侯東壯，吳湘濱，李 貞，劉玉紅

(1.中南大學 地球科學與信息物理學院 有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，長沙 410083；2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，南京 210007)

華南揚子地塊周邊廣泛發(fā)育早寒武紀黑色巖系，賦存著Ni-Mo多金屬礦、重晶石礦、錳礦、磷礦和釩礦[1]。在揚子地塊東南邊緣以重晶石礦為主，構成世界上罕見的重晶石成礦帶；在揚子地塊的西北邊緣則重晶石和毒重石均較發(fā)育[2]。貴州天柱大河邊重晶石礦床在揚子地塊東南邊緣，是區(qū)內最大的重晶石礦床，也是世界上迄今探明資源最大的重晶石礦床，礦層呈層狀、似層狀分布，厚度大，分布穩(wěn)定；且重晶石礦層賦存在下寒武統黑色頁巖中，碳含量較高，在岑鞏縣、松桃縣牛蹄塘組黑色頁巖中發(fā)現大量頁巖氣[3]，而區(qū)內與岑鞏縣具有近似的地質背景，研究區(qū)具找頁巖氣的潛力。因此，對大河邊重晶石礦床的物質來源進行研究，具有重要的理論意義和實際意義。

目前，許多學者已經對其礦物巖石學[4-5]、沉積特征[6-7]、成礦背景[8]、微量元素及同位素地球化學[9-10]、成礦溫度[11]等方面進行了較為廣泛的研究，并建立了成礦模式[12-13]，但是對礦床成因還存在不同的觀點，有學者認為該礦床為熱水噴流沉積礦床[4,8,11]；有學者認為該礦床為陸源化學沉積成因[14]；有學者認為該礦床為生物化學沉積[13]；也有學者該礦床為熱水噴流沉積礦床，但生物分餾具有十分重要的作用[9]；其爭議的核心問題在于礦床的物質來源。多數礦床具有成礦物質多來源的特征，通過對成礦物質來源研究能更好地了解礦床成因。目前，主要通過地質分析法、礦物學分析法和地球化學分析法來對成礦物質來源進行研究，地球化學分析法主要是通過對稀土元素、同位素和有機地球化學等特征進行研究，具有較高的可靠性。本文作者在前人的研究基礎上，以湘黔重晶石成礦帶的典型代表大河邊重晶石礦床為研究對象，通過對其同位素、稀土元素和有機地球化學進行研究，探討重晶石礦體的物質來源。

1 區(qū)域地質概況

沿著揚子地臺西南邊緣的獨山、新晃、常德、南通一線發(fā)育一條深大斷裂，該條深大斷裂在早古生代較為活動，在局部地區(qū)形成了裂陷槽，為成礦提供儲存空間[2]；并伴隨有許多熱點活動，沿該深斷裂平行展布著多個重晶石礦床(見圖1)。

大河邊重晶石礦床內出露地層有元古界板溪群、震旦系、寒武系，以板溪群出露最廣。板溪群為灰綠色淺變質砂巖，震旦統為冰磧礫巖夾少量含礫砂質板巖，下寒武統為灰粘土質頁巖和硅質頁巖，中寒武統為灰色泥灰?guī)r及泥質條帶灰?guī)r，上寒武統為薄層狀灰色灰?guī)r；重晶石呈層狀或似層狀賦存在下寒武統下部黑色頁巖中，含礦層位穩(wěn)定，具有同生沉積特征，礦體受巖相和構造控制明顯。由于區(qū)內受到雪峰運動、加里東運動、燕山運動和喜馬拉雅運動等構造運動的影響，褶皺和斷裂較為發(fā)育，形成的構造線方向以北東向、北北東向為主，礦床位于坪地向斜的南東翼。巖漿巖出露較少，僅在施秉-鎮(zhèn)遠一帶產出少量的加里東期鉀鎂煌斑巖、斑狀金云母橄欖巖和金伯利巖[15]。

圖1 天柱大河邊重晶石礦床地質圖(據文獻[9]修改)Fig.1 Geological map of Dahebian barite deposit,Tianzhu(modified from Ref.[9])

2 礦床地質特征

重晶石礦體主要賦存在下寒武統牛蹄塘組，礦層下伏地層巖性為灰黑色薄層硅質巖夾含鈾磷塊巖，上覆地層巖性為含釩黑色硅質頁巖，礦層與頂、底板呈整合接觸，含礦層位穩(wěn)定，并與地層發(fā)生同步褶曲和滑塌揉皺構造，具有明顯的沉積特征；礦床內構造線多呈北東-南西向，構造以褶曲為主，次級斷裂構造較發(fā)育。區(qū)內未見有巖漿巖和侵入巖出露。

含礦巖系從下至上為含柱狀重晶石碳質體層，餅狀體重晶石層、深灰色厚層塊狀重晶石層、深灰色斑狀重晶石礦層、深灰色條紋狀重晶石礦層、透鏡狀重晶石層、含黃鐵礦重晶石層，重晶石主礦層呈層狀、似層狀和透鏡狀，與圍巖整合接觸，總體走向為NE45°，傾向北西，傾角25°～45°，礦體在深部傾角變緩，礦體厚度一般在3～6 m，最大厚度為10.17 m；向北往新晃貢溪方向，厚度變薄。礦層中夾石少且不連續(xù)，往往在礦體尖滅和礦石品位貧化地段出現夾石，多為硅質巖和碳質頁巖薄層或透鏡體。

經X衍射全巖定量分析，礦石中主要的礦物有重晶石(含量為60%～98%，質量分數)、白云石、方解石，少量石英、斜長石、粘土礦物、磁黃鐵礦、黃鐵礦和褐鐵礦等；圍巖中主要礦物為石英(39.6%～65.2%)、伊利石(12.7%～35.7%)、鉀長石(9.6%～21.8%)，還有少量黃鐵礦。通過顯微鏡觀察，重晶石以半自形和他形晶為主，普遍具有重結晶現象，尤其是在重晶石層間，自形程度較高，為柱狀晶體。經碳硫分析儀分析，重晶石礦石和圍巖中碳含量較高，重晶石中碳含量為0.21%～0.78%，圍巖中碳含量為1.89%～9.53%。

主要礦石構造有脈狀構造、沖刷構造、結核構造[7]、柱狀體構造、包卷層理、塊狀構造、斑狀構造、水平紋層構造、碳質膜殼構造等，并且在垂直方向上的分布具有一定的規(guī)律性，從下往上具有類收縮紋構造-柱狀、餅狀構造-塊狀構造-透鏡狀構造-結核狀構造(蠕蟲狀構造)-斑狀構造-水平紋層狀構造等構造。礦石具粉晶細晶結構、鑲嵌粒狀變晶結構、不等粒結構、向心放射狀不等粒結構和條柱狀結構。

3 樣品描述與分析

為了研究大河邊重晶石礦的物質來源和礦床成因，本次實驗樣品主要采自該礦區(qū)礦井和鉆孔內的新鮮樣品，其中gs1和sgt1為礦體上覆圍巖，gs3和sgt3為礦體下伏圍巖，其余為礦石樣品。取樣點見圖1。

1)把重晶石礦石樣品碎樣，在顯微鏡下挑出重晶石單礦物，研磨至＜74 μm，氧、硫、鍶同位素組成測試由核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心完成。氧同位素由MAT-253質譜儀測定，測試精度優(yōu)于0.02%；硫同位素樣品采用的是EA-MS連線分析法，用Flash-EA與MAT-253質譜儀聯機測試，采用國家標準物質(Ag2S)標準樣，測試精度優(yōu)于0.02%；鍶同位素由PHOENIX型質譜儀測定，測定標準為NBS987，其87Sr/86Sr=0.710250±7，所有測定的87Sr/86Sr比值用87Sr/88Sr=0.1194進行校正。

2)稀土元素含量由廣州澳實礦物實驗室使用ICP-MS測試得出，相對誤差不大于3%。

3)有機地球化學分析由中國石油大學(北京)科研實驗室完成。在不超過50℃的條件下粉粹至粒徑為0.18 mm，對氯仿瀝青“A”進行柱色分離，采用Agilent 6890GC-5975iMS氣相色譜-質譜聯用儀完成生物標志物測定。

4 測試結果

4.1 同位素組成特點

由表1可知天柱大河邊重晶石礦床中重晶石的硫同位素具明顯的重硫特征，δ34SV-CDT變化范圍為3.64%～4.14%，平均為3.89%，極差為0.5%，變化范圍較大。在空間上看，硫同位素呈現礦床南北兩端高，中間低的變化趨勢。

采用δ18OSMOW=1.03091δ18OPDB+30.91 公式計算。δ18OSMOW變化范圍為1.7%～2.18%，平均為1.93%，極差為0.48%，變化范圍較大，但集中在1.8%～2.0%。使用硫酸鹽-氧同位素地熱溫標法[16]，利用公式：

1000lnα=2.88×106/T2-4.1

式中：α=[1000+δ18OSMOW(HSO4-)]/[1000+δ18O(H2O)]；T為熱力學溫度，K。

前人的研究表明，海水的氧同位素組成古今變化不大，因此，這里假定古海水的氧同位素組成與現代海水相同。測得的溫度為61.8～97.6℃，溫度集中在75～83℃。

87Sr/86Sr的變化范圍為0.708369～0.709231，平均值為0.708806，在礦區(qū)內由南往北呈現增加的趨勢。

4.2 稀土元素組成

大河邊重晶石礦床稀土元素及相關特征參數見表2，區(qū)內巖石和礦石中稀土元素總量變化較大，在24.6×10-6～213.2×10-6之間，均值為70.0×10-6，礦石中稀土含量較圍巖中的低。輕稀土/重稀土比值(LREE/HREE)反映輕、重稀土的分餾程度，區(qū)內ΣLREE/ΣHREE的比值為2.47～22.27，說明輕重稀土分餾程度較高；δEu的含量在0.7～170.0范圍內，平均為80.9，正異常明顯，且礦體正異常較圍巖明顯。δCe的值為0.22～0.50，均值為0.36，鈰元素呈現負異常，礦體較圍巖負異常明顯。

4.3 有機地球化學組成

碳數分布特征為正態(tài)型，樣品中正構烷烴碳數為C12-C38(見表3)，除一件礦石樣品yd為前高雙峰型外，其余均為前高單峰型。前高單峰型樣品中，除樣品zjw主峰碳為C19，其余皆為C20或C21。ΣC21-/ΣC22+分布在0.79～2.42之間，除了樣品yd的ΣC21-/ΣC22+值小于1外，其他的ΣC21-/ΣC22+均大于1；低碳數正構烷烴明顯高于高碳數正構烷烴。礦石和圍巖檢測出的有機質飽和烴含量較高的C19姥鮫烷(Pr)和C20植烷(Ph)生物標志化合物。姥鮫烷/植烷比值(Pr/Ph)變化范圍為0.22～0.79(平均為0.54)。伽瑪蠟烷/藿烷的比值為0.16～0.23，(升孕甾烷+孕甾烷)/C27甾烷值為0.26～0.47。

表1 大河邊重晶石礦石S、O、Sr同位素組成Table1 S,O and Sr isotopic compositions of barite from Dehebian deposit

表2 大河邊重晶石礦床稀土元素分析結果及相關參數Table2 REE and related parameters of samples in Dahebian barite deposit

表3 黑色頁巖中生物標志物地球化學參數Table3 Biomarker geochemistry parameters of rocks

5 成礦物質來源

5.1 氧同位素證據

海水中δ18OSMOW的值為0，但是區(qū)內重晶石δ18OSMOW的值(1.7%～2.18%)遠大于海水的值，也大于同時期海相沉積物硫酸鹽δ18OSMOW的值(1%)，推測為有δ18OSMOW較大值的熱液進入。

彭軍等[11]對大河邊重晶石礦床北部貢溪礦段(湖南境內)的重晶石礦石進行均一法包裹體測溫，測得溫度為30～300℃，以150～180℃為最多，表明該礦床有熱液加入成礦。本文作者使用硫酸鹽-氧同位素地熱溫標法測得的溫度為61.8～97.6℃，溫度集中在75～83℃，此溫度為熱液和海水混合后的沉積溫度。

根據δ18OSMOW-δ34SV-CDT的關系圖(見圖2)，兩者具有微弱的正相關，認為硫元素和氧元素具有同源性，且以SO42-的形式參與成礦。

圖2 δ18OSMOW-δ34SV-CDT曲線Fig.2 δ18OSMOW-δ34SV-CDTcurve

5.2 硫同位素證據

利用硫同位素組成來判斷成礦物質來源是十分有效的手段，礦源的硫同位素平均組成(δ34SΣS)是判斷硫物質來源及成巖環(huán)境的主要依據。在出現重晶石或重晶石-磁黃鐵礦-黃鐵礦組合時，重晶石的δ34S值大致相當于或略大于熱液的δ34S 值[17-18]，即δ34SBa≈δ34SΣS。

區(qū)內的礦石主要為層狀重晶石，為查明本區(qū)礦石中硫的來源，本文作者著重研究層狀礦體的硫同位素特征。礦床層狀重晶石硫同位素組成δ34S為3.64%～4.14%，平均值為3.89%，與同時期海水中硫同位素組成(3%)[20]較為接近(圖3)，故推測形成重晶石中的硫部分來源于海水；但比同時期海洋中δ34S的比值大，說明有其他的高硫物質加入或者成礦過程中成礦流體發(fā)生了硫同位素分餾作用。

圖3 大氣圈、水圈和沉積鹽的S同位素組成(底圖據文獻[19])Fig.3 S isotope composition of sulphates from atmosphere,hydrosphere and sediments(modified from Ref.[19])

硫酸鹽還原細菌對輕硫同位素的新陳代謝速度比重硫要快得多，容易產生比起始組分更加富集重硫的殘留溶解的硫酸鹽[20]，早寒武世時期，發(fā)生生物爆發(fā)和全球性大洋缺氧事件，生物活動強烈，缺氧環(huán)境有利于硫酸鹽還原細菌的繁衍，加快海水硫酸鹽的還原。吳朝東在區(qū)內測定在同一樣品中，有機硫δ34S(0.439%～1.710%)大于黃鐵礦δ34S(0.522%～0.392%)，差值為-0.1%～1.308%[9]，表明生物參與了34S的富集。

在同時期沉積鹽中δ34S值為0.3%，而同時期內的重晶石(毒重石)成礦帶上的重晶石礦石內的δ34S值均高于同時期沉積鹽δ34S值和礦床內的有機硫δ34S(0.439%～1.710%)[9]。使用硫酸鹽-氧同位素地熱溫標法測得的沉積溫度為61.8～97.6℃，溫度集中在75～83℃，熱溫地標法測溫都是熱液從噴口噴出之后的溫度，而熱液在上升過程中通過熱傳遞及與下滲海水混合等方式損耗了較多的熱量，故熱液初始溫度應更高。故認為造成δ34S值高的原因不僅僅是由還原細菌造成的，而且受到熱液的影響，在熱液上升和成礦過程中進行34S分餾；同時熱液也為還原細菌提供了礦物質和熱量，加快還原菌的繁殖，影響硫同位素分餾。

34S在化合物中富集由小到大順序為S2-、S22-、S0、SO2、SO42-，在同位素交換反應中，高氧化態(tài)硫總是富集34S，吳朝東測得本礦床內同一樣品中重晶石的δ34S(4.165%)遠高于黃鐵礦δ34S(1.421%)，說明含硫流體硫同位素分餾達到平衡。熱液礦物的硫同位素組成不僅取決于其源區(qū)物質的δ34S值，還取決于含硫物質在熱液中遷移和礦物沉淀時的物理化學條件[20]。熱力學平衡分餾包括高溫(＞350℃)熱液體系的硫同位素分餾和中低溫(＜350℃)熱液體系的硫同位素分餾，高溫熱液中的硫主要為H2S和SO2，根據式(1)，34S向SO2富集；在中低溫熱液體系中，隨著溫度的降低，根據式(2)SO2轉化為H2S和SO42-。在熱液上升的過程中，熱液和下滲的海水之間伴隨著去氣作用，根據式(3)和(4)34S向SO42-富集。

在溫度低于350℃時，數量較大的水溶硫的物質分為H2S、HS-、硫酸鹽，由于H2S和HS-之間的硫同位素分餾較小，硫酸鹽種類基本具有相同的硫同位素組成，因此

式中：R為熱液中ΣSO42-/ΣH2S的摩爾比值，根據礦物穩(wěn)定關系，OHMOTO等[20]將δ34SH2S關系投影到lg(ΣSO42-/ΣH2S)-T圖上[20](見圖4)，流體氧化還原狀態(tài)的變化對SO42-/H2S界線附近區(qū)域含硫化物種類的δ34S能夠產生顯著影響。在SO42-/H2S界線附近的區(qū)域，在溫度約250℃時，SO42-/H2S增加一個數量級可以使含硫物種的δ34S值降低2%以上。

硫同位素呈現礦床南北兩端高、中間低的原因是熱水噴口在南端，在此處發(fā)生同位素分餾明顯而升高；中部低是由于重晶石沉淀速度較快，流體中的34S未得到及時補充；北端高是由于遠離噴口，外界的34S能充分補充。

圖4 熱液溫度和(ΣSO42-/ΣH2S)比值的關系[20]Fig.4 Correlation between hydrothermal temperature and ΣSO42-/ΣH2S[20]

范祖全等[21]對區(qū)內礦床硫同位素研究，還得出了由結核狀礦石、條紋狀礦石到塊狀礦石，δ34S值逐漸增加，這可能與噴流礦床的雙對流擴散模式有關。當熱液噴出后與海水混合，因密度和固相的重力效應，在熱水層流體系的底部形成高密度液-固兩相層。雙對流擴散主要發(fā)生在液-固兩相層以上的富BaSO4、Ba2+、SO42-的熱水與海水之間，底部密度較大的流體受熱膨脹，當溫度梯度足以使膨脹后的流體克服流體粘性時即可能產生向上的對流。由于流體中原來就存在著上輕下重的密度差，下部原先較重的流體團雖由于受熱膨脹，也只是相對于其鄰近的流體變得較輕，向上對流一定距離。對流所產生“對沖”使該向上流體團在靜止下來時，其密度已大于所到達處的密度，于是該流體團又向下運動，便產生一個有限高度的對流層。該對流層上面的情形是類似的，將形成另外的對流層，各層內由于對流，物質均勻混合；而層與層之間主要以熱傳導為主，物質交換為輔，導致了分層之間成分差異。

綜上所述，重晶石礦中硫同位素高，是熱液體系的硫同位素分餾和還原細菌對硫的分餾反應共同作用的結果。硫的來源有海水硫酸鹽和熱液中硫酸鹽或來自循環(huán)對流熱液淋濾作用硫。

5.3 稀土地球化學證據

稀土元素為不活潑元素，具有相似的地球化學性質，在地質作用過程中往往作為一個整體遷移，因而廣泛用于礦床成礦流體來源與演化的示蹤研究。

根據稀土元素數據繪制北美頁巖的稀土元素值標準化配分模式圖(見圖5)顯示，大河邊礦石與圍巖的北美頁巖標準化曲線具有較好的一致性，均顯示出左傾、Eu正異常(除sgt3)和Ce負異常。與現代大洋水成沉積物的模式顯著不同，大河邊礦石與東太平洋隆起的現代熱水沉積物和熱水沉積巖[22]具有相同的特征，表明本區(qū)重晶石巖類具有熱水沉積特征。

礦石和圍巖具有相似的輕重稀土元素比值(重晶石礦石的LREE/HREE為11.82～22.27，圍巖的LREE/HREE為1.87～9.93)相似的負鈰異常(重晶石礦石δCe為0.22～0.41，圍巖的δCe為0.31～0.50)及正銪異常(重晶石礦石δEu為17.0～143.4，圍巖的δEu為0.7～62.2)，因此，表明重晶石和圍巖的來源可能一致，細微的差別可能是由于海水下滲和熱液上升過程中萃取基底巖層的物質不同造成的。

圖5 大河邊重晶石礦及圍巖稀土元素北美頁巖標準化配分圖Fig.5 Curve of REE(Standardized by North American shale)from wall rocks and ores in Dahebian barite deposits

5.4 有機地球化學證據

把夏菲[23]所測天柱重晶石礦的C和O同位素值投影在δ13C與δ18OV-SMOW關系圖解中，投影點落在沉積有機質經脫羧基作用形成的烴類物質(有機質)范圍內，說明了形成的碳不是由生物有機質氧化提供的，而是源于海洋沉積物中生物有機質聚合體向地質有機質聚合體轉變過程形成的中間含碳物質，是指沉積物中生物有機質碎屑經細菌和微生物的降解作用所形成的小分子在進一步縮合形成腐泥質的過程中發(fā)生的有機小分子的去官能團作用。

有機質來自低等水生浮游生物類脂體源母質的主峰碳具有較低的碳數，高碳數相對較少，色譜圖上呈單駝峰型，主峰碳為C15～C21；有機質來源為高等植物的母質的主峰碳靠近相對較高的碳數，且高碳數的部分豐富，低碳數的部分較貧乏，呈后駝峰型，主峰碳為C25～C29[24]。區(qū)內除樣品yd為后高雙峰型外，其余均為前高單峰型(見表3)。前高單峰型樣品中，除樣品zjw主峰碳為C19，其余皆為C20或C21，有機質主要來源為低等水生浮游生物類脂體源母質。

海相來源有機質姥鮫烷/植烷比值(Pr/Ph)≤2，陸相(高等植物)Pr/Ph≥3，湖相(藻)Pr/Ph約為1～3[25]。本區(qū)礦石和圍巖中有機質的Pr/Ph值為0.22～0.79(平均為0.54)，顯示出海相來源特征。

ΣC21-/ΣC22+值大于1，則說明輕烴含量高，指示有機質來自海相生物；比值小于1，則重烴含量較高，指示有機質來自陸相生物；接近1時，則表明有機質為海相陸相混合成因[25]，區(qū)內除了樣品 yd的ΣC21-/ΣC22+值小于1 外，其他的ΣC21-/ΣC22+均大于1；表明為有機質以海相成因為主。

C27甾烷來源于低等水生生物和藻類，C29甾烷主要來自藻類(褐藻)和陸源高等植物，常用ΣC27/ΣC29來判斷有機質的母源。若該比值高則表明有機先質主要為海相浮游動植物，比值小則表明有較多陸源高等植物的混入[26]。本區(qū)測試樣品的ΣC27/ΣC29比值變化于1.27～2.08(平均1.51)，表明有機先質主要來源于海相低等水生生物和藻類。

上述生物標志化合物特征表明，礦石和圍巖有機質均主要源自于海相浮游生物。

5.5 其他證據

天柱重晶石礦床中鋇來源主要有陸源、海水和深部來源等觀點。陸源觀點認為礦床基底巖層中鋇的含量為8848×10-6，是地殼豐度值(500×10-6)的17.7倍，故礦床中鋇的來源為基底巖層風化或海水沿裂隙和孔隙循環(huán)萃取形成[14]。海水來源觀點認為生物富集海水中的鋇，生物機體分解和上升洋流作用促使Ba2+和SO42-形成重晶石沉淀[11]。深部來源觀點認為鋇源于海底噴發(fā)的氣液，與海水中SO42-的結合形成重晶石[8,12]。

大河邊礦床位于海盆的斜坡上，距古陸300 km以上，顯然不是陸源風化形成的；基底巖層厚度不超過0.6m，而礦床內重晶石礦層厚度可達10 m，礦石品位為60%～98%，顯然基底巖層中的鋇不能滿足礦床成礦。

海水中含有大量SO42-，鋇的硫酸鹽BaSO4在水中的溶解度很低，為2.4 mg/L(20℃)，鋇在海水中的平均含量僅為20 μg/g，在正常的海水條件下，鋇在海水的任何深度都是不飽和的，即使有浮游生物能形成生物成因的重晶石，生成量也是十分有限的，而僅大河邊重晶石礦床探明儲量就有1.08億t，遠景儲量達3億t，故鋇的主要物質來源也不是由海洋來提供的。

由于鍶、鉛和鈣與鋇具有相同的化學性質，常在重晶石中進行類質同像替代，故常把鍶、鉛同位素作為鋇地球化學活動的“示蹤劑”，夏菲等[27]通過鉛同位素研究，認為物質來源具上地殼、殼?；旌系母_帶和熱水沉積作用的混合來源特點。鍶在海水中的殘留時間(約106a)遠長于海水的循環(huán)時間，故海水的鍶同位素可以反映地質事件。海水的鍶同位素組成主要受殼源和幔源控制，殼源鍶主要源于大陸古老巖石風化，全球87Sr/86Sr平均值為0.7119[28]；幔源鍶主要源于洋中脊熱液，全球87Sr/86Sr平均值為0.7035[29]；早寒武世中晚期87Sr/86Sr比值為0.7090[30]。區(qū)內礦石中87Sr/86Sr的變化范圍為0.708369～0.709231，且6個樣品中有5個樣品在0.7090以下，說明海水中有幔源鍶加入。87Sr/86Sr在礦區(qū)內由南往北呈現增加的趨勢，可能是由于南部離海底噴口較近，較多的幔源鍶(86Sr)加入造成的。

綜合成礦背景和鉛、鍶同位素分析認為，鋇是熱水沉積作用形成的，具殼源和幔源的混合來源。

6 結論

1) 大河邊礦床重晶石中δ18OSMOW變化范圍為1.70%～2.18%，使用硫酸鹽-氧同位素地熱溫標法測得熱液和海水混合后的沉積溫度為61.8～97.6℃，溫度集中在75～83℃，表明熱液參與成礦。氧同位素和硫同位素呈正比關系，表明氧元素和硫元素具有同源性，推測以SO42-的形式參與成礦。

2) 重晶石礦床中硫同位素δ34SV-CDT變化范圍為3.64%～4.14%，平均值為3.89%，具有明顯的富34S特征；熱液體系硫同位素分餾和還原細菌分餾是造成重晶石礦床具有較高34S特征值的原因，硫的物質來源為海水硫酸鹽和熱液中硫酸鹽，且海洋生物參與成礦。

3) 礦石和圍巖具有相似的輕重稀土元素比值、相似的負鈰異常及正銪異常等特征，表明礦區(qū)重晶石和圍巖的成礦物質來源相同，都為熱水沉積產物。區(qū)內礦石中87Sr/86Sr的變化范圍為0.708369～0.709231，且主要集中在0.7089以下，說明海水中有幔源物質加入。綜合成礦背景和鍶同位素特征可推測，鋇的主要物質來源是熱水沉積作用形成的，具殼源和幔源的混合來源。

4) 根據碳分布特征、Pr/Ph、ΣC21-/ΣC22+、ΣC27/ΣC29等有機地球化學特征，礦石和圍巖有機質均主要源自于海相低等菌藻類浮游生物。

5) 根據對鋇、硫和氧等物質來源研究，大河邊重晶石礦床為熱水噴流沉積礦床，是深部來源的鋇和海水中的硫酸根混合沉積形成的。

致謝：

在本文撰寫過程中，得到中南大學賴健清教授的指導，特致謝意！

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