成矿流体的同位素特征

发布网友发布时间：2022-05-30 01:15

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一、硅、氧和氢同位素特征

金山金矿、花桥金矿、上洛金矿和*石金矿含金石英脉以及金山金矿矿区内变质分异石英脉、后期叠加石英脉和铜厂斑岩铜矿石英脉石英的硅、氧同位素和流体包裹体的氢同位素列于表5－5。由表可知，金山金矿含金石英脉脉石英的δ³⁰Si_NBS－28变化范围为－0.5‰～－0.2‰，花桥金矿的δ³⁰Si_NBS－28变化范围为－0.1‰～0.20‰，上洛金矿δ³⁰Si_NBS－28变化范围为－0.1‰～0.1‰，而*石金矿的δ³⁰Si_NBS－28为0.3‰。

表5－5 德兴地区金矿成矿流体包裹体硅、氢、氧同位素组成

注:HQ—花桥金矿;HMS—*石金矿;SL—上洛金矿;J，HP，H—金山金矿;TC—铜厂

不同成因类型石英脉石英的氧同位素也有较大变化。金山金矿含金石英脉石英的δ¹⁸O值变化范围为12.4‰～15.4‰，蚀变糜棱岩型矿石石英δ¹⁸O值变化范围为12.30‰～14.60‰，与变质分异石英脉石英的δ¹⁸O值(15.2‰～15.45‰)基本相同，而与千枚岩中石英脉(δ¹⁸O=8.17‰)、玄武岩底部石英脉(δ¹⁸O=10.65‰)和铜厂斑岩铜矿石英脉(δ¹⁸O=9.33‰)中石英的δ¹⁸O明显不同。花桥金矿(δ¹⁸O=13.2‰～15.30‰)、*石金矿(δ¹⁸O=13.7‰)和上洛金矿(δ¹⁸O=13.2‰～13.30‰)含金石英脉石英的氧同位素具有与金山金矿同样的特点。

金山金矿含金石英脉石英流体包裹体的δD变化范围为－73‰～－41‰，蚀变糜棱岩型矿石石英流体包裹体的δD为－56‰，而花桥金矿石英流体包裹体的δD变化范围为－73‰～－62‰，上洛金矿石英流体包裹体的δD变化范围为－65‰～－62‰，*石金矿的石英流体包裹体的δD同位素为－61‰。而变质分异石英脉石英流体包裹体的δD为－47‰。

根据所获得的矿区流体包裹体的平均均一温度及绿泥石地质温度计所测的温度，利用1000lnα_石英－水=3.38×10^－6T^－2－3.4分馏公式(Clayton et al.，1972)计算流体包裹体水的氧同位素，结果列于表5－5。由表可知，金山金矿含金石英脉成矿流体的δ¹⁸O_H2O值为5.43‰～8.00‰，蚀变糜棱岩型矿石成矿流体的δ¹⁸O_H2O值为3.33‰～5.63‰;花桥金矿、上洛金矿和*石金矿的成矿流体的δ¹⁸O_H2O值分别为6.3‰～8.4‰，6.3‰～4.4‰，6.8‰，与变质水的氢、氧同位素(δD=－20‰～－65‰，δ¹⁸O=5‰～25‰)相近;而形成变质分异石英脉、千枚岩中石英脉、玄武岩底部石英脉以及铜厂石英脉的流体的δ¹⁸O_H2O值分别为6.23‰～6.48‰，－0.8‰，1.68‰，5.33‰。

图5－4 金山金矿成矿流体氢氧同位素投影图

不同成因类型流体氢、氧同位素投影点落在变质水的范围内(图5－4)，说明金山金矿含金石英脉和蚀变糜棱岩型矿石的成矿流体主要来自变质水。这一点也可以从Si同位素获得相同的结论。千枚岩中石英脉石英的δ¹⁸O值为8.17，铜厂石英脉石英的δ¹⁸O值为9.33，属于岩浆热液成因的石英。金山金矿的成矿流体与岩浆热液没有太大的关系，但这并不否定成矿流体与大气降水的关系。因为成矿流体运移的过程中，其围岩为δ¹⁸O值较高的变质砂质千枚岩或者炭质千枚岩。它们在和流体的作用过程中，不可能会引起流体δ¹⁸O值的降低，因此，形成含金石英脉的流体和形成含金糜棱岩的流体δ¹⁸O值的降低可能与低的δ¹⁸O，即大气降水来源的流体混合作用有关。从δ¹⁸O的变化范围来看，由大气降水来源的热液在成矿流体中仅占一小部分，所以说金山金矿的成矿流体以变质水为主，并有一小部分大气降水来源热液的加入。

上述数据表明，金山金矿成矿流体的氢氧同位素与世界上其他造山型金矿的氢氧同位素基本一致(δ¹⁸O=12.5‰～15.0‰，δD=－30‰～－80‰)(McCuaig et al.，1998)，如世界上Mother脉状金矿、Alaska金矿等。大量的统计显示，世界上太古宙和显生宙脉状金矿的δD值变化范围相对较窄，为－30‰～－80‰，而δ¹⁸O变化范围为6‰～11‰，与变质水和岩浆水的范围重叠。Kerrichetal.(2001)认为如果成矿流体δ¹⁸O＞8‰，那么就不能仅仅考虑岩浆水的来源。一些显生宙脉状金矿的δ¹⁸O可达+14‰，可能反映了成矿流体来源于富¹⁸O的变质沉积岩石(Kerrich et al.，1992)。含水流体包裹体中如果存在H₂或者CH₄，加上还原性流体的不混溶性，以及所分析的流体包裹体以次生的流体包裹体或者后期矿化叠加(如大气降水的加入)为主，就有可能导致δD变化范围较宽，而氧同位素变化范围较窄。如加拿大Abitibi金矿省，大多数矿床的石英的δ¹⁸O变化于12.5～15.0(Kerrich et al.1979;Kerrich，1983)，另外，Norseman金矿区石英的δ¹⁸O也比较集中(Golding et al.，1982)。

二、碳同位素特征

世界上不同时代脉状金矿的δ¹³C值变化于－23‰～+2‰，但是就单一矿床来说，成矿流体的δ¹³C值却比较集中。金山金矿金与矿化有关的3件白云石样品测试结果(表5－6)表明，白云石δ¹³C_V－PDB变化范围为－0.5‰～－4.2‰，而δ¹⁸O_V－PDB变化范围为－25.9‰～－22.2‰，与世界上大多数脉状金矿的碳同位素变化范围基本一致(δ¹³C_V－PDB=－25.7‰～－22.2‰)，与元古宙沉积物或者变质岩中还原性的碳的同位素(δ¹³C_V－PDB=－30‰～－20‰，δ¹⁸O_V－SMOW=0～10‰)基本一致。成矿流体包裹体碳同位素研究(季峻峰等，1994a，1994b;王秀璋等，1999a，1999b)表明:形成含金石英脉的流体δ¹³C为－0.43‰～2.48‰，形成含金糜棱岩流体的δ¹³C为－3.17‰～－3.59‰，偏离岩浆碳(－7‰)和岩浆来源的碳(－7‰±3‰)，具有沉积碳的特点，说明金山金矿的成矿流体中的碳来源于赋存的围岩。

表5－6 金山金矿铁白云石碳、氧同位素组成

三、铷、锶同位素特征

成矿流体包裹体铷、锶同位素研究(王秀璋等，1999a，1999b)表明:含金石英脉和含金糜棱岩样品的Rb质量分数分别为0.57～1.319μg/g和0.650～4.501μg/g，Sr质量分数分别为1.680～3.448μg/g和1.355～2.112μg/g;原始Sr同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀分别为0.715和0.713，与地壳的Sr同位素组成((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀=0.706)基本一致，说明金山金矿成矿流体的来源与上地壳有关。

毛光周等(2008)对金山金矿深灰色—浅灰色—烟灰色含金石英脉中石英的流体包裹体进行了Rb和Sr同位素测试，结果显示含金石英脉Rb质量分数分别为1.922～2.871μg/g，Sr质量分数分别为2.815～7.139μg/g。原始Sr同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀为0.7138，指示了Sr的地壳来源(地壳(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀=0.706)。

对比金山金矿成矿流体与世界上其他脉状金矿的成矿流体(表5－7)特征，可以看出金山金矿与世界上其他脉状金矿具有类似的特点。

表5－7 脉状金矿床成矿流体的特征

(据McCuaigetal.，1998)