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西南大面积低温成矿域指川、滇、黔、桂、湘及部分渝、鄂等地区，其面积之大(约90万km2)、包含矿种之多(Au、Hg、Sb、As、Pb-Zn、U、冰洲石和分散元素等)、矿床组成和组合之复杂在全球十分鲜见。近年来，对该成矿域的研究已取得较多进展，但有关成矿地球动力学背景、不同矿种时空分布的制约因素、成矿的物质和能量驱动机制、低温成矿域中成矿元素的共生分异机制等方面的研究十分薄弱，制约了对这一在全球背景中很有特色的大面积低温成矿系统成矿规律的深入认识。本文选取华南锑矿带中的巴年锑矿床，湘黔汞矿带中的万山、大硐喇、茶田汞矿床以及黔东南的平秋、金井、八克等金矿床为研究对象，利用方解石Sm-Nd以及毒砂Re-Os同位素定年技术，并结合He-Ar、C、H、O、REE、流体包裹体等地球化学手段，重点对上述矿床成矿年代学和矿床成因进行了详细研究。主要获得了以下认识:
(1)巴年锑矿床位于贵州省独山县，中等规模。方解石是其主要脉石矿物，可以分为两种类型:白色和粉色，其中粉色方解石与成矿关系更为密切。所有方解石都显示强烈的中重稀土元素富集，轻稀土元素亏损的特征(LREE/HREE=0.11-0.61)。辉锑矿则恰好与之相反，显示强烈的轻稀土元素富集，中重稀土元素亏损的特征(LREE/HREE=105-500)。围岩的稀土特征为轻稀土中等富集型(LREE/HREE=6.2-12)。粉色方解石(LREE/HREE=0.11-0.61)比白色方解石(LREE/HREE=0.11-0.23)更为富集轻稀土元素，重稀土元素的含量则基本保持一致。巴年锑矿床中的方解石Fe、Mn含量明显比汞矿床中轻稀土富集型的方解石高，透射电镜(TEM)图像显示Fe、Mn主要以Fe-Mn-Si-Cl-S-(O)纳米微粒的形式存在于方解石晶体内部。Fe+Mn(ppm)与LREE/HREE之间的负相关关系说明Fe-Mn杂质可能对方解石富集中重稀土元素起到重要作用。C(-0.5--1.8)和O(12.5-14.6)同位素特以及野外观察到围岩中存在的大量孔洞，都表明成矿流体与围岩曾发生过强烈的水岩反应作用。五个白色方解石的Sm-Nd等时线年龄为t=128.2±3.2Ma，初始εNd=-4.3，MSWD=0.54;六个粉色方解石等时线年龄为t=126.4±2.7Ma，初始εNd=-6.0，MSWD=0.68。说明巴年锑矿床成矿时间为晚燕山期。
(2)湘黔汞矿带是西南大面积低温成矿域的重要组成部分，其探明储量约占全国汞矿总储量的50％。因此，阐明汞矿的成矿物质来源、成矿时代、及成矿动力学背景等问题，对深入探讨西南大面积低温成矿域的形成机理有着重要的作用。热液方解石是带内汞矿床的主要脉石矿物之一，方解石的稀土配分模式均为轻稀土富集的右倾型，中段的大硐喇、茶田方解石和围岩的稀土配分模式比较相似，只是稀土总量有差别;南段的万山方解石和围岩的稀土配分模式则不一致，围岩的稀土总量反而要高于方解石。南段的万山方解石稀土具有弱的负Eu、负Ce异常;而中段的大硐喇、茶田方解石具有负Eu、正Ce异常。其中，作为示踪流体过程重要参数的Y/Ho比值在湘黔汞矿带南段与中段的方解石中也有着较大的差别。方解石的C、O同位素特征揭示南段万山汞矿的形成与古油藏的有机质有关，而中段大硐喇、茶田汞矿的形成则与有机质无关。这都说明了南段与中段无论是成矿物理化学环境还是成矿热液流体的性质等都存在着较大差别。作者尝试对湘黔汞矿带南段万山汞矿床以及中段的大硐喇汞矿床中的热液方解石进行Sm-Nd同位素测年，获得了理想的等时线年龄。其中万山汞矿床成矿年龄为98.0±9.7Ma，MSWD=0.0042;大硐喇汞矿床的成矿年龄为101.1±5.5Ma，MSWD=0.0018，对应的εNd值分别是-9.7和-10.3。两者年龄较为一致，都属于燕山晚期。
(3)黔东南石英脉型金矿床是雪峰多金属成矿带的重要组成部分，有较好的找矿前景，但对该区成矿理论的认识，特别是在成矿物质来源、成矿时代以及成矿动力学背景的认识上仍存在很大分歧。本文对该区三个代表性的金矿床(平秋、金井、八克)进行了研究，毒砂是其中最重要的载金矿物之一，并可以分为蚀变岩型和石英大脉型两种类型。对其进行Re-Os同位素定年结果表明，平秋金矿蚀变岩型毒砂等时线年龄为400±24Ma，MSWD=0.96，初始187Os/188Os=1.24±0.57;金井金矿床蚀变岩型毒砂等时线年龄为400±11Ma，MSWD=0.34，187Os/188Os=1.55±0.14;八克金矿床蚀变岩型毒砂等时线年龄为412±21Ma，MSWD=2.6，187Os/188Os=2.7±1.2;金井金矿石英大脉型毒砂等时线年龄为174±15Ma，MSWD=1.07，初始187Os/188Os=8.04±0.45。前者属于加里东期，并与该区存在的东西向基底剪切断裂形成时期一致;后者属燕山早期，与雪峰地区存在的该时期的中酸性岩体以及黔东南地区广泛存在的隐伏岩体应属同期岩浆—构造活动产物。通过硫化物的Re-Os同位素定年研究，首次报道了该区至少存在加里东期、燕山早期两个重要的金成矿期。相应地，H、O同位素测试结果显示，平秋金矿床加里东期的成矿流体(δD=46～67‰，δ18O水=9.3‰～11‰)属于变质流体，而金井金矿床燕山早期的成矿流体(δD=50～-57‰，δ18O水=8.2‰～9.1‰)属岩浆流体。流体包裹体测温表明，该区的金成矿流体都具有中低温、低盐度特点。四个初始187Os/188Os值反映该区金矿床成矿物质来源于地壳。尽管石英大脉型毒砂与蚀变岩型毒砂稀土特征不一致，它们的稀土配分模式与围岩比较相似，说明成矿物质可能来源于围岩下江群地层。上述关于物源的解释也得到了稀有气体同位素分析结果的证实。平秋金矿床蚀变岩型毒砂与金井石英大脉型毒砂3He/4He比值范围为5.3×10-4-2.5×10-2Ra(Ra代表大气3He/4He比值，1.4×10-6)，40Ar*/4He比值范围为(0.64-15.39)×10-2，40Ar/36Ar比值范围为(633.2-6582.0)。此外，结合毒砂中的U、Th含量分析，发现即使矿物中只有几个ppm的U、Th含量，放射性成因4He也不能被忽视。
(4)西南大面积低温成矿域主要存在四期成矿事件，燕山期(80-160Ma)是主成矿期，形成卡林型金矿床-锑矿床-汞矿床-砷矿床等。该时期的成矿作用可能与燕山期太平洋板块向北西方向俯冲有关。