矽卡岩型矿床流体出溶过程中的铁同位素分馏研究：以长江中下游铁铜成矿带为例

Skarn-related mineralization is one of major types for high grade iron, copper, tungstern and tin ores and have important scientific and economic sifnificance. Lots of studies on this espect have been carried out in past decades, however, the source of metallic elements is still in hot controversal. With the development of method on high precision iron isotope mesurement, a new tool to solve this problem provided. Fluid exsolution is a critical process during skarn-type mineralization and whether Fe isotope fractionate during this process is a key issue as this kind of information is crutial in tracing metal source using Fe isotope. Meanwhile, this kind of information also has important significance for developing the theory of isotopic geochemistry. Fe isotope investigation of intrutive rocks, altered rocks, ores and sedimental rocks from typical deposits in the Middle-Lower Yangtze valley under various of metallogenic geological settings and component systems is intended to be carried out in this project to reveal Fe isotope behavior during fluid exsolution process, to illustrate regularity of variations in Fe isotope composions, and to study whether the influence from distinguishing component systems on that regularity exist or not. Based on the above studies, a working model for directly tracing the metal source of skarn-type deposit by using Fe isotopic system is going to be built.

矽卡岩型矿床是我国富铁、富铜和钨、锡矿的主要矿床类型，具有重要的工业意义。尽管前人对矽卡岩型矿床开展了大量研究，但对其成矿物质来源仍存在争议。铁同位素测试方法的建立为成矿物质来源的研究提供了新途径。流体出溶过程是矽卡岩型矿床成矿作用的一个关键过程，对流体出溶过程中铁同位素地球化学行为的了解是运用铁同位素体系示踪矽卡岩型矿床成矿物质来源的关键所在。同时，开展这一过程的铁同位素研究对于丰富同位素地质基本理论也具有重要意义。本项目拟对长江中下游宁芜、铜陵、鄂东南矿集区内代表不同成矿背景、不同组分体系的矽卡岩型典型矿床的岩体、矽卡岩、矿体和赋矿围岩开展铁同位素研究，揭示流体出溶过程中的铁同位素地球化学行为，分析总结流体出溶过程中的铁同位素变化规律，对比研究不同组分体系对流体出溶过程中的铁同位素变化规律是否产生影响。在此基础上，构筑和建立运用铁同位素体系示踪矽卡岩型矿床成矿物质来源的模型和工作方法。

矽卡岩型矿床是我国富铁、富铜和钨锡矿的主要矿床类型，具有重要的工业意义。尽管前人对矽卡岩型矿床开展了大量的研究，但对其成矿物质来源仍存在争议，铁同位素测试方法的建立为成矿物质来源的研究提供了新的途径。流体出溶过程是矽卡岩型矿床成矿作用的一个关键过程，对流体出溶过程中铁同位素地球化学行为的了解是运用铁同位素体系示踪矽卡岩型矿床成矿物质来源的关键所在。本项目以此为背景，在充分利用现有研究成果的基础上，借助新一代多接收等离子质谱仪（MC-ICP-MS）分析技术，将Fe同位素作为主要研究手段，主要研究长江中下游铁铜成矿带内不同成矿背景（断隆区、断凹区和隆凹过渡区）、不同组分体系的矽卡岩型矿床中的岩体、矽卡岩、矿体和围岩地层的Fe同位素组成分布特征，进而揭示矽卡岩型矿床流体出溶过程中的Fe同位素地球化学行为，系统分析和总结矽卡岩型矿床流体出溶过程中Fe同位素组成的变化规律，对比研究不同组分体系是否影响流体出溶过程中铁同位素组成的变化规律，并在此基础上，综合矿床地质地球化学研究，构筑和建立运用Fe同位素示踪矽卡岩型矿床成矿物质来源的模型和工作方法。本次研究对铜陵、鄂东南和宁芜矿集区开展了系统的Fe同位素地球化学研究，获得了一批高质量的原始数据，数据表现为不同成矿背景不同岩浆组分条件下形成的矽卡岩型矿床呈现出共同的铁同位素组成特征，即相对于成矿岩体，内矽卡岩和最早生成的含铁金属矿物相对富集铁的轻同位素，同时结合围岩的数据，这种轻铁同位素的富集不是由于围岩组分的加入导致的。这一特征表明，矽卡岩型矿床流体出溶的过程中铁同位素发生分馏，相对成矿岩体，出溶的流体富集铁的轻同位素。此外，不同矿集区不同类型的矽卡岩型矿床对比研究结果显示出同样式的铁同位素组成变化规律，表明岩浆组分体系的改变并没有改变流体出溶过程中铁同位素组成的相对变化规律，本次研究所获得的流体出溶过程中的铁同位素组成变化规律具有一定的普适性。在此基础上，结合矿床地质研究结果，从铁同位素的角度对成矿物质来源进行了直接限定，认为矽卡岩型矿床的成矿物质来源主要来自岩浆。研究同时发现，流体演化的过程中铁同位素会发生分馏，随着矿物的结晶沉淀，流体的铁同位素组成随时间发生演化。上述研究首次从矿化元素本身的角度对矽卡岩型成矿物质来源和成矿作用过程进行了深入理解，所获得成矿作用中铁同位素变化规律也为今后的矿床成因研究和找矿勘查提供了理论基础