陳軍軍,曹殿華*,楊昔林,邱昌容,王訓(xùn)軍,闞迎松

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;3)江西銅業(yè)股份有限公司,江西貴溪 334506

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江西永平銅多金屬礦床流體包裹體及硫同位素研究

陳軍軍1,2),曹殿華1,2)*,楊昔林3),邱昌容3),王訓(xùn)軍3),闞迎松2)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;
2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;3)江西銅業(yè)股份有限公司,江西貴溪 334506

摘 要:永平銅多金屬礦床位于華南地區(qū)十杭裂谷帶南側(cè),是一個(gè)與晚侏羅世二長(zhǎng)花崗斑巖侵入體有關(guān)的斑巖-矽卡巖礦床。礦區(qū)存在斑巖型鉬礦和矽卡巖型銅礦兩種礦化類型。其中,斑巖型鉬礦含礦石英脈中主要發(fā)育I型氣液兩相包裹體、II型CO2三相包裹體和III型含子礦物多相包裹體,早期石英-硫化物階段流體包裹體的形成溫度介于202～359℃之間,鹽度介于4.62～36.68 wt%NaCl之間;晚期石英-碳酸鹽-硫化物階段均一溫度介于211～318℃之間,鹽度范圍為2.07～11.47 wt%NaCl。矽卡巖銅礦主要發(fā)育I型氣液兩相包裹體,早期矽卡巖階段均一溫度達(dá)到406～486℃,鹽度為9.21～9.89 wt%NaCl;石英-硫化物階段均一溫度介于137～335℃之間,鹽度值范圍為4.98～13.20 wt%NaCl;晚期碳酸鹽階段包裹體均一溫度只有89～151℃ ,鹽度范圍介于2.07～19.13 wt%NaCl之間。激光拉曼結(jié)果顯示兩者流體包裹體中具有相似的氣相成分,都以CO2和H2O為主,成礦流體總體上屬于H2O-CO2-NaCl體系。含Mo成礦流體中存在CH4,具有低氧逸度特征,在流體演化早期形成Mo礦化中心,石英-硫化物階段含Mo流體相對(duì)于含Cu流體具有更高的溫度和壓力。礦石中金屬硫化物的δ(34)S值變化于–0.2‰～+1.9‰之間,這表明成礦物質(zhì)硫源主要來(lái)自深源巖漿。結(jié)合地質(zhì)特征,認(rèn)為該礦床是與晚侏羅世花崗質(zhì)巖漿密切相關(guān)的斑巖鉬-矽卡巖銅礦床,銅和鉬礦化存在分帶現(xiàn)象,巖漿系統(tǒng)的中心部位具有斑巖型鉬礦化,外圍及和碳酸鹽巖的接觸帶形成斑巖-矽卡巖型銅鎢鉛鋅礦化。

關(guān)鍵詞:流體包裹體;硫同位素;斑巖-矽卡巖礦床;江西永平

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本文由國(guó)家自然基金項(xiàng)目(編號(hào):41373036;41002027)、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(編號(hào):K1101)和江西銅業(yè)股份有限公司合作項(xiàng)目聯(lián)合資助。

江西永平銅多金屬礦床位于江西省鉛山縣,是一個(gè)以銅、鉬、鎢為主,伴生銀、金、鐵等的大型多金屬礦床。由于銅礦體和鉬礦體在空間上相對(duì)獨(dú)立,勘查開(kāi)發(fā)較早的永平銅礦被認(rèn)為是塊狀硫化物礦床(徐克勤等,1996;徐躍通,1998;倪培等,2005)、沉積巖類海底火山噴流-熱水沉積礦床(張祖海等,1995)、海底火山噴流-后期熱液疊加改造(趙常勝,2001;廖宗廷和劉金水,2003;杜靈通,2005;定立等,2014)以及矽卡巖型礦床(丁昕等,2005;羅平,2010;田明君等,2014)。但是,永平礦區(qū)鉬礦化特征及其與銅礦化的關(guān)系缺乏深入研究。近年來(lái)隨著十字頭鉬礦普查和詳查工作的開(kāi)展,對(duì)于斑巖型鉬礦體的礦化特征有了新的認(rèn)識(shí)。本文基于礦區(qū)地質(zhì)工作,開(kāi)展了永平礦床銅礦體和鉬礦體的流體包裹體和硫同位素測(cè)試工作,探討成礦流體演化和成礦物質(zhì)來(lái)源,以期深入認(rèn)識(shí)礦床成因,為礦區(qū)下一步勘探工作和區(qū)域同類型礦床尋找提供科學(xué)依據(jù)。

華南板塊由岡瓦納裂離、北移而拼合于歐亞大陸,由許多塊體合成,四堡期南、北揚(yáng)子板塊之間發(fā)生碰撞拼接在一起,晉寧期揚(yáng)子板塊和華夏板塊于江紹斷裂帶碰撞拼合。Gilder等(1996)提出從杭州經(jīng)江西、湖南至十萬(wàn)大山存在中生代裂谷帶(十杭裂谷帶)。永平銅多金屬礦床位于十杭裂谷帶南側(cè)(圖1A)。

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要包括上元古界基底和石炭系—二疊系蓋層兩部分(圖1B)。上元古界基底在呈南北向分布的石炭—二疊系巖層兩側(cè)有大面積出露,其東側(cè)由F1逆沖推覆構(gòu)造使該上元古界地層逆掩于石炭—二疊系之上,西側(cè)部分地段與石炭系呈不整合接觸?；椎脑瓗r主要為淺海相泥質(zhì)巖-碎屑巖,夾中基性火山巖,其后經(jīng)加里東運(yùn)動(dòng)而遭受變質(zhì)-混合巖化作用形成一套混合巖系。中石炭統(tǒng)是礦區(qū)銅礦體的主要賦礦層位,以碎屑巖、碳酸鹽巖夾火山巖-火山碎屑巖為主。上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)為一套大理巖、灰?guī)r夾頁(yè)巖巖石組合。

地表出露最大的巖體為十字頭巖體和火燒崗巖體,火燒崗巖體為十字頭巖體的一個(gè)分支,兩者在深部連為一體,屬淺成-超淺成相,呈不規(guī)則的巖株?duì)钋秩胗谏显沤缁缀屯砉派w層中。巖性以二長(zhǎng)花崗斑巖為主,具有似斑狀結(jié)構(gòu),斑晶由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英眼斑晶、黑云母組成,基質(zhì)礦物組成與斑晶類似。

礦區(qū)發(fā)育斑巖型礦化和矽卡巖型礦化兩種類型,在巖體及附近的混合巖中產(chǎn)出斑巖型鉬礦體,在外圍碳酸鹽巖地層中產(chǎn)出矽卡巖型銅礦體。銅礦體表現(xiàn)出明顯的層狀特征,產(chǎn)狀與所在的地層產(chǎn)狀相一致,礦石類型以矽卡巖黃銅礦黃鐵礦石為主,圍巖以矽卡巖為主,灰?guī)r、混合巖次之。礦石結(jié)構(gòu)以交代結(jié)構(gòu)為主,構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造(圖2A)、脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。永平斑巖型鉬礦體和矽卡巖型銅礦體緊密相連,局部可見(jiàn)兩種共生礦體的重疊現(xiàn)象(圖1C),鉬礦石以細(xì)(網(wǎng))脈浸染狀礦石為主,輝鉬礦絕大部分產(chǎn)于石英脈中,有時(shí)沿脈兩壁發(fā)育(圖2C)。依據(jù)不同脈體的穿插關(guān)系及其礦物組合特征,矽卡巖型銅礦體成礦過(guò)程可分為三個(gè)階段:1)矽卡巖階段,形成了各種矽卡巖礦物,如石榴子石、透輝石、透閃石、陽(yáng)起石、綠簾石等,該階段后期的氧化物階段會(huì)形成白鎢礦、輝鉬礦等;2)石英-硫化物階段,在早期會(huì)形成大量的石英,并伴隨大量金屬硫化物的形成,如黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、針硫鉍鉛礦、硫鉍銀礦、白鎢礦等。含各種硫化物的石英脈沿早期形成的矽卡巖的裂隙充填交代,該階段是永平矽卡巖型銅礦體的主成礦期;3)碳酸鹽階段,碳酸鹽類礦物增多,金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦等。

圖1　永平礦床區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(A),礦區(qū)地質(zhì)圖(B)和8號(hào)勘探線剖面圖(C)(圖A據(jù)Wang et al.,2006修改)Fig.1 Simplified geological map(A),ore district geological map(B)and geological section along No.8 exploration line(C)of the Yongping deposit(Fig.A modified after Wang et al.,2006)

圖2　永平銅多金屬礦床脈體特征Fig.2 Macroscopic characteristics of veins in the Yongping copper-polymetallic deposit

斑巖型鉬礦體的成礦階段:1)石英-硫化物階段,是十字頭鉬礦輝鉬礦的主要形成階段,在二長(zhǎng)花崗斑巖巖體和混合巖圍巖中形成大量脈狀和細(xì)脈浸染狀的石英,局部會(huì)形成螢石脈(圖2E),礦石礦物組合主要為輝鉬礦、黃鐵礦等,圍巖有混合巖、混合花崗巖和二長(zhǎng)花崗斑巖等,主要脈體類型有石英-輝鉬礦脈(圖2C,D)、石英-輝鉬礦-黃銅礦-黃鐵礦脈(圖2A,B)、石英-黃鐵礦脈(圖2F);2)石英-碳酸鹽-硫化物階段,這是鉬礦成礦的晚階段,除石英外,碳酸鹽礦物明顯增多,局部會(huì)形成螢石,石英、方解石呈脈狀、浸染狀穿切早期形成的石英-硫化物脈(圖2D,F),礦石礦物為輝鉬礦、黃鐵礦等,脈體類型有石英-方解石-黃鐵礦-輝鉬礦脈(圖2F)、石英-方解石-輝鉬礦脈(圖2D)。

圖3　永平銅多金屬礦床流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs of the fluid inclusions in the Yongping copper-polymetallic deposit

1 流體包裹體研究

1.1 樣品及測(cè)試方法

樣品采自永平銅礦體和鉬礦體鉆孔巖芯以及露頭采場(chǎng)中,基本上涵蓋了各個(gè)成礦階段中含礦脈體類型。流體包裹體顯微測(cè)溫工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心進(jìn)行,所使用的儀器為英國(guó)產(chǎn)Linkam THMS600型冷熱臺(tái),分析精度為±0.2℃,＜30℃;±1℃,＜300℃;±2℃,＜600℃。鹽不飽和的水溶液包裹體的鹽度通過(guò)冷凍法冰點(diǎn)溫度與鹽度關(guān)系表插表?yè)Q算求得(Bodnar,1993),鹽飽和的流體包裹體的鹽度根據(jù)Hall等(1988)提供的方程獲得;含CO2的三相包裹體的鹽度采用CO2籠合物熔化溫度與鹽度關(guān)系表(Collins,1979)求得。單個(gè)包裹體的激光拉曼探針?lè)治鲈诒本┖斯I(yè)地質(zhì)分析測(cè)試研究中心LABHR-VIS LabRAM HR800研究級(jí)顯微激光拉曼光譜儀上完成。實(shí)驗(yàn)條件:溫度25℃,濕度50%,激光波長(zhǎng)532 nm,掃描范圍100～4200 cm-1。

1.2 流體包裹體巖相學(xué)

包裹體主要成群或孤立狀隨機(jī)分布,有少部分成帶狀分布(圖3)。包裹體大小不一,形態(tài)多樣,主要有橢圓形、負(fù)晶形、長(zhǎng)條形以及不規(guī)則形狀等。包裹體的顏色以無(wú)色透明、淺灰色至黑色為主。包裹體類型多樣,根據(jù)樣品中流體包裹體在室溫時(shí)的相態(tài)特征,我們可以將礦床的流體包裹體分為氣液兩相包裹體(I型)、H2O-CO2三相包裹體(Ⅱ型)以及含子礦物多相包裹體(Ⅲ型)(圖3)。

圖4　永平矽卡巖型銅礦體和斑巖型鉬礦體流體包裹體均一溫度、鹽度直方圖Fig.4 Histogram of homogenization temperature and salinity for fluid inclusions of different ore-forming stages in Yongping

(1)I型 氣液兩相包裹體:這類包裹體在各脈體中分布最為廣泛,長(zhǎng)軸一般為3～25 μm,最大可達(dá)35 μm,包裹體形態(tài)多變,常呈負(fù)晶形、長(zhǎng)條形、橢圓形以及不規(guī)則狀。根據(jù)其氣液比和均一方式的不同可進(jìn)一步劃分為三個(gè)亞類:I1:富液包裹體,液相充填度超過(guò)60%,氣液比約為10%～30%,經(jīng)加熱后均一成液相(圖3A,3E,3F和3G);I2:富氣相包裹體,顏色呈暗黑色,其氣液比在50%～80%之間,有時(shí)可達(dá)90%,加熱后一般均一成氣相(圖3B和3G);I3:純液相包裹體,包裹體全部為液相充填,常呈現(xiàn)透明的負(fù)晶形,形態(tài)多不規(guī)則。

(2)Ⅱ型 H2O-CO2三相包裹體:在室溫下從包裹體中心向外依次為氣相CO2、液相CO2和鹽水溶液,同時(shí),由于有其它氣體的(CH4、H2O等)存在,氣相CO2在低于31.1℃的某個(gè)溫度下最終均一為液相CO2。長(zhǎng)軸多為6～10 μm,其CO2相比介于20%～50%,主要呈負(fù)晶形、正方形、不規(guī)則狀(圖3D和3F)。該類型包裹體主要發(fā)育于斑巖鉬礦體石英-輝鉬礦脈中,在矽卡巖銅礦體石英-輝鉬礦-黃鐵礦脈也可偶見(jiàn),總體上含量較少,呈孤立狀產(chǎn)出。

(3)Ⅲ型 含子礦物多相包裹體:由氣相、液相和子礦物相組成,子礦物可以有多個(gè),以透明礦物為主,主要為立方體的石鹽,亦可見(jiàn)到不透明礦物,推測(cè)可能為金屬硫化物。在銅礦脈中發(fā)育的數(shù)目較少,主要呈孤立狀局部分布在石英-輝鉬礦脈中,與上述包裹體存在共存現(xiàn)象,大小約為6～20 μm,氣液比為10%～30%,多呈橢圓型、長(zhǎng)條形、負(fù)晶型及不規(guī)則狀(圖3C)。

1.3 流體包裹體顯微測(cè)溫

不同礦化類型的不同成礦階段含礦石英脈中的流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫特征見(jiàn)表1和圖4。氣液兩相包裹體的密度根據(jù)劉斌和段光賢(1987)計(jì)算的公式來(lái)獲得;含子礦物多相包裹體的流體密度利用劉斌(2001)總結(jié)的公式計(jì)算。成礦壓力和成礦深度的估算,采用邵潔漣和梅建明(1986)總結(jié)的公式進(jìn)行。

矽卡巖銅礦體流體包裹體測(cè)溫結(jié)果如下:

矽卡巖階段:其包裹體均一溫度較高,可達(dá)406～486℃,鹽度為9.21～9.89 wt%NaCl,密度介于0.47～0.65 g/cm3之間。

石英-硫化物階段:其均一溫度介于137～335℃之間,鹽度值范圍為4.98～13.20 wt%NaCl,密度范圍為0.72～1.01 g/cm3。

碳酸鹽階段:包裹體均一溫度最低,只有89～151℃,鹽度范圍介于2.07～19.13 wt%NaCl之間,密度范圍為0.94～1.04 g/cm3。

斑巖鉬礦體中,流體包裹體均一溫度變化范圍較大,從202～359℃的范圍內(nèi)都有分布,但主要集中在220～340℃之間,峰值為300℃左右。

石英-硫化物階段:石英脈中流體包裹體非常發(fā)育(圖3A-D),包裹體類型包括Ⅰ型包裹體、Ⅱ型包裹體及少量的Ⅲ型包裹體。根據(jù)測(cè)溫結(jié)果,包裹體均一溫度范圍為202～359℃,集中在220～340℃之間;鹽度范圍為4.62～36.68 wt%NaCl,集中在4～10 wt%NaCl;密度變化范圍為0.68～1.08 g/cm3,其中Ⅰ型包裹體均一溫度范圍為202～359℃,鹽度范圍為4～10 wt%NaCl,Ⅱ型包裹體均一溫度范圍為240～360℃,鹽度為6～9 wt%NaCl,Ⅲ型包裹體有效測(cè)點(diǎn)只有一個(gè),均一溫度和鹽度分別為320℃、36.68 wt%NaCl,并且包裹體中石鹽子晶溶解溫度高于氣液均一溫度,這表明所捕獲的流體可能屬于過(guò)飽和溶液。

石英-碳酸鹽-硫化物階段:石英脈中以Ⅰ型包裹體為主,均一溫度介于211～318℃之間,鹽度范圍為2.07～11.47 wt%NaCl,計(jì)算的密度范圍為0.77～0.91 g/cm3,其中石英主礦物中包裹體均一溫度范圍為211～318℃,鹽度范圍為5.51～11.47 wt%NaCl,方解石中測(cè)點(diǎn)只取得一個(gè),其均一溫度值與石英中范圍一致,為277℃,只是鹽度大幅減低,只有2.07 wt%NaCl。

1.4 流體包裹體激光拉曼光譜

拉曼探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示(圖5),矽卡巖型銅礦體中石英-黃鐵礦-輝鉬礦礦脈體中包裹體的氣相成分主要由CO2組成,個(gè)別包裹體中H2O含量較高,其特征峰值分別為1287 cm-1、1390 cm-1和 3412 cm-1;石英-黃銅礦脈體中包裹體成分除CO2外還有部分H2O,其特征峰值分別為1287 cm-1、1390 cm-1和3405 cm-1;石英-輝鉬礦脈中包裹體氣相成分也以CO2和H2O為主。斑巖型鉬礦體中石英-輝鉬礦脈中包裹體氣相成分除CO2外還有一定量的H2O和CH4,其特征峰值為1287 cm-1、3405 cm-1和2919 cm-1;石英-方解石-輝鉬礦脈體中包裹體氣相成分由CO2和少量H2O組成;成礦流體總體上屬于H2O-CO2-NaCl體系。

2 硫同位素研究

2.1 樣品與測(cè)試方法

挑選新鮮的12件礦石硫化物樣品進(jìn)行了硫同位素測(cè)試分析。樣品測(cè)試工作由核工業(yè)地質(zhì)研究院測(cè)試中心完成,首先將樣品粉碎至200目,以氧化銅和五氧化二釩作為混合氧化劑,在高溫真空條件下與之反應(yīng),將S氧化成SO2,然后用MAT251型質(zhì)譜儀進(jìn)行分析,δ34S分析精度為±2‰,其結(jié)果分別以相對(duì)V-CDT標(biāo)準(zhǔn)的δ值來(lái)表示。

表1　永平銅多金屬礦床流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果Table 1 Microthermometric data of fluid inclusions in the Yongping copper-polymetallic deposit

2.2 硫同位素組成

硫同位素組成見(jiàn)表2。12件樣品δ34S值變化于–0.2‰～+1.9‰之間,極差為2.1‰,平均值為+0.8‰。其中,8件黃鐵礦的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之間,極差為2.1‰,平均值為+0.8‰;4件黃銅礦的δ34S值為–0.2‰～+0.9‰,均值為+0.35‰。總體上δ34S正值多于負(fù)值,變化幅度小,而且不同類型礦石及不同硫化物之間的硫同位素組成相似性高,反映來(lái)源相對(duì)一致和單一。

3 討論

3.1 成礦流體演化

永平銅礦前人開(kāi)展了大量流體包裹體測(cè)試工作(田京輝,等2001;倪培等,2005),發(fā)現(xiàn)流體具有中溫、中低鹽度的特點(diǎn),認(rèn)為與典型塊狀硫化物礦床相似,但研究工作主要集中于銅礦體,未涉及鉬礦體。本次工作在分別對(duì)銅礦體和鉬礦體進(jìn)行成礦階段劃分的基礎(chǔ)上進(jìn)行各個(gè)成礦階段的流體包裹體的分析。

永平銅礦體矽卡巖階段石榴子石和透輝石中發(fā)育Ⅰ型包裹體,流體具有高溫(404～486℃)、中等鹽度(9.21～9.89 wt%NaCl)特征;石英-硫化物階段均一溫度明顯降低,為中溫(137～335℃)、中低鹽度(5.14～12.39 wt%NaCl),石英中也主要發(fā)育Ⅰ型包裹體;碳酸鹽階段流體均一溫度進(jìn)一步降低,鹽度范圍變化較大,為低溫(89～206℃)、中低鹽度(2.07～19.13 wt%NaCl),同時(shí)石英和方解石中高鹽度包裹體和低鹽度包裹體共生在同一視域內(nèi),且均一溫度相近,這反映了該階段可能發(fā)生了沸騰作用。矽卡巖銅礦床包裹體巖相學(xué)觀察中雖然很少觀察到Ⅱ型含CO2三相包裹體,但激光拉曼光譜中均檢測(cè)到一定量的CO2,這表明成礦流體也屬于CO2-H2O-NaCl體系。觀察流體包裹體均一溫度-鹽度圖解(圖6),我們可以看出在矽卡巖和石英-硫化物階段,隨著流體溫度的降低鹽度變化范圍也不大,表明在成礦早、中期流體演化是一個(gè)自然冷卻的過(guò)程,但隨著地表流體的加入,碳酸鹽階段成礦流體演化經(jīng)歷了地表流體稀釋的過(guò)程。

表2　永平礦區(qū)硫同位素組成Table 2 Sulfur isotopic analytical results of the Yongping deposit

圖5　流體包裹體激光拉曼圖Fig.5 Laser Raman spectra of fluid inclusions

在斑巖鉬礦體中,石英-硫化物階段,包裹體類型包括Ⅰ型包裹體、Ⅱ型包裹體及少量的Ⅲ型包裹體,具有富含CO2、中溫(202～359℃)、中高鹽度(4.62～36.68 wt%NaCl)特征;石英-碳酸鹽-硫化物階段,以Ⅰ型包裹體為主,具有中溫(211～318℃)之間,中低鹽度(2.07～11.47 wt%NaCl)特點(diǎn)。

對(duì)比銅礦和鉬礦的成礦流體演化過(guò)程可知,永平矽卡巖銅礦化與斑巖型鉬礦化的成礦流體具有相似的演化趨勢(shì),從高溫向中低溫演化,尤其是兩者均經(jīng)歷的石英-硫化物階段總體上具有一致的均一溫度范圍(200～350℃)和鹽度范圍(5～15 wt%NaCl)。

圖6　矽卡巖型銅礦體與斑巖型鉬礦體流體包裹體均一溫度-鹽度圖解(底圖據(jù)Wilkinson,2001)Fig.6 Homogenization temperature versus salinity of skarn Cu and porphyry Mo(modified after Wilkinson,2001)

圖7　硫同位素組成分布直方圖Fig.7 Histogram of δ34S of sulfides from the Yongping deposit

流體包裹體激光拉曼光譜結(jié)果顯示銅礦和鉬礦流體包裹體中具有相似的氣相成分(以CO2和H2O為主),成礦流體同為CO2-H2O-NaCl體系。因此,結(jié)合其地質(zhì)特征,永平銅礦體與鉬礦體的成礦流體應(yīng)該為一個(gè)熱液系統(tǒng),深部巖體內(nèi)部流體演化形成斑巖型礦化,而在與碳酸鹽地層接觸帶部位流體演化形成矽卡巖礦化。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)鉬礦石英-硫化物階段均一溫度稍高,這與其更靠近熱液中心有關(guān)。

3.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

永平礦區(qū)硫酸鹽不發(fā)育,斑巖型鉬礦體中石英-輝鉬礦脈中包裹體氣相成分CH4,CH4作為一種還原性物質(zhì),在礦床形成過(guò)程中可以降低巖漿-熱液流體的氧逸度,這說(shuō)明主成礦階段的熱液體系屬于低氧逸度(fO2)條件,流體中硫主要以HS-、S2-形式存在,所沉淀的硫化物δ34S與整個(gè)流體δ34S近似。因此永平礦床中硫化物的硫同位素組成可以近似地代表成礦流體總硫同位素組成。

根據(jù)前人資料可知,杜靈通(2005)研究礦體硫同位素δ34S變化范圍為+0.4‰～–4.3‰,平均為+2.74‰,與主要圍巖(葉家灣組)的δ34S值(–19.4‰～+8.4‰)明顯不同,而與礦區(qū)內(nèi)的混合巖(周譚群)接近(+0.3‰～+4.55‰),揭示了礦體的硫并非來(lái)自圍巖,而主要來(lái)自上地?；虻貧ど畈?羅平(2010)也對(duì)礦石硫同位素組成進(jìn)行了測(cè)試,δ34S變化于–0.2‰～2.1‰,表明成礦過(guò)程中硫主要來(lái)源于深源硫。

本次工作12件金屬硫化物的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之間,均值為+0.8‰,其中黃鐵礦的δ34S值平均為+0.8‰,黃銅礦的平均值為0.35‰,基本順序與同位素平衡時(shí)δ34S(CuFeS2)＜δ34S(FeS2)的δ34S富集順序一致,表明礦石硫同位素分餾達(dá)到了平衡(鄭永飛和陳江峰,2000)。硫同位素組成分布區(qū)間狹小,范圍多介于零值附近,且塔式效應(yīng)明顯(圖7),表明永平礦床金屬硫化物的硫源較為單一,主要為深源巖漿硫,并具有幔源硫的特點(diǎn),這與前人的研究結(jié)果一致。

輝鉬礦的Re含量對(duì)金屬成礦物質(zhì)來(lái)源也具有指示意義(毛景文等,1999),永平銅鉬礦床中輝鉬礦的Re含量為19.251×10-6～79.351×10-6μg/g,平均為49.3×10-6μg/g(李曉峰等,2007),說(shuō)明其成礦物質(zhì)來(lái)源介于殼源與幔源之間,具有殼幔混合的特征。

3.3 礦床成因

永平礦區(qū)晚侏羅世花崗巖為同一個(gè)巖漿系統(tǒng)的產(chǎn)物,斑巖型鉬礦體和矽卡巖型銅礦體在空間上都與酸性巖體表現(xiàn)出較為緊密的聯(lián)系。在鉬礦化的斑巖體中,可見(jiàn)浸染狀或細(xì)脈浸染狀的黃銅礦和黃鐵礦(圖2A),說(shuō)明銅礦化晚于花崗斑巖的結(jié)晶時(shí)間?；◢徺|(zhì)巖體的侵位年齡為160 Ma(丁昕等,2005),輝鉬礦Re-Os年齡為156 Ma(李曉峰等,2007)。這表明無(wú)論從成礦空間還是從成礦時(shí)間來(lái)看,永平銅多金屬礦床與晚侏羅世的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)關(guān)系密切。

礦床硫化物的硫同位素組成表明礦床的硫?yàn)樯畈縼?lái)源,且計(jì)算得到的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之間,這樣集中的變化范圍體現(xiàn)了成礦作用與深部巖漿作用有密切的聯(lián)系。

永平矽卡巖型銅礦沒(méi)有發(fā)育礦體底板蝕變而頂板未蝕變的現(xiàn)象,礦石以塊狀、脈狀、細(xì)脈浸染狀等構(gòu)造為主,未見(jiàn)紋層狀構(gòu)造,未見(jiàn)沿層位的礦化水平分帶現(xiàn)象,因此礦床類型不是沉積巖類海底火山噴流-熱水沉積礦床或海底火山噴流-后期熱液疊加改造類型。

相對(duì)于矽卡巖型銅礦化,斑巖型鉬礦化的碳酸鹽化和螢石化較強(qiáng),顯示流體中F和CO2含量較高,后者發(fā)育大量的富/含CO2±子晶的包裹體。該特點(diǎn)與碰撞造山環(huán)境的斑巖成礦系統(tǒng)相似,而與島弧環(huán)境的不同(陳衍景等,2007)。

斑巖型鉬礦體中石英-輝鉬礦脈中包裹體氣相成分除CO2外,還有一定量的H2O和CH4, CH4可以降低巖漿-熱液流體的氧逸度，因而在熱液系統(tǒng)演化早期,Mo便可以以低價(jià)態(tài)形式(+4)與S2-化合形成輝鉬礦沉淀,從而形成鉬礦化中心,這與墨西哥San Anton礦區(qū)(Rowins,2000)、老撾Sepon銅金鉬多金屬礦(Zaw et al.,2007)的成礦分帶相似。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)鉬礦體石英-硫化物階段成礦壓力較高,這與其更靠近熱液中心有關(guān),反應(yīng)了其形成于巖漿熱液演化的早期階段。除了矽卡巖階段外,矽卡巖型銅礦化的流體計(jì)算的成礦壓力明顯低于斑巖型鉬礦化的成礦壓力(表1),說(shuō)明含銅成礦流體遠(yuǎn)離侵位的斑巖體進(jìn)入碳酸鹽巖層間破碎帶成礦時(shí)壓力逐漸降低。但是由于與Mo地球化學(xué)行為不同,鎢與銅等成礦元素進(jìn)入熱液之后發(fā)生了遷移,形成了矽卡巖型的礦化。

綜合礦床地質(zhì)特征、成礦流體性質(zhì)及硫同位素組成特征認(rèn)為,該礦床屬于斑巖-矽卡巖型礦床,成礦作用的發(fā)生與晚侏羅世的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)關(guān)系十分密切。參考勘探線剖面圖(圖1C),十字頭巖體即為巖漿侵位中心,構(gòu)成以斑巖型鉬礦在內(nèi)部,矽卡巖型銅鎢鉛鋅礦在外圍的成礦分帶,在二長(zhǎng)花崗斑巖外圍的含碳酸鹽地層的層間發(fā)生了接觸交代型銅多金屬礦體。鉬礦體與銅礦體一起構(gòu)成了永平斑巖型-矽卡巖型銅多金屬礦床。

4 結(jié)論

(1)永平礦床斑巖型鉬礦體中主要發(fā)育Ⅰ型氣液兩相包裹體、Ⅱ型CO2三相包裹體和Ⅲ型含子礦物多相包裹體;矽卡巖型銅礦體主要發(fā)育Ⅰ型氣液兩相包裹體。

(2)流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果表明斑巖型鉬礦體石英-硫化物階段流體包裹體的形成溫度介于202～359℃之間,鹽度介于4.62～36.68 wt%NaCl之間;石英-碳酸鹽-硫化物階段均一溫度介于211～318℃之間,鹽度范圍為2.07～11.47 wt%NaCl。矽卡巖銅礦體矽卡巖階段均一溫度達(dá)到406～486℃,鹽度為9.21～9.89 wt%NaCl,密度介于0.47～0.65 g/cm3之間;石英-硫化物階段均一溫度介于137～335℃之間,鹽度值范圍為4.98～13.20 wt%NaCl;晚期碳酸鹽階段包裹體均一溫度較低,只有89～151℃,鹽度范圍介于2.07～19.13 wt%NaCl之間。

(3)包裹體研究表明,永平淺部矽卡巖銅礦化與深部斑巖型鉬礦化的成礦流體具有相似的演化趨勢(shì),從高溫向中低溫演化,都是一個(gè)自然冷卻的過(guò)程。兩者均具有的石英-硫化物階段區(qū)間也具有一致的演化特征即向溫度降低方向演化,鹽度的變化范圍也具有一定的重合。拉曼結(jié)果也顯示二者流體包裹體中具有相似的氣相成分(以CO2和H2O為主),成礦流體同為CO2-H2O-NaCl體系。

(4)含Mo成礦流體中存在CH4,具有低氧逸度特征,在流體演化早期形成Mo礦化中心,石英-硫化物階段含Mo流體相對(duì)于含Cu流體具有更高的溫度和壓力。

(5)礦石金屬硫化物的δ34S值變化于–0.2‰～+1.9‰之間,硫同位素組成表明成礦物質(zhì)硫源主要來(lái)自深源巖漿。

(6)結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征,認(rèn)為永平銅多金屬礦床是與晚侏羅世的花崗質(zhì)巖漿關(guān)系密切的斑巖-矽卡巖型礦床,十字頭巖體即為巖漿侵位中心,構(gòu)成以斑巖型鉬礦在內(nèi)部,矽卡巖型銅鎢鉛鋅礦在外圍的成礦分帶。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China(Nos.41373036 and 41002027),Central Public-interest ScientificInstitution Basal Research Fund(No.K1101)and Jiangxi Copper Co.,Ltd.

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Fluid Inclusions and Sulfur Isotope of the Yongping Copper-polymetallic Deposit in Jiangxi Province

CHEN Jun-jun1,2),CAO Dian-hua1,2)*,YANG Xi-lin3),QIU Chang-rong3),WANG Xun-jun3),
KAN Ying-song2)
1)MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037;
2)School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083;
3)Jiangxi Copper Co.,Ltd,Guixi,Jiangxi 334506

Abstract:The Yongping copper-polymetallic deposit,located in the southern segment of Shi-Hang rift zone,is a porphyry-skarn type deposit related to the late Jurassic monzogranite intrusions.The mineralization at Yongping can be divided into two types:porphyry type and skarn type.Petrographic study of fluid inclusions suggests that three dominant types of fluid inclusions related to metallogensis are present in the porphyry Mo deposit:I-type gas-liquid inclusion,II-type CO2-bearing three-phase inclusion and III-type daughter-minerals bearing inclusion.Homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions at the quartz-sulfide stage range from 202℃ to 359℃ and 4.62 wt%NaCl to 36.68 wt%NaCl.The quartz-carbonate-sulfide stage yieldedbook=164,ebook=39homogenization temperatures of 211～318℃ and salinities of 2.07～11.47 wt%NaCl.Fluid inclusions in minerals of the skarn Cu deposit are mainly I-type gas-liquid inclusions.The homogenization temperatures and salinity of fluid inclusions at the skarn stage vary in the range of 406～486℃ and 9.21～9.89 wt%NaCl.The fluid inclusions of middle-stage have the homogenization temperatures of 137～335℃ and the salinity of 4.98～13.20 wt%NaCl.The late stage fluid has the homogenization temperatures of 89～151℃ and the salinity of 2.07～19.13 wt%NaCl.Raman microspectroscopic studies of the fluid inclusions of the skarn deposit and the porphyry deposit show that the main components are CO2and H2O,and the ore-forming fluid belongs to the H2O-CO2-NaCl system.CH4in the Mo fluid indicates condition of low oxygen fugacity.Therefore,Mo mineralization center is formed in the early stage of fluid evolution.Mo fluid has a higher temperature and pressure with respect to the Cu fluid at the quartz-sulfide stage.Most sulfur isotope values of the sulfides give a narrow δ(34)S range from –0.2‰ to +1.9‰,indicating a predominant magmatic sulfur origin.The authors hold that the Yongping copper-polymetallic deposit is a porphyry-skarn type deposit resulting from the emplacement of the Late Jurassic monzogranite intrusions.From the intrusion through the contact zone to the host rocks,the mineralization is demonstrated by zoning of Mo-Cu-W-Pb-Zn.

Key words:fluid inclusion;sulfur isotope;porphyry-skarn deposit;Yongping

*通訊作者:曹殿華,男,1977年生。副研究員。主要從事礦床學(xué)和礦產(chǎn)勘查研究。E-mail:dhcao@outlook.com。

作者簡(jiǎn)介:第一陳軍軍,男,1990年生。碩士研究生。礦床學(xué)專業(yè)。E-mail:junjunchen08@126.com。

收稿日期:2015-08-24;改回日期:2015-12-24。責(zé)任編輯:閆立娟。

中圖分類號(hào):P618.41;P574

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

doi:10.3975/cagsb.2016.02.04