广西德保铜矿床成因探讨

张燕挥，韦昌山，张 钊

（中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081）

广西德保铜矿床成因探讨

张燕挥，韦昌山，张 钊

（中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081）

德保铜矿矿体主要赋存于花岗岩外接触带的寒武系碳酸盐岩岩层中，受后期断裂构造破坏明显。矽卡岩化岩（矿）石中Au、Ag、As、Bi、Sb等微量元素含量明显高于其他岩石，显示矽卡岩化作用是导致该区微量元素富集的主要原因。相同岩(矿)石的稀土元素配分曲线十分相似，不同岩(矿)石则差异很大，但稀土元素的总体特征显示铜矿化与花岗岩侵入造成的矽卡岩化关系密切。另外，通过对矿区的流体包体的均一法和爆裂法测温总结得出矿石成矿温度介于200℃至350℃之间。岩（矿）石中δ34S值的大小与离钦甲花岗岩岩体的远近成正比。因此，推测该矿床的成矿热液来源于钦甲花岗岩体，属矽卡岩型矿床。

地质特征；稀土元素；流体包裹体；硫同位素；德保铜矿

1 成矿地质背景

广西德保铜矿位于广西百色市德保县境内，在大地构造上处于华南板块南华活动带右江古生代裂谷盆地靖西地块南东部位，龙光背斜与NW向断裂带之黑水河断裂交汇地段，钦甲花岗岩体北部外接触带[1]（图1）。

出露地层有中-上寒武统和下泥盆统。中-上寒武统为泥岩、砂质泥岩、砂岩、灰岩，经接触热力变质为角岩、云母砂岩、大理岩或热液蚀变为矽卡岩。下泥盆统莲花山组、那高岭组为一套碎屑岩，底部为砾岩或含砾砂岩，与下伏之寒武系呈角度不整合接触。寒武纪地层被划分为18个分层，其中2～9分层普遍矿化，5、7分层为矿区主要含矿层。

矿区内地层较平缓，仅局部有平缓小褶曲，但断裂构造发育。断层走向主要为NWW向，规模较大，其次为NNW和NE向，多属压扭性断裂。这些断裂可能都是成矿后断裂，对矿体的破坏作用表现比较明显，多数矿体被断裂切割成菱形块状，剖面上则呈阶梯状排列（图2）。

矿区主要出露的岩体为加里东期的钦甲花岗岩体，主要由细粒和中细粒的斑状黑云母花岗岩组成，同位素年龄在526Ma±①广西第二地质队（杨冀民，颜成贤），广西壮族自治区德保县钦甲铜锡矿地质研究，1984.。该岩体出露面积约48 km2。岩体侵位于寒武系，最高侵位达寒武系第四组，与围岩接触面产状和围岩的产状近似，倾角较平缓（15°～25°）。矿体分布距接触面0～130m范围内的外接触带，多数距接触带40～60m。在平面上，花岗岩体边缘的凹陷部位和小岩枝（舌）凸出部位是成矿的有利地段；在垂向上，接触面倾角平缓地段矿化较好，陡倾角地段(40°～60°)矿化减弱。

2 矿床地质特征

德保铜矿床的矿体分布广、面积大、形态较稳定，主要呈似层状或透镜状产出。由表1可以看出，矿石类型以阳起石矽卡岩铜矿石、石榴石矽卡岩铜锡矿石和磁铁矿矽卡岩铜锡矿石为主。三者常混合产出，无明显分带现象，但磁铁矿矽卡岩铜锡矿石多位于矿体的中上部位。方解石-石英脉铜锡矿多穿插于前三者之中。块状硫化物矿石呈不规则团块产出。

原生矿石结构主要有交代结构、它形粒状结构、自形半自形粒状结构、填穴结构、固溶分解结构等；主要构造有浸染状构造、条带状构造、块状构造、脉状构造、似角砾状构造。氧化矿石多为胶状结构，皮壳状、葡萄状、孔洞状构造。

围岩蚀变主要有矽卡岩化、大理岩化、碳酸盐化、角岩化、硅化、钾化或钠化、磁黄铁矿化等。

图1 德保铜矿及其外围区域地质略图Fig.1 Simplified geologicalmap of Debao copper depositandits surroundings

图2 德保铜矿第107号勘探线剖面图①广西第二地质队（杨冀民，颜成贤），广西壮族自治区德保县钦甲铜锡矿地质研究，1984.Fig.2 No.107 exploration profile of Debao copper deposit

表1 德保铜矿床矿石主要矿物组成Table1 Mainm ineralcom positions in differentoresof Debao copper deposit

3 微量元素及稀土元素特征

3.1 成矿元素特征

通过对矿区内不同类型的岩石和矿石进行ICP-MS测试，得其微量元素含量①韦昌山等，广西壮族自治区德保县德保铜矿矿产预测项目报告，2009.如表2所示。由表2和图3可以得知，矽卡岩化的岩石样品或矽卡岩化铜矿化样品中的金、银、铜、锌、锑、铋含量明显高于其他蚀变岩石和花岗岩类岩石样品，更高于钙质砂岩，表明矽卡岩化作用是造成该矿床成矿元素富集的最重要的因素。矿石中金、银、铜、铅、锌等成矿元素含量与花岗岩中的金、银、铅、锌等成矿元素含量有些差异（图4），但差异不是很大，总体呈有规律的正相关，说明钦甲花岗岩体为成矿提供了一定的成矿物质。

3.2 稀土元素特征

德保铜矿区各类岩（矿）石的稀土元素分析结果见表2，分布模式见图5、6。由图5可以看出，含斑细粒花岗岩、蚀变岩、矿化矽卡岩、条带状矽卡岩、绿色岩、钙质砂岩、石英脉等岩石的稀土配分曲线型式十分相似，均呈明显的右倾式，轻稀土大于重稀土，中度的Eu负异常。矿化角岩的稀土配分模式近似于“海鸥”型,轻、重稀土的分馏程度较低,具有强烈的Eu负异常。说明矽卡岩与角岩相比，前者更容易在岩浆热液作用下矿化。这主要是由于钙质岩具有较活泼的化学性质，易与热液进行交代，另一方面钙质岩具有脆性的物理特征，易受动力作用形成裂隙带，构成有利矿液活动的高渗透区。

图3 德保铜矿不同类型岩石中成矿元素含量变化特征Fig.3 Characteristicsofminorelements in different rocks in Debao copperore field

图6中含铅锌矿矿石、条带状矿石、含毒砂黄铁矿矿石、条带状矽卡岩、绿色岩等不同类型的岩（矿）石的稀土配分曲线相近似，可能暗示着矿质交代的原始岩石是一致的[2]。矿化蚀变过程中水/岩相互作用产生稀土元素的活化迁移，稀土元素在成矿流体和围岩间出现明显的带入和带出，使得围岩中的稀土元素高于矿石中稀土元素含量。

图4 德保铜矿不同类型矿石成矿元素含量变化特征Fig.4 Characteristicsofm inorelements in differentores in Debao copperore field

图5 德保铜矿不同类型岩石的稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.5 Chondrite standardization distributed pattern of REE of the different rocks in Debao ore field

图6 德保铜矿不同类型矿石中稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.6 Chondrite standardization distributed pattern of REE of the differentores in Debao ore field

综上所述，本区岩（矿）石的稀土配分模式异常复杂，其所反映的矿床的成矿物理化学环境的变化也极为复杂。但可以肯定的是，花岗岩是该区发生蚀变和矿化的热液来源，且随着蚀变类型及程度的不同形成绿色岩、条带状夕卡岩、矿化夕卡岩、矿化角岩等不同的岩石类型。

4 包裹体特征

岩（矿）石中包裹体较发育，主要寄主矿物有石英、方解石、磁铁矿、锡石等。如图7所示，方解石内气液包裹体的均一温度为150～270℃，石英内气液包裹体的均一温度为200～300℃。磁铁矿、锡石内包裹体的爆裂温度为300～450℃。据前人[3]对包裹体爆裂法的研究认为，同种矿物其爆裂温度高于均一温度值。因此，该矿床的形成温度应为200℃至450℃，属高温-中温热液矿床。

图7 德保铜矿流体包裹体均一温度分布图Fig.7 TH profileof fluidinclusions from the Debao copperore field

w B/10－6 fieldre含Debaocop pero量素in元土稀erocks中th）ts石in矿（en同elem岩德erareearth不矿铜保2 th表ofts C on tenTable2 D346-6砂状毒染.21 .60.98含浸矿石5.61 111.30 4.68 0.92 0.26 1.02 0.17 0.94 0.22 0.71 0.12 1.17 0.27 6.76 28 234.62 5.19 3.24 0.82 0.95 -5D346带条矿状石 9.34 15.92 1.79 7.11 1.42 0.37 1.47 0.25 1.52 0.35 1.14 0.19 1.31 0.20 10.43 42.38 35.95 6.43 5.59 4.82 0.78 0.86 D346-3砂脉状辰英染含石浸矿石6.50 13.53 1.64 6.24 1.27 0.42 1.57 0.30 2.10 0.49 1.64 0.28 1.97 0.31 15.95 38.26 29.60 8.66 3.42 2.23 0.91 0.95 D346-2矿矿铅黄铁石方含细粒矿2.76 6.67 0.87 3.38 0.70 0.24 0.84 0.19 1.34 0.34 1.27 0.24 1.83 0.31 10.50 20.98 14.62 6.36 2.30 1.02 0.96 1.00 -1D346状石染矿6 .0 .6 1 0 14 35 27 5.852 .3 1.41 6.12 12浸铜1.32 0.56 1.52 0.29 1.96 0.47 1.60 0.26 1.59 0.19 7.88 .23.47 2.49 1.21 0.96 S-02矿黄铜矿石 2.63 4.61 0.58 2.43 0.58 0.16 0.78 0.16 1.11 0.28 0.94 0.17 1.28 0.26 9.27 15.97 10.99 4.98 2.21 1.39 0.73 0.85 S-01岩色绿14.19 23.41 2.69 10.93 2.35 0.61 2.39 0.40 2.26 0.46 1.34 0.19 1.25 0.20 12.88 62.67 54.18 8.49 6.38 7.67 0.78 0.84 1607化卡岩5 4028矿.5.5.4.1.9矽24 506.52 264.86 1.07 4.44 0.65 3.63 0.71 2.09 0.30 1.87 0.29 18127.92 113.94 138.15 8.87 0.69 0.92 1606钙质砂岩 34.42 66.96 8.07 30.84 5.78 1.36 5.46 0.96 5.94 1.24 3.97 0.60 4.01 0.64 36.19 170.25 147.43 22.82 6.46 5.80 0.73 0.92 1603岩变蚀26.95 53.03 6.15 22.88 4.29 0.87 4.11 0.62 3.46 0.70 2.05 0.31 2.06 0.33 19.48 127.81 114.17 13.64 8.37 8.84 0.62 0.94 1602变岩蚀花岗31.27 63.16 7.37 28.13 5.37 0.87 5.30 0.87 5.12 0.99 2.94 0.45 2.88 0.45 27.02 155.17 136.17 19.00 7.17 7.34 0.49 0.95 -522状岩带卡.1 9 69 .8 4.386 0 .6 .7 2 8 .5 17 18 35 .8 3.68 0.62 3.56条矽0.58 3.42 0.69 2.03 0.31 1.99 0.30 6.25 19 93 80 12 .46.18 0.52 0.92 22-4脉英石33.70 68.37 8.04 30.21 5.79 1.01 5.46 0.88 5.08 0.96 2.85 0.43 2.77 0.42 26.21 165.97 147.12 18.85 7.80 8.22 0.54 0.95。试22-3化岩 测矿角砾10.62 18.18 2.15 8.72 2.20 0.30 3.25 0.88 7.46 1.99 7.75 1.45 10.94 1.91 62.23 77.80 42.17 35.63 1.18 0.66 0.34 0.85心中试测-2验22化岩矿砾8 .02 .6.0.7.02 .0.6 3 3 81 51 20.11 36实4.07 164.29角0.46 5.97 1.50 0 12 2.94 7 10 1.95 5 14 2.35 90133.16 1.58 .50.97 0.28 0.89质地家国-1岩 院22斑岗 学含花29.42 61.62 7.59 29.94 6.29 0.84 6.28 1.10 7.14 1.48 4.84 0.79 5.37 0.87 40.23 27.87 4.87 3.70 0.40 0.95科细163.57 135.70质地E 国中号 称RE由品 名La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu YΣR EE EE EE /H u e 品样 品 δE δC：样样LR HR EELR LaN/YbN注

矿区内锡石多充填于矽卡岩矿物的晶格、裂隙间，不但被其它金属矿物所包裹，同时它又包裹有石英、磁铁矿、硅化铁等矿物，其成矿温度范围较大，从高温到中温，属矽卡岩期后产物。

矿区磁铁矿矿体具一定层位和固有的空间，成层性好，矿物成分单一，含铜、锡微量，少见矽卡岩矿物等，反映了原沉积物质单一。结合区域上如本区东约200 km的东大明山、武鸣两江地区的寒武系中上统碎屑岩为主夹碳酸盐岩石组合的地层中，在碳酸盐岩局部见透镜状菱铁矿体赋存层位和矿体规模与钦甲矿区的磁铁矿颇相近似，同时又据矿区磁铁矿成矿温度偏低，所以铁矿中铁质多数是原生沉积的，少数为后来岩浆带出来。

5 同位素组成特征

矿区不同层位矿体中各类矿石和围岩、岩体、断裂带中硫化物中硫同位素结果见表2、图6①广西第二地质队，广西德保县钦甲铜锡矿区地质普查勘探报告,1972.。

由于硫有多种价态,当同位素交换平衡时,硫的价态越高,含硫化合物越富集34S;温度越低时,分馏系数越大;高温时分馏系数趋于一致[4，5]。因此，高温形成的硫化物比低温形成的硫化物更富集34S。

从矿区4、5、7分层矿石中硫同位素δ34S分布频率直方图（图8（a））可以看出，δ34S一般为+0.2‰，最大范围在-10‰～+7.4‰，一般为-l‰～+l‰，位于硫同位素分馏系数附近，反映出矿床的成矿温度较高。

从图8（b）可以看出，位于岩体附近4～7分层当中δ34S多集中于-0.2‰～+l‰，与岩体的δ34S相近似，趋向于零；而离岩体稍远点的l4、17分层δ34S值分布于-2‰～+6‰范围内，离零值较远且较分散；断裂带中δ34S均趋于极大的负值为-26.7‰～-31.9‰。这些特征说明，成矿是在高温条件下发生的，成矿热液的来源为钦甲花岗岩体。

图8 矿区硫同位素测试数据统计分析图（据广西地质二队，1984）（a）矿区4、5、7分层矿石中硫同位素δ34S分布频率直方图；（b）矿区不同分层矿岩石中硫同位素δ34S分布范围Fig.8 Statisticalanalysisof the sulfur isotopic in ore field.（a）Sulfur isotopic histogram ofores in the4、5、7 stratifications；（b）Sulfur isotopic composition of rocks in differentstratifications

6 结论

虽然人们对德保铜锡矿床的成因说法不一，如“岩浆期后热液交代矽卡岩矿床”、“沉积变质热液叠加改造矿床”、“沉积变质-岩浆热液矿床”等，但都认为其成因与岩浆热液有关。本文通过对德保铜矿床地质特征的总结，对成矿地球化学特征的研究，阐明了该矿床的成矿温度、成矿作用。认为该矿床为岩浆热液交代成因、属岩浆热液矿床。

本文的研究工作得到广西地调院黄宏伟院长和德保矿黄矿长、德保矿地质科同仁以及武汉地质矿产研究所蔡锦辉老师的大力支持，在此深表感谢。

[1]唐盛毅.广西德保铜锡矿床控矿因素分析及其外围找矿预测[J].南方国土资源，2008,11.

[2]刘志远,金成洙.江西金山金矿床稀土元素地球化学特征及意义[J].地质与资源，2005，14(1)：12-17.

[3]卢焕章，李秉伦，沈山昆，等.包裹体地球化学[M].北京:地质出版社，1990.

[4]郑永飞,陈江峰.稳定同位素地球化学[M].北京:科学出版社,2000,128-240.

[5]刘英俊.元素地球化学[M].北京:科学出版社,1986, 72-168.

OreGenesisof Debao Copper Deposit,GuangxiProvince

ZHANGYan-hui,WEIChang-shan,ZHANG Zhao
(InstituteofMineralResources,Chinese Academy ofGeological Sciences,Beijing 100081,China)

Debao copper depositwhich is presentedin the Cambrian carbonate rocks of outer contact zone of granitic rocks,is obviously breaking by the post-faults.On the basis of statistic analysis,the content of trace elements,such as Au,Ag,As,Biand Sb etal.in the skarn rocks(ore)are strongly enriched than in the other rocks.The rare earth elements(REE)are slightly different in different typesof rocks.The REE characteristics indicate that them ineralization fluid of Debao deposit ismainly come from skarn-type alteration caused by magma intrusion.The overall characteristics indicate the gradual transition relations between the coppermineralization and the skarnm ineralization caused by the granite intrusion.Based on the homogenization and decrepitation temperature analysis of fluidinclusions in m inerals,them ineralization temperature is range from 200℃to 350℃.On analysisof the sulfur isotope,the value ofδ34S is proportional to the distance from Qinjia granite.It all shows that the ore-form ing hydrothermal fluidis from Qinjia granite,the Debao copper depositbelongs tomagmatic hydrothermalmetasomatic deposit.

geologic characteristics;rare earth elements;fluidinclusions;sulfur isotope;Debao copper deposit,Guangxiprovince

P 618.41

A

1007-3701(2011)01-0033-06

2010-08-16

危机矿山项目“广西壮族自治区德保铜矿矿产预测”（编号：200745062）资助.

张燕挥（1986—），女，硕士研究生，主要从事地质矿产勘查研究,zhangyanhui1211@163.com.