成矿年代学是矿床学研究的重要手段，也是对成矿地质事件的直接反映。对某些金属矿床而言，目前尚缺少必要的同位素手段来限定其成矿时代。大多数内生金属矿床都与地球中的流体有直接的成因联系，该流体的来源、性质及演化过程直接控制着成矿金属元素的种类及富集沉积规律。因此探索成矿流体的热力学性质对于认识金属矿床的成矿机制至关重要。传统上研究成矿流体最直接而常用的方法是对与金属矿物共生的脉石矿物（如石英）中的流体包裹体进行研究，但很多学者对脉石矿物与金属矿物的共生性提出了质疑。  

　　为了解决上述问题，中科院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室博士后朱明田与其合作导师张连昌研究员等人对华北克拉通南缘的银家沟矿床（河南省灵宝县境内）进行了详细的成矿年代学、黄铁矿中流体包裹体及He-Ar同位素研究。该研究采用了更为先进有效的测试手段，所有实验均在地质地球所的实验室完成，其中，石英-黄铁矿脉中U-Pb锆石年代学测试在离子探针实验室完成，黄铁矿Re-Os年代学测试在成矿年代学实验室完成，黄铁矿He-Ar同位素测试在稀有气体实验室完成。  

　　显微矿物学研究表明从石英-黄铁矿脉中挑选出的锆石属于捕获的岩浆锆石，形成于142Ma（图1上），代表着一期岩浆热液事件，随后发生了大规律的硫铁矿化（黄铁矿）。黄铁矿属于低含量高放射性硫化物，其Re的含量一般较低。银家沟黄铁矿的Re-Os同位素研究表明其Re的含量变化较大，并给出了一组较好的等时线年龄，为141Ma（图1下），表明硫铁矿化形成于早白垩世。该期矿化事件的时间要明显晚于斑岩型Cu-Mo矿化（145～148 Ma）。  

　　银家沟矿床主要发育两类硫铁矿化，一是早期的石英-黄铁矿脉，另一类为大规模的黄铁矿脉（层），含有少量的石英。黄铁矿及其中的流体包裹体具有很好的红外透光性。黄铁矿的红外显微测温和He-Ar同位素研究表明：早期的黄铁矿含有高盐度流体包裹体，其均一温度大于350 °C，具有较为恒定的He同位素组成（1.39～1.78 Ra，Ra=1.39×10^-6，图2），可能代表着从深部岩浆房出熔成矿流体的He同位素组成（图3）；主成矿期黄铁矿主要为中温热液（260～350 °C），盐度变化较大，介于4～21 wt. % NaCl，其He同位素组成变化于0.80～5.26 Ra（图2），显示出了明显的混合热液特征（图3）。He-Ar同位素指示有大量的地幔氦参与到了银家沟多金属矿化事件中（地幔⁴He=9～65 %）。另外，与石英中成矿流体的对比研究表明，斑岩型Cu-Mo矿化与成矿流体的相分离（沸腾）作用有关，而硫铁矿化主要是因成矿流体的混合而沉淀。  

　　以上研究均表明，银家沟多金属矿化为多阶段、多来源的过程。Cu-Mo矿化形成于晚侏罗到早白垩世，具有斑岩型矿化的特征。硫铁矿化的形成稍晚于斑岩型矿化，呈厚大的脉状穿插于斑岩体内，可能为另一期更为基性的岩浆热液事件所形成。另外高的He同位素组成反映了强烈的伸展背景，可能与华北克拉通南缘岩石圈的改造或减薄有关。 

　　该研究结果分别发表在国际地球化学研究刊物Chemical Geology和国际地学综合性期刊International Geology Review。  

　　原文链接1（Chemical Geology）   2（IGR）

  

　　　　图1   成矿年代学图解 

  

　　　　图2   黄铁矿He-Ar同位素组成  

　　 

　　图3   均一温度与He同位素相关关系图