阿根廷南部普纳高原萨拉尔德尔普洛莫石灰华系统的砷酸铜矿化作用：化学与矿物学研究方法

《Journal of South American Earth Sciences》：Copper-arsenate mineralization in the Salar del Plomo travertine system, Southern Puna Plateau (Argentina): a chemical and mineralogical approach

　　

摘要

Salar del Plomo泉华系统（阿根廷蓬纳高原）在热液–蒸发岩环境下保存了一类不寻常的金属碳酸盐与砷酸盐矿物组合。矿化包括含As、Sr、Pb的霰石，含Cu和Pb的碳酸盐矿物（蓝铜矿和白铅矿），含Pb和Cl的碳酸盐矿物（磷氯铅矿），以及含Cu、Zn、Fe、Mg的砷酸盐矿物（砷铜矿、砷锌矿、砷酸铁锂、砷酸镁锂和砷酸镁镍）。岩石学、矿物学和地球化学数据揭示了一个明显的南北向矿物学及地球化学梯度，记录了上升热液流体在盐湖中迁移过程中逐步演化的过程。北部区域以裂缝脊泉华为特征，由富含CO₂和金属（富集Sr、Pb、As、Cu、Zn）的流体聚焦排出形成；而向南方向，蒸发岩影响逐渐增强，表现为Na、Cl、Mg富集，氯酸盐、硫酸盐和硼酸盐矿物的出现，以及远端台地碳酸盐和硫酸盐沉积物的发育。这些矿物学和地球化学变化记录了碳酸盐–蒸发岩盆地中热液–蒸发岩系统内流体化学、矿物沉淀和蒸发浓缩的变化过程。这些发现提供了证据，表明盐湖承载的泉华系统可以保存金属迁移过程中超越主要热液排出区的矿物学和地球化学特征。

引言

泉华沉积是由富含钙（Ca）和碳酸氢盐的泉水沉淀形成的热液碳酸盐（例如，Pentecost, 2005）。其形成受流体成分、二氧化碳（CO₂）脱气、水动力条件以及宿主盆地的构造框架之间复杂相互作用的控制（例如，Pentecost, 2005; Hammer 等, 2010; Fouke, 2011）。因此，泉华可以保存热液流体演化、水–岩相互作用以及碳酸盐沉淀过程中发生的物理化学变化的宝贵记录。其沉积构造受区域和局部因素的影响，包括构造和火山活动、岩性、地形、排出速率、流动路径和泉水化学性质（例如，Altunel和Hancock, 1993a, 1993b; ?zkul 等, 2002; Della Porta, 2015）。

在阿根廷西北部，几个盐湖盆地在活跃火山活动、构造运动、热液排出和极端干旱的综合影响下，发育了热液碳酸盐–蒸发岩系统（Valero-Garcés 等, 2001; Mors 等, 2022; Varej?o 等, 2025）。沿盐湖边缘，上升的热液流体演化、混合并与高度蒸发的地表条件相互作用，促进碳酸盐沉淀和复杂热液沉积系统的发育。这些沉积物为重建火山–蒸发岩环境中流体演化和矿物沉淀过程提供了宝贵的档案。

金属富集的热液泉华（即富集与矿石相关的金属的热液泉华沉积）已在多个热液环境中被描述，在这些环境中，流体演化和地球化学分异促进了痕量金属碳酸盐及相关砷酸盐和硫酸盐矿物的沉淀（Bernasconi 等, 1980; Boni 等, 2007; Rossi 等, 2015; Kanellopoulos, 2017）。其矿物组合和地球化学特征可能保存了关于热液流体演化、痕量元素迁移性和矿物沉淀过程的宝贵信息。尽管具有重要性，金属富集的热液泉华在中安第斯热液–蒸发岩盆地中仍相对研究不足。在这些系统中，Salar del Plomo的第四纪泉华代表了与Cu富集矿化在空间上相关的含金属热液碳酸盐的不寻常实例（Sillitoe和Rodríguez, 2022）。先前的地质研究和小规模采矿活动记录了盐湖盆地内富含Cu的泉华脉和壳层（Angelelli和Valvano, 1946; Ricci, 1983, 1999）。然而，这些沉积物的矿物学组成、痕量元素分布以及控制矿物沉淀和金属富集的过程仍受到限制。理解这些泉华的矿物学和地球化学特征很重要，因为它们提供了在碳酸盐沉淀、硫酸盐积累和痕量金属富集同时发生的火山–蒸发岩盆地中热液流体演化的记录。

本研究利用XRD、SEM–EDS、ICP-OES/MS和pXRF分析，对Salar del Plomo泉华系统进行了综合的矿物学、岩石学和地球化学表征。本研究的目的是：(i) 表征泉华的矿物组合和结构，(ii) 确定主要和痕量元素的分布，以及(iii) 评估热液流体在盐湖中迁移过程中的矿物学和地球化学演化以及蒸发岩过程对碳酸盐沉淀和痕量元素分布的影响。研究结果提供了南部蓬纳高原热液碳酸盐–蒸发岩系统的新见解。

各章节片段

局部地质背景

研究区域最初由Angelelli和Valvano（1946）命名为Salar del Plomo。后来被更名为Mina Fénix，尽管这一术语仅指包含磷氯铅矿脉的区段。随后，采用La Borita这一名称与矿区相关联（Ricci, 1999; Sillitoe和Rodríguez, 2022）。在本研究中，保留了原名Salar del Plomo。研究区域的区域地质环境见补充材料（图S1）。该

采样与分析方法

采集样品（图1c）以扩展先前发表的Angelelli和Valvano（1946）和Sillitoe和Rodríguez（2022）数据集。野外采样于2024年3月在Salar del Plomo进行（610500E, 7089800S; 海拔3,900米；UTM, 19J; 表S1和图1c）。根据场地的地形特征，采样在五个区域进行：(a) 高泉华带（HTZ），(b) 台地带（TZ），(c) 盐湖区（SZ），(d) 碳酸盐区和红层（RB; 图1b

高泉华带岩性类型

高泉华带以显著的裂缝脊形态为特征。该脊形成一条约400米长的不间断形态构造结构，大致呈南北走向（图1b和c）。大多数原始泉华锥由层状泉华组成（图2a），带状泉华体向上穿透至地表。类似的岩相组合（即层状和带状泉华）已在非活动裂缝脊系统中得到确认

讨论

本研究获得的岩石学、矿物学和地球化学数据为Salar del Plomo泉华系统的概念模型提供了基础（图11）。Salar del Plomo此前被解释为由构造控制的热液排出维持的裂缝脊泉华系统（Sillitoe和Rodríguez, 2022），这里呈现的结果支持并完善了这一解释。所观察到的形态、结构、矿物组合以及

结论

Salar del Plomo泉华系统保存了在盐湖环境中热液流体排出、流体–岩相互作用以及随后蒸发岩改造的详细记录，如矿物学和地球化学变化所反映的，定义了一个系统的南北向梯度，记录了上升热液流体的逐步演化。北部高泉华带记录了富含CO₂和金属的热液流体（富集Sr、As、Pb、Cu

CRediT作者贡献声明

Martina Wiejski-López：概念化。Eduardo D. Wannaz：方法论。Laura C. Borgnino：撰写—初稿，监督，方法论，调查，资金获取，概念化。Gonzalo L. Bia：撰写—初稿，监督，方法论，调查，概念化。Ingrid Kusnir-Walz：方法论，概念化。Bárbara A. Blanco：撰写—初稿，方法论，调查，概念化

未引用参考文献

Kanellopoulos 等, 2017; Pentecost和Viles, 1994; QGIS开发团队, 2024; Rodríguez-Berriguete和Alonso-Zarza, 2019; Villatoro 等, 2007; Zapata, 1983.

献词

本作品献给Barbara Blanco的纪念，她对Salar del Plomo研究和我们研究小组的宝贵贡献将被永远铭记。

生成式AI和AI辅助技术在手稿准备过程中的声明

在本作品的准备过程中，作者使用OpenAI ChatGPT辅助总结句子和改写句子以增强清晰度。所有图表、表格或任何结果均未使用AI生成或修改。在使用该工具后，所有文本均经过作者的严格审查、修订和批准，作者对已发表文章的内容和结论承担全部责任。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些可能影响本论文报告的工作。

致谢

作者感谢CONICET（PIP-2023, PIBAA 2022-2023）和ANPCyT（FONCyT, PICT-2019-02439, PICT-B-2018-04054）的协助，其支持设施和资金用于本调查。Bárbara Blanco和Martina Wiejski-López感谢CONICET的博士奖学金。Ingrid Kusnir-Walz感谢国家大学理事会（EVC-CIN）的"Estímulo a las Vocaciones Científicas"奖学金。我们感谢来自Antofagasta de las

Bárbara A. Blanco|Gonzalo L. Bia|Ingrid Kusnir-Walz|Martina Wiejski-López|Eduardo D. Wannaz|Laura C. Borgnino

地球科学研究中心（CICTERRA），国家科学技术研究委员会（CONICET），科尔多瓦国立大学，阿根廷科尔多瓦