S同位素示踪热液矿床成矿物质来源综述
中国工程院院士蔡美峰将出席7月18日新疆丝路矿业合作论坛
浆侵入活动关系密切。在成矿流体的演化过程中， 床成矿作用[D]. 吉林大学,2006.
大气降水的加入对成矿元素的聚集和沉淀也起到十 分重要的作用。 4.2 矿床成因
[4] 李进文,梁玉伟,王向阳,等 . 内蒙古二道河子铅锌矿成 因研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版),2011,41(6):1745-1754+ 1783.
减弱，次火山岩及脉岩形成并隐伏于矿区，并于岩浆
[7] 翟德高,刘家军,王建平,等 . 内蒙古甲乌拉大型 Pb-Zn-
期后分异出大量含矿热液。一部分含矿热液在深部 形成斑岩型铅锌铜矿体，另一部分含矿热液沿火山 机构上升至地壳浅部。由于大气降水的加入，流体 的温度、压力和 pH 等条件改变，加之受到上覆沉凝 灰岩的阻挡，大量成矿物质沉淀于 NW 向断裂构造破 碎带中，形成脉状-网脉状铅锌矿体。成因类型为与 浅成-超浅成岩体有关的热液脉型铅锌银矿床。
壳 Pb 的混染。
[2] 阎鸿铨,胡绍康,叶茂,等 . 中、俄、蒙边境成矿密集区与
结合区域岩浆活动规律及成矿时代，认为成矿 超大型矿床[J]. 中国科学(D 辑:地球科学),1998,28(S2):43-48.
流体主要来源于深部的岩浆活动，与燕山晚期的岩
[3] 武广 . 大兴安岭北部区域成矿背景与有色、贵金属矿
新疆丝路矿业合作论坛作为新疆矿博会的重要组成部分，论坛由国家 305 项目办公室主办、中国有色金 属工业协会地质矿产分会协办、山东省国土厅、四川省地矿局、吉林省地矿局、湖北省地质局、新疆矿联等十
余省市、自治区支持、振威展览股份承办。
为进一步推进我国企业“走出去”，新疆矿博会联合国家三〇五项目办公室、吉尔吉斯斯坦阿蒂舍夫地
[10] 李铁刚 . 内蒙古甲乌拉-查干布拉根铅锌银矿田成矿 作用[D]. 中国地质大学(北京),2016.
硫同位素示踪与热液成矿作用研究
硫同位素示踪与热液成矿作用研究陕亮1,郑有业2，许荣科2,曹亮2，张雨莲2,3，连永牢2,3，李闫华2,3（1.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；2.中国地质大学资源学院，湖北武汉430074；3.国土资源部定量评价与信息工程重点实验室，湖北武汉430074）摘要：具有明显分馏效应的硫同位素以各种含硫物种广泛赋存于热液成矿作用过程中，因此硫同位素示踪成为热液成矿作用研究的重要途径之一.在总结前人研究基础上，综述了硫同位素在热液成矿作用中成矿物理化学条件、成矿物质来源、矿体剥蚀程度、矿化富集部位、矿床成因类型等的示踪意义，认为硫同位素示踪应用须在了解热液矿床基础地质前提下，准确区分成矿期次，判别硫同位素分馏平衡状态，结合Ohmoto 模式综合研究影响成矿热液体系的各种因素才可以赋予同位素准确的地质内涵.关键词：硫同位素；分馏；示踪；Ohmoto 模式；热液成矿作用成矿作用是指地球演化过程中，使分散的有用物质（化学元素、矿物、化合物）富集成矿的各种地质作用过程.研究成矿作用对深入认识矿床形成机理和分布规律，指导矿产勘查和开发具有重要意义.热液成矿作用是指与热液体系有关的成矿地质过程.自然界分布广泛、主要集中于地幔的硫同位素在热液成矿作用研究中，作为一种重要的稳定同位素发挥了极大作用，如成矿物质及成矿流体来源示踪等.但硫同位素分馏机制与过程复杂，影响因素甚多，有时示踪结果不完全与地质事实相符合.因此本文对硫同位素在热液成矿作用中的示踪意义进行综述，并对今后研究中需要注意的问题提出几点建议.1硫同位素自然界中硫元素有4种稳定同位素，相对丰度为：32S 95.02%，33S 0.75%，34S 4.21%，36S 0.02%［1］.地球化学研究一般只考虑分布最广泛、丰度较大的34S/32S 比值，用δ34S 表示.研究地外物质时才考虑33S 和36S ，但目前对此的认识在逐渐变化为并非只有地外物质中才存在33S 和36S ［2~5］.δ34S （‰）=［（34S/32S 样品-34S/32S 标准）/（34S/32S 标准）］×1000国际标准是Canyon Diablo 铁陨石的陨硫铁（Troilite ），简称CDT ，34S/32S 比值一般为0.0450045±93，δ34S =0‰，测试精度为±0.2‰［3］.该标样目前已基本使用殆尽，接替标准可能为V-CDT 等［6~8］.含硫物种主要有自然硫、硫酸盐和硫化物矿物、气相及液相中氧化态、还原态的硫离子［9］.此外，岩石硫［3,9,10］、流体包裹体成分中HS -及SO 42-［11,12］、大气与水体污染中的硫均可作可测试含硫物种［13,14］.测试样品采集须为与研究对象同源原生的物种，且样品中不能混有其他固溶体颗粒；若做对比分析则尽量采集同种矿物.用于成矿温度计算的共生矿物必须对样品先经岩相学检验确认为同一世代形成髴.常用测试方法有中子活化分析、电磁谱分析、液体密度测定及质谱分析等，其中最常用质谱分析.测试对象多为含硫单矿物在V 2O 5（现也采用Cu 2O 、CuO 或O 2）催化并提供氧原子时强烈氧化而成的SO 2.数据常用表达方式是频率直方图［15］.在探讨成矿作用过程中经常利用的参数有：同位素组成变化范围、平均值或中值、极差、众数值、弥散度和总硫值等.2硫同位素分馏一般认为，δ34S 有3种不同的来源［9,15］：①地幔硫，δ34S 接近于0，变化范围为0±3‰；②现在海水硫，δ34S 约为+20‰，但有很大的变化，一般认为，海相蒸发盐岩δ34S 代表海水硫酸盐的硫同位素；③还原（沉积）硫，或收稿日期：2008－12－03；修回日期：2009－01－12．李兰英编辑．基金项目：新一轮国土资源大调查项目“西部重要成矿带选区研究”（编号1212010531504）资助.髴严阵，王友文，卓耀宗，等.地质矿产采样手册.1990.文章编号：1671-1947（2009）03-0197-07中图分类号：P597文献标识码：A地质与资源GEOLOGY AND RESOURCES第18卷第3期2009年9月Vol.18No.3Sep.2009称生物硫，以负值δ34S为特征.自然界δ34S变化极大，表明硫同位素在自然过程中有显著的分馏效应.分馏的主要原因有：①硫元素电价可以在不同的氧化还原环境中变化；②广大生物群体能够在地表条件下还原硫酸根离子；③含硫物种本身物理化学性质不一致［3］.王义文等研究胶东地区西部金矿时发现构造作用亦能制约分馏过程，如δ34S值由蚀变岩型金矿的7‰~12‰逐渐降低到石英脉型的4‰~7‰［16］.同位素分馏根本原因是同位素间质量存在差异，因此造成硫同位素分馏的主要机制有如下2种.（1）热力学平衡分馏，即同位素受温度控制，按不同的分馏系数在各相间富集.常见热力学分馏主要发生在岩浆去气过程及温度变化的热液体系中.经大量实验和实际观测，当包括硫元素不同存在形式的含硫矿物由一个统一的流体相沉淀出来时，硫同位素会在含硫矿物间进行分配并达到平衡，共生矿物间的硫同位素组成差异明显.不同含硫物种富集34S的能力为：SO42-＞SO32-＞SO2＞SCO＞S x-H2S-HS-＞S2-；硫酸盐：石膏（CaSO4·2H2O）＞天青石（SrSO4）＞重晶石（BaSO4）＞铅矾（PbSO4）；硫化物：辉钼矿（MoS2）＞黄铁矿（FeS2）＞闪锌矿（ZnS）＞磁黄铁矿（FeS1-x）＞黄铜矿（CuFeS2）＞斑铜矿（Cu5FeS4）＞方铅矿（PbS）＞辉铜矿（Cu2S）＞辉锑矿（Sb2S3）＞辉铋矿（Bi2S3）＞辰砂（HgS），其中辰砂与辉铋矿富集顺序可能略有争议［3,10,17~19］.然而最新研究提出该规律只考虑元素价态可能并不完备，刘耘提出压力导致元素电子自旋态变化的地质过程必定存在同位素分馏反常的复杂状况，甚至可能颠覆该原理［20］.（2）动力学分馏，即同位素原子或原子团反应速率不一致而造成同位素组成变化，如氧化反应、细菌还原及有机物热分解、有机还原与高温无机还原过程、歧化作用等.细菌还原是最重要的硫同位素动力学分馏过程.在低于50℃条件下，厌氧细菌易还原SO42-成H2S，进而与金属离子结合成硫化物，从而造成自然界最大的硫同位素分馏.宏观上细菌还原过程中，硫同位素分馏程度取决于还原细菌的种类、还原反应速率及反应体系的封闭性［3］.索德等人首先提出硫同位素组成变化由以下2个过程产生：①硫酸盐离子被某些厌氧细菌还原为硫化氢，使硫化氢富集32S；②含硫离子、分子及固体间各种同位素交换反应，使34S一般集中于最高氧化态硫或最大键强度化合物，如石膏、硬石膏（CaSO4）、重晶石（BaSO4）等［21］.质量差异造成分馏效应比较常见，但分馏作用并不绝对符合质量相关定则.非质量相关分馏已得到试验条件下验证及实际检验［3］.侯可军等测定辽宁鞍本地区硅铁建造硫化物的多硫同位素组成发现非质量分馏明显，表明太古宙硫同位素分馏机制不一致，可能受气相光化学反应影响［4］.也再次提醒我们，33S和36S并不只存在于地外物质.Lasaga等发现随温度增高，在不同种类化学吸附反应之间的硫同位素会异常分馏［22］.另外，有关硫同位素分馏物理化学作用的现象及相关实验数据资料等，格里年科做了详细介绍，具有很强的指导意义［23］.3研究意义大部分金属矿石矿物如铜、铅、锌等均以硫化物形式出现在金属矿床中，即使为非硫化物矿床，如金矿、原生铜矿等，还是在矿体中毫不例外地出现硫化物.它们形成于不同条件与环境，因此应用硫同位素可以有效示踪成矿物质来源、成矿流体搬运及成矿机制、矿床成因等［17,18,24］.另外，根据分馏机制还可有效用于其他判别示踪.3.1成矿物理化学条件示踪硫同位素是有效的物理化学示踪剂，可以很好地反映若干物理化学参数，如氧逸度和温度.氧逸度（f o2）：f o2值对应于不同物理化学条件下热液成矿环境形成的矿物组合，与硫同位素组成也相对应.f o2较高时出现重晶石或赤铁矿、石膏、磁铁矿、磁黄铁矿及黄铁矿矿物组合，SO42-大量存在并沉淀形成富34S的硫酸盐，导致成矿流体亏损34S，沉淀的黄铁矿等硫化物δ34S值较低，常以负值低于整个体系δ34S；f o2低时主要矿物为磁黄铁矿、石墨等，硫同位素组成单一，不发生明显分馏作用［17］.Evandro等据此研究认为Cipoeiro金矿矿化流体为低氧逸度环境［25］.温度（T）：平衡共存的两相含硫矿物间同位素分馏程度是温度的函数，以分馏系数α表示.因此共生矿物对的硫同位素组成可用来计算成矿温度，即地质温度计.根据测定对象不同，可分为共生硫化物矿物对计温法、共生硫酸盐-硫化物对计温法及3种共生硫化物（方铅矿、闪锌矿、黄铁矿）计温法［26］.同位素计温方程为1000lnα=106A T-2+B，其中，α为分馏系数，T 为绝对温度，A、B均为可实验测试常数.储雪蕾等就安徽罗河铁矿硫酸盐与黄铁矿对硫同位素地质温度计适应性及地质意义进行研究，并探讨分馏机制及温度、氧逸度、硫逸度、总硫浓度、pH等诸多成矿物理化学条件参数变化［27,28］.丁悌平等对闪锌矿-方铅矿硫同位素地质与资源2009年198地质温度计进行实验标定，得出分馏校准方程为1000lnα=0.74×106T-2+0.08［29］.Field等计算美国蒙大拿州Butte矿区斑岩铜矿共生硬石膏-硫化物对，得出6个硬石膏-辉钼矿样品成矿温度为545~630℃；13个硬石膏-黄铁矿样品成矿温度为360~640℃；8个硬石膏-黄铜矿样品成矿温度为480~575℃，与岩石学、围岩蚀变、流体包裹体研究结果非常一致［30］.3.2成矿物质来源示踪3.2.1硫同位素分布地球物质中δ34S的含量并不完全一致，有的相差可达数量级.简述如下.（1）火成岩①基性-超基性岩：硫同位素组成最稳定的自然界物质是陨石，δ34S只有±0.2‰微小变化.一般认为基性-超基性岩来自上地幔，假设上地幔未曾发生明显δ34S分异，理论上应与陨石相近.事实上，基性-超基性岩硫同位素组成变化范围窄小，一般不超过3‰.δ34S 稳定均一，接近0值，呈正态分布且具有明显塔式效应.国内外众多超基性岩及铜镍硫化物矿床研究都证实了假设合理，但也有例外，如加拿大Sudbury矿床［31］.也有部分δ34S与陨石差别明显，可能与岩浆上升过程中结晶分异、同化混染或去气作用有关，更重要的可能是假说中地幔硫初始并不完全均一造成（据实验推测地幔初始δ34S约为-3‰~+3‰）［9］.②中酸性岩：侵入岩δ34S组成变化很大，约为-13.4‰~+26.7‰，与陨石硫差别明显.以花岗岩为例，幔源花岗岩δ34S=3.6‰±5‰，而壳源重熔型花岗岩δ34S约为-9.4‰~+7.6‰.一般认为重硫来源于海相硫酸盐还原，轻硫来自含细菌分馏过的硫化物原岩，因此，高δ34S值花岗岩通常认为是沉积岩重熔形成［3］.喷出岩δ34S值则处于超基性和基性岩之间，平均为1.9‰.与中酸性岩相关的大多数斑岩铜矿的硫酸盐与硫化物的硫同位素组成分别为8‰~ 15‰及-3‰~+1‰［17,24］，如我国西藏冈底斯幔源硫源的斑岩铜矿［32］.（2）沉积岩沉积岩硫δ34S变化范围非常大，最大可达150‰，即使单个矿床也可达30‰，如我国的层控铅锌矿床［33］.常见的δ34S正负极值均见于沉积岩.这是由硫复杂的地球化学循环造成的［3］.最主要的分馏过程为细菌还原硫酸盐与硫化物.（3）变质岩变质岩δ34S值变化很大，总体大约为-20‰～+20‰之间.有的矿床可能为-10‰～+40‰，有的矿床仅2‰～3‰.硫同位素迁移与变质岩原岩、变质过程同位素交换和变质去气等过程有关［3］.但变质过程中温度增高会使硫同位素组成趋于均一化，变质过程中因逸散硫富集34S会使得δ34S值降低［17,18］.3.2.2成矿物质来源示踪成矿物质来源示踪是硫同位素应用最广的内容，也是热液成矿作用研究的核心问题.基本思路是通过对比矿石中硫元素与岩浆岩、被岩浆岩同化的围岩及矿区围岩蚀变过程中迁移与沉淀规律，说明它们之间是否存在成因关系以及硫化物矿床中的硫的来源［23］.在热液体系中，早期曾认为矿物δ34S就是热液的δ34S.Sakai首先认识到热液体系中含硫物种之间存在硫同位素分馏，认为δ34S是温度和pH的函数［34］. Ohmoto研究硫同位素分馏并进一步深入，首次提出硫同位素分馏大本（Ohmoto）模式，认为热液矿物硫同位素组成是总硫同位素组成、氧逸度（f o2）、pH、离子强度和温度的函数［17］.因此，热液硫化物的硫同位素组成，不仅取决于其源区物质的δ34S值，而且与成矿流体演化的物理化学条件有关.δ34S=f（δ34SΣS，T，pH，f o2，I，……）其中δ34SΣS与硫的来源有关，成矿物理化学条件可借助于包裹体温度等求得，也可通过蚀变矿物和矿石矿物共生组合研究定性获得.Ohmoto模式还认为需要区别对待高温（＞350℃）和低温（＜350℃）条件下分馏过程.因为高温时含硫物种主要为H2S和SO2气态混合物，低温状态要复杂得多，可能为H2S、HS-及硫酸盐类，包括SO42-、HSO4-、KSO4-、NaSO4-、CaSO4，甚至MgSO4.另外，针对Ohmoto 和Rye所绘的实用但有限的lg f o2-pH、lg f o2-T等图解［17,18］，我国学者，尤其在部分热力学数据修正后对此做出了努力与成绩.支霞臣曾系统介绍低温平衡热液系统的lg f o2-pH图解［35］，程伟基等对Ohmoto首创的lg f o2-pH-δ34S i图解的原理、用途与使用方法进行了详细介绍［36］.储雪蕾详细阐述了高温和低温平衡热液系统体系lg f o2-T图解，并针对支霞臣的不足之处进行了修善，具有较强的实用性［37］.单矿物的硫同位素常用来推算热液的总硫同位素组成，具体方法除上述Ohmoto模式外，亦可参考简便实用的平格里（Pinckney）共生矿物对δ34S-△34S图解等［38,39］.储雪蕾还考虑热液氧化态硫与还原态硫的比例，对上述外推法进行了修善并进一步提供了理论依据［40］.成矿物质来源研究工作中，由于硫同位素的复杂陕亮等:硫同位素示踪与热液成矿作用研究第3期199性，很容易出现不够完备之处［41,42］，但也有不少成功例子［43~45］.吴南平等对云南兰坪-思茅盆地由北至南金满、水泄、白龙厂3个脉状铜矿成矿物质来源进行研究［46］，硫化物中，金满矿床δ34S值变化最大（-20.5‰~ +7.0‰），水泄矿床δ34S值变化最小（-0.1‰~+4.2‰），而白龙厂矿床δ34S值为-14.3‰~-3.6‰，且均显示塔式分布特征.另外，水泄和白龙厂矿床硫酸盐中重晶石δ34S值分别为+12.3‰~+19.0‰和+13.1‰，与盆地蒸发岩中石膏δ34S值（+10.8‰~+15.7‰）相近.矿物共生组合均出现重晶石和砷黝铜矿，个别还有磁铁矿，结合流体包裹体成分研究，成矿溶液具有较高氧逸度和pH值.因此，根据大本模式［17］，硫酸盐重晶石δ34S应相当于或略大于热液δ34S值，而硫化物δ34S值则显著低于热液δ34S值.由此确认硫源主要为盆地热卤水萃取地层蒸发岩中硫酸盐，并通过有机质热分解反应还原为低价硫分馏得到.李文博等研究云南会泽超大型铅锌矿硫同位素，也结合成矿温度考虑，发现流体中硫源为地层海相硫酸盐还原，热化学还原可能是其主要机制［47,48］.硫化物沉淀时与流体存在硫同位素分馏，热液总硫的组成表示为各溶解相中硫同位素浓度加权平均值，因此即使δ34S=0，也不一定说明硫源为岩浆或地幔.臧文栓等研究西藏冈底斯帮浦、新嘎果、夏龙铅锌银矿床发现，组成均一、分馏平衡且分布范围狭小（-3.9‰~-1.1‰）的δ34S与该带斑岩铜矿床δ34S 几乎一致（-3‰~+1‰），说明铅锌银矿δ34S与斑岩铜矿一致［49］.但仍不能直接说明硫源为岩浆，仅能确定与岩浆作用有一定成因关联.缘由于热液体系中不同含S矿物之间δ34S的复杂分馏受流体诸多物理化学条件，如氧逸度、硫浓度、pH、与硫酸盐有关的阳离子活度等影响.因此，在未知氧逸度和pH等条件下，热液流体的δ34S不能直接根据沉淀的硫化物δ34S估算，硫化物矿物也不能直接用来确定热液流体体系中S的来源［17,18］.3.3剥蚀程度示踪胶东成矿带自东向西矿田中δ34S有增加的趋势，在成矿热液演化的不同阶段，矿石δ34S值从成矿作用早期到晚期阶段逐渐增高.杨忠芳等研究认为硫同位素组成的上述区域变化规律，按照矿体空间分带模型，实际上矿体下部的δ34S比上部高，硫同位素组成分带与金属矿物组合及成矿阶段分带有关［50］.王义文等也认为，胶东西部区域上δ34S呈水平定向递变与矿床或矿化类型垂直分带及剥蚀深度有关.因此硫同位素组成还可作为矿体剥蚀深度的一个指标，在矿床含矿性评价中具有一定意义［16］.3.4矿化富集预测桂林冶金地质研究所曾研究硫同位素在夕卡岩铜矿找矿工作中的意义，认为硫同位素组成与硫化物形成时期有关，而形成时期受控于矿化所在部位的硫氧比，这与成矿作用有明显的关系［51］.最近，冯健行对多宝山斑岩铜矿硫同位素系统分析认为，空间上纵、横向都以矿体品位最高、最厚大部位为中心，δ34S值最低，向四周则逐渐增高，并提出以此可预测其他矿体富集规律［52］.原因在于同位素分馏受温度控制，成矿热液随温度降低，流体中SO2水解成H2S，热液体系中同时存在SO42-，发生动力学分馏同位素交换，使34S富集于SO42-中，而富32S的H2S先形成硫化物沉淀.形成的硫化物δ34S值低，则残余硫中富集34S.随着体系中H2S 的减少，同位素交换再次逆向发生，此时的H2S比先前H2S富集34S.所以残余热液富集34S，形成的硫化物也相应越来越富集34S，从而造成δ34S从中心逐渐向外增大趋势.3.5矿床成因类型判断δ34S值还能为矿床成因提供部分证据.李月臣等通过对阿尔金北缘铜金矿床研究，结合矿床地质特征，主要以硫同位素为据划分矿床成因类型，主要有3类：似层状海相火山沉积型铜多金属矿床、韧性剪切带型（铜）金矿床、受裂隙控制脉状岩浆热液型铜多金属矿床［53］.梁一鸿等就韧性剪切带金矿中脆性断裂体系控制的其他矿体的成因及其与韧性剪切带关系，对内蒙古固阳县十八倾壕金矿采用硫同位素组成分析认为，该矿由2种不同性质的成矿作用叠加而成，属于“不同层次叠加构造控矿”成因［54］.但硫同位素单独应用显然不足以准确判断矿床成因类型.4注意的问题4.1矿床基础地质研究矿床基础地质研究是矿床学研究的基础，但现实情况中有时没有被足够地重视.江思宏等研究阿拉善地区朱拉扎嘎金矿床，在划分矿床成矿期次前提下提出硫为深源硫［55］.李波等分析四川冕宁大型稀土矿床δ34S，显示成矿期脉石矿物重晶石与矿化期后硫化物（黄铁矿和方铅矿）硫同位素组成明显不同，说明成矿流体和矿化期后的富含硫化物流体δ34S具有不同来源［56］.曾庆栋等研究白音诺尔铅锌矿发现，早期矿化硫化物的δ34S值（平均-4.31‰）明显小于晚期矿化硫地质与资源2009年200化物的δ34S值（平均-1.83‰）［57］.因此，成矿期次划分对硫同位素准确示踪具有重要意义.4.2应用前提同位素示踪应用前提是同期同位素载体分馏达到平衡.同位素信息在分馏不平衡时不足以做出准确判断.34S分馏平衡富集规律可用来从同位素角度判断分馏程度及矿物是否为同期矿化所致，从而确定是否示踪可以有效.过去往往认为δ34S变化范围宽，中值为负值则被解释为沉积来源，且很可能混有生物成因；δ34S 变化范围窄小则认为是岩浆-热液成因；δ34S中值接近于0则被认为是幔源硫.这可能过于简单.在具体应用过程中必须结合大本模式，判断同位素分馏状态，才可进行准确的示踪判别.李红梅等研究破山银矿发现，黄铁矿、闪锌矿、方铅矿δ34S分别为-1.6‰~+5.2‰、-1.8‰~+3.7‰、0.2‰~3.4‰，表明硫化物结晶时与热液已达到分馏平衡［58］.但自然界中不平衡实例比比皆是，尤其是多成因复合叠加矿床.李红梅等研究邻近破山银矿的银洞坡金矿发现，同样矿物的δ34S分别为1.6‰~5.2‰、2.5‰~5.1‰、-0.31‰~+3.4‰，表明硫化物与热液未达到分馏平衡［58］.胡小蝶等研究冀北蔡家营铅锌矿床，发现黄铁矿δ34S小于闪锌矿而大于方铅矿，不符合分馏规律(黄铁矿>闪锌矿>方铅矿)，说明硫同位素分馏未平衡，因此难以利用硫同位素相对富集系数求总硫同位素来确切判断矿源［59］.这虽然给我们的示踪判别造成很多麻烦，但也说明了热液成矿作用中硫源多样性和复杂过程.前文已述的同位素计温方程应用前提同样也是同位素交换必须达到平衡，并且未受后期干扰［10,27,28］.4.3时代影响海水及从中沉淀的硫化物的δ34S随时代而变化.海洋硫酸盐δ34S值现在约为20‰，历史上以寒武纪最高（约30‰）［21］.地质历史上硫同位素异常高也较为常见，如我国南方新元古代大塘坡期含锰层中黄铁矿δ34S值也普遍很高（40‰，甚至60‰）［60］，由此形成了硫同位素地层学［61］.千里山蒸发岩被认为形成于太古宙，但因定年难度大，一直未获得准确年龄.阎月华等发现，δ34S与其他时代差别很大，远小于后太古宙δ34S 值，从同位素地层学方面认为形成于太古宙，说明地质演化中δ34S的组成变化［62］.热液成矿作用能形成于漫长的各个地质历史时期，因此成矿时代对δ34S组成是又一个重要的因素.4.4生物影响硫同位素的特殊性在于生物能轻易而又极其明显地影响δ34S组成，如影响沉积旋回中硫化物和硫酸盐中同位素分馏，尤其当硫酸盐还原细菌出现时［63］.差别很大的硫同位素组成（如黄铁矿中）最先出现在多细胞动物及高级藻类大量形成的古元古代时期.林耀庭等研究四川盆地同层位高异常δ34S，认为由封闭环境中厌氧细菌对硫酸盐还原而分馏形成［64］.LI Zhao-Li等研究湖南芙蓉锡矿，发现δ34S硫源以岩浆源为主，但生物硫占有相当大的比例［65］.因此在研究与应用过程中，我们除了考虑岩石类型之外，还要考虑生物作用影响.5结语硫同位素广泛存在于热液成矿作用过程中，且具有比较明显的分馏效应，因此是热液成矿作用研究的重要途径之一.但硫同位素广泛参与地球物质循环过程，分馏机制与过程较为复杂多变，应用中可能造成与地质事实不相符合或缺乏明确的地质意义.硫同位素示踪须在了解矿床基础地质前提下，准确区分成矿期次与成矿阶段，研究硫同位素分馏平衡状态，结合Ohmoto模式，综合研究与系统分析可能影响成矿热液体系的因素，如氧逸度（f o2）、pH、温度等，才可较好地理解硫同位素结果并赋予准确的地质意义.当然，这部分工作还有待于继续深化，如从分馏始末状态着手，进一步研究硫同位素分馏机制及分馏中间过程；矿化类型与δ34S的相关性等还有待进一步查明，显然，这些研究可以提供更有价值的资料.当今越来越先进的微区化、自动化、标准化测试技术可以获得更高质量测试数据.在尽可能的情况下，多采用几种研究方法，结合基础地质做出对比分析，可以更准确接近地质事实.参考文献:［1］Tuli J K.Nuclear wallet cards［M］.Natural Nuclear Data Center,Brookhaven National Laboratory,1985.35.［2］Farquhar J,Bao H M,Thiemens M H.Atmospheric influence of Earth's earliest sulfur cycle［J］.Science,2000,289:756—758.［3］郑永飞，陈江峰.稳定同位素地球化学［M］.北京:科学出版社，2000.［4］侯可军，李延河，万德芳.鞍山-本溪地区条带状硅铁建造的硫同位素非质量分馏对太古代大气氧水平和硫循环的制约［J］.中国科学（D辑），2007，37（8）:997—1003.［5］M athi P,Sahoo P K,Joshi D N,et al.A novel two-stage process for laser enrichment of sulphur isotopes［J］.Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry,2008,（194）:344—350.［6］Jensen M L，Nakai N.Sulfur isotope meteorite standards,results and recommendations［A］.In:Biogeochemistry of Sulfur Isotopes［C］.NSF Symposium,1962.30—35.［7］丁悌平,Valkiers S,万德芳,等.IAEA和中国的硫同位素参考物质的第3期201陕亮等:硫同位素示踪与热液成矿作用研究。
同位素在矿床学的应用—同位素矿床地球化学
不能直接得到岩浆水的δD、δ18O值， 但通过计算能得到。
不同研究者给出的δD值和δ18O值存在 很大差别。多数认为，把与“正常”岩浆 平衡的水(原始岩浆水)δD变化范围定为40‰~-80‰，δ18O5.5‰~9.5‰是可以接受 的。
(7) 热液水
它可以是岩浆热液、大气降水热液和 变质热液等。现在所说的热液水已不具有 成因意义，它可以是岩浆来源的气液，也 可以是其它类型的水，还可以是两种及其 以上水的混合。
热液水的氢、氧同位素组成是很复杂 的，必须就具体的矿床作具体的分析。
(8) 有机水
自然界中存在一种有机水，有机水的 D/H比值通过脱水作用、脱氢作用、氧化 作用和/或交换作用而直接或间接从有机物 质、沥青、煤、油母岩、石油、天然气等 转化而来。
大气降水的δD与δ18O的关系为：
δD=8δ18O+10 大气降水的氢、氧同位素组成随纬度、 高度、气温等的改变而发生明显的变化。 因为来自大气圈水的冷凝作用基本上是一 个平衡的过程，氢、氧的同位素分馏是呈 比例的。因此大气降水的δ18O和δD之间有 线性关系。不同地区大气降水δ18O与δD方 程式略有差别。
(一) 地质流体自然类型类型
地质流体在成矿作用中都起到重要媒 介作用，从古代的矿床到现代的地热区， 从洋底经岛弧区到大陆内部，都有一系列 成矿作用出现，一些大型、超大型矿床的 形成与流体作用有密切关系。
1 地质流体自然类型 对自然界水的类型的划分有不同的依据和
原则。按水的成因类型可划分为：
海水、大气降水、初生水、同生水和建造水、 岩浆水、变质水、热液水和有机水。
热液矿物同位素组成并不代表热液的 同位素组成。
在 很 情 况 下 ， δ34S 矿 物 ≠ δ34SΣs 、 δ13C 矿 物 ≠δ13CΣc。矿液中fS2和fCO2的逸度限制了 热液矿物的δ34S、δ13C的变化范围。从富 硫、碳的溶液中沉淀的含硫、碳矿物可以 比从贫硫、碳的溶液中沉淀的矿物具较大 范围的δ34S、δ13C值。
浅成低温热液贵金属矿床读书报告
浅成低温热液贵金属矿床读书报告浅成低温热液型矿床是世界上贵金属的主要来源，为全球提供超过8%的金、16%的银和部分铅锌。
浅成低温热液贵金属矿床基本含义是指形成于低温（200℃±，一般＜300℃）、低压（10~50 MPa）、成矿深度浅（一般≤2km）、成矿流体w（NaCl eq）低（一般＜5%），热液活动主要发生在火山-浅成岩体系统浅部的以产出Au、Ag 贵金属为主（伴生Cu、Pb、Zn、Te 等金属）的热液矿床。
目前，国际上采用的分类方法为Hendenquist 等（1994）提出的，主要依据矿床特征和成矿流体特点分为①高硫化型（简称HS），由酸性、氧化热流体形成；②低硫化型（简称LS），由近中性、还原热流体形成，但该分类体系具一定的地域性。
主要特征如下。
浅成低温热液金矿中热液矿的 相对酸碱性和稳定温度范围最近十几年，基于成矿理论发展及指导勘查找矿的实际需要，一种成矿条件和矿床特征介于高硫型( HS) 和低硫型(LS) 浅成低温热液型矿床之间的类型———中硫型浅成低温热液型矿床( Intermediate-sulfidation epithermal ，IS) 被划分出来。
相比而言，针对HS 型与LS 型金多金属矿床特征、流体演化、矿床成因及成矿机制等研究已经相当深入，而关于IS 型金多金属矿的研究则尚处于起步与逐渐成低硫化型( a) 与高硫化型( b) 金矿床蚀变组合分布的理想剖面及流体过程与蚀变分带关系示意形阶段。
普遍发育斑岩型Cu-Au-( Mo) 矿床和浅成低温热液型矿床的世界著名三大成矿域( 滨太平洋成矿域、古亚洲洋成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域) ，同样具有形成中硫型矿床的有利成矿条件。
中硫型金多金属矿床具有如下六大特征:(1) 发育富碳酸盐-贱金属硫化物成矿体系，碳酸盐矿物可见于各成矿阶段热液脉系中，尤其在热液晚阶段以碳酸盐矿物为主;贱金属硫化物主要为Cu、Pb、Zn、Fe 等的硫化物; ( 2) 发育中硫化态矿物组合，如贱金属硫化物黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黝铜矿等;可少量发育明矾石和冰长石; ( 3) 含矿脉系中富硫化物( 总量大于5%) ，且在斑岩铜矿系统中较富黄铜矿;( 4) 普遍发育浅色贫铁闪锌矿( 有待进一步证实) ; ( 5) 普遍赋存在挤压岛弧背景下斑岩Cu-Au-Mo 矿的外围; ( 6) 空间上可与高硫型和低硫型金多金属矿床共存。
热液矿床 - 概述
22 20 18 16 14
盐度
成矿地质环境，含矿热液 的来源不同
黄 大 金 水
柏 华 满 泄
盆地卤水
深源流体
12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 250 300 350
——形成众多矿床类型
——矿床地质特征各异
大气降水
加热的深循环水
温度
2. 热液成分复杂(气水热液) 主要组份：水
⑥ 角砾岩充填矿床
◆角砾岩中的岩块杂乱
堆积产生大量空穴，
可使含矿溶液进入形
成角砾岩充填矿床
◆角砾岩可以是火山成
因、构造崩塌和碎裂
作用造成
陕西省太白金矿床中钠长 质角砾岩型充填金矿脉
（2）交代成矿作用
是指热液（流体）与围岩发生物质交换的作用
一般具有如下特点：
（a）原矿物溶解与新矿物沉淀同时进行。
矿床形成的深度：
深-中深(4.5－1.5km) 浅到超浅(1.5km－近地表)
成矿温度和压力（深度）的测定
矿物包裹体测温法 是目前应用最广的主要 测温方法。其中均一法用于透明矿物二相及 多相包裹体，测定最终均一温度经压力校正 后为成矿温度的下限值；爆裂法用于不透明 矿物，测定的包裹体爆裂温度应是成矿温度 的上限值。 稳定同位素测温法 是应用某一元素的同位 素在热液共结晶的一对矿物中的测定结果， 依据两矿物间的该元素的同位素分馏平衡常 地质推断法 通常是依据矿床自身特 征、与成矿相关侵入体的特征、成矿 时期矿体上覆地层厚度等概略的推断 成矿深度，定性的推断矿床属浅成还 是中-深成因。 矿物包裹体测压法 通过测定包裹体 均一温度和包裹体的密度、盐度确定 成矿的压力，再依据静岩压力换算成 矿深度。此法是目前定量测定成矿压 力（深度）的最通用的方法。
【矿床学】2016-2017矿床学试卷及参考答案
吉林大学地球科学学院试卷 （参考答案与评分标准） 课程名称： 矿床学A （B 卷） 考试时间： 150 分钟 考试方式： 闭卷 一、回答下列概念（从下列7题中选择6题回答，每小题5分，共30分） 1．喷流沉积矿床，并举例 答：热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（含矿）热水在喷溢出海底的过程中，在喷流口以下的热液通道中通过充填、交代作用，在喷流口以上的海底则通过与冷海水之间的相互作用，使热水中所携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。
这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为热水喷流沉积矿床（4分）。
如火山岩中得块状硫化物矿床（1分）。
2．变成矿床与受变质矿床，并举例 答：若原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化，但工业用途并未改变的矿床称为受变质矿床（2分）。
如沉积变质型铁矿床（0.5分） 若岩石中的某些组分，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床（2分）。
如煤层经变质后形成石墨矿床（0.5分）。
3．盐类矿床，并举例 答：蒸发沉积矿床，是指地面水以真溶液状态携带某些溶解度较大的无机盐类，在比较静止的水盆地中，通过蒸发作用发生各种有用盐类矿物沉淀而形成的矿床。
由于矿床中的有用组份是各种盐类，因而也称为盐类矿床（4分）。
如湖北应城膏盐矿床（1分）。
答：矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中，在一定的主导地质成矿作用下形成的，时间、空间和成因上都有密切联系，但具体生成条件是有差别的1组（2个以上）矿床类型的组合。
（2分）成矿系统是指在一定的时-空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统。
（3分）5．残余矿床与淋积矿床，并举例答：原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床（2分）。
S同位素示踪热液矿床成矿物质来源综述
ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｕ ｉ ｓ ｈ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕ ｉ ｌ ｉ ｂ ｒ ｉ ｕ ｍ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｉ ｓ ｏ ｔ ｏ ｐ ｅ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ Ｏｈ ｍｏ ｔ ｏ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｅ ｎ ｄ ｏ ｗ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎｃ ｅ ．
ｂ ｅ ｌ ｉ ｅ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｉ ｓ ｏ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｋ ｎ ｏ ｗ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ，ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｔ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｌｌ ａ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｐｅ ｉｏ ｒ ｄ ｓ ，
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｉ ｓ ｏ ｔ ｏ ｐ ｅ ｓ ； Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｌ ａ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｓ ； Ｔ ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ； Ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ０ 前 言
成矿流体活动的地球化学示踪研究综述_倪师军
第14卷第4期1999年8月地球科学进展ADVANCE IN EART H SCIENCESVo l.14 No.4Aug.,1999成矿流体活动的地球化学示踪研究综述倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧(成都理工学院,四川 成都 610059)摘 要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。
通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。
对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。
关 键 词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪中图分类号:P595 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(1999)04-0346-07 地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。
成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。
1 同位素地球化学示踪由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。
正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。
经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。
因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。
另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。
用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。
热液矿床概述
2、矿化阶段
3
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
1、 H2O ① 是含矿溶液的主要组分，是矿物搬运矿质的介质； ② 是弱电解质，可部分电离出H+和OH-，使溶液中的物质发生 水解，形成化合物沉淀出来。
SnF4+2H2O=SnO2↓+4HF ③ 另外，H+和OH-增加可影响溶液物质变化，主要是酸碱性 （pH值）。
第六章 热液矿床概述
第二节 成矿物质的来源
一、介质的来源
1、岩浆热液(包括侵入岩浆热液和火山热液)
岩浆热液是岩浆中所含的水及其他挥发组分在岩浆上侵和冷凝 结晶过程中，由于温度、压力和成分的变化与其所溶解的化学 成分一起被析出形成的。
2、变质热液
变质热液是岩石在变质过程中随变质温度和压力不断增加依次 释放出来的粒间水、矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形 成的。
4
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
2、S 含矿溶液中硫的多少与H2S的解离有关，H2S的解离形式与温度 有关。 ①高温热液阶段 T>400℃，将分解为H2和S2分子。T>1500℃，将全部分解为 H2+S2分子，随着温度降低，又结合成H2S。 300~400℃，H2S以中性分子形式存在，不参与化学反应，因 此很少有硫化物出现。 ②中温阶段(300~200℃) 随着温度的下降，H2S在水中的溶解 度增大，同时将发生电离作用。 ③低温热液阶段(<200℃) 位于地表浅处，氧气较充足，溶液 中的硫往往氧化高价硫，形成一些硫酸盐矿物（重晶石、石膏5、 天青石、明矾石等）。
硫同位素在示踪金属矿床成矿物质来源中的应用
硫同位素在示踪金属矿床成矿物质来源中的应用杜思敏【摘要】To determine the source of ore-forming materials in metal deposits, we can better explore the genesis of metal deposits, summarize metallogenetic regularitiy, and serve for geological prospecting.At present, in the study of ore-forming material sources, Sulfur isotope tracing is one of the methods used to indirectly measure and infer the approximate source of minerals.The application of sulfur isotope can effectively trace the source of ore-forming materials in metal deposits, ore-forming fluid migration and metallogenetic mechanisms, and genesis ofdeposits.However, when sulfur isotopes are used to trace the source of ore-forming materials in metal deposits, the geological characteristics,physical and chemical conditions for the evolution of ore-forming fluids,and mineral assemblages of different metal deposits will have an impact on the determination of sulfur sources.Therefore, it is necessary not only to select the appropriate method to successfully obtain the δ34SΣS data o f the ore-forming fluid, but also to analyze the geological characteristics of the metal deposit specifically, and combine the multi-trace method to make the tracer result more accurately close to the geological facts. The source of the ore-forming material in the metal deposit is better determined.The method of using sulfur isotope to trace the ore-forming materials of metal deposits and the problems that should be paid attention to are summarized in combination with the examples ofdeposits.%提要确定金属矿床成矿物质的来源才能更好的探讨金属矿床的矿床成因、总结其成矿规律、为地质找矿服务.目前在成矿物质来源研究中常需要依据其他科学方法来间接测定和推断矿质的大致来源,硫同位素示踪研究就是其方法之一.应用硫同位素可以有效示踪金属矿床中成矿物质的来源、成矿流体搬运及成矿机制、矿床成因等.但硫同位素在示踪金属矿床中成矿物质来源时,因不同金属矿床的地质特征、成矿流体演化的物理化学条件以及矿物组合规律差异都会对判断硫源有影响,因此不但要选择合适方法成功获取成矿流体的δ34S∑S数据,还需具体的分析金属矿床的地质特征,采用多元的示踪方法相结合,让示踪结果更准确地接近地质事实,这样才能更好的确定金属矿床中成矿物质的来源.【期刊名称】《化工矿产地质》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】7页(P196-202)【关键词】硫同位素;成矿物质来源;金属矿床【作者】杜思敏【作者单位】河北地质大学资源学院,河北石家庄 050031【正文语种】中文【中图分类】P597.2硫是元素周期表中16号元素，属于稳定同位素。
矿床成矿物质来源与成矿机制
矿床成矿物质来源与成矿机制矿床是指地壳中含有经济价值的矿石或者矿石聚集的地质体。
而矿物质来源与成矿机制则是解释矿床形成的关键因素。
一、矿物质来源矿床中的矿石或矿石聚集主要来自地壳中的矿物质。
地壳是地球上最外层的固体岩石壳层，它包括了洲际壳和海洋壳。
研究表明，地壳中含有大量的金属、非金属和半金属矿物质。
地壳中的矿物质来源主要有以下几个方面：1. 玄武岩类和火山岩类：这些岩石中含有较高的含金属矿物和宝石矿物含量。
火山喷发和岩浆的运动能够将这些矿物质带到地表，形成热液和气液流体，促进矿石的聚集。
2. 沉积岩类：沉积岩是由碎屑岩、化学沉积岩和生物沉积岩组成的。
这些岩石会富集一些金属矿物，如金、银、铜等。
同时，含有有机物质的沉积岩也可以形成油气矿床。
3. 特定构造环境：一些构造环境，如断层、褶皱和岩浆活动区，能够促进金属矿物的聚集。
断层带和板块边界是形成金属矿床的重要地质环境。
二、成矿机制成矿机制是解释矿床形成的机制和过程。
虽然具体的成矿机制因矿床类型而异，但总体而言，以下几个机制是主要的：1. 热液活动：地壳中的矿物质会随着岩浆的运动进入热液。
在一定的温度和压力条件下，热液中的溶解矿物质会析出并聚集形成矿床。
2. 流体运移：地下水和热液是形成矿床的重要介质。
它们通过裂隙和孔隙在地壳中运移，同时带走并沉积矿物质。
3. 化学反应：地球内部和地下水中的化学反应能够引发矿物质的沉淀和聚集。
例如，地下水与岩石中的矿物质反应会生成新的矿物质，从而形成矿床。
4. 生物活动：生物的活动也可以促进矿物质的富集。
例如，一些微生物能够从周围环境中提取金属，形成特殊的矿床。
总的来说，矿床的形成是一个复杂的过程，涉及地壳中的矿物质来源和成矿机制。
了解矿床的来源和形成机制，有助于我们发现和开发地下的矿藏资源，进一步推动矿业的发展。
但同时，也需要平衡资源开发与环境保护之间的关系，以实现可持续发展。
成矿物质来源及其研究方法-矿床学
第十一章成矿物质来源及其研究方法第一节成矿物质来源与含矿建造现代矿床学研究表明，多数矿床，尤其是非成岩矿产矿床都具有成矿物质多来源的特征，重视成矿物质多来源是矿床学地球化学的研究趋势。
同时研究发现，许多矿床成矿作用具有复合成矿的特点，常不是一次成矿作用完成的，而是经过了预富集到再富集成矿的多次地质作用完成的。
我们把预富集阶段形成的成矿物质丰度较高的岩石组合称为含矿建造，含矿建造是包含一系列含矿岩石与非含矿岩石的岩石系列，包括沉积岩、变质岩和岩浆岩。
含矿建造中有一部分是成矿元素的富集岩，一部分是具有与矿化有关的矿化剂元素，如S、Cl、F、C等。
而根据矿床学研究成矿物质来源分为直接来源与间接来源。
直接由地幔岩浆、花岗岩浆或沉积介质提供成矿物质到矿床中的物质来源称为直接来源，由幔源、壳源固结岩石，即矿源层或矿源岩提供成矿物质所反映出的幔源或壳源来源特征，称为间接物质来源。
对于成岩矿产成矿物质来源可能更多地反映直接物质来源，而对于非成岩矿产，由于其经过多次富集成矿，其物质来源特征可能更多反映间接物质来源。
一、上地幔物源含矿建造以上地幔为直接成矿物质来源的矿床局限于有限的矿床类型：1、与镁铁质、超镁铁质岩和部分碱性岩浆有关的矿床，在空间、时间和成因上与岩浆岩有联系，矿产种类有钒钛磁铁矿、铬铁矿、铜镍硫化物、钛铁矿－金红石－磷灰石、金刚石、铌、稀土等，大部分是成岩矿产。
部分形成上地幔岩含矿建造，其中富集Ni、Co、Ag、Bi、U等。
2、与镁铁质火山有关的矿床，主要形成于火山期后热液自变质交代作用或喷流喷气作用。
其中包括块状硫化物、玢岩铁矿、黑矿型矿床等。
3、与上地幔煌斑岩岩浆有关的绿岩型金矿，可以通过地幔对流煌斑岩侵位形成金矿；富金煌斑岩浆在地壳浅层与地壳物质发生反应形成花岗岩浆或加入变质热液中参与成矿。
煌斑岩脉含金丰度一般87PPb，明显高于壳源岩，金一般以Au－F络合物搬运。
以上地幔岩为物源岩含矿建造，成矿物质间接来自地幔，这类矿床对于前寒武纪变质岩区金矿最为重要。
湘中龙山Au- Sb矿床成矿物质来源——来自S、Pb和Sr同位素证据
内容提要：龙山 ＡｕＳｂ矿床是湘中 Ａｕ、Ｓｂ矿集 区 的 代 表 性 矿 床，本 文 对 其 不 同 类 型 矿 石、矿 区 围 岩 和 区 域 地 层进行了 Ｓ、Ｐｂ、Ｓｒ同 位 素 组 成 对 比 研 究。 矿 石 中 硫 化 物 的δ３４Ｓ 值 为 －３．０‰ ～５．１‰，平 均 值 ２．３‰；矿 区 围 岩 的 δ３４Ｓ 值 为 ４．０‰ ～５．９‰ ，平 均 值５．２‰ ；区 域 地 层 的δ３４Ｓ 值 为９．３‰ ～１３．３‰ ，平 均 值１１．３‰ 。 矿 石 与 矿 区 围 岩 、区 域 地 层 的 硫 同 位 素 组 成 差 别 较 大 ，矿 石 硫 具 岩 浆 来 源 特 征 。矿 石 中 硫 化 物 的２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ、２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ 和２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂ 比 值 分 别 为 １６．９９２～１８．４５７、１５．３９２～１５．７２２ 和 ３７．５８６～３８．９６０，矿 区 围 岩 的２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ、２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ 和２０８Ｐｂ／ ２０４Ｐｂ比 值 分 别 为 １７．６３０～１７．９９３、１５．５２２～１５．６４４ 和 ３７．９８１～３８．３６６；区 域 地 层 的２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ、２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ 和 ２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂ比值分别为１７．５６６～１８．０９２、１５．４３０～１５．６３０和３７．９８８～３８．７１０。矿 石 铅 同 位 素 组 成 变 化 较 大，矿 石 铅的来源较复杂，赋矿地层、印支期岩浆岩和上地 幔 可 能 都 为 其 提 供 了 部 分 铅。 石 英 流 体 包 裹 体 的 （８７Ｓｒ／８６Ｓｒ）ｉ比 值为 ０．７１５４０～０．７２３０９，矿 区 围 岩 的 （８７Ｓｒ／８６Ｓｒ）ｉ比 值 为 ０．７１８４４～０．７２１５３，区 域 地 层 的 （８７Ｓｒ／８６Ｓｒ）ｉ 比 值 为 ０．７１７９２～０．７１９３９，矿石、矿区围岩、区域地层的 初 始 锶 同 位 素 值 均 较 高，主 要 为 壳 源 锶，部 分 锶 来 自 赋 矿 地 层，部 分来自印支期岩浆岩。龙山矿床成矿物质具壳幔混合 来 源 特 征，矿 化 剂 硫 主 要 来 源 于 岩 浆，成 矿 物 质 部 分 来 自 江 口 组 地 层 ，部 分 来 自 印 支 期 岩 浆 岩 。
S同位素地球化学解析说课材料
第四章、硫同位素地球化学
第一节、硫同位素组成和分馏 第二节、硫同位素在地质体中的分布 第三节、硫同位素地质应用
第二节、不同地质储库的硫同位素 组成
一. 大气圈、水圈和生物圈的硫同位素组成 二. 地外物质的硫同位素组成 三. 各类地球岩石的硫同位素组成
1 火成岩 2 变质岩 3 沉积岩 4 化石燃料
硫酸盐细菌还原过程产生的同位素分馏大小，与还 原细菌的种类、还原反应速度及体系的开放与封闭
程度等因素有关。
在硫酸盐组分的补给速度 低于其还原速度的封闭、 半封闭环境中，由于富32S 的硫酸盐优先被还原成 H2S ， 因 此 最 初 形 成 的 硫 化 物 的 d34S 值 最 低 。 随 着 还原作用的进行，越是晚 期 形 成 的 硫 化 物 ， d34S 值 就越高。
二2.. 地地外外物物质质的的硫硫同同位位素素组组成成
碳质球粒陨石不同含硫相间存在明显的硫同位素分馏， 硫酸盐δ34S值为-1.3‰～-1.6‰， 元素硫δ34S值为+1.5‰～+1.8‰， 而硫化物（FeS）δ34S值为+2.6‰～+3.0‰。
这种硫酸盐比硫化物更富32S的现象与地球上的硫同位素 分馏刚好相反。这是因为在陨石中硫酸盐是通过硫与水的氧化 反应形成的，动力学分馏效应使氧化产物富32S(Monster et al., 1965)。
二2.. 地地外外物物质质的的硫硫同同位位素素组组成成
月球岩石中，硫主要以硫化铁（FeS）形式存在。 月球玄武岩的d34S值为-0.2‰ ~ +1.3‰； 角砾岩的d34S值稍高，为+3.3‰ ~ +3.6‰； 而月壤的d34S值最高，为+4.4‰ ~ +8.8‰。
对于从玄武岩→角砾岩→月壤34S富集的趋势，目前还无很有 说服力的解释。一种理论认为，在太阳风的影响下，粒子轰 击使32S以H2S形式逸失(Des Marais, 1983)。
[讲解]热液成矿作用及其矿石
![[讲解]热液成矿作用及其矿石](https://img.taocdn.com/s3/m/37ae6b304a73f242336c1eb91a37f111f1850dba.png)
热液成矿作用及其矿石（一）概述高温热液成矿作用系指成矿温度约在500～300℃范围内的成矿作用，它们成矿深度大多在4.5～1.5km左右，系深成和中深成矿床，少数可形成于1km左右的深度，构成所谓高温浅成矿床。
矿体产于或直接与其有关的岩浆岩岩体内部，或其附近的外接触带围岩中（主要为非碳酸盐类岩石），矿体分布距岩浆岩岩体很少超过1～1.5km。
由于高温热液矿床形成深度较深，压力较大，因而围岩的破碎方式以压扭性裂隙为主，角砾化破碎现象不发育，气化高温热液活动性强，细小裂隙均能进入，成矿物质的沉淀系通过通过充填裂隙和空隙的方式成矿，即成矿方式以充填为主。
同时由于深处开口裂隙不发育，地下水流动困难，温度变化不大，降温极其缓慢，所以矿物结晶速度慢，能生成粗大完好的晶体。
（二）本类矿床的基本特点：1、矿物共生组合是典型的高温矿物构成。
矿物成分主要为氧化物，含氧盐类，其次为硫化物。
典型的高温矿石矿物有磁铁矿、锡石、白钨矿、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂、赤铁矿和自然金等。
脉石矿物有石英、长石、锂云母、角闪石和石榴石等。
由于温度高，挥发组分起作用，有较多含挥发组分的矿物，如电气石、黄玉、白云母、金云母、绿柱石、磷灰石和萤石等。
2、由于成矿温度高，矿液中富含挥发组分，因此，在成矿过程中使围岩发生强烈的蚀变特别发育为本类矿床特征之一，典型的高温热液蚀变主要有云英岩化、黄玉化、电气石化、钠长石化、阳起石化、钠闪石化等。
3、成矿方式以充填作用为主。
矿体形状多呈脉状、管状，有的沿层面呈扁豆状、似层状。
矿石构造有块状、浸染状和对称带状。
矿石结构对为粗粒结构，如在石英脉中的黑钨矿矿晶体一般长几厘米到十几厘米，个别晶体长可达40cm。
（三）主要矿石实例高温热液矿床的矿产种类较多，一般为中小型，也有大型（如黑钨矿矿床）。
常见的矿产有钨、锡、钼、铋、铁、金、铍、锂、铌、钽、稀土元素、砷、水晶、石墨和宝石。
限于篇幅，仅介绍如下两种：黑钨矿矿石（含锡石矿石）大多数产于黑云母花岗岩类小侵入体的上部边缘及其附近非钙质的围岩中。
热液矿床
热液矿床一、综述热液矿床－含矿热水溶液在一定物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填和交代等成矿方式形成的有用矿物堆积体。
热液矿床主要特点：1）含矿热液多来源：岩浆热液；火山一次火山热液；地下水热液；变质水热液；混合热液。
2）含矿热液成分复杂：主要是水；含多样挥发性组份(S、CO2、Cl、F、B等)；含多种金属组份(Fe、Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、Ag、Au、W、Sn、Mo、Co、Ni．Bi、U等) 。
矿床种类多, 综合利用；3）形成温度－一般400℃以下，最高500－600℃，最低50℃±。
形成深度－深一中深(4.5－1.5km)，或浅到超浅(1.5km 一近地表)，甚至在地表形成；4）构造控制极为显著：既是含矿热液运移通道，又是成矿物质沉淀的场所；5）成矿时间一般晚于围岩：属后生矿床。
围岩蚀变十分显著；6）成矿方式：以充填作用和交代作用为主。
因此矿体多呈脉状、网脉状、似展状、凸镇状等多种形态。
矿石构造常呈栉状、对称带状、皮壳状、角砾状、晶洞状、浸染状及块状等；7）矿石物质成分复杂：金属矿物以硫化物、氧化物、砷化物及含氧盐等为主；非金属矿物有碳酸盐、硫酸盐、含水硅酸盐、石英等。
矿石与围岩二者成分有明显差异；8）矿床形成过程具多期多阶段，不同的成矿期和成矿阶段，形成不同的矿物共生组合。
二、热液矿床的分类多种分类方案：1933年美国学者W．林格仑首先提出按矿床形成温度和深度来分类（1.高温深成热液矿床；2.中温中深热液矿床；3.低温浅成热液矿床）；瑞奇（1970）在林格仑的分类基础上又引进了远成热液矿床（远温矿床）和高温浅成热液矿床等概念。
此外，瑞士尼格里、德国史荣德洪、苏联塔塔林诺夫和H马加克扬（1955）等则根据矿床与岩浆岩的关系和形成温度，或矿床形成环境、特别是共生岩浆源的侵入深度和矿物成分（矿石建造）提出各种热液矿床的分类方案。
近年来，又有按构造一岩浆杂岩体对热液矿床进行分类。
成矿物质来源
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
成矿物质来源
也是复杂多样的，成矿物质来源的研究与热液介质来源的研究在探索热液矿床的形成机制、发展热液矿床成矿理论中具有同等重要的地位。
热液成矿作用的成矿物质主要有三个来源：1. 岩浆熔体
岩浆结晶过程中，岩浆中的成矿物质随着岩浆热液的析出，多以络合物的形
式进入热液，形成含矿热液。
2. 地壳岩石
不同来源的热液，在其源区或其运移过程中与不同类型的地壳岩石发生反
应，从而捕获其中的成矿物质，形成含矿热液，进而成矿。
几个因素决定了地壳岩石对热液成矿作用过程中成矿物质的供应：①岩石中成矿组分的最初含量；②热液流体循环过程中所影响的岩石的体积（范围）；③岩石和所流经的
热液之间发生水岩反应的强度。
前述的各种来源的热液均可把地壳岩石中的成矿物质活化出来，并使之迁
移、富集成矿。
热液沿围岩的裂隙、孔隙渗滤、运移时，可以和围岩中组分发生反应，这一过程通常称为水岩反应。
通过水-岩反应，一部分物质溶解，使热液中金属组分含量升高，并使围岩中原有金属元素的含量减小。
例如江西德兴铜矿，远离矿体的九岭群中元古界火山-沉积岩系，平均含铜
55 乘以10-6，紧邻矿化-蚀变带的外围有一环形含铜量低值区，宽2~5 km，平均含铜40 乘以10-6，而在矿化蚀变带中含铜（100~1000）乘以10-6 以上，矿化蚀变带中的铜有一部分来自铜元素降低的围岩。
在成矿物质从围岩滤出的过程中，围岩可发生或强或弱的变化。
变质热液可以从变质原岩中带出或从所流经的岩石中萃取成矿物质。
岩浆热
液除了可以把岩浆中的成矿组分带出外，由于其高温特点所决定的高搬运能。
硫同位素在探讨卡林型金矿成矿物质来源中的应用
硫同位素在探讨卡林型金矿成矿物质来源中的应用王运宝;陈红全;郑桂青【摘要】本文以前人在滇黔桂地区卡林型金矿的硫同位素研究作为实例,着重介绍硫同位素示踪的基本原理及应用条件.通过前人的研究,表明滇黔桂地区卡林型金矿矿石中黄铁矿的硫同位素与地层中黄铁矿硫同位素的组成十分相似,这说明矿床中金矿物质主要来自地层.同时也发现该区不同矿区、不同含矿地层的卡林型金矿床中硫化物的δ 34S值差异较大,表明该地区沉积环境有局部差异性,以及部分成矿物质来源具有多样性.【期刊名称】《云南地质》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】6页(P309-314)【关键词】硫同位素;成矿物质来源;卡林型金矿【作者】王运宝;陈红全;郑桂青【作者单位】桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541006;桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541006【正文语种】中文【中图分类】P579+.2成矿年代、矿质来源、热液来源是矿床成因研究的三大核心内容，在此研究基础上，进一步研究分析其成矿机理，并总结其成矿规律，对矿产勘查和开发具有重要的指导意义[1]。
而同位素地球化学则是矿床成矿物质来源研究中行之有效的方法之一，主要包括放射性同位素和稳定同位素，S同位素则是示踪研究的常用稳定同位素[2-7]。
卡林型金矿是目前三大主要金矿类型之一，因最早发现地为美国西部的卡林镇而得名，其矿床成因一直是目前矿床学研究热点之一，而其成矿物质来源则是卡林型金矿床成因研究中不可或缺的一部分[8]。
卡林型金矿中的金矿主要赋存于黄铁矿和毒砂等含硫较高的中低温热液矿物中，其形成条件与环境具有较大差异，而利用硫同位素地球化学的示踪原理、追溯成矿物质来源[9-10]，对卡林型金矿的成因研究具有重要意义。
1 硫同位素的基本原理硫的原子序数为16，相对原子量为32.06，在自然界中主要以四种同位素的形式存在，其相对原子量及元素相对丰度依次为：32S(94.941%)、33S(0.769%)、34S(4.273%)、36S(0.012%)。
热液金矿成矿作用地球化学研究综述
热液金矿成矿作用地球化学研究综述安芳;朱永峰【摘要】文章总结了热液金矿成矿地球化学研究进展,其中包括含金热液来源、控制岩浆热液中金浓度的因素、金在热液中的富集和沉淀机制以及热液金矿成矿地球化学环境.含金岩浆演化早期,磁铁矿、磁黄铁矿和钛铁尖晶石结晶分异会影响岩浆演化形成热液型金矿的能力.与金成矿有关的地热流体中w(Au)为1×10-9～80×10-6,岩浆热液中w(Au)在1×10-6～4×10-6之间变化.金主要以Au-Cl和Au-HS络合物形成运移富集,当热液体系的压力较高( ＞20 MPa)时,Au-HS或Au-Cl络合物在热液气相中富集.流体混合、沸腾、不混溶和水岩反应等引起的热液物理化学条件变化会导致金络合物的溶解度降低,发生金矿化.在含非晶质As2S3和Sb2S3溶胶的热液中,As2S3和Sb2S3溶胶可以吸附金硫络合物并携带其随热液运移,Au最终随着溶胶沉淀而沉淀.在硫逸度较低[ log f(S2)＜- 12]而砷浓度较高的热液中,As可以增大Au的溶解度,As溶解度降低引起含砷矿物和金矿物沉淀,形成含砷黄铁矿-毒砂-自然金/银金矿或自然砷-自然金/银金矿矿物组合.在温度高于自然铋(271.4℃)或铋碲化物(富Bi端266℃,富Te端413℃)熔点的热液中,自然铋和铋-碲化物以熔融状态与热液共生,并吸附热液中的Au,当热液温度降低至Au-Bi(241℃)、Au-Bi-Te(235℃)熔体的熔点时,结晶形成自然铋-自然金-黑铋金矿或自然铋-自然金-铋碲化物组合.含金成矿热液沿着有利热液通道运移过程中,与围岩反应导致围岩发生硅化、绢云母化、碳酸盐化以及硫化等蚀变.中-碱性热液体系中,绢云母化会导致金矿化发生.热液蚀变矿物组合反应了成矿体系的物理化学条件,可以用于推断金矿成矿地球化学环境.%talline AS2S3 and Sb2S3 can serve as gold scavengers in the hot spring. Gold will precipitate with the deposition of noncrystalline AS2S3 and Sb2S3. In hydrothermal fluid with low sulfurfugacity (logf(S2)< - 12) and high arsenic concentration, arsenic plays an important role in increasing gold solubility. Crystallization of As-bearing mineral induces the precipitation of gold, and forms the arsenian pyrite-arsenopyrite-native gold/electrum or native arsenic-native gold/electrum assemblage. Native bismuth or bismuth-telluride melt coexisting with hydrothermal fluid is also an important gold scavenger in hydrothermal fluid with temperature higher than 271.4℃ (melting point of native bismuth) or 400℃ (melting point of bismuth-telluride). The decrease of temperature is the most effective mechanism for gold precipitation. Gold co-precipitates with native bismuth or Bi-telluride, and forms the native bismuth-native gold-maldonite or native gold-native bismuth-Bi-telluride mineral assemblage. These mechanisms make it possible for the gold undersaturated hydrothermal fluid to form economic gold deposits. The hydrothermal geochemistry of gold mineralization can be reconstructed based on mineral assemblages formed during alteration.【期刊名称】《矿床地质》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】16页(P799-814)【关键词】地球化学;热液型金矿;富集形式;成矿作用;综述【作者】安芳;朱永峰【作者单位】北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京100871;北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京100871【正文语种】中文【中图分类】P618.51热液金矿成矿作用研究主要包括以下问题:成矿流体和成矿物质来源、金在流体中的迁移形式和沉淀机制、金的赋存形式。
热液矿床热液及成矿物质来源
热液矿床热液及成矿物质来源1含矿热液的种类与来源含矿热液的来源是矿床学的重要基础理论问题之一。
虽然争论一直存在，但根据多种数据和资料的综合分析研究，大多数研究者已经接受含矿热液主要有下列几种类型：1. 岩浆成因热液（magmatic fluid ）指在岩浆结晶过程中从岩浆中释放出来的热水溶液，最初是岩浆体系的组成部分。
由于岩浆热液中常含有 H 2S 、HCl 、HF 、SO 2、CO 、CO 2、H 2、N 2等挥发组分，故具有很强的形成金属络合物并使其迁移活动的能力。
很多证据表明岩浆水的存在有多方面的证据，如：快速冷却的火山岩含水量一般为0.2%~5%，最高可达12%（如某些松脂岩）；另外岩浆岩大量的含水硅酸盐矿物也是岩浆含水的最好证明。
按Holland 的实验，只有当与硅酸盐熔浆共存的蒸气相中H 2O 分压超过4.94×107Pa 时，黑云母和角闪石才可从英安质熔体中析出，形成斑晶。
在花岗闪长岩中黑云母和角闪石的含量为10%~30%（体积），水分压应在4.94×107~9.87×108Pa ，含水量约为2%~4%；若新鲜的中酸性岩含水4%左右，则在其结晶时可失水1%~3%，这些水可以构成岩浆流体的主要来源。
对热液矿床中矿物及其中流体包裹体氢氧同位素成分的分析结果，也证实部分热液矿床形成的早期，确有岩浆流体存在。
岩浆流体从岩浆析出的过程和数量，与岩浆结晶的深度、温度、初始含水量、成分和流体相的组成有关，也受到围岩渗透性和裂隙系统发育程度的影响，其中最重要的是岩浆侵位深度和岩浆的初始含水量。
Burnham （1979）实验表明，岩浆中溶解的H 2O 重量百分比随压力的升高而加大（图5-l ）。
如果深处形成的岩浆水含量未达到饱和，那么只有当这种岩浆上升到近地表处，或在岩浆结晶的晚期或末期，当无水的硅酸盐矿物（如辉石、长石等）部分或大部分结晶以后，在构造活动或水热爆发作用打开裂隙时，才有较少的岩浆气液析出；相反，初始含水量很高，在深处就已成为水和其他挥发分饱和的硅酸盐熔浆，在较深处或在岩浆结晶较早阶段，即可有岩浆流体相析出。
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0前言成矿年代、矿质来源、热液来源是研究矿床的三大核心内容。
只有这三大核心内容研究透彻了，才能很好的为研究矿床的成矿机理做准备，才能建立和总结矿床的成矿规律，指导矿产勘查和开发具有重要意义。
而同位素的发展很好的解决了这三大核心。
目前，资料显示[1]，大多数人认为热液成矿作用的成矿物质有以下三方面的来源：岩浆熔体；地壳岩石；上地幔。
硫同位素分馏机制与过程复杂，影响因素甚多，有时示踪结果不完全与地质事实相符合，因此本文探讨硫同位素在示踪热液矿床矿质来源中的复杂性和多解性进行综述。
1S同位素分馏在自然界，同位素分馏是最常见的现象，通常由物理、化学和生物作用引起的热力学和动力学同位素分馏，几乎均为与质量相关的分馏。
所以分馏得根本原因在于同位素间的质量差，因此造成硫同位素分馏的主要机制有如下2种：1．1热力学平衡分馏即同位素受温度控制，按不同的分馏系数在各相间富集。
常见热力学分馏主要发生在岩浆去气过程及温度变化的热液体系中。
经大量实验和实际观测，当包括硫元素不同存在形式的含硫矿物由一个统一的流体相沉淀出来时，硫同位素会在含硫矿物间进行分配并达到平衡，共生矿物间的硫同位素组成差异明显。
然而最新研究提出该规律只考虑元素价态可能并不完备，刘耘提出压力导致元素电子自旋态变化的地质过程必定存在同位素分馏反常的复杂状况，甚至可能颠覆该原理[2]。
1．2动力学分馏即同位素原子或原子团反应速率不一致而造成同位素组成变化，如氧化反应、细菌还原及有机物热分解、有机还原与高温无机还原过程、歧化作用等。
细菌还原是最重要的硫同位素动力学分馏过程。
在低于50℃条件下，厌氧细菌易还原SO42-成H2S，进而与金属离子结合成硫化物，从而造成自然界最大的硫同位素分馏。
宏观上细菌还原过程中，硫同位素分馏程度取决于还原细菌的种类、还原反应速率及反应体系的封闭性。
2岩石中硫同位素组成2.1陨石和月岩目前在陨石中发现有二十多种含硫矿物，但绝大多数是以陨硫铁（FeS）形式存在。
各类陨石中总硫的同位素组成非常一致，δ34S值的变化约在0±0.7‰范围内，而且与硫含量无关。
月球物质中硫的含量为0.05‰—0.23‰，几乎全部以陨硫铁形式存在[3]。
2.2火成岩①基性-超基性岩的δ34S值一般为-1‰—+2‰，反应成岩物质来自地幔，但少数基型岩的δ34S达-13‰—+16‰，这可能是岩浆侵入过程中同化围岩的结果[4]。
②中酸性岩硫同位素组成变化较大，约为-13.4‰—+26.7‰，与陨石硫差别明显。
以花岗岩为例，幔源花岗岩δ34S=3.6‰±5‰，而壳源重熔型花岗岩δ34S约为-9.4‰~+7.6‰。
一般认为重硫来源于海相硫酸盐还原，轻硫来自含细菌分馏过的硫化物原岩，因此，高δ34S值花岗岩通常认为是沉积岩重熔形成[5]。
2.3沉积岩由于低温无机和细菌还原硫酸盐以及沉积物源和环境条件的复杂性，使得沉积岩中硫同位素的变化最为明显δ34S的变化幅度可达90‰，即使单个矿床也可达30‰，如我国的层控铅锌矿床[6]。
2.4变质岩变质岩的硫同位素变化较大，在很大程度上取决于原岩的同位素组成，其δ34S值一般变化与-20‰—+20‰之间。
由于变质过程温度升高，变质岩的硫同位素组成会趋于均一化，导致变质岩的δ34S值降低，变质过程中逸失的硫富集δ34S[7]。
3成矿物质来源示踪示踪的基本思路是通过对比矿石中硫元素与岩浆岩、被岩浆岩同化的围岩及矿区围岩蚀变过程中迁移与沉淀规律，说明它们之间是否存在成因关系以及硫化物矿床中的硫的来源。
吴南平等自2000年以来一直对云南兰坪-思茅盆地由北至南金满、水泄、白龙厂3个脉状铜矿成矿物质来源进行研究[11]，硫化物中，金满矿床δ34S值变化最大（-20.5‰~+7.0‰），水泄矿床δ34S值变化最小（-0.1‰~+4.2‰），而白龙厂矿床δ34S值为-14.3‰~-3.6‰，且均显示塔式分布特征.另外，水泄和白龙厂矿床硫酸盐中重晶石δ34S值分别为+12.3‰~+19.0‰和+13.1‰，与盆地蒸发岩中石膏δ34S值（+10.8‰~+15.7‰）相近。
矿物共生组合均出现重晶石和砷黝铜矿，个别还有磁铁矿，结合流体包裹体成分研究，成矿溶液具有较高氧逸度和pH值。
因此，根据大本模式，硫酸盐重晶石δ34S应相当于或略大于热液δ34S值，而硫化物δ34S值则显著低于热液δ34S值。
由此确认硫源主要为盆地热卤水萃取地层蒸发岩中硫酸盐，并通过有机质热分解反应还原为低价硫分馏得到。
李文博等研究云南会泽超大型铅锌矿硫同位素[8]，也结合成矿温度考虑，发现流体中硫源为地层海相硫酸盐还原，热化学还原可能是其主要机制。
硫化物沉淀时与流体存在硫同位素分馏，热液总硫的组成表示为各溶解相中硫同位素浓度加权平均值，因此即使δ34S=0，也不一定说明硫源为岩浆或地幔。
臧文栓等研究西藏冈底斯帮浦、新嘎果、夏龙铅锌银矿床发现，组成均一、分馏平衡且分布范围狭小（-3.9‰~-1.1‰）的δ34S与该带斑岩铜矿床δ34S几乎一致（-3‰~+1‰），说明铅锌银矿δ34S与斑岩铜矿一致。
但仍不能直接说明硫源为岩浆，仅能确定与岩浆作用有一定成因关联。
由于热液体系中不同含S矿物之间δ34S的复杂分馏受流体诸多物理化学条件，如氧逸度、硫浓度、pH、与硫酸盐有关的阳离子活度等影响。
因此，在未知氧逸度和pH等条件下，热液流体的δ34S不能直接根据沉淀的硫化物δ34S估算，硫化物矿物也不能直接用来确定热液流体体系中S的来源。
4示踪的复杂性和多解性（下转第434页）Ｓ同位素示踪热液矿床成矿物质来源综述刘颖1周发2（1．东华理工大学，江西南昌330013；2．青海省柴达木综合地质矿产开发院，青海格尔木816000）【摘要】具有明显分馏效应的硫同位素以各种含硫物种广泛赋存于热液成矿作用过程中，因此硫同位素成为示踪热液矿床成矿物质来源的主要方法之一。
本文在总结前人研究基础上，综述了应用硫同位素在研究热液矿床成矿物质来源问题上的多解性，认为硫同位素示踪应用须在了解热液矿床地质前提下，准确区分成矿期次，判别硫同位素分馏平衡状态，结合Ohmoto模式才可以准确赋予同位素的地质意义。
【关键词】S同位素；热液矿床；示踪；物质来源Summary of S ulfur I sotopic T racing for M etallogenic M aterials of H ydrothermal D epositsLIU Ying1ZHOU Fa2（1．East China Institute Of Technology，Nanchang Jiangxi，344000；2．Qinghai Provincial Institute of Qaidan Integrated Geology and Mineral Exploration,Golmud Qinghai，816000）【Abstract】Sulfur isotopes with obvious fractionation effect occur widely in the process of hydrothermal mineralization in the forms of various sulfur species,therefore,sulfur isotopes is a major method for tracing the metallogenic materials of hydrothermal deposits.On the basis of former researches,this paper summarizes the multiple solutions of sulfur isotopes application in studying metallogenic materials of hydrothermal deposits, believing the application of sulfur isotopic tracing needs to know the deposit geology in advance,differentiate precisely the metallogenic periods, distinguish fractionation equilibrium state of sulfur isotopes,and integrate Ohmoto model,so as to endow precisely the geological significance.【Key words】Sulfur isotopes；H ydrothermal deposits；T racing；P rovenance（上接第428页）在热液体系中，早期曾认为矿物δ34S 就是热液的δ34S 。
Sakai 首先认识到热液体系中含硫物种之间存在硫同位素分馏，认为δ34S 是温度和pH 的函数。
Ohmoto 研究硫同位素分馏并进一步深入，首次提出硫同位素分馏大本（Ohmoto ）模式，认为热液矿物硫同位素组成是总硫同位素组成、氧逸度（fo2）、pH 、离子强度和温度的函数。
因此，热液硫化物的硫同位素组成，不仅取决于其源区物质的δ34S 值，而且与成矿流体演化的物理化学条件有关。
Ohmoto 模式还认为需要区别对待高温（＞350℃）和低温（＜350℃）条件下分馏过程。
因为高温时含硫物种主要为H2S 和SO2气态混合物，低温状态要复杂得多，可能为H2S 、HS-及硫酸盐类，包括SO42-、HSO4-、KSO4-、NaSO4-、CaSO4，甚至MgSO4。
成矿物质来源研究工作中，由于硫同位素的复杂性，很容易出现不够完备之处。
汪在聪等人以工作程度最高的造山型金矿为例，通过对国内外大量实例的剖析、讨论和综合，认为热液矿床稳定同位素组成不仅受成矿流体源区的制约，还不同程度地依赖于成矿热液复杂的演化历程，包括流体在运移过程中与围岩的同位素交换、沉淀过程中的同位素分馏以及后期可能的改造等多种因素。
硫同位素很易因水岩反应、相分离、氧化作用、多种流体混合等过程而发生同位素分馏，从而使同一矿床不同产状矿脉，甚至同一期黄铁矿的S 同位素出现显著差异。
不能简单根据测定结果直接投图判断成矿流体的可能来源，而需要综合多种方法并结合矿区地质实际情况剔除成矿过程对稳定同位素的影响后才能更好地约束造山型金矿成矿物质及流体来源。
深入研究同位素沿着流体通道的空间变化和各成矿阶段的时间演化或许不仅能够查明成矿物质及流体的来源，而且能够揭示流体的演化轨迹和成矿过程。