東昆侖野馬泉鐵多金屬礦床硫同位素地球化學(xué)特征及意義

喬保星+潘彤+陳靜+楊媛

摘要：野馬泉鐵多金屬礦床位于柴達(dá)木盆地西南邊緣與青海祁漫塔格結(jié)合部位，地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是青海省重要的鐵多金屬成礦區(qū)，本文對(duì)該礦床硫同位素組成進(jìn)行詳細(xì)研究，探討了成礦物質(zhì)來(lái)源和礦床成因。結(jié)果表明，該礦床黃鐵礦、黃銅礦δ34S的平均值為3.73‰，屬于混合硫，受區(qū)域構(gòu)造演化殼?；旌系挠绊?，成礦物質(zhì)主要來(lái)源于深源巖漿區(qū)，成礦物質(zhì)在上移過(guò)程中混入了圍巖硫。野馬泉鐵多金屬礦床是可能存在兩期成礦的、與深成巖漿巖源區(qū)有密切成因聯(lián)系的矽卡巖型鐵多金屬礦床。

關(guān)鍵詞：地球化學(xué)；硫同位素；野馬泉；東昆侖

中圖分類號(hào)：P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（B）-00

野馬泉鐵多金屬礦床位于柴達(dá)木盆地西南邊緣與青海祁漫塔格結(jié)合部位，地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，北西西向和北東東向斷裂發(fā)育，該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是青海省重要的鐵多金屬成礦區(qū)，已發(fā)現(xiàn)鐵礦床、礦化點(diǎn)20余處。目前，已在祁漫塔格區(qū)域的成礦條件和成礦規(guī)律方面研究了很多，野馬泉地區(qū)也取得了良好的找礦成果，并積累了大量的資料，目前對(duì)于野馬泉鐵礦床較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)為形成于大約220Ma印支期巖漿作用的矽卡巖型礦床（王存等，2007；劉云華等，2006；張愛(ài)奎等，2010；衛(wèi)崗等，2012；劉建楠等，2013），但隨著新的年齡及一些新證據(jù)的發(fā)現(xiàn)，不同的研究者開始對(duì)礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源及成因產(chǎn)生置疑：高永寶野馬泉礦區(qū)的侵入巖進(jìn)行測(cè)年：花崗巖U-Pb年齡為212.9±1.1Ma，斑狀石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖U-Pb年齡為219±1.1Ma，二長(zhǎng)花崗巖U-Pb年齡為392.6±2.2Ma，認(rèn)為在中泥盆也是一個(gè)成礦時(shí)期，為兩期成礦；由于礦區(qū)內(nèi)硅質(zhì)巖的發(fā)現(xiàn)并且部分礦體受地層控制，認(rèn)為礦體前期受噴流沉積作用后期受到巖漿活動(dòng)的疊加，為噴流沉積+矽卡巖型（潘彤，2008；宋忠寶，2010）。本文也是基于此點(diǎn)進(jìn)行的選題，依據(jù)礦區(qū)內(nèi)的硫同位素進(jìn)行研究，分析其成礦物質(zhì)來(lái)源，進(jìn)而判定礦床成因。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

野馬泉鐵多金屬礦區(qū)處于柴達(dá)木準(zhǔn)地臺(tái)南緣，大地構(gòu)造位置在區(qū)域上位于東昆侖祁漫塔格早古生代裂陷槽。礦區(qū)出露地層主要為寒武-奧陶紀(jì)灘間山群（∈-OT），晚泥盆世牦牛山組（D3m），晚石炭世締敖蘇組（C2d），早-中二疊世打柴溝組（P1-2dc），第四系。礦區(qū)西北部發(fā)現(xiàn)隱伏的中元古代狼牙山組（Jxl）。礦區(qū)斷裂發(fā)育，共出露有17條斷裂，區(qū)內(nèi)斷裂主要為NWW、NW向，NE向和NE向三種類型，其中NWW、NW向斷裂是成礦期構(gòu)造為成礦熱液的運(yùn)移、儲(chǔ)存提供了便利，是礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造，NE向斷裂為成礦后斷裂。

礦區(qū)內(nèi)加里東期至燕山期巖漿巖均發(fā)育。印支期三疊世的巖體在地表大面積出露，巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖、含黑云母閃長(zhǎng)巖及（似斑狀）二長(zhǎng)花崗巖。礦區(qū)依據(jù)地磁異常共圈出14處異常，劃分為南、北兩個(gè)礦帶。目前礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦體，主要產(chǎn)于中酸性侵入巖與晚石炭世締敖蘇組、寒武-奧陶紀(jì)灘間山群外接觸帶矽卡巖中，礦種以鐵、銅為主，成礦類型屬于接觸交代型。

圖1 野馬泉礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)孫豐月等，2009修改）

1—第四系； 2—早-中二疊統(tǒng)打柴溝組碎屑巖及灰?guī)r； 3—早-中二疊統(tǒng)打柴溝組燧石條帶灰?guī)r； 4—晚石炭世締敖蘇組灰?guī)r； 5—晚泥盆世牦牛山組安山巖夾英安巖； 6—寒武-奧陶紀(jì)灘間山群大理巖、鈣板巖夾硅質(zhì)巖； 7—輝綠玢巖； 8—閃長(zhǎng)玢巖； 9—閃長(zhǎng)巖； 10—花崗閃長(zhǎng)巖； 11—花崗巖； 12—矽卡巖； 13—鐵礦體； 14—地質(zhì)界線； 15—推測(cè)斷層； 16—逆斷層； 17—轉(zhuǎn)換斷層； 18—地磁異常及編號(hào)

2 硫同位素特征

2.1 樣品及測(cè)試方法

本次共采集9件硫化物樣品，分別挑選單礦物進(jìn)行S同位素測(cè)試，樣品采自野馬泉礦區(qū)、尕林格礦區(qū)、卡而卻卡礦區(qū)的矽卡巖及原生礦石。硫同位素分析方法及步驟如下：選取具代表性樣品，經(jīng)手工進(jìn)行逐級(jí)破碎、過(guò)篩，在雙目鏡下挑選粒度0.2-0.4mm，純度>98%，2g以上的單礦物。單礦物的挑選在廊坊科大完成的。最后選500mg以上的樣品送核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，儀器型號(hào)為Delta v plus，檢測(cè)方法和依據(jù)為DZ/T 0184.14-1997《硫化物中硫同位素組成的測(cè)定》。

2.2 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)野馬泉礦區(qū)的9個(gè)硫同位素樣，共9個(gè)分析結(jié)果（表1），可以看出δ34S的值為1.5‰～4.9‰，其中集中于于3.3～4.9‰，變化范圍窄，平均值為3.73‰。黃鐵礦、黃銅礦的δ34S的特征如圖2所示。其中6件黃鐵礦的δ34S變化范圍為1.5‰～4.9‰，平均值為3.8‰；3件黃銅礦的δ34S變化范圍為2.4‰～4.3‰，平均值為3.6‰。黃鐵礦δ34S的平均值略大于黃銅礦，符合礦物與H2S之間硫同位素的平衡分餾系數(shù) 。因此各硫化物晶出過(guò)程中礦區(qū)中的硫化物34S的分配已處于平衡狀態(tài)。

表1 野馬泉礦區(qū)硫同位素組成

序號(hào) 樣號(hào) 樣品名稱 δ34SCDT/×10-3

1 M4df-S1 黃鐵礦 3.3

2 ZK6821-S1 黃鐵礦 4.8

3 ZK11201-S1 黃鐵礦 1.5

4 ZK90801-S2 黃鐵礦 3.5

5 ZK801-S4 黃鐵礦 4.9

6 ZK9008-S2 黃鐵礦 4.8

7 2012野（Re-Os）-TW1-1 黃銅礦 4.1

8 2012野（Re-Os）-TW1-2 黃銅礦 4.3

9 2012野（Re-Os）-TW1-3 黃銅礦 2.4

3 討論

3.1硫同位素特征

硫同位素是礦床成因和成礦物理化學(xué)條件的指示劑，金屬礦床中硫的來(lái)源主要有原生硫、地殼硫和混合硫（王奎仁等，1989）主要有3個(gè)儲(chǔ)存庫(kù)，即幔源硫（δ34S=0±3‰）、海水硫（δ34S=20‰）和沉積物中還原硫。野馬泉礦區(qū)硫同位素特征如圖2所示，δ34S值為1.5‰～4.9‰，集中于3.3～4.9‰，變化范圍窄，全是正值，偏重硫同位素。說(shuō)明硫同位素均一化程度高，而硫來(lái)源比較穩(wěn)定。根據(jù)硫化物的δ34S平均值估計(jì)成礦熱液的δ34S值為3.73‰。地幔δ34S值通常為-2～2‰的范圍內(nèi)（ Thode等，1961），大洋島弧玄武巖硫化物δ34S值在 -0.9～2.9‰范圍內(nèi)（ Seal，2006），混合巖漿硫的δ34S值范圍為-2.9～4.9‰，并且由于地殼物質(zhì)的混入使得該范圍值有所提高（馬圣鈔，2012）。通過(guò)δ34S的范圍可以看出野馬泉礦床中的硫?yàn)榛旌狭?。endprint

3.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

對(duì)比鄰區(qū)的虎頭崖礦區(qū)及尕林格礦區(qū)，馬圣鈔（2012）得到虎頭崖礦區(qū)硫化物硫中的δ34S平均值為4.4‰，雷源保（2014）得出的虎頭崖礦區(qū)硫化物硫中的δ34S平均值為5.2‰，孔德峰（2013）得尕林格礦區(qū)礦石中δ34S平均值為3.53‰?？梢钥闯鲆榜R泉礦區(qū)中硫化物的δ34S平均值3.73‰與鄰區(qū)硫同位素化學(xué)特征相符，礦區(qū)成礦物質(zhì)主要來(lái)源于深源巖漿區(qū)，成礦物質(zhì)在上移過(guò)程中混入了圍巖硫。結(jié)合區(qū)域的區(qū)域構(gòu)造演化歷史來(lái)看：東昆侖花崗巖的形成與4期構(gòu)造-巖漿旋回有關(guān)，其中以早古生代和晚古生代-早中生代這兩期構(gòu)造-巖漿旋回為主。在這兩期構(gòu)造-巖漿旋回的末期都對(duì)應(yīng)著世洋盆閉合俯沖和碰撞造山運(yùn)動(dòng)并伴隨著巖漿混合作用與底侵作用。野馬泉礦區(qū)與成礦有關(guān)的花崗巖體是一種富硅富鉀過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性、具有殼?；旌咸卣鞯?I型花崗巖，形成于構(gòu)造-巖漿旋回的俯沖結(jié)束-碰撞轉(zhuǎn)變期，由碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)向后碰撞的伸展環(huán)境該背景之下，巖體源區(qū)經(jīng)歷過(guò)板狀俯沖，殼幔物質(zhì)混合形成母巖巖漿，而后巖漿上侵經(jīng)分異演化并最終固結(jié)成巖（另文發(fā)表）。礦區(qū)δ34S為1.5‰～4.9‰，平均值為3.73‰，這一范圍落在花崗巖類δ34S （?13.4～26.7‰）（鄭永飛，2000）中，且與磁鐵礦系列花崗類δ34S （0.6～9.2‰）（Seal R R II，2006）接近。豐成友（2010）對(duì)祁漫塔格地區(qū)硫同位素研究表明，該地區(qū)與巖漿成礦關(guān)系密切的海西?印支期典型斑巖型礦床的δ34S （0.5～4.5‰），矽卡巖型礦床δ34S （-2.1～10.1‰），其成礦物質(zhì)主要來(lái)自巖漿巖和被交代的圍巖。野馬泉鐵多金屬礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)源于巖漿巖，部分來(lái)源于圍巖。

3.3 礦床成因

本次研究還對(duì)礦區(qū)內(nèi)的M13中與成礦有關(guān)的花崗閃長(zhǎng)巖進(jìn)行LA-LCP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，得到的年齡為220.53±0.69 Ma和400.8±1.4 Ma（另文發(fā)表），表明礦區(qū)成巖應(yīng)該有兩期，即加里東晚期和印支晚期；同時(shí)高永寶對(duì)野馬泉礦區(qū)M13異常內(nèi)隱伏的花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，獲得的年齡分別為386±1Ma和393±2Ma，屬于早中泥盆世。結(jié)合本區(qū)的硫同位素特征，說(shuō)明在早古生代和晚古生代-早中生代這兩期構(gòu)造-巖漿旋回的末期礦區(qū)都有巖漿侵入，深源巖漿經(jīng)歷板狀俯沖以及巖漿混合作用和底侵作用，這種殼幔物質(zhì)混合形成的巖漿在上侵過(guò)程中經(jīng)分異演化及同化混染作用與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換，汲取了部分地層中的成分，并最終固結(jié)成巖。此次研究還行了礦石Re-Os同位素測(cè)試，得到的年齡約為230Ma，因此推測(cè)野馬泉鐵礦區(qū)早-中泥盆世的花崗巖可能只是對(duì)成礦物質(zhì)進(jìn)行了富集或初步成礦，主成礦還是由于形成于中-晚三疊世的花崗巖，也說(shuō)明野馬泉鐵多金屬礦床可能存在兩期成礦，礦床類型為矽卡巖型礦床，與深成巖漿巖源區(qū)有密切成因聯(lián)系。

4 結(jié)論

（1）野馬泉礦區(qū)的黃鐵礦、黃銅礦的硫主要來(lái)源于硫同位素比較均一的、富重硫同位素的深源巖漿源區(qū)，成礦物質(zhì)在上移過(guò)程中混入了一定的圍巖硫。

（2）通過(guò)對(duì)比鄰區(qū)及區(qū)域構(gòu)造演化，野馬泉鐵多金屬礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)源于經(jīng)歷了殼?；旌系臐{巖，部分來(lái)源于圍巖。

（3）野馬泉鐵多金屬礦床是可能存在兩期成礦的、與深成巖漿巖源區(qū)有密切成因聯(lián)系的矽卡巖型鐵多金屬礦床。

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