硫同位素地球化學(xué)特征分析范文

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1硫同位素特征

1.1樣品及測試方法本次共采集9件硫化物樣品，分別挑選單礦物進行S同位素測試，樣品采自野馬泉礦區(qū)、尕林格礦區(qū)、卡而卻卡礦區(qū)的矽卡巖及原生礦石。硫同位素分析方法及步驟如下：選取具代表性樣品，經(jīng)手工進行逐級破碎、過篩，在雙目鏡下挑選粒度0.2～0.4mm，純度>98%，2g以上的單礦物。單礦物的挑選在廊坊科大完成的。最后選500mg以上的樣品送核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成，儀器型號為Deltavplus，檢測方法和依據(jù)為DZ/T0184.14-1997《硫化物中硫同位素組成的測定》。

1.2測試結(jié)果根據(jù)野馬泉礦區(qū)的9個硫同位素樣，共9個分析結(jié)果（表1），可以看出δ34S的值為1.5‰～4.9‰，其中集中于3.3‰～4.9‰，變化范圍窄，平均值為3.73‰。黃鐵礦、黃銅礦的δ34S的特征如圖2所示。其中6件黃鐵礦的δ34S變化范圍為1.5‰～4.9‰，平均值為3.8‰；3件黃銅礦的δ34S變化范圍為2.4‰～4.3‰，平均值為3.6‰。黃鐵礦δ34S的平均值略大于黃銅礦，符合礦物與H2S之間硫同位素的平衡分餾系數(shù)。因此各硫化物晶出過程中礦區(qū)中的硫化物34S的分配已處于平衡狀態(tài)。

2討論

2.1硫同位素特征硫同位素是礦床成因和成礦物理化學(xué)條件的指示劑，金屬礦床中硫的來源主要有原生硫、地殼硫和混合硫（王奎仁等，1989）主要有3個儲存庫，即幔源硫(δ34S=0±3‰)、海水硫(δ34S=20‰)和沉積物中還原硫。野馬泉礦區(qū)硫同位素特征如圖2所示，δ34S值為1.5‰～4.9‰，集中于3.3‰～4.9‰，變化范圍窄，全是正值，偏重硫同位素。說明硫同位素均一化程度高，而硫來源比較穩(wěn)定。根據(jù)硫化物的δ34S平均值估計成礦熱液的δ34S值為3.73‰。地幔δ34S值通常為-2‰～2‰的范圍內(nèi)(Thode等，1961)，大洋島弧玄武巖硫化物δ34S值在-0.9‰～2.9‰范圍內(nèi)(Seal，2006)，混合巖漿硫的δ34S值范圍為-2.9‰～4.9‰，并且由于地殼物質(zhì)的混入使得該范圍值有所提高（馬圣鈔，2012）。通過δ34S的范圍可以看出野馬泉礦床中的硫為混合硫。

2.2成礦物質(zhì)來源對比鄰區(qū)的虎頭崖礦區(qū)及尕林格礦區(qū)，馬圣鈔（2012）得到虎頭崖礦區(qū)硫化物硫中的δ34S平均值為4.4‰，雷源保（2014）得出的虎頭崖礦區(qū)硫化物硫中的δ34S平均值為5.2‰，孔德峰（2013）得尕林格礦區(qū)礦石中δ34S平均值為3.53‰。可以看出野馬泉礦區(qū)中硫化物的δ34S平均值3.73‰與鄰區(qū)硫同位素化學(xué)特征相符，礦區(qū)成礦物質(zhì)主要來源于深源巖漿區(qū)，成礦物質(zhì)在上移過程中混入了圍巖硫。結(jié)合區(qū)域的區(qū)域構(gòu)造演化歷史來看：東昆侖花崗巖的形成與4期構(gòu)造-巖漿旋回有關(guān)，其中以早古生代和晚古生代-早中生代這兩期構(gòu)造-巖漿旋回為主。在這兩期構(gòu)造-巖漿旋回的末期都對應(yīng)著世洋盆閉合俯沖和碰撞造山運動并伴隨著巖漿混合作用與底侵作用。野馬泉礦區(qū)與成礦有關(guān)的花崗巖體是一種富硅富鉀過鋁質(zhì)鈣堿性、具有殼幔混合特征的I型花崗巖，形成于構(gòu)造-巖漿旋回的俯沖結(jié)束-碰撞轉(zhuǎn)變期，由碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)向后碰撞的伸展環(huán)境該背景之下，巖體源區(qū)經(jīng)歷過板狀俯沖，殼幔物質(zhì)混合形成母巖巖漿，而后巖漿上侵經(jīng)分異演化并最終固結(jié)成巖（另文發(fā)表）。礦區(qū)δ34S為1.5‰～4.9‰，平均值為3.73‰，這一范圍落在花崗巖類δ34S(13.4‰～26.7‰)（鄭永飛，2000）中，且與磁鐵礦系列花崗類δ34S(0.6‰～9.2‰)（SealRRII，2006）接近。豐成友（2010）對祁漫塔格地區(qū)硫同位素研究表明，該地區(qū)與巖漿成礦關(guān)系密切的海西印支期典型斑巖型礦床的δ34S(0.5‰～4.5‰)，矽卡巖型礦床δ34S(-2.1‰～10.1‰)，其成礦物質(zhì)主要來自巖漿巖和被交代的圍巖。野馬泉鐵多金屬礦床成礦物質(zhì)主要來源于巖漿巖，部分來源于圍巖。

2.3礦床成因本次研究還對礦區(qū)內(nèi)的M13中與成礦有關(guān)的花崗閃長巖進行LA-LCP-MS鋯石U-Pb測年，得到的年齡為(220.53±0.69)Ma和(400.8±1.4)Ma（另文發(fā)表），表明礦區(qū)成巖應(yīng)該有兩期，即加里東晚期和印支晚期；同時高永寶對野馬泉礦區(qū)M13異常內(nèi)隱伏的花崗閃長巖和二長花崗巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，獲得的年齡分別為(386±1)Ma和(393±2)Ma，屬于早中泥盆世。結(jié)合本區(qū)的硫同位素特征，說明在早古生代和晚古生代-早中生代這兩期構(gòu)造-巖漿旋回的末期礦區(qū)都有巖漿侵入，深源巖漿經(jīng)歷板狀俯沖以及巖漿混合作用和底侵作用，這種殼幔物質(zhì)混合形成的巖漿在上侵過程中經(jīng)分異演化及同化混染作用與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換，汲取了部分地層中的成分，并最終固結(jié)成巖。此次研究還進行了礦石Re-Os同位素測試，得到的年齡約為230Ma，因此推測野馬泉鐵礦區(qū)早-中泥盆世的花崗巖可能只是對成礦物質(zhì)進行了富集或初步成礦，主成礦還是由于形成于中-晚三疊世的花崗巖，也說明野馬泉鐵多金屬礦床可能存在兩期成礦，礦床類型為矽卡巖型礦床，與深成巖漿巖源區(qū)有密切成因聯(lián)系。

3結(jié)論

（1）野馬泉礦區(qū)的黃鐵礦、黃銅礦的硫主要來源于硫同位素比較均一的、富重硫同位素的深源巖漿源區(qū)，成礦物質(zhì)在上移過程中混入了一定的圍巖硫。（2）通過對比鄰區(qū)及區(qū)域構(gòu)造演化，野馬泉鐵多金屬礦床成礦物質(zhì)主要來源于經(jīng)歷了殼幔混合的漿巖，部分來源于圍巖。（3）野馬泉鐵多金屬礦床是可能存在兩期成礦的、與深成巖漿巖源區(qū)有密切成因聯(lián)系的矽卡巖型鐵多金屬礦床。

作者：喬保星 潘彤 陳靜 楊媛 單位：青海大學(xué) 青海省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局  青海省地質(zhì)調(diào)查院