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硫同位素地球化学特征分析

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1硫同位素特征

1.1样品及测试方法本次共采集9件硫化物样品,分别挑选单矿物进行S同位素测试,样品采自野马泉矿区、尕林格矿区、卡而却卡矿区的矽卡岩及原生矿石。硫同位素分析方法及步骤如下:选取具代表性样品,经手工进行逐级破碎、过筛,在双目镜下挑选粒度0.2~0.4mm,纯度>98%,2g以上的单矿物。单矿物的挑选在廊坊科大完成的。最后选500mg以上的样品送核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成,仪器型号为Deltavplus,检测方法和依据为DZ/T0184.14-1997《硫化物中硫同位素组成的测定》。

1.2测试结果根据野马泉矿区的9个硫同位素样,共9个分析结果(表1),可以看出δ34S的值为1.5‰~4.9‰,其中集中于3.3‰~4.9‰,变化范围窄,平均值为3.73‰。黄铁矿、黄铜矿的δ34S的特征如图2所示。其中6件黄铁矿的δ34S变化范围为1.5‰~4.9‰,平均值为3.8‰;3件黄铜矿的δ34S变化范围为2.4‰~4.3‰,平均值为3.6‰。黄铁矿δ34S的平均值略大于黄铜矿,符合矿物与H2S之间硫同位素的平衡分馏系数。因此各硫化物晶出过程中矿区中的硫化物34S的分配已处于平衡状态。

2讨论

2.1硫同位素特征硫同位素是矿床成因和成矿物理化学条件的指示剂,金属矿床中硫的来源主要有原生硫、地壳硫和混合硫(王奎仁等,1989)主要有3个储存库,即幔源硫(δ34S=0±3‰)、海水硫(δ34S=20‰)和沉积物中还原硫。野马泉矿区硫同位素特征如图2所示,δ34S值为1.5‰~4.9‰,集中于3.3‰~4.9‰,变化范围窄,全是正值,偏重硫同位素。说明硫同位素均一化程度高,而硫来源比较稳定。根据硫化物的δ34S平均值估计成矿热液的δ34S值为3.73‰。地幔δ34S值通常为-2‰~2‰的范围内(Thode等,1961),大洋岛弧玄武岩硫化物δ34S值在-0.9‰~2.9‰范围内(Seal,2006),混合岩浆硫的δ34S值范围为-2.9‰~4.9‰,并且由于地壳物质的混入使得该范围值有所提高(马圣钞,2012)。通过δ34S的范围可以看出野马泉矿床中的硫为混合硫。

2.2成矿物质来源对比邻区的虎头崖矿区及尕林格矿区,马圣钞(2012)得到虎头崖矿区硫化物硫中的δ34S平均值为4.4‰,雷源保(2014)得出的虎头崖矿区硫化物硫中的δ34S平均值为5.2‰,孔德峰(2013)得尕林格矿区矿石中δ34S平均值为3.53‰。可以看出野马泉矿区中硫化物的δ34S平均值3.73‰与邻区硫同位素化学特征相符,矿区成矿物质主要来源于深源岩浆区,成矿物质在上移过程中混入了围岩硫。结合区域的区域构造演化历史来看:东昆仑花岗岩的形成与4期构造-岩浆旋回有关,其中以早古生代和晚古生代-早中生代这两期构造-岩浆旋回为主。在这两期构造-岩浆旋回的末期都对应着世洋盆闭合俯冲和碰撞造山运动并伴随着岩浆混合作用与底侵作用。野马泉矿区与成矿有关的花岗岩体是一种富硅富钾过铝质钙碱性、具有壳幔混合特征的I型花岗岩,形成于构造-岩浆旋回的俯冲结束-碰撞转变期,由碰撞挤压环境转向后碰撞的伸展环境该背景之下,岩体源区经历过板状俯冲,壳幔物质混合形成母岩岩浆,而后岩浆上侵经分异演化并最终固结成岩(另文发表)。矿区δ34S为1.5‰~4.9‰,平均值为3.73‰,这一范围落在花岗岩类δ34S(13.4‰~26.7‰)(郑永飞,2000)中,且与磁铁矿系列花岗类δ34S(0.6‰~9.2‰)(SealRRII,2006)接近。丰成友(2010)对祁漫塔格地区硫同位素研究表明,该地区与岩浆成矿关系密切的海西印支期典型斑岩型矿床的δ34S(0.5‰~4.5‰),矽卡岩型矿床δ34S(-2.1‰~10.1‰),其成矿物质主要来自岩浆岩和被交代的围岩。野马泉铁多金属矿床成矿物质主要来源于岩浆岩,部分来源于围岩。

2.3矿床成因本次研究还对矿区内的M13中与成矿有关的花岗闪长岩进行LA-LCP-MS锆石U-Pb测年,得到的年龄为(220.53±0.69)Ma和(400.8±1.4)Ma(另文发表),表明矿区成岩应该有两期,即加里东晚期和印支晚期;同时高永宝对野马泉矿区M13异常内隐伏的花岗闪长岩和二长花岗岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的年龄分别为(386±1)Ma和(393±2)Ma,属于早中泥盆世。结合本区的硫同位素特征,说明在早古生代和晚古生代-早中生代这两期构造-岩浆旋回的末期矿区都有岩浆侵入,深源岩浆经历板状俯冲以及岩浆混合作用和底侵作用,这种壳幔物质混合形成的岩浆在上侵过程中经分异演化及同化混染作用与围岩发生物质交换,汲取了部分地层中的成分,并最终固结成岩。此次研究还进行了矿石Re-Os同位素测试,得到的年龄约为230Ma,因此推测野马泉铁矿区早-中泥盆世的花岗岩可能只是对成矿物质进行了富集或初步成矿,主成矿还是由于形成于中-晚三叠世的花岗岩,也说明野马泉铁多金属矿床可能存在两期成矿,矿床类型为矽卡岩型矿床,与深成岩浆岩源区有密切成因联系。

3结论

(1)野马泉矿区的黄铁矿、黄铜矿的硫主要来源于硫同位素比较均一的、富重硫同位素的深源岩浆源区,成矿物质在上移过程中混入了一定的围岩硫。(2)通过对比邻区及区域构造演化,野马泉铁多金属矿床成矿物质主要来源于经历了壳幔混合的浆岩,部分来源于围岩。(3)野马泉铁多金属矿床是可能存在两期成矿的、与深成岩浆岩源区有密切成因联系的矽卡岩型铁多金属矿床。

作者:乔保星 潘彤 陈静 杨媛 单位:青海大学 青海省地质矿产勘查开发局  青海省地质调查院

硫同位素地球化学特征分析责任编辑:杨雪    阅读:人次