安徽宣城茶亭铜金矿床地质和地球化学特征及成因 *

徐晓春 许心悦 谢巧勤 傅仲阳 钱仕龙 谢祖军

1. 合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 2300092. 安徽省地质矿产勘查局322地质队，马鞍山 243000

图1 长江中下游构造-岩浆-成矿带区域地质及南陵-宣城盆地位置图(据翟裕生等, 1992略改)1-Fe(S)矿床；2-Cu(Au)矿床；3-断裂/推测断裂；4-火山岩盆地；5-侵入岩体；6-水系Fig.1 Sketch regional geological map of the structure-magma-mineralization belt in the Middle and Lower Yangtze River Valley and location map of the Nanling-Xuancheng Basin (modified after Zhai et al., 1992)1-Fe(S) deposit; 2-Cu(Au) deposit; 3-fracture/presumed fracture; 4-volcanic basin; 5-intrusive mass; 6-water system

图2 南陵-宣城地区区域构造纲要图1-水系；2-断裂/推测断裂；3-背斜；4-隆起区；5-沉积盆地；6-火山岩盆地Fig.2 Schematic diagram of regional structure in Nanling-Xuancheng area1-water system; 2-fracture/presumed fracture; 3-anticline; 4-uplift area; 5-sedimentary basin; 6-volcanic basin

安徽宣城茶亭铜金矿床发现于21世纪开始的新一轮找矿勘查工作。安徽省地质矿产勘查局322地质队在详细地质调查和充分科学论证的基础上，于2009年开展了“安徽省宣州区茶亭铜多金属矿普查”项目工作并首次发现了铜矿体，随后分别于2011年、2014年和2016年进行项目续作，于2018年6月提交《安徽省宣州区茶亭矿区上长村矿段铜金矿普查报告》。报告显示，业已开展的普查工作累计完成钻探进尺45272.48m，探获铜金矿体21个，工业品级铜金属量65.51万吨，平均品位0.54%，低品位矿铜金属量109.10万吨，平均品位0.24%；共/伴生金金属量248.15吨，平均品位0.43g/t；另外还共/伴生有铅锌、银和硫。报告确定矿石自然类型为细脉浸染型含金铜矿石，矿石工业类型为原生硫化含金铜矿石，矿床属大型斑岩型铜金矿床。宣城茶亭铜金矿床是安徽省地质矿产部门近年来在长江中下游成矿带浅覆盖区的重大找矿突破，相关理论研究正在陆续开展。虽然已有对于该矿床赋矿岩石成因(江峰等，2017)、成矿条件(肖庆玲等，2018)等方面的研究，但仍缺乏对于该矿床地质和地球化学的系统研究。本文旨在基于矿床地质学、流体包裹体和稳定同位素地球化学及同位素地质年代学研究，确定矿床地质和地球化学特征，探讨矿床形成机制和成因类型。

1 地质背景

安徽宣城茶亭铜金矿床位于皖东南、紧邻江苏省的南陵-宣城地区，构造上处在长江中下游构造-岩浆-成矿带呈北东向展布的东段及其喇叭口状扩张部位的东南侧(图1)。

南陵-宣城地区主要为一中-新生代火山-沉积盆地，西以走向北东、倾向南东的南陵-方山断裂(又称清水镇断裂)为界与宁芜盆地、繁昌盆地和铜陵隆起相邻，东以走向北东、倾向北西的南渡-金坛断裂为界与溧阳盆地、金坛隆起和广德盆地相接，南、北分别以近东西向周王断裂和北西向巢湖-芜湖断裂(牛漫兰等，1998)与皖南隆起和溧水盆地分隔，中东部为江南深断裂(杨志坚, 1981, 1987)穿切(图2)。盆地中部叠置有北东向的九连山-狸桥、敬亭山、麻姑山推覆体构造，亦为复背斜构造，其中，九连山-狸桥推覆体往北东延伸至江苏境内为茅山推覆体(韩克从等, 1985; 孙竞雄和韦国钧, 1985; 朱志澄, 1991; 徐学思和胡连英, 2001; 黄润生和曹建忠, 2010)，断续绵延超过100km。南陵-宣城盆地大部分被第四系覆盖，盆地周缘和中部隆起处局部出露有白垩系陆相碎屑沉积岩和火山岩盖层，西北部与溧水盆地连接处发育三叠系中统黄马青组碎屑岩，其上不整合产出侏罗系下-中统象山组和西横山组(图3)，显示继承性特征(张少琴等, 2015)。盆地之上叠置的推覆体由以浅海-滨海相碎屑岩为主的志留纪和泥盆纪地层以及以碳酸盐为主的二叠纪及早三叠世地层构成。区域地震和勘探显示盆地基底地层形成一系列向北西逆冲的叠瓦状构造(李海滨等, 2011)，地层单元及构造特征与上覆推覆体特征基本一致。南陵-宣城地区岩浆岩发育，盆地盖层产有中酸性英安质火山岩，以火山碎屑为主夹有熔岩，钻孔揭露盆地基底发育中酸性侵入岩，盆地之上的推覆体/复背斜构造中也广泛发育中酸性侵入岩。锆石U-Pb同位素地质年代学研究表明，火山岩年龄为133.8±1.9Ma～130.2±1.2Ma，而侵入岩年龄为 137.8±1.3Ma～135.9±1.2Ma(另文发表)，形成时代均为早白垩世，前者同宁芜、庐枞等盆地中的火山-侵入岩一致，后者同安庆-贵池和铜陵隆起区中酸性侵入岩一致，显示出南陵-宣城地区岩浆岩具有长江中下游构造-岩浆-成矿带凹陷区和隆起区的双重特征。

图3 南陵-宣城地区区域地质图(据南京地质矿产研究所, 2008(1)南京地质矿产研究所. 2008. 1:750000长江中下游地区区域地质图修改)

1-第四系；2-上新统；3-始新统；4-下白垩统火山岩；5-上白垩统碎屑岩；6-侏罗系碎屑岩；7-上三叠统碳酸盐岩；8-下-中三叠统碳酸盐岩；9-中-上二叠统砂岩；10-上石炭统-下二叠统碳酸盐岩；11-上泥盆统-下石炭统砂岩；12-下-中志留统砂岩；13-奥陶系碳酸盐岩；14-火山岩；15-花岗岩;16-闪长岩；17-断层；18-Cu-Au矿床；19-Cu矿床；20-Cu-Mo矿床；21-Fe矿床；22-Pb-Zn矿床；23-Zn-Cu矿床；24-水系

Fig.3 Regional geological map of the Nanling-Xuancheng area(modified after Nanjing Institute of Geology and Mineral Resources, 2008)

1-Quaternary; 2-Pliocene; 3-Eocene; 4-Lower Cretaceous volcanic rock; 5-Upper Cretaceous clastic rock; 6-Jurassic clastic rock; 7-Upper Triassic carbonate rock; 8-Lower-Middle Triassic carbonate rock; 9-Middle-Upper Permian sandstone; 10-Upper Carboniferous-Lower Permian carbonate rock; 11-Upper Devonian-Lower Carboniferous sandstone; 12-Lower-Middle Silurian sandstone; 13-Ordovician carbonate rock; 14-volcanic rock; 15-granite; 16-diorite; 17-fault; 18-Cu-Au deposit; 19-Cu deposit; 20-Cu-Mo deposit; 21-Fe deposit; 22-Pb-Zn deposit; 23-Zn-Cu deposit; 24-water system

2 矿床地质

宣城茶亭铜金矿床位于南陵-宣城盆地中部隆起部位，南侧为九连山-新河庄推覆体/复背斜叠置于盆地之上。矿区地表大部为第四系覆盖，南部零星出露白垩系下统中分村组陆相火山岩(图3)。

宣城茶亭矿区第四系覆盖之下为白垩系下统中分村组陆相火山岩和白垩系上统赤山组陆相沉积碎屑岩(图4)。根据钻孔揭露圈定的石英闪长玢岩体在平面上大致呈北东向延长的透镜体状，自上长村东向西南一直延至茶亭西南，长度大于5km，最宽处不足1km；岩体垂向上近于直立，略向南东倾。石英闪长玢岩体常见闪长玢岩和煌斑岩等脉岩穿切，在茶亭西北为花岗闪长斑岩穿切。钻孔揭露显示岩体的围岩为三叠系下统和龙山组灰岩、泥质灰岩和泥岩，岩体与围岩接触带处发育角岩、大理岩和大理岩化灰岩，其中未见矿化。

2.1 矿体形态、产状和规模

茶亭铜金矿床赋存于覆盖厚度100～200m的隐伏石英闪长玢岩侵入体中，已控制的矿体位于上长村东侧，平面范围略大于1000×500m，钻探深度控制为小于2000m。勘探资料显示，石英闪长玢岩侵入体中发育隐爆角砾岩，隐爆角砾岩的分布范围与矿化范围基本一致但略小，矿化范围呈倒立的长钟状体，深部矿化尚未完全限定，岩体与围岩接触带处矿化不明显(图5)。根据矿石品位圈定的工业矿体呈不规则透镜状，总体走向北东，北东端扬起；倾向南东，倾角10°～30°。最大矿体3号主矿体长1000m，宽400～900m，平均厚度170m。

图4 宣城茶亭铜金矿床基岩地质图(据安徽省地质矿产勘查局322地质队, 2018(2)安徽省地质矿产勘查局322地质队. 2018. 安徽省宣州区茶亭矿区上长村矿段铜金矿普查报告修改)

1-白垩系上统赤山组火山岩；2-白垩系下统中分村组碎屑岩；3-石英闪长玢岩；4-花岗闪长斑岩；5-基岩地质界线；6-隐伏岩体地质界线；7-勘探剖面及编号；8-钻孔位置及编号；9-剖面线

Fig.4 Geological map of the bedrock of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

1-Upper Cretaceous Chishan Formation volcanic rock; 2-Lower Cretaceous Zhongfencun Formation clastic rock; 3-quartz diorite porphyrite; 4-granodiorite porphyry; 5-geological boundary of bedrock; 6-geological boundary of concealed intrusive rock mass; 7-exploration profile and its serial number; 8-drill hole position and its serial number; 9-profile line

图5 宣城茶亭铜金矿床剖面图1-第四系；2-白垩系上统赤山组；3-白垩系下统中分村组；4-灰岩；5-英安质火山角砾岩；6-石英闪长玢岩；7-闪长玢岩；8-煌斑岩；9-隐爆角砾岩；10-大理岩；11-铜品位0.1%～0.2%；12-铜品位0.2%～0.4%；13-铜品位≥0.4%；14-钻孔及编号；15-隐爆角砾岩分布范围；16-矿化范围Fig.5 Exploration profile of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City1-Quaternary; 2-Upper Cretaceous Chishan Formation; 3-Lower Cretaceous Zhongfencun Formation; 4-limestone; 5-decitic volcanic breccia; 6-quartz diorite porphyrite; 7-diorite porphyrite; 8-lamprophyre; 9-cryptoexplosive breccia; 10-marble;11-copper grade 0.1%～0.2%; 12-copper grade 0.2%～0.4%; 13-copper grade ≥0.4%; 14-drill hole and its serial number; 15-distribution range of cryptoexplosive breccia; 16-range of mineralization

2.2 矿石结构、构造和矿物组成

茶亭铜金矿床的矿石构造主要为角砾状、脉状、细脉-网脉状和细粒浸染状(图6)，局部见团块状构造。矿石结构主要为自形-半自形粒状结构、固溶体分离结构、他形粒状结构、交代残余结构(图7)等。矿石中的金属(氧化物和硫化物)矿物有磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、自然金和银金矿(图7)等，脉石矿物有石英、硬石膏、石榴子石、透辉石、绢云母、绿泥石、绿帘石、石膏、方解石、菱铁矿、高岭石等。在金属矿物中，黄铁矿为贯通矿物，各成矿阶段中均有发育，但特征明显不同，尤其是成矿早阶段的黄铁矿大多具有碎裂结构，且其中铜金矿化较弱(徐晓春等，2018)。

图6 宣城茶亭铜金矿床矿石构造手标本和显微照片(a)脉状和细脉-网脉状构造；(b)角砾状构造；(c)大网脉状或团块状构造；(d)细粒浸染状构造. Py-黄铁矿Fig.6 Photographs of specimen and microphotographs for the ore structures of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City(a) veined and veinlet-stockwork structure; (b) brecciated structure; (c) large reticular veins or nodular structure; (d) fine granular disseminated structure. Py-pyrite

根据矿石结构、构造及矿物间的分布关系以及矿物微观特征，可将茶亭铜金矿床成矿作用划分为四个成矿阶段(图8)。

第一阶段为硅酸盐-氧化物阶段，主要发育矽卡岩矿物组合，石榴子石、透辉石、磁铁矿，少量石英、赤铁矿、方解石；第二阶段为石英-硫化物阶段，是矿床主成矿阶段，主要为硫化物矿物黄铁矿与黄铜矿呈细脉-网脉状、细粒-稀疏浸染状

分布于硅化脉中，石英颜色常呈透明度较差的烟灰色，该阶段黄铁矿和黄铜矿均含金，可见独立金矿物银金矿和自然金颗粒，硬石膏发育；第三阶段为石英-多金属硫化物阶段，也是矿床主成矿阶段，金属矿物种类增多，主要有黄铜矿、黄铁矿、黝铜矿、闪锌矿、方铅矿、斑铜矿等，共生的脉体中石英和硬石膏减少，局部以方解石为主，该阶段黄铜矿和黄铁矿中的金含量普遍较高，也有独立金矿物出现；第四阶段是石膏-方解石阶段，为成矿最晚阶段，无明显铜金矿化，石膏脉或石膏-黄铁矿脉穿切早期各阶段矿脉。

2.3 围岩蚀变类型和特征

茶亭铜金矿床热液蚀变作用较为强烈，发育于赋矿石英闪长玢岩体及其中的隐爆角砾岩筒中，蚀变类型主要有硅化、钾长石化、钠长石化、黑云母化、绢(白)云母化、黄铁化、磁铁矿-赤铁矿化、矽卡岩化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、硬石膏化、石膏化、碳酸盐(方解石)化、高岭石化等(图9)。蚀变具较为明显的分带性，深部以硅化和钾硅酸盐化(钾长石化、钠长石化、黑云母化)为主，中部矿化强烈部位叠加黄铁绢英岩化(硅化、绢云母化、黄铁化)，浅部发育较弱的碳酸盐化和高岭石化(粘土化)；矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化局部呈条带状、团块状发育；硬石膏化、磁铁矿-赤铁矿化常与硅化一起发育于隐爆角砾岩筒中，后期叠加铜金矿化。石英闪长玢岩体的围岩地层三叠系下统灰岩、泥质灰岩和泥岩发育热变质大理岩化和角岩化。从矿物的蚀变作用来看，斜长石的蚀变类型有钾长石化、绢云母化、钠黝帘石化、高岭石化、碳酸盐化等；角闪石的蚀变类型有黑云母化、绿泥石化、碳酸盐化、高岭石化等；黑云母的蚀变类型有绿泥石化、高岭石化、碳酸盐化等。

2.4 隐爆角砾岩筒及其组成岩石

茶亭铜金矿床的矿体赋存于隐伏石英闪长玢岩侵入体中的角砾岩和碎裂岩及其附近岩石中，角砾岩和碎裂岩是隐爆作用形成的。根据隐爆角砾岩和碎裂岩的空间分布可以勾画出隐爆角砾岩筒的形态大致呈上大下小的不规则锥状体(图5)。

隐爆角砾岩具角砾结构，角砾大小悬殊，一般3～10cm，小者几毫米，大者可达数十厘米，角砾呈棱角状、次棱角状，有些角砾略有磨蚀呈次浑圆状。角砾成分以石英闪长玢岩为主，有少量角岩、角岩化泥岩、大理岩化灰岩或泥质灰岩、石英脉等，石英闪长玢岩常发育强烈的钾长石化(图10a)。胶结物主要为岩屑或岩粉及热液矿物两类，岩屑或岩粉类胶结物的成分主要岩浆岩，与包孕隐爆角砾岩筒的石英闪长玢岩侵入体的成分基本一致(图10b)，热液矿物类胶结物则以石英和硬石膏为主，也有磁铁矿、赤铁矿、石榴石、绿帘石等。隐爆角砾岩中的矿化较为明显而强烈，角砾和胶结物中均见有黄铜矿和黄铁矿等金属硫化物矿物，有时为晚阶段石膏脉、方解石脉穿切(图10c)。

隐爆碎裂岩具碎裂结构，岩石被不同方向的裂隙切割成不规则的碎块，但基本无位移而可大致相互拼接，碎块常具钾硅酸盐化或黄铁绢英岩化和细粒浸染状矿化，碎块间有时为后期热液矿化脉充填，脉宽1～2mm(图10d)。隐爆碎裂岩与隐爆角砾岩呈逐渐过渡关系，也可渐变为完整岩石。

图7 宣城茶亭铜金矿床矿石结构和主要组成矿物显微照片(a)自形-半自形粒状结构；(b)固溶体分离结构；(c)他形粒状结构；(d)交代残余结构；(e、f)矿石中的含金矿物；(g、h)矿石中的黝铜矿和砷黝铜矿. Mag-磁铁矿；Ccp-黄铜矿；Sp-闪锌矿；Bn-斑铜矿；Anh-硬石膏；Au-自然金；Chl-绿泥石；Td-黝铜矿；Tn-砷黝铜矿Fig.7 Microphotographs of ore structure and main mineral composition of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City(a) idiomorphic-hypidiomorphic granular texture; (b) exsolution texture; (c) xenomorphic granular texture; (d) replacement remnant texture; (e, f) auriferous minerals in the ore; (g, h) tetrahedrite and tennantite in the ore. Mag-magnetite; Ccp-chalcopyrite; Sp-sphalerite; Bn-bornite; Anh-anhydrite; Au-natural gold; Chl-chlorite; Td-tetrahedrite; Tn-tennantite

图8 宣城茶亭铜金矿床矿物生成顺序示意图Fig.8 Schematic diagram of mineral formation sequence of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

图9 宣城茶亭铜金矿床主要蚀变类型(a)硅化；(b)钾长石化；(c)黑云母化；(d)黄铁绢英岩化；(e)矽卡岩化；(f)硬石膏化；(g)磁铁矿化；(h)绿泥石化. Qtz-石英；Kfs-钾长石；Bt-黑云母；Pl-斜长石；Amp-角闪石；Cal-方解石；Ms-白云母；Ser-绢云母；Grt-石榴子石；Di-透辉石Fig.9 Main alteration types of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City(a) silication; (b) potash feldspathization; (c) biotization; (d) beresitization; (e) skarnization; (f) anhydrization; (g) magnetization; (h) chlorinization. Qtz-quartz; Kfs-K-feldspar; Bt-biotite; Pl-plagioclase; Amp-amphibole; Cal-calcite; Ms-muscovite; Ser-sericite; Grt-garnet; Di-diopside

图10 宣城茶亭铜金矿床隐爆角砾岩和碎裂岩岩心切面照片(a)岩屑或岩粉与热液矿物胶结的隐爆角砾岩，角砾为钾长石化石英闪长玢岩，胶结物为矿物成分类似于石英闪长玢岩的岩屑或岩粉及热液矿物石英和硬石膏；(b)岩屑或岩粉胶结的隐爆角砾岩，角砾发育硅化、钾化等热液蚀变，角砾和胶结物中均有矿化；(c)热液矿物胶结的隐爆角砾岩，胶结物为热液矿物石英、硬石膏、磁铁矿等，角砾为角岩和石英闪长玢岩，有后期石膏脉穿切；(d)隐爆碎裂岩，角砾位移不明显，裂隙为后期热液矿物充填Fig.10 Photographs of core section of cryptoexplosive breccia in the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City(a) cryptoexplosive breccia cementated by rock debris or rock powder and hydrothermal minerals. The breccias are the quartz diorite porphyrite of potash feldspathite, and the cements are rock debris or rock powder, whose mineral composition is similar to that of the quartz diorite, while the hydrothermal minerals are dominated by quartz and anhydrite. (b) cryptoexplosive breccia cemented by rock debris or rock powder. The breccias develop hydrothermal alterations such as silicification and potassic alteration. Mineralization is present in breccia and cement. (c) cryptoexplosive breccia cemented by hydrothermal minerals. The cements are hydrothermal minerals such as quartz, anhydrite, magnetite, etc., and the breccias are hornfels and quartz diorite porphyrite, cutting by late gypsum veins. (d) cryptoexplosive cataclastite, breccias did almost not move, crakes filled by late hydrothermal minerals

3 矿床地球化学

3.1 流体包裹体

对茶亭矿床矿石中的透明矿物石英和硬石膏进行了流体包裹体显微岩相学观察和研究，结果表明，矿床流体包裹体较为发育，但个体均较小，一般5～10μm，最大者小于40μm(图11)。根据流体包裹体在室温下的相态，可将原生流体包裹体分为纯液相、富液相气液两相和含子晶气液三相包裹体3种类型。纯液相包裹体(LH2O)占比较少，约15%，大多呈米粒状、长条状、椭圆状和不规则状，个体大小相差较大，一般为2～5μm，少数8～10μm(图11a)。富液相气液两相包裹体(VH2O+LH2O)最为常见，约占包裹体总数的75%左右，气液比一般小于40%，多为15%～25%，形态以椭圆、圆形和不规则状为主，多呈孤立状或小规模集群分布，个体相差较大，4～28μm不等，个体较大者相应气液比较大(图11b, c)，在硬石膏中常以长方形为主(图11d)，受矿物晶格控制呈线状分布。含子晶的气液三相包裹体(V+L+S)相对较少(10%)，个体大小一般10～20μm，子晶一般呈方形，推测为石盐，气液比中等，多为30～50%，形态以椭圆形和不规则状为主，多与液相包裹体和气液相包裹体共生(图11e，f)。激光探针分析表明，茶亭铜金矿床流体包裹体的气相成分以水为主，几乎不含有CO2和其它气相组分，未发现含CO2三相包裹体。

图11 宣城茶亭铜金矿床流体包裹体岩相学特征(a)纯液相包裹体和富液相气液两相包裹体；(b、c)富液相气液两相包裹体；(d)硬石膏中长方形富液相气液两相包裹体；(e、f)含子晶的气液三相包裹体Fig.11 Petrographic characteristics of the fluid inclusions in the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City(a) pure aqueous phase fluid inclusions and aqueous-rich vapor-aqueous phase fluid inclusions; (b, c) aqueous-rich vapor-aqueous phase fluid inclusions; (d) rectangular aqueous-rich vapor-aqueous phase fluid inclusions in anhydrite; (e, f) daughter mineral-bearing vapor-aqueous phase fluid inclusions

流体包裹体均一温度测定在合肥工业大学成矿作用实验室完成。结果显示均一温度变化范围较大，温度变化区间为159～491℃。其中，含子晶三相包裹体不仅反映流体盐度高，均一温度也较高，为347～491℃，集中于360～420℃区间，对应于成矿早阶段流体沸腾作用；气液两相包裹体均一温度为159～317℃，集中于270～ 00℃和190～220℃两个峰值区间，大致对应于主成矿阶段石英-硫化物阶段和石英-多金属硫化物阶段的成矿温度；流体包裹体盐度为0.5%～2.0% NaCleqv，根据Ahmad and Rose (1980)均一温度(Th(℃))与盐度(%NaCleqv)关系图解和刘斌和沈昆(1999)的密度经验公式得出的流体密度为0.65～0.92g/cm3，显示主成矿阶段的流体盐度和密度均较低。

表1宣城茶亭铜金矿床氢氧同位素组成分析和计算结果

Table 1 Analytical and calculated results of hydrogen-oxygen isotope compositions for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

序号样品号成矿阶段均一温度(℃)石英水δ18OPDB(‰)δ18OSMOW(‰)δ18OSMOW(‰)δDSMOW(‰)12345WM004WM007-1WM008WM009-2WM012-2石英-硫化物270^300-20.010.21.6^2.8-68.9-21.68.70.1^1.3-60.3-20.69.71.1^2.3-47.5-21.09.20.6^1.8-47.3-18.711.73.1^4.3-49.46789WM017WM023WM107WM109石英-多金属硫化物190^220-20.89.4-3.5^-1.6-50.5-21.09.2-3.7^-1.8-41.2-20.99.4-3.5^-1.6-53.1-21.88.4-4.5^-2.6-62.0

流体包裹体研究表明，茶亭铜金矿床主要发育液相、气液两相和含子晶气液三相流体包裹体，均一温度和盐度变化范围较大，尤其是成矿早阶段多种类型包裹体的共生反映流体沸腾作用，可能与矿床发育隐爆角砾岩以及早阶段黄铁矿中的裂纹有密切的成因联系。

3.2 H-O同位素

在系统的矿石显微岩相学观察和研究的基础上，选取石英较为发育的硅酸盐-氧化物阶段、石英-硫化物阶段和石英多金属硫化物阶段矿石矿物组合中的石英进行氢氧同位素测试。测试方法根据地质矿产行业标准《水中氢同位素的锌还原法测定》和《硅酸盐及氧化物矿物中氧同位素组成的五氟化溴法测定》，测试工作在核工业北京地质研究院分析检测研究中心同位素分析室完成，测试仪器为MAT 252型质谱仪，测试结果列于表1。成矿流体水的δ18OH2O由石英O同位素组成换算，换算公式为：1000ln石英-水=3.38×106/T2-2.90(Clayton, 1972)，计算过程中，温度T取石英流体包裹体均一温度。计算结果亦列于表1，数据投绘于图12，数据点均落在岩浆水与大气降水之间，表明其成矿流体主要来自于岩浆，有少量大气降水的混入。

图12 宣城茶亭铜金矿床氢氧同位素组成图解(底图据Taylor, 1979; 张理刚, 1985)Fig.12 Diagram of H-O isotope compositions for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City (based diagram according to Taylor, 1979; Zhang, 1985)

3.3 C-O同位素

选取矿床矿石中的脉石矿物方解石进行C-O同位素测试，实验在核工业北京地质研究院分析检测研究中心同位素分析室完成，测试仪器为MAT 252型质谱仪，分析精度为±0.2‰(2σ)，结果列于表2，数据点在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图解中分布在花岗岩的C-O同位素组成附近，显示以岩浆来源的碳为主，向海相碳酸盐岩的C-O同位素组成过渡(图13)，表明茶亭铜金矿床成矿流体中的碳主要来自于岩浆或岩浆岩，而作为矿区盆地基底和侵入体围岩的沉积碳酸盐(主要为灰岩)对成矿作用也有较为明显的影响。

表2宣城茶亭铜金矿床碳氧同位素组成分析结果

Table 2 Analytical results of C-O isotope compositions for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

序号样品号δ13CV-PDB(‰)δ18OV-PDB(‰)δ18OV-SMOW(‰)1WM018-3.2-18.611.72WM019-1.2-17.113.23WM020-0.6-22.28.14WM021-2.9-18.811.65WM102-1.9-19.810.56WM104-3.6-19.011.3

图13 茶亭铜金矿床δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW图解(底图据刘建明等，1998)Fig.13 Diagram of δ13CV-PDB vs. δ18OV-SMOW for the Chating Cu-Au ore deposit (based diagram according to Liu et al., 1998)

图14 宣城茶亭铜金矿床硫同位素组成直方图Fig.14 Histogram of S isotope compositions for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

3.4 S同位素

选取矿床矿石中的黄铁矿、黄铜矿和硬石膏进行硫同位素测试，实验在核工业北京地质研究院分析检测研究中心同位素分析室完成，分析仪器为MAT 252型质谱仪，相对误差小于0.2‰，结果列于表3。黄铁矿的δ34SV-CDT变化范围为0.3‰～2.2‰，平均值为1.4‰；黄铜矿的δ34SV-CDT变化范围为0.3‰～1.9‰，平均值为1.3‰。分析结果显示，S硫同位素组成比较稳定，呈塔式分布(图14)，可能反映S的来源为单一的岩浆来源。Butleretal.(2004)根据实验地球化学研究认为，黄铁矿δ34S通常可代表硫储库的δ34S。根据两种硫化物矿物的硫同位素组成表现为黄铁矿>黄铜矿，大致可以确定成矿热液系统的硫同位素基本上达到了平衡(郑永飞和陈江峰, 2000)。因此，大致可以确定茶亭铜金矿床成矿热液中的δ34S∑S与硫化物矿物的δ34S值相当，即1.3‰～1.4‰，与岩浆熔体的硫同位素组成(-3‰～+7‰)(Ohmoto and Rye, 1979; Ohmoto and Goldhaber, 1997)一致。根据Ohmoto(1986)对世界上一些著名热液矿床的S同位素组成的统计研究，成矿热液δ34S∑S在0值附近，矿床在成因上与岩浆热液有关。

表3宣城茶亭铜金矿床硫同位素分析结果

Table 3 S isotope analysis results of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

序号样品号矿物δ34SV-CDT(‰)1WM0062WM1033WM1074WM1085WM109黄铜矿1.20.31.91.61.36WM007-17WM0138WM0199WM10010WM10411WM107黄铁矿1.71.12.21.50.31.612WM00113WM00814WM01115WM10816WM02017WM02718WM02819WM029硬石膏12.011.49.79.311.012.913.411.9

图15 宣城茶亭铜金矿床铅同位素构造环境演化图解Fig.15 Diagram of Pb isotope tectonic environment evolution for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

表4宣城茶亭铜金矿床铅同位素组成分析结果

Table 4 Analytical results of Pb isotope compositions for the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

序号样品号测试样品208Pb/204Pb207Pb/204Pb206Pb/204Pb1WM0042WM1023WM0064WM1035WM1076WM1087WM109黄铜矿38.401±0.00315.601±0.00118.242±0.00138.321±0.00515.571±0.00218.187±0.00238.350±0.00615.575±0.00218.197±0.00238.437±0.00315.575±0.00118.255±0.00138.419±0.00315.598±0.00118.236±0.00138.287±0.00315.557±0.00118.182±0.00138.292±0.00415.561±0.00218.173±0.0028WM007-19WM01310WM01911WM10012WM10413WM107黄铁矿38.528±0.00715.617±0.00218.279±0.00238.520±0.00615.607±0.00218.292±0.00338.318±0.00215.562±0.00118.199±0.00138.454±0.00415.597±0.00218.169±0.00238.438±0.00415.613±0.00118.252±0.00238.337±0.00315.569±0.00218.206±0.002

另外，分析了矿石中的硬石膏的硫同位素组成，δ34SV-CDT变化范围为9.3‰～13.4‰，平均值为11.5‰(图14)，其明显不同于显生宙海相硫酸盐的S同位素组成17‰～21‰(Holser, 1996)，也不同于区域沉积地层中的硫酸盐的S同位素组成21‰左右(Pan and Dong, 1999)，与其热液成因一致。根据茶亭铜金矿床硫化物和硫酸盐共生特征及其δ34S值，可以计算出其沉淀时的温度为159～426℃，这与矿床流体包裹体显微测温结果较为一致，也表明硫同位素达到了平衡。因此，茶亭铜金矿床的金属化合元素S来自于岩浆热液。

3.5 Pb同位素

选取矿床主要硫化物矿物进行了Pb同位素分析，实验在中国科学技术大学同位素分析中心完成，分析仪器为MAT 252型质谱仪，误差为2σ，结果列于表4。在铅构造环境演化图解上(图15)，数据点集中落在造山带演化线上及其附近，表明矿石铅具有造山带铅特征，铅源为混合来源，一部分来源于地幔物质，一部分来源于地壳物质，与赋矿侵入岩石英闪长玢岩的铅同位素组成(江峰等，2017)基本一致，指示成矿作用与岩浆作用密切相关。

3.6 Re-Os同位素年龄

茶亭铜金矿床矿石中产有辉钼矿，但难以分选用以进行Re-Os同位素年龄测定，为此选取了黄铁矿进行测年。实验在中国地质科学院国家地质实验测试中心Re-Os实验室完成，和Os含量是利用同位素稀释法测得的，185Re和190Os混合稀释剂购买自美国橡树岭国家实验室，Re和Os同位素比值测定所采用仪器为Thermo FisherScientific公司生产的热表面电离质谱仪Triton-plus，测试流程详见Duetal.(2004, 2009)，测试结果列于表5。黄铁矿中普通Os含量小于187Os，表明187Os是187Re衰变的产物，符合模式年龄的计算条件，说明模式年龄是可靠的。所测得的2件黄铁矿的模式年龄分别为139.8±1.5Ma和139.4±2.2Ma，在误差范围内一致，指示茶亭铜金矿床的成矿年龄。如前所述，茶亭铜金矿床赋矿石英闪长玢岩的LA-ICP MS锆石U-Pb同位素年龄为138.3±1.5Ma～136.3±1.8Ma。因此，茶亭铜金矿床的成矿年龄与矿区赋矿侵入岩成岩的年龄在误差范围内基本一致，指示其成矿作用与矿区燕山晚期早白垩世岩浆侵入作用及其热液活动密切相关。

表5茶亭铜金矿床黄铁矿Re-Os同位素测试结果

Table 5 Re-Os isotope analytical results of pyrite from the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City

样品号样重(g)Re(×10-9)普Os(×10-9)187Re(×10-9)187Os(×10-9)模式年龄(Ma)测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度WM1010.292817.400.130.00540.000010.940.080.02550.0002139.81.5WM1030.30051.210.010.00340.00000.760.010.00180.0000139.42.2

4 讨论

4.1 成因类型

角砾岩是一种孔隙度极大的岩石,是热液矿床良好的流体通道和容矿构造。角砾岩的形成作用十分复杂，Sillitoe(1985)将角砾岩划分为岩浆热液角砾岩、岩浆(火山)水气喷发角砾岩、岩浆角砾岩、侵入角砾岩、构造角砾岩五大类，其中前四种角砾岩均与岩浆及其所含气水热液的隐爆作用有关。Wolfe(1980)认为，发生隐爆作用要求流体内压力超过上覆岩石抗张强度和岩石静压力之和，一般发生于浅成或超浅成(地表以下3km以内)的小斑岩体中，而且这些小斑岩体往往又是与深部大的隐伏岩体相连的沿着软弱带向上侵入的小岩钟，这样深部隐伏岩体能够连续不断地为小岩钟提供大量爆破作用所需要的能量和流体。章增凤(1991)认为，造成隐爆作用发生的直接因素是受热流体或气体，虽然这种受热流体或气体可以是多来源的，但都离不开岩浆活动。岩浆隐蔽爆破的主要作用方式是气爆和浆爆，其次是热液注入。隐爆作用一般通过饱和水岩浆的二次沸腾和随后的减压作用释放岩浆的能量，引起隐蔽爆破作用形成特殊的隐爆角砾岩岩石组合，由隐爆角砾岩构成的筒状地质体通常称为隐爆角砾岩筒(体)(王照波，2001)。隐爆角砾岩是角砾岩中的一种特殊类型,其特点是孔隙度大，利于成矿流体的渗透、迁移和矿质沉淀富集，形成控矿构造和容矿空间，因而其成岩作用常常伴随热液成矿作用,构成金属矿床中的一种重要类型(Bryner, 1961; Sillitoeetal., 1984; Thompsonetal., 1985)。刘家远(1996)指出，岩浆隐蔽爆破作用不仅与斑岩型铜、钼、铅-锌、钨、锡、铀等金属矿床有密切联系，而且与金、银等贵金属成矿也有密切关系。我国原国家黄金管理局于1999年召开了“隐爆角砾岩及相关金矿床”研讨会，确认隐爆角砾岩型金矿床具有延伸大、规模较大、伴生组分多、矿化集中、易采易选等特点和重要的经济意义(卿敏和韩先菊, 2002)。隐爆角砾岩型矿床是一类与斑岩型、火山-次火山岩型(浅成低温热液型)矿床具有密切联系、又互为过渡的矿床，也有人将其归入斑岩型和火山-次火山岩型。的确，斑岩型和火山-次火山岩型矿床常常发育隐爆角砾岩，但隐爆角砾岩型矿床特殊的产出部位和矿体特征值得单独划出。罗镇宽等(1999)将中国与金-多金属矿床有关的角砾岩划分为与小侵入体有关的角砾岩筒、与斑岩系统有关的角砾岩体、与火山和次火山有关的不规则角砾岩体、不整合面或沉积间断面上的层状角砾岩四类，其中前三类都与岩浆活动及其气液流体的爆破作用有关，并分别以我国河南嵩县祁雨沟金矿床、福建上杭紫金山金铜矿床和黑龙江佳木斯团结沟金矿床等作为这三类矿床的代表。范宏瑞等(2000)研究河南嵩县祁雨沟金矿床流体包裹体特征，发现其具有高温高盐度和多类型包裹体共生的特征，反映成矿流体来源于花岗岩浆热液且混有大气降水以及岩体隐爆和减压沸腾作用。毛光武等(2016)系统阐述了近年来我国关于隐爆角砾岩型金矿床的定义、成矿构造背景、隐爆角砾岩特征以及隐爆角砾岩型矿床的地质特征、成矿流体特征及矿床成岩-成矿模式等方面的研究进展，既明确了斑岩型和火山-次火山岩型矿床与隐爆角砾岩型矿床的密切联系，也进一步确认了后者作为一种独立的矿床成因类型的重要性。

图16 宣城茶亭铜金矿床成矿模式图1-三叠纪灰岩；2-大理岩或大理岩化灰岩；3-石英闪长玢岩；4-闪长玢岩；5-煌斑岩；6-隐爆角砾岩；7-岩浆房；8-硅化；9-钾化；10-绢云母化；11-黄铁矿化；12-绿泥石化；13-矽卡岩化；14-高岭石化；15-硬石膏化；16-矿化范围；17-隐爆角砾岩范围；18-岩浆热液；19-大气降水热液；20-成矿热液Fig.16 Metallogenic model of the Chating Cu-Au ore deposit, Xuancheng City1-Triassic limestone; 2-marble or marbleized limestone; 3-quartz diorite porphyrite; 4-diorite porphyrite; 5-lamprophyre; 6-cryptoexplosive breccia; 7-magma chamber; 8-silication; 9-potassic alteration; 10-sericitization; 11-pyritization; 12-chlorinization; 13-skarnization; 14-kaolinization; 15-anhydrization; 16-mineralization range; 17-cryptoexplosive breccia range; 18-magmatic hydrothermal fluid; 19-atmospheric precipitation hydrothermal fluid; 20-metallogenic hydrothermal fluid

综合前文研究成果可见，宣城茶亭铜金矿床的地质特征和地球化学特征反映其成矿作用与燕山晚期早白垩世岩浆侵入作用密切相关，矿石黄铁矿Re-Os年龄(139.8±1.5Ma～139.4±2.2Ma)与赋矿石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄(137.8±1.3Ma～135.9±1.2Ma)在误差范围内基本一致，成岩与成矿时间相近；H-O同位素组成指示成矿流体虽然有少量大气降水的混入，但主要来自于岩浆；C-O、S、Pb同位素组成反映成矿金属元素及其化合元素虽然有围岩沉积地层的贡献，但主要也是来自于岩浆或岩浆岩。因此，该矿床无疑是与岩浆作用有关热液成因矿床。如前所述，安徽省地质矿产勘查局322地质队(2018)提交的《安徽省宣州区茶亭矿区上长村矿段铜金矿普查报告》将其确定为斑岩型矿床，这是基于该矿床产于石英闪长玢岩侵入体中、发育类似于斑岩型矿床的热液蚀变并有一定的分带性、矿石具有细脉-网脉状和细粒浸染状构造、流体包裹体指示热液流体发生过沸腾作用、成矿热液流体的温度和盐度变化区间较大等等地质和地球化学特征。然而，宣城茶亭铜金矿床的矿体主要赋存于石英闪长玢岩侵入体包孕的隐爆角砾岩筒中，矿石还具有角砾状、大脉状和团块状构造，矿体或矿脉中强烈发育硬石膏甚至形成硬石膏岩等突出特征，流体包裹体研究显示矿质沉淀作用主要发生于高温高压流体减压沸腾之后的中-低温和中-低盐度条件下，这些地质和地球化学特征既不同于火山-次火山岩型(浅成低温热液型)矿床，也不同于典型斑岩型矿床。对照上述隐爆角砾岩及其矿床的研究成果，确定宣城茶亭铜金矿床为隐爆角砾岩型矿床。

长江中下游成矿带中发育大量玢岩型铁(硫)矿床(宁芜研究项目编写小组, 1978)和矽卡岩型、斑岩型、脉型铜金多金属矿床(郭文魁, 1957; 常印佛和刘学圭, 1983; 唐永成等1998; 毛景文等, 2009;徐晓春等, 2014; Zhouetal., 2015；周涛发等, 2016，2017)，部分矿床也有隐爆角砾岩型矿体的产出，例如，储国正(2003)提出安徽铜陵冬瓜山矿田东狮子山矽卡岩型铜矿床1号矿体为隐爆角砾岩型铜矿体，刘继顺等(2005)指出湖北铜绿山矽卡岩型铜铁矿床中发育隐爆角砾岩型金(铜)矿体，钟国雄(2017)报道了安徽铜陵矿集区姚家岭锌金多金属矿床中发育隐爆角砾岩，并且与成矿关系密切。然而，宣城茶亭铜金矿床作为一个独立的隐爆角砾岩型矿床则是长江中下游成矿带中一个新的矿床类型，该矿床的发现和研究对于深部找矿实践以及长江中下游成矿带的成矿理论研究均有重要的意义。

4.2 形成机制

根据成矿地质背景及矿床地质和地球化学特征，结合前人关于隐爆角砾岩型矿床成岩成矿机制的研究成果和认识，可以认为，宣城茶亭铜金矿床是在岩浆-气液流体隐蔽爆破形成隐爆角砾岩体及其相关岩石后，深部岩浆房中继续分异的热液流体以及区域热场驱动的深循环大气降水热液流体通过萃取和卸载进而充填和交代成矿的(图16)。

茶亭铜金矿床成矿作用大致可以分为如下三个阶段：首先是含矿隐爆角砾岩体的形成阶段。早期岩浆侵位结晶后，深部岩浆房中的岩浆继续汇聚，分异产生岩浆期后高温高压流体受热动力驱动沿着岩体中的断裂或裂隙上升至地壳浅部并聚集，内外压力平衡被打破时发生隐蔽爆破作用形成隐爆角砾岩体(筒)。其次是含矿热液的形成和成矿物质的萃取阶段。岩浆房中的岩浆继续分异出富含挥发性组分及不相容元素的流体，交代并萃取途经围岩中的成矿金属元素，形成富含矿化剂组分和成矿金属元素的岩浆热液流体；与此同时，沿断裂和裂隙下渗的大气降水受岩浆侵位的热力驱动，对途经围岩进行交代，活化并萃取其中的成矿金属元素，形成富含矿质的大气降水热液。最后是含矿热液的混合与矿质沉淀阶段。来自深部的岩浆热液上升至浅部，与深循环的大气降水热液混合，随着温度和压力的降低以及其它物理化学条件(酸碱度、氧逸度、硫逸度等)的改变，成矿热液流体中的金属元素因饱和而沉淀，最终在隐爆角砾岩体(筒)等有利构造空间中富集沉淀成矿。

5 结论

安徽宣城茶亭铜金矿床是产于长江中下游成矿带以浅覆盖为特征的南陵-宣城中-新生代火山-沉积盆地中的一个大型矿床，矿体产于早白垩世石英闪长玢岩侵入体中。同位素地质年代学、流体包裹体地球化学及H-O、C-O、S、Pb同位素地球化学特征表明，成矿热液流体、成矿金属元素及其化合元素主要来自于岩浆或岩浆岩，成矿主要受晚中生代中酸性岩浆侵入作用控制。

茶亭铜金矿床具有较为独特的地质和地球化学特征：矿床赋存于隐伏石英闪长玢岩侵入体中包孕的隐爆角砾岩筒中；不仅发育细脉-网脉状和细粒浸染状矿石，而且发育角砾状、大脉状和团块状矿石；矿体和矿脉中发育石榴子石、磁铁矿、石英、硬石膏，甚至形成硬石膏岩；流体包裹体类型多样，均一温度和盐度变化范围较大，但铜金主成矿阶段的均一温度和盐度较低。

茶亭铜金矿床不同于斑岩型和火山-次火山岩型(浅成低温热液型)矿床，是一个与早白垩世石英闪长玢岩浅成侵入体密切相关的隐爆角砾岩型矿床。该矿床是长江中下游成矿带中的一个新类型矿床。

诚挚感谢岳书仓教授长期以来的培养教育和关心爱护，特撰写此文以庆贺岳书仓教授八十八华诞，衷心祝愿岳老师身体健康!