文章编号:1004-0609(2013)06-1666-15
安徽铜陵新桥铜硫铁矿床地球化学特征及成因分析
张 宇1, 2,邵拥军1, 2,刘忠法1, 2,周 鑫1, 2,郑明泓1, 2
(1. 中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室,长沙 410083;
2. 中南大学 地球科学与信息物理学院,长沙 410083)
摘 要:从矿床地球化学特征入手,对矿区的矶头复式岩株、1号矿体矿石、矽卡岩和矿体围岩(黄龙组和船山组的灰岩)的常量元素、稀土元素和微量元素特征进行探讨。结果表明:矶头复式岩株的闪长岩类岩石属于硅酸弱饱和类钙碱性准铝质岩石,其岩浆主要来源于上地幔,且在岩浆上升过程受到了地壳物质的混染;岩体中Cu元素强烈富集,岩浆具备提供成矿物质的潜力;1号矿体中的矿石稀土配分曲线、∑REE和6种常见成矿元素(W、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag)含量均与岩体和矽卡岩的相近,而与黄龙组和船山组灰岩的相差较大。在此基础上,结合新桥铜硫铁矿床的控矿因素、岩体地球化学特征、矿石结构构造、围岩蚀变、矿石矿物分带特征、矿床地球化学特征、成矿物质来源以及与典型Sedex矿床和矽卡岩矿床的对比,得出岩浆是区内成矿的必要因素,新桥铜硫铁矿床应是以接触交代作用为主的矽卡岩型铜硫铁矿床。
关键词:新桥;矿床地质特征;地球化学特征;控矿因素;矿床成因
中图分类号:P591 文献标志码:A
Geochemical characteristics and genesis of Xinqiao Cu-S-Fe deposit, Tongling, Anhui Province, China
ZHANG Yu1, 2, SHAO Yong-jun1, 2, LIU Zhong-fa1, 2, ZHOU Xin1, 2, ZHEN Ming-hong1, 2
(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China;
2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China)
Abstract: The geochemical characteristics in macroelements, REE and trace elements of Orebody No.1, skarns and wall rocks (limestones in Huanglong Group and Chuanshan Group) were discussed. The results show that Jitou rock strains are weak silicate saturated, vice-metaluminous and calc-alkaline, originated from upper mantle and contaminated by crustal materials during digenetic evolution process. The element Cu in Jitou rock Strains is so rich that the magma has the potential to supply metallogenic substances, and the REE distribution curves, ∑REE and contents of six metallogenic elements (W, Sn, Cu, Pb, Zn, Ag) of ore in Orebody No.1 are similar to ones of Jitou rock strains and skarn, but different from ones of limestones in Huanglong Group and Chuanshan Group. On these basis, the genesis of the deposit was studied by analyzing ore-controlling factors, geochemical characteristics of Jitou rock strains, ore structures, alteration of wall rock, mineral zonation, geochemical characteristics of the deposit, source of ore-forming materials and comparison among typical Sedex type deposit, skarn type deposit and Xinqiao Cu-S-Fe deposit. The conclusions are that the magma is the necessary factor of the mineralization, and that Xinqiao Cu-S-Fe deposit is skarn-type Cu-S-Fe deposit because of its contact metasomatism.
Key words: Xinqiao; geological characteristics of deposit; geochemical characteristics; ore-controlling factors ; genesis of deposit
新桥铜硫铁矿床是我国长江中下游成矿带铜陵矿集区内一个非常重要的矿床。经过众多地质工作者多年的研究,该矿床在岩体定年、成矿元素分带、成矿流体、控矿因素、成矿规律及找矿标志等方面均取得了丰硕的成果[1-11],但同时由于对成矿时代、成矿物质来源和矿区典型的胶状黄铁矿成因等方面的认识存在不足,使得其矿床成因一直处于争论之中,目前新桥铜硫铁矿床的成因认识主要有3种观点:同生沉积—岩浆热液改造成因[3, 12-14]、海西期海底喷流沉积成因[4, 10, 15-23]和燕山期岩浆热液成因[24-28]。铜陵区域内包括冬瓜山铜矿床在内的众多矿床与新桥铜硫铁矿床在矿体产出状态、赋矿层位、控矿因素、成矿规律等多方面都具有一定程度的相似性,相关的科学疑点也较为相似,因此对新桥铜硫铁矿床进行成因分析也有利于促进对整个铜陵矿集区成矿机制的研究。本文作者就新桥铜硫铁矿床和矶头复式岩株闪长岩类岩石的常量元素、稀土元素、微量元素和S、Pb同位素等开展地球化学特征探讨,同时结合矿床的地质特征进行成因分析,旨在为新桥铜硫铁矿床的成因提供地球化学方面的依据。
1 成矿地质背景
新桥铜硫铁矿床位于华北地台与江南地背斜两大构造之间的交接带,即扬子准地台(Ⅲ)下扬子坳陷带(Ⅲ2)沿江拱断褶带(Ⅲ22)贵池—马鞍山断褶带中部[2, 7-8, 11]。志留系下统高家边组(S1g)至三叠系下统殷坑组(T1y)等地层在区内均有出露。其中,石炭系中统黄龙组(C2h)和上统船山组(C3c)在矿区内被层状矿体所代替,是主要的赋矿层位,而在矿区边部和外围则有分布,岩性以灰岩为主。上泥盆统五通组(D3w)和下石炭统高骊山组(C1g)岩性以石英砂岩为主,构成矿区主要的1号层状矿体的底板。下二叠统栖霞组(P1q)岩性主要为灰岩和沥青质灰岩,为矿区的次要赋矿层位,同时也构成1号矿体的顶板。舒家店背斜与大成山背斜枢纽走向均呈SW向,两背斜相向倾伏,其倾伏端发育有盛冲向斜,3个褶皱在空间上组成了一个有利于岩体和矿体就位的“半漏斗”形区域。区内出露的岩体主要为矶头复式岩株,出露于盛冲向斜核部,出露面积约0.5 km2,岩性以石英闪长岩为主。
2 矿床地质特征
新桥铜硫铁矿床大小矿体共计74个,其中以1号矿体为主,其矿石量约占整个矿床总量的近90%。1号矿体赋存于五通组(D3w)砂页岩与黄龙组(C2h)灰岩之间的滑脱破碎带之中,呈层状、似层状,走向NE45°~20°,倾角45°~40°,沿走向长2 560 m,沿倾斜方向长可达1 810 m(见图1)。矿体厚度变化规律性强:在倾向上陡倾斜部分较厚,缓倾部分较薄,在倾角陡缓过渡地带厚度一般较大;在走向上,平均厚度中间大,向东厚度剧减,迅速尖灭,向西厚度逐渐变薄而近消失。另外,1号矿体主要矿物围绕矶头岩株呈现出明显的分带特点,具体表现为:矶头岩株→磁铁矿(粒状黄铁矿带)→黄铜矿+粒状黄铁矿带→粒状黄铁矿带。其粒状黄铁矿遍及全矿,从内到外均为主要组分,并且呈现由内到外粒度变粗、自形程度增高的规律,近矶头岩株的地段黄铁矿呈细粒状,远离矶头岩株的地段则为粗粒状。除1号矿体之外,区内稍具规模的矿体还有5号矿体和层状菱铁矿体。
图1 新桥矿床地质剖面示意图(据臧文拴等, 2004)
Fig. 1 Geological section diagram of Xinqiao Cu-S-Fe deposite (after ZHANG et al, 2004)
矿石矿物以黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、胶状黄铁矿、菱铁矿和磁黄铁矿等为主;也有少量方铅矿、闪锌矿、赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿以及一些金银类矿物等;脉石矿物主要为方解石、白云石、绿泥石和石英等,其次为长石、石榴石和透辉石等。
矿石结构主要为粒状结构(见图2(a))、交代假象结构(见图2(a))、交代环边结构(见图2(b))、胶状结构(见图2(c))、交代残余结构(见图2(c)和(d))、共结边结构、网状结构、脉状结构(见图2(d))、针状结构、条带状结构、层纹状结构、揉皱结构、压碎结构等;矿石构造主要为浸染状、角砾状、脉状、砂糖状、蜂房状、卷曲状(见图2(e))、块状(见图2(f))、晶洞状、网脉状构造等。
图2 新桥铜硫铁矿床典型矿石结构构造
Fig. 2 Textures and structures of typical ores in Xinqiao Cu-S-Fe deposit
围岩蚀变主要有矽卡岩化(石榴石化、透辉石化、硅灰石化、绿帘石化等)、钾化、硅化、碳酸盐化、绢云母化、高岭土化和绿泥石化等,矽卡岩化主要出现在矿体与岩体的接触带,而底板的石英砂岩除了一定程度的硅化外,未见其他明显的蚀变现象。
3 岩体岩石地球化学特征
3.1 岩体岩石学特征
矿区内的岩体主要为矶头复式岩株,分布于矿床中部,出露面积约0.5 km2。岩体分相明显,中央相为石英闪长岩,边缘相为闪长玢岩。
石英闪长岩:多呈灰色和灰白色,半自形不等粒状结构。浅色矿物以斜长石为主,含量多在40%~60%之间,常见聚片双晶结构和环带结构(见图3(a)和(b));钾长石含量相对偏高,约为20%,而石英含量通常为5%~10%左右;暗色矿物以角闪石为主,含量多在10%~20%之间,黑云母含量较少。副矿物含量较少,主要为磁铁矿和黄铁矿,多呈自形粒状结构,偶见黄铁矿晶粒沿脉串珠状分布。
闪长玢岩:矶头岩株闪长玢岩多呈灰白色,斑状结构。矿物成分主要为角闪石、斜长石、石英和少量不透明矿物。角闪石多构成斑晶,为半自形-他形短柱状,粒径约0.2~1 mm左右,含量约10%;斜长石按照大小可分为两组:大者形成斑晶,其晶型较好,粒径约1~2 mm,含量约10%;细者形成基质,含量约65%。石英形成基质,他形粒状,粒径多为0.1 mm左右,含量约10%。
3.2 岩体常量元素地球化学特征
本次全岩分析分析选取的样品均采自矶头复式岩株在新桥露天采场的人工出露点,均为新鲜未蚀变的石英闪长岩,全岩分析结果及岩石化学特征值见表1。
图3 矶头复式岩株闪长岩类岩石显微镜下照片
Fig.3 Microscope photos of diorites in Jitou Rock Strains
表1 新桥矿床矶头岩株石英闪长岩全岩分析结果及岩石化学特征值表
Table 1 Whole-rock analysis and lithochemical features of Jitou rock strains in Xinqiao
石英闪长岩的SiO2平均含量为59.13%,属于硅酸弱饱和类岩石;CaO的平均含量为5.34%,高于中国同类岩石的平均值(花岗闪长岩3.70%、石英闪长岩4.63%),显示岩浆在成岩过程明显受到钙质围岩的同化混染。
岩石碱总量[w(K2O)+w(Na2O)]平均值为6.58%,较中国正常闪长岩值(6.83%)略低;w(Na2O)/ w(K2O)值均在1.01~1.43之间,平均为1.23;w(K2O)/ [w(K2O)+w(Na2O)]值在0.41~0.50之间,平均为0.45;碱度率AR在1.72~2.06之间,平均值为1.88;里特曼组合指数(σ)值在2.56~2.88之间,平均值为2.70,属于典型的钙碱性岩, w(K2O)—w(SiO2)图解(见图4)显示岩石属于高钾钙碱性系列, w(SiO2)—AR图解(见图5)显示岩石属于钙碱性岩石。
图4 新桥矿区岩浆岩w(K2O)—w(SiO2)图
Fig. 4 w(K2O)—w(SiO2) plots of Jitou rock strain
图5 新桥矿区岩浆岩w(SiO2)—AR图
Fig. 5 w(SiO2)—AR curves of Jitou rock strains
Barbarin(1999)将钙碱性岩分为KCG和ACG两类,前者贫CaO而富K2O,主要来源于地壳,后者贫K2O而富CaO,主要来源于地幔[29-30]。样品的CaO含量平均为5.34%,K2O为2.98%,属于ACG类,这也指示了本区岩浆主要来源于上地幔。
新桥矶头岩株闪长类岩石的铝过饱和度A/CNK值变化在为0.81~0.94,平均值为0.88,铝碱比A/NK为1.68~1.92,平均值为1.81。A/NK—A/CNK图解(见图6)显示岩石为准铝质,说明本区起源于上地幔的原始岩浆,在岩浆的成岩演化过程中受到过上地壳的同化混染。
在戈蒂尼指数(τ)与里特曼指数(σ)对数值的关系图(见图7)上,所有的样品点均落入B区,说明本区岩体形成于造山带,这符合铜陵地区为造山期后块断隆起区的大地构造环境。
图6 新桥矿区岩浆岩A/NK—A/CNK图
Fig. 6 A/NK—A/CNK plots of Jitou rock strains
图7 新桥矿区岩浆岩lg τ — lg σ曲线
Fig. 7 lg τ — lg σ curves of Jitou rock strains
3.3 岩体稀土元素地球化学特征
稀土元素分析选取的样品均采自矶头复式岩株在新桥露天采场的人工出露点,均为新鲜未蚀变的石英闪长岩或闪长玢岩,稀土元素分析结果及经赫尔曼(1971)球粒陨石平均含量标准化所得到的稀土特征值见表2。
稀土元素配分模式图(见图8)显示所有样品的配分曲线均向右倾,轻稀土部分的斜率大于重稀土部分,属轻稀土富集型,为同源岩浆演化。稀土总量(ΣREE)都在170.54×10-6~213.14×10-6之间,平均值为194.35×10-6,低于世界花岗质岩石的稀土元素平均含量(292×10-6)。轻重稀土比(∑LREE/∑HREE)介于9.84~13.00之间,平均为11.73,轻重稀土比远大于1,轻稀土强烈富集,暗示岩浆在就位过程中受到过上地壳物质的混染。另外,样品铕异常不明显。岩体以上的这些特征与董耀松等[31](2004)提出的地幔部分熔融产物形成岩石的稀土元素特征相吻合,说明新桥矿区矶头岩株为地幔部分熔融的产物。
w(La)N/w(Sm)N值变化范围为3.32~6.65,平均值为4.68,说明轻稀土元素内部也具有明显的分异作用;w(Gd)N/w(Yb)N值范围为0.85~1.46,平均值为1.24,小于w(La)N/w(Sm)N值,重稀土分馏程度较低,衰减速度慢于轻稀土。铕异常(δEu)值均在0.90~0.98之间,平均值为0.94,铕谷不明显,属球粒陨石型,说明岩浆岩在形成期间斜长石分离结晶作用不明显;铈异常(δCe)值变化范围为0.78~0.82,平均为0.81,铈谷不明显,属铈正常型,反映了表层风化作用对岩石的影响较小。
图8 新桥矿区岩体稀土元素配分模式图
Fig. 8 REE distribution modes of Jitou rock strains in Xinqiao
岩体w(La)N/w(Yb)N—δ(Eu)变异图(见图9)显示,所有样品点均落在壳幔型区域,这与岩体常量元素特征显示出的岩体属于钙碱性ACG类,形成于上地幔,但在成岩演化过程中受到地壳物质混染的结论相吻合,也与臧文拴等[9](2007)对新桥矿区矶头岩株Pb同位素组成分析的结果一致。在w(La)N/w(Yb)N—ΣREE图上(见图10),新桥矿区岩体的落点均在玄武岩区域的碱性玄武岩区域,指示矿区的侵入岩原始岩浆可能是来自上地幔的碱性玄武岩浆。
图9 新桥矿区岩体w(La)N/w(Yb)N—δ(Eu)变异图
Fig. 9 w(La)N/w(Yb)N—δ(Eu) relationship map of Jitou rock strains
图10 新桥矿区岩体w(La)N/w(Yb)N—∑REE图
Fig. 10 w(La)N/w(Yb)N—∑REE relationship map of Jitou rock strains
3.4 岩体微量元素地球化学特征
微量元素分析选取的样品均采自矶头复式岩株在新桥露天采场的人工出露点,均为新鲜未蚀变的石英闪长岩或闪长玢岩,微量元素分析结果见表2。
表2 新桥矿区岩体微量元素含量及特征值
Table 2 Contents of trace elements and characteristic values of Jitou rock strains in Xinqiao (wB, 10-6)
新桥矿区岩体的微量元素测试结果表明,元素Sr含量较高,其平均值为787.0×10-6,均远高于维氏值,远高于上地壳值(350.0×10-6)和下地壳值(230.0×10-6),因此,新桥岩体不可能是地壳岩石深熔或重熔的产物,而元素Cu的平均含量达142×10-6,远高于维氏值,其强烈富集说明岩体有为成矿提供物质来源的潜力,暗示成矿物质来源于岩浆的可能。
微量元素原始地幔标准化[标准化所用原始地幔平均含量据蛛网图(见图11)显示,新桥矿区闪长岩总体上显示出较为一致的分配模式,曲线整体上呈右倾趋势,表现出大离子亲石元素(LILE) 的相对富集和高场强元素(HFSE)的相对亏损,且均表现出Nb、Ta、Ti的显著亏损和Pb的正异常。Nb、Ta的显著亏损,说明岩体是岛弧岩浆作用的直接产物,且在岩浆上升过程受到了地壳物质的混染或源区受到俯冲洋壳物质的交代作用,Ti的富集是地幔岩石的显著性质,而新桥闪长岩Ti的亏损也说明其在演化成岩过程中受到了同化混染作用。
DUNGAN等[32]通过研究提出地壳的w(La)/w(Nb)比值通常为1.5~2.2,而地幔物质的w(La)/w(Nb)比值则为0.98~1.00。本区4个样品的w(La)/w(Nb)值范围为8.31~9.98,平均值为9.35,均明显高于地壳和地幔的w(La)/w(Nb)比值,说明新桥矶头岩株来源的不单一性。样品w(Nb)/w(U)比值为2.27~4.05(平均值为3.42),低于原始地幔值(34)和陆壳平均值(8)[33-34],w(Nb)/w(Pb)平均值0.76低于大陆地壳值(1.6)和洋中嵴玄武岩值(25)[33-34],这都说明了新桥矶头岩株的壳幔型性质。
图11 微量元素原始地幔标准化蛛网图
Fig. 11 Original mantle standardization web map of trace elements
4 矿床地球化学特征
4.1 矿床稀土元素地球化学特征
选取新桥1号矿体中的岩体、矽卡岩、矿石、围岩(灰岩)样品进行稀土元素测试分析。测试结果(见表3)表明:岩体、矽卡岩、矿体和围岩的∑REE平均值次为207.43、118.61、112.45和33.65,其随着岩体→矽卡岩→矿体→围岩顺序依次减小,而且矿石与岩体和矽卡岩的值较为接近,而与围岩的值相差较大。
经赫尔曼球粒陨石平均值标准化后作出的稀土元素配分图(见图12)表明:11个样品的配分曲线均显示出右倾的特点,轻稀土部分相对较陡,而重稀土部分趋于平缓,属于轻稀土富集型;矿石样品的配分曲线整体上与矽卡岩和岩体的曲线形态相近,重稀土部分近于重合,而与围岩的配分曲线存在较大的差别;蚀变矿化闪长岩和新鲜闪长岩的配分曲线近于一致,具有近乎一致的稀土元素地球化学特点,这说明闪长岩发生的蚀变和矿化为闪长岩同期岩浆热液所致,后期可能不存在外来热液或后期外来热液对其影响不大。另外,除矿石样品XQ47-5外,各样品的分配曲线均具有“铈谷”,表现出Ce的亏损,其围岩Ce亏损最为明显。岩体(含蚀变岩体)和矽卡岩的Eu无明显异常,其δEu分别为0.85~0.93和1.04~1.05,均趋近于1;矿体则表现出明显的铕正异常,其δEu为1.61~1.90;围岩呈现弱铕正异常,其δEu为0.81~0.85。
4.2 矿床微量元素地球化学特征
1号矿体的矿石、矽卡岩、蚀变岩体、岩体和围岩的W、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag等6种元素测试结果见表4,用其平均含量作柱状对比图(见图13)进行分析。元素W和Sn在矿石中的含量与在矽卡岩中的非常接近,虽然与岩体(包含蚀变岩体)和围岩中的含量差别较大,但相对而言更接近岩体中的含量(见图13(a)和(b));元素Cu在5类地质体中的含量从矿石→矽卡 岩→岩体(包含蚀变岩体)→围岩依次降低,但是Cu在岩体(包含蚀变岩体)中的含量明显高于维氏值(见图13(c));元素Pb和Ag(Ag含量低于检测限的以检测限作图)在矿石、矽卡岩和岩体(包含蚀变岩体)中的含量非常稳定,而且远低于围岩中的相对含量(见图13(d)和(f));元素Zn在矽卡岩中的含量最高,在其余4类地质体中的含量相当,但相对而言,矿石中的含量更接近岩体(包含蚀变岩体)中的含量(见图13(e))。总体而言,与其他岩石的主要成矿元素含量相比,矽卡岩和岩体的主要成矿元素含量均更接近矿石。
图12 新桥矿区1号矿体稀土元素配分模式图
Fig. 12 REE distribution mode of Orebody No.1 in Xinqiao
表3 新桥矿床1号矿体稀土元素原始值
Table 3 Contents of REE of Orebody No.1 in Xinqiao
表4 新桥矿床1号矿体微量元素含量
Table 4 Contents of trace elements of Orebody No.1 in Xinqiao
5 控矿因素分析
有利层位:1号矿体赋存的石炭系船山组和黄龙组地层岩性均以灰岩为主,其渗透性较好、化学性质活泼,易于与成矿热液发生发生交代作用形成矿体。
岩浆:矶头复式岩株的岩性以闪长岩为主,其对应的岩浆热液易与船山组和黄龙组的灰岩发生化学反应,而且其Cu元素的强烈富集说明其有为成矿作用提供铜源的潜力。
有利赋矿空间:石炭系船山组和黄龙组地层的灰岩岩性与上泥盆统五通组(D3w)地层的石英砂岩岩性机械性能差异大,在多次构造活动中易于产生层间破碎和滑脱空间,为矿液的运移和沉淀提供了良好的空间。
有利构造:盛冲向斜、舒家店背斜和大成山背斜组成的半漏斗形区域则为岩体的就位提供了空间条件。同时,三褶皱的多期次活动,使得船山组和黄龙组地层与上泥盆统五通组(D3w)地层之间的层间破碎和滑脱空间进一步扩大,为矿体的就位进一步提供良好空间。
隔挡层:矿体的底板为上泥盆统五通组(D3w)或下石炭统高骊山组(C1g),其岩性均为石英砂岩,其渗透性较差,化学性质稳定,这有利于含矿热液的储存,为矿质的沉淀、富集提供了良好的条件。
6 矿床成因分析
由于对成矿时代、成矿物质来源和矿区典型的胶状黄铁矿成因等方面的认识存在不足,使得新桥铜硫铁矿床成因一直处于同生沉积—岩浆热液改造成因[3, 12-14]、海西期海底喷流沉积成因[4, 10, 15-23]和燕山期岩浆热液成因[24-28] 3种观点的争论之中。本文作者结合对新桥铜硫铁矿床的控矿因素分析,对其岩体地球化学特征、矿石结构构造、围岩蚀变、矿石矿物分带特征、矿床地球化学特征、成矿物质来源以及与典型Sedex矿床和矽卡岩型矿床的对比做出如下总结。
岩体地球化学特征:矶头复式岩株的闪长岩类岩石属于硅酸弱饱和类钙碱性准铝质岩石,其对应的岩浆热液非常有利于与船山组和黄龙组等碳酸盐地层发生交代反应。矶头复式岩株中Cu元素强烈富集也说明岩浆具备提供成矿物质的潜力。
图13 新桥矿区1号矿体主要成矿元素平均含量对比
Fig. 13 Comparison of average contents of main metallogenic elements of Orebody No.1 in Xianqiao
矿石结构构造:1号矿体中矿石矿物的交代结构十分发育,说明矿床的热液成矿特征十分明显,而且成矿作用应以接触交代作用为主。浸染状、脉状、卷曲状、块状、晶洞状等构造属于接触交代型矿床常见的矿石构造。
围岩蚀变:围岩蚀变以石榴石化、透辉石化、硅灰石化、绿帘石化等矽卡岩化为主,而且主要出现在矿体与岩体的接触带,反应了三者之间在空间上的亲缘性。
矿石矿物分带特征:1号矿体主要矿石矿物围绕矶头岩株呈现出的明显分带与典型的岩浆热液矿床的温度分带一致,即近岩体区域形成中高温矿物(磁铁矿),远离岩体的区域则形成中低温矿物,这也暗示岩体与成矿之间的密切关系。
矿床地球化学特征:新桥铜硫铁矿床具有如下矿床地球化学特征:矿石与岩体和矽卡岩的∑REE平均值较为接近,而与围岩的值相差较大;矿石样品的配分曲线整体上与矽卡岩和岩体的曲线形态相近;矽卡岩和岩体的主要成矿元素含量均较其他岩石更接近矿石。这些特征都显示出矿石与岩体和矽卡岩之间具有一定的亲缘性,突出岩体对成矿的重要性。
成矿物质来源:S和Pb同位素的组成说明成矿物质主要来自于岩浆[6, 8-10, 14, 35],这符合矶头复式岩株中Cu元素的强烈富集特征。石英和方解石的氢氧同位素证实矿床的成矿热液为岩浆水[5, 36],这都说明岩浆是区内成矿的必要因素,其对应的岩浆热液活动提供了主要的成矿物质、成矿流体和热量。
与典型矿床的对比:将新桥铜硫铁矿床与典型的Sedex型矿床——美国红狗超大型铅锌矿矿床和典型的矽卡岩型矿床——湖北大冶铁矿床进行比较,发现新桥铜硫铁矿床明显有别于美国美国红狗超大型铅锌矿矿床,而与大冶铁矿床存在类似(表5)。
表5 新桥铜硫铁矿床与典型Sedex型矿床和矽卡岩型矿床的比较
Table 5 Comparison among typical Sedex type deposit, skarn type deposit and Xinqiao Cu-S-Fe deposit
胶状黄铁矿成因研究一直是新桥铜硫铁矿床成因研究的一大瓶颈,但电子探针分析结果表明,新桥铜硫铁矿床的胶状黄铁矿应属于热液成因,而不是同生沉积和海底喷流沉积所形成[43],这也间接否定同生沉积—热液改造和海底喷流沉积两种成因观点。
综合上述观点认为,新桥铜硫铁矿床应属于以接触交代作用为主的矽卡岩型铜硫铁矿床。
7 结论
1) 矶头复式岩株的闪长岩类岩石属于硅酸弱饱和类钙碱性准铝质岩石,贫K2O而富CaO,属于钙碱性岩中的ACG类,指示本区岩浆主要来源于上地幔,而元素Nb和Ta与原始地幔标准值相比,显著亏损,说明岩体是岛弧岩浆作用的直接产物,且在岩浆上升过程受到了地壳物质的混染。
2) 新桥1号矿体中,矿石的∑REE值接近岩体和矽卡岩的∑REE值,而与围岩的相差较大;矿石稀土配分曲线形态整体上接近矽卡岩和岩体,而与围岩差别较大;矿石中W、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag等6种微量元素含量最接近矽卡岩,其次是岩体,而与围岩中的含量差别较大。说明矿石与岩体和矽卡岩具有一定的亲缘性,而与围岩关系不大。
3) 矶头复式岩株中Cu元素的强烈富集说明岩浆具备提供成矿物质的潜力。
4) 岩浆是区内成矿的必要因素,其对应的岩浆热液活动提供了主要的成矿物质、成矿流体和热量,新桥铜硫铁矿床应是以接触交代作用为主的矽卡岩型铜硫铁矿床。
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(编辑 李艳红)
基金项目:国土资源部公益性行业科研专项经费项目04课题(200911007-04);中南大学地球科学与信息物理学院教育部重点实验室“有色金属成矿预测”专项基金;中南大学中央高校基本科研业务费专项资金(2013zzts056)
收稿日期:2012-08-26;修订日期:2012-11-19
通信作者:邵拥军,教授,博士;电话:13973149482;E-mail: shaoyongjun@126.com