湖北铜绿山铜铁矿床地球化学特征与矿床成因初探

赵承佑

（大冶有色金属有限责任公司铜绿山矿，湖北 大冶 435100）

湖北铜绿山铜铁矿床的类型是典型的矽卡岩型铜铁矿床。矿床的成矿阶段主要可以划分为五个阶段，分别为：干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段和碳酸盐阶段。矿石矿物主要有三种，分别为磁铁矿、赤铁矿以及黄铜矿。脉石矿物主要以碳酸盐矿物以及石榴石为主。本文主要通过研究矿床中的同位素，来探讨矿床形成的原因。

1 区域地质概况

湖北铜绿山铜铁矿床的地理位置处于长江中下游的铜铁成矿带以及西部鄂东成矿区。地理位置上处于淮阳地块和江南地块之间。该区域主要经历了三个阶段，分别为：前震旦纪基底形成阶段；震旦纪早三叠世沉积盖层阶段；中三叠世以来的碰撞造山以及造山后板内变形阶段等。地层出露方面，从元古界到新生界中缺失泥盆统和石炭统，其余年代地层均有出露。

2 矿床成因

（1）矿区地质。铜绿山矿床处于阳新复式岩体西北端与姜桥断裂交汇处，围岩主要为下三叠统大冶群碳酸盐岩。矿区构造主要由岩层断裂叠加而来，其中，纵向构造为矿区主要构造形式，控制了主要矿体的分布，其接触带的构造较为复杂。矿床的西北方向有较大量石英矿产分布。

（2）矿体特征。矿体的形态主要为透镜状，主要由12个大小不同的矿体构成，部分矿体规模较大，可以作为工业矿体进行开采。矿床类型主要为铜铁矿，其中以铁矿居多，约占全部矿产总量的51%，铜矿与铁矿相比较较少。

（3）矿石特征。矿床中的矿石矿物主要是金属矿物，赤铁矿、黄铁矿和磁铁矿三种矿物的含量相对较高。同时，还伴生有辉铜矿、黄铁矿以及孔雀石，其含量相对较少。矿床中还存在着许多非金属矿物，主要包括斜长石、方解石、石榴石、金云母以及透辉石等，含量较多的有碳酸盐矿物、石英以及石榴石等。矿石的结构即矿石的交代结构、矿石的分离结构等的总称。矿石的构造主要分为几种类型，分别是条带状构造、块状构造以及脉状构造等。铜绿山铜铁矿床矿石主要为半自形结构，成分以铜铁矿为主，其次为铜矿石，主要以赤铁矿、斑铜矿和黄铜矿等矿物的形式产出。

（4）成矿阶段。本文以矿石的结构、矿物共生组合、矿物交代关系和矿物共生组合为依据，将铜绿山铜铁矿床的成矿过程分成了几个阶段，分别为：干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、氧化物阶段、石英硫化物阶段以及碳酸盐阶段。其中干矽卡岩阶段，主要形成透辉石和石榴子石；石英硫化物阶段，主要形成石英、斑铜矿和黄铁矿；湿矽卡岩阶段，主要形成绿帘石；碳酸盐阶段，主要形成白云石和方解石；氧化物阶段形成的矿石种类最多，包括金云母、磁铁矿以及赤铁矿等。

3 地球化学特征分析

本文采用同位素地球化学测试方法对该地区地球化学特征进行分析，主要针对区内矿石赋存最为集中的矽卡岩和大理岩，具体的矿物以包含黄铁矿、黄铜矿、白云石和绿帘石等，其同位素含量测试数据见表1。

3.1 硫同位素地球化学特征

铜绿山矿床地质工作程度相对较高，前人已经对该矿床中硫的同位素做出了大量的研究，研究主要采用测试方法，测试对象包括矽卡岩、大理岩等。本文采用同样方法对硫同位素地球化学特征进行研究，在收集相关资料的基础上，采集相关的硫同位素样品并对其进行测试，测出矿石中矿物硫同位素的含量。测试数据表明，铜绿山铜铁矿床矽卡岩、大理岩矿物中硫同位素的同位素测量为正值，含量在0.1%到6.5%之间，变化范围较窄。其中，黄铁矿中硫同位素的含量大于黄铜矿中硫同位素的含量，表明在硫化物沉淀过程中硫同位素的分馏过程基本达到了平衡状态。另外，在分布方面，硫同位素成塔状分布，说明了矿石中的硫元素来源于深源岩浆。

表1 铜绿山铜铁矿几种矿物中S、Pb、Cu、Fe元素同位素含量

3.2 铅同位素地球化学特征

据资料显示，铜绿山铜铁矿床矽卡岩、大理岩矿物中铅同位素的变化范围为15.1%至18.4%，变化范围较窄。样品测试时，所有样品都落在地幔演化线与造山带演化线之间。由此可见，铅同位素在上侵过程中受到了地壳物质的混染。

通过矿床成因分解图，可以追踪矿石中铅的源区。为了使结果更可靠，在做样品测试时排除了时间因素的影响，使对铅同位素追踪的过程更有意义。测试结果显示有2个样品落在了地壳与地幔混合的俯冲带，有3个样品落在了造山带的交界区域。因此，可以看出矿石中的铅主要产于上侵过程中地壳物质影响的幔源岩浆。

4 结语

综上所述，铜绿山矿床硫同位素的组成范围较窄，呈现斜塔式的分布，表明硫化物矿石中的硫具有深源的特性，证明铜绿山矿床中的硫元素主要来源于深源岩浆。矿床中的矿石方面，同位素的比值普遍显示铅同位素的稳定性较好，放射性的铅含量较低，具有高品质铅的特征，证明铅主要是产于上侵过程中受地壳物质影响的幔源岩浆。本文对铜绿山矿床硫、铅的同位素研究结果均表明成矿的物质主要来源于幔源岩浆，由富集的地幔岩浆经下地壳的混染及分离结晶作用而形成。

参考文献

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