东天山雅满苏铁矿床Re-Os同位素研究及其矿床成因指示

As an important study tool of the mineral deposits, Re-Os isotopes of sulfides such as pyrite not only can date the mineral deposits, but also trace the origin of ore-forming materials. The Yamansu deposit is the largest iron deposit in Eastern Tianshan. The metallic minerals of the deposits are mainly magnetite, and secondly sulfides such as pyrite. Whether magnetite and sulfides were formed at the same time and were derived from the same fluids are unknown, which results in insufficient interpretation of ore genesis. Based on previous studies, this proposal will carry out detailed mineral observation and Re-Os isotopic determination of sulfides and magnetite, in order to constrain the timing of these minerals, whether the deposit was formed by single or multiple geological events, and the relationship between mineralization and volcanic-eruptive cycles. By linking Re-Os isotopes of sulfides from different paragenetic stages with trace and rara earth elements, sulfur isotope of sulfides, and carbon-oxide isotopes of calcite, the evolution and origin of ore-forming fluids will be discussed. The study has important implications for the ore genesis of the Yamansu deposit and expanding application of Re-Os isotopes to reveal the origin of ore-forming fluids.

硫化物（如黄铁矿）的Re-Os同位素组成不仅可以对金属矿床进行年代学研究，还可以示踪成矿物质来源，是矿床学研究的一种重要手段。雅满苏铁矿床是东天山造山带最大的铁矿床，金属矿物主要为磁铁矿，其次为黄铁矿等硫化物，磁铁矿和硫化物是否同时形成，它们的流体来源是否一致并不清楚，严重制约了对矿床成因的准确认识。本申请拟在前人研究基础上，在详细的矿物学研究前提下，对该矿床不同成矿阶段的硫化物和磁铁矿进行Re-Os同位素研究，确定硫化物和磁铁矿的形成先后，进而确定该矿床是经历了一次还是多次成矿作用，厘定成矿时代与火山旋回的关系。利用不同成矿阶段硫化物的Re-Os同位素组成与硫化物的微量和稀土元素、硫同位素以及方解石的碳、氧同位素等的耦合关系，探讨成矿流体演化及成矿物质来源。该研究不仅对雅满苏铁矿床的成因认识具有重要意义，而且将拓展Re-Os同位素体系在示踪成矿物质来源方面的应用范围。

雅满苏铁矿床位于新疆东天山造山带阿齐山-雅满苏构造带中，是该地区规模最大的铁矿床，由于缺乏合适的定年和示踪手段，其成矿时代及成矿物质来源仍然存在着争议。雅满苏铁矿床矿物种类较多，有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿及透辉石、石榴子石等矽卡岩矿物，成矿作用复杂。磁铁矿和硫化物作为主要的金属矿物，它们是否同时形成，成矿流体是否一致尚不清楚，严重制约了对该矿床的成因认识。.通过该项研究，我们得到如下认识：1）雅满苏的蚀变与矿化分为四个阶段，石榴子石-透辉石（I）、磁铁矿（II）、含水硅酸盐-硫化物（III）、石英-方解石阶段（IV）。2）与磁铁矿紧密共生的黄铁矿的Re-Os同位素等时线年龄为322 ± 7 Ma（2σ），代表了铁矿化的年龄。3）成矿阶段黄铁矿的硫同位素组成（δ34S）为-2.2~+2.9‰（平均为0.2‰），与黄铁矿平衡的流体H2S硫同位素组成为-3.1~2‰，指示黄铁矿的硫主要来自岩浆或者火山岩。4）成矿阶段II的方解石碳和氧同位素组成（δ13CPDB和δ18OSMOW）分别为-2.5~-1.2‰和11.8~12.0‰，成矿阶段IV的方解石的碳氧同位素组成分别为-1.1~1.1‰和-7.7~-5.2‰。计算的与成矿阶段II和IV方解石平衡的流体碳同位素组成与地幔二氧化碳相似，而氧同位素组成分别与岩浆水和大气降水相似，说明成矿流体主要来自岩浆岩，在成矿晚期有大气降水的加入。5）磁铁矿具有交代结构，背散射图像显示磁铁矿颗粒通常有暗色和亮色两部分组成。电子探针分析表明，暗色部分相对于亮色部分具有较高的Mg、Al、Ca、Mn、Ti含量，但是具有更低的Fe和Cr含量。具有震荡环带的磁铁矿可能是由于流体组成、成矿物理化学条件变化造成的，而具有不规则成分分带的磁铁矿可能是由于溶解-再沉淀过程导致的。6）雅满苏铁矿的铁主要来自于矽卡岩过程，而进一步的铁富集是由于流体溶解早期形成的矽卡岩磁铁矿，形成铁含量更高而微量元素更低的磁铁矿。雅满苏矿床可能代表了远源矽卡岩矿床，矽卡岩和有关的铁矿体是深成侵入体有关的岩浆热液系统远源沉淀产物。