来自中国南部Nadan Sb矿床的方解石原位U-Pb测年结果显示，该热液系统的生命周期约为1000万年

《Journal of Asian Earth Sciences》：In-situ u-pb ages of calcite from the Nadan Sb deposit (South China) record a?～?10 million years lifecycle of the hydrothermal system

锑矿床成矿时限与流体演化：基于南中国锑成矿带（SCAMB）Nadan矿床方解石U-Pb测年及同位素研究，揭示该矿床经历81.6-69.8 Ma的三期方解石沉淀，显示持续约10 Myr的低温热液活动，结合C-O同位素特征证实岩浆-热液耦合作用对锑矿化的关键控制。

　　

尼鹏|戴章|亚历山大·库杰罗内|罗凯|周嘉曦

中国云南省大学关键矿产成矿学重点实验室，云南大学地球科学学院，昆明650500

摘要

热液活动的持续时间对于理解热液矿床的形成至关重要，但由于适宜矿物的稀缺，对低温系统的定年较为困难。位于中国南方锑矿带（SCAMB）西部的酉江盆地拥有多个大型锑矿床，是该国最大的低温（<250°C）金-砷-锑-汞矿化区域。尽管先前的研究报道了该地区锑矿床的矿化年龄为1.48–1.01亿年，但单个矿床的热液活动持续时间仍不清楚。酉江盆地西南部的纳德安锑矿床含有三代的同生方解石（Cal-I、Cal-II、Cal-III），为研究提供了理想案例。LA-ICPMS分析显示，从Cal-I到Cal-III，Fe-Mn含量逐渐降低（分别为5330–3760、3291–1537和1764–566 ppm），而总稀土元素（REE）浓度逐渐升高（分别为1.57、10.7和12.1 ppm）。U-Pb定年结果分别为81.6±1.7百万年、77.6±1.1百万年和69.8±1.7百万年，表明纳德安矿床是SCAMB中最年轻的锑矿床。约1000万年的年龄跨度表明热液活动持续时间长。δ¹³C_PDB（-0.10‰至+0.75‰）和δ¹⁸O_SMOW（+10.71‰至+12.72‰）值表明方解石来源于岩浆-热液流体。这些结果表明，持续的岩浆热源和流体输入使得该热液系统得以长期存在，并在SCAMB的锑矿化过程中发挥了关键作用。

引言

热液矿床是全球金属资源的主要储库。它们是由复杂的地壳流体循环系统形成的，这些系统可以长期运行，持续时间可能长达数百万年（Mottram等人，2024年）。准确了解这些热液系统的形成时间和寿命对于确定矿床的成因和建立有效的勘探模型至关重要（Meyer，1988年；Li等人，2019年）。在这些资源中，锑（Sb）具有重要的经济价值，因为它被用于阻燃剂、电池和合金制造，通常出现在造山带、裂谷相关盆地以及地壳伸展区域，这些地方常常与低温热液系统相关。然而，这类热液锑系统的时间演化仍知之甚少，主要是因为对这些矿床的定年非常困难（Luo等人，2020年）。

中国南方锑矿带（SCAMB）位于卡西亚地块和扬子地块的交界处（图1a、b），拥有超过500个浅成热液锑矿床，全球约55%的锑储量集中于此。该地区以中国南部的大规模低温矿化为特征（Yan等人，2022年）。对这些锑矿床的广泛研究显著加深了我们对它们成因的理解（例如，Hu等人，2017年；Luo等人，2020年；Fu等人，2022年；Zhang等人，2023年）。然而，由于缺乏适合定年的矿物，准确确定这些矿床中矿化过程的时间和持续时间仍然具有挑战性（Wang等人，2014年）。SCAMB中的锑矿床通常表现出相对简单的矿物组合，包括辉锑矿、碳酸盐矿物、萤石和石英（Ding等人，2021年）。过去几十年中，Sm-Nd同位素定年技术被广泛用于确定这些锑矿床的年龄（例如，Peng等人，2003年；Wang等人，2012年）。然而，由于Sm-Nd同位素系统的固有限制（通常Sm-Nd比值较低且比值范围狭窄），这些定年的可靠性和地质意义一直存在争议（Uysal等人，2007年）。例如，Wang等人（2012年）报告湖南省扎西西锑矿床中辉锑矿的Sm-Nd同位素年龄为2.27±0.62亿年，而Wang等人（2024年）报告的现场U-Pb年龄为1.581±0.054亿年）。

近年来，方解石的U-Pb定年技术成为测定矿床形成时间的一种有前景的方法（Hansman等人，2018年；Jin等人，2021年；Cong等人，2022年；Luo等人，2023年；Mottram等人，2024年）。在SCAMB的热液锑矿床中，碳酸盐矿物（尤其是方解石）是主要的围岩矿物。它们可以在矿床早期、同生期或晚期形成，并可能保留与矿床形成相关的关键化学（同位素、微量元素）特征。因此，方解石是进行现场U-Pb定年的理想候选矿物，有助于更准确地确定热液锑矿床的矿化时间和持续时间（Luo等人，2020年；Xu等人，2022年）。

在本文中，我们提供了纳德安锑矿床方解石的新现场U-Pb年龄、微量元素和C-O同位素数据。这一新数据集使我们能够准确确定矿化的时间和持续时间，对于理解像SCAMB这样的大型锑矿带具有重要意义。

区域地质与矿床地质

酉江盆地位于中国南方地块的西南边缘（图2），这里存在一个由NW走向的纳瓦伊断层和小蓬农断层围成的弧形构造带。盆地内的沉积序列主要包括泥盆纪浅水碎屑沉积岩和深水碳酸盐岩以及三叠纪浅水碎屑沉积岩和陆源碎屑岩（Li等人，2020年）。酉江盆地经历了多次构造作用。

采样与分析方法

从纳德安锑矿的地下巷道中采集了具有代表性的方解石样本。方解石的阴极发光（CL）成像是在云南大学流体地球化学实验室使用CL8200MK5阴极发光仪器进行的。方解石中的微量元素分析是在中国广州的广州拓源分析技术有限公司使用NWR 193 nm ArF激光烧蚀系统与iCAP RQ（ICPMS）联用仪进行的。ICPMS的校准使用了NIST 610标准玻璃。

结果

根据矿物组合和关系，确定了三代方解石：1）早期矿化阶段的方解石（Cal-I）以细脉状分布在周围岩石的裂隙中（图5a-d），具有深红色发光特征（图6a、d）；2）中期矿化阶段的方解石（Cal-II）具有明显的晶体结构，常见为细脉、集合体以及丰富的柱状形态（1.5–3毫米）

纳德安热液系统的生命周期

碳酸盐矿物的现场U-Pb定年已成为确定热液矿床年龄的强大工具（例如，Walter等人，2018年；Jin等人，2021年；Pinet等人，2022年）。最近，Luo等人（2020年）报告了韦寨锑矿床中方解石的现场U-Pb年龄为1.153±0.15百万年，这是SCAMB中最早确定的矿化年龄之一（其他研究认为矿化年龄为4.35–8.6百万年；例如，Peng等人，2003年；Hu等人，2007年；Fu等人，2016年）。其他研究报道方解石的U-Pb年龄为58–50百万年

结论

在纳德安锑矿床中，对三阶段方解石的U-Pb定年结果表明，它们与辉锑矿同时沉淀，年龄分别为81.6±1.7百万年、77.6±1.1百万年和69.8±1.7百万年。作为SCAMB中最年轻的锑矿床，纳德安锑矿床经历了大约1000万年的锑矿化过程。此外，C-O同位素的特征表明有岩浆流体参与了纳德安锑矿床的形成。

未引用参考文献

Chiaradia等人，2013年；Demény等人，1998年；Fu等人，2020年；Northey等人，2017年；Peng等人，2003年；Rembe等人，2022年；Tavazzani等人，2024年；Wang等人，2024年；Zhou等人，2021年。

CRediT作者贡献声明

尼鹏：撰写初稿、数据管理、概念构思。戴章：概念构思、资金争取、撰写及审稿编辑。亚历山大·库杰罗内：撰写及审稿编辑、数据管理。罗凯：撰写及审稿编辑。周嘉曦：撰写及审稿编辑、数据管理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（41872095）和云南省人才计划项目（YNQR-QNRC-2018-104）对周嘉曦教授的支持。