右江盆地八渡地区锑-金多金属矿石低温成矿作用：来自矿物微量元素与硫同位素的约束

《Frontiers in Earth Science》：Low-temperature mineralization of Sb-Au polymetallic ores in the Badu area, Youjiang Basin: constraints from minerals trace elements and sulfur isotopes

　　

引言：右江盆地低温成矿作用的动力学机制及成矿流体来源仍存在争议，尤其涉及印支期与燕山期构造驱动以及深部地壳流体与沉积流体起源之争。方法：研究人员以巴杜锑-金矿床为对象，对黄铁矿、闪锌矿、辉锑矿及铁白云石开展LA-ICP-MS原位(in-situ)微量元素与硫同位素分析，以约束成矿过程并解决区域成矿争议。结果：识别出两期黄铁矿——石英-硫化物脉中表生改造黄铁矿PyⅠ（δ34S=17.93‰–19.53‰，均值18.70‰）与热液自形浸染状黄铁矿PyⅡ（δ34S=17.73‰–18.68‰，均值18.12‰），代表早期热液成矿；闪锌矿具Cd富集、In-Sn-Co亏损及Ga/In<1，显示典型密西西比河谷型(MVT)流体特征；微量元素证实铁白云石沉淀于沉积-热液过渡环境（La=514.08–514.98 ppm，Eu=73.60–93.64 ppm），辉锑矿形成于后续主导热液阶段（La=183.05–223.89 ppm，Eu=12.51–13.93 ppm），辉锑矿显著高Eu代表还原性Eu2+富集成矿热液原生地球化学信号；层位有序热液矿物平均δ34S为铁白云石14.58‰、闪锌矿14.66‰、辉锑矿13.98‰，硫同位素变化结合氧化还原指标记录流体混合与渐进热液演化。讨论与结论：矿物共生与地球化学指纹表明成矿流体以改造沉积孔隙水为主、少量深源贡献，成矿受燕山期软流圈上涌与岩石圈伸展驱动并叠加印支期构造格局；研究建立巴杜矿床锑-金成矿数据驱动成因模型，厘清华南低温成矿域(LTMD)长期动态与流体源争议，补充区域低温成矿理论。

研究背景方面，右江盆地作为华南低温成矿域(LTMD, Low-Temperature Metallogenic Domain)重要组成部分，以卡林型金矿及伴生锑、砷、汞、铊矿构成复杂低温热液成矿系统，区域内成矿时代集中于中生代，并识别出印支期（约225–200 Ma）与燕山期（约148–130 Ma）两期成矿。然而关于主导动力学背景（印支期碰撞后伸展塌陷属特提斯构造域，抑或燕山期古太平洋板块俯冲引发板内岩石圈伸展）、流体来源（深部地壳流体为主还是沉积孔隙水为主）及“沉积-构造-流体”三元控矿模型是否成立长期存在争议。巴杜矿床是右江盆地最大最典型锑-金矿床之一，以往研究多聚焦沉积岩容矿卡林型金矿，对辉长岩(diabase)容矿体系研究不足。研究人员因此选取巴杜矿床，通过高精度微区地球化学手段解析其成矿流体属性与演化，以回应上述争议。该研究发表于《Frontiers in Earth Science》。

关键技术方法方面，研究人员采集巴杜矿区Ⅱ、Ⅳ矿带样品，对黄铁矿、闪锌矿、辉锑矿、铁白云石开展两项原位分析：其一为LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）微量元素分析，剥蚀斑束50 μm、频率6 Hz、能量密度约3.5 J/cm²，以NIST 610等标样校准；其二为LA-MC-ICP-MS（激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱）硫同位素分析，剥蚀斑束20–24 μm、频率5 Hz，静态同步收集³²S与³⁴S，采用标准-样品-标准插分校正质量分馏与基体效应。

研究结果部分，按论文小标题归纳如下。

微量元素特征：黄铁矿分两期，PyⅠ为表生沉积成因，平均Au 34.97 ppm，PyⅡ为热液成因（近辉长岩接触带与断裂分布），平均Au 14.10 ppm，PyⅡ中Co、Ni、Sn、Tl等含量为PyⅠ约10倍且与As负相关，指示热液改造增强。闪锌矿Cd平均3078.86 ppm、Ga/In<1、Zn/Cd约215，具MVT型低温特征。铁白云石球粒陨石标准化La 514.08–514.98、Eu 73.60–93.64，辉锑矿La 183.05–223.89、Eu 12.51–13.93，二者均右倾轻稀土富集、无显著Eu异常，但辉锑矿重稀土更亏、指示更纯热液环境。

硫同位素特征：PyⅠ均值δ³⁴S 18.70‰（17.93–19.53‰），PyⅡ 18.12‰（17.73–18.68‰），铁白云石14.58‰、闪锌矿14.66‰、辉锑矿13.98‰，自早到晚递减，无岩浆高δ³⁴S<5‰信号，反映海水硫酸盐还原叠加流体混合分馏。

讨论部分，研究人员指出PyⅠ与PyⅡ均落热水成因判别区，Co/Ni近0.1、低Se/Ge指示大气降水与低温蒸气参与，Au以晶格Au⁺与As正相关产出，Sb-Au共生受Au⁺+Sb³⁺?2Fe²⁺氧化还原控制。闪锌矿Fe²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺类质同象替代Zn²⁺，亲铜元素As-Sb-Ag-Pb-Sn协同富集，支持低温热液统一演化。流体演化分三阶段：早期表生沉积流体为主混合少量深源形成PyⅠ与铁白云石；中期深源岩浆热液增强改造形成PyⅡ；晚期深源热液主导沉淀辉锑矿与闪锌矿，金属源自深部或辉长岩挥发份远距迁移，硫则取自围岩地层。成矿温度由闪锌矿GGIMFis（Ga-Ge-In-Mn-Fe）地温计计算得237–265℃（均250℃），属低温混合流体。最终建立“早期表生预富集—晚期岩浆热液叠加”两阶段模型，燕山期软流圈上涌提供动力，叠加印支期构造格局。

结论部分翻译如下：基于巴杜矿床微量元素、硫同位素及矿物地球化学系统分析并结合区域地质，主要结论为：巴杜矿床成矿流体为低温混合流体（120–220℃），闪锌矿高Ge、低Fe与Mn及低In-Sn-Co类MVT特征可为证；矿床经历两阶段成矿——早期表生沉积预富集（形成PyⅠ与金预富集）与晚期岩浆热液叠加（提供动力与物质、沉淀主矿物并改造早期矿物）。该研究厘清右江盆地锑-金流体来源与迁移方向，完善“深地幔柱驱动、浅部表生叠加”低温多金属成矿模型，丰富华南LTMD理论体系，并为辉长岩接触带及NEE-NW向断裂交汇区找矿提供地球化学标志。