Sr具有很强的吸收X射线辐射的功能和其他独特的物理化学性质，被广泛应用于电子、冶金、军工和医疗等领域，是重要的战略性新兴矿产资源之一，其矿石矿物以天青石(SrSO₄)为主(徐兴国和谷秀兰, 1999; 刘超, 2016)。传统观点认为绝大部分天青石矿床是海水/湖水蒸发作用形成的同生矿床，即Sr在蒸发沉积(或成岩)过程中发生富集(de Brodtkorb et al., 1982; 李俊, 1990; 杨清堂, 1998; Hanor, 2004)。

然而，越来越多的地质证据显示，热液成因的天青石矿床不仅可以以独立矿床产出，发育大规模的交代和充填等热液作用特征(West, 1973; Hayase et al., 1977; Carlson, 1987; Scholle et al., 1990; 徐兴国和谷秀兰, 1999; Hanor, 2004; 窦志娟, 2015)，而且还可以与中低温热液铅锌矿床(如云南金顶铅锌矿，薛春纪等, 2002; 何志芳等, 2015; 湖北黄石狮子立山锶(铅锌)矿，钟国绘, 1992)呈共/伴生产出，甚至还可以与高温岩浆热液稀土矿床(李小渝, 2006)、钼矿床(黄典豪等, 1983)和铁矿床(Polozov et al., 1999)等呈共/伴生关系。然而，这些热液天青石矿床与岩浆作用的关系尚不明确，严重制约着对Sr的元素行为和富集机制的认识及锶矿找矿工作的进展。

长江中下游成矿带是我国重要的矿床集中区之一，区内除发育大量的矽卡岩型铁、铜(金)矿床及共/伴生的石膏/硬石膏矿床外(图 1, 舒全安等, 1992; 翟裕生等, 1992; 周涛发等, 2016; Zhou et al., 2015; Pirajno and Zhou, 2015)，还产出有一批规模不等且产于火成岩中或其附近的天青石矿床，如爱景山大型锶矿床(位于溧水盆地中)和狮子立山超大型锶(铅锌)矿床等。相比铁铜矿来说，该类型矿床的研究程度较低，其矿床中巨量Sr的来源还存在争议，Sr的超常富集机制还不明确，与岩浆作用的关系也还不甚清楚(徐兴国和谷秀兰, 1999)。鄂东矿集区内的狮子立山锶(铅锌)矿床是我国20世纪80年代发现的超大型矿床(图 1)，其天青石矿物储量超过500万吨(相当于25个大型锶矿床)，共生铅+锌金属储量超过10万吨，另外还伴生有金和银等金属元素(中国矿床发现史·湖北卷编委会, 1996)。该矿床的矿体产出于晚中生代狮子立山岩体与三叠纪蒸发岩地层(嘉陵江组)的接触带或附近(钟国绘, 1992)。初步研究显示，矿区内广泛发育碳酸盐化、硅化、高岭石化、绢云母化和萤石化等蚀变(蔡锦辉和钟国绘, 1994)，同时矿石中发育交代、充填和胶结等结构(钟国绘, 1992)；另外还大量产出有以岩体为角砾的角砾状锶矿石(见后文)。这些地质现象表明，狮子立山锶(铅锌)矿床具有典型的热液作用特征，同时还可能与岩浆作用具有密切的联系。因此，狮子立山锶(铅锌)矿床是长江中下游成矿带中天青石矿床的典型代表，是研究热液天青石矿化与岩浆作用关系的理想对象。

图 1

Fig. 1

图 1 长江中下游地区三叠纪岩相古地理与Fe-Cu-石膏、硬石膏、天青石矿床分布图(据Mao et al., 2011修改) Fig. 1 Map of Triassic lithofacies-palaeogeography of and distribution of Fe-Cu-gypsum, anhydrite, celestite deposits in the Middle-Lower Yangtze River (modified after Mao et al., 2011)

在狮子立山锶(铅锌)矿床发现不久，学者即对该矿床开展了部分研究工作，如杨景芳(1989)初步描述了天青石矿化的地质特征并讨论了其经济意义；钟国绘(1992)初步探讨了天青石的成因；蔡锦辉和钟国绘(1994)探讨了矿床中铅锌矿化的地质特征和成因类型；胡明安等(1998)研究了矿床中的有机质成熟异常及生物标志物的矿床学意义。总体来说，该矿床的研究程度相对较低，且报道的石英闪长玢岩的年龄值也过于粗略(98Ma, 钟国绘, 1992)，无法对石英闪长玢岩的成岩年龄进行有效的约束，进而探讨区域矿床的成矿规律。因此，本文拟选择狮子立山矿区的石英闪长玢岩作为研究对象，开展高精度的SHRIMP锆石U-Pb同位素定年工作，精确厘定狮子立山岩体的形成时代，间接限定锶矿的成矿时代，同时探讨该岩体与Sr矿化之间的关系；并综合区内已发表的成岩成矿年代学和稳定同位素数据，为区域找矿工作提出了新的方向。

长江中下游成矿带位于扬子板块北缘，秦岭-大别造山带和华北板块南侧，是我国重要的铁铜成矿带之一。自西向东可分为，鄂东、九瑞、安庆-贵池、庐枞、铜陵、宁芜和宁镇七个矿集区。已有研究表明，该区构造演化大致经历了三个主要阶段，分别为前震旦纪基底形成阶段、震旦纪-早三叠世沉积盖层阶段和中三叠世以来的碰撞造山和造山后板内变形阶段(翟裕生等, 1992)。前震旦纪基底主要由变质奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩组合、白云母石英片岩夹有角闪岩组成，与沉积盖层呈角度不整合关系；沉积盖层主要包括震旦纪碎屑岩、白云岩和硅质岩、寒武纪至三叠纪的海相碳酸盐岩等；第三阶段以中生代大规模岩浆活动和成矿作用为特征(常印佛等, 1991)，这些岩浆活动侵位于沉积盖层的浅部的石炭系、二叠系、三叠系及侏罗系地层之中，在其接触带或附近形成大量的与岩浆热液作用相关的铁铜金等矿床(翟裕生等, 1992)。Mao et al. (2011)将区内岩浆活动和成矿作用划分为三种类型，分别为(1)：156~137Ma侵位的富钾钙碱性花岗质岩石，岩性主要为闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩和花岗闪长斑岩，与之相关矿床类型为斑岩、矽卡岩和层控型铜金钼铁矿床；(2) 135~123Ma形成的钙碱性花岗质岩石，岩性主要为辉长岩、辉石闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩、花岗岩、闪长斑岩和花岗闪长斑岩以及与之相对应的喷出岩，与之相关的矿床主要为位于白垩纪盆地中的玢岩铁矿(宁芜庐枞地区)和隆凹过渡区的矽卡岩型铁矿(金山店和程潮)(Mao et al., 2011; Xie et al., 2011, 2012)；(3) 127~123Ma侵位的A型花岗岩，岩性主要为石英正长岩、正长岩、石英二长岩、碱性花岗岩和对应的喷出岩，对应于金铀矿化(范裕等, 2008)。其中，玢岩铁矿和鄂东矿集区的矽卡岩型铁矿(金山店和程潮)常常伴/共生大量的硬石膏/石膏矿床。另外，鄂东矿集区和宁芜盆地东侧的溧水盆地中还产出大型热液锶矿床(图 1)，这些石膏矿和锶矿床的形成，与中生代岩浆和含膏盐地层有着密切的时空联系，在一定程度上显示出就地取材的特点(薛天星, 1999; 李延河等, 2014)。

鄂东矿集区位于长江中下游最西端，是长江中下游成矿带的重要组成部分。区内地层出露齐全，从古生代到中、新生代地层均有出露，其中三叠纪大冶组和嘉陵江组碳酸盐岩、蒲圻组砂页岩、侏罗纪香溪群含煤砂页岩分布广泛，马架山组、灵乡组和大寺组的火山熔岩和火山碎屑岩主要在矿集区西部的金牛盆地内发育(谢桂青等, 2008a; 李瑞玲等, 2012)。早中三叠世碳酸盐岩和含石膏的碳酸盐岩(图 1)是区内矽卡岩型铁铜矿床和锶矿最为重要的赋矿围岩(舒全安等, 1992)。区内岩浆活动以燕山期为主，既有岩浆侵入，又有火山喷发，并显示多期次活动的特点，侵入岩与火山岩均表现出由中基性向中酸性演化的特点(毛建仁等, 1990; 谢桂青等, 2008a)。侵入岩自北向南依次有鄂城、铁山、金山店、灵乡、阳新、殷祖六大岩体和铜绿山、铜山口、封山洞等多个小岩株，岩性主要为闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长斑岩(舒全安等, 1992)。六大岩体中除殷祖岩体暂时没有发现大规模矽卡岩矿化之外，其它岩体均发育规模不等的矽卡岩(-斑岩)型矿化，且表现出一定程度的岩浆成矿专属性(谢桂青等, 2008b)，其中鄂城、金山店、灵乡岩体接触带主要发育单一铁矿(如程潮铁矿、金山店铁矿和灵乡铁矿等)，铁山岩体和阳新岩体接触带则主要为铁铜金等多金属矿床(如大冶铁矿和铜绿山铜铁矿等)，铜山口、封山洞等小岩株则以斑岩-矽卡岩型铜钼矿为主(如铜山口铜(钼)矿和封山洞铜矿等)。鄂东矿集区内的矿床除矽卡岩-斑岩型铁、铜和金等优势矿种外，还发育一条沿长江两岸分布的铅锌矿带——黄石-广济铅锌矿带。该矿带长约70km，宽约5~8km，目前已发现的矿床有广济湖北湾、黄石狮子立山及凤梨山等中小型铅锌矿床和十多处矿点(周得科等, 1988)，其中黄石狮子立山原本为小型铅锌矿，后来通过对前人资料的综合研究而评价为超大型锶(铅锌)矿床(中国矿床发现史·湖北卷编委会, 1996)。

狮子立山矿床位于鄂东矿集区北部，铁山岩体东缘的晚中生代狮子立山岩体与三叠纪地层的接触带及其附近(图 1)，赋矿地层主要为嘉陵江组白云质灰岩、白云岩，其次为大冶组灰岩(图 2、图 3)。狮子立山岩体沿蒲圻组和嘉陵江组界面呈岩被状侵入或超覆于嘉陵江组地层之上，岩性为石英闪长玢岩(图 2、图 3, 钟国绘, 1992)。

图 2

Fig. 2

图 2 狮子立山锶(铅锌)矿床地质平面图(据钟国绘, 1992修改) Fig. 2 Geological sketch map of Shizilishan Sr (Pb-Zn) deposit (modified after Zhong, 1992)

图 3

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图 3 狮子立山锶(铅锌)矿床12线勘探线剖面图及采样位置(据鄂东南地质大队, 2012①) Fig. 3 No.12 geological section along exploratory line of Shizilishan Sr (Pb-Zn) deposit and location of the samples

① 鄂东南地质大队.2012.湖北省黄石市狮子立山-风梨山矿区狮子立山矿段铅锌锶矿详查地质报告修改

狮子立山锶(铅锌)矿床按其产出部位可分为露头矿和隐伏矿两类，分别受断裂破碎带、层间破碎带和侵入接触带所控制。其中，露头矿主要呈透镜状、囊状产于硅化石英闪长玢岩内。隐伏矿主要呈透镜状、似层状产于嘉陵江组及大冶组层间破碎带中。狮子立山矿床整体上自地表至深部大致具有Au、Fe→Sr、Pb、Zn→Pb、Zn的空间分带特征(图 2)。矿区内热液蚀变交代作用较强烈，发育碳酸盐化、硅化、高岭石化、绢云母化和萤石化等(蔡锦辉和钟国绘, 1994)。狮子立山矿床的矿石类型主要有锶矿石、铅锌矿石和铅锌锶矿石，发育角砾状构造、块状构造和脉状构造等构造类型(钟国绘, 1992)。

狮子立山岩体规模较小，在宏观上呈蘑菇状，由西向东超伏于嘉陵江组地层之上，其厚度由东向西，由南向北逐渐加大，岩体北缘向北倾斜，倾角一般较平缓，南缘向南倾，倾角较陡，地表大部已遭剥蚀。狮子立山岩体主要岩性为石英闪长玢岩，岩石颜色为灰白色-浅灰白色，斑状结构(图 4a-c)，斑晶(含量30%~40%)主要为斜长石，其次可见少量角闪石、榍石和磷灰石，基质具细粒结构，主要为石英。岩石几乎全部被次生矿物代替，斜长石和角闪石被完全交代仅剩下轮廓，斜长石主要被细小鳞片状/片状高岭石类粘土矿物(图 4d)、绢云母和碳酸盐等矿物交代，角闪石被石英、钛铁氧化物等交代，蚀变不完全的斜长石具残余的环带结构特征，个别斜长石斑晶包含角闪石颗粒。基质绝大部分都发生强烈的硅化，基本上由石英组成。局部岩体发育破碎带，天青石沿破碎带进行充填和胶结(图 4c, e)，并形成具有工业价值的矿体。

图 4

Fig. 4

图 4 狮子立山矿区石英闪长玢岩手标本及镜下照片 (a)含石英闪长玢岩角砾岩(SL24)，角砾成分主要大理岩、浸染状黄铁矿化白云岩、石英闪长玢岩、天青石+闪锌矿和天青石等，胶结物以方解石为主；(b)高岭土化石英闪长玢岩(SL32)；(c)天青石+方解石胶结高岭土化岩体角砾；(d)高岭土化石英闪长玢岩，长石完全被交代仅剩下轮廓(SL24)；(e)天青石+方解石胶结高岭土化石英闪长玢岩角砾.Cc-方解石；Clt-天青石；Dol-白云岩；Kln-高岭石；Q-石英；QDP-石英闪长玢岩；Sp-闪锌矿 Fig. 4 Hand samples and microphotographs of the quartz diorite porphyry from Shizilishan deposit

本次共对2个样品开展了测试研究工作。其中，样品SL24采自ZK1201的274.5m(图 3)，岩性为角砾岩(图 4a)，角砾岩成分为大理岩(细粒大理岩角砾、中粒大理岩角砾)、稀疏浸染状黄铁矿化白云岩、黄铁矿化石英闪长玢岩、天青石+闪锌矿等，胶结物以方解石为主。局部可见闪锌矿颗粒边缘被黄铁矿交代包裹。石英闪长玢岩角砾中的石英边界模糊，发生亚颗粒化，长石完全高岭土化，仅剩轮廓(图 4d)，榍石被黄铁矿+铁钛氧化物交代仅剩轮廓，自形锆石和磷灰石被石英颗粒包裹。样品SL32采自ZK1205的234.4m(图 3)，岩性为强高岭土化石英闪长玢岩(图 4b)。样品发生强高岭土化、碳酸盐化、硅化和黄铁矿化，斜长石被高岭土和碳酸盐矿物完全交代仅剩下轮廓，石英边界不平直，发生亚颗粒化，个别可能重结晶导致颗粒变大，副矿物有磷灰石(较多)、锆石和榍石(完全被铁钛氧化物等交代仅剩轮廓)。另外，可见方解石±黄铁矿脉穿插蚀变岩体。

首先，将样品进行破碎，样品SL24先将岩体角砾切割出来，再进行破碎，采用常规重选和磁选分离技术进行锆石分选，之后在双目显微镜下挑纯；其次，将被测锆石和标准锆石TEM2一并制靶，然后打磨锆石靶，大约将锆石颗粒的1/2磨掉，使其内部暴露出来；再次，使用光学显微镜对锆石拍摄透射光和反射光照片，利用阴极发光仪拍摄阴极发光图片(CL)，以揭示锆石的外部形态和内部结构特征；最后，选择合适的分析点为锆石U-Pb微区分析做好准备。锆石U-Pb分析工作是在澳大利亚国立大学地球科学学院的SHRIMP Ⅱ离子探针上完成的。其具体分析流程与Williams (1998)描述的相似。实验过程中，选择标准锆石TEM2(417Ma, Black et al., 2004)对待测锆石样品进行标定。测试过程中仪器质量分辨率大约为5000，一次离子流O^2-强度约为4.5~6.5nA，束斑直径为30μm，每3个样品分析点之间测定一次标样(TEM2)，每个分析点进行5次扫描。数据处理采用SQUID和ISOPLOT 3.0(Ludwig, 2002, 2003)，应用实测的²⁰⁴Pb进行普通铅的校正。

本次锆石U-Pb年代学测试数据和结果见表 1。样品SL24中的锆石呈无色或浅灰色自形晶产出，长度约为70~130μm，个别可达200μm，其长宽比范围大部分居于1~2之间，阴极发光照片(CL)下振荡环带发育，个别锆石显示有核边结构(图 5a)。本次共测定了18颗锆石，共20个测试点(表 1)。结果表明，锆石的U、Th含量分别为253×10^-6~929×10^-6和59×10^-6~539×10^-6，Th/U比值为0.22~0.79，平均为0.44。除2颗继承锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分别为1032.4±7.5Ma和1086.4±8.7Ma外，其余锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为133.8±4.0Ma~142.3±3.0Ma，其谐和年龄为138.9±1.0Ma(MSWD=2.1，图 6a)，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为138.6±0.8Ma(MSWD=1.07，n=18，图 6b)，二者在误差范围内基本一致，因此后者可以解释为石英闪长玢岩的结晶年龄。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 狮子立山石英闪长玢岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果 Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb isotopic data of quartz diorite porphyry form Shizilishan deposit Spot No. 206Pbc (%) U Th Th/U 206Pb* (×10-6) Disc. (%) Total 238U err (%) Total 207Pb err (%) 206Pb err (%) 207Pb err (%) 206Pb err 1σ (×10-6) 206Pb 206Pb 238U 206Pb 238U (Ma) SL24_2.1 0.16 764 291 0.39 14.2 -33 46.12 0.7 0.0494 1.2 0.0502 1.1 0.0494 1.2 138.1 1.0 SL24_3.1 0.20 929 539 0.60 17.3 -63 46.11 0.7 0.0493 1.1 0.0512 2.2 0.0493 1.1 138.0 1.0 SL24_4.1 0.28 720 292 0.42 13.8 +56 44.69 2.1 0.0550 1.4 0.0370 3.1 0.0550 1.4 142.3 3.0 SL24_4.2 -0.63 284 123 0.45 5.1 +70 47.98 3.0 0.0506 2.1 0.0442 0.6 0.0506 2.1 133.8 4.0 SL24_5.1 0.76 278 79 0.29 5.1 -441 46.35 0.8 0.0526 2.0 0.0516 1.6 0.0526 2.0 136.6 1.2 SL24_6.1 0.09 849 532 0.65 15.7 -2 46.48 0.7 0.0494 1.2 0.0495 1.2 0.0494 1.2 137.1 1.0 SL24_7.1 0.11 662 506 0.79 12.6 -79 45.19 0.7 0.0484 1.3 0.0521 1.5 0.0484 1.3 141.0 1.0 SL24_9.1 0.10 662 284 0.44 12.6 +6 45.10 2.1 0.0499 1.3 0.0557 0.4 0.0499 1.3 141.2 3.0 SL24_10.1 0.11 872 470 0.56 16.6 +34 45.13 0.7 0.0513 1.1 0.0525 0.3 0.0513 1.1 141.1 1.0 SL24_11.1 -0.10 703 414 0.61 13.1 +54 46.16 0.7 0.0514 1.3 0.0513 0.8 0.0514 1.3 138.3 1.0 SL24_12.1 -0.20 623 218 0.36 11.6 +52 46.14 0.7 0.0504 1.3 0.0534 0.7 0.0504 1.3 138.5 1.0 SL24_14.1 -0.02 803 395 0.51 14.8 +33 46.53 0.7 0.0500 1.2 0.0535 1.7 0.0500 1.2 137.1 1.0 SL24_15.1 -0.05 390 183 0.48 58.2 +9 5.76 0.8 0.0768 0.5 0.4509 1.1 0.0768 0.5 1032.4 7.5 SL24_16.1 -0.06 328 176 0.55 51.7 +4 5.45 0.9 0.0768 0.5 0.4202 1.4 0.0768 0.5 1086.4 8.7 SL24_17.1 0.32 253 59 0.24 4.7 +17 46.35 3.5 0.0519 2.2 0.0510 1.3 0.0519 2.2 137.2 4.8 SL24_18.1 0.02 705 243 0.36 13.1 -13 46.22 0.8 0.0487 1.4 0.0480 4.0 0.0487 1.4 138.0 1.0 SL24_19.1 -0.04 375 83 0.23 6.9 +28 46.52 0.9 0.0495 1.8 0.0532 1.5 0.0495 1.8 137.2 1.2 SL24_19.2 0.19 272 76 0.29 5.1 +21 45.23 0.9 0.0512 2.3 0.0498 2.0 0.0512 2.3 140.7 1.2 SL24_20.1 0.05 900 484 0.56 17.1 +18 45.16 0.7 0.0499 1.2 0.0519 0.9 0.0499 1.2 141.1 1.0 SL24_21.1 -0.04 394 85 0.22 7.3 +33 46.29 0.8 0.0499 1.8 0.0534 2.9 0.0499 1.8 137.8 1.1 SL32_3.1 0.17 381 135 0.37 7.1 -45 46.2 2.3 0.0493 1.6 0.0484 3.1 0.0493 1.6 137.8 3.2 SL32_4.1 -0.17 324 102 0.32 6.1 +32 45.8 1.1 0.0488 1.8 0.0487 3.8 0.0488 1.8 139.6 1.5 SL32_5.1 -0.06 201 113 0.58 32.7 +4 5.3 1.1 0.0780 0.6 0.4184 3.1 0.0780 0.6 1117.4 11.3 SL32_6.1 0.26 354 156 0.45 6.7 -441 45.4 2.1 0.0486 1.7 0.0466 2.7 0.0486 1.7 140.1 2.9 SL32_6.2 0.07 97 68 0.72 16.3 -4 5.1 1.2 0.0774 0.9 0.4251 2.9 0.0774 0.9 1156.1 13.1 SL32_7.1 0.61 298 102 0.35 5.5 +711 46.0 1.1 0.0505 8.0 0.0483 2.3 0.0505 8.0 137.7 1.5 SL32_8.1 -0.12 265 81 0.32 5.0 +14 45.3 1.1 0.0484 2.0 0.0480 2.5 0.0484 2.0 141.0 1.5 SL32_9.1 0.69 282 96 0.35 5.2 +234 46.6 1.1 0.0497 1.9 0.0426 3.0 0.0497 1.9 135.9 1.5 SL32_10.1 0.28 333 96 0.30 6.3 +344 45.0 1.1 0.0472 1.8 0.0461 2.4 0.0472 1.8 141.3 1.5 SL32_11.1 0.41 230 73 0.33 4.3 +332 45.8 1.1 0.0482 2.1 0.0462 3.4 0.0482 2.1 138.7 1.5 SL32_14.1 0.28 556 242 0.45 10.6 -307 45.0 1.0 0.0490 1.3 0.0477 1.8 0.0490 1.3 141.2 1.4 SL32_14.2 0.19 199 225 1.17 34.5 -6 4.9 1.1 0.0788 0.6 0.4706 2.6 0.0788 0.6 1186.4 12.0 SL32_15.2 -0.01 107 82 0.79 17.8 +1 5.2 1.2 0.0784 0.8 0.4118 3.4 0.0784 0.8 1143.4 12.6 SL32_15.1 0.50 504 353 0.72 9.5 +351 45.4 1.0 0.0490 1.5 0.0437 2.5 0.0490 1.5 139.7 1.5 SL32_17.1 0.05 351 57 0.17 6.6 -109 45.8 1.1 0.0478 1.7 0.0440 2.4 0.0478 1.7 139.3 1.5 SL32_18.1 0.41 436 199 0.47 8.1 +266 46.0 2.6 0.0477 1.6 0.0437 3.6 0.0477 1.6 138.0 3.6 SL32_19.1 0.07 783 109 0.14 14.3 +13 46.9 1.0 0.0497 1.2 0.0402 3.2 0.0497 1.2 136.0 1.4 SL32_21.1 -0.09 370 137 0.38 6.9 +35 46.0 1.1 0.0497 1.7 0.0430 2.3 0.0497 1.7 138.8 1.5

表 1 狮子立山石英闪长玢岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果 Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb isotopic data of quartz diorite porphyry form Shizilishan deposit

图 5

Fig. 5

图 5 狮子立山矿区石英闪长玢岩代表性锆石阴极发光图和选点位置及编号 Fig. 5 Typical CL images of zircon and analyzed spots from quartz diorite porphyry of Shizilishan deposit

样品SL32中的锆石呈无色或浅黄色自形晶产出，长度约为100~210μm，个别可达300μm，其长宽比范围大部分为1.5~2.5，阴极发光照片(CL)下振荡环带发育，部分锆石显示有核边结构(图 5b)。本次共测定了15颗锆石，共18个测试点(表 1)，其中4个点为继承锆石测试点。结果表明，原生锆石的U、Th含量分别为230×10^-6~783×10^-6和57×10^-6~353×10^-6，Th/U比值为0.14~0.72，平均为0.37；继承锆石的U、Th含量分别为97×10^-6~201×10^-6和68×10^-6~225×10^-6，Th/U比值为0.58~1.17。除4颗继承锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄分别为1117.4±11.3Ma、1156.1±13.1Ma、1186.4±12.0Ma和1143.4±12.6Ma外，其余锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为135.9±1.5Ma~141.3±1.5Ma，其谐和年龄为138.5±1.2Ma(MSWD=1.3，图 6c)，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为138.9±1.2Ma(MSWD=0.68，n=14，图 6d)，这些年龄数据与样品SL24的年龄结果在误差范围内基本一致，因此样品SL32的加权平均年龄值可以解释为石英闪长玢岩的结晶年龄。

图 6

Fig. 6

图 6 狮子立山矿区石英闪长玢岩锆石谐和年龄和加权平均年龄图解 Fig. 6 SHRIMP U-Pb ages of zircon from quartz diorite porphyry of Shizilishan deposit

研究表明，热液交代作用可以形成大规模的天青石矿床。如溧水盆地中的爱景山(大型)和卧龙山(中型)天青石矿床产于龙王山旋回火山岩的第三段晶屑凝灰岩(平均含Sr为0.081%，n=120)中，矿体均呈脉状产出，并严格受断裂控制。赋矿围岩广泛发育高岭土化和绢云母化等蚀变，蚀变后晶屑凝灰岩中的平均Sr含量低于0.03%(n=13)，暗示大部分Sr在热液蚀变过程中从晶屑凝灰岩中迁移出来，随着流体在有利的构造部位富集成矿(陈冬等, 2016)。另外，爱景山锶矿床中天青石的流体包裹体均一温度集中于240~360℃之间，也暗示其形成于中温热液环境(窦志娟, 2015)。矿床地质特征显示，狮子立山天青石矿床在空间上与石英闪长玢岩具有密切的联系，有部分矿体呈透镜状、囊状产于硅化石英闪长玢岩的破碎带内或其与围岩地层的接触部位(图 2、图 3)，并且有天青石胶结岩体角砾的现象(图 4c)，暗示至少有部分天青石形成于岩体侵位之后。但由于岩体发生了不同程度的高岭土化、硅化和绢云母化等蚀变，导致Sr的富集成矿与岩浆作用的关系不明确。但这些蚀变与成矿特征与我国东部溧水盆地中的爱景山和卧龙山天青石矿床类似，暗示这些矿床中的Sr很可能具有类似的富集过程，即岩浆热液交代火成岩，伴随强烈的高岭土化和绢云母化等蚀变，部分Sr从火成岩中迁移出来在有利的构造条件下富集成矿(窦志娟, 2015; 陈冬等, 2016)，这些认识需要进一步研究加以证实。

大量研究表明，我国东部在中生代经历了区域构造体制转换与重大调整的过程，主构造格局由近EW向转换为NE-NNE向，并且在该过程中，中国东部经历了岩石圈减薄、伸展和富集岩石圈地幔部分熔融产生的玄武质岩浆底侵下地壳，导致了大规模花岗质岩浆的形成和侵位，并伴随强烈的成矿作用或火山作用，由此形成了多个大花岗岩省和大型成矿带(区)及一系列北东向断陷盆地和大规模走滑断裂带(周涛发等, 2008; 陈志洪等, 2011; Li et al., 2010; 毛景文和王志良, 2000; 谢桂青等, 2001)。例如，我国东部最大的中生代断裂——郯庐断裂即是该背景下的产物之一，郯庐断裂及其两侧的岩浆和构造作用完整记录了我国东部由晚侏罗世(~150Ma)的挤压到早白垩世(＜135Ma)的伸展作用的转换过程(Zhu et al., 2010)。

长江中下游成矿带是我国东部的重要组成部分，其中生代岩浆-成矿作用主要受中国东部燕山期地球动力学环境的制约，同样经历了由挤压到伸展构造格局的转换。鄂东矿集区位于长江中下游成矿带最西端，同时也靠近郯庐断裂的最南端(图 1)，区内广泛发育晚中生代侵入岩和火山岩，并大量产出与侵入岩相关的岩浆热液矿床(谢桂青等, 2008b, 2013; Li et al., 2009, 2010; Mao et al., 2011)。前人研究认为，鄂东矿集区与长江中下游成矿带类似，均主要存在两期成岩成矿事件(周涛发等, 2008; Mao et al., 2011; Xie et al., 2011)，前者又包括四种矿化类型和四类岩石组合，即①143~144Ma斑岩-矽卡岩型铜金钼钨矿和141~147Ma花岗闪长斑岩+花岗斑岩；②137~144Ma矽卡岩型铜铁金矿和136~143Ma辉长岩+闪长岩+石英闪长岩；③132~133Ma矽卡岩型铁矿(不含铜和金)和127~133Ma闪长岩+石英闪长岩+花岗岩；④128~129Ma火山热液型金矿和125~130Ma双峰式火山岩+流纹斑岩+花岗斑岩(谢桂青等, 2013)。最近，Zhu et al. (2017)提出了新一期的岩浆热液事件(122~118Ma)，但其矿化作用相对较弱，且成矿强度不明确，有待进一步研究探索。与本次研究的狮子立山岩体最近的铁山岩体中的石英闪长岩形成年龄为131.0±1.2Ma~142.0±3.0Ma(Xie et al., 2011; 瞿泓滢等, 2012)，细粒黑云闪长岩形成年龄为135.8±2.4Ma(Li et al., 2009)，辉长岩形成年龄为137.0±2.0Ma(Xie et al., 2011)；综合得到与大冶铁矿相关岩浆岩的年龄范围集中于142~136Ma。本次测得狮子立山岩体的两个石英闪长玢岩样品的时代分别为138.6±0.8Ma(MSWD=1.07，n=18)和138.9±1.2Ma(MSWD=0.68，n=14)，二者在误差范围内基本一致，且与前人获得的铁山岩体的成岩时代基本一致，暗示本次测得的石英闪长玢岩的样品年龄可靠性较高，且很可能与铁山岩体是同一地质背景下的产物，即形成于区域晚侏罗-早白垩世岩石圈由挤压到伸展的转换环境(谢桂青等, 2008b, 2013)。

鄂东矿集区晚侏罗-早白垩世与铁矿有关的成矿作用可以分为两类：矽卡岩型铁铜矿(如铁山和铜绿山)和矽卡岩型单铁矿(如程潮和金山店)，这些矿床在成岩成矿时代、成矿母岩地球化学特征与源区和赋矿围岩地层等方面具有明显的差异(谢桂青等, 2013; Xie et al., 2015)。其中，矽卡岩型铁铜矿床的成矿母岩(铁山岩体和铜绿山岩体等)的成岩时代集中于142~136Ma，并就位于大冶组灰岩中；而矽卡岩型单铁矿的成矿母岩(鄂城岩体和金山店岩体)的成岩时代集中于131~127Ma，这些侵入岩就位于嘉陵江组白云质灰岩或白云岩(与下伏大冶组地层呈整合接触)中(谢桂青等, 2013; Xie et al., 2015)。本次研究的狮子立山岩体侵位于嘉陵江组地层之中或超覆于嘉陵江组地层之上，其就位地层与铁山岩体存在明显的差别，但与鄂城和金山店岩体类似，暗示鄂东矿集区内存在时代约~140Ma的岩浆活动侵位于嘉陵江组地层中，若该岩浆活动在适当条件下与嘉陵江组地层发生水岩作用，则可能形成于类似程潮和金山店的矽卡岩型铁矿，即在狮子立山矿床附近具有寻找矽卡岩型矿床的潜力。最近，笔者对鄂东矿集区内的硫同位素数据进行了统计和梳理，并绘制了鄂东矿集区S同位素等值线图，该等值线图与区域内矿床的空间分布特征基本一致：位于东部低值区(δ³⁴S＜+8‰)的矿床主要为矽卡岩型铁铜或矽卡岩型铜(钨/钼)矿，而位于西部高值区(δ³⁴S>+8‰)的矿床主要为矽卡岩型铁矿；而狮子立山矿床位于东部低值区中的局部正值浓集中心(~+8.6‰)，且其矿床中天青石的硫同位素值范围(+23.6‰~30.5‰)与矽卡岩型铁矿中的热液硬石膏/石膏(+18.9‰~+31.5‰, Xie et al., 2015; 朱乔乔和谢桂青, 2018)和三叠纪地层中石膏的δ³⁴S值范围(~+28‰, 陈锦石等, 1986)基本一致，暗示矿床与含膏盐地层之间存在密切的联系，也同样暗示在狮子立山矿床附近具有寻找矽卡岩型铁矿的潜力(朱乔乔和谢桂青, 2018)。因此，今后需要加强对已知矿体附近或外围其他矿种的寻找，采取综合调查的策略，以增加矿床的经济价值。

本文通过对狮子立山锶(铅锌)矿区的石英闪长玢岩开展岩相学和锆石微区SHRIMP U-Pb定年等方面的研究工作，主要得出了以下认识：

(1) 矿床地质特征显示，狮子立山天青石矿床在空间上与石英闪长玢岩具有密切的联系，至少有部分天青石形成于岩体侵位之后，但由于岩体发生了不同程度的高岭土化、硅化和绢云母化等蚀变，导致Sr的富集成矿与岩浆作用的关系不明确。可能有部分Sr在高岭土化和绢云母化等蚀变过程中从岩体中迁移出来在有利的构造部位富集成矿，但需要进一步研究加以证实；

(2) 狮子立山锶(铅锌)矿区的石英闪长玢岩形成时代为138.6±0.8Ma(MSWD=1.07，n=18)和138.9±1.2Ma(MSWD=0.68，n=14)，与铁山岩体的形成时代基本一致，暗示狮子立山岩体可能与铁山岩体是同一地质背景下的产物，即形成于区域晚侏罗-早白垩世我国东部岩石圈大规模减薄的环境；

(3) 狮子立山岩体侵位于嘉陵江组地层之中或超覆于嘉陵江组地层之上，其就位地层与铁山岩体存在明显的差别，但与鄂城和金山店岩体类似；另外，狮子立山矿床中矿物的硫同位素组成特征也与程潮和金山店铁矿具有一定的相似性，暗示在狮子立山矿床附近具有寻找矽卡岩型铁矿床的潜力。