矿床地球化学

2.2.5.1 硫同位素特征与成矿物质来源

热液矿床中硫化物的硫同位素研究可以指示热液中硫的来源，并能为成矿环境及硫和金属元素的搬运、富集和沉淀机制提供有用信息（Shanks等，1987；Peter等，1992）。

为了探讨矿区成矿热液的来源，对区内13个矿石样品进行了硫同位素分析，分析的对象是矿脉中的黄铁矿以及黄铜矿。实验在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室进行，黄铁矿和黄铜矿样品的硫同位素分析是将样品与氧化亚铜在真空状态下加热，进行氧化反应，生成SO₂气体经纯化后，用Finnigan MAT251气体同位素质谱仪分析硫同位素组成。实验结果用δ³⁴S表示，相对标准为V-CDT，分析精度为0.2。

分析结果（表2.8）表明，矿区12个黄铁矿样品和1个黄铜矿样品的δ³⁴S值为1.31～5.92，平均为2.78。对于大多数火成岩来说，δ³⁴S值应该在0±5的范围内（Ohmoto等，1979），正常地幔的δ³⁴S值为0±1（Eldridge等，1991），H.Ohmoto（Ohmoto，1986）认为原始地幔来源硫的δ³⁴S小于3。结合图2.67和图2.68，可以看出蒙西矿区的δ³⁴S和玄武岩的δ³⁴S分布范围接近，与其他斑岩矿床相比，蒙西矿区δ³⁴S的分布范围与Bitter Creek一致，与其他4个斑岩矿床也较类似，可知蒙西矿区的δ³⁴S的值和典型斑岩铜矿的δ³⁴S的值一致，成矿物质为岩浆来源。

表2.8 蒙西矿区硫同位素分析结果

2.2.5.2 流体包裹体与成矿流体特征

此次工作采集了不同成矿阶段以及成矿斑岩样品共40件进行流体包裹体研究。先将这些样品磨制成厚度约0.2mm双面抛光的薄片进行矿相学和流体包裹体观察，然后选择有代表性的包裹体进行显微测温和激光拉曼探针分析。流体包裹体显微测温分析在中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源重点研究室流体包裹体实验室Linkam THMS600型冷热台上进行，并利用美国FLUIDING公司提供的人工合成流体包裹体标准样品对冷热台进行了温度标定，该冷热台在-120℃至-70℃温度区间的测定精度为±0.5℃、在-70℃至+100℃区间为±0.2℃、在100～500℃区间为±2℃。流体包裹体测试过程中，升温速率一般为0.2～5℃/min。利用MacFlincor程序对获得的流体包裹体测试数据进行处理。

图2.67 蒙西斑岩铜矿床中矿物的S同位素直方图

图2.68 蒙西矿区硫同位素分布范围

样品主要采自蒙西斑岩铜矿床14线和0线钻孔岩心，为矿化石英脉。流体包裹体形状多样，有近圆状、椭圆状、长条状和不规则状，大小从2～3μm到十几微米不等，最大的在20μm左右。根据包裹体在室温下的相态特征和包裹体加热过程中的相变可以将其分成两大类。Ⅰ—气液两相，气相充填度为50%以上，气相十分稳定，包裹体大小变化较大，以个体较大者居多，这种包裹体根据气相充填度的不同又可以分成两类，Ⅰ-a气相充填度大于80%、气相较暗（图2.69a、b），Ⅰ-b气相充填度在50%左右、气相无色（图2.69c、d）。Ⅱ—液相包裹体，气液两相，气相充填度为10%，气相无色，多呈圆形，形状变化大（图2.69e、f），测温结果显示这类包裹体集中分布在两个区间，一个为200～300℃，另一个为120～300℃，又可以将其分成两个亚类，分别称为Ⅱ-a和Ⅱ-b。气液包裹体（Ⅰ型）相对孤立地分布于石英颗粒内，而液相包裹体（Ⅱ型）表现出定向排列或沿裂隙分布的特征（图2.70），这意味着气液包裹体（Ⅰ型）为原生包裹体、而液相包裹体（Ⅱ型）为次生包体。

图2.69 蒙西斑岩铜矿床流体包裹体类型

图2.70 石英脉中气液包裹体（a）与液体包裹体（b）的分布

对矿区出现的3种主要矿化石英脉中的流体包裹体进行了测试分析，脉体的类型为石英黄铁矿黄铜矿磁铁矿脉、石英黄铁矿黄铜矿辉钼矿脉、石英黄铁矿黄铜矿脉。测温结果（表2.9）表明，Ⅰ-a亚类包裹体均一温度在360～400℃之间；I-b亚类包裹体均一温度为300～360℃；Ⅱ-a亚类包裹体均一温度为200～300℃；Ⅱ-b亚类包裹体均一温度为120～200℃。盐度分布在0.5%～10.6%之间，平均为5%左右，代表中低盐度的流体。图2.71是所测试所有包裹体的均一温度分布直方图，从中可以看出均一温度分布在120～400℃之间，且均一温度明显存在两个大的区间，一个为300～400℃，另一个为120～300℃，与两类包裹体的均一温度分布范围恰好相对应。

表2.9 流体包裹体显微测温结果

因此，蒙西斑岩铜矿床石英脉中原生气液包裹体的均一温度为300～400℃，该温度可能代表石英的沉淀与结晶温度。次生液体包裹体的均一温度为120～300℃，代表了叠加热液的温度。以气液包裹体为代表的成矿流体为低盐度中温水溶液。矿区经历了两次热液事件。

图2.71 流体包裹体均一温度统计直方图