《Journal of South American Earth Sciences》：Isotopic (S-O-Sr) constraints on the evolution of the barite-polymetallic system in the Colipilli district, Neuquén Basin (Argentina)
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阿根廷西部内乌肯盆地Colipilli地区层状和脉状重晶石矿化同位素研究表明，硫酸盐来自下白垩统蒸发岩重熔，流体为盆地盐水与烃类携带水的混合物。层状重晶石Sr同位素接近海洋特征，脉状则显示更强的流体-岩石相互作用。结合岩浆热液活动与构造渗透性，揭示白垩纪-古新纪多阶段沉积-热液演化过程。
梅丽莎·A·萨尔维奥利（Melisa A. Salvioli）|玛丽亚·F·拉霍伊尼（María F. Lajoinie）|克莱门特·雷西奥（Clemente Recio）|安娜·L·雷诺尔迪（Ana L. Rainoldi）|埃尔南·G·德拉卡尔（Hernán G. de la Cal）|玛贝尔·E·兰弗兰奇尼（Mabel E. Lanfranchini）|诺拉·N·切萨雷蒂（Nora N. Cesaretti）
阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）下属的矿产资源研究所（INREMI），拉普拉塔国立大学-布宜诺斯艾利斯省科学研究委员会。地址：阿根廷拉普拉塔市64街120号拐角处1楼，邮政编码1900
摘要
在阿根廷内乌肯盆地西部的科利皮利（Colipilli）地区，重晶石-多金属矿化作用以层状和脉状矿体形式存在，这些矿体赋存在白垩纪沉积岩中。岩石学特征包括振荡分区、丰富的流体包裹体以及局部变形结构，表明其形成过程经历了多阶段的结晶作用，且发生在物理化学条件不断变化的环境中。通过对层状和脉状重晶石进行新的S-O-Sr同位素分析，确定了矿化流体的来源及其演化过程。层状重晶石的δ3?S值为+16.0至+24.1‰（VCDT），δ1?O值为+12.0至+16.8‰（VSMOW），??Sr/??Sr比值为0.70701-0.70732；而脉状重晶石的δ3?S值为+14.6至+18.4‰，δ1?O值为+9.9至+17.0‰，??Sr/??Sr比值较低，为0.70676。同位素数据表明，硫酸盐来源于下白垩统的蒸发岩，沉淀过程涉及富含硫酸盐的盆地卤水与含烃地层水的混合。层状重晶石保留了接近海洋环境的Sr同位素特征，而脉状重晶石则显示出较低的放射成因特征，这反映了后期热液作用过程中流体与岩石之间的相互作用增强。结合同位素和岩石学数据以及已发表的流体包裹体温度信息，可以推断晚白垩世-古新世期间的岩浆热事件、构造渗透性以及区域不整合现象促进了重晶石和硫化物的沉淀。这些结果揭示了安第斯前陆盆地中重晶石系统的多阶段成岩-热液演化过程。
引言
低温、表生作用形成的层状Ba-Sr多金属矿床因其科学和经济价值而备受关注。这类矿床通常由重晶石、硫化物及少量碳酸盐组成，为研究盆地流体演化、流体-岩石相互作用以及热液系统与含烃系统之间的耦合提供了独特视角（Tritlla等人，2006年；Leach等人，2010年；Machel，2001年；Worden等人，1995年）。尽管这些矿床的矿物组成看似简单，但其形成过程却十分复杂，有助于理解成岩作用、岩浆热脉冲与热液流体迁移之间的关系。位于阿根廷中西部的内乌肯盆地（图1）是研究此类过程的关键自然实验室。作为南美洲最富烃的盆地之一，该盆地经历了从弧后构造向前陆构造的长期演化（Vergani等人，1995年；Franzese和Spalletti，2001年；Howell等人，2005年；Horton等人，2016年；Veiga等人，2020年）。盆地内分布有多处重晶石-多金属矿化现象，通常与白垩纪碳酸盐岩和蒸发岩相关，这些岩层受到晚白垩世至古新世岩浆体的侵入（Llambías和Malvicini，1978年；de Barrio等人，2014年；Leal和Mateo，2015年；Salvioli，2017年）。其中，科利皮利地区尤为突出，层状和脉状重晶石-多金属矿床与沉积岩和火成岩共存。这些矿化作用主要发生在Mulichinco、Agrio和Huitrín地层以及Colipilli地层的闪长岩-安山岩中，矿体具有条纹状和板状重晶石结构，并伴生方铅矿、黄铁矿和铁氧氢氧化物，表明矿化过程经历了不同的阶段和多样的氧化还原条件（Salvioli，2017年；Salvioli等人，2018年、2022年）（图2）。先前的研究（Salvioli等人，2021年）对相关矿床进行了详细的岩石学和显微热测量分析，发现重晶石中含有丰富的含烃流体包裹体。这些研究揭示了由附近侵入体引发的构造变质作用所驱动的对流热液系统。卤水和烃类的循环导致了部分热裂解及挥发性物质的迁移，从而建立了矿化作用与盆地石油系统演化之间的遗传联系。尽管流体包裹体数据提供了流体混合和热演化的有力证据，但重晶石及其伴生矿物的同位素组成尚未被纳入遗传模型中。
近年来，内乌肯盆地的同位素研究加深了我们对地壳和岩浆对流体循环影响的理解。来自沉积岩和火成岩单元的锶同位素数据（Assis等人，2022年；González-Cariqueo等人，2024年）揭示了盆地内不同的放射成因来源和相互作用路径。关于含烃系统和基本金属系统的补充研究（Pons等人，2021年；Salvioli等人，2021年）强调了卤水-烃类混合的复杂性及其对矿化作用的制约作用。然而，尽管取得了这些进展，作为硫酸盐和流体来源最敏感示踪剂的重晶石的同位素特征仍需进一步探索。整合重晶石中的硫、氧和锶同位素数据为重建该地区热液和含烃流体的演化提供了有力工具。
来自科利皮利地区层状和脉状重晶石晶体的新硫、氧和锶同位素数据为矿化流体的来源和演化提供了新的见解。结合岩石学和流体包裹体证据，这些数据揭示了地层水、烃类及岩浆活动产生的热量之间的复杂相互作用。值得注意的是，本研究主要聚焦于重晶石，而共存硫化物的硫同位素组成将在后续研究中讨论。所得模型展示了重晶石沉积过程如何伴随热液和烃类流体在盆地内的迁移，有助于理解类似盆地系统的流体混合、氧化还原演化和金属迁移机制。
地质背景
内乌肯盆地位于阿根廷中西部，介于南纬35°至40°之间，西侧受安第斯岩浆弧限制，东侧与北巴塔哥尼亚地块和圣拉斐尔地块相邻（Howell等人，2005年及参考文献）。其地质历史可追溯至晚三叠世至古新世，经历了从弧后伸展构造向前陆盆地的渐进性转变（Vergani等人，1995年；Franzese和...）
采样与分析方法
代表性重晶石样品采自科利皮利地区的Troncoso Inferior层（Huitrín地层）细粒砂岩中的层状矿体、Chorreado层（Huitrín地层）的碳酸盐岩、Agrio层（Huitrín地层）的石灰岩以及Colipilli地层的安山岩（图3），该地区位于内乌肯盆地西部（南纬37°，西经70°）。共采集了23个层状和脉状重晶石样品。
重晶石晶体的岩石学特征
科利皮利地区的重晶石呈粗至中粒集合体，具有多种结构类型。手标本呈白色至浅灰色，局部带有蓝色或琥珀色色调，具有玻璃光泽至轻微珍珠光泽。层状矿体中的重晶石常伴有铁氧氢氧化物、方铅矿和黄铁矿（图4a-d）。相比之下，粗粒板状重晶石则...（文本不完整）讨论
对科利皮利地区重晶石的岩石学分析显示了复杂的、多阶段的矿化历史。板状至柱状晶体常具有振荡分区、流体包裹体以及微变形结构（如波状消光和弯曲解理）。这些特征表明其形成过程发生在物理化学条件变化的环境中，与温度和流体成分的波动一致。总结与结论
- 科利皮利地区的重晶石以层状和脉状矿体形式存在，具有振荡分区和重结晶结构等岩石学特征，表明其形成过程经历了多阶段的结晶作用，且物理化学条件多变。这一解释得到了约160–240°C的均质化温度及中等变化盐度的支持，这些条件反映了盆地卤水的演化特征。
- 硫和氧同位素数据表明重晶石中的硫和氧来源于下白垩统的再动员物质。
作者贡献声明
埃尔南·G·德拉卡尔（Hernán G. de la Cal）：负责撰写、审稿与编辑、监督、研究工作。玛贝尔·E·兰弗兰奇尼（Mabel E. Lanfranchini）：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证、监督、研究工作、资金申请。诺拉·N·切萨雷蒂（Nora N. Cesaretti）：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、监督、研究工作。梅丽莎·A·萨尔维奥利（Melisa A. Salvioli）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、方法论设计、研究工作、数据分析、概念化。未引用参考文献
Canet等人，2011年；Cansu和?ztürk，2020年；Fontboté，1981年；Gonfiantini和Wassenaar，2018年；Lo等人，2005年；Tritlla等人，2006年；Zamora Valcarce，2007年。
资金来源
本研究得到了阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）对前三位作者的研究资助，同时获得了CONICET（PIP-0285项目）、拉普拉塔国立大学（项目编号11N-540和11N-692）以及经济地质学家协会（SEG）的研究支持。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
感谢Raúl E. de Barrio在本研究中的宝贵合作，以及编辑、匿名审稿人和Sandra Wind提出的建设性意见，这些意见显著提升了手稿的质量。
