凤太矿田Pb-Zn、Au矿床硫化物原位S同位素和微量元素分析及其对成矿物质来源的指示

Despite many years of genetic studies of mineral deposits in Feng-Tai ore concentration area, numerous controversies regarding ore-metal source and ore-forming processes remain. The debate focuses on the source of metal and sulfur, whether it is hot-water sedimentation related or not. Earlier studies have suggested that the SEDEX Pb-Zn mineralization stage occurred and preliminarily enriched of Au in the sub-basin of Feng-Tai area during the Devonian period. However, as revealed by recent geochronologic studies of Pb-Zn mineralization, a growing number of researchers believe that the major stage mineralization occurred during India-Yanshan period and strongly linked with the metamorphic and magmatic hydrothermal event related to the orogeny. Therefore, further studies are needed to refine the ore-metal source and ore-forming process of the deposits in Feng-Tai concentration area. The multi-stage mineralization was found in the deposits of this area, which suggests that the sulfides with different generations may coexist in microscopic scales. Hence the in-situ sulfur isotopes and trace element within individual sulfides can be used to track metal and sulfur source and redox changes during the mineralization process. The technique of LA-(MC-)ICP-MS will be used in this study and the sulfide standards for sulfur isotope and trace element measurements will be prepared before analysis. The systematic field work combine with the elaborate micro-area sulfur isotope and trace element will document the evolution of the deposits in Feng-Tai ore field.

尽管凤太矿集区的矿床成因研究已有多年历史，但是前人在成矿过程和成矿物质来源方面的研究仍有许多不同观点，争议集中于是否存在泥盆纪的热水沉积成矿过程。最早的研究认为本区在泥盆纪时发生过热水沉积过程且伴随铅锌矿化和金的预富集。但是近年来的成矿年代学研究表明铅锌矿化均发生在三叠纪，铅锌和金矿床是印支-燕山期构造-岩浆活动的产物。因此凤太矿田的成矿过程和成矿物质来源需要更详细的研究。区内矿床有明显的多期次矿化，在微区范围内可能出现不同世代硫化物共生的现象。传统整体分析方法不能有效的区分多期次矿化叠加的地球化学信息，因此这里使用原位微区的S同位素和微量元素分析方法来示踪不同期次矿化的成矿物质来源。本研究中使用LA-(MC-)ICP-MS原位分析技术，在实验开始前需要先制备原位分析所需的硫化物标准物质。系统的野外地质调查和精细的微区S同位素和微量元素分析将会为凤太矿田铅锌、金矿床的成因研究提供新的依据。

在硫化物形成的过程中，硫同位素可以发生显著的分馏，因此可用于示踪地质作用过程。传统的S同位素测试方法为整体分析，需要将含S样品的整体或单矿物进行高温灼烧或溶解，提取其中的S组分进行测试，过程复杂耗时且易掩盖多期次成矿信息。硫化物微量元素被广泛应用于成矿流体演化、元素的赋存状态及矿床成因类型的研究。原位的硫化物微量元素分析方法已经比较成熟，但是还存在一些问题，尤其是在标样研制方面的研究还比较薄弱。针对以上问题，本研究利用激光与电感耦合等离子体质谱联用技术（LA-(MC-)ICPMS）开发和完善了硫化物原位S同位素和微量元素分析方法，研制了一系列标准物质，并将方法推广应用，帮助其他研究人员解决矿床研究有关的科学问题。.此外，将本研究中的方法示例，应用于秦岭凤太矿田铅锌与金成矿关系研究中。通过二里河铅锌矿床和八卦庙金矿床不同阶段硫化物原位S同位素与微量元素分析，发现凤太矿田铅锌矿与金矿的流体来源具有相似性，S同位素组成指示海水硫酸盐还原来源；二者成矿期黄铁矿微量元素组成具有相似性，均为低As黄铁矿，主成矿阶段黄铁矿Co/Ni比相似，指示热水沉积来源。不同的是，相对于八卦庙金矿床，二里河铅锌矿床存在晚期的变质热液改造，具有更复杂的成矿过程。以上研究成果为建立凤太Pb-Zn-Au成矿模式提供了有力支撑，也为凤太矿田铅锌金矿床勘察开发提供一定理论基础。