湖北銅綠山銅鐵礦床地球化學(xué)特征與礦床成因初探

趙承佑

（大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅綠山礦，湖北 大冶 435100）

湖北銅綠山銅鐵礦床的類型是典型的矽卡巖型銅鐵礦床。礦床的成礦階段主要可以劃分為五個階段，分別為：干矽卡巖階段、濕矽卡巖階段、氧化物階段、石英硫化物階段和碳酸鹽階段。礦石礦物主要有三種，分別為磁鐵礦、赤鐵礦以及黃銅礦。脈石礦物主要以碳酸鹽礦物以及石榴石為主。本文主要通過研究礦床中的同位素，來探討礦床形成的原因。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

湖北銅綠山銅鐵礦床的地理位置處于長江中下游的銅鐵成礦帶以及西部鄂東成礦區(qū)。地理位置上處于淮陽地塊和江南地塊之間。該區(qū)域主要經(jīng)歷了三個階段，分別為：前震旦紀(jì)基底形成階段；震旦紀(jì)早三疊世沉積蓋層階段；中三疊世以來的碰撞造山以及造山后板內(nèi)變形階段等。地層出露方面，從元古界到新生界中缺失泥盆統(tǒng)和石炭統(tǒng)，其余年代地層均有出露。

2 礦床成因

（1）礦區(qū)地質(zhì)。銅綠山礦床處于陽新復(fù)式巖體西北端與姜橋斷裂交匯處，圍巖主要為下三疊統(tǒng)大冶群碳酸鹽巖。礦區(qū)構(gòu)造主要由巖層斷裂疊加而來，其中，縱向構(gòu)造為礦區(qū)主要構(gòu)造形式，控制了主要礦體的分布，其接觸帶的構(gòu)造較為復(fù)雜。礦床的西北方向有較大量石英礦產(chǎn)分布。

（2）礦體特征。礦體的形態(tài)主要為透鏡狀，主要由12個大小不同的礦體構(gòu)成，部分礦體規(guī)模較大，可以作為工業(yè)礦體進(jìn)行開采。礦床類型主要為銅鐵礦，其中以鐵礦居多，約占全部礦產(chǎn)總量的51%，銅礦與鐵礦相比較較少。

（3）礦石特征。礦床中的礦石礦物主要是金屬礦物，赤鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦三種礦物的含量相對較高。同時，還伴生有輝銅礦、黃鐵礦以及孔雀石，其含量相對較少。礦床中還存在著許多非金屬礦物，主要包括斜長石、方解石、石榴石、金云母以及透輝石等，含量較多的有碳酸鹽礦物、石英以及石榴石等。礦石的結(jié)構(gòu)即礦石的交代結(jié)構(gòu)、礦石的分離結(jié)構(gòu)等的總稱。礦石的構(gòu)造主要分為幾種類型，分別是條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造以及脈狀構(gòu)造等。銅綠山銅鐵礦床礦石主要為半自形結(jié)構(gòu)，成分以銅鐵礦為主，其次為銅礦石，主要以赤鐵礦、斑銅礦和黃銅礦等礦物的形式產(chǎn)出。

（4）成礦階段。本文以礦石的結(jié)構(gòu)、礦物共生組合、礦物交代關(guān)系和礦物共生組合為依據(jù)，將銅綠山銅鐵礦床的成礦過程分成了幾個階段，分別為：干矽卡巖階段、濕矽卡巖階段、氧化物階段、石英硫化物階段以及碳酸鹽階段。其中干矽卡巖階段，主要形成透輝石和石榴子石；石英硫化物階段，主要形成石英、斑銅礦和黃鐵礦；濕矽卡巖階段，主要形成綠簾石；碳酸鹽階段，主要形成白云石和方解石；氧化物階段形成的礦石種類最多，包括金云母、磁鐵礦以及赤鐵礦等。

3 地球化學(xué)特征分析

本文采用同位素地球化學(xué)測試方法對該地區(qū)地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，主要針對區(qū)內(nèi)礦石賦存最為集中的矽卡巖和大理巖，具體的礦物以包含黃鐵礦、黃銅礦、白云石和綠簾石等，其同位素含量測試數(shù)據(jù)見表1。

3.1 硫同位素地球化學(xué)特征

銅綠山礦床地質(zhì)工作程度相對較高，前人已經(jīng)對該礦床中硫的同位素做出了大量的研究，研究主要采用測試方法，測試對象包括矽卡巖、大理巖等。本文采用同樣方法對硫同位素地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，采集相關(guān)的硫同位素樣品并對其進(jìn)行測試，測出礦石中礦物硫同位素的含量。測試數(shù)據(jù)表明，銅綠山銅鐵礦床矽卡巖、大理巖礦物中硫同位素的同位素測量為正值，含量在0.1%到6.5%之間，變化范圍較窄。其中，黃鐵礦中硫同位素的含量大于黃銅礦中硫同位素的含量，表明在硫化物沉淀過程中硫同位素的分餾過程基本達(dá)到了平衡狀態(tài)。另外，在分布方面，硫同位素成塔狀分布，說明了礦石中的硫元素來源于深源巖漿。

表1 銅綠山銅鐵礦幾種礦物中S、Pb、Cu、Fe元素同位素含量

3.2 鉛同位素地球化學(xué)特征

據(jù)資料顯示，銅綠山銅鐵礦床矽卡巖、大理巖礦物中鉛同位素的變化范圍為15.1%至18.4%，變化范圍較窄。樣品測試時，所有樣品都落在地幔演化線與造山帶演化線之間。由此可見，鉛同位素在上侵過程中受到了地殼物質(zhì)的混染。

通過礦床成因分解圖，可以追蹤礦石中鉛的源區(qū)。為了使結(jié)果更可靠，在做樣品測試時排除了時間因素的影響，使對鉛同位素追蹤的過程更有意義。測試結(jié)果顯示有2個樣品落在了地殼與地幔混合的俯沖帶，有3個樣品落在了造山帶的交界區(qū)域。因此，可以看出礦石中的鉛主要產(chǎn)于上侵過程中地殼物質(zhì)影響的幔源巖漿。

4 結(jié)語

綜上所述，銅綠山礦床硫同位素的組成范圍較窄，呈現(xiàn)斜塔式的分布，表明硫化物礦石中的硫具有深源的特性，證明銅綠山礦床中的硫元素主要來源于深源巖漿。礦床中的礦石方面，同位素的比值普遍顯示鉛同位素的穩(wěn)定性較好，放射性的鉛含量較低，具有高品質(zhì)鉛的特征，證明鉛主要是產(chǎn)于上侵過程中受地殼物質(zhì)影響的幔源巖漿。本文對銅綠山礦床硫、鉛的同位素研究結(jié)果均表明成礦的物質(zhì)主要來源于幔源巖漿，由富集的地幔巖漿經(jīng)下地殼的混染及分離結(jié)晶作用而形成。

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