湖南寶山銅鉬多金屬礦床地球化學(xué)特征研究

王明 胡學(xué)敏 沈德順

摘 ?要：寶山銅鉬多金屬礦床是湖南地區(qū)最典型的矽卡巖-熱液脈型銅多金屬礦床之一，礦床內(nèi)部不僅發(fā)育有Cu-Mo-Pb-Zn-Ag多金屬礦化，而且在礦區(qū)花崗質(zhì)巖體周圍形成了特征鮮明礦化蝕變分帶。本文通過對寶山礦床的地質(zhì)成礦、礦物學(xué)、主微量元素、稀土元素、流體包裹體、穩(wěn)定同位素等方面特征進(jìn)行總結(jié)歸納，研究該礦床的地球化學(xué)特征。

關(guān)鍵詞：地球化學(xué);同位素;成巖成礦;寶山礦床

1前言

湖南寶山銅鉬多金屬礦床位于湖南省桂陽縣，是南嶺成礦帶的重要組成部分，也是湘南一帶最有代表性的矽卡巖-熱液脈型礦床之一。寶山銅鉬鉛鋅銀多金屬礦床礦區(qū)是由東部鉛鋅銀礦床、中部銅鉬礦床、西部鉛鋅銀礦床和北部財(cái)神廟鉛鋅銀礦床組成的。

2地質(zhì)背景

寶山銅鉬多金屬礦床位于南嶺成礦帶的中段北緣，處于揚(yáng)子與華夏兩大板塊相接觸部位（圖1），礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要形成于印支—燕山期，主構(gòu)造線方向?yàn)榻衔鳌睎|，由一系列的背、向斜及斷層所構(gòu)成（唐朝永，2005）。寶山礦區(qū)出露地層主要為泥盆系和石炭系。泥盆系在礦區(qū)出露較少，石炭系在寶山分布十分廣泛，主要由下石炭統(tǒng)的孟公坳組（C1m）、石磴子組（C1sh）、測水組（C1c）及梓門橋組（C1z）和中—上石炭統(tǒng)的壺天群（C2+3h）組成。

3矽卡巖及地球化學(xué)特征

寶山礦床的圍巖蝕變與銅、鉬、鉛、鋅、銀等多種金屬的富集在空間上有聯(lián)系緊密，通過圍巖蝕變作用導(dǎo)致礦體與圍巖中礦物組分產(chǎn)生了明顯的差異。通過研究矽卡巖礦物學(xué)特征、主微量及稀土元素的特征，分析寶山多金屬礦化富集的物質(zhì)來源及元素遷移規(guī)律。

3.1 主量元素特征

在前人對寶山銅多金屬礦花崗巖體的主量元素進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)及投圖（齊釩宇，2012;謝財(cái)銀，2013），總結(jié)有以下主要特征：

（1）寶山花崗巖體的SiO2含量為66.16%-71.91%，平均值為68.99%，屬酸性巖漿。（2）在寶山巖體侵入巖（深成）的TAS圖解中，樣品數(shù)據(jù)大部分投影落入花崗閃長巖、花崗巖之間，為花崗閃長斑巖，且二氧化硅含量較高。（3）在ANK—ANCK圖解中，寶山銅鉬多金屬礦床的樣品A/CNK的平均值1.08，投圖落入過鋁質(zhì)花崗巖的范圍。（4）寶山礦區(qū)的各類侵入巖體的Fe2O3/（Fe2O3+FeO）值均較低，符合大多數(shù)矽卡巖型銅礦的特征。（5）寶山礦床的侵入巖的多數(shù)樣品A/CNK<1.1，結(jié)合礦區(qū)大量的圍巖蝕，可能形成K，Na等元素含量的降低，使得A/CNK值變大，從而推斷寶山礦床的花崗質(zhì)巖體為I型花崗巖。

3.2 微量元素特征

由前人對寶山銅多金屬礦床微量元素分析的結(jié)果可知（齊釩宇，2012;謝財(cái)銀，2013）：

（1）寶山礦床的侵入巖體微量元素在NMORB標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖上，明顯富集Rb、U、K、Pb等，虧損Ba、Ta、Nb、P、Ti等;Nb/Ta=10.2～12.6，平均值為11.3，略高于地殼比值（地殼Nb/Ta=11），說明寶山礦床的侵入巖花崗閃長斑巖可能是幔源巖漿與大量下地殼熔融體混合的后形成的。

（2）根據(jù)謝財(cái)銀（2013）寶山礦床的暗色包體微量元素在NMORB標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖數(shù)據(jù)，富集K、Ba、Rb、Th等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti等元素;Nb/Ta=15.1～15.6，平均值為15.3，接近原始地幔比值（原始地幔Nb/Ta=17.4），說明寶山礦床的包體其巖漿源區(qū)可能主要來自于地幔。

3.3 稀土元素特征

根據(jù)齊釩宇（2012）繪制出了寶山銅多金屬礦床侵入巖稀土元素配分曲線圖分析，樣品中稀土組成十分相似，均具有較高的稀土總量。姚軍明（2006）測定的∑REE=152x10-6～171x10-6，∑LREE/∑HREE=8.19～ 8.95，δEu=0.78～0.82;齊釩宇（2012）測定∑REE=58x10-6～220.92x10-6，∑LREE/∑HREE為5.61～15.64，δEu=0.68～1.02，平均值為0.79。上述結(jié)果均顯示出輕稀土富集而重稀土虧損和較弱的Eu負(fù)異常，反應(yīng)出侵入巖漿經(jīng)歷了較高的分異作用。

4流體包裹體特征

根據(jù)激光拉曼光譜分析結(jié)果，在矽卡巖階段和退化蝕變階段氣液兩相包裹體主要為鹽水溶液包裹體，氣相為H2O，在金屬硫化物階段和螢石-方解石脈階段的螢石中氣液兩相包裹體的氣相只含少量 CO2。多種證據(jù)表明，寶山礦床成礦流體主要為H2O-NaCl體系。

5同位素地球化學(xué)特征

前人對寶山銅多金屬礦床的各類樣品開展了大量的分析（鮑談2014;丁騰、軒一撒，2016），得到的以下結(jié)論。

（1）硫同位素特征

硫化物的硫同位素組成δ34S 表現(xiàn)為較低正值，含量為 1.50‰～4.50‰，變化不顯著，呈現(xiàn)出塔式分布的特征，表明礦床中硫主要來源于巖漿，為燕山早期花崗閃長質(zhì)巖漿。

（2）鉛同位素特征

在對金屬硫化物分析時(shí)，鉛同位素比值相對較穩(wěn)定，變化不顯著，顯示出正常鉛的特征;在利用 H-H 單階段鉛演化模式，測得其鉛同位素年齡為主要集中在129～248 Ma，分布較為分散，反映出鉛元素發(fā)生過混合，表明可能存在其他源區(qū)物質(zhì)的混入。

（3）碳氧同位素特征

在對矽卡巖等分析時(shí)，碳-氧同位素總體上呈近水平線展布，巖漿熱液影響了碳氧同位素組成，暗示著部分碳源可能來自于花崗質(zhì)巖漿巖。

（4）氫氧同位素特征

在對退化蝕變階段、金屬硫化物階段及螢石-方解石脈階段三個(gè)階段的分析中，基本呈現(xiàn)出δ18OH2O值從大到小的趨勢，推斷出早期的成礦流體主要為原生的巖漿水，隨著成礦作用的進(jìn)行，逐步有大氣降水混入。

6成礦作用

6.1 成巖成礦時(shí)代

前人對寶山銅多金屬礦床開展了大量的成巖、成礦研究，得到了許多年齡數(shù)據(jù)。謝銀財(cái)（2013）利用鋯石U—Pb測得花崗閃長斑巖的成巖年齡為156-158Ma。姚軍明（2006）通過對黃鐵礦進(jìn)行Rb-Sr同位素測定其成礦時(shí)代為174±7Ma。目前學(xué)者對成巖年齡為160Ma左右比較認(rèn)可，同時(shí)成礦年齡也為160Ma左右，表明寶山礦床的成巖作用與成礦作用時(shí)間基本一致。

6.2 成礦機(jī)制

寶山銅鉬多金屬礦床中礦體主要賦存于矽卡巖中，成礦作用與矽卡巖關(guān)系十分密切。成礦流體早期以高溫、中高鹽度的巖漿熱液為主，并且有較高的氧逸度，隨成礦作用的進(jìn)行，大氣降水逐漸混入其中，成礦流體中溫度、鹽度及氧逸度均開始下降，不斷發(fā)展為低溫低鹽度的流體，此時(shí)成礦流體的溫度、鹽度、pH 及氧逸度均發(fā)生變化，最終導(dǎo)致了礦床內(nèi)金屬氧化物和硫化物的沉淀，形成礦床（軒一撒，2016）。因此，流體混合作用可能是該礦床主要的成礦機(jī)制。

7結(jié)論

（1）寶山銅多金屬礦床是典型的矽卡巖-熱液脈型銅多金屬礦床，該礦區(qū)的侵入巖主要為花崗閃長斑巖。礦區(qū)內(nèi)含礦花崗質(zhì)巖石呈現(xiàn)良好的礦化蝕變分帶，在花崗質(zhì)巖體內(nèi)部及其相鄰強(qiáng)蝕變區(qū)域，以矽卡巖化為主;在遠(yuǎn)離巖體的圍巖弱蝕變區(qū)域，以碳酸鹽化和硅化為主。

（2）寶山礦床的花崗巖體為Ⅰ型花崗巖，表明巖漿上侵演化過程中未經(jīng)歷明顯的圍巖同化混染作用，礦床為巖漿經(jīng)歷強(qiáng)烈分異作用后形成的產(chǎn)物。

（3）寶山礦床總體上硫同位素、鉛同位素特征變化較小，整個(gè)礦床硫、鉛的來源均較為單一，但在成礦流體運(yùn)移過程中有其他鉛參與了成礦。碳—氧同位素組成受到了巖漿熱液的影響，發(fā)生了一定程度的氧同位素交換作用;氫氧同位素表明，成礦早期流體以巖漿水為主，晚期有大氣降水的加入。

參考文獻(xiàn)

[1] ?伍光英，馬鐵球，柏道遠(yuǎn)，李金冬，車勤建，王先輝.湖南寶山花崗閃長質(zhì)隱爆角礫巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及鋯石SHRIMP定年[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2005，19（2）：198-204.

[2] ?姚軍明，華仁民，林錦富.湖南寶山礦床REE、Pb-S同位素地球化學(xué)及黃鐵礦Rb-Sr同位素定年[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，80（7）：1045-1054.