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维权银(铜)矿床位于雅满苏大型仰冲断裂与阿其克库都克区域性大型推覆断裂之间的觉罗塔格晚古生代岛弧带南缘的岩浆活动陆缘中。区内华力西期岩浆活动强烈,规模巨大,分布面积最广的是矿区南部2-3km处的百灵山岩体。根据王碧香等(1989年)对百灵山岩体的研究,该岩体属岛弧一陆缘型的同期多次侵入的复式岩体。百灵山复式岩体内外接触带控制了区内金属矿产的分布。近岩体部位或岩体内部形成中、高温岩浆热液型铁、铜、钴矿;远离岩体部位形成中、低温岩浆热液型铜、银、铅锌、金矿。维权银(铜)矿床属远离岩体的低温矿床。维权银(铜)矿床是由新疆地矿局第一地质大队在新疆发现的第一个独立中型银矿床,该矿床的发现显示了东天山地区具有很好的银资源潜力和找矿前景。维权银(铜)矿床产于中石炭统吐古吐布拉克第一岩性段第三层中,为一套正常沉积的浅海相、以岩屑为主的碎屑岩夹碳酸盐建造。矿区内主要发育NW向、EW向、NE向三种断裂,对矿体的控制明显。
在近50年间,先后有多家单位对该矿区做过地质工作,对其认识也逐步加深。前人一致认为该矿床属矽卡岩型矿床,基于这种认识,在对维权银(铜)矿床成矿时代研究时,大多是通过百灵山岩体的定年来间接获得成矿年龄的。在维权Ⅰ号银矿体剖面图上,可见斜长花岗斑岩体与矿体接触,此斜长花岗斑岩体是不是百灵山复式岩体侵入还存在疑问。此外,尽管前人对该矿床做了成矿模式、矿床成因方面的总结,然而其研究程度并不深入,很多成因上的问题没有解决,仅仅是比较笼统地将矽卡岩成矿的一般规律来套用于维权银(铜)矿床,实验数据的有力支撑不够,理论分析也不够深入。因此,本文在前人已有的生产科研成果基础上,通过野外地质特征的考查,结合当今成熟的室内测试技术,并运用矿床学、地球化学等理论,对以上存在的问题加以论证,以解决矿床成因问题,并建立其成矿模型,得出的主要认识有:
(1)维权银(铜)矿床矿石分为氧化矿石和硫化矿石两大类,以硫化矿石为主。单质矿物有自然银,原生金属氧化物主要有赤铁矿、磁铁矿,原生金属硫化物主要有黄铁矿、辉银矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿,次生矿物主要有褐铁矿、孔雀石。通过野外矿体产状、矿脉间穿插关系以及镜下矿石标本结构构造的观察,可将维权银(铜)矿分为矽卡岩期、石英硫化物期和表生期。其中石英硫化期为银、铜矿成矿期,赋存于早期矽卡岩的破碎裂隙间。矿物组合为石英-闪锌矿、方铅矿-黄铜矿-辉银矿、自然银-黄铁矿、碳酸盐。
(2)矿区围岩蚀变分带性十分明显,以岩体为中心可分内、中、外三个矿化蚀变带,即阳起石、绿帘石化带-碳酸盐、绿泥石、绢云母化带-黄铁矿化带。由内带向外,岩石的完整性渐强,硫化物矿石矿物的总量逐渐减少,含矿性越来越弱。
(3)S、Pb同位素特征显示:成矿流体来自深部幔源,并且混合了部分壳源物质。δ34S值范围在-6.5‰~-0.6‰间,总体变化范围较集中,显示硫为壳幔混合来源。而在Zartmanhand Doe构造模式年龄图中,Pb同位素投点非常逼近于造山带增长线,也呈现出地幔铅与地壳铅的混合铅来源特征。可见硫同位素与铅同位素示踪得出的结果是一致的,均为壳幔混合来源。
(4)根据矿物标型性特征,黄铜矿结晶温度小于200℃,闪锌矿结晶温度在100~200℃间。镜下岩矿鉴定得出的共生矿物组合也显示为中低温热液蚀变矿物组合。可知矿物结晶温度属于中低温,成矿温度应在200℃左右。方解石包裹体均一温度范围在109℃~239℃间,峰值温度约171℃,属于中低温。成矿盐度约5.3%,密度约0.91g/cm-3,成矿压力为3bar,形成深度小于1km。成矿流体具中低温、低密度、低压、低盐度特征。流体包裹体温度与黄铜矿和闪锌矿的结晶温度相一致,均属于中低温。
(5)氢氧同位素投点位于大气降水线到原生岩浆水之间,说明成矿流体是岩浆水与大气降水的混合。
(6)从矿体到围岩,主量元素呈现出岩浆成分SiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO,与围岩成分CaO的双向运移交代过程。微量元素呈现出成矿流体温度的变化,在温度降到200℃时硫化物开始结晶。通过稀土元素在矿体-围岩逐渐降低的特点,反映出成矿热液是从接触带向围岩方向运移的。根据氢氧同位素得出成矿流体为岩浆水与大气降水的结论,可以进一步推测:侵入岩体与围岩进行的双交代作用,使成矿流体混合了岩浆水与围岩中的大气降水。
(7)本文采用Sm-Nd同位素等时线法对维权银(铜)矿床成矿期石榴子石进行了定年,获得该矿床的成矿年龄为319Ma。该年龄与百灵山复式岩体侵入时代相当,从而为百灵山复式岩体与维权银(铜)矿床之间的成因联系提供了年代学证据,也为百灵山复式岩体一带找矿靶区预测提供了一定的线索。