安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨

安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨1安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨目录1引言............................................................................................................................................22狮子山矿田地质概况...................................................................................................................23大团山铜矿床及与成矿有关岩体地质特征...............................................................................24矿石矿物REE含量及硫同位素...................................................................................................44．1样品与实验方法.............................................................................................................44．2分析结果.........................................................................................................................44．2．1矿石矿物稀土元素分析...................................................................................44．2．2硫同位素组成...................................................................................................45结语..............................................................................................................................................6参考文献：.......................................................................................................................................6安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨2安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨摘要：大团山层状铜矿床位于铜陵狮子山矿田内，矿体主要呈透镜状、似层状赋存于三叠系殷坑组地层中，与矿化有关的岩浆岩为燕山中晚期石英闪长岩。在前人研究工作的基础上，试图通过大团山层状矿床的矿床地质特征、矿石矿物稀土元素组成和硫同位素示踪研究，深入探讨大团山层状铜矿的成因。关键词：地质特征；矿石矿物；REE；硫同位素示踪；层状铜矿床；大团山；安徽铜陵1引言铜陵地区是我国长江中下游成矿带上重要的铜、金、铁、硫矿床产地，前人从岩浆作用与成矿关系角度，已综合开展了大量基础研究工作。赵一鸣、常印佛、翟裕生、唐永成等对宏观认识区域范围内的大规模成矿作用特征具有重要意义。此后围绕区内海西期、燕山期的成矿流体，又进行了深入系统的讨论并开展了动力学计算模拟。但前人对大团山层状铜矿床的研究相对薄弱，仅见凌其聪等对矿床地质特征、杜杨松等对成矿流体的研究和梅燕雄等通过Re．Os年龄法测定矽卡岩矿体中辉钼矿年龄，因此至今未能作出令人满意的矿床成因解释，在前人研究工作基础上，笔者试图通过大团山层状矿床的矿床地质特征、矿石矿物稀土元素组成和硫同位素跟踪研究，深入探讨大团山层状铜矿的成因，并为进一步讨论区域矿床成因提供依据。2狮子山矿田地质概况狮子山矿田位于铜陵市东郊约7km，处于扬子板块北缘，长江断裂南侧。地表出露地层以中、下三叠统为主，东南部有零星上三叠统分布(图1)，工程揭露深部存在泥盆系上统、石炭系、二叠系地层。矿田内褶皱构造有北东向的青山背斜和次一级褶皱；断裂构造主要为近南北向、近东西向、北东向和西向。岩浆岩主要是燕山期辉石闪长岩、石英闪长岩、石英闪长斑岩和花岗闪长岩，其次为闪长岩，以及煌斑岩和花岗斑岩等晚期脉岩；地表出露岩体多为岩墙状的小型侵入体，出露面积一般在0．1km2～0．25km2。狮子山矿田内矿产资源丰富，代表性的铜矿床有冬瓜山铜矿、狮子山铜矿、老鸦岭铜矿、大团山铜矿和花树坡铜矿，金矿床有朝山金矿和胡村金矿，另外还有曹山硫铁矿和鸡冠山铁矿。3大团山铜矿床及与成矿有关岩体地质特征大团山层状铜矿床位于狮子山矿田西部偏南(图1)，矿体主要赋存于下三叠统殷坑组(TY)底部条带状矽卡岩和角岩互层中，与成矿有关的岩浆岩为燕山中晚期石英闪长岩。勘探发现大小铜矿矿体221个(其中主要矿体1个，次要矿体l6个，其余均为小矿体)。探明铜储量约为15万t，平均品位为0．94％，此外矿床中还伴生Au和Mo等矿产。主矿体主要呈似层状或透镜状(图2)，与地层产状近于一致。矿石类型主要为含铜矽卡岩矿石、含铜矽卡岩夹角岩矿石、含铜磁黄铁矿矿石、含铜磁黄铁矿矽卡岩矿石和含铜安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨3硅质岩矿石。矿石结构主要为自形晶结构、海绵陨铁结构、交代充填结构、反应边结构、包含结构和塑性变形结构等；矿石构造主要为条带状构造、浸染状构造和脉状构造。矿石矿物主要为黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿，次为方黄铜矿、辉钼矿、银金矿、闪锌矿和方铅矿；脉石矿物主要为石榴子石、透辉石、石英、透闪石、阳起石、方柱石、方解石、绿帘石、钾长石等。与矿化有关的岩体位于东西狮子山矿床的东南方向，大团山矿床的南部、西部和东部，呈半封闭状包围矿床。岩体出露地表分东西两枝，呈“V”字形(图1)，东枝为岩体的主体，主要呈近陡立的岩墙状产出。岩石主要为深灰色、灰白色，地表风化较强烈，一般呈土黄色，只有深部钻孔和坑道才可见新鲜岩石。镜下观察，岩石主要为全晶质半自形粒状结构、斑状结构，块状构造。主要矿物为斜长石、角闪石、石英及少量黑云母、钾长石和辉石，副矿物主要为榍石、磷灰石、磁铁矿、锆石等。中性斜长石(An扪，55％～65％)，呈半自形板柱状，发育正常环带和韵律环带构造；普通角闪石(10％～15％)呈自形一半自形长柱状，颗粒中含有榍石、磷灰石、磁铁矿包体；石英(10％～15％)呈细粒他形；钾长石(5％～10％)主要为正长石，呈他形粒状；黑云母(3％～5％)呈鳞片状，推测成因与角闪石的次生变化有关。围岩蚀变主要有钾化、硅化、碳酸盐化，可见微弱的绿帘石化、绢云母化。安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨44矿石矿物REE含量及硫同位素4．1样品与实验方法矿石样品分别采自冬瓜山铜矿团山副井一520m中段入口附近、27线、35线和47线。通过矿相观察，取层状矿石样品粉碎到80目，在JNOEC双目镜下挑选黄铁矿单矿物，再利用内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室FinniganElementII型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定稀土元素含量，检测限低于0．5×10-9，相对标准偏差小于5％；并由中国地质科学院矿产与资源研究所同位素实验室分析黄铁矿的硫同位素。4．2分析结果4．2．1矿石矿物稀土元素分析大团山层状铜矿床中黄铁矿稀土元素分析结果如表1。在球粒陨石均一化的曲线图中(图3)，黄铁矿、黄铜矿、矿石和岩浆岩体的稀土元素配分形式均表现出较明显的轻、重稀土分馏效应，(La／Yb)值依次为7．14～11．87、7．47、14．65和17．98。从稀土元素总量来看，在黄铁矿、黄铜矿、矿石和岩浆岩体中含量依次升高。4．2．2硫同位素组成大团山层状铜矿中黄铁矿的硫同位素组成分析结果如表2所示，δ34S值介于1．3‰—3．2‰之间,平均为2．2‰。狮子山矿田内其他矿床如东狮子山铜矿床黄铁矿的δ34S值为3．0‰，冬瓜山铜矿床黄铁矿的δ34S值介于4．08‰～6．92‰之间，平均为5．4‰,朝山金矿床黄铁矿的δ34S值介于7．2‰～8．5‰之间，平均为7．9‰，各矿床矿石的硫同位素组成较为接近，并且基本上是依次升高。统计显示，硫同位素组成的峰值介于2．0‰-6．0‰之间(图4)。根据狮子山矿田内各矿床中矿石矿物中有磁黄铁矿，推测成矿流体为还原性质，可近似于黄铁矿的δ34S值代表δ34SΣ。前人总结发现，δ34SΣ值≈0，反映成矿与岩浆侵入有关，硫为地幔来源；如果δ34SΣ值≈+20‰，指示硫为大洋水或海水蒸发岩来源；如果δ34SΣ值介于前两者之间，则说明硫的来源复杂，而一般火山喷气一沉积成因矿床的δ34SΣ值介于1％o一10％。。所以狮子山矿田内的硫同位素组成与火山喷气一沉积成因矿床较为相似，具有喷流沉积成因硫与后期岩浆硫相混合的特征。安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨5安徽大团山层状铜矿床地质特征及成因探讨65结语铜陵地区的层状铜矿床在地质背景、控矿因素、矿化特征等方面具有一定的代表性，即由热液脉型、矽卡岩型、层控矽卡岩型和斑岩型矿床有机组合，构成的多位一体、“多层楼”式的矿化特征。从成因来看，前人普遍认为矿田内以层状矿体为主体的铜(金)矿床，是在张性的断陷盆地内部沿断裂活动带发生同生喷气沉积所形成的基本顺层展布的硫化物矿层，由于后期构造变动及燕山期岩浆热液叠加改造，而发生富集，形成了矽卡岩矿体和斑岩矿化。因此，一般认为这类矿床的金属来源主要有两种：①下盘火山一沉积岩系和基底岩石的淋滤；②深部岩浆房挥发份的直接释放。通过微量元素R因子分析，狮子山矿田内金属元素显示出多期次成矿特征，Fe、s主要为原始沉积，As、Cu、Au为后期叠加，并通过估算得出约有90％的Cu来自岩浆。对于硫的来源，前人通过品位统计方法得出冬瓜山铜矿床约有85％的硫为沉积成因，15％为热液来源，该计算结果与冬瓜山矿床黄铁矿δ34S值属于火山喷气一沉积成因矿床的范围较为一致。表1中各矿床的δ34S值较为接近，可能均为喷流一沉积来源的硫与后期岩浆来源的硫相叠加的产物。通过成矿模拟实验印证了这种叠加作用在狮子山矿田内的温压和流体成分等条件下是可以发生的。铜陵地区燕山期岩浆流体的早期活动对狮子山地区产生了重要影响，形成了多个围绕相邻岩体的独立活动域，犹豫受青山背斜影响，于岩浆流体有关的规模巨大的半环形接触热变质岩呈北东像展布，因此矿田内各矿床曾受到岩浆流体影响的程度可能存在一定差异。通过对比大团山铜矿与天马山金矿的成矿流体，杜杨松等强调大团山岩体中富铜，于是产生了富铜的岩浆流体，为矿床形成提供了铜的来源。从稀土总量来看，在大团山岩体、矿石、黄铜矿和黄铁矿中依次递减，主要因为硅酸盐队稀土元素相容性不硫化物强，但黄铜矿中稀土元素含量高于黄铁矿，可能与前文提到的铜与主要为岩浆来源，而硫、铁有原始沉积来源有关。稀土元素分配形式上表现出的相似性，反映了岩浆是十分重要的成矿物质来源。因此，大远山铜矿的δ34S值低于其他矿床（表1），很可能也与深源岩浆来源的硫多占比例偏高有关。综上所述，可以得出以下结论：①大团山铜矿床黄铁矿、黄铜矿、矿石和岩浆岩中稀土元素总量依次递增，并且分配形式相近，反映了岩浆是十分重要的成矿物质来源。②大团山铜矿床黄铁矿的（δ34S值介于1.3‰～3.2‰之间，与矿田内其他铜金矿床的δ34S值较为接近，均属于火山喷漆—沉积成因矿床的变化范围，具有喷流—沉积成因硫和后期岩浆硫相混合的特征。③大团山铜矿床与矿田内其他矿床相比δ34S值偏低，暗示了深源岩浆来源的