稳定同位素热液来源示踪的复杂性和多解性评述——以造山型金矿为例

以工作程度最高的造山型金矿为例,通过对国内外大量实例的剖析、讨论和综合,认为热液矿床稳定同位素组成不仅受成矿流体源区的制约,还不同程度地依赖于成矿热液复杂的演化历程,包括流体在运移过程中与围岩的同位素交换、沉淀过程中的同位素分馏以及后期可能的改造等多种因素。硫同位素很易因水岩反应、相分离、氧化作用、多种流体混合等过程而发生同位素分馏,从而使同一矿床不同产状矿脉,甚至同一期黄铁矿的S同位素出现显著差异。碳同位素测试常用的碳酸盐矿物大多是成矿晚期热液矿物,特别是方解石,其经历了水岩反应、CH4和CO2不混溶的相分离和流体的长期演化,往往指向复杂的多来源特征。氢氧同位素易因水岩反应而偏离源区特征,也易受后期改造而显示出大气水混入等特征。金矿中含氮矿物中氮含量和氮同位素值大致与变质岩和花岗岩值范围重合,这方面的研究还需进一步完善。因此,不能简单根据测定结果直接投图判断成矿流体的可能来源,而需要综合多种方法并结合矿区地质实际情况剔除成矿过程对稳定同位素的影响后才能更好地约束造山型金矿成矿流体来源。深入研究同位素沿着流体通道的空间变化和各成矿阶段的时间演化或许不仅能够查明成矿流体的来源,而且能够揭示流体的演化轨迹和成矿过程。     

黔南独山与黔西南晴隆锑矿田成矿流体与物质来源对比研究

贵州锑矿是华南锑成矿带的重要组成部分,目前对区内主要锑矿床的成矿流体与物质来源问题存在较大的争议。因此,在搜集黔南独山锑矿田和黔西南晴隆锑矿田的H、O、S、Pb等同位素数据的基础上,通过对比分析来研究这两个地区成矿流体与物质来源的异同。研究结果表明:黔南独山锑矿田成矿流体来源于大气降水,而黔西南晴隆锑矿田的成矿流体应该是由早期温度较低的盆地流体及部分大气降水和后期的温度较高的深部流体混合而成。黔南独山锑矿田中半坡、蕊然沟矿床辉锑矿较富集34S,硫应主要来自赋矿围岩;巴年、甲拜矿床的辉锑矿较富集32S,硫同位素组成显示了较明显的幔源硫的贡献。黔西南晴隆锑矿田的辉锑矿富集34S,硫来自幔源硫。铅同位素组成指示独山矿田锑应主要来源于围岩地层,次为基底;而晴隆矿田应来源于基底与上地幔。     

甘肃-新疆北山成矿带典型矿床成矿流体研究进展及成矿作用探讨

北山地区典型金矿床中常见H2O溶液包裹体、富CO2多相包裹体和富CH4包裹体, 成矿流体的挥发分主要为H2O-CO2-CH4。包裹体测温结果显示各类型金矿经历了多期流体活动, 属于中高-中低温、中-低盐度流体成矿。CO2和CH4的δ13C值表明前者来自岩浆脱气, 后者来自围岩地层。氢、氧同位素组成指示成矿流体主要来源于岩浆流体和大气降水来源的地下水, 但部分矿床渗入了少量变质水。大部分矿床成矿物质来源具有多元性, 壳源和幔源均存在, 根据成矿物理化学条件壳幔成分有差别。金属硫化物具岩浆硫和地层硫混合特点, 主要受赋矿围岩控制; 铅同位素组成反映主要来源于造山带或成熟弧环境, 上地壳铅也不同程度地提供了成矿物质。综合北山地区典型金矿床的包裹体测温、成矿流体组分以及成矿流体C、H、O同位素和成矿物质的S、Pb同位素特征, 我们认为各类型金矿床具有不同的成因控制因素。马庄山、南金山、金窝子和210矿床都以不同组成流体混合作用控制成矿; 小西弓、新金厂及老金厂金矿成矿早期, 热液流体围绕着岩浆侵入体作对流循环, 成矿晚期, 流体在围岩中作大面积的渗透淋滤。     

下庄铀矿田337矿床成矿流体稀土元素示踪

337铀矿床位于下庄矿田东缘,区内发育近EW向、NNE向构造裂隙群及NW向辉绿岩和正长岩脉体,发育以碱性为主的多种围岩蚀变。区内矿床主要赋矿围岩的稀土元素特征属壳源型。矿石内金属矿物以沥青铀矿为主,矿石的LREE/HREE比值为3.25,Sm/Nd比值平均为0.307,Ce/Yb比值为7.127,这些数据都显示出成矿流体具有较深来源。矿石较围岩亏损稀土元素尤其是轻稀土元素,稀土元素分布模式平缓,与幔源辉绿岩特别是与正长岩的稀土元素分布模式相近,负铕异常比围岩更为强烈,反映成矿流体的来源具有幔源性。结合区域地质特征,可以认为337矿床成矿流体来源具有幔源性质。     

黔西北纳雍枝铅锌矿床热液白云石地球化学特征及其找矿指示

黔西北纳雍枝铅锌矿床位于扬子板块西南缘,是近年来贵州境内新发现大型的铅锌矿,其铅锌资源量超过135万吨。铅锌矿体呈层状、似层状和脉状产于下寒武统清虚洞组白云岩地层中,矿物主要为闪锌矿、方铅矿、白云石以及少量黄铁矿和方解石等。白云石是该矿床最为主要的脉石矿物,其形成贯穿整个成矿过程,对成矿期白云石的地球化学特征研究,可以为揭示成矿流体来源和演化提供重要信息。本次分析结果显示,成矿期白云石稀土元素含量介于61.79×10~(-6)～63.03×10~(-6)之间,以富集轻稀土,较明显Eu异常(δEu=0.63～0.66)和不明显Ce异常(δCe=1.28～1.33)为特征。成矿期热液白云石与赋矿围岩稀土含量虽不同,但均呈现轻稀土富集型。阴极发光下成矿期白云石呈亮暗相间的同心环带状,暗示在整个白云岩化过程中热液流体经历了至少8次的化学成分改变或脉动变化。结合成矿期白云石稀土元素分配模式、Y-REE和Y-Sm组成,我们认为本矿床成矿流体具有多源性特征,赋矿碳酸盐岩、下伏地层以及基底岩石均可能为成矿提供部分流体,白云石生长环带与赋矿白云岩溶解与/或硫化物沉淀有关。此外,成矿期白云石和期后热液白云石阴极发光图像和稀土元素地球化学特征明显不同,可作为在区内寻找经济性铅锌矿化的重要地球化学标志。     

小秦岭镰子沟金矿床成矿物质来源与成矿过程

镰子沟金矿是小秦岭驾鹿金矿田内的一个十分重要的金矿床,主要赋存于太古宇太华群秦仓沟组深变质片麻岩系中。金矿体受构造破碎蚀变带控制,主要呈脉状产出,走向与矿区主要断裂方向(北东向)基本一致。在金矿体两侧由内向外可见以钾长石化+硅化、绢云母化+硅化+黄铁矿化、绿泥石化+绿帘石化为特征的蚀变分带现象。氢氧同位素组成显示成矿流体具有岩浆水和大气降水混合的特征。氦氩同位素结果说明成矿流体具有壳幔混合来源的特点。硫同位素组成表明,矿石硫明显富集轻硫的特征,可能和成矿过程中硫同位素分馏作用有关。矿石铅同位素组成较为稳定,可能来源于太华群围岩。氢、氧、硫、铅同位素均指示了成矿过程中的水-岩反应:成矿流体在早期为富含K+的碱性热液,在上涌过程中与浅部流体逐渐混合,同时与围岩发生充分接触,通过水-岩反应进行物质和能量的交换,在矿体和围岩接触带形成了以钾长石化为特征的蚀变分带。随着成矿作用的进行,含矿热液的物理化学条件不断发生变化,同时金可能以Au(HS)2-和Au(HTe)2-形式在流体中迁移,最终在适宜的条件下沉淀、富集成矿。     

煎茶岭硫化镍矿床成岩成矿作用的同位素地球化学证据

笔者通过Re-Os同位素地球化学研究，在前人工作的基础上系统运用煎茶岭硫化镍矿床岩石及矿石的同位素资料对其成岩成矿作用进行了深入分析，认为煎茶岭超基性岩体自变质热液和蚀变流体主要来源于由岩浆水和地表水组成的混合水；其成岩物质来源于比较亏损的上地幔，但形成过程中有地壳硫的明显混染，岩浆同化混染富含硫、铁的围岩发生硫化作用，导致局部硫饱和发生硫化萃取作用而成矿，这是其成矿的重要机制。煎茶岭硫化镍矿床成矿过程中有含高放射性成因锇的壳源物质混染。多数矿石的锇同位素组成较接近富硫沉积物范围，反映地壳富硫围岩混染的效应；仅有一件矿石样品与地幔包体、球粒陨石地幔或科马提岩接近，暗示其深部地幔源区的性质。新元古代为煎茶岭镍矿床的主成矿期，形成大多数岩浆型矿石，但并不排除有一少部分矿石为后期热液作用形成。     

新疆卡拉麦里地区金成矿流体和O、H、S同位素地球化学特征

卡拉麦里金矿带位于准噶尔北缘和阿尔曼太至北塔山以南地区,成矿带划分属卡拉麦里—达尔布特成矿带(Ⅲ级成矿带)的卡拉麦里—莫钦乌拉成矿带(Ⅳ级成矿带),是新疆重要的金多金属成矿带。对双泉、南明水、苏吉泉等金矿床流体包裹体,氢、氧同位素和硫同位素研究表明,主成矿期成矿温度一般在200～230℃,属中低温;盐度(质量分数)一般为3.55%～4.5%,属低盐度;成矿流体为C-O-H-N-S体系。除库布苏金矿床成矿流体主要为岩浆水外,其他金矿床的成矿流体以变质水为主,但也兼具有岩浆水、建造水和/或大气降水的特征。双泉、南明水金矿中的硫主要来自变质的围岩,可能有部分深源岩浆硫的混入;金山沟、柳树泉金矿床的硫同位素组成具有深源硫的特征,成矿可能与火山、次火山活动有关。     

斑岩-矽卡岩型矿床成矿作用过程中的Cu同位素地球化学行为初步研究：以冬瓜山矿床为例

本文初步报道了长江中下游铜陵矿集区内冬瓜山斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿中硫化物、石英闪长岩体和赋矿围岩的Cu同位素组成特征。其中,硫化物的δ65Cu变化范围为-0.54‰~0.95‰,变化范围较大,可达1.5‰,表明高温成矿体系下铜同位素发生分馏,铜同位素具有示踪高温成矿作用过程的潜力。不同空间位置的黄铜矿的铜同位素组成呈现出空间分带特征,表现为从岩体→斑岩型矿体→近岩体矽卡岩→矽卡岩型矿体,随着远离岩体,黄铜矿的铜同位素组成逐渐变重。导致斑岩-矽卡岩型矿床铜同位素出现空间分带的主要原因是矿化过程中铜同位素发生分馏。并且,对于冬瓜山矿床来讲,导致铜同位素组成空间分带的分馏不是发生在Cu在气-液两相之间分配的过程中,而是发生在硫化物从流体中沉淀出来的过程中。在硫化物的沉淀过程中,铜的重同位素优先在流体中富集,轻同位素在沉淀中富集,随着流体向外迁移,硫化物沉淀的进行,残余热液流体会逐渐富集铜的重同位素。硫化物的铜同位素组成可以用来反演和指示成矿流体的迁移方向。     

相山、下庄铀矿田稀土元素特征及示踪研究

相山、下庄两个铀矿田主要赋矿围岩的稀土元素特征极具相似性,显示出壳源型的特点。但它们的矿石稀土元素特征有很大的不同,相山铀矿田矿石稀土元素特别是重稀土元素含量与铀含量呈正相关,负铕异常和围岩相同。而下庄铀矿田矿石亏损稀土元素尤其是轻稀土元素,负铕异常比围岩更强烈,与幔源辉绿岩、正长岩的稀土元素分布模式相近。两矿田矿石稀土元素含量上存在明显差异的同时,都具有比其围岩LREE/HREE比值大幅度降低的特点。结合区域地质演化,认为两铀矿田矿石稀土元素具有不同的特征,但成矿流体都具有幔源性质,矿床都是在白垩—第三纪地壳拉张环境下形成的。     

西天山查岗诺尔铁矿矿床地质特征及矿床成因研究

查岗诺尔铁矿区位于西天山伊犁地块东北缘博罗科努山系的主脊线上,属中天山北缘活动陆缘带.该矿区位于破火山口的西北缘,矿体产状受火山穹窿构造的制约.赋矿围岩为下石炭统大哈拉军山组安山岩及安山质火山碎屑岩.该矿床的成矿期可划分为矿浆期和热液期,隐爆作用伴随成矿全过程.矿浆成矿期形成了浮渣状、斑点状、致密块状、贯入角砾岩状和阴...     

云南大红山铜铁矿床稀土元素地球化学特征初探

文中主要选取大红山铜铁矿床典型穿脉进行构造-岩石地球化学编录,系统取样并对样品稀土元素进行化验分析。研究表明:(1)该矿区内各类岩(矿石)从矿化构造岩→矿石→未矿化构造岩的稀土总量呈现出逐渐降低的趋势,反映出成矿流体与不同构造岩的水岩反应程度上的差异。(2)从(La∕Yb)N看,该矿区内同类断裂构造岩的轻稀土分异程度较大,但不同断裂构造岩间的分异性却较为均一,从该区围岩、矿石、构造断裂岩的LREE∕HREE与(La∕Yb)N比值特征中可以看出,轻稀土元素与重稀土元素间的分异程度具有一定的相似性,反映出成矿流体对地层岩石存在着一定的继承性,却又具有一定的阶段演化性特征。(3)从地层岩石→未矿化断裂构造岩→矿化断裂构造岩→块状、条带状矿石,LREE∕HREE(5.66~13.27)有逐渐增大的趋势,反映出在断裂构造作用过程中,稀土元素发生了迁移;该矿区内各类岩(矿)石的δEu均大于1,δCe弱负异常,显示出大红山铜铁矿床的成矿作用主要是在相对氧化的环境下进行。     

湖北铜绿山矽卡岩型铜铁矿床同位素地球化学研究

湖北铜绿山铜铁矿床处于长江中下游铁铜成矿带西部鄂东成矿区内,是鄂东南地区典型的矽卡岩型铜铁矿床。矿体呈透镜状产于下三叠统大冶群第3至第7岩性段大理岩与铜绿山岩体的接触带。矿床成矿过程大致划分为干矽卡岩阶段(Ⅰ)、湿矽卡岩阶段(Ⅱ)、氧化物阶段(Ⅲ)、石英硫化物阶段(Ⅳ)和碳酸盐阶段(Ⅴ)。矿石矿物主要有磁铁矿、黄铜矿、赤铁矿;脉石矿物以石榴石、石英、碳酸盐矿物为主。通过对铜绿山铜铁矿床硫、氢、氧、碳和铅同位素组成研究,探讨成矿流体来源和成矿物质来源。研究表明,成矿流体早期以岩浆热液为主,有少量大气降水加入,后期大气降水比重加大;热液中的碳主要为深源岩浆来源,少量来自海相碳酸盐岩的溶解作用;矿石中硫化物的硫同位素组成特征反映了硫来自深源岩浆;矿石铅同位素组成稳定,为正常铅,矿石铅源于上侵过程中受地壳物质混染的幔源岩浆。     

冀西石湖金矿成矿物质来源及成矿作用探讨

石湖金矿101、116矿脉深部延伸稳定,品位有所提高,产状变化不大,南于深部探矿进展较好,而使其成为太行山中段大型金矿.石湖金矿的矿脉明显受断裂构造控制,总体属岩浆期后热液石英脉-断裂构造蚀变岩型矿床.本文采用幔枝构造新视角开展研究,通过对地质背景研究及铅、硫、硅、碳、氢、氧同位素的分析表明:石湖金矿成矿物质主要来源于地球深部,成矿溶液主要为岩浆水,混有部分大气水.进而探讨了其成矿作用,建立了成矿模式,提出了具体找矿建议.     

柬埔寨柏威夏省罗文铁矿床地质特征及成因浅析

罗文铁矿位于柬埔寨北部柏威夏省罗文县境内,区域上位于罗文真基底穹窿中部,是柬埔寨铁矿产资源的重要产地。该矿区燕山期中酸性岩浆喷发-侵入活动强烈,原生矿体主要呈似层状、透镜状、脉状、囊状产于安山岩、闪长玢岩、凝灰岩等火山岩中,大部分赋矿围岩蚀变发育,主要有矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、硅化、黑云母化、碳酸盐化等。通过对矿石组构、矿物共生组合、围岩蚀变特征分析,该矿床形成划分为岩浆期和热液期2个成矿期,进一步分为3个成矿阶段:透辉石-石榴子石-磁铁矿阶段、透辉石-石榴子石-透闪石-绿泥石-磁铁矿阶段、黄铁矿(黄铜矿)-镜铁矿-碳酸盐矿物阶段。笔者在野外地质调查和室内分析研究的基础上,认为罗文铁矿矿床成因与火山-次火山岩及其热液活动有关,成矿主要受火山机构尤其是火山口、火山颈相控制,属火山-次火山岩型铁矿床。     

豫西南高庄金矿床Re-Os定年及S-Pb同位素和REE示踪

高庄金矿床是豫西南一处重要金矿,成矿时代、物质来源以及矿床成因类型尚不清楚。本文对高庄金矿石中载金矿物磁黄铁矿进行Re-Os测年,获得(137±2) Ma成矿年龄,表明金矿床为燕山晚期成矿。分别对载金矿物磁黄铁矿、容矿地层(二郎坪群火神庙组)和侵入岩体(堂坪岩体)进行了S、Pb和REE组成分析。矿石硫化物δ34SCDT值为-3.0‰～-1.5‰,平均值为-2.24‰,深源S特征明显,矿石S可能来源于容矿的二郎坪群火神庙组基性火山岩地层。矿石硫化物206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb的变化范围分别为17.106～17.505、15.469～15.602、37.835～38.194。堂坪岩体206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb的变化范围分别为18.244 3～19.238 2、15.594 8～15.693 5、38.504 2～39.616 3,二郎坪群火山岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb变化范围分别为18.176 8～18.669 2、15.607 1～15.801 9、38.375 9～39.080 9。矿石铅同位素组成与地层和岩体的岩石铅组成相近,表明岩体和地层都提供了成矿物质。矿石与二郎坪群火神庙组地层的REE球粒陨石标准化配分曲线都为平坦型。可见,豫西南高庄金矿形成于秦岭碰撞造山之后的燕山晚期陆内构造岩浆热液过程,成矿物质主要来源于矿体周围火山岩地层。     

滇东北矿集区茂租铅锌矿床地球化学特征

茂租铅锌矿床位于扬子地台西南缘,是滇东北矿集区内的一个大型矿床,矿体主要呈似层状产于震旦系灯影组白云岩中;矿石矿物以闪锌矿为主,次为方铅矿;脉石矿物主要为白云石、方解石和萤石。本文对该矿床中与铅锌矿密切共生的团块状白云石、方解石和萤石以及围岩灯影组白云岩的REE地球化学特征和C、O、Sr同位素进行了对比研究。结果表明:团块状白云石和方解石的稀土配分模式、C同位素和Sr同位素比值与围岩灯影组白云岩比较接近,表明形成团块状白云石和方解石的成矿流体主要来源于围岩灯影组白云岩的溶解;但这两种矿物的稀土总量ΣREE高于灯影组白云岩,说明成矿流体除了主要由围岩提供REE外,还有部分其他富含REE流体的加入。萤石则具有LREE亏损和分配曲线相对平缓的稀土配分模式特征,表明萤石形成于成矿的晚阶段,有更多的外部流体的加入。团块状白云石、方解石和萤石表现出明显的Eu正异常,且团块状白云石和方解石的O同位素低于灯影组白云岩,反映了存在较高温度的流体活动,这3种脉石矿物是由高温热液流体形成的。灯影组白云岩和3种脉石矿物都具有明显的Ce负异常,说明成矿流体可能主要来源于地层循环水,继承了围岩的Ce负异常特征。方解石和萤石的Sr同位素比值高于围岩震旦系灯影组白云岩和峨眉山玄武岩,但小于基底岩石昆阳群和会理群,说明成矿流体主要由赋矿围岩等沉积地层中的循环流体与流经了基底岩石的深部流体混合形成。     

青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源

为了解卡尔却卡铜多金属矿床的物质来源, 探讨其成岩、成矿机制, 通过现场调查, 结合矿床地质成矿条件, 对矿区典型的岩浆岩、围岩及矿石进行了主量元素、微量元素分析及S、Pb同位素分析.结果表明: 矿区岩体属中酸性岩, 为高钾钙碱性系列岩石, 源于深部, 上侵时受地壳混染, 具同源特征.不同地质体稀土配分曲线均为右倾轻稀土富集型, 岩浆岩、矽卡岩和矿石为同一成矿系统.微量元素地球化学显示矿区花岗岩产于火山弧环境.矿石硫同位素δ34S_CDT值为4.4×10-3~11.0×10-3, 处于岩浆硫跟围岩混合硫范围内, 成矿物质具多源性.矿石铅同位素Th/U值范围为3.46~3.69, μ值为9.46~9.52, 均低于9.58, 介于地壳与原始地幔值之间, 反应矿石铅具深源铅和壳源铅特征.铅同位素特征参数示踪、构造模式示踪和Δβ-Δγ图解示踪的结果表明: 铅来源与岩浆作用有关, 以壳源铅为主并混合少量深源地幔铅.总结矿床地球化学特征表明成矿物质主要来源于岩浆, 少量来源于周围地层.矿区岩体成矿演化过程复杂, 在岩体中形成斑岩型铜、钼矿化, 在与碳酸盐岩接触带形成矽卡岩型铅、锌矿化, 及至后期热液作用形成中低温热液脉型金矿化, 是一个多因复成矿床.      

“三九”地区三江口铀矿床成矿作用及成矿模式

"三九"地区三江口铀矿床为华南花岗岩地区典型的中低温热液型铀矿床,其大地构造位置处于诸广山南北向构造带与诸广-万洋山华夏复式断隆带的复合部位,定位于遂川-热水断裂、上堡断裂、塘湾断裂和四方坪断裂所构成的三角形构造地块内。该矿床的含矿流体包裹体特征研究表明,其成矿期脉体形成时的氧逸度高于矿前期,且成矿期脉体含有较多的沸腾包裹体。矿床的稀土元素特征表明,北部九龙江地段铀矿(化)体为弱酸性环境下的成矿作用产物;南部石壁窝地段铀矿(化)体为弱碱性环境下的产物。岩(矿)石同位素特征表明,铀成矿物质来源具有壳幔源混合特点;水源主要来自于大气降水,部分来源于岩浆水。铀成矿过程主要经历了构造-岩浆演化、含矿流体形成及运移、矿质沸腾沉淀和蚀变交代叠加4个阶段。矿床的成矿模式属于"加气(ΣCO2)去气(ΣCO2)成矿"模式范畴。     

湖南省金和有色金属矿床成矿系列初论

湖南省内生金属矿产资源颇为丰富。钨、锡、铅、锌、锑为省内优势矿种；稀土、稀有、金、银、铜、汞也占有十分重要的地位。按照成矿过程中的主导地质作用，省内金和有色金属矿床可以划分为五个矿订成矿系列。本文对各矿床成矿系列的形成地质背景、产出构造条件、赋矿围岩、矿床类型进行了总结；并对其时空展布规律进行了讨论。