锡矿山超大型锑矿床U-Th/He年代学和He-Ar同位素示踪研究

The Xikuangshan is the largest Sb deposit in the world, being an important part of the unique large-scale low-temperature metallogenic domain in South China. The chronology and contribution of deep-derived fluids (mantle or magma) to these deposits including the Xikuangshan in this domain, have not yet been well constrained due to the intrinsic characteristics of ore composition of these deposits and the limits of research methods. U-Th/He isotopic dating and He-Ar isotopic tracing have been successfully applied in studying ore deposits in recent years, providing a reliable solution to above-mentioned issues. This project takes the Xikuangshan giant Sb deposit as the studying objective, and carries out systematic researches on U-Th/He isotopic dating of zircon grains from altered wall rocks impacted by mineralization thermal event, as well as He-Ar isotopic geochemistry of fluid inclusions within hydrothermal sulfides. We attempt to determine the mineralization age and origin and driving mechanism of ore-forming fluids of Xikuangshan giant Sb deposit. Our study will show some new insights into the metallogenic mechanism of this world-famous giant deposit, as well as the development of theoretical system on the large-scale low-temperature metallogeny in South China.

锡矿山超大型锑矿床是全球最大的锑矿床，是全球很具特色的华南大面积低温成矿域的重要组成部分。由于低温矿床矿物组成的固有特点和研究方法的局限性，包括锡矿山锑矿床在内的华南低温成矿域的成矿时代、以及成矿作用是否有深源（地幔或岩浆）流体的贡献而受深部过程驱动，是以往未解决的重要科学问题。锆石U-Th/He同位素定年方法，以及对辨析地幔信息极为敏感的He-Ar同位素示踪方法，是近年拓展到矿床学研究的新方法，是解决上述问题的可靠选择。本项目以锡矿山超大型锑矿床为对象，系统研究其蚀变围岩中受成矿热事件影响而发生了U-Th/He重置的继承锆石的U-Th/He年代学，以及成矿阶段形成的热液成因矿物中流体包裹体的He-Ar同位素地球化学，以确定该矿床的成矿时代以及成矿流体的成因和驱动机制。这些研究不仅对深入认识这一国际著名超大型矿床的形成机制具有重要意义，而且也是发展华南大面积低温成矿理论的重要基础。

锡矿山超大型锑矿床是华南低温成矿域的重要组成部分，其成矿背景和过程在华南低温成矿域中很具代表性。因此，深入探讨其成矿时代和成矿流体成因，不仅对深入认识这一全球著名超大型矿床本身的形成机制具有重要意义，而且也是发展华南低温成矿域大规模低温成矿理论的重要基础。本项目在锡矿山超大型锑矿床的形成时代、成矿流体成因及其与岩浆作用的成因联系等方面取得了重要进展。研究表明，锡矿山超大性锑矿床的主成矿期为160~ 130Ma，成矿流体为深循环的大气成因流体，深部隐伏岩浆作用驱动流体循环并萃取基底岩石中的成矿元素，而后在浅部因流体沸腾和水岩作用导致矿石矿物在合适的构造部位沉淀富集而成矿；实验模拟表明，在不同条件下（盐度、还原硫、温度、压力等）DSb值为0.3~1.5之间，多小于1，表明在岩浆演化分异出流体的过程中Sb并未在流体中发生显著富集作用，即岩浆作用并不是大型-超大型Sb矿床的主要物质来源。研究成果为进一步丰富和发展大面积低温成矿理论提供了重要支撑。