硫同位素在示踪金属矿床成矿物质来源中的应用

确定金属矿床成矿物质的来源才能更好的探讨金属矿床的矿床成因、总结其成矿规律、为地质找矿服务。目前在成矿物质来源研究中常需要依据其他科学方法来间接测定和推断矿质的大致来源,硫同位素示踪研究就是其方法之一。应用硫同位素可以有效示踪金属矿床中成矿物质的来源、成矿流体搬运及成矿机制、矿床成因等。但硫同位素在示踪金属矿床中成矿物质来源时,因不同金属矿床的地质特征、成矿流体演化的物理化学条件以及矿物组合规律差异都会对判断硫源有影响,因此不但要选择合适方法成功获取成矿流体的δ34S∑S数据,还需具体的分析金属矿床的地质特征,采用多元的示踪方法相结合,让示踪结果更准确地接近地质事实,这样才能更好的确定金属矿床中成矿物质的来源。     

东沟坝多金属矿床矿质来源的稀土元素地球化学限制

对东沟坝矿床矿石及赋矿火山岩的稀土组成研究表明：矿石普遍发育显著的Eu正异常和弱的Ce负异常,说明成矿热液为温度较高(250℃以上)、相对还原的热流体。Eu正异常和弱Ce负异常同时在矿石中发育。说明矿石沉淀时较高温度的热流体与少量的海水发生了对流混合。除Eu、Ce之外矿石稀土配分模式总体与赋矿的火山岩接近,说明成矿金属主要来自豆坝群火山岩。根据矿石中大量发育重晶石和矿石普遍具有的LREE富集、明显的Eu正异常和弱Ce负异常的事实,推断成矿流体中SO4^2-的大量出现与岩浆脱气组分贡献有关。     

内蒙古林西县大井铜多金属矿床的硫、碳和铅同位素及成矿物质来源

内蒙古自治区林西县大井铜多金属矿床是大兴安岭南段的一个大型Cu-Sn-Ag-Zn-Pb矿床。该矿床的黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿和方铅矿等硫化物的δ^34S值变化为－1．8‰至＋3．8‰，平均为＋0．65‰。大约为－5‰的δ^13C值与峰值为～ 1‰的δ^34S值的很窄分布表明成矿流体中的碳和硫来源于深部岩浆，并且排除了上二叠统林西组地层提供一部分硫和碳的可能性。硫化物矿石的^206Pb/^204Pb,^207Pb/^204Pb和^208Pb/^204Pb比值分别为18．257－18．368，15．476－15．609和37．916－38．355范围内，其模式年龄为122－209Ma。黑色页岩含有较高的放射成因铅，其^208Pb/^204Pb比值为18．473－20．156，与矿石完全不同。然而，矿石、基性－超基性岩脉和附近花岗岩体的长石铅中^206Pb/^204Pb,^207Pb/^204Pb和^208Pb/^204Pb比值是相近的，它们在^208Pb/^204Pb-^206Pb/^204Pb和^207Pb/^204Pb-^206Pb/^204Pb图上落在同一条直线上。这条铅同位素混合线两个端元分别为上地幔和造山带，即混合了上地幔与前中生代形成的造山带物质。这些证据都强烈地支持了成矿物质来源于深源岩浆。因此，大井矿床是一个典型的与次火山岩有关的岩浆－热液脉型矿床。     

藏南柯月铅锌矿床成矿物质来源:来自硫、铅同位素的证据

藏南柯月铅锌矿床位于特提斯喜马拉雅构造域Sb-Au-Pb-Zn成矿带东段,矿体主要呈透镜状或脉状,严格受北东向断裂构造所控制,赋矿地层为下侏罗统日当组含碳钙质板岩。矿石硫化物硫同位素δ³⁴S介于9.2 ‰~11.2 ‰之间,平均值为9.85‰,与区内日当组地层的δ³⁴S值变化范围相似,表明成矿流体中的硫主要来源于容矿地层。矿石硫化物铅同位素组成为:²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为19.669~19.813,平均值19.740;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.823~15.979,平均值15.902;²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为40.104~40.687,平均值40.410。其结果显示,矿石中的铅具有高放射性成因铅的特征,与喜马拉雅结晶基底的铅同位素组成具有相似的比值,表明矿石铅主要来源于喜马拉雅结晶基底。     

内蒙古林西县北三段银铅多金属矿床碳、氧、硫、铅同位素特征及成矿物质来源

本文对内蒙古林西县北三段银铅多金属矿床矿体的碳、氧、硫、铅同位素进行了测定,并对其成矿物质来源及演化进行了探讨。矿区样品的δ34S‰变化范围为-0.24‰~2.37‰,平均值为1.29‰,初步认为矿石中的硫主要来源于深部岩浆,并有少量生物还原硫的加入。样品的δ13CPDB变化范围为-4.57‰~-7.33‰,平均值为-5.96‰,δ18O为-3.4‰~-4.8‰,平均值为-4.06‰;δ13CPDB-δ18OSMOW关系表明,矿体中的碳可能主要由基性-超基性岩浆提供,并有部分来源于地层,且受大气水影响明显。铅同位素表明北三段矿床的成矿物质可能由造山带物质和地幔物质两部分提供。     

广西大厂锡多金属矿床S、Pb同位素组成对成矿物质来源的示踪

为了查明广西大厂锡多金属矿床成矿物质来源,本文对不同类型、不同产状矿体的硫、铅同位素的组成进行分析和对比研究。结果表明：大厂不同类型或产状的矿体,其成矿物质来源是相同的;硫同位素特征显示,锌铜矿体为典型的岩浆硫来源,锡矿体为混合硫来源,硫同位素比值的变化与成矿过程和环境有关,反映深部来源成矿流体在由下向上的运移过程中,有围岩组分的加入。铅同位素特征表明,铅的来源主要为与岩浆作用有关的壳源铅,但也有上地壳及壳幔混合来源的铅参与     

滇西保山地块金厂河铁铜铅锌多金属矿床硫铅同位素特征与成矿物质来源示踪

滇西金厂河铁铜铅锌多金属矿床位于保山地块北部,是"三江"多金属成矿带内典型矿床之一。对该矿床开展硫铅同位素示踪研究,探讨成矿物质来源,并结合构造背景和成矿时代分析了矿床成矿机制。样品测试结果表明,矿石中硫化物的δ34S值为+2.5‰~+11.1‰,平均值为+5.65‰,硫同位素来源为深部幔源岩浆和岩浆上侵混染壳源物质形成的多种硫源同位素组合;矿石矿物铅同位素组成中206Pb/204Pb为18.167~18.497,207Pb/204Pb为15.668~15.779,208Pb/204Pb为38.554~38.997,铅同位素总体较稳定,显示壳幔混染特征,以上地壳铅为主,可能来源有深部侵入岩浆及赋矿围岩。由矿床成矿物质来源表现出的多源、深源-浅源的特征推测,与成矿有关的中酸性岩体隐伏在区域深部。     

贵州独山巴年锑矿床硫、铅同位素特征及其对成矿物质来源的指示

贵州独山巴年锑矿床是华南锑矿带代表性锑矿床之一。矿体赋存于中泥盆统独山组地层之中。本文对该矿床辉锑矿的硫、铅同位素组成进行了系统分析。结果表明,辉锑矿的δ34S值变化范围为-5.4‰～-1.2‰,平均-4.2‰,计算获得成矿流体中总硫的δ34SΣS=0.1‰,显示岩浆来源硫的同位素特征。辉锑矿铅同位素组成变化范围较窄:206Pb/204Pb为18.561～19.156,平均18.813;207Pb/204Pb为15.703～15.769,平均15.734;208Pb/204Pb为38.573～39.207,平均38.906。绝大多数样品中矿石铅为正常铅,具有华南区域性铅同位素组成特征。我们认为巴年锑矿床成矿金属元素锑除主要来源于赋矿围岩泥盆系外,基底地层也可能提供了部分成矿物质。     

湘东北地区主要有色金属矿床成矿物质来源——来自硫、铅同位素的证据

湘东北地区有色金属矿床成矿物质来源综合研究相对缺乏。以桃林铅锌矿、栗山铅锌矿、井冲钴铜多金属矿为研究对象,分析矿床主成矿期矿石硫化物单矿物的硫、铅同位素地质特征,结合七宝山铜多金属矿等研究现状,综合研究湘东北地区有色金属矿床的成矿物质来源规律。硫同位素特征表明,4个矿床的成矿物质整体为深部岩浆硫源,其中,七宝山矿床为较典型的岩浆硫源,桃林、栗山、井冲等矿床混入了少量地层硫源,且桃林矿床比栗山、井冲矿床混入地层硫源的比例更高。铅同位素特征表明,4个矿床的成矿物质来源以上地壳为主,但混入了少部分幔源物质,且七宝山、井冲的幔源物质混入比例更高。     

滇中前震旦纪地层内铅锌矿床硫、铅同位素特征及对成矿物质来源指示

滇中前震旦系主要位于扬子地块西南缘,元谋-绿汁江断裂以东、普渡河-滇池断裂以西,岩浆活动强烈导致该区地壳结构复杂,具有"多层结构"的特点。据统计,赋存在昆阳群中的铅锌矿床(点)有近20处,其赋矿地层主要为:大龙口组(Pt_2d)、黑山头组(Pt_2hst)、鹅头厂组(Pt_2e)。本文优选大笑、热水塘硫铅同位素进行系统分析对比,总结指示成矿流体与指示物质来源。研究结果显示:赋存在前震旦纪铅矿矿床~(34)S值变化范围在6.33‰~14.99‰,成矿流体的总硫同位素值(δ~(34)SΣS)12.17‰。由此可见,赋存在前震旦纪地层中铅锌矿床硫化物主要为混合硫来源,硫同位素的来源具有多源性的特点。东川大笑铅锌矿:~(206)Pb/~(204)Pb变化范围为18.282~18.391,~(207)Pb/~(204)Pb变化范围为15.491~15.515,208Pb/204Pb变化范围为38.287~38.326,主要分布于地幔、造山带演化线。热水塘铅锌矿:~(206)Pb/~(204)Pb变化范围17.702~18.512,~(207)Pb/~(204)Pb变化范围15.626~15.72,~(208)Pb/~(204)Pb变化范围37.504~38.528,主要分布在造山带演化线附近。μ、ω值的变化范围表明所分析样品铅同位素均属于异常铅,说明其成矿物质多来源。因此,铅同位素主要来自地幔、上地壳和造山带,暗示成矿物质来源具有多源型特点。     

云南都龙Sn-Zn多金属矿床成矿物质来源——硫、碳、氧稳定同位素证据

为进一步探讨都龙锡锌多金属矿床的成矿物质来源,本文开展了硫、碳、氧同位素研究。结果表明,58件硫化物单矿物的δ34S值变化小,靠近零值,具岩浆硫特性,说明该矿床的硫主要来自岩浆分异作用;23件含矿方解石样品的δ13 C值为-3.09‰~-8.57‰,均值-6.57‰,与岩浆碳同位素组成一致,且明显偏离大理岩分布范围。相对于早期含矿方解石,晚期不含矿方解石的δ13 C基本未变化,但δ18 O降低,显示后期有大气降水加入;大理岩的δ13 C值变化不大,近地表浅部的大理岩较深部、重结晶明显的大理岩的δ18 O更小。说明碳、氧主要来自岩浆,晚期则有大气降水的混合。     

西藏冈底斯成矿带拉屋锌铜多金属矿床成矿物质来源：硫化物LA-MC-ICP-MS原位S同位素约束

拉屋中型矽卡岩型锌铜多金属矿床位于中冈底斯铅锌多金属成矿带东段。该矿床以铜铅锌矿化为主,并伴生钨锡矿化,明显不同于区域上的铅锌银矿床。锌铜多金属矿体主要产于二长花岗岩与石炭系接触带的矽卡岩中,其次赋存于角岩化砂质板岩。为查明成矿物质来源,笔者采用激光剥蚀-多接收等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）分析法,对矿床中发育的金属硫化物进行原位硫同位素分析。测试结果显示,黄铁矿δ34Sv-CDT值为-2.57‰～-1.17‰,平均值为-1.65‰;黄铜矿δ34Sv-CDT值为+1.32‰～+2.74‰,平均值为+1.73‰;方铅矿δ34Sv-CDT值为+0.84‰～+1.53‰,均值为+1.09‰。原位S同位素总体分布较为集中,δ34Sv-CDT为-2.57‰～+2.74‰,平均值为+0.09‰。综合分析认为,拉屋锌铜多金属矿床硫化物S同位素组成与区域上广泛发育的铅锌多金属矿床相似,均与印度大陆与欧亚大陆碰撞造山过程形成的S型花岗岩相关,成矿物质来源于岩浆,属典型的矽卡岩型矿床,而非前人认为的喷流沉积矿床。     

赣南西华山钨矿床硫、铅同位素组成对成矿物质来源的示踪

为明确西华山钨矿床成矿物质的来源,本文以矿床中的硫化物和钾长石为研究对象,通过硫化物中硫、铅同位素的研究,对矿床成矿物质来源进行探讨。结果表明,矿石中黄铁矿δ34S值为-2.1‰~0.4‰,辉钼矿δ34S值为4‰~7.9‰,硫主要来源于岩浆。辉钼矿、黄铁矿、钾长石的206 Pb/204 Pb值分别为18.718~18.849、18.640~18.745、18.698~18.792;207Pb/204Pb值分别为15.762~15.770、15.704~15.747、15.697~15.724;208 Pb/204 Pb值分别为39.094~39.134、38.902~39.056、38.904~39.012。由此判断矿床中矿石铅与岩石铅同位素组成具有同源关系,矿石铅主要来自与岩浆作用有关的上地壳;成矿物质来源于上地壳重熔形成的花岗岩浆,即上地壳岩浆侵位,为成矿作用提供部分成矿物质,同时也暗示成矿物质是由体现壳源特征的西华山复式岩体提供。     

大兴安岭中南段扎木钦铅锌银多金属矿床成矿物质来源及矿床成因:来自S、Pb同位素的制约

扎木钦铅锌银矿床位于内蒙古科尔沁右翼中旗,是近些年来在大兴安岭中南段地区新发现的一处大型多金属矿床。扎木钦矿床矿体主要呈脉状、透镜状、层状、似层状赋存于白音高老组中酸性火山岩中;根据矿石的结构、构造以及矿物之间的共生组合、穿切关系,划分出毒砂-黄铁矿阶段、铅锌金属硫化物阶段、银矿物阶段、石英-碳酸盐阶段四个主要成矿阶段。在对矿床成矿地质条件详细总结研究的基础上,为探讨扎木钦多金属矿床成矿物质来源及矿床成因,本文对矿床中主要金属硫化物开展了S、Pb同位素组成分析。硫同位素测试结果表明扎木钦矿床中δ~(34)S值为4. 4‰～5. 8‰,平均值为5. 05‰,数值均一,变化范围小,具有塔式分布特征,指示硫来源于深源岩浆。铅同位素测试结果为:~(206)Pb/~(204)Pb值为17. 761～18. 291,平均值为18. 130;~(207)Pb/~(204)Pb值为15. 509～15. 671,平均值为15. 593;~(208)Pb/~(204)Pb值为37. 800～38. 205,平均值为38. 032,上述结果显示其铅同位素组成稳定。μ值为9. 30～9. 69,ω值变化范围为34. 57～38. 15。各项分析数据及图解指示铅具有壳幔混合来源特征。扎木钦矿床硫铅同位素组成与大兴安岭地区成矿物质为岩浆来源的金属矿床特征极为相似,矿床成矿与早白垩世火山岩浆活动关系密切,是深部岩浆流体逐步演化的产物,矿床成因类型为陆相火山热液型铅锌银多金属矿床。     

云南万龙山锌锡多金属矿床硫、铅同位素特征及矿质物质来源研究

万龙山矿床是云南都龙锡矿田南段的一个大型锌锡多金属矿床,本次通过矿床地质特征及其同位素方法研究得出：硫化物矿石的硫同位素测试结果显示,δ³⁴S值范围-1.1×10-3~5×10^-3,峰值集中在0~2×10^-3之间,具有明显的塔式效应,与岩浆熔体硫同位素组成范围较为吻合,与海底喷流沉积型矿床的硫同位素特征有较明显的区别;推测硫源主要为岩浆来源,与老君山期岩浆作用有关,但有明显的幔源硫的参与和一定程度地层硫的混染。铅同位素²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb变化范围为38.472~39.2,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb变化范围为15.618~15.76,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb变化范围为18.312~19.156;μ值分布范围为9.51~9.73,平均9.63,介于原地幔（μ=7.80）与地壳（μ=9.81）之间,反映出壳幔混合铅的特征,据此判断矿区岩（矿）石的铅源以上地壳为主要来源,并有部分来自上地幔或下地壳的铅。结合矿床地质特征及硫、铅同位素特征,认为成矿作用主要与燕山晚期的岩浆热液有关,矿床类型为矽卡岩型锌锡多金属矿床。     

湘南铜山岭铜多金属矿床成矿物质来源的 S、Pb、C同位素约束

铜山岭铜多金属矿床是湘南W、Sn、Pb、Zn、Cu多金属矿集区的代表性矿床,本文对其不同类型岩石和矿石矿物进行了S、Pb、C同位素组成对比研究。矿石硫化物的δ34 S值变化范围为-1.9‰~5.7‰,平均值为2.6‰,硫主要来源于硫同位素组成均一化的岩浆。硫化物硫同位素平衡温度表明,矿床主要成矿温度为134~339℃。矿石铅的206 Pb/204 Pb、207 Pb/204 Pb、208 Pb/204 Pb比值分别为18.256~18.856、15.726~15.877、38.352~39.430;岩体岩石铅的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb比值分别为18.617~18.805、15.721~15.786、38.923~39.073;两者铅同位素组成相同,都主要为上地壳铅,是由同一岩浆体系分异形成,可能来源于古老基底岩石。不同类型岩石、方解石矿物的δ13 CPDB值为-9.88‰~1.32‰,δ18 OSMOW值为11.67‰~17.68‰,从矽卡岩矿体到距岩体稍远的围岩地层,方解石矿物的δ13 CPDB、δ18 OSMOW值逐渐增大,成矿流体中的碳早期可能主要来源于岩浆,在成矿过程中有部分碳酸盐岩地层碳的加入。铜山岭矿床成矿物质主要来源于岩浆,赋矿地层对矿床成矿物质来源作用不显著,仅提供了少量成矿物质。     

河南桐柏围山城金银成矿带成矿物质来源: 铅同位素证据

围山城金银成矿带出露有破山银矿床、银洞坡金矿床和银洞岭银矿床等三个大型金银矿床,均受地层和构造的双重控制,赋矿地层为新元古界歪头山岩组,河前庄背斜是成矿带的主要控矿构造.围岩地层歪头山岩组的铅同位素组成具有整体富Th亏U、低μ高ω的特征,与围山城金银成矿带的矿石铅整体富Th亏U、低μ高ω的特征一致.经过年龄校正后,把成矿带内的围岩地层和岩体的全岩铅同位素样品与矿石铅同位素对比分析发现,围岩歪头山岩组与矿石关系最为接近,其次为燕山期梁湾花岗岩体.成矿带的矿石铅具有混源特征.可以认为围岩歪头山岩组和梁湾花岗岩体共同为成矿带提供了铅源及成矿物质.