天山造山带狼牙山铁矿成因新解：黄铁矿与磁铁矿地球化学及原位Rb-Sr定年约束

推荐 为解决狼牙山铁矿成因争议，研究人员通过电子探针微区分析（EPMA）和激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱（LA-(MC)-ICP-MS）技术，结合硫同位素和原位黑云母Rb-Sr定年，揭示该矿床由早石炭世火山热液成矿期（~344 Ma）和早三叠世矽卡岩成矿期（~239 Ma）叠加形成。研究明确了成矿物质来源与流体演化过程，为天山造山带铁矿勘探提供新方向。

　　

论文解读
天山造山带作为全球重要的金属成矿带，其内部狼牙山铁矿以8000万吨储量成为研究焦点。然而，该矿床复杂的叠加成矿特征长期困扰学界——早期研究提出火山岩型、矽卡岩型或次火山热液交代型等多种成因假说，但缺乏多维度定量化证据。为此，湖南科技大学团队依托《Geochemistry》平台，通过多技术联用揭示其成矿机制。

研究团队采集狼牙山矿床不同阶段的磁铁矿、黄铁矿及黑云母样本，采用电子探针微区分析（EPMA）测定主微量元素含量，并运用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱（LA-(MC)-ICP-MS）进行原位成分解析。针对硫同位素组成，通过δ³⁴S值分析成矿物质来源；结合黑云母Rb-Sr同位素定年技术，首次建立两期成矿事件的年代学框架。

研究结果表明，早石炭世火山热液成矿期（~344 Ma）形成的层状矿体具有δ³⁴S值窄范围（+1.37‰至+2.77‰）、早期磁铁矿（Mag I）高Ti/V比（0.01–0.27%）等特征，指示单一深源岩浆流体系统。而早三叠世矽卡岩成矿期（~239 Ma）则发育不规则矿体，晚期磁铁矿（Mag II）富含Si/Al/Mn（含量分别达SiO₂ 0.29–9.83%、Al₂O₃ 0.03–1.85%），黄铁矿（Py II）δ³⁴S值显著波动（?0.18‰至+3.35‰），反映流体混合特征。两期成矿叠加形成现今复杂矿化格局。

研究团队进一步提出成矿动力学模型：早石炭世弧后盆地俯冲导致含铁岩浆沿火山通道贯入，形成层状矿体；早三叠世区域伸展环境下隐伏岩体与围岩发生交代作用，叠加矽卡岩型矿化。该结论不仅厘清了狼牙山矿床多期成矿过程，更揭示了中亚造山带铁矿"岩浆通道+接触交代"复合成矿机制，为同类矿床勘探提供重要参考。

研究方法简述
本研究依托电子探针微区分析（EPMA）和激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱（LA-(MC)-ICP-MS）技术，选取狼牙山矿床不同成矿阶段矿石样本，系统测定磁铁矿主量元素（TFeO、MnO等）、黄铁矿微量元素（Co/Ni比）及黑云母Rb-Sr同位素组成，并通过硫同位素δ³⁴S值示踪成矿物质来源。

研究结论的科学价值体现在三方面：首先，首次通过原位年代学证据建立两期成矿时空格架，修正了前人单一成因假说；其次，揭示深部岩浆流体与浅部热液体系相互作用机制，为造山带复合成矿系统提供新案例；最后，研究成果直接指导了新疆东天山地区后续找矿工作，在相邻矿区已发现新的矽卡岩型铁矿体。该研究标志着多技术联用解析复杂成矿系统进入精细化阶段，对提升我国战略性矿产资源保障能力具有重要战略意义。