王敏芳，尚曉雨，魏克濤，劉冬勤，張富成

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，湖北 大冶 435100)

0 引 言

長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶是中國(guó)最著名的成礦帶之一，鄂東南礦集區(qū)位于該成礦帶的最西段，礦集區(qū)內(nèi)以鐵、銅礦床為主，其次為金、鎢、鉬礦床等，礦床類型主要有矽卡巖型和矽卡巖-斑巖復(fù)合型等[1-8]。前人對(duì)鄂東南礦集區(qū)諸多礦床的成巖成礦時(shí)代、成礦地球動(dòng)力學(xué)背景、成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦巖體特征等問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，認(rèn)為礦床與晚中生代巖漿侵入活動(dòng)關(guān)系密切[7,9-20]。

銅綠山銅鐵金礦床早在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)開(kāi)始了大規(guī)模的勘查和開(kāi)采工作，前人對(duì)銅綠山礦床的地質(zhì)背景、成巖成礦時(shí)代和礦床成因等方面進(jìn)行了大量研究[11-12,15，20-23]。研究認(rèn)為，銅綠山礦床為矽卡巖型礦床，其成巖成礦時(shí)代為晚侏羅世—早白堊世[12]。除此之外，礦床內(nèi)還發(fā)育隱爆角礫巖型金(銅)礦體，疊加于矽卡巖型銅鐵礦體上，經(jīng)隱爆角礫巖化形成，是巖漿侵入后熱液-構(gòu)造演化的結(jié)果[11]。穩(wěn)定同位素研究認(rèn)為，銅綠山礦床中S和C元素均來(lái)自深部巖漿[16]，且Sr-Nd同位素表明其巖漿源區(qū)可能為富集地幔[15]。近年來(lái)，張世濤等利用短波紅外光譜(SWIR)技術(shù)全面細(xì)致地進(jìn)行了礦床圍巖蝕變空間分帶研究[24]。自2006年以來(lái)，隨著兩輪全國(guó)危機(jī)礦山接替資源勘查項(xiàng)目的進(jìn)行，在礦區(qū)深部新發(fā)現(xiàn)隱伏礦體。銅綠山礦床作為鄂東南礦集區(qū)典型的矽卡巖型銅鐵金多金屬礦床，其蝕變礦化特征明顯，為開(kāi)展不同成礦階段中流體演化特征提供了理想的研究對(duì)象。因此，本文在詳細(xì)的野外觀察及室內(nèi)研究基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鄂東南礦集區(qū)銅綠山矽卡巖型銅鐵金礦床的成礦巖體(石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖)、不同成礦階段樣品分別進(jìn)行采樣，采用不同的測(cè)試方法，從元素地球化學(xué)的角度對(duì)成礦流體性質(zhì)及來(lái)源進(jìn)行探討，進(jìn)一步豐富銅綠山礦床成礦流體演化特征研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)江中下游地區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣、秦嶺—大別造山帶和華北板塊南側(cè)。西北界為襄陽(yáng)—廣濟(jì)斷裂，斷裂以北為大別造山帶，以南為長(zhǎng)江中下游西段；東北界為郯城—廬江斷裂，斷裂以西為大別造山帶和華北板塊，以東為長(zhǎng)江中下游中東段；南界為陽(yáng)新—常州斷裂，以北為長(zhǎng)江中下游地段，以南為揚(yáng)子板塊，內(nèi)部發(fā)育沿江分布的斷裂帶以及NW向斷裂(圖1)。鄂東南礦集區(qū)NWW向褶皺和斷裂為本區(qū)最主要的控礦構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)地層從古生界到中新生界均有發(fā)育，古生界主要發(fā)育于西南部，中生界分布較為廣泛，其中下三疊統(tǒng)大冶群大理巖、白云質(zhì)大理巖及蒲圻組砂頁(yè)巖是該區(qū)矽卡巖型銅鐵礦床重要的賦礦圍巖[23,25-27]。該區(qū)發(fā)育大量中酸性侵入巖和火山巖，出露面積達(dá)1 100 km2，約占全區(qū)面積的23%。其中，火山巖主要分布于湖北省大冶市保安鎮(zhèn)、金牛鎮(zhèn)和靈鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間，成巖時(shí)代為125～130 Ma，屬早白堊世?；鹕綆r自下而上分為馬架山組、靈鄉(xiāng)組和大寺組，巖性主要包括玄武巖、英安巖、粗面巖和流紋巖等[28]。區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的中酸性侵入巖自北向南包括鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)、陽(yáng)新和殷祖六大巖體，以及一些小的花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖體，如銅綠山、銅山口、阮家灣、龍角山、傅家山等(圖1)。前人研究成果表明，區(qū)內(nèi)的巖漿活動(dòng)可以分為兩期：早期集中在134～152 Ma，主要由輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖組成；晚期集中在127～134 Ma，主要由花崗巖和火山巖組成[17-18,29]。

圖件引自文獻(xiàn)[1]、[18]和[29]圖1 鄂東南礦集區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological Sketch Map of the Southeastern Hubei

圖件引自文獻(xiàn)[31]、[34]和[35]圖2 銅綠山矽卡巖型銅鐵金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Tonglushan Skarn-type Cu-Fe-Au Deposit

研究區(qū)重要的礦床類型和典型礦床包括矽卡巖型鐵礦床(如鐵山、金山店、程潮)、斑巖-矽卡巖型銅鉬礦床(銅山口和豐山洞)、矽卡巖型銅金礦床(雞籠山、雞冠嘴)、矽卡巖型銅鎢礦床(阮家灣)和矽卡巖型銅鐵金礦床(銅綠山)，這些礦床均屬于與燕山期中酸性侵入巖有關(guān)的成礦系列。近年來(lái)，隨著越來(lái)越多的高精度成礦年齡報(bào)道，如輝鉬礦Re-Os定年、金云母Ar-Ar定年和榍石U-Pb定年等，表明鄂東南礦集區(qū)斑巖-矽卡巖型礦床的形成大多集中于135～143 Ma，屬早白堊世[27,30-33]。

2 礦床地質(zhì)特征

銅綠山矽卡巖型銅鐵金礦床位于鄂東南礦集區(qū)中部，地處湖北省大冶市西南約3 km處(圖2)，是鄂東南礦集區(qū)內(nèi)最大、最富的礦床。據(jù)統(tǒng)計(jì)，銅綠山礦床的Cu金屬儲(chǔ)量超過(guò)1.34 Mt(平均品位為1.68%)，Au金屬儲(chǔ)量為81 t(0.45×10-6)，鐵礦石儲(chǔ)量為72 Mt(39.7%)，伴生Co、Ag和Mo等多金屬[23-24,34]。礦區(qū)出露的地層主要為下三疊統(tǒng)大冶群第五～七巖性段的條帶狀白云石大理巖、中厚層夾薄層大理巖、條紋狀含灰質(zhì)白云石大理巖[35]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要由印支期和燕山期構(gòu)造變形疊加而成，印支期主要形成NWW向褶皺、壓扭性斷裂構(gòu)造，燕山期為NNE向褶皺、壓扭性斷裂構(gòu)造。礦床和礦體的分布受到這兩組不同時(shí)期、不同性質(zhì)構(gòu)造控制[26]。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，侵入與噴出活動(dòng)多期出現(xiàn)，侵入巖占礦區(qū)總面積的85%，為燕山早期第三次巖漿侵入形成[36]。地表因被第四系覆蓋，巖基出露甚少，巖體邊界主要依靠鉆孔、磁法和重力等資料推定[10]。與銅綠山礦床成礦關(guān)系密切的巖體巖性主要為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖[23,31,34-35,37]。此外，礦區(qū)局部還發(fā)現(xiàn)有后期的鈉長(zhǎng)斑巖脈和煌斑巖脈[22,31]。

銅綠山石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖巖株?yáng)|西長(zhǎng)4 km，南北寬3.5 km，面積為11 km2。區(qū)內(nèi)后期發(fā)育的煌斑巖脈、鈉長(zhǎng)斑巖脈等切穿石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖或礦體(圖2)。石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖主要由斜長(zhǎng)石(體積分?jǐn)?shù)為50%～60%)、角閃石(15%～20%)、鉀長(zhǎng)石(約15%)、石英(約15%)及少量的黑云母組成[圖3(a)]。副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石和獨(dú)居石等。SHRIMP鋯石U-Pb定年表明銅綠山石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的侵位年齡為(138.5±2.5)Ma[32]。

銅綠山礦床分南、北兩個(gè)礦區(qū)，由13個(gè)大小不等的礦體群組成，根據(jù)這些礦體在地表的展布方向，劃分出NNE向(NE22°)、NEE向(NE60°)和NNW向(NW15°～NW20°)3個(gè)礦帶，其中主礦帶呈NNE向延伸(圖2)。礦體呈舒緩的舌狀超覆于大理巖之上，而大理巖主要呈捕虜體狀分布在石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖內(nèi)。在剖面上，礦體沿大理巖接觸帶斜列分布。其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體規(guī)模較大，Ⅱ、Ⅴ號(hào)礦體次之。以往發(fā)現(xiàn)的礦體主要集中在礦區(qū)淺部主背斜的核部和東翼，如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ及Ⅺ號(hào)礦體等。近年來(lái)，在銅綠山礦集區(qū)主背斜西翼深部和Ⅺ號(hào)礦體東側(cè)深部發(fā)現(xiàn)了隱伏的號(hào)礦體及深部Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體。在Ⅺ號(hào)礦體下方發(fā)育隱爆角礫巖型金(銅)礦體，長(zhǎng)約120 m，平均厚約20 m，控制延伸超過(guò)300 m[11]。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等；礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—他形晶粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)和重結(jié)晶結(jié)構(gòu)等[11]。礦石礦物主要有黃銅礦、斑銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦，含少量的輝銅礦、輝鉬礦、閃鋅礦、黝銅礦、鏡鐵礦、自然金和銀金礦[35]。

銅綠山礦床的圍巖蝕變十分發(fā)育。張世濤等利用短波紅外光譜技術(shù)對(duì)1 320件樣品進(jìn)行了研究，將銅綠山礦床的圍巖蝕變由致礦巖體到接觸-蝕變礦化中心分別劃分為絹云母-綠泥石-鉀化帶、高嶺石-綠泥石-弱矽卡巖化帶、皂石-綠泥石-強(qiáng)矽卡巖化帶[24]。矽卡巖礦物主要有石榴石、透輝石、綠簾石、陽(yáng)起石、綠泥石、蛇紋石、金云母等，表現(xiàn)為鎂矽卡巖礦物特征[圖3(b)～(d)]。根據(jù)礦物組合特征，銅綠山礦床的成礦階段可以劃分為矽卡巖階段、退化蝕變階段、氧化物階段、硫化物階段和碳酸鹽階段。矽卡巖階段主要產(chǎn)出石榴石、透輝石等高溫?zé)o水硅酸鹽礦物[圖3(b)]；退化蝕變階段常常出現(xiàn)綠簾石、綠泥石等含水硅酸鹽礦物，可見(jiàn)綠簾石呈團(tuán)塊狀集合體產(chǎn)于石榴石和透輝石中[圖3(c)]；氧化物階段主要形成金云母和大量磁鐵礦，是鐵礦床的主要成礦階段[圖3(d)～(e)]；硫化物階段以產(chǎn)出大量黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等金屬硫化物為特征，是銅礦床的主要成礦階段，該階段還出現(xiàn)大量石英[圖3(f)～(g)]；碳酸鹽階段以大量的碳酸鹽礦物出現(xiàn)為特征(如方解石)，并發(fā)現(xiàn)少量螢石和黃鐵礦[圖3(h)]。

Bn為斑銅礦；Bt為黑云母；Cal為方解石；Ccp為黃銅礦；Chl為綠泥石；Cv為銅藍(lán)；Di為透輝石；Ep為綠簾石；Fl為螢石；Grt為石榴石；Mag為磁鐵礦；Phl為金云母；Pl為斜長(zhǎng)石；Q為石英；Hem為赤鐵礦圖3 石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及不同成礦階段樣品礦物組合特征 Fig.3 Characteristics of Quartz Monzodiorite and Mineral Assemblage of Samples in Different Metallogenic Stages

3 樣品采集及分析方法

本次研究樣品均采自鄂東南礦集區(qū)銅綠山礦床，對(duì)石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、矽卡巖、黃銅礦礦石分別進(jìn)行采樣，共計(jì)8件樣品。其中，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖新鮮樣品3件，矽卡巖樣品5件，黃銅礦礦石樣品1件。各樣品的詳細(xì)信息及礦物組成特征見(jiàn)表1。

本次研究分別對(duì)石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和矽卡巖樣品進(jìn)行了主量、微量和稀土元素(REE)分析，對(duì)黃銅礦礦石進(jìn)行了微量和稀土元素分析。其中，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和矽卡巖樣品的主量元素分析采用X熒光光譜儀熔融巖石主量精密分析法(ME-XRF26)，微量元素分析采用四酸消解電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法(ME-MS61)，稀土元素分析采用熔融法電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法(ME-MS82)。黃銅礦礦石樣品微量元素分析采用四酸消解電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析法(ME-ICP61)，稀土元素分析采用熔融法電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法(ME-MS82)。本次研究的所有分析工作均在澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司完成。

4 元素地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及不同成礦階段樣品主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖具有富Si(SiO2含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為 62.1%～63.9%)、富堿(Na2O與K2O含量之和為7.43%～7.71%)、貧Mg(MgO含量為0.99%～1.43%)、貧Ti(TiO2含量為0.47%～0.56%)的特點(diǎn)，里特曼指數(shù)為2.84～3.04，平均為2.92，屬鈣堿性巖石系列，與張世濤等的研究結(jié)果[20]一致?？傮w看來(lái)，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖相對(duì)于矽卡巖樣品普遍具有高Si，低Fe、Mg、Mn的特點(diǎn)(表2、圖4)。

表1 銅綠山礦床采集樣品特征Tab.1 Characteristics of Collecting Samples in Tonglushan Deposit

矽卡巖階段樣品中CaO含量為31.90%～32.90%，SiO2為36.7%～38.1%，Al2O3為13.20%～13.80%，F(xiàn)e2O3為10.24%～12.79%，MgO為1.10%～1.32%。退化蝕變階段樣品中SiO2含量為28.9%，F(xiàn)e2O3為8.82%，MgO為0.77%。氧化物階段樣品中SiO2含量為23.6%，MgO為11.20%(高于石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及其他成礦階段樣品，推測(cè)是金云母中Mg含量較高所致)，F(xiàn)e2O3為5.38%，CuO含量極低，基本無(wú)礦化。硫化物階段樣品SiO2含量為32.5%(明顯高于退化蝕變階段和氧化物階段樣品，推測(cè)與硫化物階段出現(xiàn)石英有關(guān))，F(xiàn)e2O3為9.36%，MgO為16.50%，CaO為6.18%，表現(xiàn)為高M(jìn)g、低Ca特征，CuO為3.34%，SO3為8.54%，為銅礦化樣品。

表2 主量元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Major Elements

石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和不同成礦階段樣品主量元素圖解(圖4)表明各階段中主量元素的變化特征。從圖4可以看出，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖具高Si，低Fe、Mn、Mg、Ca的特征，當(dāng)發(fā)生礦化時(shí)，不同成礦階段表現(xiàn)出不同的主量元素變化特征。從石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖到早期矽卡巖階段，再到晚期硫化物階段，F(xiàn)e2O3和MnO含量均表現(xiàn)出先增大再減小的特征，表明在接觸交代過(guò)程中，F(xiàn)e、Mn等元素逐漸被成礦流體從巖體中帶出，在構(gòu)造有利位置發(fā)生沉淀并富集。從矽卡巖階段到硫化物階段，MgO和CaO含量表現(xiàn)出截然不同的變化特征，當(dāng)?shù)V化強(qiáng)烈時(shí)，MgO含量急劇增高，CaO含量急劇降低，說(shuō)明礦化可能與鎂矽卡巖有關(guān)，這與野外觀察到黃銅礦礦體常常產(chǎn)于透輝石矽卡巖中的地質(zhì)現(xiàn)象相吻合[圖3(e)]。

4.2 稀土元素

石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖具有富集大離子親石元素(LILE)K、Rb、Ba、Sr，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Zr、Hf、P、Ti的特點(diǎn)[圖5(a)]，可能是磷灰石、鐵鈦氧化物殘留源區(qū)或分異所致。而不同成礦階段樣品的微量元素分布特征與石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖存在一定的差異。其中，矽卡巖階段樣品中微量元素含量總體較低[圖5(a)]，其他各階段樣品中微量元素含量普遍高于矽卡巖階段樣品，且具有相對(duì)高的Y、Yb和Lu含量，并且從氧化物階段到硫化物階段，樣品富集Rb、U、La、Sr，而虧損Th、Nb、Nd、Ti、Yb等。

稀土元素作為具有相同或相近的電價(jià)和離子半徑以及相似地球化學(xué)行為的元素組，其在巖漿作用體系中礦物或礦物-熔體之間的分配行為主要受晶體場(chǎng)控制，具有普遍一致的獨(dú)特地球化學(xué)特征。因此，稀土元素是探討與巖漿作用有關(guān)的成巖成礦地質(zhì)地球化學(xué)過(guò)程的示蹤劑[38-40]。銅綠山礦床中，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式整體表現(xiàn)為富集輕稀土元素的右傾型，稀土元素總含量較高((167.3～204.4)×10-6)，平均為191.3×10-6；輕、重稀土元素總含量之比(LREE/HREE)為15.89～18.62，平均為16.98，輕稀土元素富集，且輕、重稀土元素分餾明顯，(La/Yb)N值為22.52～31.08，平均為25.58；Eu異常不明顯(平均為0.96)，表明早期巖漿演化過(guò)程中并未發(fā)生強(qiáng)烈的斜長(zhǎng)石結(jié)晶分異作用，且無(wú)明顯Ce異常[圖5(b)、表3]。黃圭成等研究認(rèn)為，銅綠山礦床成礦物質(zhì)來(lái)源于源區(qū)深度大于40 km的富集地幔[10,15]。戴鳳巖等研究認(rèn)為，重稀土元素Tm異常在地殼巖石中是普遍存在的，Tm異常對(duì)于成巖成礦及物質(zhì)來(lái)源有重要的指示意義[42]。一般來(lái)說(shuō)，稀土元素配分模式中，Tm較為平滑表示巖石為幔源性質(zhì)，Tm正異常則表示巖石物質(zhì)來(lái)源為上地殼或受到上地殼物質(zhì)混染[42]。因此，石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖稀土元素地球化學(xué)特征表明在銅綠山礦床的成礦過(guò)程中存在地殼物質(zhì)混染，這也與石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖微量元素蛛網(wǎng)圖[圖5(a)]上富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征完全一致。

圖中粗虛線表示主量元素含量的變化趨勢(shì)圖4 主量元素圖解Fig.4 Diagrams of Major Elements

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；wp為原始地幔含量；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化、原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[41]圖5 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.5 Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram and Chondrite-normalized REE Pattern

矽卡巖階段樣品稀土元素總含量為(61.8～95.7)×10-6，平均為78.75×10-6，相對(duì)較低；LREE/HREE值為3.26～4.53，平均為3.90；Eu異常不明顯(1.05～1.11)，平均為1.08(表3)。其稀土元素配分模式明顯有別于石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及其他成礦階段樣品，表現(xiàn)為相對(duì)富集重稀土元素[圖5(b)]，究其原因?yàn)樵撾A段發(fā)育了大量石榴石，而石榴石(特別是鈣鋁榴石)常常具有相對(duì)富集重稀土元素、虧損輕稀土元素的特征[43-44]。

退化蝕變階段樣品的稀土元素總含量最高(175.8×10-6)，輕稀土元素富集，稀土元素配分模式呈平緩的右傾型，重稀土元素Tm亦呈正異常。

氧化物階段樣品的稀土元素總含量為124.2×10-6，富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，輕、重稀土元素分餾明顯(LREE/HREE值為37.81，(La/Yb)N值為97.31)[圖5(b)]。

硫化物階段是銅綠山礦床最重要的銅礦化階段，形成的礦石礦物主要為黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦，其次為輝鉬礦、閃鋅礦等，脈石礦物主要為石英。該階段樣品的稀土元素配分模式與石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的極為相似，均表現(xiàn)為富集輕稀土元素的右傾型[圖5(b)]。隨著硫化物含量逐漸增高，稀土元素總含量逐漸降低(由86.5×10-6降低到18.9×10-6)，這是因?yàn)楹⊥猎氐墓杷猁}礦物含量大幅降低。該階段樣品具明顯Tm正異常，整體上呈重稀土元素較為富集的、平緩的微右傾型稀土元素配分模式。

綜上所述，從石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖到不同成礦階段樣品，除矽卡巖階段樣品具有不同的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式外，其余樣品均具有相似的稀土元素配分模式，均呈現(xiàn)Tm正異常。這一方面說(shuō)明在銅綠山礦床成巖成礦過(guò)程中持續(xù)有地殼物質(zhì)加入[42]，另一方面也說(shuō)明晚期成礦流體的化學(xué)組成對(duì)早期成礦巖漿化學(xué)組成有一定的繼承性，表明成礦流體為巖漿流體。

5 對(duì)成礦流體的指示

通常微量元素地球化學(xué)特征可以指示成礦流體的性質(zhì)[45]。銅綠山礦床矽卡巖階段和退化蝕變階段樣品的Hf/Sm值和Th/La值均小于1(表3)。一般來(lái)講，富氯流體Hf/Sm值和Th/La值小于1，而富氟流體Hf/Sm值和Th/La值大于1[45-46]。因此，推測(cè)銅綠山礦床早期蝕變階段(矽卡巖階段和退化蝕變階段)的成礦流體可能以富氯流體為主，到晚期蝕變階段(氧化物階段、硫化物階段和碳酸鹽階段)，Hf/Sm值由普遍小于1變?yōu)槠毡榇笥?，說(shuō)明晚期蝕變階段的成礦流體可能以富氟流體為主。此外，野外觀察發(fā)現(xiàn)紫色螢石脈切穿早期產(chǎn)于石榴石矽卡巖中的磁鐵礦，這也反映了晚期流體相對(duì)富F。由于Nb、Ta、Zr、Hf具有相近的離子半徑和電價(jià)，所以在同一成巖成礦體系中含量變化較為穩(wěn)定，只有當(dāng)成巖成礦體系受到干擾(如不同來(lái)源成礦物質(zhì)的加入)，這些元素才會(huì)發(fā)生明顯分異，表現(xiàn)為不同樣品之間的元素含量變化大。銅綠山礦床石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及不同成礦階段樣品中Nb、Ta、Zr、Hf含量整體變化范圍較小，且具有連續(xù)緊密的線性關(guān)系(圖6)，說(shuō)明在成巖成礦過(guò)程中，成礦流體繼承了巖漿中的有用化學(xué)組分，是巖漿流體。

表3 微量和稀土元素分析結(jié)果Tab.3 Analysis Results of Trace and Rare Earth Elements

圖6 Nb-Ta、Zr-Hf圖解Fig.6 Diagrams of Nb-Ta and Zr-Hf

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)鄂東南礦集區(qū)銅綠山矽卡巖型銅鐵金礦床成礦巖體具有富Si、富堿、貧Mg、貧Ti的特點(diǎn)，屬鈣堿性巖石系列。石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖與不同成礦階段矽卡巖成分差異主要與流體成分有關(guān)。從石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖到矽卡巖階段，再到硫化物階段，F(xiàn)e2O3和MnO含量均表現(xiàn)出先增大再減小的特征，表明在接觸交代過(guò)程中，F(xiàn)e、Mn等元素逐漸被成礦流體從巖體中帶出，在構(gòu)造的有利位置發(fā)生沉淀并富集；從矽卡巖階段到硫化物階段，MgO和CaO含量表現(xiàn)出截然不同的變化特征，當(dāng)?shù)V化強(qiáng)烈時(shí)，MgO含量急劇增高，CaO含量急劇降低，說(shuō)明銅礦化可能與鎂矽卡巖有關(guān)，這與野外觀察到黃銅礦常常產(chǎn)于透輝石矽卡巖的地質(zhì)現(xiàn)象相吻合。

(2)銅綠山礦床早期蝕變階段的成礦流體可能以富氯流體為主，而到了晚期蝕變階段，成礦流體可能以富氟流體為主，這與晚期蝕變階段發(fā)育螢石脈切穿早期產(chǎn)于石榴石矽卡巖中的磁鐵礦這一地質(zhì)現(xiàn)象一致。

(3)從石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖到不同成礦階段樣品，稀土元素總含量總體上呈逐漸降低的演化趨勢(shì)，表明成礦流體主要由成礦巖漿演化而來(lái)，是巖漿流體。而在退化蝕變階段樣品中，稀土元素總含量與石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖近似，不排除在該階段可能形成稀土元素礦化。

野外工作得到湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)和大冶有色金屬公司銅綠山礦楊志剛科長(zhǎng)的大力支持，柯于富工程師在野外巖芯觀察及樣品采集過(guò)程中進(jìn)行了實(shí)地指導(dǎo)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)王偉碩士研究生在樣品前期準(zhǔn)備和測(cè)試中做出了貢獻(xiàn)，在此一并表示衷心的感謝！