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安徽月山地区位于长江中下游铜-金-铁成矿带中段,几个大地构造单元交汇处,区内构造复杂,燕山期岩浆活动频繁,并形成了一系列铁铜(金)矿床。安庆夕卡岩型铁铜矿床(以下简称安庆铜矿)是区内最重要的矿床,也是安徽沿江地区有特色的夕卡岩型铁铜复合矿床之一,其形成与该区月山岩体密切相关。虽然前人已在本区做过许多研究工作,但工作较分散,缺乏系统性研究,对于成矿流体性质、演化及成岩成矿动力学机制等问题仍存在较大争议。本文以安庆夕卡岩型铁铜矿床及其成矿岩体-月山岩体为研究对象,应用矿物学、岩石学、流体包裹体、元素及同位素地球化学等方法,对月山岩体的成因及构造环境、安庆铜矿成矿流体来源、演化与成矿作用及成岩成矿地球动力学背景等方面进行了系统研究,探讨了成矿机制,初步建立了该矿床的流体演化与成矿模式。通过以上工作,本论文主要取得了如下几点认识:
(1)月山岩体为形成于燕山早期的富碱闪长岩体,具有富硅、高钠富钾(K2O+Na2O平均7.5%,Na2O/K2O平均1.8)、富大离子亲石元素、富挥发分,贫Mg、Fe、Y,LREE强烈富集,HREE亏损,Eu弱负异常等特征;与安徽沿江地区中酸性侵入岩具有同源性,为源自地幔的高钾碱性玄武岩浆底侵后,与地壳物质发生强烈的AFC作用形成的,成岩构造环境为造山后由挤压向拉张过渡的环境。
(2)安庆铜矿矿体主要产于闪长岩与中、下三叠统月山组、南陵湖组大理岩的接触带上,夕卡岩及矿体具有与经典双交代模式相反的分带特征。夕卡岩矿物以石榴石和透辉石为主,透辉石从内带到外带都有发育,端员成分偏向含铁次透辉石,纯的透辉石不多;石榴石主要发育于中.外带,端员成分以钙铁榴石为主(平均85%),钙铁榴石可作为重要的找矿标志。
(3)岩体与矿体的微量元素、稀土元素特征具有明显相似性,表明二者在成因上具有密切联系。成矿元素在闪长岩体成岩过程中曾发生过大规模迁出,迁出机制可能为熔体-流体的不混溶分离作用,夕卡岩的REE分布模式显示出接触交代成因夕卡岩特征,与岩浆成因夕卡岩有显著差别。矿床同位素地球化学特征表明,经AFC作用形成的闪长质岩浆可能为成矿热动力、成矿物质的主要提供者,矿区三叠系及前三叠系地层积极参与了成矿作用,并提供了部分成矿物质和矿化剂元素。
(4)矿床流体包裹体研究表明,成矿流体属盐水体系,初始成矿流体为富挥发分的高温高盐度岩浆热液。流体包裹体的均一温度和盐度在夕卡岩期表现为高温(400~570℃)和高盐度(40~46%(wt,NaCl))特征,代表了夕卡岩及铁矿床形成时的流体活动情况:在石英硫化物期则表现出中低温(124~396℃),盐度变化较大(6~38%(wt,NaCl))的特征,代表了铜矿化时的流体活动情况。从成矿早期到晚期,流体包裹体的均一温度和盐度都不断降低,且在铜的主成矿阶段曾发生过流体沸腾作用和混合作用。岩浆水在流体成矿过程中占主导地位。
(5)成矿元素的预富集主要发生在碱性玄武岩浆底侵-闪长质岩浆的熔-流分离作用期间,成矿元素在此期间主要以配位体的形式在硅酸盐熔体中存在和迁移。初始成矿流体由闪长质岩浆的熔体-流体不混溶分离作用形成,此后成矿元素主要以Cl的络合物形式在流体中存在和运移,Cl在Cu、Fe的运移和成矿过程中起了决定性作用。成矿流体与流经岩石的水-岩作用及降温作用可能是导致铁从成矿流体中沉淀成矿的主要机制,流体的混合作用和沸腾作用可能是致使铜沉淀成矿的主要机制。
(6)综合本文研究,我们认为安庆铜矿可能为接触交代成因,并初步建立了安庆铜矿流体演化与成矿模式:在区域拉张环境下,地幔碱性玄武岩浆底侵,并与地壳物质发生了强烈的AFC作用,形成了闪长质岩浆,并在其侵位过程中发生了较彻底的熔.流不混溶分离作用,形成了初始成矿流体,成矿流体在演化过程中与流经岩石发生了水-岩交换反应,在有利位置形成了早期夕卡岩和磁铁矿体,外生水热液的混入及成矿流体的沸腾作用导致了铜以硫化物的形式沉淀,叠加在早期形成的夕卡岩和磁铁矿体上,或以石英硫化物脉等形式充填于构造裂隙中,共同构成了安庆夕卡岩型铁铜复合矿床。