安徽銅陵冬瓜山銅(金)礦床H-O-S-Pb同位素組成及其示蹤成礦物質(zhì)來源**

劉忠法 邵擁軍 周鑫 張宇 周貴斌LIU ZhongFa, SHAO YongJun, ZHOU Xin, ZHANG Yu and ZHOU GuiBin

1. 中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 4100832. 中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙 4100833. 山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，萊州 2614004. 銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司，銅陵 2471271. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China2. School of Geoscience and InfoPhysics, Central South University, Changsha 410083, China3. Shandong Gold Geology and Mineral Resources Co., Ltd, Laizhou 261400, China4. Tongling Nonferrous Metals Group Co., Ltd., Tongling 244000, China2013-09-01 收稿, 2013-12-23 改回.

1 引言

圖1 獅子山礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)徐曉春等，2008修改)1-中上三疊系灰?guī)r、砂巖；2-花崗閃長巖；3-石英二長閃長巖；4-花崗閃長斑巖；5-輝石二長閃長巖；6-二長花崗斑巖；7-背斜軸；8-斷層；9-地質(zhì)界線；10-推測(cè)邊界Fig.1 Geological sketch map of Shizishan orefield (modified after Xu et al., 2008)

冬瓜山是銅陵礦集區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的礦床，主礦體成層狀。該礦床研究程度高，但對(duì)礦床成因認(rèn)識(shí)還存在不同觀點(diǎn)，有學(xué)者認(rèn)為該礦床為受層間滑脫構(gòu)造控制的層控矽卡巖型礦床(常印佛和劉學(xué)圭，1983；常印佛等，1991；翟裕生等，1992；黃許陳和儲(chǔ)國正，1992，1993；Pan and Dong, 1999；凌其聰和劉叢強(qiáng)，2002，2003；毛景文等，2004，2009；Maoetal., 2006, 2011；徐曉春等，2010)，亦有部分學(xué)者認(rèn)為該礦床存在兩期成礦，即海西期噴流沉積和燕山期熱液疊加改造，礦床成因?yàn)橥练e-熱液疊加改造型礦床(劉裕慶和劉兆廉，1991；謝光華等，1995；王文斌等，1995；李文達(dá)等，1997；唐永成等，1998；徐兆文等，2000，2007； 陳邦國等，2002；Guetal., 2000, 2007；Zhouetal., 2000；陸建軍等，2003，2008；曾普勝等，2004，2005；徐克勤和朱金初，2009；劉經(jīng)華等，2009；郭維民等，2010，2011；侯增謙等，2011)。其爭(zhēng)議的核心問題在于層狀礦體物質(zhì)成分的具體來源?；谇叭搜芯炕A(chǔ)，本文對(duì)冬瓜山層狀礦體與其它類型礦體氫、氧、硫、鉛同位素組成進(jìn)行了對(duì)比研究，同時(shí)，也對(duì)比研究了冬瓜山銅(金)礦床與銅陵礦集區(qū)內(nèi)典型矽卡巖型礦床的硫、鉛同位素組成，系統(tǒng)地探討了成礦物質(zhì)來源。

2 礦床地質(zhì)特征

冬瓜山銅(金)礦床位于獅子山礦田(圖1)中部，西南端與老鴉嶺銅礦床毗鄰，南側(cè)與東、西獅子山銅礦床接壤。大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子地臺(tái)東北部，下?lián)P子臺(tái)拗繁昌-貴池凹斷褶帶中部，處于大通-順安復(fù)向斜次一級(jí)構(gòu)造——青山背斜的北東段。礦區(qū)處于不同構(gòu)造體系的復(fù)合部位，由于多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得區(qū)內(nèi)古生代與新生代的地層產(chǎn)生了一系列褶皺和層間滑脫構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為泥盆系上統(tǒng)五通組(D3w)砂巖、頁巖，石炭系中、上統(tǒng)(C2+3)船山組和黃龍組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)灰?guī)r夾硅質(zhì)巖，與成礦關(guān)系密切的地層主要為泥盆系上統(tǒng)、石炭系中、上統(tǒng)等地層。礦區(qū)構(gòu)造主要以青山背斜、近南北向、東西向、北北東向網(wǎng)狀斷裂以及發(fā)育于泥盆系(D3w)與石炭系(C2+3)的層間滑脫構(gòu)造為主，其中，青山背斜和層間滑脫構(gòu)造是本區(qū)最主要的控礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，與成礦有直接成因聯(lián)系的巖體為青山腳石英閃長巖巖體，其黑云母Ar-Ar年齡為135.8±1.1Ma(吳才來等，1996)。該石英閃長巖具自形-半自形中粗粒粒狀結(jié)構(gòu)及似斑狀結(jié)構(gòu)，礦物成分主要為斜長石、石英、角閃石，次為鉀長石、黑云母，副礦物為黃鐵礦、磷灰石等。

冬瓜山銅(金)礦床主礦體位于青山背斜軸部，賦存于中、上石炭統(tǒng)黃龍-船山組層位中，受層位、巖性以及巖體與圍巖的接觸帶控制，總體呈似層狀(圖2)，巖體附近礦體厚度增大，品位也隨之變富，其礦物組合主要為黃鐵礦-磁黃鐵礦-方解石和黃鐵礦-黃銅礦-磁鐵礦等。另外，斑巖型礦體、矽卡巖型礦體以及脈狀礦體也較為發(fā)育。斑巖型礦體主要產(chǎn)于斑巖巖體內(nèi)，金屬礦物主要呈脈狀、浸染狀分布于巖體中，礦物組合主要為石英-黃銅礦-黃鐵礦。矽卡巖型礦體主要分布于巖體與圍巖的接觸帶內(nèi)及其附近，遠(yuǎn)離巖體與接觸帶的層狀礦體內(nèi)也可見到，其礦物組合主要為黃鐵礦-矽卡巖和黃鐵礦-黃銅礦-矽卡巖。脈狀礦體主要產(chǎn)于主礦體頂?shù)装鍑鷰r中，金屬礦物呈脈狀、網(wǎng)脈狀穿插交代圍巖。

根據(jù)礦體類型和礦石礦物組合，礦石類型可分為矽卡巖型礦石、退化蝕變巖型礦石、閃長斑巖型礦石等幾類。除斑巖型礦石外，矽卡巖型礦石和退化蝕變巖型礦石之間沒有明顯的界限，為漸變關(guān)系。矽卡巖型礦石在巖體與圍巖的接觸帶內(nèi)以及層狀礦體局部地段均可見到，金屬礦物以黃銅礦、磁黃鐵礦及磁鐵礦為主，呈團(tuán)塊狀分布于矽卡巖中。矽卡巖主要以鎂質(zhì)矽卡巖為主，石榴子石、透輝石、綠簾石等矽卡巖礦物較為常見。退化蝕變巖型礦石分布廣泛，為層狀礦體的主要礦石類型，金屬礦物主要為磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等，次為鏡鐵礦、閃鋅礦、菱鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦、自然金、赤鐵礦等；脈石礦物主要為石英、方解石、石榴子石、透輝石、綠簾石等、次為陽起石、透閃石、硬石膏等。層狀主礦體底部可見紋層狀礦石，由鎂質(zhì)矽卡巖退化蝕變形成蛇紋石、滑石、黃銅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦組合，并經(jīng)自組織作用形成紋層狀和曲卷狀構(gòu)造(毛景文等，2009)。

圖2 冬瓜山銅(金)礦床52線地質(zhì)剖面圖(據(jù)安徽省地礦局321地質(zhì)隊(duì),1985*安徽省地礦局321地質(zhì)隊(duì). 1985. 冬瓜山銅礦床詳查地質(zhì)報(bào)告修改)

1-五通組砂巖；2-中-上石炭統(tǒng)黃龍組-船山組灰?guī)r；3-二疊系-下三疊統(tǒng)灰?guī)r、硅質(zhì)巖；4-石英閃長巖；5-礦化石英閃長巖；6-含銅磁黃鐵礦礦體；7-含銅蛇紋石礦體；8-矽卡巖礦體；9-含銅磁鐵礦礦體；10-實(shí)測(cè)或推測(cè)地質(zhì)界線

Fig.2 Geological section along No.52 exploration line of the Dongguashan copper (gold) deposit

礦石結(jié)構(gòu)主要為自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代填隙結(jié)構(gòu)及交代篩狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、曲卷狀構(gòu)造等，次為角礫狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。根據(jù)井下礦脈的相互穿插關(guān)系和顯微鏡下礦物共生組合關(guān)系可知，冬瓜山銅礦床主要成礦階段包括斑巖階段、矽卡巖階段、退化蝕變成礦階段及石英-碳酸鹽階段。斑巖階段主要發(fā)育黃銅礦化、黃鐵礦化、鉀化、泥化及青盤巖化，形成斑巖型礦化巖體；矽卡巖階段主要生成石榴子石、透輝石等鎂質(zhì)矽卡巖礦物；退化蝕變成礦階段主要引起早期矽卡巖發(fā)生退化蝕變作用，經(jīng)退化蝕變作用生成黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、輝銅礦和蛇紋石、綠簾石、滑石、石英等；石英-碳酸鹽階段成礦趨于結(jié)束，主要生成大量的方解石和少量金屬礦物。金屬礦物生成早晚順序依次為磁鐵礦→黃鐵礦→磁黃鐵礦→黃銅礦→閃鋅礦→輝銅礦。

圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要為石榴子石、透輝石、硅灰石、綠簾石、陽起石等矽卡巖化，次為鉀化、硅化、蛇紋石化、碳酸鹽化、硬石膏化、綠泥石化等，金屬礦物的富集與矽卡巖化、硅化、鉀化有密切的聯(lián)系。從巖體到圍巖蝕變分帶依次為巖體-鉀化帶-泥化帶-青盤巖化帶-矽卡巖化帶-圍巖。鉀化帶主要發(fā)生于巖體內(nèi)部，主要由鉀長石、黑云母及石英組成，鉀化發(fā)育部位，往往斑巖型銅礦化強(qiáng)烈。

3 樣品及分析測(cè)試方法

本文用于氫、氧同位素分析的樣品采自-850m中段66線西沿脈及-730m中段44線西沿脈與主巷道入口處，測(cè)試礦物為退化蝕變成礦階段的石英和石英-碳酸鹽階段的方解石；硫、鉛同位素分析樣品分別采自冬瓜山礦床-850m中段59線東西沿脈、64線西沿脈、66線西沿脈以及-730m中段48線西沿脈和部分鉆孔，樣品為層狀礦體、矽卡巖型礦體、脈狀礦體、產(chǎn)于巖體內(nèi)的斑巖型礦體以及新鮮巖體和圍巖。氫、氧同位素分析，采用真空熱爆裂法和鋅還原法提取氫；在真空條件下于500～680℃，使用BrF5法從石英中收集純凈的O2，并制成CO2。氫、氧同位素組成測(cè)試由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心MAT-253質(zhì)譜儀測(cè)定。硫同位素樣品用Cu2O作為氧化劑，與硫化物單礦物混合發(fā)生反應(yīng)，生成SO2并冷凍收集，由MAT-251質(zhì)譜儀測(cè)定，采用標(biāo)準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)VCDT，分析精度為±0.2‰；鉛同位素樣品溶解、分離后，在相對(duì)濕度36%、室溫20℃的條件下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 17672—1999 《巖石中鉛鍶釹同位素測(cè)定方法》，利用英國GV公司生產(chǎn)的ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜儀進(jìn)行鉛同位素比值測(cè)量，測(cè)量結(jié)果用國際標(biāo)樣NBS981進(jìn)行校正，測(cè)量誤差在2σ以內(nèi)。硫同位素組成及鉛同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。

4 分析測(cè)試結(jié)果

4.1 氫、氧同位素

冬瓜山銅(金)礦床氫、氧同位素分析結(jié)果(表1)顯示，石英δDV-SMOW為-84.0‰～-71.5‰，δ18OV-SMOW為-20.1‰～-15.5‰；方解石δDV-SMOW為-70.7‰～-60.9‰，δ18OV-SMOW為-18.2‰～-18.1‰。利用Claytonetal. (1972)的石英與水體系同位素平衡方程：δ18O石英-δ18OH2O≈3.38×106/T2-3.40(溫度(T)由流體包裹體均一法測(cè)定)，獲得石英與水平衡時(shí)的δ18OH2O值，計(jì)算結(jié)果表明，石英的δ18OH2O為4.51‰～8.97‰；利用O’Neiletal. (1969)的方解石與水體系平衡方程：δ18O方解石-δ18OH2O≈2.78×106/T2-3.39，獲得方解石的δ18OH2O值， 計(jì)算結(jié)果表明， 方解石δ18OH2O為4.41‰～4.91‰。將計(jì)算結(jié)果投影到δD-δ18OH2O圖解(圖3)中，冬瓜山銅(金)礦床脈石礦物(石英、方解石)投影于巖漿水范圍內(nèi)及其附近，表明冬瓜山銅(金)礦床成礦流體主要來源于巖漿水。

表1冬瓜山銅(金)礦床氫、氧同位素組成分析結(jié)果

Table 1 Hydrogen, Oxygen isotopic compositions of Dongguashan copper (gold) deposit

序號(hào)礦物δDV-SMOW(‰)δ18OV-SMOW(‰)δ18OH2O(‰)均一溫度(℃)數(shù)據(jù)來源1石英-71.5010.204.51336.702石英-72.3011.406.06348.503石英-83.1013.507.80336.404石英-84.0014.908.97328.705方解石-70.7012.104.91239.306方解石-60.9012.304.41223.307石英-67.7012.1211.118石英-67.9011.8210.819石英-72.9014.1013.0910石英-55.0010.389.3711石英-60.2012.0111.0012石英-59.3011.236.3313石英-66.0012.508.4014石英-59.9012.097.5915石英-71.3011.536.2316石英-62.7010.435.1317石英-65.6011.005.2918石英-60.8011.305.5919石英-65.1011.103.1720石英-73.0014.906.97本文陳邦國等,2002徐兆文等,2007

圖3 冬瓜山銅(金)礦床成礦流體δD-δ18OH2O圖實(shí)心三角數(shù)據(jù)來自本文；實(shí)心方框數(shù)據(jù)引自陳邦國等，2002； 實(shí)心圓形數(shù)據(jù)引自徐兆文等，2007Fig.3 δD-δ18OH2O diagram of the ore-forming fluids in Dongguashan copper deposit

表2冬瓜山銅(金)礦床硫同位素組成分析結(jié)果

Table 2 Analytical results of sulfur isotope compositions from Dongguashan copper (gold) deposit

樣品號(hào)礦物樣品描述δ34SV-CDT(‰)DGS20黃鐵礦脈狀礦石4.80DGS20-1黃鐵礦脈狀礦石4.60DGS02-8黃鐵礦脈狀礦石5.60DGS21-1黃鐵礦脈狀礦石5.70ZK-21黃鐵礦脈狀礦石5.40DGS03-6黃鐵礦脈狀礦石4.20ZK-15黃鐵礦矽卡巖型礦石4.90DGS17黃鐵礦層狀礦石4.10DGS17-3黃鐵礦層狀礦石4.90DGS005-12黃鐵礦層狀礦石5.30DGS004-12黃鐵礦層狀礦石4.50DGS006磁黃鐵礦層狀礦石5.30DGS17磁黃鐵礦層狀礦石4.90ZK-24黃鐵礦斑巖型礦石5.70DGS002-4黃鐵礦斑巖型礦石5.30DGS002-5黃鐵礦斑巖型礦石5.10ZK1-1全巖石英閃長巖-2.20ZK1-2全巖石英閃長巖1.20ZK1-3全巖石英閃長巖5.20DGS1-2全巖灰?guī)r-4.60DGS5-1全巖灰?guī)r-17.40DGS15全巖灰?guī)r-29.50

4.2 硫同位素

前人對(duì)冬瓜山礦床的硫同位素做了大量分析與研究(唐永成等，1998；徐兆文等，2000；徐文藝等，2004；曾普勝等，2005；李紅陽等，2006；徐曉春等，2010)，研究成果較多，但認(rèn)識(shí)不盡相同。為了查明本區(qū)成礦物質(zhì)來源，本文著重對(duì)比研究了受石炭系控制的層狀礦體、矽卡巖型礦體、脈狀礦體、斑巖型礦體以及巖體和圍巖的硫同位素特征。硫同位素組成分析結(jié)果見表2。

分析結(jié)果顯示，冬瓜山礦床巖體全巖硫同位素組成為δ34S=-2.20‰～+5.02‰，平均值為+1.40‰；脈狀礦石硫同位素組成為δ34S=+4.20‰～+5.70‰，平均值為+5.10‰；矽卡巖型礦石硫同位素組成為δ34S=+4.90‰；層狀礦石硫同位素組成為δ34S=+4.10‰～+5.30‰，平均值為4.83‰；斑巖型礦石硫同位素組成為δ34S=+5.1‰～+5.7‰，平均值為+5.37‰；圍巖全巖硫同位素組成為δ34S=-29.5‰～-4.6‰，平均值為-17.2‰。冬瓜山銅(金)礦床脈狀礦石、 矽卡巖型礦石、 層狀礦石及斑巖型礦石硫同位素組成與前人測(cè)試結(jié)果相符(劉裕慶等，1984；徐曉春等，2010)，平均值在5.0‰上下，變化范圍也基本一致(圖4)，說明本區(qū)不同類型的礦石可能具有相同的來源。由硫同位素組成分布圖(圖5)可知，冬瓜山銅(金)礦床各類型礦石硫同位素組成與巖體硫同位素組成一致，與圍巖硫同位素組成明顯不同。

表3冬瓜山銅(金)礦床鉛同位素組成分析結(jié)果

Table 3 Analytical results of lead isotope compositions from Dongguashan copper (gold) deposit

樣品號(hào)礦物樣品描述208Pb/204Pb207Pb/204Pb206Pb/204PbμΔβΔγTh/UDGS20黃鐵礦脈狀礦石38.35115.61318.5289.4818.5927.663.64DGS20-1黃鐵礦脈狀礦石38.34615.61018.5339.4718.3727.203.64DGS02-8黃鐵礦脈狀礦石38.35815.61018.5069.4718.4528.383.66DGS21-1黃鐵礦脈狀礦石38.03715.54918.1329.3915.3628.333.70ZK-21黃鐵礦脈狀礦石38.28015.56218.3129.4015.6729.843.71DGS03-6黃鐵礦脈狀礦石38.28015.66420.5079.9021.5421.602.85ZK-15黃鐵礦矽卡巖型礦石38.35615.60818.5049.4718.3128.283.65DGS17黃鐵礦層狀礦石38.09215.51618.1899.3212.8126.203.69DGS17-3黃鐵礦層狀礦石38.17315.57118.4779.4015.7922.203.59DGS005-12黃鐵礦層狀礦石38.35415.58518.2739.4517.4334.333.77DGS004-12黃鐵礦層狀礦石38.44815.58018.4119.4216.6232.173.74DGS006磁黃鐵礦層狀礦石38.05215.51318.1629.3212.6925.833.68DGS17磁黃鐵礦層狀礦石38.35015.61418.5189.4818.6928.003.65ZK-24黃鐵礦斑巖型礦石38.35615.61218.5379.4718.5027.463.64DGS002-4黃鐵礦斑巖型礦石38.24015.54518.4139.3614.1524.603.64DGS002-5黃鐵礦斑巖型礦石38.11415.53118.0859.3614.2530.953.76

圖4 冬瓜山礦床不同類型礦石硫同位素組成對(duì)比圖Fig.4 Comparison of sulfur isotope compositions among different types of ores in Dongguashan deposit

圖5 冬瓜山銅(金)礦床硫同位素組成1-本文；2-數(shù)據(jù)引自劉裕慶等，1984；3-數(shù)據(jù)引自徐曉春等，2010；4-數(shù)據(jù)引自徐兆文等，2007Fig.5 Sulfur isotope compositions from Dongguashan copper (gold) deposit

4.3 鉛同位素

冬瓜山銅(金)礦床鉛同位素組成分析結(jié)果見表3。冬瓜山銅(金)礦床層狀礦石鉛同位素比值208Pb/204Pb=38.052～38.448，207Pb/204Pb=15.513～15.614，206Pb/204Pb=18.162～18.518，計(jì)算得出的特征參數(shù)μ、Δβ、Δγ分別為9.39～9.90、15.36～21.54、21.60～29.84；矽卡巖型礦石208Pb/204Pb=38.356，207Pb/204Pb=15.608，206Pb/204Pb=18.504，特征參數(shù)μ、Δβ、Δγ分別為9.47、18.31、28.28；脈狀礦石208Pb/204Pb=38.037～38.358，207Pb/204Pb=15.549～15.664，206Pb/204Pb=18.132～18.533，特征參數(shù)μ、Δβ、Δγ分別為9.32～9.48、12.69～18.69、22.20～34.33；斑巖型礦石208Pb/204Pb=38.114～38.356，207Pb/204Pb=15.531～15.612，206Pb/204Pb=18.085～18.537，特征參數(shù)μ、Δβ、Δγ分別為9.36～9.47、14.15～18.50、24.60～30.95。冬瓜山銅(金)礦床礦石鉛同位素組成與銅陵地區(qū)中酸性巖體中鉀長石的鉛同位素組成一致(208Pb/204Pb=38.090～38.460，207Pb/204Pb=15.470～15.600，206Pb/204Pb=17.940～18.420)(唐永成等，1998)，表明冬瓜山銅(金)礦床礦石與區(qū)域上的中酸性侵入體具有相同的鉛同位素來源。

5 討論

氫、氧同位素測(cè)試結(jié)果(表1)表明，本區(qū)成礦流體主要來源于巖漿水，方解石δ18O值為4.41‰～4.91‰，明顯低于石英的δ18O值，與正常巖漿水δ18O值6‰～9.5‰相比也稍低，反映隨著成礦過程的進(jìn)行，混入的大氣降水逐漸增多。

圖6 銅陵礦集區(qū)典型礦床燕山期侵入巖、斑巖型礦體、矽卡巖型礦體、脈狀礦體、層狀礦體、石炭系-二疊系沉積巖及蒸發(fā)巖中的硫酸鹽δ34S對(duì)比(據(jù)Pan and Dong，1999修改)部分?jǐn)?shù)據(jù)引自劉裕慶等，1984；王道華等，1986，劉裕慶和劉兆廉，1991；翟裕生等，1992；李文達(dá)等，1997Fig.6 Comparison of δ34S values in the Yanshanian intrusions, porphyry orebodies, skarn orebodies, vein orebodies, stratabound orebodies, Cambrian-Triassic sedimentary rocks and sulfates in evaporrites in selected deposits of Tongling district (modified after Pan and Dong, 1999)

冬瓜山礦床圍巖地層中的硬石膏含量約為10%，灰?guī)r含量約為90%，前人測(cè)定的硬石膏硫同位素組成為+14.8‰～20.5‰，平均值為+16.7‰，經(jīng)計(jì)算，本區(qū)地層還原硫和氧化硫之和為-13.8‰，與礦石硫同位素組成明顯不同，因此，排除了地層還原硫和氧化硫之間的混合對(duì)礦石硫同位素組成造成的影響。

圖7 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb圖解和206Pb/204P-208Pb/204Pb圖解Fig.7 Diagrams of 206Pb/204Pb vs. 207Pb/204Pb and 206Pb/204Pb vs. 208Pb/204Pb

由于熱液體系存在硫同位素的分餾現(xiàn)象，常常使沉淀的硫化物δ34S值不等于熱液的δ34S值。Ohmoto(1972)根據(jù)礦物沉淀時(shí)的化學(xué)環(huán)境來估計(jì)成礦溶液的總硫同位素組成，認(rèn)為如果出現(xiàn)黃鐵礦-磁黃鐵礦-方解石組合，黃鐵礦的平均δ34S值，大致相當(dāng)于熱液的總硫值。因此，認(rèn)為冬瓜山銅(金)礦床黃鐵礦的δ34S值可以近似地代表熱液總硫同位素組成。

本文測(cè)定的硫同位素組成，無論脈狀礦石、矽卡巖型礦石、層狀礦石還是斑巖型礦石，黃鐵礦(2個(gè)磁黃鐵礦)的δ34S值為4.1‰～5.7‰，平均為5.0‰，變化范圍較小且基本一致(圖4)。黃鐵礦的δ34S值與巖體的δ34S值(-2.2‰～5.2‰)均落入典型巖漿熔體硫同位素組成(-3‰～+7.0‰)范圍內(nèi)(Ohmoto, 1986; Ohmoto and Goldhaber, 1997)，表明本區(qū)不同類型礦體(石)中的硫與巖體中的硫具有相同來源，均為巖漿硫。

通過與銅陵礦集區(qū)內(nèi)銅官山及天馬山等礦床對(duì)比(圖6)可以發(fā)現(xiàn)，冬瓜山銅(金)礦床礦體中的硫同位素組成與礦集區(qū)內(nèi)典型矽卡巖型礦床礦體中的硫同位素組成基本一致，反映了區(qū)域上硫源的一致性。

將各類型礦石鉛同位素組成投影到206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb圖解(圖7)中，可見各類型礦石鉛同位素組成的投影點(diǎn)相對(duì)集中，并呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，暗示它們可能具有相同的來源或演化過程(梁婷等，2008)。樣品DGS03-6采于斷層附近，受水流體影響作用較大，在固相和水流體相共存的條件下，U比Th更傾向于流體相，因此，流體中富集U，而不富集Th。206Pb、207Pb和208Pb分別由238U、235U和232Th衰變而產(chǎn)生，因此，就引起了206Pb和207Pb的高異常(圖7)。

圖8 冬瓜山銅(金)礦床礦石鉛同位素構(gòu)造模式圖(據(jù)Zartman and Doe, 1981)A-地幔(Mantle)；B-造山帶(Orogene)；C-上地殼(Upper Crust)；D-下地殼(Lower Crust)Fig.8 Plum botectonics model of lead isotopic of ores from Dongguashan copper (gold) deposit (after Zartman and Doe, 1981)

圖9 冬瓜山銅(金)礦床礦石鉛同位素△β-△γ成因分類圖解(據(jù)朱炳泉，1998)1-地幔源鉛；2-上地殼鉛；3-上地殼與地?；旌系母_帶鉛(3a-巖漿作用；3b-沉積作用)；4-化學(xué)沉積型鉛；5-海底熱水作用鉛；6-中深變質(zhì)作用鉛；7-深變質(zhì)下地殼鉛；8-造山帶鉛；9-古老頁巖上地殼鉛；10-退變質(zhì)鉛Fig.9 Δγ-Δβ diagram of genetic classification of ores from Dongguashan copper (gold) deposit (after Zhu, 1998)

由礦石鉛同位素組成發(fā)現(xiàn)，脈狀、層狀、斑巖型及矽卡巖型礦體的鉛同位素之間并沒有多少差別，礦石鉛同位素組成的一致性表明，不同類型的礦體形成于同一地質(zhì)事件(吳開興等，2002)，可能來源于同一成礦熱液，只是在不同的部位熱液聚集形成了不同類型的礦體。冬瓜山銅(金)礦床層狀主礦體是成礦熱液在石炭系地層之間的層間滑脫構(gòu)造內(nèi)聚集、沉淀而形成的。

依據(jù)表3，繪制了冬瓜山銅(金)礦床礦石鉛同位素206Pb/204Pb-207Pb/204Pb構(gòu)造分配模式圖(圖8)和礦石鉛同位素的Δγ-Δβ成因分類圖解(圖9)。由圖8可知，冬瓜山銅(金)礦床各類礦石鉛投影點(diǎn)絕大多數(shù)落在造山帶增長線下方，只有極少數(shù)投影點(diǎn)位于造山帶增長線上方且緊靠造山帶增長線。投影點(diǎn)位于造山帶增長線下方的礦石鉛來源于地?；蛳碌貧?，位于造山帶增長線附近為混合源鉛(Stacey and Hedlund, 1983)。因此，可以推斷冬瓜山銅(金)礦床鉛主要為幔源鉛，可能受到了地殼鉛的混染。冬瓜山礦床礦石鉛同位素特征參數(shù)Th/U、μ分別為3.59～3.77、9.32～9.48(表3)。其中，Th/U值與中國大陸中新生代長石平均鉛同位素演化的模式計(jì)算結(jié)果(Th/U=3.60)非常接近(李龍等，2001)；μ值與張理剛(1988)計(jì)算的長江中下游地區(qū)(下?lián)P子省)中生代中酸性巖(花崗閃長巖、花崗巖)長石鉛同位素μ值相符(9.1～9.6)。暗示本區(qū)礦石鉛同位素組成與長江中下游地區(qū)中生代中酸性巖漿巖具有相同的鉛同位素組成，二者具有同源性。由圖9可知，本區(qū)礦石樣品的投影點(diǎn)均落入到巖漿作用范圍(3a)內(nèi)，表明礦床中鉛主要與巖漿作用有關(guān)。

6 結(jié)論

冬瓜山銅(金)礦床成礦流體主要來源于巖漿水，成礦后期混入了大氣降水；不同類型礦體中的硫具有相同的來源，主要為巖漿硫，且與區(qū)域上典型矽卡巖型礦床礦體中的硫同位素組成一致；不同類型礦體中鉛的來源主要為與巖漿作用有關(guān)的幔源鉛，具有相同的演化過程，且與長江中下游地區(qū)中生代中酸性巖漿巖中的鉛具有同源性，說明本區(qū)物質(zhì)成分主要來源于巖漿。

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