在热液矿床中,由于热液成矿作用中固-液相间的同位素分馏,热液形成硫化物的δ34S值一般并不等于热液总的δ34S值,而是总硫同位素组成,
,pH及离子强度和温度的函数,即δ34S=f(δ34S∑S,
,pH,I,T),并且这种影响在高温(>400℃)和中低温(<300℃)条件下是不同的。因此,热液矿物的硫同位素组成不仅取决于源区物质的δ34S值,而且取决于含硫物质在热液中迁移和矿物沉淀时的物理化学条件(Ohmoto,1972;韩吟文等,2003)。热液总硫的同位素组成表示为:
图6-9 大厂矿床不同矿体中δ34S值变化
广西大厂锡多金属矿床地质与地球化学
式中:
为溶液H2S相对于总硫的摩尔分数,即
=m(H2S)/m(∑S)。
在大厂矿区主要的矿石矿物为硫化物,硫元素主要以硫化物形式出现,基本上未见有硫酸盐类矿物。根据上述公式,可以认为大厂闪锌矿的δ34S值可以近似地代表成矿溶液中的总硫同位素值。
矿床中硫来源是多样的,大致可以分为3类,即地幔硫、地壳硫和混合硫(韩吟文等,2003)。徐文炘(1995)根据600多件样品硫同位素数据统计,把我国锡矿床硫源分为岩浆来源和岩浆-地层的混合来源,指出典型岩浆硫来源矿床的溶液全硫同位素组成为-2‰~+6‰;混合来源硫δ34S∑S较大,一般大于+12‰,δ34Si有较大的正值,变化范围较大。
本次测定的长坡-铜坑矿床的矽卡岩型锌铜矿体中闪锌矿δ34S为-6.1‰~+0.1‰,平均为-1.03‰,与笼箱盖黑云母花岗岩的-1.0‰一致(何海州等,1996),矿体中的硫为岩浆硫来源。锡矿体中,无论是层状还是脉状矿体,闪锌矿的硫同位素变化范围是基本一致的,为+2.6‰~-7.9‰,平均-3.43‰。而龙头山(高峰)100号矿体中闪锌矿的δ34S为+7.3‰~+12.5‰,大多在+8.1‰~+10.1‰,平均+9.72‰,二者差别较大,难以理解为单一来源。但对比分析发现,长坡-铜坑锡矿体位置上远离笼箱盖隐伏岩体,在层位中位于矽卡岩型锌(铜)矿体之上,与锌(铜)矿相比,轻硫富集。由笼箱盖花岗岩→矽卡岩型锌铜矿→铜坑锡多金属矿体,δ34S值降低,重硫减少,轻硫富集,这种变化趋势在不同类型或产状的矿体中或单一矿体内部的表现是一致的,说明物质来源与锌(铜)矿体一样,与下部隐伏岩体有关。同位素组成的变化反映了成矿物质在由下向上运移的过程中,由于成矿的物理、化学条件的变化,导致轻、重同位素存在分馏效应,成矿早期矽卡岩型锌铜矿阶段以岩浆硫为主,锡矿形成阶段可能有地层硫的加入,为混合硫。同时也表明,矿床成矿系列中各成因类型间的内在联系与成矿的整个历史过程有关,表面上并不相同的一些特征(如δ34S)是有其历史原因的,它们是各个阶段的产物,但本质上都与统一的成矿作用有关。由此推测,如果在铜坑的深部找矿,找到矽卡岩型及云英岩型、高温气化热液型矿体的可能性较大,此时如有闪锌矿,其δ34S值可能高于长坡-铜坑矿床。100号矿体重硫富集的原因则很可能是由于礁灰岩中的微晶石膏提供了硫之故(陈毓川,1993)。