白云鄂博矿床不同矿段黄铁矿微区原位硫同位素组成及其对矿床成矿模式的启示摘要
白云鄂博矿床作为全球最大的稀土矿床,其成矿机制长期存在争议。本研究聚焦该矿床黄铁矿的硫同位素组成特征,结合微区原位分析技术,揭示成矿流体演化过程,为矿床成因模型提供新依据。研究选取主矿南侧TK13-04钻孔及东矿矿坑露天采场样品,基于光学显微镜和背散射电子成像的矿物学观测,采用激光剥蚀多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)系统分析不同深度、矿段、形态黄铁矿的硫同位素组成(δ34S黄铁矿),探讨其空间分异规律。本研究发现同一种类型矿石中可产出多种不同形态但内部成分总体均匀的黄铁矿,指示这些黄铁矿经历了多阶段/多期次热液作用,且可能被后期流体均一化改造。对比矿体中部及上-下段的δ34S黄铁矿数值,发现δ34S黄铁矿值呈中部低(–3‰~–2‰)、向上下两侧渐增(最高达约+3‰)的分布特征,矿体边缘δ34S黄铁矿值显著下降(最低达约–4‰),总体呈“双峰型”演变特征。这种变化规律表明多阶段/多期次流体均一化改造过程对δ34S黄铁矿的影响有限,δ34S黄铁矿变化特征很大程度上继承了岩浆成矿阶段黄铁矿S同位素组成。统计发现,黄铁矿颗粒大小、接触矿物、寄主矿石差别引入的δ34S差异仅为+2‰~+3‰,不足以解释δ34S黄铁矿高达约+6‰的漂移。研究提出“岩浆结晶分异-围岩交代”复合成因模型:早期富Fe-REE的还原性岩浆氧逸度低,硫同位素分馏弱,此时形成的黄铁矿δ34S值较低,代表了早期成矿阶段流体δ34S组成;随温度降低和氧逸度提高,硫同位素分馏增强,形成矿体上-下段较高δ34S值的黄铁矿;矿体边缘δ34S黄铁矿负漂移与围岩交代混染贫34S物质相关。该模型是对前人提出的岩浆结晶分异或交代作用单一过程的进一步优化,证实了岩浆结晶分异和围岩交代可能共同存在,并在成矿过程中发挥了关键作用。本研究成果为厘清白云鄂博矿床多期次成矿叠加过程提供了关键硫同位素约束。
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