新疆喀腊大湾南铅锌矿田原位硫铅同位素特征与其成因指示意义

Polygenetic mineral deposits and superimposed metallogenic systems are widely developed in China, and are characterized by complex ore geology and geochemical characters. Traditional solution ICP-MS lead-sulfur isotope analyses on sulfide minerals are inadequate to accurately trace the source of the ore-forming materials. In-situ SIMS and LA-MC-ICP-MS mineral isotope analyses represent a powerful tool to resolve this issue. The Kaladawan South Zn–Pb orefield is newly discovered in the Altyn Mountains, southeastern margin of the Tarim Basin. Multi-stage Zn–Pb metallogenic events have been identified in the orefield. Based on integrated study on sulfide paragenesis and in-situ sulfur-lead isotope analyses on sulfide minerals from different ore-forming stages, we aim to trace the source(s) and evolution of the sulfur and metals, and to reveal the ore-forming processes in Kaladawan South. This project has important scientific implications on superimposed metallogenesis in China, and shed light on future exploration in the region.

多成因矿床和叠加成矿系统在我国广泛发育，其矿床地质和地球化学特征往往是多期次成矿事件叠加的产物，传统粉末S-Pb同位素示踪手段难于解决其成矿物质来源问题。近年日趋成熟的SIMS和LA-MC-ICP-MS原位微区S-Pb测试技术使得示踪多成因矿床的精细成矿过程成为可能。新疆阿尔金山位于塔里木东南缘，近年来该区域铅锌找矿取得重大突破，以喀腊大湾南铅锌矿田最具代表性。前期研究表明，该矿田至少发育两期铅锌成矿，但其精细成矿过程和成矿物质来源仍不清楚。本项目拟针对这一问题开展研究工作，查明该矿田成矿期次，准确识别各期次矿物组合和显微组构特征，在此基础上开展硫化物原位S-Pb同位素分析，以限定不同期次成矿的物质来源和硫源演化，揭示矿田精细叠加成矿过程。预期成果可为叠加成矿相关研究提供典型案例，也可为揭示阿尔金铅锌成矿事件的成因机制积累资料，为区域铅锌矿勘查提供科学支撑。

多成因矿床在我国广泛发育，因多期次成矿叠加，其矿床地质特征常较为复杂，传统粉末S-Pb同位素示踪手段难于解决其成矿流体和物质的来源问题。本项目对具有明显多成因特征的阿尔金山喀腊大湾南铅锌矿田开展精细矿床地质、地球化学和微区原位LA-MC-ICP-MS硫化物S-Pb同位素研究，研究表明，矿体主要赋存于奥陶纪喀腊大湾组英安岩、流纹岩、火山凝灰岩等酸性火山岩中，呈似层状、透镜状顺火山岩地层产出，最主要矿石为块状、条带状硫化物矿石，其形成经历了喷流沉积期和变质叠加改造期，成矿流体分别为中低温低盐度受改造海和中低温中低盐度富CO2的变质流体。硫化物原位硫铅S-Pb同位素分析表明，喷流沉积期成矿物质主要来自赋矿火山岩，硫主要源自海水硫酸盐还原并可能有岩浆硫的加入；变质叠加改造期成矿物质主要源自原生硫化物的活化并可能有变质流体携带的源自古老地壳的物质，硫主要源自原生沉积硫化物并可能有其他地层来源的硫。喀腊大湾南铅锌矿田总体为受变质-热液叠加VMS型，赋矿火山岩的锆石U–Pb定年结果限定其喷流沉积期时代为约493 Ma，构造背景为活动大陆边缘的弧后拉张盆地；云母Ar–Ar定年结果限定变质叠加改造期时代为453~431 Ma，并与北阿尔金早古生代晚期的造山作用有关。该成果为多成因矿床和叠加成矿作用相关研究提供了典型案例，也可为阿尔金区域铅锌矿勘查提供重要科学支撑。