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德兴铜厂铜矿非常温常压条件下的流体包裹体拉曼光谱特征及其成矿意义

张振亮  
【摘要】: 德兴铜厂斑岩铜矿床是环太平洋成矿带外带组成部分,位于中国江西省德兴市境内,为著名的德兴铜矿田内的主要矿山。矿床拥有铜金属量520万吨(以铜金属工业品位0.40%计算),钼金属量12.8万吨,伴生硫1757万吨,伴生金215吨,伴生银1279吨(均属可供利用储量),是世界著名的特大型斑岩铜矿之一。大地构造位置处在扬子准地台内江南台隆东段的南缘,区域构造上受江南台隆和钱塘坳陷之间的赣东北深断裂带控制,居于深断裂带的上盘。矿田之所以在德兴地区出现,乃是在特定的地质环境中、特定的地质构造和岩浆条件的复合控制下成矿作用的必然产物。 自二十世纪五十年代发现德兴斑岩铜矿以来,先后有多位地质工作者对该矿进行过仔细研究,积累了丰富的地质资料。尽管德兴斑岩铜矿各热液成矿阶段中形成的石英、硬石膏、萤石、方解石中,均含有丰富的流体包裹体,且包裹体类型多、阶段齐全、大小不一(大的粒径可达40微米,小者不足1微米),但大多数研究并没有系统研究流体包裹体的特征、分布及与成矿的关系等,或者仅仅是蜻蜓点水般地掠过。而在《德兴斑岩铜矿》一书中,朱训等人虽较为系统地研究了该矿的包裹体特征如均一温度、爆裂温度、包裹体类型、盐度及成矿压力等,但也存在一些不足。该书在研究流体包裹体时,采用的是包裹体群体分析的方法,如均一温度和爆裂温度的测定;没有按阶段进行分析和研究,也没有对单个流体包裹体的成分及其它特征进行研究。 为了更好地总结和研究斑岩铜矿的流体包裹体特征,促进该类型矿床的普查勘探工作,在国家自然科学基金项目“非常温常压条件下单个流体包裹体的激光拉曼特征研究”的资助下,笔者选择了“德兴铜厂铜矿非常温常压条件下的流体包裹体特征研究及其意义”作为硕士毕业论文的研究课题。以石英、方解石为主矿物,采用包裹体群体分析和单个包裹体分析相结合、天然流体包裹体和人工合成流体包裹体研究相结合的方式,重点研究非常温常压条件下流体包裹体特征,旨在阐述斑岩铜矿成矿作用的过程、成矿物质的迁移和沉淀机制,指导该类型矿床的找矿工作。 通过两年多的系统研究,获得以下结论和成果: ⑴矿区内矿石矿物和脉石矿物中普遍含有大量流体包裹体,矿床成矿作用与含矿热流体的活动密切相关。包裹体类型多样,气相、液相、气液两相、含子晶多相、含液相CO2的多相包裹体均有出现,表明成矿流体由高温向中高温—中低温—低温演化,为一个复杂的连续反应过程。 ⑵矿床的成矿温度变化范围较大,斑岩和围岩的蚀变温度范围为110—5500C,部分5500C以上;主要金属硫化物沉淀阶段为石英-硫化物阶段,其含矿热流体的温度变化范围为190—4000C。至少存在两个成矿高峰期:一个为磁铁矿的成矿高峰期,兼有部分黄铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿、黄铜矿、辉铋矿等矿物出现,含矿热流体的主要温度范围为300—4000C;另一个为黄铜矿、黄铁矿的成矿高峰期,兼有部分镜铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、磁铁矿、斑铜矿、辉铋矿等金属矿物出现,含矿热流体的主要温度范围为200—2500C。 WP=7 ⑶从矿床的深部到浅部,由斑岩的接触带到接触带的内外两侧,成矿温度逐渐降低。矿液自下向上运移而成矿,越向上,矿液活动越强烈,且斑岩下接触带矿体的成矿温度低于上接触带的成矿温度。从成矿作用早期到晚期,含矿热流体的温度也逐渐降低;具体到每一个成矿阶段,开始时温度较高,结束时温度较低。因此,成矿作用过程是一个复杂的含矿热流体的温度下降过程。 ⑷含矿热流体的含盐度变化范围为3—65Wt%,个别高于65Wt%,甚至可达82Wt%,高盐度流体范围(即含子晶的多相包裹体分布范围)与工业铜矿体和矿化斑岩的分布范围基本一致。 ⑸成矿深度为1000—2500米(距当时地表深度);成矿压力变化范围为90—2000个大气压。成矿过程中,含矿热流体曾发生多次减压,并使其液相发生多次沸腾现象。主要成矿作用在相对封闭的条件下进行,到相对开放的条件下结束。 ⑹据合成流体包裹体研究和铜厂铜矿成矿作用研究,该矿主要成矿阶段的金属硫化物大规模淀积,主要跟流体的混合作用和沸腾作用有关,但混合作用是主因,围岩蚀变和热流体的交代作用是次因,还原硫的参与则是推进剂,沸腾作用是这些因素综合作用的结果。而主成矿阶段以前的矿化,主要是跟减温减压引起的沸腾作用有关,但早期的围岩蚀变也扮演了重要的角色。 ⑺包裹体成分分析表明,成矿流体的阴离子成分主要以Cl-、F-、CO32-、HCO3-、SO42-等为主,可能还有部分S2-、HS-等;包裹体气相成分主要为CO2、H2O、SO2等。阳离子以K+、Na+、Ca2+、Mg2+为主,同时还有部分Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cu+、Pb2+、Zn2+等。成矿作用过程中,一般先形成方解石及金属硫化物、氧化物等难溶矿物,然后才形成石盐、钾盐等易溶矿物,这也在包裹体子晶的成分上有所表现。在此过程中,流体一般表现为盐度和密度由小到大再变小的演化规律。 ⑻流体包裹体的拉曼光谱研究表明,水的OH振动峰的拉曼位移、拉曼强度、半高宽随温度、压力、流体含盐度的变化而出现有规律的变化。温度的降低与盐度的增大,均会导致成矿作用的发生。但总的说来,


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