福建紫金山斑岩—浅成热液成矿系统的精细矿物学研究

发布时间：2020-07-05 04:57

【摘要】：紫金山矿集区是典型的斑岩-浅成热液Cu-Au-Mo-Ag成矿系统,包括紫金山高硫型铜金矿床、罗卜岭斑岩型铜钼矿床、悦洋低硫型银多金属矿床、龙江亭和五子骑龙中硫型铜矿床等。紫金山矿集区中矿石矿物种类丰富,包括蓝辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、硫砷铜矿、黄铜矿等主要铜矿物,碲金矿、碲银矿等金银矿物,硫钨锡铜矿、硫钼锡铜矿、硫锡砷铜矿、硫砷锡铁铜矿等钨锡矿物,砷黝铜矿、黝铜矿、碲砷黝铜等黝铜族矿物,硫铋铜矿、恩硫铋铜矿、硫铋铅铁铜矿等含铋铅硫盐矿物。硫钼锡铜矿、硫砷锡铁铜矿、硫锡砷铜矿、恩硫铋铜矿和硫铋铅铁铜矿在紫金山地区属于首次发现,其中硫钼锡铜矿和硫砷锡铁铜矿在国内均属于首次报道。紫金山铜金矿床的主要铜矿物的演化顺序为：黄铜矿+砷黝铜矿→斑铜矿→蓝辉铜矿+硫砷铜矿→铜蓝,指示成矿流体从中硫化型向极高硫化型演化的过程。从浅部到深部,紫金山铜金矿床的主要铜矿物呈现斑铜矿→蓝辉铜矿→铜蓝的变化,相对应的含锡矿物从黄锡矿→似黄锡矿→硫砷锡铁铜矿+硫锡铁铜矿的变化,均表明晚期来源于深部的成矿流体具有高硫逸度和高氧逸度特征。硫钨锡铜矿在紫金山矿集区中广泛出现,且以斑岩型矿物组合为特征,是一种潜在的指示斑岩型成矿系统的矿物。硫钼锡铜矿的出现则指示高硫逸度和强酸性的热液环境。紫金山铜金矿床深部、五子骑龙矿床上部和龙江亭矿床上部均有出现含硫砷锡铁铜矿的Cu-Sn-As矿物组合。该Cu-Sn-As矿物组合主要形成于高硫型热液成矿系统的底部,代表着斑岩型热液系统向高硫化型热液成矿系统过渡的环境,也是一种潜在的指示斑岩型矿化系统的矿物组合。电子探针分析表明紫金山铜金矿床中的硫砷铜矿和硫锡砷铜矿具有多期次生长的成分环带特征,特别是出现W和Sn的环带特征。火山热液成因的铜蓝还出现Se的环带特征。紫金山铜金矿床中的闪锌矿和方铅矿,呈现高Cu低Fe的特征,是典型的高硫型铜矿化的产物。从中低硫型铜矿化到高硫型铜金矿化的热液演化过程中,黝铜矿族矿物的成分特征呈现富铁砷黝铜矿→富铋砷黝铜矿→富锌砷黝铜矿+富锌黝铜矿→硫砷铜矿→富碲黝铜矿的变化特征,反映高硫型成矿流体富集Sb、As和Te特征。硫化物的LA-ICP-MS微量元素分析表明紫金山矿田中的斑铜矿是Bi和Ag的主要载体,蓝辉铜矿是Au和Ag的主要载体,黄铜矿中含较高含量的Ag和In,部分样品中的铜蓝具有高Se的特征,主要的矿石矿物中普遍含有较高的Ge。通过使用X射线微区衍射方法收集数据,结合正空间方法(EPCryst))和Rietveld法进行晶体结构精修和测定,成功测出了硫钨锡铜矿的晶体结构,同时解决了与其同构的硫钼锡铜矿的晶体结构问题。Rietveld结构精修的因子分别为：Rp=9.06%, Rwp=8.31%, RB=3.16%,Re=2.17%。得出硫钨锡铜矿是面心立方结构,空间群是F-43m,晶胞参数是a=10.8178A, W, Sn和Cu原子分别占据4a、4c和24f位置,S原子占据两套的16e位置。晶体结构描述为W-Sn-Cu四面体层和Cu-S四面体层按照闪锌矿结构的方式堆叠而成。通过应用MC-ICP-MS对紫金山铜金矿床中的主要铜矿物进行了铜同位素比值分析,结果表明紫金山铜金矿床中铜矿物的铜同位素比值变化范围较大,δ65Cu值介于-11.84‰到1.52‰之间。其中蓝辉铜矿-铜蓝-斑铜矿组合的铜同位素比值均在零附近,呈现原生高硫型热液成因特征。表生淋滤带中的铜矿物则呈现极低的δ65Cu特征,然而紫金山铜金矿床中并没有出现次生富集带所具有的正高铜同位素比值特征。根据紫金山矿区地势特征和断裂构造的发育,推测淋滤带走的富65Cu流体大部分沿着裂隙进入汀江河水中,还有部分的铜沿着裂隙富集在矿床的深部的某个部位还未发现。通过系统的矿物学和矿物地球化学研究表明,紫金山矿集区是一个巨大的斑岩-浅成热液成矿系统,其深部有巨大斑岩成矿潜力,特别是大岩里和二庙沟矿化点的深部。
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.2
【图文】：

紫金山矿田,区域地质构造,略图

断裂带北西段与北东向宣和复背斜南西倾伏端交汇部位，上杭北西向白垩纪陆相火山一沉积盆地东缘(图2-1)。其中，前中生代老地层构成北东向的宣和复式背斜，侏罗纪火山-岩装岩带沿着背斜两翼的北西向断裂带分布。从晚侏罗世到白垩纪，区域上以北西向为主的燕山晚期火山活动带叠加于燕山早期的火山-花岗岩带上，构成紫金山地区复杂的、多期次的构造-岩聚活动叠加事件，并为紫金山地区系列矿床的形成提供了得天独厚的地质环境。2.2 地层闽西南地区出露的地层包括震旦系基底岩系、晚古生代-中三叠世以海相沉积为主的盖层岩系和以及中新生代陆相碎肩-火山岩系，其中缺失志留系及下泥盆统地层（表2-1)。紫金山矿区内地层简单，有下震旦统楼子坝组下段的浅海相变质细碎屑岩、晚泥盆世天瓦果组和桃子坑组之浅海一滨海相碎屑岩、早石炭世林地组下段滨海相碎屑岩和晚石炭世船山组海相沉积之碳酸盐岩，早白垩世石帽山群下组下段喷发沉积火山碎屑岩及第四系残坡积物。其地层特征如下：震旦系：下震旦统楼子现组分布于西北部同康新屋下及东南部的双丰水库等地。总体上为一套深海-浅海相

紫金山矿田,区域矿产,地质简图

图2-2紫金山矿田区域矿产地质简图（改自钟军等，2011)Fig 2-1 Sketch map of ore geology in Zijinshan orefield (modified from Zhong et aL, 2011)白垩系：主要分布于南部的上杭盆地，为陆相红色火山喷发沉积和红色陆屑建造，主要地层有下统石帽山群、上统沙县组、赤石群。下统石帽山群分布于紫金山西南呈孤岛状在悦洋和碧田等地均有出露，是一套陆相火山碎屑沉积岩，分为上下两组，其中下组为紫红色复成分（砂）烁岩、粉砂岩、安山岩，上组为（沉）凝灰岩、流纹岩、粗面岩等，是本区最重要的铜金含矿层位。上统沙县组和赤石群为红色复陆屑建造，主要为紫红色砂碌岩、粉砂岩夹凝灰质砂岩，是砂岩铜矿化层位。此外还零星分布着第四系地层，主要是一些砂烁岩、粉砂质岩类型，多为残坡积物、冲积物和风化红土层。

【参考文献】