江西永平铜多金属矿床流体包裹体及硫同位素研究

陈军军,曹殿华*,杨昔林,邱昌容,王训军,阚迎松

1)中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;3)江西铜业股份有限公司,江西贵溪 334506



江西永平铜多金属矿床流体包裹体及硫同位素研究

陈军军1,2),曹殿华1,2)*,杨昔林3),邱昌容3),王训军3),阚迎松2)

1)中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;
2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;3)江西铜业股份有限公司,江西贵溪 334506

摘 要:永平铜多金属矿床位于华南地区十杭裂谷带南侧,是一个与晚侏罗世二长花岗斑岩侵入体有关的斑岩-矽卡岩矿床。矿区存在斑岩型钼矿和矽卡岩型铜矿两种矿化类型。其中,斑岩型钼矿含矿石英脉中主要发育I型气液两相包裹体、II型CO2三相包裹体和III型含子矿物多相包裹体,早期石英-硫化物阶段流体包裹体的形成温度介于202～359℃之间,盐度介于4.62～36.68 wt%NaCl之间;晚期石英-碳酸盐-硫化物阶段均一温度介于211～318℃之间,盐度范围为2.07～11.47 wt%NaCl。矽卡岩铜矿主要发育I型气液两相包裹体,早期矽卡岩阶段均一温度达到406～486℃,盐度为9.21～9.89 wt%NaCl;石英-硫化物阶段均一温度介于137～335℃之间,盐度值范围为4.98～13.20 wt%NaCl;晚期碳酸盐阶段包裹体均一温度只有89～151℃ ,盐度范围介于2.07～19.13 wt%NaCl之间。激光拉曼结果显示两者流体包裹体中具有相似的气相成分,都以CO2和H2O为主,成矿流体总体上属于H2O-CO2-NaCl体系。含Mo成矿流体中存在CH4,具有低氧逸度特征,在流体演化早期形成Mo矿化中心,石英-硫化物阶段含Mo流体相对于含Cu流体具有更高的温度和压力。矿石中金属硫化物的δ(34)S值变化于–0.2‰～+1.9‰之间,这表明成矿物质硫源主要来自深源岩浆。结合地质特征,认为该矿床是与晚侏罗世花岗质岩浆密切相关的斑岩钼-矽卡岩铜矿床,铜和钼矿化存在分带现象,岩浆系统的中心部位具有斑岩型钼矿化,外围及和碳酸盐岩的接触带形成斑岩-矽卡岩型铜钨铅锌矿化。

关键词:流体包裹体;硫同位素;斑岩-矽卡岩矿床;江西永平

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本文由国家自然基金项目(编号:41373036;41002027)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(编号:K1101)和江西铜业股份有限公司合作项目联合资助。

江西永平铜多金属矿床位于江西省铅山县,是一个以铜、钼、钨为主,伴生银、金、铁等的大型多金属矿床。由于铜矿体和钼矿体在空间上相对独立,勘查开发较早的永平铜矿被认为是块状硫化物矿床(徐克勤等,1996;徐跃通,1998;倪培等,2005)、沉积岩类海底火山喷流-热水沉积矿床(张祖海等,1995)、海底火山喷流-后期热液叠加改造(赵常胜,2001;廖宗廷和刘金水,2003;杜灵通,2005;定立等,2014)以及矽卡岩型矿床(丁昕等,2005;罗平,2010;田明君等,2014)。但是,永平矿区钼矿化特征及其与铜矿化的关系缺乏深入研究。近年来随着十字头钼矿普查和详查工作的开展,对于斑岩型钼矿体的矿化特征有了新的认识。本文基于矿区地质工作,开展了永平矿床铜矿体和钼矿体的流体包裹体和硫同位素测试工作,探讨成矿流体演化和成矿物质来源,以期深入认识矿床成因,为矿区下一步勘探工作和区域同类型矿床寻找提供科学依据。

华南板块由冈瓦纳裂离、北移而拼合于欧亚大陆,由许多块体合成,四堡期南、北扬子板块之间发生碰撞拼接在一起,晋宁期扬子板块和华夏板块于江绍断裂带碰撞拼合。Gilder等(1996)提出从杭州经江西、湖南至十万大山存在中生代裂谷带(十杭裂谷带)。永平铜多金属矿床位于十杭裂谷带南侧(图1A)。

矿区内出露地层主要包括上元古界基底和石炭系—二叠系盖层两部分(图1B)。上元古界基底在呈南北向分布的石炭—二叠系岩层两侧有大面积出露,其东侧由F1逆冲推覆构造使该上元古界地层逆掩于石炭—二叠系之上,西侧部分地段与石炭系呈不整合接触。基底的原岩主要为浅海相泥质岩-碎屑岩,夹中基性火山岩,其后经加里东运动而遭受变质-混合岩化作用形成一套混合岩系。中石炭统是矿区铜矿体的主要赋矿层位,以碎屑岩、碳酸盐岩夹火山岩-火山碎屑岩为主。上石炭统—下二叠统为一套大理岩、灰岩夹页岩岩石组合。

地表出露最大的岩体为十字头岩体和火烧岗岩体,火烧岗岩体为十字头岩体的一个分支,两者在深部连为一体,属浅成-超浅成相,呈不规则的岩株状侵入于上元古界基底和晚古生代盖层中。岩性以二长花岗斑岩为主,具有似斑状结构,斑晶由斜长石、钾长石、石英眼斑晶、黑云母组成,基质矿物组成与斑晶类似。

矿区发育斑岩型矿化和矽卡岩型矿化两种类型,在岩体及附近的混合岩中产出斑岩型钼矿体,在外围碳酸盐岩地层中产出矽卡岩型铜矿体。铜矿体表现出明显的层状特征,产状与所在的地层产状相一致,矿石类型以矽卡岩黄铜矿黄铁矿石为主,围岩以矽卡岩为主,灰岩、混合岩次之。矿石结构以交代结构为主,构造有浸染状构造(图2A)、脉状构造、块状构造等。永平斑岩型钼矿体和矽卡岩型铜矿体紧密相连,局部可见两种共生矿体的重叠现象(图1C),钼矿石以细(网)脉浸染状矿石为主,辉钼矿绝大部分产于石英脉中,有时沿脉两壁发育(图2C)。依据不同脉体的穿插关系及其矿物组合特征,矽卡岩型铜矿体成矿过程可分为三个阶段:1)矽卡岩阶段,形成了各种矽卡岩矿物,如石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石等,该阶段后期的氧化物阶段会形成白钨矿、辉钼矿等;2)石英-硫化物阶段,在早期会形成大量的石英,并伴随大量金属硫化物的形成,如黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、针硫铋铅矿、硫铋银矿、白钨矿等。含各种硫化物的石英脉沿早期形成的矽卡岩的裂隙充填交代,该阶段是永平矽卡岩型铜矿体的主成矿期;3)碳酸盐阶段,碳酸盐类矿物增多,金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等。

图1　永平矿床区域地质简图(A),矿区地质图(B)和8号勘探线剖面图(C)(图A据Wang et al.,2006修改)Fig.1 Simplified geological map(A),ore district geological map(B)and geological section along No.8 exploration line(C)of the Yongping deposit(Fig.A modified after Wang et al.,2006)

图2　永平铜多金属矿床脉体特征Fig.2 Macroscopic characteristics of veins in the Yongping copper-polymetallic deposit

斑岩型钼矿体的成矿阶段:1)石英-硫化物阶段,是十字头钼矿辉钼矿的主要形成阶段,在二长花岗斑岩岩体和混合岩围岩中形成大量脉状和细脉浸染状的石英,局部会形成萤石脉(图2E),矿石矿物组合主要为辉钼矿、黄铁矿等,围岩有混合岩、混合花岗岩和二长花岗斑岩等,主要脉体类型有石英-辉钼矿脉(图2C,D)、石英-辉钼矿-黄铜矿-黄铁矿脉(图2A,B)、石英-黄铁矿脉(图2F);2)石英-碳酸盐-硫化物阶段,这是钼矿成矿的晚阶段,除石英外,碳酸盐矿物明显增多,局部会形成萤石,石英、方解石呈脉状、浸染状穿切早期形成的石英-硫化物脉(图2D,F),矿石矿物为辉钼矿、黄铁矿等,脉体类型有石英-方解石-黄铁矿-辉钼矿脉(图2F)、石英-方解石-辉钼矿脉(图2D)。

图3　永平铜多金属矿床流体包裹体显微照片Fig.3 Microphotographs of the fluid inclusions in the Yongping copper-polymetallic deposit

1 流体包裹体研究

1.1 样品及测试方法

样品采自永平铜矿体和钼矿体钻孔岩芯以及露头采场中,基本上涵盖了各个成矿阶段中含矿脉体类型。流体包裹体显微测温工作在核工业北京地质研究院分析测试研究中心进行,所使用的仪器为英国产Linkam THMS600型冷热台,分析精度为±0.2℃,＜30℃;±1℃,＜300℃;±2℃,＜600℃。盐不饱和的水溶液包裹体的盐度通过冷冻法冰点温度与盐度关系表插表换算求得(Bodnar,1993),盐饱和的流体包裹体的盐度根据Hall等(1988)提供的方程获得;含CO2的三相包裹体的盐度采用CO2笼合物熔化温度与盐度关系表(Collins,1979)求得。单个包裹体的激光拉曼探针分析在北京核工业地质分析测试研究中心LABHR-VIS LabRAM HR800研究级显微激光拉曼光谱仪上完成。实验条件:温度25℃,湿度50%,激光波长532 nm,扫描范围100～4200 cm-1。

1.2 流体包裹体岩相学

包裹体主要成群或孤立状随机分布,有少部分成带状分布(图3)。包裹体大小不一,形态多样,主要有椭圆形、负晶形、长条形以及不规则形状等。包裹体的颜色以无色透明、浅灰色至黑色为主。包裹体类型多样,根据样品中流体包裹体在室温时的相态特征,我们可以将矿床的流体包裹体分为气液两相包裹体(I型)、H2O-CO2三相包裹体(Ⅱ型)以及含子矿物多相包裹体(Ⅲ型)(图3)。

图4　永平矽卡岩型铜矿体和斑岩型钼矿体流体包裹体均一温度、盐度直方图Fig.4 Histogram of homogenization temperature and salinity for fluid inclusions of different ore-forming stages in Yongping

(1)I型 气液两相包裹体:这类包裹体在各脉体中分布最为广泛,长轴一般为3～25 μm,最大可达35 μm,包裹体形态多变,常呈负晶形、长条形、椭圆形以及不规则状。根据其气液比和均一方式的不同可进一步划分为三个亚类:I1:富液包裹体,液相充填度超过60%,气液比约为10%～30%,经加热后均一成液相(图3A,3E,3F和3G);I2:富气相包裹体,颜色呈暗黑色,其气液比在50%～80%之间,有时可达90%,加热后一般均一成气相(图3B和3G);I3:纯液相包裹体,包裹体全部为液相充填,常呈现透明的负晶形,形态多不规则。

(2)Ⅱ型 H2O-CO2三相包裹体:在室温下从包裹体中心向外依次为气相CO2、液相CO2和盐水溶液,同时,由于有其它气体的(CH4、H2O等)存在,气相CO2在低于31.1℃的某个温度下最终均一为液相CO2。长轴多为6～10 μm,其CO2相比介于20%～50%,主要呈负晶形、正方形、不规则状(图3D和3F)。该类型包裹体主要发育于斑岩钼矿体石英-辉钼矿脉中,在矽卡岩铜矿体石英-辉钼矿-黄铁矿脉也可偶见,总体上含量较少,呈孤立状产出。

(3)Ⅲ型 含子矿物多相包裹体:由气相、液相和子矿物相组成,子矿物可以有多个,以透明矿物为主,主要为立方体的石盐,亦可见到不透明矿物,推测可能为金属硫化物。在铜矿脉中发育的数目较少,主要呈孤立状局部分布在石英-辉钼矿脉中,与上述包裹体存在共存现象,大小约为6～20 μm,气液比为10%～30%,多呈椭圆型、长条形、负晶型及不规则状(图3C)。

1.3 流体包裹体显微测温

不同矿化类型的不同成矿阶段含矿石英脉中的流体包裹体进行显微测温特征见表1和图4。气液两相包裹体的密度根据刘斌和段光贤(1987)计算的公式来获得;含子矿物多相包裹体的流体密度利用刘斌(2001)总结的公式计算。成矿压力和成矿深度的估算,采用邵洁涟和梅建明(1986)总结的公式进行。

矽卡岩铜矿体流体包裹体测温结果如下:

矽卡岩阶段:其包裹体均一温度较高,可达406～486℃,盐度为9.21～9.89 wt%NaCl,密度介于0.47～0.65 g/cm3之间。

石英-硫化物阶段:其均一温度介于137～335℃之间,盐度值范围为4.98～13.20 wt%NaCl,密度范围为0.72～1.01 g/cm3。

碳酸盐阶段:包裹体均一温度最低,只有89～151℃,盐度范围介于2.07～19.13 wt%NaCl之间,密度范围为0.94～1.04 g/cm3。

斑岩钼矿体中,流体包裹体均一温度变化范围较大,从202～359℃的范围内都有分布,但主要集中在220～340℃之间,峰值为300℃左右。

石英-硫化物阶段:石英脉中流体包裹体非常发育(图3A-D),包裹体类型包括Ⅰ型包裹体、Ⅱ型包裹体及少量的Ⅲ型包裹体。根据测温结果,包裹体均一温度范围为202～359℃,集中在220～340℃之间;盐度范围为4.62～36.68 wt%NaCl,集中在4～10 wt%NaCl;密度变化范围为0.68～1.08 g/cm3,其中Ⅰ型包裹体均一温度范围为202～359℃,盐度范围为4～10 wt%NaCl,Ⅱ型包裹体均一温度范围为240～360℃,盐度为6～9 wt%NaCl,Ⅲ型包裹体有效测点只有一个,均一温度和盐度分别为320℃、36.68 wt%NaCl,并且包裹体中石盐子晶溶解温度高于气液均一温度,这表明所捕获的流体可能属于过饱和溶液。

石英-碳酸盐-硫化物阶段:石英脉中以Ⅰ型包裹体为主,均一温度介于211～318℃之间,盐度范围为2.07～11.47 wt%NaCl,计算的密度范围为0.77～0.91 g/cm3,其中石英主矿物中包裹体均一温度范围为211～318℃,盐度范围为5.51～11.47 wt%NaCl,方解石中测点只取得一个,其均一温度值与石英中范围一致,为277℃,只是盐度大幅减低,只有2.07 wt%NaCl。

1.4 流体包裹体激光拉曼光谱

拉曼探针分析结果显示(图5),矽卡岩型铜矿体中石英-黄铁矿-辉钼矿矿脉体中包裹体的气相成分主要由CO2组成,个别包裹体中H2O含量较高,其特征峰值分别为1287 cm-1、1390 cm-1和 3412 cm-1;石英-黄铜矿脉体中包裹体成分除CO2外还有部分H2O,其特征峰值分别为1287 cm-1、1390 cm-1和3405 cm-1;石英-辉钼矿脉中包裹体气相成分也以CO2和H2O为主。斑岩型钼矿体中石英-辉钼矿脉中包裹体气相成分除CO2外还有一定量的H2O和CH4,其特征峰值为1287 cm-1、3405 cm-1和2919 cm-1;石英-方解石-辉钼矿脉体中包裹体气相成分由CO2和少量H2O组成;成矿流体总体上属于H2O-CO2-NaCl体系。

2 硫同位素研究

2.1 样品与测试方法

挑选新鲜的12件矿石硫化物样品进行了硫同位素测试分析。样品测试工作由核工业地质研究院测试中心完成,首先将样品粉碎至200目,以氧化铜和五氧化二钒作为混合氧化剂,在高温真空条件下与之反应,将S氧化成SO2,然后用MAT251型质谱仪进行分析,δ34S分析精度为±2‰,其结果分别以相对V-CDT标准的δ值来表示。

表1　永平铜多金属矿床流体包裹体显微测温结果Table 1 Microthermometric data of fluid inclusions in the Yongping copper-polymetallic deposit

2.2 硫同位素组成

硫同位素组成见表2。12件样品δ34S值变化于–0.2‰～+1.9‰之间,极差为2.1‰,平均值为+0.8‰。其中,8件黄铁矿的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之间,极差为2.1‰,平均值为+0.8‰;4件黄铜矿的δ34S值为–0.2‰～+0.9‰,均值为+0.35‰。总体上δ34S正值多于负值,变化幅度小,而且不同类型矿石及不同硫化物之间的硫同位素组成相似性高,反映来源相对一致和单一。

3 讨论

3.1 成矿流体演化

永平铜矿前人开展了大量流体包裹体测试工作(田京辉,等2001;倪培等,2005),发现流体具有中温、中低盐度的特点,认为与典型块状硫化物矿床相似,但研究工作主要集中于铜矿体,未涉及钼矿体。本次工作在分别对铜矿体和钼矿体进行成矿阶段划分的基础上进行各个成矿阶段的流体包裹体的分析。

永平铜矿体矽卡岩阶段石榴子石和透辉石中发育Ⅰ型包裹体,流体具有高温(404～486℃)、中等盐度(9.21～9.89 wt%NaCl)特征;石英-硫化物阶段均一温度明显降低,为中温(137～335℃)、中低盐度(5.14～12.39 wt%NaCl),石英中也主要发育Ⅰ型包裹体;碳酸盐阶段流体均一温度进一步降低,盐度范围变化较大,为低温(89～206℃)、中低盐度(2.07～19.13 wt%NaCl),同时石英和方解石中高盐度包裹体和低盐度包裹体共生在同一视域内,且均一温度相近,这反映了该阶段可能发生了沸腾作用。矽卡岩铜矿床包裹体岩相学观察中虽然很少观察到Ⅱ型含CO2三相包裹体,但激光拉曼光谱中均检测到一定量的CO2,这表明成矿流体也属于CO2-H2O-NaCl体系。观察流体包裹体均一温度-盐度图解(图6),我们可以看出在矽卡岩和石英-硫化物阶段,随着流体温度的降低盐度变化范围也不大,表明在成矿早、中期流体演化是一个自然冷却的过程,但随着地表流体的加入,碳酸盐阶段成矿流体演化经历了地表流体稀释的过程。

表2　永平矿区硫同位素组成Table 2 Sulfur isotopic analytical results of the Yongping deposit

图5　流体包裹体激光拉曼图Fig.5 Laser Raman spectra of fluid inclusions

在斑岩钼矿体中,石英-硫化物阶段,包裹体类型包括Ⅰ型包裹体、Ⅱ型包裹体及少量的Ⅲ型包裹体,具有富含CO2、中温(202～359℃)、中高盐度(4.62～36.68 wt%NaCl)特征;石英-碳酸盐-硫化物阶段,以Ⅰ型包裹体为主,具有中温(211～318℃)之间,中低盐度(2.07～11.47 wt%NaCl)特点。

对比铜矿和钼矿的成矿流体演化过程可知,永平矽卡岩铜矿化与斑岩型钼矿化的成矿流体具有相似的演化趋势,从高温向中低温演化,尤其是两者均经历的石英-硫化物阶段总体上具有一致的均一温度范围(200～350℃)和盐度范围(5～15 wt%NaCl)。

图6　矽卡岩型铜矿体与斑岩型钼矿体流体包裹体均一温度-盐度图解(底图据Wilkinson,2001)Fig.6 Homogenization temperature versus salinity of skarn Cu and porphyry Mo(modified after Wilkinson,2001)

图7　硫同位素组成分布直方图Fig.7 Histogram of δ34S of sulfides from the Yongping deposit

流体包裹体激光拉曼光谱结果显示铜矿和钼矿流体包裹体中具有相似的气相成分(以CO2和H2O为主),成矿流体同为CO2-H2O-NaCl体系。因此,结合其地质特征,永平铜矿体与钼矿体的成矿流体应该为一个热液系统,深部岩体内部流体演化形成斑岩型矿化,而在与碳酸盐地层接触带部位流体演化形成矽卡岩矿化。同时我们发现钼矿石英-硫化物阶段均一温度稍高,这与其更靠近热液中心有关。

3.2 成矿物质来源

永平矿区硫酸盐不发育,斑岩型钼矿体中石英-辉钼矿脉中包裹体气相成分CH4,CH4作为一种还原性物质,在矿床形成过程中可以降低岩浆-热液流体的氧逸度,这说明主成矿阶段的热液体系属于低氧逸度(fO2)条件,流体中硫主要以HS-、S2-形式存在,所沉淀的硫化物δ34S与整个流体δ34S近似。因此永平矿床中硫化物的硫同位素组成可以近似地代表成矿流体总硫同位素组成。

根据前人资料可知,杜灵通(2005)研究矿体硫同位素δ34S变化范围为+0.4‰～–4.3‰,平均为+2.74‰,与主要围岩(叶家湾组)的δ34S值(–19.4‰～+8.4‰)明显不同,而与矿区内的混合岩(周谭群)接近(+0.3‰～+4.55‰),揭示了矿体的硫并非来自围岩,而主要来自上地幔或地壳深部;罗平(2010)也对矿石硫同位素组成进行了测试,δ34S变化于–0.2‰～2.1‰,表明成矿过程中硫主要来源于深源硫。

本次工作12件金属硫化物的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之间,均值为+0.8‰,其中黄铁矿的δ34S值平均为+0.8‰,黄铜矿的平均值为0.35‰,基本顺序与同位素平衡时δ34S(CuFeS2)＜δ34S(FeS2)的δ34S富集顺序一致,表明矿石硫同位素分馏达到了平衡(郑永飞和陈江峰,2000)。硫同位素组成分布区间狭小,范围多介于零值附近,且塔式效应明显(图7),表明永平矿床金属硫化物的硫源较为单一,主要为深源岩浆硫,并具有幔源硫的特点,这与前人的研究结果一致。

辉钼矿的Re含量对金属成矿物质来源也具有指示意义(毛景文等,1999),永平铜钼矿床中辉钼矿的Re含量为19.251×10-6～79.351×10-6μg/g,平均为49.3×10-6μg/g(李晓峰等,2007),说明其成矿物质来源介于壳源与幔源之间,具有壳幔混合的特征。

3.3 矿床成因

永平矿区晚侏罗世花岗岩为同一个岩浆系统的产物,斑岩型钼矿体和矽卡岩型铜矿体在空间上都与酸性岩体表现出较为紧密的联系。在钼矿化的斑岩体中,可见浸染状或细脉浸染状的黄铜矿和黄铁矿(图2A),说明铜矿化晚于花岗斑岩的结晶时间。花岗质岩体的侵位年龄为160 Ma(丁昕等,2005),辉钼矿Re-Os年龄为156 Ma(李晓峰等,2007)。这表明无论从成矿空间还是从成矿时间来看,永平铜多金属矿床与晚侏罗世的花岗质岩浆活动关系密切。

矿床硫化物的硫同位素组成表明矿床的硫为深部来源,且计算得到的δ34S值介于–0.2‰～+1.9‰之间,这样集中的变化范围体现了成矿作用与深部岩浆作用有密切的联系。

永平矽卡岩型铜矿没有发育矿体底板蚀变而顶板未蚀变的现象,矿石以块状、脉状、细脉浸染状等构造为主,未见纹层状构造,未见沿层位的矿化水平分带现象,因此矿床类型不是沉积岩类海底火山喷流-热水沉积矿床或海底火山喷流-后期热液叠加改造类型。

相对于矽卡岩型铜矿化,斑岩型钼矿化的碳酸盐化和萤石化较强,显示流体中F和CO2含量较高,后者发育大量的富/含CO2±子晶的包裹体。该特点与碰撞造山环境的斑岩成矿系统相似,而与岛弧环境的不同(陈衍景等,2007)。

斑岩型钼矿体中石英-辉钼矿脉中包裹体气相成分除CO2外,还有一定量的H2O和CH4, CH4可以降低岩浆-热液流体的氧逸度，因而在热液系统演化早期,Mo便可以以低价态形式(+4)与S2-化合形成辉钼矿沉淀,从而形成钼矿化中心,这与墨西哥San Anton矿区(Rowins,2000)、老挝Sepon铜金钼多金属矿(Zaw et al.,2007)的成矿分带相似。同时我们发现钼矿体石英-硫化物阶段成矿压力较高,这与其更靠近热液中心有关,反应了其形成于岩浆热液演化的早期阶段。除了矽卡岩阶段外,矽卡岩型铜矿化的流体计算的成矿压力明显低于斑岩型钼矿化的成矿压力(表1),说明含铜成矿流体远离侵位的斑岩体进入碳酸盐岩层间破碎带成矿时压力逐渐降低。但是由于与Mo地球化学行为不同,钨与铜等成矿元素进入热液之后发生了迁移,形成了矽卡岩型的矿化。

综合矿床地质特征、成矿流体性质及硫同位素组成特征认为,该矿床属于斑岩-矽卡岩型矿床,成矿作用的发生与晚侏罗世的花岗质岩浆活动关系十分密切。参考勘探线剖面图(图1C),十字头岩体即为岩浆侵位中心,构成以斑岩型钼矿在内部,矽卡岩型铜钨铅锌矿在外围的成矿分带,在二长花岗斑岩外围的含碳酸盐地层的层间发生了接触交代型铜多金属矿体。钼矿体与铜矿体一起构成了永平斑岩型-矽卡岩型铜多金属矿床。

4 结论

(1)永平矿床斑岩型钼矿体中主要发育Ⅰ型气液两相包裹体、Ⅱ型CO2三相包裹体和Ⅲ型含子矿物多相包裹体;矽卡岩型铜矿体主要发育Ⅰ型气液两相包裹体。

(2)流体包裹体显微测温结果表明斑岩型钼矿体石英-硫化物阶段流体包裹体的形成温度介于202～359℃之间,盐度介于4.62～36.68 wt%NaCl之间;石英-碳酸盐-硫化物阶段均一温度介于211～318℃之间,盐度范围为2.07～11.47 wt%NaCl。矽卡岩铜矿体矽卡岩阶段均一温度达到406～486℃,盐度为9.21～9.89 wt%NaCl,密度介于0.47～0.65 g/cm3之间;石英-硫化物阶段均一温度介于137～335℃之间,盐度值范围为4.98～13.20 wt%NaCl;晚期碳酸盐阶段包裹体均一温度较低,只有89～151℃,盐度范围介于2.07～19.13 wt%NaCl之间。

(3)包裹体研究表明,永平浅部矽卡岩铜矿化与深部斑岩型钼矿化的成矿流体具有相似的演化趋势,从高温向中低温演化,都是一个自然冷却的过程。两者均具有的石英-硫化物阶段区间也具有一致的演化特征即向温度降低方向演化,盐度的变化范围也具有一定的重合。拉曼结果也显示二者流体包裹体中具有相似的气相成分(以CO2和H2O为主),成矿流体同为CO2-H2O-NaCl体系。

(4)含Mo成矿流体中存在CH4,具有低氧逸度特征,在流体演化早期形成Mo矿化中心,石英-硫化物阶段含Mo流体相对于含Cu流体具有更高的温度和压力。

(5)矿石金属硫化物的δ34S值变化于–0.2‰～+1.9‰之间,硫同位素组成表明成矿物质硫源主要来自深源岩浆。

(6)结合矿区地质特征,认为永平铜多金属矿床是与晚侏罗世的花岗质岩浆关系密切的斑岩-矽卡岩型矿床,十字头岩体即为岩浆侵位中心,构成以斑岩型钼矿在内部,矽卡岩型铜钨铅锌矿在外围的成矿分带。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China(Nos.41373036 and 41002027),Central Public-interest ScientificInstitution Basal Research Fund(No.K1101)and Jiangxi Copper Co.,Ltd.

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Fluid Inclusions and Sulfur Isotope of the Yongping Copper-polymetallic Deposit in Jiangxi Province

CHEN Jun-jun1,2),CAO Dian-hua1,2)*,YANG Xi-lin3),QIU Chang-rong3),WANG Xun-jun3),
KAN Ying-song2)
1)MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037;
2)School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083;
3)Jiangxi Copper Co.,Ltd,Guixi,Jiangxi 334506

Abstract:The Yongping copper-polymetallic deposit,located in the southern segment of Shi-Hang rift zone,is a porphyry-skarn type deposit related to the late Jurassic monzogranite intrusions.The mineralization at Yongping can be divided into two types:porphyry type and skarn type.Petrographic study of fluid inclusions suggests that three dominant types of fluid inclusions related to metallogensis are present in the porphyry Mo deposit:I-type gas-liquid inclusion,II-type CO2-bearing three-phase inclusion and III-type daughter-minerals bearing inclusion.Homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions at the quartz-sulfide stage range from 202℃ to 359℃ and 4.62 wt%NaCl to 36.68 wt%NaCl.The quartz-carbonate-sulfide stage yieldedbook=164,ebook=39homogenization temperatures of 211～318℃ and salinities of 2.07～11.47 wt%NaCl.Fluid inclusions in minerals of the skarn Cu deposit are mainly I-type gas-liquid inclusions.The homogenization temperatures and salinity of fluid inclusions at the skarn stage vary in the range of 406～486℃ and 9.21～9.89 wt%NaCl.The fluid inclusions of middle-stage have the homogenization temperatures of 137～335℃ and the salinity of 4.98～13.20 wt%NaCl.The late stage fluid has the homogenization temperatures of 89～151℃ and the salinity of 2.07～19.13 wt%NaCl.Raman microspectroscopic studies of the fluid inclusions of the skarn deposit and the porphyry deposit show that the main components are CO2and H2O,and the ore-forming fluid belongs to the H2O-CO2-NaCl system.CH4in the Mo fluid indicates condition of low oxygen fugacity.Therefore,Mo mineralization center is formed in the early stage of fluid evolution.Mo fluid has a higher temperature and pressure with respect to the Cu fluid at the quartz-sulfide stage.Most sulfur isotope values of the sulfides give a narrow δ(34)S range from –0.2‰ to +1.9‰,indicating a predominant magmatic sulfur origin.The authors hold that the Yongping copper-polymetallic deposit is a porphyry-skarn type deposit resulting from the emplacement of the Late Jurassic monzogranite intrusions.From the intrusion through the contact zone to the host rocks,the mineralization is demonstrated by zoning of Mo-Cu-W-Pb-Zn.

Key words:fluid inclusion;sulfur isotope;porphyry-skarn deposit;Yongping

*通讯作者:曹殿华,男,1977年生。副研究员。主要从事矿床学和矿产勘查研究。E-mail:dhcao@outlook.com。

作者简介:第一陈军军,男,1990年生。硕士研究生。矿床学专业。E-mail:junjunchen08@126.com。

收稿日期:2015-08-24;改回日期:2015-12-24。责任编辑:闫立娟。

中图分类号:P618.41;P574

文献标志码:A

doi:10.3975/cagsb.2016.02.04