刘山岩等块状硫化物矿床变形改造及铜富集机理研究

■刘山岩等块状硫化物矿床变形改造及铜富集机理研究

项目来源:国家自然科学基金委员会

起止时间:1999—2001年

项目负责:韦昌山

主要完成人:韦昌山，李新辉，魏君奇等

成果概况:岩石化学、微量元素模式和稀土元素分析结果证明:矿区内含矿火山岩形成于弧后盆地环境。流体包裹体、REE、硫和铅同位素资料支持了该矿床为火山—喷气成因，晚期叠加动力变质及岩浆改造作用。采用微压应力矿物应变测量及成分分析等测试手段，首次发现含矿糜棱岩带具有与不同变形期次相对应的流体包裹面（FIP）及同位素的分带性。研究结果表明:刘山岩铜矿是东秦岭造山带中存在强烈改造的火山岩型块状硫化物矿床（VMS）。本研究还紧密配合IGCP368项目和国土资源大调查项目开展工作，不仅对研究超大陆聚合、裂解演化和铜矿富集机理有理论意义，对危急矿山找矿勘探亦具现实意义。详细的主要研究成果与进展如下。

（1）岩石化学、微量元素和稀土元素分析进一步证实，二郎坪群含矿火山岩系为双峰式的岩石组合，成矿大地构造背景为弧后盆地型；提出该弧后拉张盆地自东向西，其拉张速率、拉张距离变小，闭合速度变大，在弧后张性环境中形成的二郎群具有3～4个火山喷发旋回及相关的矿源层；首次提出中新元古代华北地块并非是与扬子地块相碰撞，而可能是在超大陆外缘多岛洋环境中与其他微地块间碰撞，并总结出多岛洋环境中“碰碰船”模式，其中前一部分已为近期部分地质现象逐渐证实，为造山带构造动力学分析提供了新的研究思路。

（2）识别出大量的海底喷流作用证据，结合流体包裹体、REE、硫和铅同位素等资料，证明刘山岩矿床早期具火山喷气沉积成矿特点，有多期热卤水体系混合，晚期有动力变质作用和岩浆作用叠加，其中矿石的REE分配模式多数以具有Eu正异常和Ce负异常为特色；其中成矿模式年龄613Ma，与本次测定的二郎坪群堆晶岩的SmNd等时年龄632Ma相近，与早期喷流成矿相佐证；而与矿化有关的煌斑岩脉内有大量黑云钾长花岗岩包体，表明中生代构造岩浆热事件（121Ma）对矿质叠加改造起重要作用，这对于东秦岭地区此类矿床成矿机理研究及找矿方向具有指导意义。

（3）总结出北秦岭地区沿着与海底喷流有关的含矿层发育巨大的韧（脆）性变形带，在其产状变异地段存在具扩容空间的多个应力阻滑段即为铜锌型或锌—铅—铜型矿床赋存部位，在刘山岩矿区表现为主干剪切带呈向东撒开的弧形构造，使构造变形与矿化强度、矿体厚度与品位等往东及往南递减，具有别于岩浆热液矿床的水平与垂直矿化蚀变分带格局；刘山岩矿区内韧性剪切变形可划分为三期，Pb等同位素数据显示矿体受两次以上的变形变质改造，其中以海西期较强，其次是印支期（同造山期）。在弱变形域内长石牌号很低而往强变形带方向则逐渐增高，铜锌矿化沿糜棱面理→褶劈理→脆性裂隙等部位逐渐发育，体现了韧性剪切带转向脆性域转换过程中的同构造成矿作用，与海西—印支—燕山早期的区域构造背景相对应；在前述研究基础上，认为刘山岩铜矿床的形成是一个同构造发育的长期过程，其产出特征与辽宁红透山等块状硫化物矿床具有一定可比性，并提出（同）剪切带型铜（金）矿床的概念，这对于此类矿床找矿勘查具有一定的参考意义。

（4）对处于同一韧性剪切带内相同层位的刘山岩矿床与东部茅草沟铜矿点黄铁矿结构与应变对比分析表明，在距离早期原始喷流中心不同位置、经受后期动力变质不同强度以及岩浆热液改造作用类型等时空区段的黄铁矿类型明显不同；而刘山岩矿区内不同阶段形成黄铁矿结构和化学成分图像（包括微区成分分析、单矿物微量分析等）与应变强度具有对应性，尤其是在具草莓状残余结构的环带状黄铁矿较为明显，黄铁矿较其他硫化物对构造应力反映较灵敏，可作为判断成矿期（后）存在韧（脆）性变形机制的实用指示体，反映初始矿化层可能受塑性流动与差异性活化作用而逐渐富集，剪切压溶作用是铜的主要富集机制；此外，二郎坪群各喷发旋回晚期有大量硅质板岩出现，后期往往被韧性剪切带改造成硅质变晶糜棱岩，石英等矿物成分变迁、Si同位素和变形强度递变等反映了喷流矿床的成矿构造环境的演化过程，这是研究此类矿床的关键性标志物之一。总体上，通过黄铁矿、石英等应力矿物的微观解剖，有助于相关研究者从微观构造动力成矿角度探讨铜矿聚集机理。

（5）经过系统采集样品分析及室内大量薄片鉴定，首次在弱应变域新发现的可供测量反映构造变形转换期流体包裹体迹线，其空间排列与拉长石英晶体的柱面（m）近于平行，有关物理化学特点与喷流期及晚期变形变质、岩浆热液叠加期具有明显区别，同时设计出一套包括费氏台、冷热台及成分分析等统一流程的测试设备方案。流体包裹体迹线测试是本项目的特色与关键，特别是有别于其他研究者所探讨的构造变形转换期间微裂隙与成矿关系，是国内外相关研究者尚没有取得突破性进展的领域，相信有关研究成果会对相关研究起到借鉴与促进作用。

（邓爱云　编）