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彩珠山自然铜矿床位于新疆鄯善县东南,大地构造位置属于西伯利亚板块与塔里木板块聚合部位的阿奇山-雅满苏岛弧,与十里坡、长城山自然铜矿床以及红云滩、铁岭、双龙山、黑尖山、雅满苏等铁铜（金）矿床共同构成了东天山觉罗塔格晚古生代成矿带的南亚带。前人已对该成矿带内十里坡、长城山等自然铜矿床以及黑尖山、雅满苏等铁铜（金）矿床进行了许多的地质研究工作,但彩珠山自然铜矿床自2015年发现以来,其研究工作甚少。本文在查明了彩珠山自然铜矿床地质特征的基础上,以扫描电镜、电子探针和铜同位素分析为手段,对彩珠山自然铜矿床的成因进行了探讨,并取得以下认识:上石炭统土古土布拉克组下部的玄武岩段是彩珠山自然铜矿床重要赋矿层位,该组为一套基性到酸性火山熔岩、中酸性火山凝灰岩组合,该组火山岩地球化学分析显示钙碱性到高钾钙碱性系列,反映了由挤压到拉伸转换过程中陆缘弧火山岩特征。彩珠山铜矿体形态呈透镜状、放射状脉状产出,地表上长120～150m,矿体视厚度2.1～25.6m,铜品位0.15%～22.38%,伴生金、银,金品位为1.16g/t,银品位为70.3g/t,空间上伴生锰铁矿化、同城黝帘石型铅矿床及银矿床。矿石矿物有自然铜、赤铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、孔雀石、氯铜矿、磁铁矿、钛铁矿和硬锰矿。脉石矿物有石英、绿帘石、绿泥石、绿纤石、阳起石、纤闪石、绢云母、葡萄石、方解石、硬石膏、高岭土。矿石结构有不规则粒状结构、包含结构、斑状结构、交代残余结构、填隙结构。矿石构造有团块状构造、脉状构造、角砾状构造、星点状构造、浸染状构造及皮壳状构造。蚀变类型主要有绿帘石化、绿泥石化、透闪石化、硅化、绿纤石化、葡萄石化、碳酸盐化、高岭土化。镜下观察到碎裂状石榴子石、透辉石和部分透闪石、方解石形成于自然铜矿化之前,代表了原生硫化物矿床的产物。与自然铜矿化密切相关的绿帘石化、硅化、碳酸盐化局部穿切了二叠系的红柳沟组地层,这一特征反映了本矿床应形成于二叠纪。镜下观察表明自然铜有2种产出状态,一种为豆粒状产出于硅酸盐矿物中与辉铜矿伴生;另一种呈脉状或块状产于硅酸盐矿物之间,与赤铜矿伴生。扫描电镜分析显示自然铜和钛铁矿、磁铁矿等分布上与硅酸盐矿物伴生;自然铜内部是由更多细小的球状自然铜组成的,自然铜的形成与辉铜矿有关;球状自然铜边部形成富S带;块状自然铜包裹辉铜矿和硅酸盐矿物,S集中于自然铜边部或硅酸盐矿物中。这些特征均表明彩珠山自然铜矿床中自然铜和辉铜矿均来自原生铜硫化物,铜硫化物中S逐渐向外析出形成自然铜。镜下观察表明,赤铜矿常分布于脉状或块状自然铜周边,扫描电镜结果显示赤铜矿形成时有Si O2、Ca SO4、Ca Cl2和K元素等物质参入,伴随着硅化、钾化和硬石膏化蚀变。这说明在石英、钾长石和卤化物等参入下,自然铜形成了赤铜矿,斜长石和钾长石等发生了分解形成了硬石膏和钾化现象,局部赤铜矿转变为氯铜矿。电子探针测试结果显示彩珠山自然铜含Cu量在92%～99%之间,含有Ag、Au、Mn、Fe、Co、Ni、Pb、Hg、Bi、Sb、Cr,局部含Ag量为69.47%,形成Cu-Ag-Hg合金;局部原始含铜硫化物形成自然铜时,因含有Ag、Fe、Mn、Co等元素,继承硫化物的形态呈蓝灰色调;辉铜矿含Cu量为74.51%～81.15%,含S量为16.42%～20.86%,其中还含有Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Pb、Ag、Cr元素。自然铜和辉铜矿中的微量元素一致性,说明了自然铜与辉铜矿等硫化物之间的成因联系,与镜下观察到的现象一致;赤铜矿含Cu量为84.21%～89.15%,含O量为11.02%～22.34%,还含有Fe、Mn、Au、Ag、Co、Ni、Pb、Ca、Cl、S;氯铜矿沿着赤铜矿的裂隙和颗粒之间交代赤铜矿,赤铜矿Cl/S比值0.15～81.75,具有富Cl特征,说明赤铜矿的形成与富Cl的卤水有关。钛铁矿和磁铁矿分布于硅酸盐矿物中,含有Mn O、V2O5、Mg O、Al2O3、Cr2O3、Co O、Ni O。彩珠山自然铜矿床铜同位素组成为0.55‰～0.61‰,与VMS型矿床铜同位素组成接近。结合地球化学分析显示彩珠山自然铜矿区非矿化体比矿化体更加富S。因此在成矿物质来源方面,彩珠山铜同位素组成反映了彩珠山自然铜矿化与该带内VMS矿床相关。结合成矿时代、蚀变特征和产出的大地构造环境,彩珠山自然铜矿床中的赤铜矿和氯铜矿的形成过程,与阿奇山-雅满苏岛弧带内IOCG型铁铜矿床具有相似的特征,可能与矿带内的铁铜金矿床具有相同的成因。因此,本文认为东天山晚石炭世末期大洋板片向南侧中天山地块下俯冲,形成了阿奇山-雅满苏岛弧带,带内产出有雅满苏组VMS型矿床;二叠纪侵入体作为热源,以石英作为缓冲剂,流体沿断裂向上运移,经海相火山岩中VMS矿体,熔融作用使铜硫化物中大量的S向外析出,形成辉铜矿和自然铜;流体携带成矿物质至IOCG型矿床赤铁矿-磁铁矿氧化还原界面,自然铜被氧化为赤铜矿,硅酸盐物质和卤水的加入使长石等硅酸盐矿物形成了硬石膏、硅化和高岭土化,使赤铜矿形成氯铜矿。Fe、Mn形成了矿区内铁锰矿化蚀变带;Au、Ag在局部有利地段形成了金矿点和银矿点。