铜陵矿集区冬瓜山矿床斑岩-矽卡岩型矿床成矿作用过程中的Cu同位素地球化学行为初步研究

本文报道了长江中下游铜陵矿集区内冬瓜山斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿床中硫化物、石英闪长岩体和赋矿围岩的Cu同位素组成特征.其中,硫化物的δ^65 Cu变化范围为-0.54‰～0.95‰,变化范围较大,达1.5‰,表明高温成矿体系下铜同位素发生分馏,铜同位素具有示踪高温成矿作用过程的潜力.不同空间位置的黄铜矿的铜同位素组成呈现出空间分带特征,表现为从岩体和斑岩型矿体→近岩体矽卡岩→矽卡岩型矿体,随着远离岩体,黄铜矿的铜同位素组成逐渐变重.导致斑岩-矽卡岩型矿床铜同位素出现空间分带的主要原因是矿化过程中铜同位素发生分馏.并且,对于冬瓜山矿床来讲,导致铜同位素组成空间分带的分馏不是发生在Cu在气-液两相之间分配的过程中,而是发生在硫化物从流体中沉淀出来的过程中.在硫化物的沉淀过程中,铜的重同位素优先在流体中富集,轻同位素在沉淀中富集,随着流体向外迁移,硫化物沉淀的进行,残余热液流体会逐渐富集铜的重同位素.硫化物的铜同位素组成可以用来反演和指示成矿流体的迁移方向.

长江中下游成矿带铜多金属矿床中灰泥丘的发现及其意义——以武山和冬瓜山铜矿为例

通过对长江中下游成矿带中武山铜矿和冬瓜山铜矿层状硫化物矿体的详细研究,发现了大量具有层圈状构造、层纹状构造或不规则同心环状构造的矿石。在前人研究基础上,经光薄片鉴定、扫描电镜观察和碳氧同位素分析等,认为这类矿石在宏观构造上显示出类似于灰泥丘的孔洞系统,微观上又发现了细菌等微生物结构,判断其属于一种矿化的灰泥丘。资料显示,灰泥丘产出的环境为陆坡相,水深明显大于台地相,并且灰泥丘与热水喷流沉积成矿作用关系密切,在国内外许多热水喷流沉积成因矿床中均发现有灰泥丘。本文所研究的两个矿床中灰泥丘构造矿石保存状况略有不同,冬瓜山铜矿灰泥丘构造矿石保留了大量显示原生热水喷流沉积成因的组构、并发现细菌等微生物结构,碳-氧同位素组成也显示原始沉积特征;而武山铜矿灰泥丘构造矿石则显示出受热液改造的矿石组构和碳-氧同位素组成特征,暂未发现细菌等微生物结构。冬瓜山和武山铜矿灰泥丘构造矿石的发现,有力地佐证了长江中下游成矿带在海西期曾发生过热水喷流沉积成矿作用。

铜陵冬瓜山层控矽卡岩型铜金矿床的成因机制:硫同位素制约

冬瓜山铜金矿床是铜陵矿集区乃至长江中下游成矿带中的一个重要矿床。矿床上部受石炭系层位控制,发育层状、似层状层控矽卡岩型矿体;下部受岩体及其接触带控制,在岩体及其接触带围岩中发育脉状、细脉浸染状矿体。上部层控矽卡岩型矿体中的矿石类型以含铜(金)石英硫化物为主,矿石硫化物矿物的硫同位素组成显示主要成矿阶段的硫同位素基本达到了平衡。矿石矿物中的硫化物和硫酸盐的硫同位素组成对比表明,冬瓜山矿床与斑岩型矿床相似,而与Sedex型和VHMS型矿床不同。结合矿床成矿物理化学条件和矿石矿物共生组合关系,根据硫同位素储库效应,认为冬瓜山矿床硫化物阶段成矿热液中的含硫物种以H2S为主(XH2S>0.99),硫化物的结晶沉淀对成矿热液的δ34S值影响不大。应用大本模式,高温岩浆来源的热液与熔体之间的硫同位素分馏Δ34S为0‰～+5‰,依据岩浆岩全岩硫同位素组成可以确定岩浆来源热液的硫同位素组成为+0.3‰～+12.0‰。在高温(600～350℃)硅酸盐阶段和氧化物阶段,硬石膏与成矿热液之间的硫同位素分馏Δ34S为+5.0‰～+19.0‰,而在高温(450～350℃)氧化物阶段后期及低温(350～200℃)硫化物阶段,黄铁矿与成矿热液之间的硫同位素分馏Δ34S分别为-1.0‰～0‰和0‰～+1.5‰。据此计算的含硫矿物硫同位素组成理论值与冬瓜山矿床实测值基本一致,显示成矿热液流体中的硫源为岩浆来源。综合前人对区域及冬瓜山矿床的研究,本文认为冬瓜山矿床为与燕山期岩浆作用密切相关的层控矽卡岩型铜金矿床。岩浆及其平衡热液中较高的总硫同位素组成暗示岩浆混染了区域沉积地层中广泛发育的膏盐成分。虽然硫同位素组成特征显示区域沉积岩成岩过程中经历了明显的海水沉积作用和细菌硫酸盐还原作用,但冬瓜山矿床矿石没有保存海西期沉积成矿的硫同位素证据。

安徽铜陵冬瓜山铜(金)矿床成矿模式

长江中、下游断裂坳陷带是我国重要的铜、金、铁、硫成矿带,存在一系列块状硫化物矿床及与其伴生的矽卡岩型和斑岩型矿床。本文以铜陵矿集区冬瓜山铜、金矿床为例,探讨了这类矿床的成矿模式。冬瓜山矿床主要由层状硫化物矿体组成,伴有矽卡岩型和斑岩型矿体。层状硫化物矿体产于晚泥盆世砂岩和晚石炭世碳酸盐岩之间,具明显的层控特征,矿体下盘发育细脉—网脉状硫化物矿化以及硅化和绢云母化,矿体中伴有热水沉积岩,矿石具典型的沉积构造。燕山期岩浆热液对层状矿体进行了叠加和改造,改变了矿石的结构构造和矿石成分。黄铜矿交代黄铁矿变斑晶呈环斑结构或脉状交代结构,交代磁黄铁矿呈交代假象结构或交代残留结构。矽卡岩型矿体中黄铜矿的δ^(65)Cu 值为0.09‰～0.83‰,集中在0.23‰～0.83‰。层状矿体中黄铜矿的δ^(65)Cu 值为0.45‰～0.78‰,与矽卡岩矿体中黄铜矿的^(65)Cu 值大致相当,这说明两类矿体中的铜具有相同的来源。铜、氢和氧同位素研究表明,冬瓜山矿床铜来自岩浆岩,叠加的成矿流体主要为岩浆流体。提出了冬瓜山矿床属喷流沉积—岩浆热液叠生成因的成矿模式:在晚石炭世,海底喷流成矿作用形成了块状硫化物矿床,矿石成分以硫、铁为主;燕山期岩浆热液一方面对块状硫化物矿床进行改造,致使其富集铜等成矿物质,另一方面与围岩相互作用形成矽卡岩型和斑岩型矿体。

冬瓜山层控夕卡岩型铜矿床成矿流体特征及其成因意义

对冬瓜山层控夕卡岩型铜矿床的矿物流体包裹体进行了深入研究。结果显示 ,主成矿阶段流体的温度高达 35 0～ 4 0 0℃。成矿流体是一种高温 (35 0～ 4 0 0℃ )、高盐度 (w (NaCl) =13.4 5 %～4 8% )、高密度 (大于 1.1g/cm3 )的流体。其中的稀土元素具轻稀土富集、Eu呈显著负异常、轻重稀土分异明显的特征。由于其特殊的成矿环境 ,流体的输运过程是一种近于等温的过程。成矿作用发生于偏酸性且较还原的条件下。成矿流体由岩浆源和地层共同提供 ,是一个典型多源成矿物质、多成矿阶段。