摘要
华南是世界重要的锡矿产地之一，对该地区锡矿床的成因研究不仅具有重要的科学意义，也具有重要的经济意义，因此一直是矿床学家关注的领域。本文选择华南两个不同类型的锡矿床－广西大厂和湖南芙蓉锡矿床－为研究对象。通过详细的矿床地球化学研究，特别是较系统地运用多元同位素体系（B、O-H、S、Hf、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、He-Ar）示踪与定年方法，精确厘定了成矿时代，示踪了两类矿床的成矿物质和成矿流体的来源，建立了两类锡矿床的成因模式。 广西大厂锡多金属矿田是世界上最大的锡矿产地之一，主要由拉么矽卡岩Cu-Zn矿体、长坡-铜坑层状锡石硫化物矿体和脉状矿体以及高峰块状矿体组成。对层状矿体和块状矿体，一直存在着燕山期岩浆热液交代成矿和泥盆纪海底热液喷流成矿的成因争论。本次研究通过对层状矿体和块状矿体中硫化物（黄铁矿和闪锌矿）的Sm-Nd同位素定年确定其形成时代为3864±21Ma，为泥盆纪海底热液喷流沉积成因提供了最为直接的证据。但对硫化物的Rb-Sr同位素研究表明，层状矿体和块状矿体的Rb-Sr等时线年龄为106±6Ma和94±10Ma，与该区出露的龙箱盖花岗岩的年龄接近，表明Rb-Sr同位素体系在燕山晚期的岩浆热液活动中被重置了。硫化物的REE组成可以很好的示踪成矿流体的来源。拉么的硫化物具有较高的稀土组成（62.28～239.89ppm），显示轻稀土富集和明显的Eu负异常（Eu／Eu<'*>=0.12～0.34），与花岗岩的稀土配分相近，表明成矿流体为岩浆热液流体。但是块状矿体中的硫化物稀土含量非常低（0.056～3.007ppm），具有轻稀土富集和明显的Eu正异常（Eu／Eu<'*>=1.81～11.43），与现代海底热液流体完全一致，一部分硫化物具有明显的Ce负异常（Ce／Ce<'*>=0.19～0.53），可以解释成海水与热液端元流体的混合。长坡-铜坑层状矿体的硫化物稀土含量也低（0.359～15.370ppm），具有轻微的Eu负异常（Eu／Eu<'*>=0.45～1.04），矿体之间REE配分略有差别，但各矿体与各自的围岩硅质岩地层较为一致，显示出同生沉积的特点。拉么矿床中硫化物、夕卡岩和花岗岩都具有近球粒陨石的Y／Ho比值（26～33）。但是高峰和长坡-铜坑矿床的块状矿体和层状矿体中硫化物的Y／Ho比值明显偏离球粒陨石的Y／Ho比值（28～75），类似于现代海底热液流体。层状和块状矿体的成矿流体的SD值变化范围很大（-180‰～-11‰），表明成矿流体可能是海水，但混入了富含有机质或有机气体（如CH<,4>）的流体。大厂锡矿各矿体中的硫化物具有相对均一但又完全不同的硫同位素组成特征。那么矿床硫化物的硫同位素组成δ<'34>S值变化在-3‰～+4‰，是一种比较典型的岩浆硫，硫最可能来自花岗岩浆热液。高峰块状矿体硫化物的硫同位素组成变化在+5‰～+12‰，长坡-铜坑层状矿体的硫同位素组成变化在-7‰～-0.2‰，两者可能都来自于海水硫酸盐的无机还原。层状矿体和块状矿体硫同位素组成的不同反映了不同的还原程度，可以用瑞利分馏模式来解释。脉状矿体的硫同位素组成变化范围很大（δ<'34>S=-8‰～+4‰），但其峰值接近于层状矿体，说明脉状矿体中的硫可能来自于层状矿体的活化转移。大厂锡矿中硫化物的铅同位素组成变化不大，基本上都落在上地壳演化线上，表明铅主要是壳源的。块状矿体的铅同位素组成要 略高于层状矿体，这种分组现象支持同生沉积成因。与花岗岩中长石和围岩地层中沉积黄铁矿的比较可以发现，层状矿体和块状矿体中的铅同位素组成与沉积黄铁矿较为一致，不同于花岗岩中长石的铅同位素组成。脉状矿石的铅同位素组成与层状矿体重叠，表明脉状矿石中的铅可能也来自层状矿体的活化转移。大厂锡矿中块状矿体和层状矿体的成矿流体的<'3>He／<'4>He比值变化为1.6～2.9Ra，大大高于地壳放射成因He的同位素组成，表明成矿流体中有大量地幔流体的参与。这一值也远高于拉么与花岗岩有关的岩浆热液流体的<'3>He／<'4>He值（0.7Ra），表明层状矿体和块状矿体与花岗岩没有成因联系。脉状矿体的成矿流体的<'3>He／<'4>4He值（1.2～1.6Ra）介于层状矿体中成矿流体和花岗岩浆热液流体之间，可能是岩浆流体在活化转移层状矿体的成矿物质（如S和Pb等）时，混入了层状矿体中包裹的惰性气体所致。因此，大厂锡矿层状矿体和块状矿体都形成于晚泥盆世的海底热液喷流沉积，但形成方式可能略有不同。下渗的海水从老的基底岩石中提取成矿金属，受热后上升排泄到海底，形成富金属的卤水池，与硅质岩交替沉淀形成层状矿体。部分热液在上升中沿裂隙进入到中泥盆世生长的生物礁灰岩的裂隙中，在裂隙构造优势部位聚集成矿，形成块状富锡石的硫化物矿体。燕山晚期花岗岩的侵入导致拉么Cu-Zn夕卡岩矿体的形成，同时岩浆热液流体从层状矿体中活化转移成矿物质，在层状矿体上部形成网脉状和大脉状矿化。 湖南芙蓉锡矿床是近几年才发现的一超大型锡矿床，锡矿储量达到60万吨。该矿床主要产在骑田岭花岗岩体里，与该花岗岩的绿泥石化热液蚀变关系密切。对骑田岭花岗岩的岩相学和矿物化学研究表明，该花岗岩形成温度为750～820℃左右，形成压力为3.6±0.9kbar，具有接近MH的氧逸度，远高于一般含锡花岗岩的氧逸度（一般低于NNO）。骑田岭花岗岩具有富碱、准铝和具高的Ga／Al比值的地球化学特点，显示A型花岗岩的特征。骑田岭花岗岩还具有高ε<,Nd>（t）值（-5.0～-6.8）、低T<,DM>值（0.94～1.49）和较低的（<'87>Sr／<'86>Sr）i值（0.708～0.710）的特点，结合锆石Hf同位素（εHf（t）＝-9.0～+0.8）研究表明，在该花岗岩的形成过程中发生过壳-幔岩浆的混合作用。骑田岭花岗岩与其他一些花岗岩构成一条NNE向的具有高ε<,Nd>（t）值和低T<,DM>值的A-型花岗岩带，锆石SHRIMP U-Pb定年研究表明该花岗岩带形成于150～160Ma，可能与太平洋板块的俯冲消减引起的拉张伸展事件有关。芙蓉锡矿床的成矿流体的δ<'18>O变化在-3‰～+4‰，δD为-30‰～40‰。成矿流体主要是大气降水起源，在低水／岩比（0.3～0.5）下使花岗岩发生绿泥石化，释放出Pb、Sn和Ti等成矿物质到成矿流体中去。硫化物的硫同位素组成变化在-20～+3‰，在直方图上明显分成两组，表明地层和花岗岩都提供了成矿所需的硫。硫化物的铅同位素组成与花岗岩中的长石一致，表明矿化所需的铅来自花岗岩。本次研究还首次将硼同位素应用于示踪花岗岩热液蚀变过程。花岗岩的硼同位素和硼含量随着蚀变强度增加而降低，表明在花岗岩的热液蚀变过程中，花岗岩丢失<'11>B到流体中去。硫化物的Rb-Sr和Sm-Nd同位素分析虽然没有给出等时线年龄，但显示成矿流体中的Sr和Nd除了来自花岗岩外，还有很大一部分来自围岩碳酸盐地层。芙蓉锡矿床应该为一典型的花岗岩后期热液蚀变类型矿床。在花岗岩结晶后的冷却过程申，形成了大气降水的热液循环体系。大气降水从碳酸盐围岩中提取了S，循环进花岗岩体内使花岗岩发生绿泥石化为主的热液蚀变，释放出花岗岩中的Sn、Pb和Ti等金属，进而富集形成锡矿脉。 华南地区不仅锡矿床数量多，而且锡矿化模式也多种多样。分析表明，具有老的富锡的基底岩石和经历过多次岩浆或热液活动是形成华南锡矿的主要控制因素。有了这两个条件，海底热液喷流活动、花岗质岩浆热液交代以及后期大气降水热液蚀变活动等都很容易形成锡矿化，这也是华南锡矿众多以及矿化模式多样性的原因。
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