《Journal of Asian Earth Sciences》：Fluid evolution in the Naxi Fe polymetallic deposit, Eastern Kunlun, China: Insights from in-situ trace element and sulfur isotope compositions of pyrite and pyrrhotite
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接触变质作用控制下的东昆仑Naxi skarn型铁多金属矿床成矿流体演化及硫同位素示踪研究，通过LA-ICP-MS原位分析揭示四期硫矿物（Py1-Py3）的微量元素和硫同位素特征，证实晚期流体沸腾导致Fe-Pb-Zn富集，并形成负δ34S分馏。该矿床为典型接触变质型skarn矿，流体冷却沸腾主导金属沉淀，为类似构造环境找矿提供新思路。
郭荣强|韩世炯|曹成刚|史开章|袁宇瑞|唐明宇|袁金鑫|方永坤|贾玉山
吉林大学地球科学学院，长春130061，中国
摘要
中国东昆仑地区纳林沟勒赫西（纳西）矽卡岩型铁多金属矿床的成因至今仍不明确。本研究通过对黄铁矿和磁黄铁矿进行原位激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析，以揭示其流体演化过程。研究识别出四个硫化物生成阶段（Py1、Py2、Po、Py3）。早期黄铁矿（Py1、Py2）富含钴（Co/Ni > 1），表明其具有热液成因；而晚期黄铁矿（Py3）则明显富集砷（As）、铅（Pb）、铋（Bi）和锑（Sb）。硫同位素（δ3?S = ?5.9‰ 至 8.2‰）从早期阶段（平均 6.6‰）到晚期阶段（平均 ?5.3‰）呈下降趋势。早期较高的 δ3?S 值表明热液中的硫可能与地壳或石灰岩中的硫混合。Py3 的多孔结构、微量元素特征及主成分分析共同表明发生了晚期流体沸腾事件。这种沸腾作用增加了氧逸度及 pH 值，引发了贱金属沉淀，并导致了硫同位素的分馏，从而形成了负 δ3?S 值。纳西矿床被归类为典型的矽卡岩型矿床，由热液流体与大岗沟组石灰岩的接触变质作用形成。流体冷却和沸腾是控制金属沉淀和同位素变化的关键机制。本研究为矽卡岩型矿床中的沸腾过程提供了地球化学证据，对探索齐曼特吉带及其他类似内陆地区的隐伏矿床具有重要意义。
引言
东昆仑地区的齐曼特吉-杜兰金属矿带是青海省主要的矽卡岩型铁多金属矿带，位于喀喇丹盆地南缘，西起齐曼特吉，东至杜兰以东的青根河，南界为昆忠断层，北界为喀喇丹盆地（Yao 等，2018）。该地区分布着众多矽卡岩型铁-铜多金属矿床，包括叶马泉、肯德克克、加林盖、奈库头、胡头崖、景仁-英青沟、群利和塔文查汉等矿床（图 1b；Chang 等，2019；Feng 等，2009；Liu 等，2006；Zhang 等，2010）。这些矿床被认为是同一区域印支构造运动和岩浆活动在不同阶段、深度和位置下的产物（Feng 等，2011；Feng 等，2010）。
纳林沟勒赫西（以下简称纳西）矿床是一种矽卡岩型铁多金属矿床，总资源量为 717 万吨铁、10 万吨铜和 15 万吨锌，平均品位分别为 39.61%、1.41% 和 4.97%。纳西矿床代表了齐曼特吉矿带内的其他矽卡岩系统，如叶马泉和加林盖矿床，但其成因机制仍存在争议，部分原因在于矿床表面覆盖层较厚。因此，详细研究纳西矿床的流体演化过程有助于深入了解区域矿化控制机制，并为这些矿床的成因提供更全面的认识。尽管过去十年进行了大规模采矿活动，但该地区仍被厚厚的砾岩和沙丘覆盖（图 2），导致地质调查主要局限于初步的矿物学和地球化学特征分析。因此，矿床的成因及成矿流体的演化过程仍不甚清楚。
由于沉积层覆盖广泛，地下特征研究依赖于钻探岩芯分析。本研究选取了纳西矿床岩芯样本中的黄铁矿和磁黄铁矿进行研究。根据其纹理、矿物组合及交代关系，识别出四个硫化物生成阶段：（1）Py1a 和 Py1b；（2）Po；（3）Py2；（4）Py3a 和 Py3b。采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术进行了原位微量元素和硫同位素分析，这些发现为纳西矿床的成矿过程、成矿流体演化及矿物沉淀机制提供了新的见解。
区域地质
齐曼特吉地区位于东昆仑造山带西部，受多次构造和岩浆作用的影响，形成了复杂的地质框架。该区域包含多个不同的构造单元，包括北齐曼特吉岩浆弧带、齐曼特吉缝合带和北昆仑岩浆弧带，这些单元由前寒武纪、古生代和中生代的多种岩石组成（Feng 等，2010；Meng 等，2013；Xu，2008）。
矿床地质
纳林沟勒河地区的纳西矿床被归类为接触变质矽卡岩型矿床（Huang 等，2020；Zhang 等，2016）。纳林沟勒河以西地区以沙漠和戈壁地貌为主，地表完全覆盖着第四纪地层，厚度约为 150 至 300 米（图 2、图 3）。初步勘探区的主要地层包括寒武纪-奥陶纪、石炭纪地层等。采样与分析方法
为研究纳西矿床的成矿流体特征及演化过程，我们从纳西矿床的钻探岩芯（坐标 36°52′58.98″N, 92°47′04.98″E）中选取了岩芯样本。岩芯包含了从正长岩、接触带、矽卡岩到石灰岩的完整地层序列。石灰岩中可见广泛的碳酸盐脉、黄铜矿脉、脉状石榴石和粒状石榴石。根据第 3 节中的详细共生关系研究，确定了四个硫化物生成阶段。微量元素分析
使用 LA-ICP-MS 方法对 52 个样品中的微量元素进行了测量，其中 45 个为黄铁矿样本，7 个为磁黄铁矿样本，相关结果汇总在补充表 1 中。数据以箱形图形式展示（图 7），并附有激光剥蚀时间分辨信号曲线（图 8）。成矿流体的沸腾作用
当流体上升且压力降低时，通常会发生流体沸腾，这种现象对金属矿物沉淀的影响远大于单纯的温度下降（Zhang，1997）。因此，流体沸腾被认为是矽卡岩矿床中的主要沉淀机制（Ni 等，2018）。先前的研究也支持这一观点，例如阿根廷的维加斯佩拉达斯铁-铜矿床（Pons 等，2009）、伊朗的马兹拉埃铜矿床（Mollai 等，2009）等案例。结论
- （1）
纳西矿床是通过晚三叠世热液流体与大岗沟组石灰岩的接触变质作用形成的典型矽卡岩型矿床。早期黄铁矿中较高的 δ3?S 值（平均 6.6‰，最高达 8.2‰）可能反映了硫来自非纯岩浆源，可能涉及地壳物质的混入或来自大岗沟组石灰岩的贡献。
- 晚期流体沸腾作用通过独特的矿物结构（多孔的 Py3）和微量元素特征得到证实。
作者贡献声明
郭荣强：撰写、审稿与编辑；韩世炯：指导；曹成刚：资源分析；史开章：野外调查；袁宇瑞：数据可视化；唐明宇：结果验证；袁金鑫：结果验证；方永坤：野外调查；贾玉山：资源分析。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本研究得到了青海906工程勘察设计研究院的自有科技项目（项目编号：2023-KJ-08）和国家重点实验室矿床地球化学开放基金（项目编号：202209）的支持。
