增刊周涛发等长江中下游两个系列铜金矿床及其成矿流体系统的氢铅同位素研究尹澳琢分从节寥又碟哪琴不奋气护才了工峪下月尸万卜气切乎沪尸产产尹飞协臀瓢尹丫瓦矿和白铁矿等图长江中下游铜金矿床剖面示意图系列武山北城门山冬瓜新桥铜官石炭系中

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孟旁潞符
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1 第卷增刊申旧种荃辑!!! # 年月长江中下游两个系列铜系统的氢金矿床及其成矿流体铅同位素研究周涛发岳书仓袁峰刘晓东赵勇合肥工业大学资源与环境科学系合肥朋摘要基于长江中下游成矿带铜金矿床地质特征和氢铅同位素研究认两个系列铜金矿床是不同动力学背景不同时代的两个成矿流体系统演化的产物层状矿床组成的系列铜上升经海底喷流气和热水沉积作用形成金矿床形成于海西期拉张构造背景下由热卤水沿同生断裂与中酸性岩浆侵入活动有关的系列铜金矿床形成于燕山期特提斯构造域和古太平洋构造域复合及与之相关联的地慢隆起和地壳减薄等深部过程祸合作用背景下的造山作用挤压伸展转变期大气降水混合形成的热液流体经复杂的水作用是区内大型矿床的重要形成条件是岩浆热液与部分岩作用和输运化学祸合过程形成的叠加关键词成矿流体系统同位素铜金矿床长江中下游长江中下游地区分布有条具鲜明地质特色的铜铁主要的金属成矿带之长期以来金多金属大型成矿带也是我国鉴于该成矿带形成的复杂地球动力学背景和成矿地质地球化学特征对铜金矿床的系列划分成矿物质和成矿流体的来源及成矿机理的认识不本文在前人及前期研究成果的基础上分析和对比了长江中下游成矿带铜金矿床地质特征和同位素地球化学特征床形成机理成矿带铜长江中下游成矿带有铜庐极铜陵等矿床密集区似层状第类铜探讨该成矿带铜金矿床的成矿系列金矿床的基本地质特征与成矿系列金矿床余处对比分析矿床地质特征图金矿床的产出受特定的岩性主要集中分布于鄂东南成矿流体系统性质与演化以及矿成矿带铜岩相和古地理环境控制图赋存于上石炭统黄龙组下部碎屑岩相与碳酸盐相过渡部位岩粉砂岩或砂页岩卜含铜黄铁矿矿层层和石膏假晶层状矿体与围岩产状近致皱赋矿层位处于海侵岩系底部典型矿床如城门山矿带具相似的矿物组成白云岩灰岩组合矿体沿走向延长较大武山北矿带金属矿物主要黄铁矿封瑞九贵池安庆金矿床可划分两大类矿体多呈层状含矿岩系主要细碎屑部分地区含矿岩系中具沉积硬石膏赋矿地层中相继发现层状火山碎屑岩和熔岩松树山黄铜矿常在以上冬瓜山新桥次胶黄铁矿矿体与围岩具同步褶马山等矿床菱铁矿方铅矿层状矿体闪锌收稿收修改稿国家自然科学基金资助项目批准号

2 增刊周涛发等长江中下游两个系列铜金矿床及其成矿流体系统的氢铅同位素研究尹澳琢分从节寥又碟哪琴不奋气护才了工峪下月尸万卜气切乎沪尸产产尹飞协臀瓢尹丫瓦矿和白铁矿等图长江中下游铜金矿床剖面示意图系列武山北城门山冬瓜新桥铜官石炭系中矿体天鹅抱蛋山系列武山南安庆鸡笼山臼铜绿山凤凰山狮子山示中志留统示上泥盆统五通组示下石炭统高骊山组示上石炭统示上石炭统黄龙组示下叠统示上叠统示下三叠统示中三叠统示三叠统究示花岗闪长斑岩示闪长斑岩示花岗闪长岩示闪长岩示大理岩示矽卡岩示矿体包卷状和块状等大主要硅化脉石矿物以球粒状现部分矽卡岩矿物组合型山第类铜斑岩型铜绿山牛井等矿床规模大小不图草毒状方解石绢云母化和黄铁矿化等白云石主碎屑状和自形金矿床与燕山期中酸性岩浆侵入岩有关隐爆角砾岩型和热液脉型凤凰山山期花岗闪长斑岩及矿物组合铅矿闪石化闪锌矿安庆铜矿矿体的形态复杂武山南矿带呈透镜状矿石构造层纹状他形粒状结构胶状矿床围岩蚀变简单角砾状矿床多数经历了燕山期岩浆活动的叠加与改造以接触交代型主扁豆状包括个主要成因类型城门山和矿带囊状多产于岩体与围岩的接触带或岩体内部闪长岩等金属矿物主要有黄铜矿绿泥石化辉铂矿和自然金等硅化依据成矿年代学研究矿围岩石炭纪黄龙组地层时代致和士犯流体系统形成于海西期金矿床皆形成于燕山期围矿床具典型的矽卡岩型黄铁矿斑铜矿矿床围岩蚀变强烈黄铁矿化和碳酸岩化等长江中下游地区武山其次斑岩型铜山似层状和团块状等强度不出即接触交代典型矿床如铜官封三洞沙溪及铜矿体数量较多与矿床有关的侵人岩主要是燕斑岩型和热液型矿石结构构造以次磁铁矿如钾长石化常呈带状分布武山和新桥层状矿体的赤铁矿钠长石化磁黄铁矿阳起石方透新桥等层状矿床的矿石铅模式年龄与赋石炭系地层中火山岩的时代士与海西期海底沉积与火山活动有关成矿时代与燕山期侵人岩的形成时代相近矿床的成矿同位素年龄范围等时线年龄分别士因此此类矿床的成矿区内与中酸性侵人岩有关的铜刀侵人岩的成岩年龄范同矿床密集区内的岩体

3 中科国辑辑学第与矿床的形成年龄几乎相同如安庆月山矿田石英长闪长岩的成岩时代铁山矿区长闪长岩的时代类铜矿床同矿床同位素年龄矿床同位素年龄等因此此铜绿山矿区石英长闪长岩的时代位素年龄卷金矿床的成矿流体系统形成于燕山期与燕山期岩浆活动密切相关前人洛曾从不同角度划分了长江中下游地区矿床的成矿系列基于此本文进步根据矿床地质特征列矿床组合和成矿时代将长江中下游成矿带的铜金矿床划分两个成矿系与海西期海底喷流火山沉积作用有关的成矿系列以下简称系列侵人岩有关的成矿系列以下简称系列复成因铜床的两个系列铜金矿床在空间上的叠加形成复合型金矿床如城门山矿区的层状含铜黄铁矿矿床三位体和与燕山期中酸性接触交代型和斑岩型铜金钥矿组合等这种系列划分方案避免了仅强调岩浆活动或仅强调沉积作用与铜金成矿作用的关系划分成矿系列真实地反映了不同地质背景不同时代条件下两大性质不同的成矿流体系统的演化过程及其产物的特点铜金矿床成矿流体系统的氮铅同位素地球化学制约氮叙同位素在表之间表其长江中下游地区部分铜矿床系列矿床成矿流体的长江中下游地区系列样品尸扣值明显低于初生岩浆水金矿床的氢吕在之间但与现代地表同位素组成范围瓜扣瓜资料来源系列武山城门山冬瓜山新桥黄铁矿闪锌矿黄铁矿磁黄铁矿闪锌矿系列铜官山安庆铜矿上部矿下部矿石英矽卡岩阶段石榴石磁铁矿阶段磁铁矿石英化物阶段石英石英碳故盐阶段石英方解石铜牛井长龙山铜绿山钥山口石榴子石方解石川! ~ 9 9 ~ 2 ] ~ 7 ~ 内 L 工 7 2 内飞 ) Lf! 国 9 队 ( 9 ) ; ) b 2 ( ) ; 债西北地质安徽地质队 5 其余本文测试测试者中地质科学院万德芳等月

4 2 % 6% % 增刊周涛发等长江中下游两个系列铜 9 % 水的氢同位素组成相近 ( 武山 s 水 o H Z 5 2% 7 s o H Z o 金矿床及其成矿流体系统的氢城门山矿床地表 2 9 冬瓜山矿床地表水 H 2 值 5 s o H Z o 6 % D H Z 组成图上 ( 图 2) 以 7 [ 5 % % 在 s o H Z o 各矿床成矿流体的氢同位素组成位于大气降水线附近或界于大气降水线与岩浆水区域之间表明成矿流体主要是海水和大气降水深循环形成的热卤水或封存的热卤水能有部分岩浆水的混人流体包裹体研究显示系列矿床的成矿流体是种低温 ( 左右 ) 可该酸演己哈泉铅同位素研究 25 t! 太古代脉状金矿鹦变质流体 { 玲珑! 嘿性富含金属元素的还原性流体 ; c 和 H Z s 含量及图 2 长江中下游铜 H Z s/ so 羞比值明显高于正常海水盐度大于海水的氢同位素组成在 % 2 % 之间 [ 因此成矿流体主要热卤水初生岩浆水系列系列 2 o/ % 金矿床系列成矿流体与燕山期侵人岩有关的系列铜金矿床成矿流体的氢同位素 ( 表图 2) 组成落人岩浆水区域及其附近肯定了岩浆水在此类矿床形成过程中的主导作用此类矿床成矿流体的温度高如矽卡岩型矿床矽卡岩阶段形成于 75 ~ 6 之间别 ~6 和 22 礴 [ ] 流体包裹体子晶发育成矿溶液的 C r > F N + > K + 和 c 2+ > M g2+ [5 2 ] 铁铜 ( 金 ) 主要矿化阶段的形成温度分盐度高以安庆铜矿床例 ( 表 ) 达 29 碎 5% ( 质量百分比 ) 矽卡岩阶段成 2] 矿热液岩浆水磁铁矿阶段岩浆水与地层发生水岩交换作用后的漂移岩浆水化物阶段及碳酸岩阶段岩浆水和大气降水的混合铜牛井 [5 2 ] ] 铜陵 ] 沙溪等矿床的成矿流体亦具类似演化规律所以此类铜金矿床的成矿物质是从岩浆水和 / 或具复杂演化历史的岩浆水与大气降水混合的热液中沉淀的 2 2 同位素图长江中下游地区两个系列铜 ] 金矿床的同位素组成范围考文献 [ 科系列 I 矿床的 6 5 总体变化范围不大纪黄龙组中黄铁矿的 6 5 出现较大负值 7 % 7 % 5 % ~2 % 之间平均值 6 69 % 在 % * 同位素资料主要据参 5 5 % 之间本区石炭沉积硬石膏的同位素值在系列 I 矿床的同位素组成符合显生宙块状化物矿床的同位素组成与同时代海水酸盐的同位素分馏关系 ( 差值 9% 尹 s]) 本区石炭纪沉积硬石膏的 6 5 平均值 (6 69 % 习与石炭纪海水酸盐的 6 S( 5% J ) 相近各矿床黄铁矿与硬石膏的同位素分馏系数也位于 o h m ot 和 Ry 关于黄铁矿与物源区的 6 5 差值 5% 的范围 [6] 内因此结合矿床地质特征和氢同位素地球化学特征认系列 I 矿床的主要来自海水 I 5] 酸盐的还原成矿流体系统类似于海底喷流 ( 气卜热水沉积矿床的成矿热液系统系列 n 铜金矿床同位素值变化范围大小不 ( 图 ) 多数是在零值附近和偏离零的正值如与燕山期侵人岩时空关系密切的铜绿山凤凰山等矿床 ; 部分矿床如安庆铜矿的 6 5 值既有正值也有较大负值可见系列 n 矿床的来源复杂本区各种可能源的同位素组成 ( 尹 s 值 ) 分别岩浆 ( 岩 ) 9 % % ~7 7 平均值 5 % 沉积碎屑岩 6 7 启 % % 平均值 2 % 三叠系含膏盐地层 25 % % 平均值 % [ 2 成矿热液的同位素组成

5 中国科学 (D 辑 ) 第卷图 67I zs 十 / 编长江中下游地区主要铜位素组成范围金矿床的同同位素资料主要据参考文献礴和本次研究系列 I 冬瓜山新桥洋鸡山城门山武山 ( 北 ) 系列 n 6 程潮刘家贩广山余华寺小红山铁山铜 ij 安基山龙门山巧安庆折腰山狮子山凤凰山沙滩角金口岭铜官山城门山武山 ( 南 ) 鸡笼山封三洞冯家山沙澳铜鼓 ij 龙角山铜绿 tij 铜山口铅同位素组成变化范围大与源的同位素组成水岩比值及温度有关 ( 图 ) 2 ] 当以岩浆热液 (6 5 = 5% ) 主的热液流体与含膏盐碳酸盐地层在 25 荀 o 温度内发生同位素交换作用形成的成矿热液的 6 s H Zs % 7 % ; 当岩浆热液与碎屑岩地层在 2 5 荀温度内发生同位素交换作用形成的成矿热液的 6 5 H Zs 25 5 % 5 % 试图 ) 对比系列 n 铜金矿床同位素组成 ( 图 ) 可知中的主要由岩浆热液提供此类矿床成矿流体系统此外通过岩浆热液与含膏盐碳酸盐地层或 / 和碎屑岩地层在定的物理化学条件下和水岩比范围内发生水岩作用亦矿床提供了部分地层且多数矿床中的地层主要由三叠系含膏盐碳酸盐地层提供 2 铅同位素长江中下游成矿带两个系列铜金矿床及侵人岩和地层的铅同位素组成如图 5 所示其主要特征如下 ( i ) 受基底和岩浆演化过程制约矿石铅同位素具明显的分区性以来安州深断裂界其东区 ( 宁芜以东的宁镇湖苏锡地区 ) 矿石铅的同位素组成明显低于西区 ( 宁芜及以西至鄂东南 ) 的矿石铅同位素组成 ( i ) 层状铜围小金矿床 ( 系列 I) 基本上属正常铅的铅同位素组成变化范而系列 n 铜金矿床的且不同成因类型矿床间的同位素组成亦存在差别 (in ) 系列 I 矿浆水翅北 ~ \ / % 碎屑地层国万若茄妄聋 J 声含膏层盐地 / "! 犷不屯不艾 5 /% 岩浆水子沪工 n 力刀 () 叱主图岩浆热液与碎屑岩地层 () 和含青盐碳酸盐地层 (b) 发生水岩作用后成矿流体实线虚线的 6s HZs 组成点线分别代表 6 和 2 5 岩浆水的矛 s 含青盐碳酸盐地层的矛 5 % 5 % 碎屑岩地层的护 s = 2 %

6 增刊周涛发等长江中下游两个系列铜金矿床及其成矿流体系统的氢铅同位素研究 27 床的铅同位素组成与石炭系地层的铅同位素组成 ( 26 外 z Zo Pb 外平均值分别和 2 52) 相似在铅同位素构造模式图上 [ 7 ] 分布于上地壳与上地慢演化线之间近落人造山带演化线附但偏离侵入岩体的长石铅同位素组成说明本系列矿床成矿流体系统中的金属组分主要来自地层 ; 铭同位素特征可进步说苏 qd 飞户哎 J 工 JJ 了只尸尹犷尸多乡地慢下地壳 OM 上地壳造山带子么 P b 尸 Pb 明这认识武山新桥等层状铜金矿床矿石矿物的 7 sr 6 S r 初始比值在图 5 长江中下游成矿带铜金矿床及侵人岩和地 7 7 之 ] 间 7 明显高于矿区侵人岩的 s r/s 6 层的铅同位素组成 sr 初始系列 I 矿石系列矿石侵人岩长石石炭系地层比值 ( 铅同位素资料据文献 [ )[s 而与赋矿围岩黄龙组和本次研究碳酸盐岩 ( 7 ro 7 ] )[ 致反映系列 I 矿床的成矿物质主要来自壳源沉积物系列 n 铜金矿床的铅同位素组成与岩体的长石铅 (z 6 Pb 2 P b 加 S Pb /z Pb 的平均值分别 7 大巧 52 和 67 ) 相似落人上地壳与造山带演化线之间位于造山带与地慢铅同位素演化线之间所以成矿流体系统中的铅除主要来自岩浆铅以外流体系统演化与成矿讨论本文基于上述铜金矿床氢部分矿床变化范围较此类矿床铅壳慢混合铅其中以慢源铅主尚有部分三叠系和前三叠系地层铅铅同位素地球化学特征及矿床地质特征和成矿时代研究表明长江中下游地区两个系列铜金矿床的形成与矿床成矿流体系统的性质与演化过程密切相关两个系列铜金矿床是不同时代和地球动力学背景下两种不同来源且具不同性质和动力学演化过程的成矿流体系统演化的结果长江中下游地区经历了多旋回的地质发展过程 [2 其中海西构造旋回的石炭纪主要表现 ] 海侵多处发育火山碎屑岩和熔岩区域拉张断陷盆地受同生断裂或初生裂谷 ] 控制系列 I 铜金矿床的成矿背景拉张裂解的构造环境在古海盆基础上形成若干个次级规模不大的水下隆起和拗陷盆地沉积形成晚石炭世的滨海浅海碳酸盐岩建造并伴有海相火山活动向下渗流的海水和大气降水在地热及火山热能驱动下形成水热循环系统萃取地层中的成矿元素形成的含矿热卤水沿基底断裂 ( 同生断裂 ) 上升矿流体系统中的金属络合物分解并与海水酸盐还原形成的结合堆积形成层状铜金 ( 黄铁矿型等 ) 矿床产生喷流 ( 气 ) 作用成形成金属化物沉淀燕山期该区受特提斯构造域和古太平洋构造域两种动力学体制的复合及与之相关联的地慢隆起和岩石圈减薄 [9 等深部作用过程控制构造环境由大陆边缘向陆内断块环境过渡本文认系列 n 铜金矿床成矿流体系统的形成演化及成矿作用发生于张性或向张性过渡的地球动力学背景之下其性质类似于碰撞造山作用的挤压伸展转变期 2 ] 中酸性岩浆演化过程中形成的岩浆热液与深循环的大气降水混合形成的热液流体与围岩发生强烈的水岩作用汲取部分地层中铅等成矿物质在有利的围岩和构造条件下经过复杂的输运反应 [ 藕合动力学过程形成矽卡岩型斑岩型和热液脉型等系列 n 铜金矿床若这过程叠加

7 中国科学 (D 辑 ) 第卷于系列 I 铜金矿床之上大型铜金矿床则形成复合型或复成因铜金矿床叠加作用形成本区的大型和特致谢陈江峰教授研究过程中曾先后得到李文达研究员顾连兴教授班宜忠高工疏志明高工王文斌研究员王文章工程师常印佛院士万德芳研究员胡受奚教授景博士倪培博士等的指导和帮助并得到安徽省地矿局 26 地质队铜陵有色金属工业公司安庆铜矿安庆市月山铜矿等单位的大力支持在此并致以衷心的感谢陈衍参考文献李文达常印佛王文斌范洪源增刊 ) ~ 刘湘培吴言昌等长江中下游铜 ( 金 ) 矿床密集区形成条件和超大型矿床存在的可能性火山地质与矿产长江中下游铜铁成矿带北京翟裕生姚书振林新多等长江中下游地区铁铜 ( 金 ) 成矿规律顾连兴徐克勤论长江中下游中石炭世海底块状化物矿床 o u T F Zh 北京地质学报 2 h n gtz R i vr r 周涛发岳书仓安徽月山地区成岩成矿作用关系火山地质与矿产唐永成吴言昌储国正等安徽沿江地区铜金多金属矿床北京程裕淇陈毓川再论矿床的成矿系列问题地质论评 2 季绍新王文斌邢文臣等赣西北铜矿床北京巧 7 场 6 7 而 dd n d o w r r h s o f th 介 y or H 只 o x y g n n d h yd ro g n i so to P s tu d i s o f P u to n i g r n iti ro k s E r th P n t S i L t 周涛发岳书仓刘晓东长江中下游铜金矿床密集区形成条件及矿床成因研究综述地质科技情报周涛发赞崇文任启江 S n g s t 岳书仓岑况刘孝普月山地区成矿作用的同位素地球化学研究成矿作用动力学北京矿床地质鲍征宇等徐兆文安徽庐极中生代火山构造洼地及其成矿作用 r D F S u fu r n d d i s o t o P s s t u d i s i n s tr t b o u n d d P o s i t s o f 引 ~ 5 北京 k i n fi i ti o n G o A s 2 s oc C n d 7 孟 9 Yo r k J o h n W i y & S ons Z rt m n R E 翟裕生邓晋福陈衍景邓军莫宜学郭光军宋鸿林赵海玲李欣 6 6 T h mo d T to n o P h y s i s 等同生断裂对层控超大型矿床的控制中国科学辑等中国东部燕山期岩石圈软流圈系统大灾变与成矿环境华北克拉通花岗绿岩地体中生代金矿床的成矿地球动力学背景而 str y o f H y dr o th rm o r D P os its N w 矿床地质中国科学辑八陈衍景陈华勇刘玉琳等碰撞造山过程内生矿床成矿作用的研究历史和进展科学通报卜 6 9

第期李伟等用方法对中国历史气温数据插值可行性讨论

第期李伟等用方法对中国历史气温数据插值可行性讨论李伟李庆祥江志红使用插值方法对已经过质量控制和均一化的年月年月中国全部基本基准站气温资料逐月进行空间插值通过站点的实际序列与插值后格点序列进行比较针对相关系数和线性趋势等多个量来检验方法对气候资料插值的