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酸性硫酸盐围岩蚀变,产生于高浓度H_2SO_4流体对围岩基质的淋滤,特征组合为明矾石+高岭石+石英±黄铁矿。高浓度的H_2SO_4由下列三个主要的地质环境中的不同机制而产生:(1)表生环境中硫化物的大气氧化作用;(2)蒸气加热环境中由深部沸腾流体释放的H_2S在水位上的大气氧化作用;(3)在酸性的和安山质火山地体中,岩浆蒸气穴在岩浆热液环境的中深部冷凝时,岩浆中的SO_2向H_2S和H_2SO_4的歧化作用(disproportionation)。此外,粗脉明矾石也可形成于蒸气环境中,该环境产生于富SO_2的岩浆在高温低压下的快速释放或由于火山机构冷凝壳中所挟带的大气中的氧气对岩浆蒸气的氧化作用。明矾石[KAL_3(SO_4)_2(OH)_6]具4个稳定同位素位,可进行全分析(δD,δ~(18)O_(SO_4),δ_(18)O_(OH),δ~(34)S),但岩浆热液型明矾石的δ~(18)O_(OH)不易分析,这是因为其原始通常被滞留的缘故。本文对采自23个不同地区的200个明矾石及其伴生矿物进行了500多次的测定,并分析了55个已有的有关资料。从而证实了动力因素在明矾石和酸性硫酸盐蚀变的稳定同位素分馏系列中有着十分重要的作用。在大多数情况下,动力因素可作为区分各种不同酸性硫酸盐蚀变环境的同位素基础,根椐动力因素可进一步分析所参与的各过程。对明矾石,结合与之伴生的硫酸盐和高岭石的稳定同位素分析,可推测其形成的环境,各组份的来源,各作用过程(包括速度),物理化学环境及形成的温度。表生酸性硫酸盐蚀变可发育于被构造作用或剥蚀而上升至地下水位以上的任何硫化物带之上。这种蚀变常迭加在早期的酸性硫酸盐组合上,尤其是富含黄铁矿的岩浆热液组合,如智利的埃尔萨尔瓦多,西班牙的岁德奎拉(Rodalquilar),内华内的戈尔德非尔德。如不发生静水池中含水硫酸盐的细菌还原作用时,表生明矾石则通常与先前硫化物具一致的δ~(34)S。如没有大规模的蒸发作用则δD与应与当地雨水一致。不同强度表生明矾石的δD和δ~(18)O_(OH)值分布于与雨水线大致平行的一宽带内。而在多数情况下,埃洛石—高岭石的δD和δ~(18)O值落于Savin和Epstcin(1970)的高岭石线附近。δ~(18)O_(SO_4)受控于动力因素,故其值反映了环境的水地球化学特征。△δ~(18)O_(SO_4)-OH总的讲没有达到平衡,其大的负值指示了表生的成因。蒸气加热环境中,如意人利的托尔法地区,犹他的马丽斯韦尔,及许多现代地热体系,酸性硫酸盐蚀变带以显著的垂向分带性为特征。酸性硫酸盐蚀变可发育于冰长石—绢云母型基底和贵金属矿床之上,如内华达巴克斯金矿床。δ~(18)O_(SO_4)和δ~(34)S初始值受控于动力因素,但δ~(18)O_(SO_4)值通常可与流体建立平衡。在含水硫酸盐滞留时间足够长时,即使δ~(34)S也可反映出与H_2S发生部分交换的影响。许多蒸气加热成因的明矾石其δ_(34)S与先前H_2S的δ~(34)S值的一致(也与硫化物的δ~(34)S一致,如果存在的话),δD值则与当地的雨水相似。所分析的样品中,许多△~(18)O_(SO_4)-OH值所导出的温度为90℃—160℃,指示δ~(18)O_(SO_4)和δ~(18)O_(OH)值反映了与流体接近平衡。δ~(18)O_(SO_4)和δ~(18)O_(OH)也同样反映了雨水流体与围岩交换的程度。同时代的高岭石具高岭石线左侧典型的δ~(18)O和δD值。在近地表低温热液矿床中。如克罗拉多的萨米特维尔,秘鲁的朱卡尼(Julcani)以及克罗拉多的红山和湖城,岩浆热液,酸性硫酸盐蚀变带具特征的垂向和水平方向的分带性,并含有同时代的黄铁矿,明矾石的PO_4类似物,氯黄晶以及后期的金,黄铁矿和硫砷铜矿以及其他Cu—As—Sb—S矿物。这种酸性硫酸盐蚀变组合同样发育于智利埃尔萨尔瓦多斑岩型铜矿的晚期阶段。所研究的样品中,岩浆热液明矾石的δD值与岩浆水接近。δ~(34)S比伴生的黄铁矿之值人千分之16至28,这反映了水中的H_2S与从岩浆中分异的SO_2歧化成的SO_4之间的平衡。δ~(18)O_(SO_4)为8‰至18‰,并随δ~(34)S有规律变化,这反映了温度和(或)流体中H_2S/SO_4之比的变化。在岩浆雨水混合流体中如有SO_2冷凝时,则δ~(18)O_(SO_4)也会变化。岩浆热液明矾石的△~(18)O_(SO_4)-OH值,由于OH位上的逆向交换,所导出的温度是不合适的,而△S_(明矾石-黄铁矿)值可提供合理的温度。岩浆蒸气环境发育的深度范围较广,其特征为在各种含少量黄铁矿的明矾石化和高岭石化围岩中,粗粒的明矾石单矿物脉发育。形成于岩浆蒸气环境中的明矾石区别于其它明矾石的特征是,其δ~(34)S接近于δ~(34)S_(?),δD和δ~(18)O_(SO_4)接近于岩浆的值。岩浆蒸气明矾石与岩浆热液明矾石的区别在于,前者δ~(34)S接近于体系的δ~(34)S_(?)值。大多数岩浆蒸气明矾石的Δ~(18)O_(SO_4)-OH值所导出的温度为90°—210℃,但由于某些不详的原因,某些温度以及计算所得的δ~(18)O_(H_2O)值与推定的岩浆蒸气相的沉淀温度和δ~(18)O_(H_2O)值显得过低。岩浆蒸气环境可发育于如克罗拉多的红山,犹他的阿勒奈特山等斑岩型矿床的上面, 也可发育于如加利福尼亚卡克特斯,火山穹中冰长石—绢云母型矿床的上面或附近。