文章编号：1004-0609(2016)-04-0852-11

厄瓜多尔Beroen金银矿床硫铅同位素地球化学

席  振^{1, 2}，高光明^{1, 2}，马德成³，罗  晗^{1, 2}

(1. 中南大学 地球科学与信息物理学院，长沙 410083；

2. 中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室，长沙 410083；

3. 新疆有色地质勘查局701队，昌吉 831100)

摘     要：Beroen位于厄瓜多尔西南大洋增生地体和原生大陆地体拼接缝合带的东侧。基于矿区围岩和主要硫化物的硫铅同位素特征进行分析。除磁黄铁矿外，其他硫化物平均δ³⁴S为0.1%，来源于深部岩浆来源硫，并有结晶基底还原硫的贡献。围岩及硫化物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.605~19.147，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.621~15.694，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.378~38.967，放射性成因的异常铅，经历3个阶段，中晚白垩纪前在地幔中为均质的非放射成因铅；始新世时期，富集地幔岩浆源形成，并在浅地壳同化吸收Chaucha和Macuchi基底岩石的放射性铅；在中新世矿床形成时，与浅地壳层岩浆房的热液系统有关的成矿流体淋滤围岩的放射成因铅，在矿石矿物中更加富集地壳铅成分。同时，Chaucha成矿区矿床的矿石矿物铅同位素组成比围岩和中安第斯矿床更富集放射成因铅，这与厄瓜多尔南部中晚第三世大量中小型体积侵入体侵位有密切关系。

关键词：铅硫同位素；成矿物质来源；淋滤；吸收；Beroen金银矿；厄瓜多尔西南部

中图分类号：P597　　           文献标志码：A

厄瓜多尔安第斯是沿南美大陆西部边缘延伸山链的一部分。其矿业发展集中在过去的20年中，许多国际和厄瓜多尔国家公司加大矿业勘查活动，发现大批中新世及更老的斑岩相关矿床。按照成矿时代的不同，厄瓜多尔南部成矿带可分为两个截然分布的金属成矿带^[1-5]。其中中新世金属成矿带发育自秘鲁中部，沿安第斯山脉向北延伸到厄瓜多尔和哥伦比亚，发育许多世界级的铜和金矿床^{[3, 5-6]}。该带矿化类型主要有斑岩铜-钼-金(如Junín, Chaucha, Gaby-Papa Grande^[1])，高硫型(如Quimsacocha^{[2, 7]})，中硫型(如Portovelo- Zaruma^[8])，和低硫型(如Beroen^[9])热液金、银矿床。虽然有些矿床有很长的开采历史(Portovelo-Zaruma金矿开采始于古Inca时期(15世纪))，但许多厄瓜多尔的中新世成矿带上的矿床在目前基本都处于勘探阶段。

厄瓜多尔地壳由不同的大陆源地体(Chaucha, Tahuin, Loja)和大洋源地体(Macuchi, Alao, Salado)组成，这些地体单元从晚侏罗到始新世一直发展增生至亚马逊克拉通。根据基本地形和主要地质单元，厄瓜多尔可分为西部平缓Costa弧前增生平原，东部Oriente前陆盆地，及两者之间西科迪勒拉，内安第斯地堑和东科迪勒拉山链组成^[10]。Beroen矿床是一个赋存在火山岩地层中的低硫型(绢云母-冰长石型)浅成低温热液矿床^[9]。位于外来白垩纪到始新世的Macuchi大洋地体和原地Chaucha陆壳地体的接触部位，靠近两者之间北北东方向CPP(Calacali-Pallatanga-Pujili)断层带的南部延伸Bulubulu断层^[9]，如图1(a)所示。同位素地球化学可以对成矿物质来源进行有效示踪，其中硫同位素能表征成矿时的物化条件。而铅同位素除受到放射性衰变和混合作用影响外，不会在物理、化学和生物作用过程中发生变化^[11]。黄铁矿、闪锌矿等硫化物中基本不含有U、Th等放射成因铅的母体放射元素，硫化物一旦结晶，其铅同位素比值基本不变^[12]。基于同一矿床、不同矿床硫铅同位素对比，可以发现矿床形成背景的差异，从差异入手，探讨成矿背景物化条件的变化，进而推断矿床形成的大地构造背景、地球动力学等的演化，对区域的地质演化历史和矿床发现有重要推进作用^{[3-6, 10-14]}。本文作者在显微镜下研究和矿石矿物及围岩的硫铅同位素分析基础上，深入探讨Beroen矿床的物质来源，建立成矿模式。

1  地质背景

1.1  矿区地质

Azuay省Beroen矿床位于厄瓜多尔第三纪岩浆弧中Chaucha岩基和Saraguro群火山岩层的接触部位。Beroen南侧约8 km为Chaucha斑岩铜钼矿床。区域上发育大面积的渐新世-中新世Saraguro群中酸性熔岩，凝灰岩层，有后期Chaucha岩基侵位。该岩基主要位于矿床西侧和南侧，超过数百平方公里大小。为多期多次侵入体，其中较晚期的闪长岩、花岗斑岩侵位到早期的花岗闪长岩到英云闪长岩组合中，岩基中侵入岩的锆石U-Pb年龄从(35.77±0.05) Ma，15.3~14.8 Ma，到(9.79±0.03) Ma^[15-17](见图1)。区域主构造为北北东向安第斯山链构造，叠加多期北东向，北西和东西向构造。

图1  Chaucha地区地质图及大地构造位置图^{[9-10, 15-17]}

Fig. 1  Geological map and its geotectonic location of the Chaucha area^{[9-10, 15-17]}: Late Miocene to recent: 1—Volcanic; 2—Volcaniclastic; 3—Sedimentary; Oligocene to mie-Miocene: 4—Volcanic; 5—Volcaniclastic; 6—Mesozoic volcanic; 7—Tertiary intrusive; 8—Fault or inferred fault; 9—Mineral deposit; Intrusive age (in Ma): 10—U-Pb zircon; 11—K-Ar zircon fission track

矿区Saraguro群火山岩是Beroen矿床的赋矿围岩。以安山岩，安山质火山砾凝灰岩为主，绿色到浅绿色。安山质火山砾凝灰岩表现出弱浮石排列，可能因为压实作用或弱拼接作用，矿体北部的San Luis凝灰岩具有明显的拼接叶片状，整齐排列的浮石形成，这可能就是成岩过程中岩石作用引起。矿区侵入岩分布在矿体北部和南西部，其中北部以闪长岩、花岗闪长斑岩为主，南西部则发育英云闪长岩、花岗闪长岩。南西部距离矿体较近的花岗闪长岩偶尔有斜长石斑晶，常绿泥石化，可观察到角岩化。在钻孔中可见英云闪长岩角砾(如BC33钻孔)，为晚期火山活动和铲状断层捕获残留。受Bulubulu缝合带影响，矿区构造以北东为主，且有右旋作用特征，在矿区脉体和沟谷发育中有所体现。还有一组东西向构造存在，表现为岩层边界、节理、褶皱等，Saraguro火山岩层在矿区北部向北倾，在矿区南部向南倾，形成一个宽广东西向的褶皱构造，其轴部位于Alejandra Sur区域。在主矿体部位，有后期北西向、北东向铲状断层破坏矿体，使矿体部分被剥蚀(见图2)。

图2  Beroen矿区地质图

Fig. 2  Geological sketch map of Beroen deposit: 1—Lapilli tuff; 2—Andesite; 3—Colluvium; 4—Granodioritic porphyry; 5—Tonalite; 6—Fault; 7—Ore veins

1.2  矿床地质特征

矿区矿体包括Alejandra矿脉和San Luis矿脉。Alejandra矿脉呈脉状、网脉状和厚板状发育，走向北东约70°，倾向南东，倾角浅部较陡为70°~80°，深部变缓为60°~70°。矿体赋存于石英脉和热液角砾岩中，走向延伸500 m，倾向控制垂深为270 m，矿体厚度大小不一，厚度为0.3~27.9 m，平均厚度约10 m。在Alejandra脉的角砾岩中发育有超高品位金矿体。矿脉经历多个热液阶段，形成壳状、纹层状石英，并大多发育热液角砾岩化，可能重叠构造角砾岩。有叶片状角砾岩中的空洞局部内衬壳状石英和冰长石，形成鸡冠状构造。壳层状石英中黑色条带金品位较高，包含可见的红银矿(淡红银矿-深红银矿)及银金矿。

San Luis矿脉位于Alejandra脉北边，产于Alejandra北东向断层下盘，全部为隐伏矿体，赋存于石英脉和热液角砾岩中，受北东向断裂带控制，呈脉状、网脉状和板状，可分为几个小矿体，总体走向北东约70°，走向延伸370 m，倾向南东，倾角较缓为50°~60°，控制标高为3700~3900 m，控制垂深为200 m，矿体厚度不均匀，为0.5~10.0 m；品位与Alejandra的接近。

矿区矿石可分为石英脉型和热液角砾岩型。矿化与硅化、绢云母化蚀变关系最为密切，主要的矿石矿物包括自然金、银金矿、黄铁矿、毒砂、深红银矿等，脉石矿物主要有石英、伊利石、方解石、绿泥石、白云母、电气石和绿帘石等。金主要以银金矿和自然金形式存在，大部分为显微金，赋存在石英、黄铁矿等矿物附近，或被黄铁矿、磁黄铁矿等包裹，见矿石矿物显微镜照片(见图3)。

2  实验结果

2.1  样品采集与分析

研究样品采自矿区地表和钻孔岩心中，进行了矿石矿物的显微镜下研究和围岩全岩及硫化物的铅同位素测试工作。对于硫化物单矿物，在矿石和围岩粉碎、清洗、干燥后，双目镜下挑选黄铁矿、方铅矿、磁黄铁矿单矿物，纯度大于98%。样品镜下研究和同位素测试委托日内瓦大学矿物学院(Geneva University, Department of Mineralogy)进行。使用MAT-251同位素质谱仪测定硫同位素，以V-CDT国际标准，分析精度±0.02%。使用Thremo-Fisher公司生产的Triton TI型表面热电离质谱仪(TIMS)测量铅和锶同位素比值。样品和铅同位素国际标准样(SRM981)在相近温度条件(约1220 ℃)、相近离子流强度下测量。所有样品的铅同位素比值通过监控的国际标样SRM981进行了质量分馏校正，分析相对误差小于0.05%^[17-18]。

2.2  硫、铅同位素组成特征

矿石样品中，4个黄铁矿取自网脉状和硅化矿体中，方铅矿取自硅化矿脉中，磁黄铁矿取自蚀变熔岩中浸染状的磁黄铁矿。

硫同位素中黄铁矿、方铅矿的δ³⁴S分布较集中，变化范围-0.27%~0.38%，磁黄铁矿的δ³⁴S偏离较远，为-2.32%，与黄铁矿、方铅矿相差很大^[18-19]。矿区主要硫化物和围岩铅同位素组成如表1和2所列。英云闪长岩²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=19.017~19.132，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.621~ 15.694，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.715~38.941；Saraguro火山岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.660~19.147，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.625~15.692，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.442~38.939。矿石硫化物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb= 19.041~19.139，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.664~15.690，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.865~38.967。围岩全岩样的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围较广(18.605~19.147)。花岗闪长斑岩具有最低的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值(18.605)，英云闪长岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值接近(19.017~19.125)，而火山岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值变化范围较大(18.660~19.147)。火山岩中的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值比侵入岩中的比值高，更加富含放射性²⁰⁷Pb。矿石铅同位素组成波动小于1%。在考虑误差的情况下，硫化物铅同位素组成基本重叠。

图3  Beroen矿床典型矿石野外及镜下特征

Fig. 3  Field and microscopic photos of typical ore associations in Beroen gold-silver deposit: (a) Replacement texture with quartz pseudo morphing bladed carbonates and crustiform texture made up of white and black quartz bands; (b) Disseminated pyrargyrite(pyrg), pyrrhotite(po), pyrite(py), and electrum(el) in silicification breccia; (c) Crustiform-banded quartz+adularia vein textures; (d) Electrum(el), pyrite(py), pyrrhotite(po) assemblage crosscutted by pyrargyrite(pyrg); (e) Spatial relationship between pyrite(py), pyrargyrite(pyrg) and electrum(el); (f) Pyrite(py) mainly within magnetite(mt) and hematite(hm) association

表1   Beroen矿床矿石硫铅同位素组成

Table 1  S and Pb isotope composition of ore minerals from Beroen deposit

表2  Beroen矿床围岩全岩铅同位素组成

Table 2  Pb isotope composition of wall rocks from Beroen deposit

3  讨论

3.1  成矿物质来源

3.1.1  硫同位素

热液硫化物的硫同位素组成是源区物质的δ³⁴S组成、氧逸度、pH、离子强度和温度的函数。当fO₂较低时，流体中硫主要以HS^-、S^2-形式存在，所沉淀的硫化物δ³⁴S与整个流体δ³⁴S近似。当fO₂较高，SO₄^2-大量存在并沉淀富含δ³⁴S的硫酸盐，导致成矿流体δ³⁴S亏损，沉淀的黄铁矿等硫化物的δ³⁴S值较低，低于整个体系δ³⁴S^[20-21]。Beroen矿区未见到重晶石、明矾石、石膏等主要硫酸盐矿物，因此，矿区硫化物的S同位素可以近似代表成矿流体总硫同位素组成。但本矿床热液硫化物富集δ³⁴S的顺序为黄铁矿＞方铅 矿＞磁黄铁矿，不符合同一物理化学体系不同矿物相硫同位素热力学分馏达到平衡时的大小顺序，这可能是Beroen矿床成矿流体硫同位素未达到分馏平衡，也可能是由于所测量的取自蚀变熔岩中的磁黄铁矿单矿物与矿体中的黄铁矿、方铅矿形成的物理化学条件不同，矿物结晶所处的流体环境和演化阶段差异所造成^[22]。黄铁矿和方铅矿的硫同位素可能更接近矿床形成时候的流体硫同位素值。4个黄铁矿和2个方铅矿的δ³⁴S值为-0.27%到0.38%(均值为0.083%)，变化范围窄小，具塔式结构，初始流体系统的δ³⁴S大部分源于岩浆硫(δ³⁴S=0~0.2%)，并且有有机硫(δ³⁴S为较低的负值)的混合^{[12, 23]}。而磁黄铁矿的δ³⁴S值为-2.32%基本为有机来源硫，可能为热液淋滤Chaucha陆源块体古生代变质结晶基底中黑色页岩得到，在矿区角砾岩中能见到有黑色页岩的角砾存在。

Beroen矿化绢云母⁴⁰Ar-³⁹Ar法定年得到成矿年龄18.91Ma，而西南科迪勒拉在19 Ma左右具有一次明显的挤压或扭压应力格局的转换过程，引起地幔岩浆活动，促使岩浆流体的活跃运动，可认为矿区成矿流体的硫同位素主要为深部岩浆来源^{[17, 23-24]}(见表3)。磁黄铁矿的δ³⁴S值-2.32%的存在，说明矿区成矿流体形成运移过程中，深部变质结晶基底可能也贡献了部分硫源，揭示成矿流体的多来源性。

3.1.2  铅同位素

矿区硫化物的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb变化范围都较小，计算的ω值为35.46~35.82，与正常铅ω值(35.55±0.59)相差很小^{[14, 21, 28]}。具有较高的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(19.04~19.139)和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.664~15.689)的值，并且Th/U值介于3.59~3.62，低于中国大陆平均Th/U值(4.20±0.13)和其他大陆Th/U值(3.81±0.11)^[13]。硫化物计算模式年龄均为负值。因此，μ值的计算也是无意义的，Beroen金银矿床内矿石铅非单阶段正常铅，富集放射成因异常铅，铅同位素演化比较复杂。

在Beroen矿床的矿石和围岩的铅同位素²⁰⁷Pb/ ²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb模式和构造环境图解中(见图4和5)，Beroen矿床围岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb表现出两种不同的变化趋势，一方面有一组岩石具有最低的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值，包括有矿区北部花岗闪长斑岩和部分安山岩。另一方面，有一组岩石具有最高的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值，包括英云闪长岩和凝灰岩、部分安山岩。因而，花岗闪长斑岩和部分安山岩与英云闪长岩与另外部分安山岩、凝灰岩铅的来源稍有不同，或者形成时代不同，或者源铅中含放射元素Th和U的含量不均衡，这从另一方面也说明Saraguro群形成于长期的火山弧活动(见表3)。就Beroen矿床硫化物和围岩的铅同位素组成对比其²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb值，硫化物中铅同位素组成的放射性成因铅比英云闪长岩和花岗闪长斑岩含量都多，但与赋矿的Saraguro火山岩中放射性成因铅分布相比，大部分是重叠的。但以²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值来说，矿石矿物的铅同位素组成比花岗闪长斑岩和大部分火山岩中铅同位素更加具有放射性，但与英云闪长岩和一些火山岩中铅同位素放射性相似。基本可以确定，矿床硫化物的铅来源与围岩的铅来源是相同的，但围岩成岩年龄与矿床成矿年龄不同，及围岩中铀钍含量的不均衡性造成硫化物与围岩铅同位素组成的小幅差距。

表3  Chaucha区岩/矿石同位素年代学数据

Table 3  Geochronology data of Chaucha area

图4  矿区²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb构造环境演化图^[25-27]

Fig. 4  Diagram showing evolutionary tectonic setting for ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(a) and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(b) of lead isotope from the Beroen deposit^[25-27]

图5  Beroen矿区铅同位素Δβ-Δγ成因分类图解^[13]

Fig. 5  Plot of Δβ-Δγ of Pb isotope from Beroen deposit^[13]: 1—Mantle source; 2—Upper crust source; 3—Subduction source composed of upper crust and mantle (3a—Magmatism; 3b—Sedimentation); 4—Chemical sedimentary source; 5—Subocean hydrothermal sedimentary source; 6—Mesometamorphism source; 7—Hypometamorphism lower crust source; 8—Orogenic belt source; 9—Upper crust source in ancient shale area; 10—Retrograde metamorphism source

另外，厄瓜多尔地壳是由多个地体拼接组成，Beroen矿床位于Chaucha大陆源与Macuchi大洋岛弧地体的接触部位，靠近地体拼接缝合带。Chaucha地体是南美板块和中美板块在三叠纪分离的时候，分裂出的向南美板块呈边缘双俯冲的一个大陆板块分段。白垩纪时期，Chaucha地体发生拆离作用，不断向东移动，逐渐与南美板块西缘拼接，同时洋内岛弧分离出Macuchi大洋地体，由于大洋地体的浮力相对较大，在Nazca板块俯冲时，Macuchi拼接到南美板块边缘，成为现在厄瓜多尔的组合地壳(见图7)^[27]。从构造环境图解中可以看到，矿石与围岩的铅同位素组成均投影于板块俯冲活动形成的中-晚第三纪岩浆弧范围内，且与古生代/三叠纪CLT(Chaucha-Loja-Tahuin)基底、早第三纪Macuchi玄武岩的铅同位素组成大部分重叠(见图4)，均位于上地壳和造山带演化曲线内。结合Δβ-Δγ图解，无论是Beroen矿床矿石的铅同位素，还是始新世围岩，中新世侵入体的铅同位素，其来源都具有岩浆作用形成的上地壳与地幔混合的俯冲带铅特征，可认为Beroen矿区的铅同位素组成是富集地幔岩浆在浅地壳部位同化吸收最多达19%的地壳岩石铅形成的岩浆源铅，含有Macuchi晚白垩世大洋地体基底铅，也有Chaucha三叠纪-白垩纪变质混合地壳铅^[27]。

表4  Chaucha区矿床硫化物及围岩的铅同位素组成

Table 4  Pb isotope composition of sulfide and wall rock of deposits in Chaucha area

3.1.3  同区域其他矿床对比

Beroen、Chaucha、Gaby-Papa Grande、Tres Chorreras和Quimsacocha矿床分别是斑岩型及与斑岩相关的热液型矿床，成矿时间集中在中新世。成矿位置均在Chaucha和Macuchi地体缝合带附近^[9]。矿床岩浆岩 围岩基本是中晚第三纪时期形成，铅同位素大部分较为集中，也有分散分布。较为不均匀，且没有与地体铅同位素组成完全一致。部分重叠西科迪勒拉角闪岩变质岩和西科迪勒拉大洋台地单元内。说明岩浆岩形成中经历了不同来源外来铅的混入。对比火山岩与侵入体的铅同位素组成，前者与古生代-三叠纪Chaucha基底铅的范围重叠度高，后者与Macuchi玄武岩铅同位素重叠度高，前者中²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb普遍比后者中的高。从表3和图1中看到，火山岩形成于始新世到渐新世，侵入体多形成于中晚中新世时期。在厄瓜多尔南部，在中中新世时期，俯冲板片开始变平坦，这导致了南美板块下楔形地幔的加速熔融，含大量非放射成因铅的熔融物快速上升地表，这可能是中晚中新世后侵入体含有较低的放射性成因铅的原因^{[17, 29]}。

矿床的硫化物铅同位素分布较为集中，在围岩的铅同位素范围内，且都在地体基底铅组成的范围内，主要位于Chaucha古生代到三叠纪基底铅组成和Macuchi早第三世玄武岩的铅组成重叠区范围(见图6)。反映出成矿热液活化淋滤基底岩石铅的特征。同时，Chaucha区的矿床硫化物比围岩具有更高的放射成因铅含量。CHIRADIA等^[27]对比了厄瓜多尔南部所有矿床与中安第斯区域的铅同位素组成，厄瓜多尔中晚第三纪矿床更加富集²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb，即更加富集地壳铅。除了南部厄瓜多尔与中安第斯具有相似的地壳厚度和富集地幔岩浆的特点，这可能是厄瓜多尔矿床的成矿流体再次活化淋滤已存Saraguro围岩铅的原因，也与厄瓜多尔南部与成矿有关的第三纪大量岩浆侵入体体积普遍小有关。小体积的母源岩浆侵位到浅地壳层同化吸收地壳铅成分，量比小，所以地壳铅含量较高。

3.2  成矿模式

综上，结合矿区的地质背景，Beroen矿床硫化物铅的形成，至少经历3个阶段：晚白垩纪时期，原始大陆Chaucha地体和新生Macuchi大洋地体碰撞，含非放射成因铅的富集俯冲作用带来的深海沉积物MORB型地幔形成。并且Ecuador下部的三叠纪地幔铀衰变不能解释第三纪岩浆的幔壳混合趋势中的幔源端元的高²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值，推测三叠纪后有高²³⁸U/²⁰⁴Pb成分物质混染到厄瓜多尔下地幔^[30]；在始新世时期，南美板块西侧受到扭压和拉伸动力作用的不断转换活动，富集地幔岩浆源形成，在上升到地表过程中，与具有高放射成因铅端元的Chaucha基底岩石混合，在浅地壳(＜20 km)发生斜长石为主的AFC过程(Assimilation-fraction-crystallization)，同时同化吸收基底岩石的放射性铅和锶形成大面积岩浆岩，如Beoren矿床的Saraguro群。该岩浆活动为许多斑岩矿床和热液贵金属矿床的成矿提供了物质和动力来源^[9]。在中新世时期，小体积富集地幔岩浆侵位过程中，同化吸收基底岩石中的地壳铅成分，上升到浅地表，侵位岩浆房形成的热液系统再次活化萃取已存在围岩的放射成因铅，导致经过不同的地壳层的，地壳铅逐渐富集到最终的矿石矿物铅中(见图4和7)。

图6  Chaucha区域主要矿床及其围岩铅同位素构造环境演化图^{[15, 22, 24]}(数据来源见表1、2和表4)

Fig. 6  Diagram showing evolutionary tectonic setting for ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(a) and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(b) of lead isotope from deposits and its host rocks of Chaucha area^{[15, 22, 24]} (Data are listed in Table1, 2 and 4)

图7  Beroen矿床成矿模式图

Fig. 7  Hypothetic genetic model of Beroen deposit

4  结论

1) 硫化物黄铁矿、方铅矿的δ³⁴S分布较集中，变化范围-0.27%~0.38%，平均0.1%，磁黄铁矿的δ³⁴S偏离较远，为-2.32%，成矿流体中硫是主要是幔源岩浆成因硫，并有结晶基底生物还原硫的贡献。

2) Beroen矿床硫化物及其围岩铅的来源是上地壳与地幔混合的俯冲带铅。硫化物铅同位素至少经历3个阶段：在晚白垩纪时期，原始大陆Chaucha地体和新生Macuchi大洋地体碰撞，含非放射成因铅的富集俯冲作用带来的深海沉积物地幔形成；在始新世时期，富集地幔岩浆源在浅地壳同化吸收Chaucha和Macuchi基底岩石的放射性铅形成大面积岩浆岩；在中新世矿床形成时，与浅地壳层岩浆房的热液系统有关的成矿流体再次活化淋滤围岩的放射成因铅成分，地壳铅逐渐富集到最终的矿石矿物铅中。

3) Chaucha区域矿床的火山岩和侵入体的铅同位素分别与古生代-三叠纪CLT基底和早第三世Macuchi玄武岩铅同位素范围重叠，说明不同时期岩浆弧对地壳铅不同程度的淋滤和吸收作用。硫化物的铅同位素普遍比围岩具有更高的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb，强调了厄瓜多尔南部特殊的中晚第三世中小体积岩浆侵入体相对于地壳铅的同化吸收作用，由于富集地幔岩浆侵入体体量小，放射成因铅含量相对比较高。

致谢：

野外工作期间得到中南大学彭恩生，International Minerals Corporation公司 Miguel、MORA Alonso等同志的大力支持，测试工作由BINELI BETSI Thierry博士在日内瓦大学完成，在此向上述单位及个人表示诚挚的谢意！

REFERENCES

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Lead and sulfur isotope geochemistry of Ecuadorian Beroen gold-silver deposit

XI Zhen^{1, 2}, GAO Guang-ming^{1, 2}, MA De-cheng³, LUO Han^{1, 2}

(1. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China;

2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education,

Central South University, Changsha 410083, China;

3. No.701 Geological Party, Xinjiang Geoexploration Bureau for Nonferrous Metals, Changji 831100, China)

Abstract: Ecuadorian Beroen deposit locates east of the suture zone of Chaucha continental terrane with Macuchi oceanic terrane. The Pb and S isotope compositions of main sulfides and wall rocks were studied. Excluding the pyrrhotite, δ³⁴S value average is 0.1%, suggesting that a mantle magmatic sulfur source, with the contribution of a basement biology reductive condition sulfur source. The ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb is 18.605-19.147, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb is 15.621-15.694, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb is 38.378-38.967. At first, before later Cretaceous, there is the nonradiogenic lead in mantle; then on Oligocene, enriched mantle-derived magmas ascend to the lower crust, and interact with the basement rock of Macuchi and Chaucha terranes assimilating radiogenic lead; on Miocene, the ore fluids derive from the hydrothermal systems of shallow crustal magma chambers, also react and leach the radiogenic lead from wall rocks. Also the mineral deposits in Chaucha area have significantly higher ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb values than that of their wall rocks and the central Andean lead province. This can be due to small volumes of parental magma emplaced at shallow crustal levels.

Key words: lead and sulfur isotope; ore-forming material origin; leach; assimilate; Beroen gold-silver deposit; Ecuadorian Southwest

Foundation item: Projects(40827002, 41204054) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project supported by Geological Survey Projects of Institute of Zhuangsheng Mining, Central South University and International Minerals Corporation

Received date: 2015-06-27; Accepted date: 2015-10-18

Corresponding author: GAO Guang-ming; Tel: +86-13707485443; E-mail: gmgao134@qq.com

(编辑  王  超)

基金项目：国家自然科学基金资助项目(40827002, 41204054)；中南大学庄胜矿业研究院秘鲁-厄瓜多尔地质调查项目及International Minerals Corporation联合资助

收稿日期：2015-06-27；修订日期：2015-10-18

通信作者：高光明，教授；电话：13707485443；E-mail: gmgao134@qq.com