Question

稳定同位素地球化学特征

Answer 1

稳定同位素地球化学在解决诸如成矿物质来源、成矿流体来源、成矿物理化学条件和成矿过程等矿床学研究的重要问题方面起到了极其重要的作用。本次研究工作在收集、整理前人对该地区阿希、伊尔曼得、塔吾尔别克和阿庇因迪等金矿稳定同位素数据（表5-2）的同时，对部分矿床进行了补充测试，现分述如下。

（一）硫同位素

由于本地区金矿床受开采程度和表生作用的影响，很难选到能够进行硫同位素测定的新鲜硫化物，因此只收集到前人关于阿希金矿和伊尔曼得金矿钻孔岩石中部分岩石（矿物）的硫同位素的数据，所有数据见表5-2，硫同位素组成直方图见图5-7。

图5-7 金矿床硫同位素组成直方图

由表5-2和图5-7可知，阿希金矿床金属硫化物的δ³⁴S分布范围为0.95‰～10.51‰，平均值为4.93‰，峰值域为4‰～6‰，除10.51‰一个值外，其他数据的极差较小，变化区间较窄，均一化程度较高，反映了其所代表矿石硫同位素组成特征属于“重硫型”（沙德铭等，2005），同位素数值没有负值出现，说明成矿作用过程中硫的来源可能比较单一，以深源火山成因硫为主，同时分布范围较窄，说明环境相对稳定。伊尔曼得金矿床不同类型岩石的硫同位素组成变化为3.77‰～15.84‰，其中蚀变岩石和未蚀变岩石的硫同位素组成特征基本一致，分别为3.77‰～13.23‰和5.63‰～15.84‰，而黄铁矿的同位素值变化范围为5.05‰～12.77‰，略低于蚀变围岩的全岩同位素值（表5-2），表明他们的硫可能具有相同的来源。

表5-2 吐拉苏火山断陷盆地金矿床硫同位素组成特征

（二）氢氧同位素

本次研究中收集到阿希、伊尔曼得和塔吾尔别克金矿床的氢、氧同位素资料，同时对阿希金矿床矿石中的4件方解石分别进行了氢、氧同位素数据的补充测试，测试工作在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成，所有数据均列于表5-3，依据氢、氧同位素数据绘制的δ¹⁸O_水-δ¹⁸D_SMOW图解见图5-8。

由表5-3可以看出，阿希金矿床矿石δD的变化范围为-60‰～-115‰，相应的δ¹⁸O_SMOW值变化于5.0‰～13.2‰之间，其中石英的δD的变化范围为-60‰～-115‰，δ¹⁸O_SMOW值变化范围为5.94‰～13.20‰之间，相应的δ¹⁸O_水的变化范围为-10‰～6.73‰；方解石的δD的变化范围为-78‰～-81‰，δ¹⁸O_SMOW值变化范围为5‰～10.9‰。利用相关同位素分馏方程和均一温度计算出的δ¹⁸O_水值为-5.42‰～-11.68‰。表明成矿流体的来源主要为大气降水（图5-8）。

伊尔曼得金矿床硅质岩矿石δD的变化范围为-61‰～-98‰，相应的δ¹⁸O_SMOW值变化范围为11.81‰～17.72‰，钻孔岩石δ¹⁸O_水的变化范围为1.7‰～4.3‰，而地表硅化岩δ¹⁸O_水的变化范围为-7.5‰～-11.2‰。由图5-8可以看出，成矿流体为岩浆水和大气降水的混合。

表5-3 吐拉苏火山盆地部分金矿床氢氧同位素组成

塔吾尔别克金矿床矿石石英δD的变化范围为-98‰～-101‰，相应的δ¹⁸O_SMOW值变化范围为10.3‰～10.7‰。

由图5-8可知，它们的投影基本上均远离岩浆水的范围而向大气降水线偏移，显示出具有大气降水的特点，说明成矿热液系统的水主要是大气降水，表明本区的金矿床氢、氧同位素组成与我国东部沿海陆相火山岩区以及世界其他地区的浅成低温金矿床的成矿流体具有相似的来源，即以大气降水为主，可能有少量的岩浆流体也参与了成矿。

图5-8 吐拉苏火山盆地金矿床成矿流体的δ¹⁸O_水-δD图解

（三）碳同位素组成

本次研究共收集到阿希金矿碳同位素数据6件，补充测试了4件方解石样品，测试工作是在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成的。所有的数据均列在表5-4中。

表5-4 阿希金矿床碳同位素组成

由表5-4可知，阿希金矿矿石方解石的碳同位素组成δ¹³C变化范围为-2.0‰～+2.9‰，平均值为+0.71‰，与海相碳酸盐岩（（0.5±1.56）‰），比较接近，而与地幔碳酸岩（（-5.1±1.4）‰）相差较大。这在一定程度上说明了矿石和围岩可能具有相同的碳来源，即矿石碳的来源可能以地层为主，也有少量的岩浆来源的碳。

根据以上几个典型金矿床的碳、氢、氧和硫同位素组成特征，结合区域地质背景，可以推断出，吐拉苏火山断陷盆地以浅成低温热液型为主的金矿床的碳主要来自围岩，硫同位素组成以深源火山成因硫为主，而成矿流体以大气降水为主，混入有不同程度的岩浆热液。