安徽銅陵胡村南銅鉬礦床兩種不同性質(zhì)的成礦流體

陳林杰+王素平+王訓誠

摘要：銅陵胡村南銅鉬礦床由兩種不同性質(zhì)的流體作用成礦。一種流體早期晶出棕紅色石榴子石，為強氧化環(huán)境；中期形成磁鐵礦，為弱氧化環(huán)境；晚期結(jié)晶黃銅礦+黃鐵礦，為弱堿還原環(huán)境；流體SiO2<36%，為超基性鈣鐵質(zhì)流體。另一種流體早期發(fā)生透輝石化、綠簾石化，為強還原環(huán)境；中期結(jié)晶赤鐵礦，鉀化、硅化，為強氧化環(huán)境；中晚期結(jié)晶輝鉬礦，為弱氧化環(huán)境；晚期結(jié)晶黃銅礦+磁黃鐵礦+黃鐵礦+方鉛礦+閃鋅礦，為弱堿還原環(huán)境；流體SiO2>70%，為酸性鉀硅質(zhì)流體。

關(guān)鍵詞：超基性鈣鐵質(zhì)流體酸性鉀硅質(zhì)流體胡村南銅鉬礦床安徽銅陵

Two Different Types Of Ore-forming Fluids of The Hucunnan CuMo Deposit In Tongling，Anhui Province

Chen LinjieWang SupingWang Xuncheng

No.321 Geology Team， Bureau of Geology and Mineral Exploration of AnhuiProvinceTongling244033

Abstract：There are two different kinds of ore-forming fluids which formed the Hucunnan Cu-Mo deposit. One kind are Ca-Fe ultrabasic fluids with the content of SiO2 less than 36%，in the early stage， brownish red garnets were crystaled in the stronger oxidative environments，and in the later stage，chalcopyrites and pyrites were crystaled in the weak alkaline reducing environments.the other kind are high K-Si acidic fluids with the content of SiO2 more than 70%：in the early stage，epidotes anddiopsites were crystaled as altered minerals in the stronger reducing environment； in the middle-late stage， molybdenite were were crystaled in weaker oxidative environment；in the late stage，chalcopyrites， pyrrhotites，pyrites，galenas and blendes were crystaled in weaker alkaline reducing environment.

引言

胡村南銅鉬礦床位于安徽省銅陵市東8公里，位于長江中下游銅金鐵硫成礦帶中段，銅陵礦集區(qū)獅子山礦田南部（圖1），是本區(qū)近年來新發(fā)現(xiàn)的一處中型銅鉬多金屬礦床。由于該礦床具有矽卡巖型—斑巖型復合成礦的部分特征，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就吸引了地學界的眾多關(guān)注【1、2、3、4】。筆者依據(jù)對該礦床的勘查實踐認為，該礦床早期形成了矽卡巖型銅礦體，為超基性鈣鐵質(zhì)熔體貫入充填成礦；后期疊加了鉬礦化，系酸性鉀硅質(zhì)流體交代成礦作用。超基性與酸性，鈣鐵質(zhì)與鉀硅質(zhì)，充填型銅礦與交代型鉬礦，前后兩次成礦作用成礦物質(zhì)來源不同、流體性質(zhì)不同、化學成份不同、成礦種類不同、成礦作用方式不同，是兩個成礦體系的疊加，而不是一個成礦系統(tǒng)的演化。

1.礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造為青山背斜和朱村向斜，斷裂構(gòu)造主要為近SN、NWW和NNE3個方向的主干斷裂，平面上呈“Y”字形，為本區(qū)重要的控巖控礦構(gòu)造。礦區(qū)地表出露巖體為胡村巖體和陳家沖巖體，胡村巖體出露面積約0.35km2，呈不規(guī)則小巖株狀；陳家沖巖體位于胡村巖體南東400m處，出露面積約為0.15km2，鉆孔揭露陳家沖巖體在深部與胡村巖體貫通。巖石類型為花崗閃長巖，半自形中—細粒結(jié)構(gòu)，局部呈斑狀結(jié)構(gòu)。鋯石SHRIMP U-Pb年齡為140.0±2.6Ma（徐曉春等，2008）。礦區(qū)地表出露地層主要為中三疊統(tǒng)東馬鞍山組（T2d）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。鉆孔揭露顯示礦床深部為早三疊世至晚泥盆世沉積巖。早三疊世地層從新到老依次為：南陵湖組（T1n）瘤狀灰?guī)r、和龍山組（T1h）條帶狀灰?guī)r以及殷坑組（T1y）鈣質(zhì)泥巖和灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r互層。二疊紀地層從新到老為大隆組（P2d）碳質(zhì)、鈣質(zhì)和硅質(zhì)頁巖、龍?zhí)督M（P2l）碳質(zhì)頁巖、孤峰組（P1g）硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、含燧石生物碎屑灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和棲霞組（P1q）灰?guī)r。石炭紀地層為中晚石炭世黃龍—船山組（C2+3）灰?guī)r、白云巖。泥盆紀地層僅見其頂部五通組（D3w）石英砂巖夾粉砂質(zhì)頁巖（圖2）。

胡村南銅鉬礦床為隱伏礦，礦體賦存標高范圍在-1060m～-1550m，初步控制長度700m，寬400m。成礦作用發(fā)生在石英閃長巖侵入體頂部內(nèi)外接觸帶（圖2），礦體呈透鏡狀及層狀，礦石類型可分為含銅矽卡巖、含鉬石英閃長巖及含銅鉬矽卡巖三種，成礦作用只有銅礦化、鉬礦化，銅鉬礦化是兩者的疊加。

2.矽卡巖型銅礦化

矽卡巖型銅礦化發(fā)育在石英閃長巖侵入體接觸帶，主要是外接觸帶。發(fā)育在巖體頂部的礦化體位于石榴子石矽卡巖內(nèi)（Ⅲ2、Ⅲ3礦體），礦體呈透鏡狀，賦礦地層為二疊系龍?zhí)督M（P2l）碳質(zhì)頁巖、孤峰組（P1g）硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、含燧石生物碎屑灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，向下延伸至棲霞組（P1q）灰?guī)r。工業(yè)銅礦體是銅富集的部位，也是硫化物富集的部位，礦體靠近地層一側(cè)符合一般的巖漿矽卡巖中硫化物的富集規(guī)律。因為巖體一側(cè)溫度較高氧逸度較高符合石榴子石結(jié)晶的強酸性強氧化性條件；地層一側(cè)為低溫還原環(huán)境符合硫化物的弱堿性還原性結(jié)晶沉淀條件。endprint

石榴石矽卡巖具自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物共生組合為石榴子石+黃銅礦+黃鐵礦+磁鐵礦+方解石+石英（少量）—透輝石—透閃石—綠簾石。礦物成份以石榴子石為主，除銅鉬礦化體外，大部分為純石榴子石（含量>90%）矽卡巖。黃銅礦+黃鐵礦+磁鐵礦為主要的礦石礦物組合，或發(fā)育在石榴子石晶體內(nèi)部呈半自形～他形包晶（圖3a），或生長在石榴子石晶間呈半自形～他形晶體填隙（圖3b）。透輝石—透閃石—綠簾石礦物組合是后期鉀硅流體疊加改造的結(jié)果。

石榴子石矽卡巖（體）與大理巖夾角巖地層為突變接觸（圖4），界線清楚截然，顯示前者的貫入充填（或主動侵入）特征，兩者之間存在著強烈的地球化學障，并沒有發(fā)生明顯的物質(zhì)交（代）換。石榴子石矽卡巖與圍巖地層之間清楚截然及舒緩波狀的界線顯示矽卡巖體的主動侵入作用，這種主動侵位說明流體內(nèi)應力較大，屬高壓力條件。

石榴子石的形成溫度很高，在卡爾波娃成礦階段劃分中石榴子石是最早形成的干矽卡巖礦物之一，在區(qū)域變質(zhì)作用中石榴子石（榴輝巖）是高溫高壓變質(zhì)相最后殘留的礦物之一。本區(qū)形成矽卡巖的石榴子石都呈棕紅色（圖5），顯示石榴子石中的鐵元素為三價鐵離子Fe3+，在其結(jié)晶過程中需要流體中的鐵離子Fe2+釋放出負電荷變成Fe3+，所以其形成條件具有強酸性強氧化性。綜合石榴子石結(jié)晶的物理化學條件可知，礦床石榴子石矽卡巖形成于高溫高壓強酸性強氧化性條件，這樣流體必然來源于巖漿分異作用，或其本身就是巖漿巖之一種，稱為矽卡巖漿【5】。

含銅矽卡巖具自形半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石礦物以黃銅礦為主，其次為磁鐵礦、黃鐵礦（圖4a、b）。成礦作用礦物組合只有石榴子石為硅酸鹽礦物，其SiO2<36%（依據(jù)系統(tǒng)礦物學分析數(shù)據(jù)），由于石榴子石含量小于100%，其成礦流體的總體必然有SiO2<36%，依據(jù)巖漿巖的化學成分分類標準歸入超基性（SiO2<45%）巖石類型，稱為超基性鈣鐵質(zhì)流體。礦床中的含銅矽卡巖屬超基性鈣鐵質(zhì)流體充填型銅礦體。超基性鈣鐵質(zhì)流體為本礦床重要成礦流體之一。

3.鉀硅質(zhì)交代鉬礦化

鉀硅質(zhì)交代是一個比較廣泛的范圍。在巖體的頂部，石榴子石矽卡巖被交代發(fā)生透輝石化，形成透輝石化石榴子石矽卡巖（圖4）。再向深部，石英閃長巖發(fā)生綠簾石化→石英絹云母化→鉀化，鉬礦化與鉀化蝕變帶共同存在。

與鈣鐵質(zhì)流體充填成礦不同，鉀硅質(zhì)流體交代從早期到晚期，流體溫度逐漸升高，流體環(huán)境由還原條件逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺娧趸瘲l件，由弱堿性向強酸性轉(zhuǎn)變。成礦前期，鉀硅質(zhì)流體交代圍巖發(fā)生透輝石化，顯示其強烈的還原條件。尤其是石榴子石的透輝石化，這一蝕變過程是環(huán)狀配位基型的硅酸鹽礦物（石榴子石）轉(zhuǎn)變成為鏈狀配位基型的硅酸鹽礦物。

4Ca3（AlFe3+）2（SiO4）3+12SiO2+6MgO→12Ca（MgFe2+）（Si2O6）+Al2O3+3[O]0

石榴子石透輝石

12SiO2的加入顯示流體的強烈富硅。而6MgO的加入，顯示這一階段有大氣水加入流體，參與循環(huán)。因為中酸性巖漿中的MgO優(yōu)先進入角閃石等暗色礦物的結(jié)晶，不可能在巖漿氣液中富集。MgO只能從白云巖中淬取。常壓條件下白云石的分解溫度為780℃，高壓條件下分解溫度會有所降低，在中酸性巖漿侵入作用過程中這一分解作用是可以實現(xiàn)的。從白云巖中淬取的MgO與熾熱的巖漿氣液一起上升，所以透輝石化蝕變作用只能發(fā)生在白云巖地層（C2+3）的上方。透輝石化過程中石榴子石中的Fe3+變成了透輝石中的Fe2+，氧離子失去電子被氧化為原子態(tài)[O]0，這一過程只能在還原條件下進行，顯示鉀硅質(zhì)流體交代作用早期的強還原條件。

透輝石化的下方是綠簾石化，綠簾石呈綠色，礦物結(jié)構(gòu)中的鐵元素為Fe2+，顯示流體環(huán)境仍然是還原條件。再向下就是石英絹云母化及鉀化，流體環(huán)境變?yōu)檠趸?、強氧化環(huán)境。鉀長石+石英脈交代作用（圖6a、c、d）及黑云化（圖6b）都伴有紅化，這是有細分散的赤鐵礦（Fe3+2O3）分布其中，更有赤鐵礦交代矽卡巖中的磁鐵礦（圖3b）。赤鐵礦的晶出顯示流體已經(jīng)是處在很強的氧化環(huán)境，赤鐵礦+石英+鉀長石呈細脈狀穿插交代表現(xiàn)的是高溫高壓強酸性強氧化性的成礦條件。

輝鉬礦主要結(jié)晶于氧化條件，富含鉬元素的鉀硅質(zhì)流體進入中酸性巖漿巖裂隙中，鉀元素進入圍巖與鋁、硅結(jié)合形成絹云母，因鉀元素的析出而破壞了流體內(nèi)部的化學平衡，鉬元素就以輝鉬礦的形式在石英脈兩壁上結(jié)晶（圖6d）。石英大量晶出后，流體進入弱堿性還原條件，黃鐵礦、黃銅礦等硫化物結(jié)晶沉淀，因為形成較晚且屬還原條件，黃鐵礦+黃銅礦分布在石英脈中央（圖6e、f），甚至交代早期氧化條件下形成的輝鉬礦（圖3c、d）。黃銅礦與磁黃鐵礦共生（圖3e），黃銅礦沿黃鐵礦晶隙間被析出（圖3f），顯示了晚期硫化物階段相對穩(wěn)定的低溫弱堿性還原結(jié)晶條件。

鉀硅質(zhì)流體更具有氣液流體的特征，活動性很強，在巖漿活動的熱動力作用下上升，在巖體的頂部形成鉬礦體，礦體呈透鏡狀，與巖體頂部的邊界同步彎曲（圖2）。一部分流體克服了石英閃長巖侵入體與矽卡巖體之間的地球化學障，上升至矽卡巖體的頂部疊加改造矽卡巖型銅礦體而形成銅鉬礦體（圖2）。在中酸性巖漿侵入及矽卡巖漿侵入的熱動力作用下，矽卡巖體及圍巖地層都處于塑性～半塑性狀態(tài)，對鉀硅質(zhì)流體的屏蔽作用使鉬成礦發(fā)育在石英閃長巖體及矽卡巖體的頂部。

礦床鉬礦體的交代形成及鉬礦化對矽卡巖型銅礦體的疊加改造是鉀硅質(zhì)流體上升交代的結(jié)果。鉀硅質(zhì)流體早期（成礦前）進行了透輝石化、綠簾石化交代作用，流體屬高溫高壓弱堿性還原條件；中期發(fā)生了鉀長石化、赤鐵礦化并晶出輝鉬礦、石英，屬高溫強酸性氧化條件；晚期有黃銅礦+黃鐵礦+磁黃鐵礦及方鉛礦、閃鋅礦晶出，屬中低溫弱堿性還原條件，整個成礦作用過程必較復雜。鉀硅質(zhì)流體晶出礦物除部分硫化物外，以鉀長石+石英為主，流體SiO2含量大于70%，依據(jù)巖漿巖的化學成分分類標準歸入酸性（SiO2<66%）巖石類型，稱為酸性鉀硅質(zhì)流體。endprint

4.銅、鉬兩種成礦流體的比較

胡村南銅鉬礦床兩種不同性質(zhì)成礦流體之性狀對比列于表1。

鉬元素具有很強的親鐵性，在基性超基性巖中首先與鐵鎂質(zhì)一起隨暗色礦物晶出，不能形成工業(yè)礦體。鉬還具有很強的親氧性，因此在現(xiàn)代的海底鐵錳結(jié)核中富集。正是由于鉬元素親鐵親氧的雙重親和性，鉬成礦只能與SiO2含量很高的酸性巖漿或流體有關(guān)。鉬銅雖同在斑巖銅礦中富集，但鉬結(jié)晶沉淀于高溫酸性強氧化條件下，銅則結(jié)晶沉淀于弱堿還原條件下，鉬銅共存不共生。

5.成礦流體來源分析

5.1超基性鈣鐵質(zhì)流體可能來源于上地?；旌显次镔|(zhì)的深度熔融

一般認為，埃達克巖是由俯沖的洋殼在榴輝巖相條件下熔融形成的（Defant and Drummond，1990；Defant and Kepezhinskas，2001）。但是，銅陵礦集區(qū)侵入巖具有低εNd（t）值和高ISr值以及比典型埃達克巖低的MgO含量（徐曉春等，2012），排除了這些巖石由俯沖洋殼熔融形成的可能性，而可能是幔源玄武質(zhì)巖漿底侵到殼幔邊界誘發(fā)玄武質(zhì)下地殼熔融，或玄武質(zhì)下地殼在增厚（>40km）條件下發(fā)生熔融，斜長石發(fā)生分解，殘留物中出現(xiàn)石榴石，形成埃達克質(zhì)巖漿（王強等，2003）。銅陵地區(qū)中生代巖漿巖形成最早的是獅子山礦田的石英二長閃長巖170.3Ma（K-Ar法，中國科技大學），白芒山的輝石閃長巖147Ma（K-Ar法，地質(zhì)所）略晚于石英二長閃長巖，巖漿的侵入順序是由中性向基性發(fā)展。地幔中玄武質(zhì)下地殼熔融過程中，首先是鉀長石、石英、黑云母、斜長石、角閃石的出熔【7】，早期熔融的成份相當于石英二長閃長巖（中性巖漿）；熔融程度的加深，輝石熔出，相當于輝石閃長巖或輝石二長閃長巖（偏基性巖漿）；最后的熔出相是石榴子石，相當于石榴子石矽卡巖（超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿）。本區(qū)胡村南銅鉬礦床，含銅矽卡巖與石英閃長巖密切伴生，局部可見到石英閃長巖的矽卡巖化，顯示含銅矽卡巖形成于石英閃長巖之后，超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿形成于中性巖漿之后，也形成于輝石閃長巖之后，本區(qū)巖漿演化的順序是石英閃長巖（中性巖漿）→輝石閃長巖（偏基性巖漿）→石榴子石矽卡巖（超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿）。石榴子石矽卡巖（超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿）可能來源于上地幔混合源物質(zhì)的深度熔融。

5.2超基性鈣鐵質(zhì)流體可能來源于中酸性巖漿的深源熔離

來源于上地?；旌显赐圩饔眯纬傻闹兴嵝詭r漿，由于CO2的局部聚集使熔體SiO2游離（不混溶）【6】，使熔體發(fā)生不混溶（熔離）分異作用導致本區(qū)巖漿分異演化向酸、基性兩個相反方向進行。本區(qū)由獅子山石英閃長巖→胡村石英閃長巖→胡村花崗閃長巖→南洪沖花崗閃長巖等構(gòu)成中酸性巖漿的酸性（鉀硅質(zhì)增加，鈣鐵質(zhì)減少）演化序列，由獅子山石英閃長巖→白芒山輝石閃長巖[147Ma（全巖K-Ar法，地質(zhì)所）]→剌山輝石閃長巖→（胡村南銅鉬礦床）含銅矽卡巖（超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿）為中酸性巖漿的基性超基性（鈣鐵質(zhì)增加，鉀硅質(zhì)減少）演化序列。胡村南銅鉬礦床中含銅石榴子石矽卡巖屬于中酸性巖漿熔離分異演化的超基性端元成分—超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿貫入充填成礦，其成礦流體來源于中酸性巖漿的深源熔離。成礦流體中鈣鐵含量很高，所以這種熔離作用發(fā)生在中酸性巖漿中輝石結(jié)晶分離之前。本區(qū)中酸性巖漿輝石結(jié)晶分離形成堆積巖發(fā)生在平均溫度1126℃（1113℃-1130℃）、平均壓力844MPa（715MPa- 907MPa）、相當于地下深度28km（24km～ 30km）【8】。所以超基性鈣鐵質(zhì)流體巖漿可能來源于深度大于28km地殼深部發(fā)生的中酸性巖漿的深源熔離作用。

5.3酸性鉀硅質(zhì)流體可能來源

本礦床鉬礦體具有浸染狀及細脈浸染狀構(gòu)造，鉬礦化體分布在石英閃長巖體頂部內(nèi)接觸帶，顯示成礦流體的稀薄分散性狀。這種流體很難進行長距離遷移，流體的來源就在不遠處，甚至就是賦礦巖體本身，為淺源流體。流體具有高溫高壓強酸性強氧化性特征，這種流體只能來源于巖漿活動。

鉬元素具有很強的親硫性，Mo4+形成MoS2（輝鉬礦）。鉬具有很強的親氧性，Mo6+形成H2MoO4（鉬酸），鉬在海底鐵錳結(jié)核中大量富集。鉬元素還具有很強的親鐵性，鉬在基性超基性巖中會富集在富鐵質(zhì)的暗色礦物中【9】。在中酸性侵入巖中的鉬元素在角閃石、黑云母等暗色礦物及在斜長石中分散聚集。但是當中酸性巖漿中有氣相聚集時，鉬在氣相中富集。這些富集鉬元素的氣相成分需要在角閃石、黑云母及斜長石大量晶出之前分離出來，或在巖漿侵入早期以巖漿射氣的形式分異上升，或在巖漿結(jié)晶作用的早期借助巖漿的退化沸騰作用分異上升。

如果是巖漿射氣形成的鉀硅質(zhì)流體上升交代成礦，則成礦流體來源于賦礦巖體（石英閃長巖）下部后續(xù)侵入的中酸性巖漿的氣體分異作用；或者是巖漿的退化沸騰作用，成礦流體來源于賦礦巖體（石英閃長巖）結(jié)晶過程中巖漿退化沸騰作用，來源于賦礦巖體（石英閃長巖）本身。

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