Identification and genetic mechanism of recharge sources in groundwater-rich area of Changxiao karst water system in Jinan City
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摘要:
为识别济南长孝岩溶水系统岩溶地下水富集区补给源并揭示其富水机制, 利用水化学方法和自组织神经网络(SOM-KM)耦合法揭示研究区岩溶地下水补给源和空间分布规律, 利用端元混合模型定量计算富水区岩溶地下水的补给源贡献比; 并结合地形地貌、地质构造、地层岩性及汇水条件探究岩溶地下水富集机制。结果表明, 汇集排泄区岩溶地下水与南部补给区、侧向径流区岩溶地下水和黄河水水化学特征皆具相似性, 水力联系密切, 指示汇集排泄区岩溶地下水接受南部山区、侧向径流岩溶地下水和黄河水三源补给, 枯水期三者补给贡献率分别为75.09%、21.02%、3.89%。汇集排泄区碳酸盐岩分布广泛且裂隙岩溶发育, 尤其在马集-孝里-归德一带, 加之该地区岩溶地下水补给源丰富, 且在岩溶地下水自东南向西北径流过程中, 在北部受砂岩泥岩阻水地层的阻滞, 地下水汇聚于可溶岩与非可溶岩接触带, 形成地层阻滞型岩溶地下水富水构造。通过揭示长孝岩溶水系统岩溶地下水富集机制, 可为后续准确计算可采资源量、济南市保泉供水提供科学支撑。
Abstract:Objective and methods In this study, the hydrochemical method and self-organized neural network (SOM-KM) coupling method were employed to identify recharge sources and reveal the water-rich mechanism in the karst groundwater-rich area of the Changxiao karst water system in Jinan City. The contribution ratio of karst groundwater recharge sources in the karst groundwater-rich area was quantitatively calculated using the end-element mixed model. The enrichment mechanism of karst groundwater is explored by combining with topography, geological structure, stratigraphic lithology, and catchment conditions.
Results The results showed that the karst groundwater in the catchment drainage area had similar water chemistry to that in the southern recharge area, the karst groundwater in the lateral runoff area, and the Yellow River, indicating a close hydraulic connection. This implies that the karst groundwater in the catchment drainage area is recharged by three sources: The southern mountain area, the karst groundwater in the lateral runoff area, and the Yellow River. The contribution ratios of the three components are 75.09%, 21.02%, and 3.89%, respectively. Carbonate rocks are widely distributed, and fissured karst is well developed in the accumulation and discharge areas, especially in the Maji-Xiaoli-Guide area. Moreover, there are abundant karst groundwater recharge sources in this area. During the runoff process of karst groundwater from southeast to northwest, it is impeded by sandstone and mudstone in the north. As a result, it accumulates in the contact zone between soluble rock and insoluble rock, thus forming impeded-type karst groundwater-rich structures.
Conclusion Revealing the enrichment mechanism of karst groundwater in the Changxiao karst water system can provide scientific support for accurate calculations of recoverable resources and the protection of the springs in Jinan.
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鄂湘西铅锌成矿带位于扬子陆块中部，是我国重要的铅锌成矿带之一。近年来在湘西北地区找矿工作取得了重要进展，发现了花垣等超大型铅锌矿床，这些找矿突破也直接推动了该地区铅锌矿床成因等方面的研究工作。大量学者从成矿物质来源、成矿时间等多方面对这一地区典型矿床开展过相对系统的研究[1-5]。目前该地区铅锌矿床的成因主要有以下2种观点：①强调后期热液作用，定义为沉积-热液改造型矿床[6-9]；②强调地层自身沉积作用，即层控型低温热液矿床[10-13]。与湘西北地区铅锌矿床相比，鄂西南地区虽然铅锌矿化点分布广泛，但尚未发现大型矿床，在成矿规律和矿床成因等方面的研究也相对较为薄弱。
来凤革勒车地区位于恩施铅锌-萤石成矿远景区和洛塔铅锌矿成矿远景区过渡部位，同时具备2个不同成矿远景区的地质条件，已发现少量铅锌-萤石矿(化)点，少有成矿规律方面的研究工作。鉴于此，笔者拟通过对鄂西南来凤地区革勒车铅锌-萤石矿区开展流体包裹体测温及C-H-O-S-Pb等同位素特征的研究，并与湘西北铅锌矿床进行系统的对比，来探讨鄂西南铅锌矿床的成矿物质来源及矿床成因。研究成果将是对鄂西南地区铅锌-萤石成矿作用研究的重要补充，同时为该区下一步的铅锌矿、萤石矿找矿工作提供理论指导。
1. 区域地质背景
来凤革勒车铅锌-萤石矿区属湘鄂西褶皱冲断带，位于扬子地块构造单元内(图 1a)，北临秦岭造山带，南接湘桂地块。区内构造相对简单，以NE向构造形迹为主。基底相对稳定，无岩浆作用，地层区划隶属于扬子地层区之上扬子地层分区，自下而上出露寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、二叠系、三叠系、白垩系和第四系(图 1b, c)，出露地层总厚度约6 980 m。沉积地层岩石岩性主要以古生代及中新生代稳定沉积型碳酸盐岩和碎屑岩为主体。区域上铅锌矿赋矿层位可细分为十多个层位，鄂西南地区主要以寒武系娄山关组白云岩、灰岩和奥陶系南津关组生物碎屑灰岩为赋矿层位。
图 1 鄂湘西矿产地质简图a.大地构造位置图; b.鄂湘西地区地质简图; c.鄂湘西地区矿化分布图。Ⅰ.恩施铅锌-萤石成矿远景区；Ⅱ.洛塔铅锌矿成矿远景区；Ⅲ.保靖铅锌矿成矿远景区；Ⅳ.花垣铅锌矿成矿远景区。1.白垩系；2.二叠系-三叠系；3.奥陶系-志留系；4.寒武系；5.震旦系；6.铅锌矿床(点)；7.萤石矿床(点)；8.地层界线；9.断层；10.研究区位置Figure 1. Geological sketch of mineral resources in western Hubei and Hunan2. 矿区地质特征
矿区地层属上扬子地层区，主要出露4个地层单元，由下至上为寒武系-奥陶系娄山关组、奥陶系南津关组、红花园组和大湾组(图 2)，岩石岩性组合为含泥质条带白云岩、含藻纹层白云岩、含燧石结核白云岩、鲕粒白云岩(图 3a)、藻砂屑白云岩(图 3b)、微晶白云岩、生物碎屑灰岩(图 3c)、砾屑灰岩、瘤状灰岩和泥页岩。矿区内构造相对简单，主要发育一组NW-NNW向断裂带(F1、F2、F5、F6、F7)，带宽约100 m。此外，发育NE向(F3)和近SN向(F4)2条次级断层。铅锌矿、萤石矿均与该组断裂有关。
图 2 湖北来凤革勒车矿区地质图1.大湾组; 2.红花园组; 3.南津关组; 4.娄山关组; 5.地质界线; 6.断层; 7.岩层产状; 8.萤石矿脉; 9.铅锌矿脉; 10地名Figure 2. Geological map of the Geleche mining area, Hubei
图 3 革勒车矿区岩石薄片特征a.白云岩团块鲕粒结构；b.白云岩含团块藻砂屑结构；c.含藻砂屑生物屑结构Figure 3. Characteristics of rock slices in the Geleche mining area矿区内发育深坨铅锌矿、黄家梁铅锌矿和铅塘湾萤石矿3个脉状矿体。
黄家梁铅锌矿矿体呈NW走向展布，顺断裂破碎带发育，闪锌矿多呈浸染状，Zn平均品位0.1%~0.2%，方铅矿呈脉状或团块状发育(图 4a)，带内伴生方解石脉。主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿。脉石矿物有方解石、重晶石和石英、萤石等。主要蚀变类型有硅化、黄铁矿化、方解石化和萤石化。
图 4 革勒车矿区矿石特征a.方铅矿团块和方解石脉体伴生；b.闪锌矿晶体(×20)；c.萤石矿Figure 4. Ore characteristics of the Geleche mining area深坨铅锌矿矿体可分为上下2层：下层矿体主要发育于张性裂隙中，Zn平均品位0.01%~0.5%；上层矿体呈层状发育，闪锌矿发育棕红色-灰棕色晶体(图 4b)，Zn最高品位可达5.6%。主要矿石矿物为闪锌矿，脉石矿物有方铅矿、方解石、黄铁矿、赤铁矿、萤石、重晶石等，主要蚀变类型有方解石化、硅化、重晶石化。
铅塘湾萤石矿矿体发育于NW走向断裂破碎带，脉状发育，萤石多呈紫色、浅紫色、白色块状集合体产出(图 4c)，解理清晰，矿脉宽度1~2.5 m，主要矿石矿物为萤石、方解石、重晶石、方铅矿，脉石矿物主要为石英等，主要蚀变类型有方解石化、重晶石化和黄铁矿化。
3. 样品采集及测试方法
流体包裹体分析的样品(5件)来自铅塘湾萤石矿体中的萤石、方解石，经过初选→切片→挑选薄片→观察等几个步骤，流体包裹体的显微测温分析工作在中国地质大学(武汉)完成。
1件来自深坨闪锌矿矿体中的方解石用于C、H和O同位素测试，经过逐级破碎、筛选、挑选单矿物等多个步骤准备好样品后，在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成测试，H、O同位素测试仪器均为MAT-253气体同位素质谱计。
S、Pb同位素测试的样品(5件)来自黄家梁铅锌矿体中的方铅矿，经过初选→碎样→挑选单矿物→测试等多个步骤，S同位素测试仪器为Delta v plus气体同位素质谱计，Pb同位素测试仪器为ISOPROBE-T热表面电离质谱仪，测试工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。
4. 实验结果
4.1 流体包裹体显微测温
革勒车矿区萤石、方解石流体包裹体(图 5)具有如下特征：矿区内原生、次生包裹体较为常见，存在少量假次生包裹体。矿区原生包裹体以气液相包裹体为主，其中富液相包裹体极为常见，包裹体长轴长为3~8 μm(表 1)。包裹体形态以椭圆形、不规则形、三角形和长条形为主，少量圆形和四边形。测试结果显示：原生包裹体盐度11.46%~16.89%，温度137~170℃；次生包裹体盐度10.11%~16.05%, 温度134~168℃。为低温、中低盐度的成矿流体。
图 5 革勒车矿区典型流体包裹体显微特征(V.气相; L.液相)Figure 5. Microscopic characteristics of typical fluid inclusions in the Geleche mining area表 1 革勒车矿区流体包裹体测温分析结果Table 1. Microthermometric measurements on fluid inclusions from the Geleche mining area矿物 形态 包裹体个数 大小/μm 气液比 均一温度/℃ 盐度/% 方解石 椭圆形 30 3×4~4×7 2~6 133~179 13~16 不规则 26 3×4~6×8 2~6 119~198 12~16 长条形 15 1×4~3×8 3~6 117~174 12~14 萤石 椭圆形 24 3×3~8×4 2~5 113~170 11~16 不规则 24 3×4~6×6 2~9 122~188 10~16 长条形 12 2×6~2×8 4~9 134~166 12~15 4.2 C、H、O同位素特征
本次对革勒车矿区典型的含矿方解石脉体样品进行测试分析，并收集了区域内其他已经发表的数据进行综合分析。矿区含矿方解石的δ13CV-PDB=-1.4‰，δDV-SMOW=-43.8‰，δ18OV-SMOW=17.7‰(表 2)。
表 2 研究区和鄂湘西地区典型矿床碳氢氧同位素组成Table 2. Carbon, hydrogen and oxygen isotope compositions of typical deposits in the study area and western Hubei and Hunan远景区 矿区(床) 样品号 矿物 δ13CV-PDB/‰ δDV-SMOW/‰ δ18OV-SMOW/‰ 资料来源 恩施远景区 革勒车 GLCFJ01 方解石 -1.4 -43.8 17.7 本研究 保靖远景区 起车 — 石英 — -73.0 17.9 文献[4] 起车 KMD1C 方解石 -1.1 — 19.0 起车 KMD1C 方解石 -1.5 — 12.3 花垣远景区 李梅 LM-1 方解石 — -23.0 0.25 文献[5] 李梅 LM-2 方解石 — -40.0 1.54 李梅 LM-4 方解石 — -46.0 2.43 李梅 LM-5 方解石 — -33.0 1.72 耐子堡 H1-2 方解石 -0.99 — 18.03 文献[6] 耐子堡 H2-3 方解石 -0.97 — 21.30 耐子堡 H5-7 方解石 -0.73 — 21.10 凤凰远景区 茶田 CH-1 石英 — -76.0 0.57 文献[5] 茶田 CH-2 石英 — -75.0 0.74 和平镇 TZC6 方解石 -3.51 — 14.83 文献[6] 和平镇 TZC6 方解石 -3.47 — 14.93 4.3 S、Pb同位素特征
本次研究对革勒车矿区5件典型铅锌矿矿石中的方铅矿样品进行了硫及铅同位素测试分析。其中，方铅矿硫同位素数据结果见表 3。分析结果显示：方铅矿的δ34S值变化范围为9.5‰~11.8‰，均值为10.92‰。其同位素组成远高于地幔硫或混合硫(δ34S＝0~+2‰)、生物成因硫(δ34S为很低的负值、富δ32S)。
表 3 研究区和鄂湘西地区典型矿床δ34S同位素特征Table 3. Sulfur isotope compositions of galena from the studied deposits and published data from typical deposits from western Hubei and Hunan远景区 矿床(区) 样品号 矿物 δ34SV-CDT/‰ 数据来源 恩施远景区 革勒车 FQ01 方铅矿 11.2 本研究 革勒车 FQ02 方铅矿 11.8 革勒车 FQ03 方铅矿 9.5 革勒车 FQ04 方铅矿 11.5 革勒车 FQ05 方铅矿 10.6 埃山 — 方铅矿 16.6 文献[14] 埃山 — 方铅矿 15.3 洛塔远景区 江家垭 — 方铅矿 12.53 文献[15] 唐家寨 TCH-05 方铅矿 15.08 文献[16] 卡西湖 — 方铅矿 11.12 文献[17] 保靖远景区 起车 TZG 方铅矿 15.1 文献[4] 起车 JXDG 方铅矿 15.8 花垣远景区 李梅 PMP2-15 方铅矿 26.6 文献[2] 狮子山 SZS-01 方铅矿 26.8 文献[18] 凤凰远景区 耐子堡 H6-9 方铅矿 26.59 文献[17] 耐子堡 H8-12 方铅矿 23.96 矿石Pb同位素数据见表 4。方铅矿208Pb/204Pb值为38.13~38.50，平均值为38.30，标准差为0.007 5；207Pb / 204Pb值为15.68~15.80，平均值为15.73，标准差为0.0028；206Pb / 204Pb值为18.03~18.13，平均值为18.09，标准差为0.0033。方铅矿Pb同位素上述比值浮动范围较小。208Pb/204Pb值均＜39.00，说明钍铅存在亏损；5件方铅矿样品Pb同位素组成特征值μ普遍较大，变化范围为9.68~9.89，平均值为9.78；特征值ω亦高于正常值，变化范围为38.18~40.29，平均值为39.21。
表 4 鄂湘西地区典型铅锌矿床铅同位素组成Table 4. Lead isotopic ratios of sulfides from the studied deposits and published data from typical deposits from western Hubei and Hunan成矿远景区 矿床(区) 样号 矿物 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb μ ω Δβ Δγ 数据来源 恩施远景区 革勒车 FQ01 方铅矿 18.10 15.78 38.43 9.85 39.95 29.50 32.60 本研究 革勒车 FQ02 方铅矿 18.03 15.68 38.13 9.68 38.18 23.50 24.57 革勒车 FQ03 方铅矿 18.06 15.71 38.24 9.73 38.73 25.45 27.42 革勒车 FQ04 方铅矿 18.13 15.80 38.50 9.89 40.29 30.87 34.43 革勒车 FQ05 方铅矿 18.07 15.72 38.27 9.75 38.91 26.04 28.14 埃山 — 方铅矿 19.12 15.86 39.37 — — 27.80 46.32 文献[14] 埃山 — 方铅矿 19.15 15.88 39.46 — — 29.23 48.58 洛塔远景区 江家垭 — 方铅矿 18.24 15.69 38.14 9.67 37.07 25.18 35.28 文献[19] 江家垭 — 方铅矿 18.30 15.76 38.36 9.79 38.31 29.72 42.82 江家垭 — 方铅矿 18.24 15.72 38.33 9.71 38.10 26.93 41.59 保靖远景区 起车 TZG 方铅矿 18.21 15.67 38.15 9.63 37.11 24.00 35.51 文献[4] 起车 JXDG 方铅矿 18.24 15.71 38.28 9.70 37.85 26.56 40.04 花垣远景区 李梅 PMP2-15 方铅矿 18.17 15.72 38.34 — — — — 文献[2] 李梅 — 闪锌矿 18.04 15.61 38.18 9.52 37.62 19.70 36.91 文献[19] 凤凰远景区 狮子山 SZS-01 方铅矿 18.11 15.67 38.18 9.63 — 23.91 39.08 文献[18] 耐子堡 H6-9 方铅矿 18.15 15.72 38.22 9.73 38.20 27.57 41.75 文献[17] 5. 讨论
5.1 成矿流体特征
从革勒车矿区萤石、方解石矿物中的原生包裹体和次生包裹体均一温度、盐度特征来看，流体未经历明显的降温过程，对比凤凰远景区狮子山(T为120~160℃；盐度14%~21%)、打狗洞(T为113~219℃；盐度16%~20%)、茶田(T为96~170℃；盐度17%~20%)以及洛塔远景区唐家寨(T为100~120℃；盐度11%~14%)等湘西北地区典型铅锌矿床流体包裹体特征：其盐度较为一致，温度相近，具有一定的相似性。
在成矿流体δD-δ18O图解[20]中(图 6)，样品点落在变质水区，考虑到研究区内未发现岩浆岩的地质背景, 结合矿物包裹体含盐度特征，推测矿床的成矿流体不来自岩浆流体。对比湘西北地区部分典型矿床氢氧同位素特征显示，流体来源差异明显：南部区域流体成分更为复杂，混合源变多；同时，在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图解中(图 7)，样品点落在低温蚀变区和碳酸盐溶解作用区，一般来说，成矿流体中的碳主要来源于地幔去气、岩浆、碳酸盐岩脱气、含盐热卤水水岩反应、有机碳等[21]。矿区区域上无岩体产出，而广泛发育碳酸盐岩，故该脉石矿物方解石应来源于碳酸盐岩的溶解，这说明研究区成矿流体可能主要来自含沉积硫酸盐(海相沉积物)的岩石建造变质脱水[22]，混有地层封存水、古海水。
图 7 研究区含矿方解石δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW关系Figure 7. δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW diagram of ore bearing calcite in the study area5.2 成矿物质来源
硫同位素特征是硫化物金属矿床中矿化剂来源的重要指示信息之一[23-26]。本研究数据显示革勒车矿区硫化物δ34S值在9.5‰~11.8‰之间，变化范围较窄(图 8)且低于早奥陶世海水硫酸盐硫同位素组成的平均值(29.5‰)[32]，矿区内未见区域变质岩和岩浆岩发育，故排除区域变质硫源和岩浆硫源的可能，结合流体包裹体测温结果(137~170℃)，其处于硫酸盐热还原作用(TSR)温度范围内(100~200℃)，由此说明硫化物中的还原硫可能主要来源于赋矿地层中的同期海相硫酸盐[27]，即研究区的硫主要来源于古生代沉积盆地奥陶纪、寒武纪地层。
图 8 革勒车矿区S同位素组成分布Figure 8. Distribution of S isotopic composition in the Geleche mining area对比鄂湘西地区典型矿区S同位素特征，δ34S由研究区向南至洛塔、保靖、花垣、凤凰矿集区具有明显增大的特点，可能主要与沉积环境差异有关。整体上，其成矿物质来源具有共性特征。梳理鄂湘西扬子地台区铅锌矿成矿年龄数据，主要集中在359~487 Ma[1, 4, 7, 28-29]，均与古生代沉积盆地相关。
研究区Pb同位素组成比较稳定，比值均一，变化范围小，显示出普通铅特征，说明该矿床来自稳定的铅源。将铅同位素组数据投到铅同位素Δβ-Δγ特征图(图 9)上，矿区样点均落在上地壳与地幔混合的俯冲带铅源沉积作用范围内；在铅同位素生长曲线图中(图 10)，矿区样点主要分布于造山带生长曲线附近，与湘西北地区典型矿床硫同位素特征相似，但整体上更为远离；铅同位素构造演化图(图 11)上，矿区样点主要落于造山带构造线范围及附近，越往南的典型矿床铅同位素点位离造山带核心构造线越近。同时，矿区内铅同位素μ值较大(＞9.58)，反映铅主要是来自U、Th相对富集的上部地壳物质[30-32]，说明矿区矿石铅主要来源于上地壳，混有造山带岩浆活动带来的沉积铅源。
图 9 革勒车矿区铅同位素Δβ-Δγ特征图(底图据文献[30])1.地幔源铅；2.上地壳铅；3.上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a岩浆作用，3b沉积作用)；4.化学沉积铅；5.海底热水作用铅；6.中深变质铅；7.深变质下地壳铅；8.造山带铅；9.古老页岩上地壳铅；10.退变质铅)Figure 9. Δβ-Δγ diagram of lead isotopes in the Geleche mining area
图 10 革勒车矿区铅同位素生长曲线图A.地幔；B.造山带；C.上地壳；D.下地壳Figure 10. Lead isotope growth curve of the Geleche mining area
图 11 革勒车矿区铅同位素构造演化图(底图据文献[31])LC.下地壳；UC.上地壳；OIV.洋岛火山岩；OR.造山带；A，B，C，D分别为各区域中样品相对集中区Figure 11. Lead isotope structural evolution in the Geleche mining area5.3 矿床成因分析
Li等[34]总结认为在全球范围内呈脉状产出的铅锌矿床多与火山岩浆弧或前寒武纪至中生代地质体这2类地质环境有关。结合研究区矿床地质特征和C-H-O-S-Pb同位素特征，同时对比研究鄂湘西典型矿床特征，很明显属于后者，具体表现如下：①矿体均呈脉状赋存于断裂、裂隙中，含矿围岩为寒武系-奥陶系沉积岩。矿石类型和矿物组合均较简单，主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等，非金属矿物以萤石、方解石、重晶石等为主；②流体包裹体以液相为主，低温(137~170℃)、中低盐度(11.46%~16.89%)特征，这与狮子山铅锌矿床(均一温度90~180℃，盐度13%~27%)、茶田铅锌矿床(均一温度90~160℃，盐度13%~22%)、唐家寨铅锌矿床(均一温度110~140℃，盐度11%~14%)、冰洞山铅锌矿床(均一温度109~221℃，盐度9.21%~21.95%)包裹体性质较为相似[7]，结合C-H-O同位素特征，揭示了成矿流体主要来源于沉积盆地变质水、封存水及大气降水的混合；③S同位素特征显示，矿石硫源单一，主要源于古生代沉积盆地奥陶纪、寒武纪地层；Pb同位素特征显示，铅源主要来自于上地壳，混有造山带岩浆活动带来的沉积铅源。因此，同生沉积成岩后生中低温热液改造作用是革勒车矿区的主导成因类型。
5.4 成矿差异性分析
鄂西南地区铅锌矿、萤石矿资源表现为矿床(点)成群成片密集分布，规模小[35-37]，而湘西北地区已发现多个大型矿床，考虑到湘西北、鄂西南同处上扬子古生代沉积盆地，具有相似的地质构造背景和沉积环境，结合研究区及湘西北典型铅锌矿矿床C、H、O、S、Pb同位素特征，对其成矿差异原因总结如下。
(1) 成矿流体的差异。研究区成矿流体主要来源于建造水(同生水)，其来源相对单一；湘西北地区成矿流体来源较为复杂，既有来源于雨水的热卤水、地层封存水和大气降水，也有沉积建造水来源[38]。
(2) 古生代沉积环境的差异。鄂湘西铅锌矿床具有极大的相似性，同属一个沉积盆地，古生代地层由下至上总厚度可达5 600 m，发育白云岩、灰岩、泥岩、硅质岩等多种岩石类型，可提供丰富的成矿物源。韩培光等[39]认为宣恩矿集区内腾家湾地区闪锌矿主要赋存于下奥陶统南津关组生物碎屑灰岩中，并认为南津关组生物碎屑灰岩是找矿标志层；马元等[40]在宣恩地区寒武纪娄山关组顶部发现大量原生闪锌矿。彭能立等[41]认为起车铅锌矿主要来自于容矿地层本身(下奥陶统桐梓组与红花园组灰岩)，可能兼有下伏地层铅源。由上所述，在含矿地层特征上，研究区主要赋存于奥陶纪南津关组和娄山关组，湘西北地区富矿层位跨度更大[4, 8, 41]，不同时期的沉积地层在成矿物质含量上存在明显的差异。
(3) 构造背景差异。鄂湘西地区铅锌矿成矿受上扬子被动陆缘构造背景控制，其中湘西北地区与江南造山带更为靠近，构造变形相对更强，所受岩浆活动影响亦更大，热液活动更为频繁，成矿相对有利。从Pb同位素构造演化图解上也可以明显看出，湘西北地区典型矿床样品落点更靠近造山带构造线。
6. 结论
(1) 革勒车矿区典型流体包裹体以液相为主，均一温度集中在134~170℃之间, 盐度变化范围为11.46%~16.89%，属中低温度、中低盐度NaCl-H2O体系流体，含矿方解石的δ13CV-PDB=-1.4‰，δDV-SMOW=-43.8‰，δ18OV-SMOW=17.7‰，对比鄂湘西扬子地台区典型热液铅锌矿床，发现他们具有较大的相似性，成矿流体可能主要来自含沉积硫酸盐(海相沉积物)的岩石建造变质脱水，混有地层封存水、古海水。
(2) 方铅矿δ34S值变化范围为9.5‰~11.8‰，主要来源于赋矿地层中的同期海相硫酸盐，即研究区的硫主要来源于古生代沉积盆地奥陶纪、寒武纪地层。
(3) 方铅矿206Pb / 204Pb＜18.20，207Pb/204Pb＞15.60，208Pb/204Pb＜39.00，比值浮动小，具有高μ、高ω特征，铅源主要来自于上地壳、古生代沉积盆地奥陶纪南津关组和娄山关组容矿地层，混有造山带岩浆活动带来的沉积铅源。
(4) 结合革勒车矿区地质特征、流体包裹体特征、C-H-O-S-Pb同位素特征，同时对比鄂湘西典型铅锌矿床，发现它们具有较大的相似性，同时在成矿流体、古生代沉积环境、构造背景3个方面具有明显的差异性，研究区矿床成因主要受同生沉积成岩后生中低温热液改造作用主导。
所有作者声明不存在利益冲突。 -
图 1 研究区水文地质简图及采样点分布图
Figure 1. Hydrogeological map and distribution map of sampling points in the study area
图 2 岩溶地下水及黄河水Piper三线图
Figure 2. Piper three-line diagram of karst groundwater and Yellow River water
图 3 岩溶地下水及黄河水Gibbs图
Figure 3. Gibbs diagram of karst groundwater and Yellow River water
图 4 岩溶地下水及黄河水聚类分析图
a.岩溶地下水及黄河水8个变量SOM映射图；b.岩溶地下水及黄河水聚类结果；c.各聚类水化学样品空间分布图
Figure 4. Cluster analysis of karst groundwater and Yellow River water
图 5 黄河水位岩溶地下水监测井-柳河圈村X30水位动态曲线对比图(位置见图 1)
Figure 5. Comparison of dynamic water level curves between Yellow River water level and karst groundwater monitoring well X30 in Liuhe Quan Village
图 6 研究区望口山处黄河渗漏剖面图
Figure 6. Yellow River leakage profile at Wangkou Mountain in the study area
图 8 ρ(Ca2+)、ρ(Mg2+)、ρ(Cl-)、ρ(SO42-)与ρ(TDS)相关曲线图
Figure 8. Correlation curves of total dissolved solids ρ(Ca2+), ρ(Mg2+), ρ(Cl-), ρ(SO42-) and ρ(TDS) contents
图 10 钻孔涌水量与距断裂(或接触带)距离幂函数关系曲线图(钻孔位置见图 1)
Figure 10. Power function relationship curve between borehole water inflow and the distances boreholes and fracture/contact zone
图 11 水文地质钻孔裂隙岩溶发育段与涌水量统计图(钻孔位置见图 1)
Q.第四系；O1t.土峪组; O2b.北庵庄组; O2d.东黄山组; O2w.王阳山组; ∈4O1s.三山子组; ∈.寒武系; Ar3γ.新太古界; N.新近系；下同
Figure 11. Statistics of fissure/karst development section in hydrogeological borehole and water inflow
图 12 阻滞型富水构造形成机理图(剖面位置见图 1)
Figure 12. Formation mechanism of the impeded water-rich structure
表 1 岩溶地下水及黄河水水化学指标
Table 1. Hydrochemical indices of karst groundwater and Yellow River water
样品区 TDS Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Cl- SO42- HCO3- NO3- 水化学类型 ρB/(mg·L-1) 南部补给区 最大值 825.13 183.00 43.20 26.50 8.76 81.20 210.00 377.00 154.00 HCO3·SO4-Ca 最小值 482.58 92.90 9.64 11.10 0.10 23.50 88.00 274.00 19.50 平均值 630.33 156.13 27.78 15.32 0.70 50.34 135.13 316.00 77.92 标准差 105.56 28.33 9.86 5.70 0.44 22.71 33.67 33.65 40.42 变异系数 0.17 0.18 0.35 0.37 0.63 0.45 0.25 0.11 0.52 侧向径流区 最大值 842.38 189.00 40.70 44.50 1.04 119.00 142.00 444.00 63.30 HCO3-Ca·Mg 最小值 361.00 71.10 23.12 22.50 0.40 28.00 33.80 278.00 11.50 平均值 502.68 108.50 28.77 30.50 0.75 54.43 66.63 345.81 24.78 标准差 60.96 6.99 6.08 10.67 0.20 4.39 3.66 90.91 22.24 变异系数 0.12 0.06 0.21 0.35 0.27 0.08 0.05 0.26 0.90 汇集排泄区 最大值 1179.36 270.00 47.90 57.70 7.26 124.00 228.00 487.00 272.00 HCO3-Ca
HCO3·SO4-Ca最小值 343.56 78.80 15.00 11.30 0.063 23.30 13.20 213.00 4.85 平均值 634.42 156.14 25.98 23.88 1.03 66.00 105.05 322.49 104.08 标准差 246.78 64.34 10.00 13.51 1.54 33.00 62.58 77.13 86.88 变异系数 0.39 0.41 0.38 0.57 1.50 0.50 0.60 0.24 0.83 黄河 586.00 57.70 26.70 96.90 4.13 103.00 188.00 176.00 13.6 SO4·Cl·HCO3-Na·Ca 
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表 2 补给源计算参数及补给源贡献率计算结果
Table 2. Calculation parameters of recharge sources and calculation results of contribution ratios from recharge sources
样品区 ρ(TDS)/(mg·L-1) ρ(Ca2+)/(mg·L-1) 补给源贡献率/% 汇集排泄区岩溶地下水富集区 505.03 120.50 — 南部补给区 533.19 134.63 75.09 侧向径流区 389.44 81.66 21.02 黄河水 586.00 57.70 3.89
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表 3 钻孔涌水量与距断裂(或接触带)距离(钻孔位置见图 1)
Table 3. Borehole water inflow and the distances from boreholes and fractured/contact zone
钻孔编号 钻孔位置 距断裂(或接触带)距离/m 含水层代号 单井涌水量/(m3·d-1) 降深/m CC6 曹楼水厂 1 500 ∈4O1sa+∈4O1sb 12 240 2.58 CX57 长孝水源地 1 460 O2b 14 432 3.41 CX15 长孝水源地 390 O2b 14 040 1.77 X51 薛庄水厂 2 500 O2b 8 928 0.95 ZG3 赵官镇葛庄西150 m 4 669 O2b+O2g 6 000 16.00 X31 马集镇齐庄社区 5 000 O2w 7 018 2.71 X27 孝里镇孝里三村 10 000 O2b 6 960 1.53 X4 双泉镇段店村 10 800 ∈3z 6 171 1.74 注：∈4O1sa+∈4O1sb.山子山a段+b段；O2b.北庵庄组；O2g.阁庄组；O2w.王阳山组；∈3z.张夏组
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