江西武山铜矿北矿带黄铁矿的特征及其成因矿物学研究.pdf

第 45 卷 增刊 1 吉林大学学报地球科学版 Vol.45 Sup.1 2015 年 7 月 Journal of Jilin UniversityEarth Science Edition July 2015 1510-40 江西武山铜矿北矿带黄铁矿的特征江西武山铜矿北矿带黄铁矿的特征 及其成因矿物学研究及其成因矿物学研究 张 贺 1，黄 菲1，高文元1，高 尚1，任亚群1，万 泉2， 张明东 1，李 凯1，赵福德1 1. 东北大学 资源与土木工程学院，沈阳 110819 2. 矿床地球化学国家重点实验室，中国科学院地球化学研究所，贵阳 550002 江西武山铜矿是我国长江中下游铁、铜、金成矿带中九瑞矿集区内典型的大型铜矿床。该矿床分为南 北两个矿带，北矿带矿体赋存于晚泥盆世五通组、中石炭系黄龙组地层中，呈层状、似层状产出；南矿带 矿体产于燕山期花岗闪长斑岩与石炭系、二叠系和三叠系碳酸盐岩接触带，呈环带状、扁豆状，夹杂有透 镜状、囊状捕虏体。前人研究表明，南矿带属接触交代成因，而对于北矿带主要有岩浆热液矿床、海底喷 气沉积矿床和火山喷气-叠加改造矿床等观点。 笔者系统观察北矿带矿石发现，该区金属硫化物包括黄铁矿，黄铜矿，其次含有闪锌矿、方铅矿等。 黄铁矿以自形、半自形细粒黄铁矿为主，含少量胶状黄铁矿。其中胶状黄铁矿呈隐晶质，且多为具有同心 环带状结构的层纹状黄铁矿，其周围生长他形粒状黄铁矿，呈现镶边结构。粒状黄铁矿自形晶较少，一部 分被黄铜矿、白云石等交代，呈现骸晶结构、浸蚀结构、包含结构等溶蚀结构；另一部分粒状黄铁矿呈角 砾状，明显遭受过后期构造破碎。 运用电子探针和扫描电镜等系统研究黄铁矿的矿物学特征，依据其形貌和成分特征将其分为两个世 代早期形成的层纹状黄铁矿和晚期形成的粒状黄铁矿。层纹状黄铁矿中 Fe 和 S 含量变化范围上限与粒 状黄铁矿相当，下限则明显低于粒状黄铁矿。层纹状黄铁矿和粒状黄铁矿的 Fe/S 平均值分别为 0.908 和 0.904，表明二者均具有热液成因的富铁贫硫特征。层纹状黄铁矿中的 Cu、Cd、Ag、Ni、Sb、As 平均含 量明显高于粒状黄铁矿，说明早期的成矿流体受外界影响较大。层纹状黄铁矿 Co/Ni 平均比值为 2.460， 粒状黄铁矿 Co/Ni 平均比值为 6.214，后者的值明显大于前者，表明粒状黄铁矿形成温度明显高于层纹状 黄铁矿。层纹状黄铁矿 S/Se 平均比值为 4663.45，粒状黄铁矿 S/Se 平均比值为 2213.26，均呈现热液成因 特征。层纹状黄铁矿 Zn/ZnPb平均比值为 1，显示出热水沉积特征；粒状黄铁矿 Zn/ZnPb平均比值为 0.44，不具有明显热水沉积特征。由此可知，层纹状黄铁矿具有热水沉积和热液混合成因特征，而粒状结 晶黄铁矿表现为热液成因。 系统观察层纹状黄铁矿，见为纳米晶聚合体，粒径 50～400 μm，平均 120 μm，圈层数 10 层左右，多 达 20 层，圈层之间充填基底矿物白云石。分析发现圈层从内圈到外圈，主量元素 Fe、S 变化不大，微量 元素 As、Co 含量逐渐升高。微量元素 As、Co、Cu、Sb、Ag 在层纹状黄铁矿中具有分布不均匀的特征。 结合前人研究工作，认为本区金属硫化物的形成可分为 3 个阶段第一个阶段形成隐晶质的胶状黄铁 矿，早期深部含金属硫化物的热液经火山喷发与海水混合，沉淀形成层纹状黄铁矿，反映了弱动荡水底环 境；第二个阶段形成粒状黄铁矿，晚期热液顺层交代前期形成的矿床，使得层纹状黄铁矿发生重结晶形成 粒径较大的半自形、自形细粒黄铁矿；第三阶段形成多金属硫化物，黄铜矿交代粒状和层纹状黄铁矿，并 伴有碳酸盐化阶段和较强的构造破碎作用。 综上所述，金属硫化物的矿物学特征，包括形貌、种类、化学成分以及矿物共生组合关系等，能够反 映其形成过程中的物理化学条件，进而指示成矿过程，对于探究矿床成因具有重要意义。 基金项目国家自然科学基金面上项目（40872045，41172047） ；矿床地球化学国家重点实验室（中国科学院地球化学研 究所（贵阳） ）开放基金项目（201308） 。 作者简介张贺（1991） ，男，本科生，主要从事成因矿物学研究工作，E-mail 18640301376。 通信作者黄菲（1959） ，女，教授，博士生导师，主要从事成因矿物学研究工作，E-mail huangfei。