湖南宝山铜钼多金属矿床地球化学特征研究

王明 胡学敏 沈德顺

摘  要：宝山铜钼多金属矿床是湖南地区最典型的矽卡岩-热液脉型铜多金属矿床之一，矿床内部不仅发育有Cu-Mo-Pb-Zn-Ag多金属矿化，而且在矿区花岗质岩体周围形成了特征鲜明矿化蚀变分带。本文通过对宝山矿床的地质成矿、矿物学、主微量元素、稀土元素、流体包裹体、稳定同位素等方面特征进行总结归纳，研究该矿床的地球化学特征。

关键词：地球化学;同位素;成岩成矿;宝山矿床

1前言

湖南宝山铜钼多金属矿床位于湖南省桂阳县，是南岭成矿带的重要组成部分，也是湘南一带最有代表性的矽卡岩-热液脉型矿床之一。宝山铜钼铅锌银多金属矿床矿区是由东部铅锌银矿床、中部铜钼矿床、西部铅锌银矿床和北部财神庙铅锌银矿床组成的。

2地质背景

宝山铜钼多金属矿床位于南岭成矿带的中段北缘，处于扬子与华夏两大板块相接触部位（图1），矿区内构造主要形成于印支—燕山期，主构造线方向为近南西—北东，由一系列的背、向斜及断层所构成（唐朝永，2005）。宝山矿区出露地层主要为泥盆系和石炭系。泥盆系在矿区出露较少，石炭系在宝山分布十分广泛，主要由下石炭统的孟公坳组（C1m）、石磴子组（C1sh）、测水组（C1c）及梓门桥组（C1z）和中—上石炭统的壶天群（C2+3h）组成。

3矽卡岩及地球化学特征

宝山矿床的围岩蚀变与铜、钼、铅、锌、银等多种金属的富集在空间上有联系紧密，通过围岩蚀变作用导致矿体与围岩中矿物组分产生了明显的差异。通过研究矽卡岩矿物学特征、主微量及稀土元素的特征，分析宝山多金属矿化富集的物质来源及元素迁移规律。

3.1 主量元素特征

在前人对宝山铜多金属矿花岗岩体的主量元素进行大量实验及投图（齐钒宇，2012;谢财银，2013），总结有以下主要特征：

（1）宝山花岗岩体的SiO2含量为66.16%-71.91%，平均值为68.99%，属酸性岩浆。（2）在宝山岩体侵入岩（深成）的TAS图解中，样品数据大部分投影落入花岗闪长岩、花岗岩之间，为花岗闪长斑岩，且二氧化硅含量较高。（3）在ANK—ANCK图解中，宝山铜钼多金属矿床的样品A/CNK的平均值1.08，投图落入过铝质花岗岩的范围。（4）宝山矿区的各类侵入岩体的Fe2O3/（Fe2O3+FeO）值均较低，符合大多数矽卡岩型铜矿的特征。（5）宝山矿床的侵入岩的多数样品A/CNK<1.1，结合矿区大量的围岩蚀，可能形成K，Na等元素含量的降低，使得A/CNK值变大，从而推断宝山矿床的花岗质岩体为I型花岗岩。

3.2 微量元素特征

由前人对宝山铜多金属矿床微量元素分析的结果可知（齐钒宇，2012;谢财银，2013）：

（1）宝山矿床的侵入岩体微量元素在NMORB标准化的蛛网图上，明显富集Rb、U、K、Pb等，亏损Ba、Ta、Nb、P、Ti等;Nb/Ta=10.2～12.6，平均值为11.3，略高于地壳比值（地壳Nb/Ta=11），说明宝山矿床的侵入岩花岗闪长斑岩可能是幔源岩浆与大量下地壳熔融体混合的后形成的。

（2）根据谢财银（2013）宝山矿床的暗色包体微量元素在NMORB标准化的蛛网图数据，富集K、Ba、Rb、Th等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti等元素;Nb/Ta=15.1～15.6，平均值为15.3，接近原始地幔比值（原始地幔Nb/Ta=17.4），说明宝山矿床的包体其岩浆源区可能主要来自于地幔。

3.3 稀土元素特征

根据齐钒宇（2012）绘制出了宝山铜多金属矿床侵入岩稀土元素配分曲线图分析，样品中稀土组成十分相似，均具有较高的稀土总量。姚军明（2006）测定的∑REE=152x10-6～171x10-6，∑LREE/∑HREE=8.19～ 8.95，δEu=0.78～0.82;齐钒宇（2012）测定∑REE=58x10-6～220.92x10-6，∑LREE/∑HREE為5.61～15.64，δEu=0.68～1.02，平均值为0.79。上述结果均显示出轻稀土富集而重稀土亏损和较弱的Eu负异常，反应出侵入岩浆经历了较高的分异作用。

4流体包裹体特征

根据激光拉曼光谱分析结果，在矽卡岩阶段和退化蚀变阶段气液两相包裹体主要为盐水溶液包裹体，气相为H2O，在金属硫化物阶段和萤石-方解石脉阶段的萤石中气液两相包裹体的气相只含少量 CO2。多种证据表明，宝山矿床成矿流体主要为H2O-NaCl体系。

5同位素地球化学特征

前人对宝山铜多金属矿床的各类样品开展了大量的分析（鲍谈2014;丁腾、轩一撒，2016），得到的以下结论。

（1）硫同位素特征

硫化物的硫同位素组成δ34S 表现为较低正值，含量为 1.50‰～4.50‰，变化不显著，呈现出塔式分布的特征，表明矿床中硫主要来源于岩浆，为燕山早期花岗闪长质岩浆。

（2）铅同位素特征

在对金属硫化物分析时，铅同位素比值相对较稳定，变化不显著，显示出正常铅的特征;在利用 H-H 单阶段铅演化模式，测得其铅同位素年龄为主要集中在129～248 Ma，分布较为分散，反映出铅元素发生过混合，表明可能存在其他源区物质的混入。

（3）碳氧同位素特征

在对矽卡岩等分析时，碳-氧同位素总体上呈近水平线展布，岩浆热液影响了碳氧同位素组成，暗示着部分碳源可能来自于花岗质岩浆岩。

（4）氢氧同位素特征

在对退化蚀变阶段、金属硫化物阶段及萤石-方解石脉阶段三个阶段的分析中，基本呈现出δ18OH2O值从大到小的趋势，推断出早期的成矿流体主要为原生的岩浆水，随着成矿作用的进行，逐步有大气降水混入。

6成矿作用

6.1 成岩成矿时代

前人对宝山铜多金属矿床开展了大量的成岩、成矿研究，得到了许多年龄数据。谢银财（2013）利用锆石U—Pb测得花岗闪长斑岩的成岩年龄为156-158Ma。姚军明（2006）通过对黄铁矿进行Rb-Sr同位素测定其成矿时代为174±7Ma。目前学者对成岩年龄为160Ma左右比较认可，同时成矿年龄也为160Ma左右，表明宝山矿床的成岩作用与成矿作用时间基本一致。

6.2 成矿机制

宝山铜钼多金属矿床中矿体主要赋存于矽卡岩中，成矿作用与矽卡岩关系十分密切。成矿流体早期以高温、中高盐度的岩浆热液为主，并且有较高的氧逸度，随成矿作用的进行，大气降水逐渐混入其中，成矿流体中温度、盐度及氧逸度均开始下降，不断发展为低温低盐度的流体，此时成矿流体的温度、盐度、pH 及氧逸度均发生变化，最终导致了矿床内金属氧化物和硫化物的沉淀，形成矿床（轩一撒，2016）。因此，流体混合作用可能是该矿床主要的成矿机制。

7结论

（1）宝山铜多金属矿床是典型的矽卡岩-热液脉型铜多金属矿床，该矿区的侵入岩主要为花岗闪长斑岩。矿区内含矿花岗质岩石呈现良好的矿化蚀变分带，在花岗质岩体内部及其相邻强蚀变区域，以矽卡岩化为主;在远离岩体的围岩弱蚀变区域，以碳酸盐化和硅化为主。

（2）宝山矿床的花岗岩体为Ⅰ型花岗岩，表明岩浆上侵演化过程中未经历明显的围岩同化混染作用，矿床为岩浆经历强烈分异作用后形成的产物。

（3）宝山矿床总体上硫同位素、铅同位素特征变化较小，整个矿床硫、铅的来源均较为单一，但在成矿流体运移过程中有其他铅参与了成矿。碳—氧同位素组成受到了岩浆热液的影响，发生了一定程度的氧同位素交换作用;氢氧同位素表明，成矿早期流体以岩浆水为主，晚期有大气降水的加入。

参考文献

[1]  伍光英，马铁球，柏道远，李金冬，车勤建，王先辉.湖南宝山花崗闪长质隐爆角砾岩的岩石学、地球化学特征及锆石SHRIMP定年[J].现代地质，2005，19（2）：198-204.

[2]  姚军明，华仁民，林锦富.湖南宝山矿床REE、Pb-S同位素地球化学及黄铁矿Rb-Sr同位素定年[J].地质学报，2006，80（7）：1045-1054.