【摘 要】
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江西九瑞矿集区地处扬子板块北缘,大别造山带以南,是长江中下游成矿带的重要组成部分。前人对该矿集区赋存于石炭纪地层中层状矿体的成因仍存诸多争议,是否存在海西期喷流沉积成矿作用需进一步研究。本文选择位于矿集区东南端发育层控矽卡岩型矿体和层状含铜黄铁矿矿体的金鸡窝铜矿床,进行矿区地质学、岩体地质学、矿床地质学、矿物学和地球化学等方面系统研究,重点探讨黄铁矿微量元素组成、元素赋存状态、同位素组成特征、成矿
【基金项目】
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中国地质调查局项目《皖赣沿江地区壳幔相互作用与多成因矽卡岩矿床成矿机制研究_12120113069900》; 江西省教育厅科技计划项目《江西九瑞金鸡窝铜硫矿床黄铁矿微量元素特征及成因分析_GJJ170465》;
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江西九瑞矿集区地处扬子板块北缘,大别造山带以南,是长江中下游成矿带的重要组成部分。前人对该矿集区赋存于石炭纪地层中层状矿体的成因仍存诸多争议,是否存在海西期喷流沉积成矿作用需进一步研究。本文选择位于矿集区东南端发育层控矽卡岩型矿体和层状含铜黄铁矿矿体的金鸡窝铜矿床,进行矿区地质学、岩体地质学、矿床地质学、矿物学和地球化学等方面系统研究,重点探讨黄铁矿微量元素组成、元素赋存状态、同位素组成特征、成矿地质过程、成矿物质来源和矿床成因,并建立成矿模式。取得了如下主要认识:(1)金鸡窝花岗闪长斑岩具准铝质高钾钙碱性的同熔型(Ⅰ型)花岗岩类岩石特点,成岩年龄为144±1Ma,属于燕山早期晚侏罗世岩浆活动的产物;锆石εHf(t)值为-4.09~-8.61,两阶段模式年龄(TCDM)为1.46~1.68Ga(均值为1.57Ga),与壳源岩石(>1.6Ga)重熔作用有关。(2)层状含铜黄铁矿矿体的金属矿物以黄铁矿、黄铜矿为主,其次为胶状黄铁矿、闪锌矿、白铁矿等,占总量的65%~85%。据黄铁矿显微组构特征,可以分为同生沉积期的黄铁矿(PyⅠ)、变质期的黄铁矿(PyⅡ)、矽卡岩-热液期的黄铁矿(矽卡岩晚期阶段(PyⅢ)和热液阶段(PyⅣ))四种类型。黄铁矿(PyⅠ)可以进一步分为胶状黄铁矿(PyⅠ-1)和纹层状黄铁矿(PyⅠ-2)两种。(3)PyⅠ-1和PyⅠ-2有相同矿化作用的元素组合和较低的Co/Ni(<0.001~0.72),但PyⅠ-1与PyⅠ-2相比,富集Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Mn等微量元素,可能反映了其形成于早期深部含金属硫化物的热液与海水混合快速沉淀阶段。PyⅡ富含Co、Ni、As,Co/Ni为0.03~6.19。PyⅢ和PyⅣ黄铁矿的Co、Ni含量及Co/Ni(1.07~29)变化较大,与矽卡岩-热液型黄铁矿特征相似;PyⅢ与PyⅣ相比,相对富集Co和Se,亏损As、Cu、Pb、Zn、Ag、Au。(4)PyⅠ-1中Cu、Pb、Zn赋存在黄铁矿晶格中,如Cu++Au3+(?)2Fe2+置换方式存在;其它类型黄铁矿中这些元素通常是细分散机械混入物。PyⅡ、PyⅢ、PyⅣ黄铁矿富集Co和Ni,两者显著正相关,以等价替代Co2+(?)Fe2+、Ni2+(?)Fe2+进入黄铁矿晶格中;Au在黄铁矿中以固溶体Au+的形式存在。(5)黄铁矿相对衍射强度高的晶面为(311)和(200),衍射峰尖锐且各特征衍射峰半高宽(FWHM)小,其晶胞参数a=5.4012~5.4365(?),空间群为Pa-3(205),Vol=157.56~160.68(?)3,其平均值分别为a=5.4243(?)、Vol=159.56(?)3,明显高于其理论值(5.4175(?)、159.01(?)),可能归因于Co、Ni、As、Cu+、Au+等微量元素类质同象进入黄铁矿晶格。PyⅠ→PyⅣ、PyⅢ→PyⅡ的拉曼谱峰Eg、Ag、Tg(3)的散射强度(I)和半高宽(FWHM)逐渐降低,与其形成温度逐渐升高有关。(6)矿区有两类硫同位素组成,一类是层状矿体黄铁矿δ34S值介于-0.3‰~+4.6‰,其中胶状黄铁矿(PyⅠ-1)和纹层状黄铁矿(PyⅠ-2)δ34S峰值与热变质期(PyⅡ)和矽卡岩-热液期(PyⅢ和PyⅣ)黄铁矿δ34S峰值具有明显差别,暗示本区硫可能存在两种硫源;另一类是围岩中黄铁矿δ34S值为-39.1‰~-45.1‰,说明此类硫是海水硫酸盐通过细菌还原作用所致。(7)矿石铅同位素组成相对稳定,数据相对集中,μ值介于9.21~9.47之间,均值为9.39,K值变化范围为3.49~3.85,均值为3.74,含放射性铅少,为深源铅,具有壳幔混源特征。(8)江西金鸡窝铜矿床的形成可能经历了晚古生代海底热水沉积成矿作用和燕山期岩浆热液叠加改造成矿作用。胶状黄铁矿可能形成于晚古生代海底热水沉积期,富集成矿元素,起着矿源层作用;而由于燕山期岩浆热液的叠加改造,造成矿石组构的多样化和复杂化,其自身带来大量的含矿热液形成金属矿物和沿碳酸盐岩地层顺层交代形成层控矽卡岩型矿体。
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