矿床地球化学国家重点实验室知识库

近年来，在我国川滇黔接壤地区发现的与玄武岩有关的各种类型铜矿备受矿床学界的关注，不仅仅是因为玄武岩中有大面积的自然铜矿化以及其成因类似于全球最大的自然铜矿床——基韦诺（Keweenaw）铜矿，而且其产出背景为研究热点（地幔柱）。对川滇黔接壤地区与玄武岩有关各种类型铜的研究，特别是自然铜的成因研究，可以从另一角度解释成矿物质的迁移形式和沉淀机理，同时，还可以从中提取到有关地幔柱成矿作用的重要信息。 为此，本论文以川滇黔接壤地区与玄武岩有关的铜矿床（点）为研究对象，在总结前人对滇东北和黔西地区玄武岩铜矿的研究成果基础上，补充了四川地区分布的有关铜矿类型，并运用矿物矿相学、元素地球化学、同位素地球化学、流体包裹体地球化学以及实验地球化学等理论与方法，通过对云南鲁甸银河铜矿床、四川荥经“马豆子式”铜矿床、昭觉拉一木铜矿点中玄武岩和矿石/脉石矿物进行了矿物学特征与成因、同位素特征与成矿物质示踪、流体地球化学特征与流体演化、元素迁移与风化淋滤模拟、元素吸附沉淀模拟实验等研究，探讨不同类型铜矿成矿机理，强调了地幔柱成矿作用对研究区铜矿成因的制约。本论文主要取得以下成果与认识：1. 对四川荥经宝峰“马豆子式”铜矿进行了矿相学研究，研究表明铜结核的生成过程是：含铜玄武岩经风化淋滤，铜质迁移到水体中后被粘土、含铁非晶质矿物和植物碎屑吸附，并成凝胶团悬浮与搬运，在湖泊或沼泽环境下与沉积物同生沉积成核；后期再经变质交代和热液叠加，斑铜矿交代辉铜矿、黄铜矿又叠加于斑铜矿之上，最终形成了“马豆子式”结核铜矿。2. 通过分析四川宝峰乡铜矿矿石矿物及脉石矿物C、S同位素特征，并与滇黔地区相关铜矿中的C、S同位素进行了比较，结果表明：整个川滇黔接壤地区与峨眉山玄武岩有关的铜矿床中沥青分为玄武岩中的沥青和炭质层中的碳沥青，前者的δ13CPDB(‰)为-36.4‰ ~ -27.3‰，属于来自下伏地层的腐泥型有机质，后者的δ13CPDB(‰)为-24.8‰ ~ -20.2‰，属腐殖型，为原地陆生植物变质产物，沥青的存在为自然铜的沉淀提供了较好的还原环境；黄铜矿的δ34SV-CDT(‰)值分布在两个区间上：-9.8‰ ~ -12.‰，17.2‰ ~ 28.0‰，前者代表有机流体携带的硫和植物降解的硫，为生物成因，后者的δ34S值与研究区的斑铜矿δ34S值（为21.6‰、21.9‰）接近，均代表热卤水的硫，其来自海相硫酸盐岩地层；辉铜矿的δ34SV-CDT(‰)为7.6‰ ~ 13.1‰，是有机携带的生物成因硫和海相硫酸盐硫的混合结果。3.研究区成矿流体为四种类型：①以盆地热卤水为主的高盐度热液流体，其均一温度为110℃ ~ 180℃，盐度为15% ~ 24%；②以大气降水为主的低盐度热液流体，其均一温度为150℃ ~ 200℃，盐度为0.2% ~ 8.0%；③以古石油为代表的有机流体，其均一温度为72℃ ~ 280℃，盐度为9% ~ 14%；④峨眉地幔柱活动引起的超临界流体。超临界流体是单质铜的较好运输载体，同有机流体一样，为自然铜的沉淀提供还原作用，而盆地热卤水流体为淋滤型铜矿和沉积型铜矿提供了硫源。4.用三种不同类型雨水对含铜玄武岩进行了风化淋滤模拟实验，结果是酸性雨水风化淋滤条件对Cu的带出强度最强，比现代空气雨水带出强度高2—3个数量级，比CO2 雨水带出强度高1—2个数量级，且带出的Zn、Cu、U、Ni、Sr总量大于百分之一；实验的结果证实了流体包裹体中大气降水为主的低盐度热液流体的存在，也证明了峨眉山玄武岩中的铜质为玄武岩有关铜矿类型的铜矿化提供了铜源。5. 选择与自然铜紧密伴生的各种矿物对铜胶体和Cu2+进行了吸附试验，其吸附率从高到低分别为硫化物、有机质（沥青）、粘土矿物、硅酸盐矿物。这一实验结果与川滇黔接壤地区自然铜矿的赋矿围岩为玄武质角砾岩、铝土-粘土质沉积岩，自然铜与有机质伴生等地质现象一致，并表明有机质在自然铜成矿作用中不仅提供了还原条件，而且是很好的吸附剂。6. 探讨了地幔柱成矿作用：在峨眉地幔柱活动过程中，地幔脱气与玄武岩浆的分异可能促成地幔超临界流体的形成，其对单质铜迁移与还原起着重要作用，可以认为：与峨眉山玄武岩有关的自然铜矿床中铜在迁移过程中，除了以离子或络合物的形式迁移外，还可能以纳米粒级单质铜的形式迁移。7. 通过对铜矿床与峨眉山玄武岩的时空分布关系、成矿物质来源、成矿元素的迁移机制以及沉淀机理研究，结合考克斯有关玄武岩铜矿的定义，将研究区与峨眉山玄武岩有关的铜矿床分为三种类型：①玄武岩之上宣威组中的沉积型铜矿；②玄武岩中的热液型铜矿；③玄武岩（底部）与茅口灰岩接触面上的风化淋滤型铜矿。铜矿受构造控制也较为显著，背斜的轴部、向斜的核部，往往是成矿的最佳部位。最后初步建立了成矿模式。