陕西旬阳公馆-青铜沟汞锑矿床地球化学与矿床成因研究

陕西旬阳公馆和青铜沟汞锑矿床位于南秦岭东部的旬阳陆缘拗陷带中，是汞锑共生的大型和超大型矿床，是秦岭-中亚汞锑矿带中具代表意义的矿床。矿床成因一直存在争议，有沉积-改造、沉积-再造、岩浆热液、多源热液成因等不同看法。本次研究着手于区域地质、矿床地质和矿床地球化学特征，来探讨矿床成因。 本文在比较详细的野外调查基础上，利用流体包裹体测温、稳定同位素分析、以及等离子体质谱（ICP-MS）等方法，研究了矿床中矿石的包裹体特征和地球化学特征，认为公馆-青铜沟汞锑矿床的形成与中生代陆陆碰撞造山作用有关。在前人的研究基础上，获得了如下几点认识： ① 公馆-青铜沟汞锑矿床赋存于泥盆系白云岩中，与断裂紧密伴生，矿体呈脉状，矿石主要由辉锑矿、辰砂、石英、方解石等矿物组成，矿石类型有汞－锑型和单汞型两种。 ② 包裹体研究表明，石英和方解石中主要以富液包裹体为主。石英中包裹体均一温度为136～274℃，盐度变化范围为1.57～11.34%NaClequiv.，方解石中包裹体均一温度180～272℃，盐度为1.23～8.81% NaClequiv.。计算出的流体密度在变化范围在0.38～0.58 g/cm3之间。与国内其他一些同类矿床（如锡矿山锑矿、铜仁-凤凰汞矿带中的汞矿床、广西大厂锑矿床、晴隆大厂锑矿床、南秦岭十里坪锑矿床、沃溪金锑钨矿床等）相比成矿流体具有中低温、低盐度、低密度的特点，属于改造热液。 ③ 稀土元素研究表明：方解石的稀土配分模式和白云岩的相似，均为轻稀土富集型。 ④ 稳定同位素研究显示：辉锑矿的δ34S值为2.0～9.4‰，辰砂的δ34S值为3.3～11.6‰，与地层黄铁矿的δ34S值3.4～8.6‰一致，硫主要来源于赋矿地层；氢氧同位素研究也表明成矿流体属于改造热液，成矿期流体是经过深部循环了的地层建造水，成矿末期以大气水为主；碳氧同位素研究也表明，方解石来源于碳酸盐岩的溶解，形成过程中受到了地层有机碳的影响。 ⑤ 通过对前人的Sr同位素进一步分析研究表明：矿石样品的87Sr/86Sr值大于白云岩的值，且其87Sr/86Sr值和Hg、Sb含量呈正的线性相关关系，表明部分成矿物质Hg、Sb与Sr是同一来源的。辉锑矿中的铅有正常普通铅的特征，而白云岩的铅以异常铅为主。推断矿石中的铅主要来源于基底地层。 ⑥ 矿床成矿地球动力学背景为碰撞造山体制。在碰撞的增温增压期间，形成Ⅰ阶段矿化，即以白云石为脉石的微弱汞矿化；在挤压向伸展转变期间，形成Ⅱ阶段锑矿化和Ⅲ阶段汞矿化，是成矿的主要时期，脉石矿物主要为石英，其次为方解石；到了伸展减压降温阶段，形成Ⅳ阶段矿化，以发育微弱汞锑矿化或无矿化的粗大的方解石脉为特征。