土耳其中安纳托利亚古尔科纳克铁（铜）矽卡岩矿床的成矿作用与热液演化：基于流体包裹体、稳定同位素（C-O-S）及地质年代学的认识

《Journal of Geochemical Exploration》：Ore genesis and hydrothermal evolution of the Gülkonak Fe (Cu) skarn deposit, Central Anatolia, Türkiye: Insights from fluid inclusions, stable isotopes (C–O–S), and geochronology

　　

•黄铁矿的ReOs年龄（74–73 Ma）揭示了Gülkonak铁（铜）矿床的成矿时间。
•成矿组分来源于地壳和地幔两个来源。
•高流体-岩石比表明沉积过程以岩浆流体为主。
•两次流体沸腾事件对矿化作用至关重要。

**引言**

矽卡岩矿床产于各种围岩和构造环境中，含有铁、钨、铜、钼、铅、锌和锡等具有重要经济价值的金属（Einaudi等，1981；Meinert等，2005）。矽卡岩矿床与造山带中的岩浆侵入体表现出复杂的空间-时间关系，在大多数情况下，它们与岩浆-热液成矿系统在成因上相关联（Einaudi等，1981；Hedenquist和Lowenstern，1994；Meinert等，2005；Sillitoe，2010）。土耳其是阿尔卑斯-喜马拉雅造山带的一部分，其特征是在晚白垩世至中新世新特提斯洋闭合过程中形成的各种陆块和缝合带（?eng?r和Y?lmaz，1981；Robertson和Dixon，1984；Okay和Tüysüz，1999）（图1a）。土耳其拥有浅成热液和矽卡岩矿床的重要典型实例，这些矿床是与大陆碰撞和由新特提斯洋壳俯冲引起的碰撞后岩浆作用相关的斑岩铜-钼-金成矿系统的重要组成部分（Yi?it，2006；Richards，2015；Ku?cu等，2019）。

Gülkonak铁（铜）矽卡岩矿床位于中央安纳托利亚结晶杂岩体中，这是阿尔卑斯-喜马拉雅造山带中的陆块之一（图1）。该杂岩体由复杂的侵入岩组成，始于安纳托利亚-托罗斯平台沿伊兹密尔-安卡拉-埃尔津詹缝合带与本廷岩浆弧的碰撞，并在碰撞后的区域伸展应力状态下继续演化（?lbeyli等，2004；Kad?o?lu等，2006；Boztu?等，2007, 2009；I??k等，2008；Boztu?和Harlavan，2008；K?ksal等，2013）。地球化学和地球年代学数据表明，该杂岩体中的同碰撞期花岗岩质岩主要为S型，而碰撞后花岗岩质岩则具有I/H型、I-S型和A型特征（图1）。它们表现出两个侵入高峰，分别在约87–82 Ma（Tatar和Boztu?，2005；Boztu?等，2009；K?ksal等，2012）和约82–71 Ma（K?ksal等，2004；Boztu?等，2009；Deliba?等，2011；K?ksal等，2013），分别对应于该杂岩体的同碰撞期地壳增厚和随后的碰撞后岩浆阶段。该杂岩体中碰撞后的I-/H型和I-S型深成岩在成因上与斑岩钼（铜）矿床和钙型铁（钨）、铁、铅锌矽卡岩矿床相关（Deliba?和Gen?，2012；Ku?cu等，2019；Y?lmazer和Terzi，2025；Orhan，2025）。该区域斑岩钼（铜）矿床的ReOs年龄指示了两个成矿期，分别为78.0–77.1 Ma和76.2–73.6 Ma（Deliba?和Gen?，2012）。?elebi铁（钨）和Keskin铅锌矽卡岩矿床的ArAr年龄相对更为集中，分别为74.2 Ma和70.4 Ma（Ku?cu等，2019）（图1b）。基于斑岩钼（铜）系统和矽卡岩矿床的年龄数据，Ku?cu等（2019）认为这些矿化作用可能是同时代起源的，年龄范围为78.0至70.4 Ma。

Gülkonak铁（铜）矽卡岩矿床在成因上与碰撞后的I型Behrekda?花岗岩质岩相关（Orhan，2025）。Behrekda?花岗岩质岩是位于该杂岩体西部一个北东走向的复合岩基，由多个次单元组成：(1) S型Danac?obas?白花岗岩（K–Ar：71.5–69.1 Ma）（Tatar和Boztu?，2005；Boztu?等，2009）；(2) 钙碱性I-/H型Behrekda?花岗闪长岩（Kad?o?lu等，2006）和Konur/Behrekda?石英闪长岩（K–Ar：80.1–74.6 Ma和79.5 Ma）（?lbeyli等，2004；Boztu?等，2009）；(3) 碱性A型Hasandede石英正长闪长岩/闪长岩（K–Ar：77.0–64.7 Ma）（Boztu?等，2009）。据报道，钙碱性I-/H型和I-S型侵入体在时间和空间上与Bal??eyh钼（铜）矿化（Re–Os：73.6 Ma）（Deliba?和Gen?，2012）和Keskin铅锌矽卡岩矿化（Ar–Ar：70.4 Ma）（Ku?cu等，2019）有关。目前关于Gülkonak铁（铜）矽卡岩矿床矿化时间尚无结论性数据。

由矿藏调查和勘探总局在Bal??eyh地区进行的勘探和采矿研究，结果显示储量为6600吨，平均品位为2.2% MoS?（MTA，1965）。1984年，土耳其矿业公司从该矿床中开采了11,977吨品位为1.0–1.5% Mo的矿石（S?zeri，2003）。Keskin铅锌矿化被认为不具有重要的经济意义。该区域的Gülkonak铁（铜）矿化是在2016年由Demir?ren矿业公司在Ma?at山区域勘探过程中发现的（图2a）。目前仅开采铁的矿床由两个主要矿体组成，估计储量为200万吨，品位为45–55% Fe（Orhan等，2022）。近期Orhan（2025）提供了Gülkonak矿床新的矿物学和地球化学数据，可能有助于研究与斑岩系统成因相关的富铁矽卡岩矿床。关于Gülkonak矿床的现有数据提出以下观点：(1) 铁矿化与富含俯冲成分的Behrekda?花岗岩质岩有关，源自地壳、地幔和/或混合来源；(2) 在大陆地壳内识别出两个不同的结晶阶段：富铁熔体的形成和富铁流体的溶解；(3) 早期单斜辉石（Di?????）、石榴子石（And??????）和晚期绿帘石（Ep?????）的矿物组合特征指示高度氧化的矽卡岩环境；(4) 除磁铁矿外，硫化物矿物（如黄铁矿、黄铜矿）也包含在矽卡岩带中。与磁铁矿共结晶的矿物影响了磁铁矿的组成，导致亲石元素（Si、Al、Ti、Mg和Ca）浓度降低，而Ni浓度升高。

虽然Gülkonak铁矿的特征已确立，但关于矽卡岩化时间及其与岩浆活动和斑岩钼（铜）系统关系的结论性数据仍然缺乏。此外，对成矿流体的来源和演化以及可能的成矿机制的理解仍然不足。因此，本研究提供了流体包裹体（FI）、C–O–S稳定同位素和黄铁矿ReOs定年的新数据，以阐明热液系统的来源和演化，并为Gülkonak地区的成矿提供约束条件。在此背景下，本研究的目的是研究岩浆-热液过程、流体-岩石相互作用和金属沉积机制。本研究的结果为成矿过程提供了见解，并为中安纳托利亚其他与斑岩系统成因相关的富铁矽卡岩矿床提供了有价值的勘探标准。

**区域地质**

研究区位于中央安纳托利亚结晶杂岩体中，是阿尔卑斯-喜马拉雅造山带中的构造域之一（图1）。该杂岩体是一个三角形区域，南界为安纳托利亚-托罗斯平台，北界为伊兹密尔-安卡拉-埃尔津詹缝合带，东界为Ecemi?断层，西界为Tuz G?lü断层（图1b）（G?ncüo?lu等，1991；Lefebvre等，2015）。该杂岩体被新生代沉积岩和火山沉积岩覆盖，主要由中央安纳托利亚变质岩、中央安纳托利亚地层和构造组成。

**地层与构造**

属于K?r?ehir群上部的晚二叠世Boz?alda?组的变质岩构成了Gülkonak地区的地层基底（图2a–b）。这些变质岩被不整合上覆的中新世-上新世沉积单元所覆盖，并被晚白垩世Behrekda?花岗岩质岩侵入。Gülkonak铁（铜）矽卡岩矿床位于Behrekda?花岗岩质岩与Boz?alda?大理岩接触带的矽卡岩带中。大理岩呈白色至乳白色。

**采样与分析方法**

进行岩石学分析时，共从内外矽卡岩带和围岩Boz?alda?组（包括地表和采坑样品）中采集了88个样品。如地质图和Tepe采坑剖面所示（图2b–c），仅采集了有限数量的样品用于ReOs定年（两个样品）和硫化物矿物化学成分分析（四个样品）。对矽卡岩矿物中的流体包裹体、碳酸盐矿物（方解石和/或菱铁矿）的δ1?O–δ13C以及δ3?S进行了分析。

**硫化物矿物主量元素组成**

Gülkonak铁矿床石榴子石-辉石（近接触带）和石榴子石-绿帘石（远接触带）矽卡岩带中PySK、PyORE和CpyORE的分析结果见表1并示于图7。PyORE样品的Fe和S含量分别为46.65–47.12 wt%和51.03–52.02 wt%，PySK样品的Fe和S含量分别为46.25–47.28 wt%和51.24–52.84 wt%。在该矿床中，所有黄铁矿的Au浓度均低于检测限，Zn、Sb、Ag和Bi的浓度不超过0.015 wt%（图7）。

**矿化时代与区域成矿意义**

由于黄铁矿中Re含量相对较高且捕获温度较高，黄铁矿上的ReOs同位素系统被认为是定年岩浆-热液事件的可靠方法（如Brenan等，2000；Selby等，2009；Huang等，2013, 2018；Li等，2021）。为了获得具有地质意义且可靠的年龄，需要详细阐明黄铁矿的形成过程和世代序列（Huang等，2018）。我们的ReOs同位素结果显示...

**结论**

本研究结合了详细的岩石学观察、流体包裹体显微测温、C–O–S稳定同位素和黄铁矿ReOs同位素数据，阐明了Gülkonak铁（铜）矽卡岩矿床的矿化过程、流体演化、成矿物质来源和金属沉淀机制。该矿床的数据为中安纳托利亚其他与斑岩系统成因相关的富铁矽卡岩矿床提供了有价值的勘探线索。在矽卡岩中识别出四个成矿阶段。

**CRediT作者贡献声明**

Ay?e Orhan：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，验证，资源，项目管理，方法学，研究，资金获取，数据管理，概念化。K?ymet Deniz Ya?c?o?lu：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，数据管理。Halim Mutlu：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，验证。

**致谢**

本研究由内夫谢希尔哈吉贝克塔什·维利大学科学研究项目协调单位资助（项目编号NEüBAP-BBAP20F7）。作者衷心感谢编辑和匿名审稿人提出的宝贵且有建设性的意见。作者感谢Demir?ren矿业公司管理层和员工在野外工作期间提供的支持。

Ay?e Orhan | K?ymet Deniz Ya?c?o?lu | Halim Mutlu