运用锗同位素研究会泽铅锌矿和乌兰图嘎锗矿矿床成因

This project intends to select the Huize lead-zinc deposit and Wulantuga Germanium deposit as research objects, systematically collect lead-zinc ore, gangue, Ge-rich coal, surrounding rock and strata samples, try to establish different Ge isotope analytical methods for different geological samples of various types (such as sphalerite, galena, pyrite, calcite, dolomite and Ge-rich coal), and analyze the distribution, mode of occurrence of Ge, and their Ge isotope compositions of different representative geological samples from two typical deposits, combined with the division of mineralization stages, the order of mineral assemblages, mineralization temperature and sulfur isotope studies, try to discuss Ge isotope fractionation mechanisms between different mineral phases during water-rock interaction or hydrothermal processes and its main controlling factors, finely describe the sources of ore-forming materials and mineralization processes, reveal the coupling relationship between the abnormal enrichment of ore-forming elements and Ge isotope composition, and provide scientific basis for the theory of Ge mineralization and guiding regional prospecting, establishing of Ge isotope fractionation theory in complex system, and expanding the application areas of Ge isotope in the study of mineral deposits.

项目拟以云南会泽铅锌矿和内蒙古乌兰图嘎锗矿为研究对象，系统采集铅锌矿石、脉石、高锗煤、围岩及地层样品，建立不同类型地质样品(闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、方解石、白云岩和富锗煤)锗同位素分析方法，分析两类矿床具有代表性的不同地质样品中锗的分配、存在形式及其锗同位素组成，结合成矿阶段划分、矿物共生组合顺序、成矿温度和硫同位素研究，探讨水-岩相互作用或热液作用过程中锗同位素在不同相之间的分馏机理及其主要控制因素，精细刻画成矿物质来源和成矿过程，揭示锗同位素组成与成矿元素超常富集之间的耦合关系，为丰富锗的成矿理论并指导区域找矿，建立复杂体系中锗同位素分馏理论，拓展锗同位素在矿床学研究中的运用范围提供科学依据。

项目以内蒙古乌兰图嘎超大型锗矿床和会泽铅锌矿床为研究对象，系统开展锗同位素分析测试方法、锗同位素分馏理论和锗同位素地球化学示踪理论的研究，尝试探讨复杂体系中锗同位分馏机理及其主要控制因素、锗同位素分馏与元素超常富集的耦合机制等关系。利用两步阴-阳离子交换树脂分离纯化技术和氢化物发生器进样，完成SPEX和MERCK锗标准溶液、五种国内外岩石和土壤标准物质的锗同位素组成分析，评估化学纯化分离过程中的元素洗脱情况、Ge回收率和基体效应。两步阴-阳离子树脂交换柱法，结合HG-MC-ICP-MS，可广泛适用于岩石土壤样品的Ge同位素组成分析测试。与矿区砂岩或无矿煤的锗同位素组成相比，乌兰图嘎含锗煤的锗同位素组成明显偏轻；乌兰图嘎含锗煤的锗含量与锗同位素组成之间缺乏明显的相关关系，灰分产率小于15%的含锗煤相对具有较高的锗含量，倾向更富集轻锗同位素；乌兰图嘎含锗煤更加偏轻的锗同位素组成，可能与该矿缺乏稳定的热液供给和低温条件下含锗溶液的多次叠加作用有关。会泽铅锌矿矿床中的矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿；主要的脉石矿物为方解石、铁白云石等。会泽铅锌矿床的锗主要富集在闪锌矿中；闪锌矿、黄铁矿和方铅矿的锗同位素组成变化较大；不同成因类型闪锌矿中锗同位素存在较大（约6‰）的分馏，但闪锌矿的锗同位素组成与锗含量并不存在明显的相关关系；尽管会泽、杉树林、天桥和金顶铅锌矿床硫化物（闪锌矿、黄铁矿和方铅矿）的硫同位素组成存在巨大的差异，但这些硫化物的锗同位素组成大致类似，说明锗同位素分馏与还原硫的来源没有明显的关系；会泽、杉树林和天桥铅锌矿闪锌矿的锗同位素组成与闪锌矿的Fe/Zn比值总体上呈负相关，说明富铁的闪锌矿倾向更富集轻锗同位素，随着闪锌矿中铁含量降低，晚期形成的闪锌矿锗同位素组成偏重。理论计算地球化学结果表明闪锌矿优先富集轻锗同位素，随着温度的降低，溶液与闪锌矿之间的分配系数变大。