黄铁矿微量元素与原位同位素标型示踪矿床成因-以广东大宝山多金属矿田为例

Trace element characteristics and in situ isotopes can be used to trace the genesis of ore deposit and ore-forming process. Many “strata-bond” sulfides deposits developed in northern of Guangdong Province， China. Dabaoshan poly-metallic deposit， one of typical representative "strata-bond" deposits， consists of three deposits where the genesis of Strata-bond sulfides deposit is still unclear. The diverse type of pyrites from Dabaoshan poly-metallic deposit were selected as the topic of this study. Based on the field survey and mineral study under microscopy in detailed， we use infrared microscopy to determine the fluid inclusions in pyrite， and use the X-ray diffraction （XRD），scanning electronic probe (SEM，both secondary electron modes and back scatter modes)， and transmission electron microscope（TEM） to investigate the morphology and microstructures in pyrite. Electron microprobe(EMPA)， Laser ablation inductively coupled plasma (LA ICP-MS) and Secondary ion mass spectroscopy(SIMS) will be employed to investigate the trace element distribution and concentration， in situ Pb semi-quantitative chronology，and in situ sulfur isotope of pyrite respectively. The geological control factors and impact on variation of morphology， microstructures， trace element concentration， isotopes will be constrained. Indicator or indicator system of tracing various genesis and mineralization using compositional and in situ isotope's characteristics typomorphism will be established and applied to distinguish the genesis of strata-bond deposit within the ore district.

黄铁矿微量元素和原位同位素标型可以示踪矿床成因和成矿过程。粤北地区广泛发育“层控型”硫化物矿床，大宝山多金属矿田是其中典型代表之一，该矿田有三个矿床组成，其中的层状似层状硫化物矿床成因有争议。本文拟以大宝山多金属矿田中不同矿床中不同成因类型的黄铁矿为研究对象，在野外调查和室内精细的矿相学研究基础上，应用红外显微镜、X射线粉晶衍射、扫描电镜（二次电子和背散射电子）、透射电镜进行黄铁矿形貌和超显微结构特征的详细调查，并应用电子探针、激光剥蚀等离子质谱和二次离子质谱等进行黄铁矿微量元素分布和含量、 原位Pb同位素相对年代学以及S同位素的研究，重点探讨不同矿床成因和成矿过程中的黄铁矿的形貌、超显微结构特征，微量元素及同位素标型特征，精细解析影响黄铁矿微量元素和同位素标型的地质因素和约束条件，探索建立黄铁矿微量元素和同位素标型示踪矿床成因和成矿过程的指标或指标体系，并厘定层状似层状硫化物矿床的成因。

黄铁矿是示踪热液矿床成矿过程和研究热液矿床成因最直接的金属矿物。野外地质调查和矿相学研究表明大宝山铜多金属矿田中黄铁矿分布于W-Mo矿床，矽卡岩型Mo-W矿床和层状似层状硫化物矿床中。电子探针面扫描分析表明，除了层状似层状硫化物矿床中的黄铁矿具弱的As不均匀分布外，其余的两类矿床中黄铁矿中均无环带构造；LA ICP-MS分析表明黄铁矿中最富集的微量元素为Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、 Mo、Ag、 In、 Sn、和Sb。不同类型矿床中的黄铁矿具有不同的特征：斑岩型矿床中的黄铁矿富Co、Cu和Se；矽卡岩矿床中的黄铁矿微量元素变化较大，但具有较均匀的Mo和较高的Co/Ni比；层状似层状硫化物矿床中则富Ag而贫Co、As、Sb和Se，并具有均匀的Ni含量。黄铁矿微量元素的变化不仅取决于成矿时物理化学条件的变化（温度和氧化还原条件等），而且还受不同成矿流体性质的影响。.矿区三个花岗岩样品的LA ICPMS U-Pb 谐和年龄分别为 169.0±1.9 Ma, 171.3±1.4 Ma, 450.2±2.9 Ma, 表明该花岗岩 体为一复式岩体, 主体为燕山期花岗岩, 但局部有加里东期花岗岩。燕山期岩体的锆石 具有低的负 εHf(t)值(分别为–12.19~ –8.51 和–19.47~ –8.63), 二阶段模式年龄(tDM2)为 1.45~1.63 Ga; 加里东期岩体的锆石具有高的 εHf(t)值(8.89~12.06), tDM2为 0.62~0.78 Ga, 表 明其源区有新生地壳物质的贡献, 暗示早古生代加里东期大宝山区域处于伸展环境。.矿石S、Pb同位素和岩矿石地球化学特征表明，似层状铜铅锌矿体的形成与海底火山-热液活动有关，而斑岩型和矽卡岩型矿体中的硫主要来自与斑岩体相关的深部岩浆。铅同位素研究表明铅的来源较为复杂，但主要源与上地壳、少量铅具有深源特征。基于以上特征，大宝山多金属矿田存在三种不同类型的矿床，和粤北地区其它层状似层状矿床一致，其成矿过程经历了沉积成矿期-燕山期岩浆热液改造成矿期，并在此基础上总结和构建了大宝山铜多金属矿床的成矿模式。