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中甸岛弧位于义敦岛弧的南端,是在晚三叠世甘孜-理塘洋壳向西俯冲过程中形成的。区内岛弧火山活动和岩浆侵入活动均非常强烈,并广泛发育有与印支期中酸性斑岩有关的斑岩型、矽卡岩型铜多金属矿床。本文以雪鸡坪斑岩铜矿床为研究对象,分别从地质背景、矿床地质、元素地球化学、流体包裹体以及同位素地球化学等方面对该矿床进行了系统研究,并探讨了成矿机理,建立了成矿模式。论文取得的主要成果有:
1.首次获得了图姆沟组地层和雪鸡坪矿化石英二长斑岩的年龄。利用离子探针质谱(SIMS)测得地苏嘎一带图姆沟组安山岩、雪鸡坪矿区安山岩和矿化石英二长斑岩的锆石U-Pb谐和年龄分别为219.8±1.9Ma、218.5±1.6Ma和218.4±1.7Ma。
2.系统研究了图姆沟组火山岩的岩石地球化学特征。该组火山岩根据野外产状可分成2类,一是大面积分布的玄武安山岩和安山岩,二是安山玢岩和石英安山玢岩包体。两者的岩石化学组成具连续演化的特点,稀土元素配分模式均为轻稀土富集型、铕异常不明显,在微量元素蛛网上均表现出大离子亲石元素(K、Rb、Sr和Ba)和轻稀土元素(La和Sm)的正异常,以及Nb、Ta、Ti和P的负异常。两类火山岩具有一致的Sr、Nd、Pb同位素组成,(87Sr/86Sr)i值为0.7057～0.7060,εNd(t)值为-2.7～-1.4,初始铅同位素组成为:(206Pb/204Pb)i=17.892～17.969,(207Pb/204Pb)i=15.558～15.599,(208Pb/204Pb)i=37.946～38.042。图姆沟组火山岩的岩浆可能起源于交代岩石圈地幔的部分熔融,岩石的形成主要受岩浆结晶分离作用控制,几乎未受到地壳物质的混染。
3.探讨了雪鸡坪复式岩体与图姆沟组火山岩的联系。雪鸡坪复式岩体由2期侵入体组成,分别为早期的闪长玢岩、石英闪长玢岩、石英二长斑岩以及晚期的二长花岗斑岩和花岗斑岩。复式岩体与安山岩具有一致的稀土元素组成及配分形式,微量元素蛛网图的变化趋势也基本一致。此外复式岩体与图姆沟火山岩还具有一致的(87Sr/86Sr)i和εNd(t)组成,表明两者可能为同源岩浆不同阶段的演化产物。
4.利用电子探针对主要蚀变矿物和金属硫化物进行了成分分析。认为:①次生绢云母在化学成分上为水云母(伊利石)和少量水白云母的混合物；②3类绿泥石在成分上均属于铁镁绿泥石,结晶温度约为340℃；③黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿中均含有一定量的Mo和少量的As。
5.查明了成矿流体的性质与来源。雪鸡坪铜矿床含矿石英脉中的流体包裹体主要为水溶液包裹体、CO2包裹体和含子矿物包裹体3类,子矿物主要为石盐和方解石,另有少量CaCl2水合物、赤铁矿以及不透明矿物。各类矿石中普遍存在Ⅰ、Ⅱ类包裹体共生现象,且二者具有相近的均一温度,部分样品中还发现了纯CO2包裹体,指示包裹体形成时成矿流体存在不混溶现象,这种不混溶现象是由原始岩浆流体“一次沸腾”作用产生的。CO2相分离、温压条件降低和pH值升高是雪鸡坪斑岩铜矿床硫化物沉淀的主要因为。矿区安山岩、斑岩和不同矿化阶段石英的氧同位素组成以及矿化晚期碳酸盐的碳、氧同位素组成暗示成矿流体主要来自岩浆水。
6.查明了成矿物质的来源。金属硫化物的δ34S值为-3.1～+0.7‰,平均-1.1‰,呈塔式分布,均落入幔源硫范围。矿石矿物与矿化斑岩的铅同位素变化范围均较小,且二者基本一致,在铅构造模式图上,铅同位素均位于造山带演化线上或附近。这表明雪鸡坪铜矿床的成矿物质主要来自岩浆。
7.对雪鸡坪、普朗两个斑岩铜矿作了比较矿床学研究。二者在矿床地质、斑岩岩石化学、年代学、流体包裹体和同位素组成等方面都具有较多共性,在成因上都属于典型斑岩型铜矿。同时,二者在热液蚀变类型、蚀变分带、矿化类型和矿物组成等方面还存在一些差异。我们建议西斑岩带中应以寻找“雪鸡坪式”斑岩型及低温热液型铜矿为主,值得继续勘探的矿床(点)有烂泥塘、春都和欧赛拉。东斑岩带应以寻找“普朗式”斑岩型及矽卡岩型铜矿为主,值得注意的矿(化)点有地苏嘎、松诺和卓玛。
8.建立了雪鸡坪斑岩铜矿床的成矿模式。①成矿早期,闪长玢岩的侵位及所分异的流体不仅使图姆沟组砂板岩产生角岩化,还使闪长玢岩自身产生微弱的钾化,此时仅沉淀下来少量黄铁矿和黄铜矿等硫化物,矿化微弱。②主成矿期,石英闪长玢岩的侵位及所分异的流体导致该岩体顶部及盖层破裂,从而产生了大量裂隙,其中富气流体沿裂隙快速上升,随着温度降低,将冷凝成液体,这种流体促使斑岩和围岩产生绢英岩化和钾化,并沉淀形成石英.硫化物网脉,而高盐度流体主要导致形成了强硅化矿石。③成矿晚期,石英二长斑岩所分异出的流体一方面在早期斑岩体蚀变带的基础上进一步叠加蚀变,从而将次生钾长石和黑云母蚀变成绢云母和石英,另一方面也导致了矿化的进一步叠加富集,从而形成了富矿相对较多的Ⅲ、Ⅳ号矿体。