西藏多龙矿集区铜金流体演化过程探讨*
——来自硫同位素的证据

2021-10-24 09:47:00段先哲李玉彬
矿床地质 2021年5期
关键词:脉体黄铜矿硫化物

孙 嘉,段先哲,李玉彬

(1中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用和资源评价重点实验室,北京100037;2南华大学,核资源工程学院,湖南衡阳421001;3西藏自治区地质调查院,西藏拉萨85000)

斑岩铜矿系统蕴含巨大的金属资源储量,并发育丰富的矿化类型,因此被认为是世界上最为重要的成矿系统之一(Sillitoe,2010)。该成矿系统在演化过程中,形成了大量硫化物和硫酸盐,而这些矿物的硫同位素组分特征不仅可以示踪成矿物质来源,同时,也可标识含矿热液体系氧化还原状态(Ohmoto et al.,1979;1997;Rye et al.,1993;Hutchison et al.,2020),并能指示沸腾作用、水岩反应、流体混合等不同流体演化模式(Field et al.,2005;Wolfe et al.,2011;Orovan et al.,2018),此外,还可以用于探讨金属元素沉淀机制(Deyell et al.,2005;Cook et al.,2011;Sulaksono et al.,2021)和指示矿体富集程度(Wilson et al.,2007)。

西藏多龙矿集区发育典型的斑岩铜矿系统(Cu远景储量2500万t,Au储量400 t;唐菊兴等,2016)。前人对该矿集区内多个矿床(多不杂、波龙、拿若、铁格隆南(荣那)、拿顿和拿厅等)开展了大量研究工作,初步查明了各矿床的蚀变与矿化特征(李光明等,2007;2015;杨超等,2014;张志等,2014;江少卿等,2015;杨毅等,2015;贺文等,2017),建立了成岩与成矿作用时空演化模型(曲晓明等,2006;祝向平等,2011;陈红旗等,2015;唐菊兴等,2014;2016;宋扬等,2017;2019;李玉彬等,2012;2019;孙嘉等,2019;2020)。然而,现阶段研究工作对该成矿系统流体演化过程的探讨仍显薄弱。为此,本文通过对区内具有代表性的矿床开展硫同位素测试分析,并结合模拟计算结果及前人发表数据(吕立娜等,2011;周玉等,2013;乔东海等,2017;王松等,2017;王艺云等,2017;Lin et al.,2016;Yang et al.,2020a),探讨流体演化过程中硫同位素平衡状态、热液体系氧化还原变化特征及其对成矿作用的指示意义等重要科学问题。

1 多龙矿集区地质特征

多龙矿集区位于西藏自治区中部阿里地区,大地构造位置属于班公湖—怒江缝合带北缘(图1a),区内出露地层主要为:下三叠统日干配错组大理岩化灰岩,下侏罗统曲色组和色哇组长石石英砂岩,下白垩统美日切组安山岩和新近系康托组泥岩和砂岩。区内发育东西向、北东向和北西向3组断裂,侵入岩和火山岩主要沿北东向断裂构造分布,岩性分别以花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和玄武安山岩、安山岩为主,形成时代多集中于早白垩世(120~105 Ma,Li et al.,2011)。

目前,该矿集区已探明多不杂、波龙、拿若和铁格隆南(荣那)4个大型-超大型矿床,并发现拿顿、拿厅(地堡那木岗)、色那和尕尔勤等多个中小型矿床(图1b)。现将本次研究工作涉及的矿床及其地质特征简介如下:

图1 多龙矿集区大地构造位置示意图(a)和地质特征简图(b)(据陈红旗等,2015修改)1—第四系;2—新近系康托组;3—早白垩世每日切错组火山岩;4—侏罗系曲色组一段;5—侏罗系曲色组二段;6—侏罗系色哇组一段;7—侏罗系色哇组二段;8—三叠系日干配错组;9—早白垩世高Nb玄武岩;10—早白垩世中酸性侵入岩;11—断层;12—斑岩型和浅成低温热液型矿床BNSZ—班公湖—怒江缝合带;IYSZ—雅鲁藏布江缝合带Fig.1 Simplified tectonic(a)and geologic(b)maps of the Duolong ore district(modified from Chen et al.,2015).1—Quaternary;2—Neogene Kangtuo Formation;3—Cretaceous Meiriqiecuo Formation;4—Jurassic Quse Unit(Ⅰ);5—Jurassic Quse Unit(Ⅱ);6—Jurassic Sewa Unit(Ⅰ);7—Jurassic Sewa Unit(Ⅱ);8—Triassic Riganpeicuo Formation;9—Cretaceous basaltic lava;10—Cretaceous intermediate intrusions;11—Faults;12—Porphyry and epithermal deposits BNSZ—Banggong-Nujiang suture zone;IYSZ—Indus-Yarlung suture zone

1.1 波龙矿床

矿区内出露地层主要为曲色组长石石英砂岩(图2a),含矿岩体为花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩(孙嘉等,2019)。该矿床为典型的斑岩型铜金矿,锆石U-Pb与辉钼矿Re-Os年代学研究表明含矿岩体侵位与矿质沉淀发生于120~119 Ma(祝向平等,2011;Li et al.,2013)。

矿床内发育的热液蚀变类型主要包括:①钾化,该类蚀变分布于岩体内部,以次生黑云母、钾长石呈浸染状或脉状产出为特征;②绢英岩化,以岩体内部产出为主,表现为绢云母呈浸染状或脉状产出;③青磐岩化,蚀变矿物以绿泥石、绿帘石为主,主要呈浸染状在围岩中产出(杨毅等,2015;孙嘉等,2019)。区内铜金矿化主要与钾化、绢英岩化蚀变有关,相关脉体分别为石英-黄铜矿-黄铁矿±磁铁矿±硬石膏脉和石英-绢云母-黄铁矿±黄铜矿脉(图3a、b)。此外,还有部分石英-黄铁矿脉晚于上述脉体产出(图3c)。

1.2 拿若矿床

区内产出地层为色哇组长石石英砂岩、美日切组安山岩,花岗闪长斑岩则为区内主要含矿岩体(图2b)。

矿床矿化特征与波龙相似,钾化与绢英岩化为区内主要发育的蚀变类型,前者蚀变矿物为次生黑云母、钾长石,后者为绢云母。此外,围岩中还发育以绿泥石为特征矿物的青磐岩化蚀变。石英-钾长石-黄铜矿±黄铁矿脉(图3d)和石英-绢云母-黄铁矿±黄铜矿脉为区内主要的含矿脉体,其形成分别与钾化、绢英岩化有关,而最晚形成的石英-黄铁矿脉在岩体和围岩中局部可见(图3e)。锆石U-Pb与辉钼矿Re-Os测试分析表明该矿床成岩与成矿年龄为119 Ma(Sun et al.,2017;Zhu et al.,2020)。

1.3 拿厅(地堡那木岗)矿床

该矿床与拿顿相邻,具有相似的地层特征(图2c),并发育多期花岗闪长斑岩(122~111 Ma,孙嘉,2015;林彬等,2016;韦少港等,2017)。该矿床矿化类型以斑岩型为主,局部具有高硫型浅成低温热液矿床特征,两者表现出叠加共生关系(乔东海等,2017;李玉彬等,2019)。

区内热液蚀变广泛发育,以钾化、绢英岩化、泥化和青磐岩化为主。钾化和绢英岩化主要在岩体内部产出,矿物组合以次生黑云母、绢云母为主;而泥化蚀变在岩体及围岩中均有发育,高岭石和地开石为该类蚀变特征矿物。青磐岩化蚀变仅在围岩中局部可见,蚀变特征为绿泥石呈浸染状产出。按矿物组成特征和先后生成关系,区内热液脉体可分为:石英-黄铜矿±黄铁矿±磁铁矿脉(钾化)、石英-绢云母-黄铁矿±黄铜矿脉(绢英岩化)、石英-黄铁矿脉、黄铁矿-硬石膏脉等脉体(图3f)(孙嘉等,2019;李玉彬等,2019)。

1.4 拿顿矿床

区内出露地层为色哇组长石石英砂岩、美日切组安山岩(图2c),并发育3期侵入岩,岩性为花岗闪长斑岩,形成于119~117 Ma(Li et al.,2016)。区内发育东西向和北东向2组断裂,铜金矿体产于2组断裂交汇处的角砾岩筒中。该角砾岩筒成分复杂,花岗闪长斑岩、石英粉砂岩呈不规则状角砾产出,并被石英等热液矿物胶结。绢英岩化、泥化蚀变在矿区广泛发育,并相互重叠分布。矿石矿物以黄铜矿、斑铜矿为主,并大量发育硫砷铜矿、砷黝铜矿、黝铜矿、蓝辉铜矿(图3g),因此,被归类于高硫型浅成低温热液型矿床。

根据脉体穿插关系和锆石U-Pb、明矾石40Ar-39Ar年代学研究结果可知,该地区存在两期矿化事件,分别形成于117~116 Ma和111 Ma(Li et al.,2016;孙嘉等,2020)。

1.5 铁格隆南(荣那)矿床

区内出露地层为色哇组长石石英砂岩、美日切组安山岩(图2d)。该矿床为斑岩—浅成低温热液叠加型矿床,含矿岩体为花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩,锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os和明矾石40Ar-39Ar年代学指示,含矿岩体侵位与矿化事件主要形成于121~116 Ma(方向等,2015),同时还存在110 Ma热液事件(Yang et al.,2020b)。

区内发育多种类型热液蚀变,由内向外分别为:钾化、绢英岩化和高级泥化。其中,钾化和绢英岩化蚀变矿物特征与波龙类似,分别发育次生黑云母、钾长石和绢云母,而高级泥化蚀变则以地开石、明矾石和叶腊石产出为特征。此外,围岩中还可见以绿泥石产出为主的青磐岩化蚀变。该矿床成矿作用大致分为2个阶段,早阶段以斑岩型矿化为特征,表现为黄铜矿、斑铜矿主要以脉状形式在钾化、绢英岩化蚀变带内产出(图3h),此外发育少量石英-黄铁矿脉和石英-黄铁矿-硬石膏脉,而晚阶段以浅成低温热液型矿化为主,黄铁矿、黄铜矿、硫砷铜矿和蓝辉铜矿以脉状、浸染状形式在高级泥化蚀变带内大量产出(图3i)(杨超等,2014;李光明等,2015;贺文等,2017;Lin et al.,2016;Zhang et al.,2020;Yang et al.,2020b)。

图3 多龙矿集区典型矿化脉体特征a.石英-钾长石-黄铜矿-黄铁矿-磁铁矿-硬石膏脉,波龙;b.石英-黄铁矿-绢云母脉,波龙;c.石英-黄铁矿脉切穿绢英岩化围岩,波龙;d.石英-钾长石-黄铜矿脉,拿若;e.石英-黄铁矿脉,拿若;f.早期石英脉被石英-黄铁矿脉和黄铁矿细脉切穿,上述脉体同时被晚期石膏脉切穿,拿厅;g.石英-黄铁矿脉被含黄铜矿、黄铁矿热液角砾被切穿,拿顿;h.石英-钾长石脉,铁格隆南;i.明矾石-黄铁矿-斑铜矿-黄铜矿-硫砷铜矿脉,铁格隆南Mag—磁铁矿;Qz—石英;Kfsp—钾长石;Cp—黄铜矿;Bn—斑铜矿;Ser—绢云母;Anh—硬石膏;Py—黄铁矿;Gyp—石膏;Alu—明矾石;En—硫砷铜矿Fig.3 Typical mineralization veins features at the Duolong district a.Quartz-K-feldspar-chalcopyrite-pyrite-magnetite-anhydrite vein,Bolong;b.Quartz-pyrite-sericite vein,Bolong;c.Quartz-pyrite vein cuts sericitealtered wallrocks,Bolong;d.Quartz-K-feldspar-chalcopyrite,Naruo;e.Quartz-pyrite vein,Naruo;f.Early-stage quartz vein cut by quartz-pyrite and pyrite veins,where were cut by gypsum vein,Nating;g.Quartz-pyrite vein cut by hydrothermal breccia,containing chalcopyrite and pyrite,Nadun;h.Quartz-K-feldspar vein,Tiegelongnan;i.Irregular banded alunite veins with disseminated pyrite,chalcopyrite,bornite,and enargite,Tiegelongnan Mag—Magnetite;Qz—Quartz;Kfsp—K-feldspar;Ccp—Chalcopyrite;Bn—Bornite;Ser—Sericite;Anh—Anhydrite;Py—Pyrite;Gyp—Gypsum;Alu—Alunite;En—Enargite

2 样品采集、分析方法和测试结果

本次工作系统采集了波龙、拿若、拿顿、拿厅和铁格隆南的84个硫化物和硫酸盐样品开展测试分析,所采样品涵盖区内主要矿化与蚀变类型(表1)。与此同时,本文还系统收集了前人所发表的199个硫同位素数据进行对比分析(表2)。

表1 多龙矿集区典型矿床硫同位素测试结果Table 1 Sulfur isotopic compositions of ore deposits at the Duolong district

表2 多龙矿集区已发表硫同位素数据统计表Table 2 Sulfur isotope data from previous studies of the Duolong district

本次S同位素在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成。实验过程首先粉碎样品,然后挑选新鲜纯净黄铁矿、黄铜矿、硬石膏单矿物样品,纯度达99%以上。硫化物样品再以Cu2O作为氧化剂制样在1000℃真空条件下反应15 m,将S氧化为SO2,再用SO2进行硫同位素测试,分析仪器型号为MAT-251EM型质谱仪,以VCDT为标准,测试精度为±0.2‰,测试结果表明:波龙矿床钾化蚀变相关脉体硫化物δ34S变化于-4.9‰~-2.1‰(n=10),平均值为-3.1;绢英岩化蚀变相关脉体硫化物δ34S变化于-4.6‰~-1‰(n=10),平均值为-2.6,最晚产出的石英—黄铁矿脉体硫化物δ34S变化于-3.1‰~0.8‰(n=5),平均值为-1.6。拿若矿床钾化蚀变相关脉体硫化物δ34S变化于-1.9‰~-1.5‰(n=3),平均值为-1.7,最晚产出的石英-黄铁矿脉硫化物δ34S变化于-1.4‰~0.1‰(n=6),平均值为-0.7。拿厅矿床绢英岩化蚀变相关脉体硫化物δ34S变化于-4.5‰~-3.9‰(n=2),平均值为-4.2,最晚产出的石英—黄铁矿脉、黄铁矿-硬石膏脉硫化物δ34S变化于-7.9‰~-3‰(n=5),平均值为-4.8,黄铁矿-硬石膏脉硫酸盐δ34S为11.7‰~14.5‰(n=4),平均值为13.2。拿顿矿床石英-黄铁矿脉体硫化物δ34S变化于-4.1‰~-0.6‰(n=6),平均值为-1.7,以胶结物形式产出的黄铁矿和黄铜矿δ34S变化于-7.2‰~-0.3‰(n=15),平均值为-4。铁格隆南矿床中,绢英岩化蚀变相关脉体硫化物δ34S变化于-4.3‰~-2.3‰(n=3),平均值为-3.3,稍晚产出的石英-黄铁矿脉和石英-黄铁矿-硬石膏脉硫化物δ34S变化于-2.2‰~1‰(n=9),平均值为-0.8,石英-黄铁矿-硬石膏脉硫酸盐δ34S为27.2‰。高级泥化蚀变明矾石-黄铁矿-硫砷铜矿-蓝辉铜矿脉硫化物δ34S值为-2.5‰~-1.1‰(n=5),平均值为-1.8。

续表1Continued Table 1

3 讨论

3.1 多龙矿集区成矿物质来源

本文系统梳理了多龙矿集区目前已有的283个同位素数据(图4),结果表明波龙δ34S平均值为-1.3(n=54),拿若δ34S平均值为0.8(n=13),拿厅δ34S平均值为0(n=46),拿顿δ34S平均值为-2.8(n=78),铁格隆南δ34S平均值为-1.3(n=92)。

图4 多龙矿集图硫化物与硫酸盐硫同位素直方图a.波龙矿床;b.拿若矿床;c.拿厅矿床;d.拿顿矿床;e.铁格隆南矿床Fig.4 Hisotogram showing sulfur isotopic compositions of sulfides and sulfates at Duolong district.a.Bolong deposit;b.Naruo deposit;c.Nating deposit;d.Nadun deposit;e.Tiegelongnan deposit

由此可知,研究区内各矿床之间δ34S平均值趋于一致,并多集中于0附近,这与正岩浆模型成因的斑岩矿床硫同位素特征一致,指示该斑岩铜矿系统硫元素的来源为含矿岩浆。

3.2 流体演化过程硫同位素平衡状态特征

研究表明在平衡状态下形成的矿物组合,由于化合物中阳离子种类及相关化学键强度差异,硫同位素富集程度具有特定的变化规律(Ohmoto et al.,1997),具体表现为:硫酸盐、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、方铅矿和辉铜矿δ34S依次递减。因此,共生矿物组合内δ34S差异可指示流体演化过程中硫同位素平衡状态。

文章对波龙、拿顿、拿厅和铁格隆南的硬石膏(石膏)-黄铁矿、明矾石-黄铁矿、黄铜矿-黄铁矿3类矿物组合进行了对比分析(图5a、b)。结果表明,波龙矿床中,虽然少数硬石膏(石膏)具有异常低的δ34S(<10‰)(图5a),但黄铜矿相较与其共生的黄铁矿普遍具有更低的δ34S(图5b)。此外,除个别异常值外(钾化蚀变:200℃,n=1,表1),该矿床同位素温度计计算结果与流体包裹体测温结果范围一致(钾化阶段:339~476℃,n=3;绢英岩化阶段:274℃,n=1;石英-黄铁矿脉:339℃,n=1)。由此可知,该矿床整体表现出良好的同位素平衡特征。同时,拿厅矿床产出的硬石膏、黄铁矿、黄铜矿三者之间也表现出类似的同位素富集特征,并且硬石膏(石膏)-黄铁矿同位素计算温度也多在合理范围内(250~350℃,图5a,李玉彬等,2019;孙嘉等,2019),指示该矿床硫同位素已达到良好的平衡状态。拿顿矿床多数黄铁矿相对黄铜矿更为富集δ34S(图5b),虽然该矿床同位素温度计算结果相较其他矿床偏低(140~340℃,n=5,表1),但其变化范围与前人研究结果及类似浅成低温热液矿床成矿温度一致(孙嘉等,2019;Heinrich,2005),同样指示了良好的同位素平衡特征。与此相对,铁格隆南矿床部分黄铁矿比黄铜矿具有更低的δ34S,并且部分硬石膏(石膏)-黄铁矿、明矾石-黄铁矿投图估算温度(图5a)与流体包裹体测温结果存在明显差异(杨超等,2014;孙嘉等,2019),表明流体演化过程中同位素平衡状态并未完全达到平衡。前人研究表明该矿床石膏广泛发育Yang et al.,2020b),而硬石膏退化为石膏过程中可能造成S同位素变化,并导致温度计算结果异常(Orovan et al.,2018)。此外,样品混染(如硬石膏中混入硫化物)也可能造成硫酸盐S同位素测试结果以及温度计算结果不准确。因此,本文推测铁格隆南同位素不平衡状态可能由上述原因引起。

图5 多龙矿集区共生矿物组合硫同位素组分对比图(数据引自吕立娜等,2011;周玉等,2013;王松等,2017;王艺云等,2017;李玉彬等,2019;Li et al.,2016;Yang et al.,2020a;本文)Fig.5 The comparison of sulfur isotopic compositions of mineral pairs,Duolong district(data after Lüet al.,2011;Zhou et al.,2013;Wang S et al.,2017;Wang Y Y et al.,2017;Li et al.,2019;Li Y B et al.,2016;Yang et al.,2020a;this study)

3.3 硫同位素特征对流体演化及成矿作用的指示意义

斑岩系统成矿过程通常具有温度逐渐降低的演化特征(Gustafson et al.,1975;Seedorff et al.,2005),而在氧化还原状态不变的情况下,该过程形成的硫化物和硫酸盐的δ34S也表现出一定的变化趋势,具体为高氧化还原状态下,随着温度的降低,硫化物δ34S明显降低,硫酸盐δ34S相对变化较小,而低氧化还原状态中,硫化物和硫酸盐δ34S则表现出相反的变化趋势(Rye,1993)。为此,本文采用前人发表公式开展了模拟计算(Ohmoto et al.,1979;Rye,1993)并对比实验数据,探讨流体演化过程中氧化还原状态变化特征。需指出是,由于目前多龙矿集区成矿流体初始δ34S未见报道,而流体包裹体研究表明多不杂、波龙等矿床与岛弧环境产出的斑岩矿床具有相似的成矿流体特征(佘宏全等,2006;李光明等,2007),因此,笔者将区内成矿流体初始值δ34S设定为7,这也符合岛弧环境斑岩矿床具有较高初始δ34S的特征(Imai et al.,1993;Orovan et al.,2018;Sulaksono et al.,2021)。此外,为了便于统一计算对比,波龙、拿若和拿厅矿床钾化蚀变和绢英岩化蚀变相关脉体形成温度分别设定为450℃和350℃,稍晚形成的石英-黄铁矿脉、黄铁矿脉、黄铁矿-硬石膏脉形成温度设定为300℃,拿顿和铁格隆南矿床浅成低温热液阶段脉体形成温度分别设定为280℃和250℃,上述温度变化范围也与前人流体包裹体研究结果相似(乔东海等,2017;王松等,2017Li et al.,2017;;孙嘉等,2019;Yang et al.,2020b;Zhu et al.,2020)。

实验数据与模拟计算结果对比显示,波龙与钾化蚀变相关硫化物δ34S指示了较高的氧化还原状态而绢英岩化和晚阶段脉体硫化物δ34S逐渐升高,反映流体降温过程中氧化还原状态也持续降低拿若从早阶段钾化蚀变到晚阶段石英-硫化物脉,其硫化物δ34S也指示氧化还原状态具有降低的趋势(图6b)。拿厅钾化蚀变相关硫化物δ34S(-5.5‰~-3.1‰)表明流体系统具有较高的比值(10∶1),而晚阶段脉体硫化物与硫酸盐δ34S投图结果(图6c)指示其所处环境比值变化于10∶1~1∶1之间,推测晚阶段脉体形成过程中氧化还原状态不稳定,因此δ34S变化相对较大。拿顿硫化物可以细分为2个形成阶段,早阶段以石英-硫化物脉形式产出,晚阶段在角砾岩筒中以热液胶结物形式产出(图3g),整体上两阶段的δ34S与温度导致的同位素变化趋势一致(图6d),指示上述脉体的形成主要受温度降低所导致。此外,铁格隆南钾化蚀变与绢英岩化蚀变的δ34S同样具有随温度降低而降低的变化特征,指示了脉体形成主要受控于温度,而晚阶段石英-硫化物脉硫化物的δ34S变化范围较大,该现象与拿厅晚阶段脉体硫化物δ34S特征一致,反映部分脉体形成可能主要由降温所致,因此具有较低的δ34S值,而部分脉体形成过程中氧化还原状态发生了变化,由此具有较高的δ34S值。

综上可知,区内拿顿矿床δ34S变化主要受温度控制,而其他矿床δ34S变化特征指示流体演化过程中不仅温度存在变化,同时氧化还原状态也发生了改变。本次硫同位素示踪及前人流体包裹体研究表明,上述蚀变与脉体的成矿流体主要为岩浆热液,表明氧化还原状态的降低可能不是由流体混合作用引起。岩相学观察进一步表明,研究区内次生赤铁矿普遍发育(李光明等,2007),而次生赤铁矿的生成指示流体演化过程中经历了一定程度的水岩反应,相关化学反应式可能为4Fe2O3(s)+H2S(aq)(Wilson et al.,2007),由此可知水岩反应会导致还原为H2S,而生成的H2S相对更为富集δ34S,同时随之形成的硫化物也更为富集δ34S,类似的反应过程也被认为是澳大利亚及菲律宾部分斑岩矿床硫化物δ34S在围岩及晚阶段较为富集的主要原因(Wilson et al.,2007;Wolfe et al.,2011)。因此,笔者认为区内多个矿床流体演化过程中氧化还原状态发生了改变,而水岩反应可能是导致该变化的主要原因。

大量研究表明斑岩铜矿系统成矿作用主要与高氧化性岩浆流体有关,因此,成矿阶段往往具有较低的δ34S(Dyell et al.,2005;Wilson et al.,2007;Cook et al.,2011)。综合前人有关蚀变与矿化关系研究表明,波龙、拿若、拿厅成矿作用主要与早阶段钾化蚀变相关(杨毅等,2015;李金祥等,2019;孙嘉等,2019),拿顿成矿作用则主要发生于浅成低温热液阶段(孙嘉等,2020;Li et al.,2016),实验数据进一步指示上述成矿阶段均具有较低的δ34S(图6a~d)。此外,虽然铁格隆南浅成低温热液阶段硫化物δ34S变化较大,但该阶段仍具有明显较低的δ34S(图6e),指示其成矿流体具有高氧化性特征。表明成矿作用主要与高氧化性岩浆流体有关,说明较低的δ34S可能对多龙矿集区斑岩铜矿系统矿体的富集程度具有重要的指示意义,同时,硫同位素变化特征对于区域斑岩成矿系统的找矿勘查工作也具有一定指示意义。

图6 多龙矿集区硫同位素模拟计算与实验数据对比图(拿厅数据来源于李玉彬等,2019;铁格隆南数据来源于Yang et al.,2020a,其余数据来源于本文)Fig 6 The comparison of analytical data and modelling results of sulfur isotope of the Duolong district(data from Li et al.,2019;Yang et al.,2020a;other data are from this study)

4 结论

(1)波龙、拿若、拿顿矿床流体演化过程中具有良好的硫同位素平衡状态特征,而铁格隆南矿床热液体系硫同位素并未完全达到平衡状态。此外,流体演化过程受控因素主要有2类:①流体演化受控于温度变化,并表现为δ34S随温度降低而降低(如拿顿矿床);②流体演化受温度和氧化还原状态共同影响,表现为δ34S随温度降低而升高(如:波龙和拿若矿床)或具有较大的波动变化范围(如:拿厅和铁格隆南矿床)。根据岩相学证据判断,本文提出热液体系氧化还原状态的变化可能是由水岩反应所导致。

(2)多龙矿集区内矿化阶段成矿流体具有较高的氧化还原状态,而硫化物通常具有较低的δ34S,因此硫同位素特征对找矿勘查工作也具有积极的指示作用。

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