14]
成矿时代	元古宙—白垩纪，主要为泥盆纪—晚二叠世，其次为白垩纪—新近纪	成矿地质时代为晚寒武世、中奥陶世、早泥盆世^[1]
成矿物质来源	Pb、Zn、Ag等主要来源于下伏红色Lamotte砂岩，与基底变质岩有关	Pb、Zn等成矿元素主要来源于下伏寒武系牛蹄塘组和前震旦系基底火山碎屑岩地层^{[14, 59-60]}

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1. 矿区地质概况
2. 样品采集与测试方法
3. 分析结果
3.1 闪锌矿
3.2 方铅矿
3.3 黄铁矿
4. 讨论
4.1 成矿温度
4.2 矿床成因的矿物化学指示
4.3 矿床成因类型
5. 结论

湖南花垣矿田铅锌矿床硫化物微量元素地球化学特征及其对矿床成因的指示

中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心), 湖北 武汉 430205

作者简介: 周云(1984-)，女，博士，高级工程师，从事矿床学、矿床地球化学研究工作。E-mail：zhouyun0910@163.com

通讯作者: 于玉帅(1985-)，男，硕士，高级工程师，从事地质调查和矿床学研究工作。E-mail：shuaiyuyu1103@163.com