研究生知识库

烂泥沟卡林型金矿床是华南低温成矿域“滇黔桂”矿集区中最早发现的超大型矿床之一。长期以来，国内外研究者对低温矿床，尤其是卡林型金矿床，主要采用的是传统单矿物的元素—同位素（H-O、C-O以及S等）地球化学等研究手段。由于方法的限制，以往通常不能从更细致的时间和空间尺度上，对矿床成矿流体的组成、来源和演化特征进行辨析，从而带来许多困扰和争论。尽管电子探针、激光剥蚀等离子体质谱、二次离子质谱等原位分析技术在卡林型金矿床的研究中也得到了较广泛应用，但是由于卡林型金矿床中金的主要载体矿物—含砷黄铁矿具有极细小的环带结构，上述分析手段获得的信息依旧有限。基于这种局限性，本论文选择以高精度高分辨离子探针（SHRIMP）、激光剥蚀等离子体质谱（LA-ICPMS）尤其是纳米离子探针（NanoSIMS）为主要研究手段，对矿床中的重要脉石矿物石英和主要载金矿物含砷黄铁矿的元素—稳定同位素组成变化特征进行了研究。尝试从更小的时空尺度上揭示流体的组成、来源和演化特征，确定矿床的成因。本文取得以下主要成果。（1）对石英的SHRIMP和LA-ICPMS氧同位素分析结果表明，与成矿后脉状石英较窄的氧同位素分布范围（24.1~27.8‰）不同，成矿阶段的他形似碧玉状石英具有很宽的氧同位素分布范围（12.1~~24.8‰），该变化范围明显超过了由温度引起的石英氧同位素分馏波动幅度。根据成矿流体温度反算出成矿流体的氧同位素分布范围为3.21~16.2‰，反映出明显的流体混合（或不同程度水-岩反应）特征。而成矿后脉状石英的氧同位素值较高且分布集中，可能反映出成矿期后的流体主要以较单一的盆地流体为主，不再有其它流体加入。（2）NanoSIMS元素面扫描分析显示，Au、As、Cu等元素及S同位素在含砷黄铁矿环带中具有周期性富集规律，反映黄铁矿形成过程中成矿流体组成具有周期性变化的特点，这可能与成矿流体周期性注入成矿体系有关。控制Au沉淀的主要因素为去碳酸盐化过程中CO2、H2S等挥发分的逸散、流体多次混合引起的温度、pH及氧逸度波动。根据Au与As两个元素的相关性，我们将成矿过程划分为3个阶段，但每个阶段Au的沉淀机制及控制因素可能有所变化：在含砷黄铁矿环带形成初期，As大量从流体中沉淀进入黄铁矿，但Au由于去碳酸盐化过程中的pH缓冲效应，并未随As共同沉淀；在Au早期沉淀阶段，由于成矿体系温度等物理化学性质的变化，以及缓冲效应的打破，Au开始与As一起大量沉淀进入含砷黄铁矿环带，此时Au-As含量具有正相关性；在Au晚期沉淀阶段，由于流体中Au浓度的下降，以及氧逸度、pH的持续升高，导致Au在该阶段的沉淀机制再次发生变化，使该阶段形成的含砷黄铁矿环带中的Au-As呈现出负相关特征。（3）NanoSIMS原位硫同位素分析表明，与传统单矿物硫同位素组成不同，含砷黄铁矿核部与环带的δ34S具有不同的变化范围，反映它们具有不同的成因。核部黄铁矿的硫同位素值（6～12‰）接近地层黄铁矿，表明含砷黄铁矿核部的硫来源于地层；含砷黄铁矿环带的硫同位素组成从里到外具有从0‰左右逐渐上升的趋势，表明成矿流体中的S具有两个端元混合的特征，其中一个端元为与岩浆作用相关的初始成矿流体，具有低δ34S值（0‰左右）和富Au、As、Cu等成矿元素的特点；另一端元为与地层发生过水—岩作用的地壳流体，具有较高的δ34S值（超过18‰）。（4）提出了矿床的成矿模型：在烂泥沟金矿床成矿过程中，由印支板块与华南板块碰撞形成的隐伏花岗岩体产生了带有岩浆水特征的流体，流体携带成矿元素沿区域深大断裂上升，并与盆地流体在断裂带上部混合。由于两种流体的物理化学性质的差异、水-岩反应以及断裂带上部压力不稳定等因素，导致流体中成矿元素沉淀形成矿床。