沉积型矿床

1砂岩型矿床

这里所指的砂岩型矿床包括砂岩铀矿(卷型铀矿)和砂岩铜矿(红层铜矿)。

(1)硫同位素组成

矿床硫化物δ34S值变化范围大，以富32S为特征。目前存在着有机和无机还原之说，下文以砂岩铀矿为例。

1)MLJensen(1958)认为，砂岩铀矿床中，硫同位素组成的明显变化是由细菌还原硫酸盐引起的。含矿砂岩中普遍存在的有机质残体为细菌的生存提供了必需的养料，细菌还原硫酸盐产生的硫化氢气体所造成的还原环境使溶解在水中的六价铀还原为四价，并以沥青铀矿、铀石等形式沉淀下来，硫化氢与溶液中的铁结合，形成沥青铀矿中常见的伴生矿物黄铁矿。硫酸盐最有可能来源于砂岩中同生水，或来源于氧化前缘黄铁矿的氧化。由于还原作用是在硫酸盐补给有限的情况下进行的，故还原硫酸盐形成的硫化物δ34S值有较大的变化。

2)CGWerren(1972)就GasHills砂岩铀矿的研究认为，δ34S值(硫化物)的明显变化是由硫酸盐的还原作用形成的。经实验证实，硫化物的有限氧化可生成的是亚硫酸盐和硫代硫酸盐，而不是通常的硫酸盐。这种亚硫酸盐和硫代硫酸盐能自发地分解形成富34S的硫酸盐和富含32S的硫化物:

同位素地球化学

在低温条件下硫酸盐不发生氧化还原反应，而且也不参与黄铁矿的形成，因而这部分溶解的硫酸盐会被流动的地下水从矿体中带走。通过上述无机还原形成的黄铁矿，由于在反应过程中，硫同位素动力分馏的影响，可以和细菌还原硫酸盐形成的黄铁矿一样，δ34S值具有大幅度波动变化的特点。

(2)铅同位素组成

南非Witwatersrand和DominionReef产有世界上已知的最大金矿床。但是，矿床的成因一直是砂矿成因论者和热液成因论者长期争论的问题。

Louw和Strelow(1954)分析了Witwatersrand、Ventersdorp和Transvaal层系中的含铀矿物，数据相当分散，说明有不同程度的铅丢失。Wetherill(1954a)认为，大部分铀矿物是2040±50Ma前形成的，最后一次铅的丢失发生在260±150Ma前。

Nicolaysen等(1962)测定过碎屑沥青铀矿和独居石的U－Pb年龄，4个样品构成一条等时线，与一致曲线相交于t1(3100Ma)和t2(0～200Ma)两点，分别代表矿物形成年龄和U－Pb体系被扰动的时间。

Burger等(1962)研究过Witwatersrand层系中方铅矿的同位素组成，在207Pb/204Pb－206Pb/204Pb坐标系中，铅同位素呈线性排列，构成一条斜率为037±001的等时线。如果方铅矿形成的年龄相当于含铀矿物丢失铅的时间(2040Ma)，那么，为方铅矿提供铅的含铀矿物的结晶时间，大约为2980±100Ma。这与DominionReef层系中碎屑沥青铀矿和独居石的铀铅年龄(3100Ma)接近一致。

图9－2 Witwatersrand系中自生(正方形)和碎屑(圆点)黄铁矿的铅同位素组成(据Koppel和Saager，1974)

Koppel和Saager(1974)对Witwatersrand层系中的碎屑黄铁矿和自生黄铁矿作了铅同位素测定，并研究了绿岩带中(太古宙)原生金矿床的黄铁矿和方铅矿的铅同位素组成(图9－2)。他们发现，碎屑黄铁矿的铅同位素组成与绿岩带中的方铅矿类似，原生金矿床中硫化物的铅同位素变化范围与Witwatersrand的自生矿物不完全一致，自生黄铁矿的铅同位素组成较均匀，富含放射性成因的206Pb、207Pb和208Pb。在Pb－Pb坐标系中，构成一条斜率为0117±0001的直线，这样的斜率非常接近铀矿物(2040±50Ma前形成的)现在的207Pb/206Pb比值(0126±0004)。由于自生黄铁矿中含有大量的铀，说明自生黄铁矿是2000Ma前形成的。3个碎屑黄铁矿和淋滤物，构成一条斜率为0271±0003的回归线。绿岩带的黄铁矿样品也有类似的斜率，这样的斜率相当于3300Ma前形成的U－Pb体系现在具有的207Pb/206Pb比值，这说明碎屑黄铁矿来源于太古宙的绿岩带，Witwatersrand矿床是砂矿成因的。

2海底热水沉积矿床

大降坪超大型黄铁矿床为产于粤西云开隆起区震旦系浅变质岩中的层状硫化物矿床。矿床地质特征和热液沉积硅质岩的存在，为该矿床的热水沉积成因提供了证据。陈多福等认为该矿床的矿质来自基底混合岩。铅同位素组成反映出大规模的条带状矿石是热水沉积阶段形成的，由于后期热液叠加使局部变富形成块状矿石，有少量来自基底混合岩的铅参与了叠加成矿。从该矿床不同类型矿石、赋矿围岩(碳质板岩、硅质岩)、上盘变质砂岩及花岗斑岩脉的铅同位素组成来看，矿石与硅质岩及板岩的铅同位素组成是一致的，与变质砂岩及花岗斑岩的铅同位素组成差别很大;两类矿石的铅同位素组成虽有部分重叠，但块状矿石整体上低于条带状矿石。从野外可以看出，块状矿石中有大量条带状构造残余，局部地段明显可见热液活动的迹象，硅化等蚀变发育，一些热液脉体(由石英、粗粒黄铁矿、闪锌矿和方铅矿等组成)石英中流体包裹体的均一温度可达350℃以上。有两种可能:其一为沉积成矿时两种矿石的铅同位素组成原本如此;其二是具有更低同位素比值的铅加入，导致块状矿石部分样品铅同位素比值降低，当引入云开隆起区岩浆岩和基底混合岩的铅同位素组成后，这一问题即可找到答案。区域岩浆岩的铅同位素组成与矿石铅同位素组成相差很大，这就排除了过去认为块状矿石是岩浆热液叠加的说法。而基底混合岩的铅同位素与块状矿石有一定的相似性，块状矿石大都落入混合岩铅范围内，而部分条带状矿石仍超出混合岩铅的分布区。假定热水沉积成矿时形成条带状矿石，具有一致的铅同位素组成，那么块状矿石铅同位素组成的降低极有可能是后期构造断裂活动期间热液带来的基底混合岩铅加入的结果。石英流体包裹体Rb－Sr等时线年龄为440Ma，证明有这次叠加成矿事件。