流体混合可以贯穿成矿作用从早到晚的全过程，也是形成大型矿床的重要成矿机制之一（e.g., Haynes et al., 1995; 张德会, 2015; Harlaux et al., 2021; Fan et al., 2022）。然而，流体混合成矿的具体过程通常难以准确约束，这是因为热液成矿过程中往往伴随复杂的流体-流体、流体-围岩之间的相互作用和化学成分-同位素之间的交换（e.g., Errico et al., 2013; Tanner et al., 2013; Fekete et al., 2016），因而会导致热液成矿作用的产物（脉石/矿石矿物）记录到不同端元流体混合后的成矿信息或者经历不同程度改造后演化流体的信息，为我们准确约束成矿流体来源和限定流体演化过程带来挑战。传统的单矿物形式同位素分析方法显然已经无法满足精细成矿过程研究的需求。然而，现代质谱和原位分析技术（如SIMS）的快速发展为矿床学理论研究提供了重要技术支撑。
在不同成因类型的银多金属矿床中，有一类赋存于变质地层或者产出于造山带的脉状银铅锌矿床，关于这一类矿床的成矿流体来源和矿床成因一直存在较大争议，变质流体、岩浆热液、大气降水均被认为是可能的成矿流体端元。与此同时，影响金属沉淀的详细流体演化过程也并不清楚。这些因素直接制约了对贵金属银成矿作用的深入认识，进而影响到银多金属矿产资源的勘查。在此背景下，桂林理工大学博士后柴明春（合作导师：付伟教授）对博士期间（中国地质大学，武汉；指导老师：李建威教授）研究成果进行整理，同时补充流体包裹体研究工作；以秦岭造山带东端桐柏地区破山大型Ag-Pb-Zn矿床为研究对象，利用二次离子探针技术对该矿床3个成矿阶段（早、主、晚阶段）中5个世代的石英（Qz-1~Qz-5）进行了原位氧同位素分析（图1~3），分析工作在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。
▲图1 早成矿阶段Qz-1和Qz-2的CL(A–C)、反射光(D)照片展示石英的内部结构和SIMS氧同位素分析结果
▲图2 主成矿阶段Qz-3和Qz-4的CL(A–D, F–H)、反射光(E)照片展示石英的内部结构和SIMS氧同位素分析结果
▲图3 晚成矿阶段Qz-5的CL照片展示石英的内部结构和SIMS氧同位素分析结果
分析结果表明，最早形成的Qz-1具有相对稳定的δ18Ofluid（7.8~9.2‰，平均8.3‰；图4），该结果结合原位硫化物S同位素（δ34SV-CDT = −1.7~4.4‰）、矿床成矿时代（磷灰石U-Pb年龄125 ± 14 Ma）和区域内梁湾岩体的成岩时代（锆石U-Pb年龄127 ± 1 Ma；距离破山矿床5~6 km；柴明春，2021）等数据，分析认为破山矿床的成矿流体主要来自岩浆热液。从Qz-2到Qz-5，对应成矿流体的氧同位素均存在较大的变化并呈现出整体降低的演化趋势（图4），这与流体包裹体显微测温结果和流体包裹体类型从早到晚的变化所获得的认识具有一致性，即伴随成矿过程的演化含矿岩浆热液系统不断被外来大气降水加入（图5），流体混合引起成矿流体温度-盐度降低进而导致Ag-Pb-Zn等成矿物质的溶解度降低，成为主导金属沉淀的关键因素。破山矿床更应该归属于与远端或深部岩浆活动有关的岩浆热液型脉状矿床。
▲图4 破山矿床不同世代石英和计算成矿流体的氧同位素组成与变化特征
▲图5 破山矿床热液成矿过程中流体的氧同位素、均一温度、盐度、包裹体类型从早到晚的变化及它们与金属沉淀的关系
研究工作以桐柏地区破山矿床为例，为认识赋存于变质地层或产出于造山带内银多金属矿床的成矿流体来源、精细流体演化过程、金属沉淀机制和矿床成因提供了新的证据，同时也希望研究结果可以为桐柏地区或者国内外其它地区具有相似成矿地质背景、成矿特征银多金属矿产资源的勘查工作提供有价值的参考信息。
论文信息
上述成果近期发表于地质学领域代表性期刊《Geological Society of America bulletin》，桂林理工大学博士后柴明春为论文第一作者，通讯作者为中国地质大学（武汉）李建威教授，合作者包括中国科学院广州地球化学研究所夏小平研究员、中国地质大学（武汉）范高华博士后和桂林理工大学付伟教授。
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