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肖兵、陈华勇等等-GSAB：Fe-S-B同位素揭示海底交代型VMS矿床成矿过程

撰稿：发布时间：2023-08-16

VMS矿床，即火山成因块状硫化物矿床，是Zn、Cu、Pb、Ag、Au等金属资源的重要来源。目前普遍认为VMS矿床成矿过程为：富含金属的成矿流体上升到海底，与海水发生混合作用，引发成矿流体物理-化学条件改变，导致成矿物质沉淀，在海底堆积形成块状硫化物矿体。近些年来，越来越多的研究表明海底流体混合作用难以形成大型VMS矿床，因为海水会氧化和分散硫化物，而海底交代作用可能对形成大型VMS起了关键控制作用。然而，对于交代型VMS矿床成矿过程还缺乏相关研究，制约了对该类型矿床成因机制的认识。新疆阿舍勒矿床，是中国阿勒泰造山带最大的VMS型Cu-Zn矿床，我们最新的研究表明其经历了明显的海底交代作用，可以作为交代型VMS矿床成矿过程研究的理想对象。

　　针对上述科学问题，广州地球化学研究所肖兵副研究员在陈华勇研究员指导下，与中国科技大学黄方教授合作，在成矿期次研究的基础上，对我国新疆阿舍勒大型VMS型Cu-Zn矿床开展Fe-S-B同位素研究，取得了以下认识：（1）矿物组合和穿切关系表明，从矿化中心向外，该矿床可以划分为块状硫化物、石英-黄铁矿、绿泥石-石英-黄铜矿-黄铁矿、石英-绢云母-绿泥石-黄铁矿和石英-绢云母-黄铁矿5个带。Cu矿化出现在两个阶段，分别为早期的块状硫化物和晚期的绿泥石-黄铜矿；（2）电气石B同位素特征指示形成块状硫化物的热液流体，其中海水占比为19%；（3）S同位素研究表明，岩浆硫的贡献早阶段为35%，晚阶段为65%；（4）从矿化中心向外，黄铁矿δ56Fe值逐渐降低，受控于黄铁矿Fe同位素交换程度和形成温度；（5）基于以上结果，我们提出交代型VMS矿床两阶段成矿模式：早期相对氧化的环境下，来自下部岩浆房热液流体与海水快速混合，导致黄铁矿快速沉淀和相关的铜矿化，而后在封闭体系中，长期的热液活动导致上部块矿矿体的形成；晚期在相对还原的环境下，热液活动促进下部的绿泥石-黄铜矿脉状矿化的形成。

阿舍勒交代型VMS矿床成矿模式图

　　相关成果近期发表于国际地学权威期刊《Geological Society of America Bulletin》，该项研究成果获得了科技部重点研发项目（2022YFC2903301）、国家自然科学基金（42173065, 42230810, 41921003和42003033)、院先导计划项目（XDB42020404）和广东省重点实验室项目（2020B1212060055）等项目的联合资助。

　　论文信息：Xiao, B. (肖兵), Chen, H.Y.* (陈华勇), Huang, F. (黄方), Feng, Y.Z. (冯雨周), Hu, X. (胡霞), Li, R.C. (李如操), Iron, boron and sulfur isotope constraints on ore-forming process of the subseafloor replacement-style volcanogenic massive sulfide systems. Geological Society of America Bulletin (2023).

论文链接：https://doi.org/10.1130/B36853.1

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