Question

　同位素地球化学特征及对成矿的制约

Answer 1

一、硫同位素地球化学

硫是热液金矿床的重要矿化剂。前人研究表明金硫络合物是热液中金的重要迁移形式之一，因此，硫是金成矿作用中一个重要因素。但由于研究区碳酸盐岩型金矿目前开采以氧化和半氧化矿石为主，原生矿石极为少见，笔者仅在头道门子沟这仅有的一处原生浸染型矿石中选取了一件黄铁矿样品。经中国地质科学院矿产资源研究所稳定同位素实验室测定，其δ³⁴S值为＋5.2‰。显然，这一δ³⁴S值为不大的正值，与冀东金厂峪金矿δ³⁴S值（范围－6.3‰～＋5.2‰，均值3.3‰）（杨振生等，1991）不尽相同，作者认为其可能有一部分硫来源于深源流体。

二、铅同位素地球化学

王郁等（1997）在本区测试了7件铅同位素样品。其中包括沉积白云岩1件、地层中的燧石3件及金矿样品3件。其特征见表5-5。

表5-5　冀东地层和金矿区铅同位素组成

（一）矿石铅同位素组成

矿石铅同位素组成变化不大，其组成为：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb18.456～18.785，均值18.600;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb15.633～15.647，均值15.640;²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb37.627～37.855，均值37.724。在Zartman的铅同位素演化图上，代表矿石铅的样品投影点均落在了造山带铅演化曲线的上方、近造山带铅演化曲线附近，表明矿石中铅的来源主要与造山带有关。

（二）地层中岩石铅同位素特征

地层中岩石铅同位素组成为：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb17.843～18.609，均值18.164;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pbl5.484～15.609，均值15.537;²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb37.560～38.053，均值37.770。在Zartman的铅同位素演化图上，地层中岩石铅的样品位于上地幔铅与造山带铅演化曲线之间，表明中新元古界地层中铅源具部分深源特点，同时又受到了造山作用的影响（铅同位素投影点向造山带演化曲线靠近）。

（三）冀东金厂峪金矿的铅同位素特征

金厂峪金矿矿石铅和太古宙古老岩石铅的组成，明显特征是铅同位素比值均低于中新元古界地层及其中的碳酸盐岩型金矿的铅同位素比值。其中矿石铅的组成变化较大，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb15.74～16.057;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb15.19～15.3088;²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb36.669～36.006；μ值变化范围为7.061～9.337（属地幔铅的μ值，少部分接近造山带的μ值），表明金厂峪金矿矿石铅经历了两种或多种U-Th-Pb体系的演化过程，具有古老异常铅的特征。在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb单阶段增长曲线上，矿石铅和岩石铅处于同一条演化曲线，表明了二者之间的渊源关系（林尔为等，1985）。在Zartman铅同位素构造环境图解上，可见矿石铅主要分布在下地壳铅和地幔铅、地幔铅和造山带铅平均演化曲线之间，少部分位于上地壳铅与造山带铅演化曲线之间，表明矿石铅具多来源特征，一部分来源于深源铅，一部分来源于太古宙绿岩带岩石，同时一部分铅受到了后期造山作用的改造。

与冀东金厂峪金矿石不同的是，中新元古界碳酸盐岩型金矿的矿石铅主要与造山作用有关，即中生代燕山陆内造山作用过程中的构造－岩浆作用为MCD型金矿提供了丰富的铅源。

三、氦同位素地球化学

氦同位素是目前示踪成矿物质来源，尤其是判定是否有幔源物质参与成矿的最有效方法之一。本文中，选择冀东地区3种代表性金矿床，由中国地质科学院矿产资源研究所李延河等进行了氦同位素测定，其结果为头道门子沟含金石英脉中石英样品：³He/⁴He（×10^-6）比为0.29；金厂峪金矿含金石英脉中石英样品：³He/⁴He（×10^-6）比为0.37；牛心山金矿含金石英脉中石英样品：³He/⁴He（×10^-6）比为0.02。

研究表明（Stuart F.M．等，1995；胡瑞忠等，1998），地壳氦的³He/⁴He值为0.01～0.05Ra（Ra为空气中³He/⁴He值），上地幔氦的³He/⁴He值为6～9Ra，二者存在高达1000倍的差异，因此极易用于成矿物质来源的示踪。

显然，头道门子沟金矿和金厂峪金矿石英样品中的³He/⁴He值是地壳氦中该比值的6～7倍，显示了其成矿物质来源中有幔源物质的明显添加；而牛心山金矿石英样品的³He/⁴He值与地壳氦的比值一致，反映了该矿床物质来源主要是壳源的，这与牛心山金矿有关的牛心山花岗岩岩体是壳源成因的结论是一致的。

四、硅同位素地球化学

近年来硅同位素在地质上尤其是矿床中的应用日趋广泛。据丁悌平等（1994）研究，华北中元古界地层中硅化球状叠层石的δ³⁰Si为2.4～3.3；火山岩及深海放射虫硅质岩δ³⁰Si为0.1～0.5（喷气沉积矿床的δ³⁰Si值亦属于此）；浅海及半深海硅质岩的δ³⁰Si为0.3～1.3。白云鄂博、青城子等矿区硅质岩和大红峪组火山岩的δ³⁰Si为0.1～0.8。本文测得的中新元古界容矿岩石硅质岩的δ³⁰Si为1.7～2.1，金矿体中脉石英及硅质岩石的δ³⁰Si为1.6～2.1，二者比较接近，并均与中元古界硅化球状叠层石的δ³⁰Si值的变化范围相当，说明矿体中脉石英及硅质岩或硅化岩石中的δ³⁰Si主要源自于生物沉积成因的中新元古界硅质岩石。