青海岗察岩体多金属矿床成矿流体H、O、S同位素地球化学及成矿学意义

张 辉， 韩 雷， 何 毛， 张 涛

(1. 安徽省地球物理地球化学勘查技术院，安徽 合肥 230022；2. 青海省有色地质矿产勘查局七队，青海 西宁 810007)

0 引 言

岗察岩体位于秦岭、祁连、昆仑和松潘—甘孜造山带交会部位，属西秦岭成矿区，是秦岭造山带的重要组成部分，各岩体成因和形成时间基本一致(张涛，2015)。研究区分布着一批中型及以上规模的多金属矿床，其中岗察岩体西段的江里沟钨多金属矿床勘查取得了较大突破，钨矿资源量达到中大型，为青海地区目前规模最大的钨矿床(董想平等，2017)。区内3个矿床为同源但不同阶段的岩浆脉动而成,构成岗察杂岩体系列,是西秦岭印支期构造-岩浆作用的产物(张涛等，2014)。

近年来，关于岗察岩体多金属矿床的研究成果较为丰富(张涛，2007；王星等，2008；董想平等，2010；路英川等，2016)，但也存在诸多问题，多数研究者只进行了单一矿床成矿流体的研究，缺乏与同类矿床成矿流体的对比，缺少对整个岗察岩体成矿流体特征系统统一的认知。

地质流体与矿床的成矿作用密切相关，在成矿物质的迁移富集过程中起运输媒介的作用。H、O、S同位素随地质流体迁移时呈现很强的稳定性，因此可研究同位素迁移、富集的相关过程，追溯与其伴生的成矿物质的来源。其中,可用H、O同位素示踪研究地质流体的迁移变化，用S同位素示踪研究成矿物质的来源。

综合研究成熟度、资料积累情况、矿床空间位置等因素，选择江里沟、双朋西、谢坑3个多金属矿床，运用同位素示踪手段进行成矿流体研究，以期获得可代表岗察岩体成矿流体特征的重要信息，对岗察岩体多金属矿床成因提供强有力的限定，揭示找矿潜力和方向。

1 地质概况

岗察岩体位于秦岭、祁连、昆仑和松潘—甘孜造山带交会部位，是西秦岭成矿区的重要组成部分。研究区地质图(图1)显示，区内金属矿床广泛发育，典型多金属矿床有江里沟矿床、双朋西矿床、谢坑矿床等。研究区位于岗察复式背斜上，其中江里沟矿区和谢坑矿区位于岗察复式背斜的次级褶曲谢坑倒转背斜，双朋西矿区位于该复式背斜的次级褶曲双朋西背斜。该区侵入岩以花岗岩类为主，江里沟矿区为酸性斑状花岗岩、中酸性石英闪长岩、中基性辉长岩及岩脉组成，双朋西矿区为闪长岩和花岗闪长岩，谢坑矿区为角闪闪长岩、闪长岩、花岗闪长岩等。

图1 研究区地质简图(张涛，2007)1-第四系；2-下三叠统隆务河组；3-石炭—二叠系甘家组；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-斑状花岗岩；7-煌斑岩；8-断裂；9-金铜矿床；10-金铜矿点；11-铜钨矿床Fig. 1 Geological sketch of the study area (after Zhang, 2007)

矿体特征：区内矿体均以矽卡岩型为主，其中江里沟矿区主要分布有钨铜矿、钼矿，双朋西和谢坑矿区均以铜金矿为主。江里沟矿区以矽卡岩化、硅化为主要蚀变类型，该类蚀变岩中普遍具铜矿化，局部具钼矿化、钨矿化。在双朋西矿区，石英-方解石化是与成矿关系最密切的蚀变类型(孙继省等，2005)。谢坑矿区的绿帘石化、透闪石化、碳酸盐化与矽卡岩后期的矿化作用最为密切，形成的矿化即铜金矿化富集部位主要发生在矽卡岩后期的热液阶段。

2 样品特征与分析测试

样品均采自3个矿床主成矿期的含矿石英脉。① 石英单矿物样品分析：先进行单矿物挑选，然后进行H、O同位素分析。其中，H同位素分析使用MAT253型质谱仪，分析结果以V-SMOW为标准，分析精度优于1‰；O同位素分析使用MAT253型质谱仪。② 矿石样品分析：选取江里沟等3个矿区主成矿期矿石样品共21件，分析仪器为MAT-251型质谱仪，分析方法依据标准《硫化物中硫同位素组成的测定》(DZ/T 0184.14—1997)，分析精度优于0.2‰。

3 结果与讨论

3.1 H、O同位素分析结果

完成样品测试共10件(表1)。包裹体测温结果(张辉，2013)显示，由方程1 000 lnα石英-水=3.38×106/T2-3.40(Clayton et al., 1972)算出δ18O(H2O)值,为4.6‰～8.3‰，多在原始岩浆水的5.5‰～9.5‰(Ohmoto et al., 1979; Sheppard,1986)范围内。江里沟、双朋西矿区的δD值十分相近，除个别数据略微离散外，多在-103.8‰～-101.0‰之间；谢坑δD值相对较低。江里沟等3个矿区的δ18O(H2O) 多分布于岩浆水区域(图2)，可见O同位素具岩浆水的特征，δD多位于原生岩浆水下部。早期发生的岩浆脱气过程可引发H同位素强烈的分馏作用，使脱气后的熔体中H同位素变轻(Hedenquist et al., 1994)，晚期形成的矿物中氢氧成分代表脱气后熔体水特征，而非初始岩浆水特征。

表1 各矿区H、O同位素组成分析结果Table 1 Analysis data of hydrogen and oxygen isotope composition in each mining area

图2 各矿区δD-δ18O(H2O)图解Fig. 2 Diagram of δD- δ18O(H2O) in each mining area

综上，推测江里沟等3个矿区的流体均来自于脱气岩浆，岩浆水的早期演化因脱气作用使δD的值降低。根据研究区地质特征及相关流体包裹体测温数据(张辉，2013)，推测区内流体的岩浆均发生过脱气过程，但成矿作用却在浅部进行。

3.2 S同位素分析结果

剔除测试结果异常值后，保留18个样品数据进行统计分析。研究区18件硫化物的δ34S值主要分布于-3.8‰～0.9‰(表2)，与多数岩浆岩δ34S值范围(-5‰～5‰)(Ohmoto et al.，1979)相近，说明区内的硫均为岩浆来源，但δ34S值未呈现典型的塔式分布，原因还需进一步查明。江里沟矿区δ34S值分布于0.6‰～0.9‰之间，双朋西矿区δ34S值在-3.8‰～-1.9‰之间，谢坑矿区δ34S值分布于-3.5‰～-2.6‰之间，δ34S江里沟>δ34S双朋西>δ34S谢坑，这种数值的差异可能与岗察岩体岩浆演化阶段有关。由表2可知，江里沟矿区δ34S均值为0.8‰，双朋西矿区δ34S均值为-2.9‰，谢坑矿区δ34S均值为-2.9‰，3个矿区的δ34S均值与正常地幔硫的范围(-1‰～1‰)(Eldridge et al.，1991)十分接近，指示成矿物质可能与深源岩浆相关。

表2 S同位素分析结果Table 2 Sulfur isotope test data

4 结 论

(1) 江里沟、双朋西、谢坑矿区的δ18O(H2O) 多落于岩浆水区域，表明O同位素具有岩浆水的特征;δD多落于原生岩浆水下部，推测研究区的流体均来自脱气岩浆，岩浆水的早期演化因脱气导致δD值降低。根据研究区的地质特征及相关流体包裹体测温数据，推测区内流体的岩浆均发生过脱气过程，但成矿作用却在浅部进行。

(2) 研究区18件硫化物样品的δ34S值主要分布于-3.8‰～0.9‰之间，说明区内的硫均为岩浆来源。总体来看，δ34S江里沟>δ34S双朋西>δ34S谢坑，这种数值的差异可能与岗察岩体岩浆演化阶段有关。3个矿区的δ34S均值与正常地幔硫的范围(-1‰～1‰)十分接近，暗示成矿物质可能与深源岩浆有关。

(3) H、O、S同位素结果显示研究区的成矿流体具有较高相似性，鉴于江里沟多金属矿床为中大型，是青海最大的钨矿床，推测双朋西、谢坑多金属矿床具备中型以上规模的潜力，为后期找矿提供了思路。