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铜陵矿集区是长江中下游成矿带中最重要的铜金多金属聚集地,矿区内以发育众多“广义矽卡岩型”铜金多金属矿床而闻名,是“层控矽卡岩型’”和“复合叠加成矿”理论的发源地。区内的铜金多金属矿床以矽卡岩型矿体为主,次为层状/似层状硫化物矿体,同时深部勘探揭示这些铜金多金属矿床深部存在斑岩矿化。然而目前有关该区成矿多样性的成因机理及其主控因素还仍存在一些问题有待深入研究,尤其是层状硫化物矿体的成矿物质来源与成因和斑岩-矽卡岩-层状硫化物之间的成因联系仍然存在争议。新桥矿床和冬瓜山矿床是铜陵矿集区内产出斑岩型-矽卡岩型-层状硫化物矿体的典型代表,因此,论文选择该矿集区内的新桥和冬瓜山矿床开展系统的斑岩-矽卡岩成矿作用研究。取得了如下主要的进展和认识:新桥和冬瓜山矿床的岩浆锆石、斑岩热液蚀变矿物(榍石和金红石)和矽卡岩矿物(石榴子石)的U-Pb同位素定年结果显示,成岩时代与斑岩-矽卡岩蚀变成矿时代一致,约为140Ma左右,为早白垩世典型的斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿床。新桥和冬瓜山矿床发育不同类型的岩浆岩,主要类型为辉石闪长岩和石英(二长)闪长岩,地质特征和岩浆岩矿物地球化学特征指示石英(二长)闪长岩为新桥和冬瓜山矿床的主要成矿岩浆岩。岩浆锆石Ti温度计计算得出辉石闪长岩的结晶温度较高为828℃,而成矿岩体石英(二长)闪长岩的结晶温度约为784℃。岩浆锆石的Ce/Nd、Ce4+/Ce3+和Eu异常特征指示石英(二长)闪长岩具有较高的氧逸度和富含岩浆水特征。同时岩浆磷灰石成分表明石英(二长)闪长岩具有较高的SO3、Cl的含量和较低的F/Cl比值,而辉石闪长岩则显示相对高F特征和较高的F/Cl比值。新桥和冬瓜山矿床发育典型的斑岩和矽卡岩蚀变。其中斑岩蚀变主要为钾长石化(少量黑云母化)、绢云母化和青磐岩化。斑岩-矽卡岩热液蚀变阶段产出了大量与蚀变矿化相关的热液矿物(如磷灰石、榍石、金红石、磁铁矿、黄铁矿和石英),这些热液矿物的矿物学和微量元素特征对了解斑岩-矽卡岩矿化过程中岩浆-热液流体的成分和演化过程提供了直接证据。新桥和冬瓜山矿床钾化蚀变阶段发育磷灰石、金红石、榍石和石英等热液矿物,这些矿物的稳定存在和微量元素特征指示钾化阶段为中高温阶段,热液磷灰石和金红石的主微量元素特征指示钾化阶段流体中主要存在Cl-、F-、OH-、CO32-_、PO42-、SO42-、REE3+和具有较高的fS2、fO2条件;并且热液榍石的HFSE和V元素变化和热液氟磷灰石的存在,指示早期钾化阶段的流体为富F且偏碱性流体。然而冬瓜山矿床钾化阶段存在榍石-磁铁矿/钛铁矿组合及相应的稀土元素含量变化可能指示了冬瓜山矿床钾化阶段存在局部的氧逸度fO2变化。绢云母化阶段大量黄铁矿的沉淀指示该阶段流体具有较高的fS2,而该阶段的热液磷灰石极度亏损REE元素指示其可能有外界流体加入,导致流体温度降低且pH发生变化。青磐岩化阶段主要发育绿帘石、绿泥石和少量热液磷灰石/榍石,金属硫化物发育较少。冬瓜山矿床矽卡岩阶段产出热液磷灰石成分指示早阶段矽卡岩与钾化阶段具有相似的流体性质;而外矽卡岩带的热液磷灰石和榍石均存在明显的振荡环带结构指示存在流体振荡和较强的水岩作用,同时新桥矽卡岩阶段磁铁矿(尤其远端矽卡岩)富集Mg、Mn和Sn同样也指示矽卡岩阶段存在明显的流体交代和强烈的水岩反应。新桥和冬瓜山矿床的矽卡岩存在内外矽卡岩分带,内外矽卡岩带主要以石榴子石矽卡岩为主,其中内矽卡岩带主要以钙铝榴石为主,钙铝榴石的微量元素(REE、Eu)特征指示其主要形成于早阶段的岩浆热液高温流体,流体以中性为主且形成于近封闭环境;而外矽卡岩带的石榴子石Fe/Al成分变化较大,存在多阶段石榴子石且显示了复杂的矿物内部结构和化学成分,表明外矽卡岩带的形成过程中存在多阶段流体活动和存在流体振荡。新桥和冬瓜山矿床不仅发育斑岩-矽卡岩型矿体,而且层状/似层状硫化物矿体作为最主要矿体存在,然而关于层状矿体中胶状黄铁矿的成因依然存在争论。本论文研究发现,手标本尺度上胶状黄铁矿整体呈现了典型的热液脉状特征,并且存在穿切和交代矽卡岩矿物(如石榴子石和辉石)和金属矿物(磁铁矿、磁黄铁矿)现象。在地球化学特征方面:胶状黄铁矿的原位S同位素与斑岩-矽卡岩蚀变矿化相似为岩浆热液来源,微量元素成分显示其与远端矽卡岩中黄铁矿的成分特征相似,而于区域泥盆至三叠系沉积岩中原生沉积黄铁矿和世界上典型的SEDEX型矿床中的黄铁矿均存在显著的差异。因此,胶状黄铁矿的地质特征和地球化学特征皆指示其为热液成因,而非来源于原生或喷流沉积,且为矽卡岩演化过程中的产物,其形成于磁铁矿和磁黄铁矿之后并被后期黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿交代。上述特征表明了层状硫化物矿体为早白垩世斑岩-矽卡岩成矿系统的一部分,岩浆热液流体在接触带与碳酸盐岩反应形成矽卡岩型矿体,而岩浆热液在远端泥盆-石炭系沉积间断面界面与上赋还原性碳酸盐岩发生水岩反应作用,通过歧化反应并且快速冷却结晶而形成了胶状黄铁矿,同时后期岩浆热液流体持续活动叠加于胶状黄铁矿之上共同组成了层状硫化物矿体,且石炭-泥盆系沉积间断面为流体通道。微量元素结果揭示层状硫化物矿体的成矿物质由岩浆热液流体和围岩共同制约,围岩提供了部分Cu、Au成矿物质,而主体则来源于与斑岩-矽卡岩蚀变矿化有关的岩浆热液。铜陵矿集区内同时还发育不同类型矽卡岩型矿化,本次工作发现成矿岩体的岩浆磷灰石的微量元素(如Eu/Eu*、Ce/Ce*、REE、Mn、Fe、Sr、Cu和Zn)能够判别不同斑岩-矽卡岩型矿化类型,例如矽卡岩型Pb-Zn矿化(姚家岭)相关的岩浆磷灰石主要富集Mn、Fe、Sr;与矽卡岩型Au矿化(朝山)有关的岩浆岩中磷灰石富集Cu和Zn;而斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿化(新桥和冬瓜山)有关岩浆磷灰石的成分介于两者之间。铜陵矿集区斑岩-矽卡岩型矿床与岩浆弧环境斑岩型矿床地质特征存在一定差别和联系,尤其是在围岩的性质和矿化蚀变类型方面存在差别,而岩浆岩的类型和性质相似(均为中酸性岩浆岩且具有高氧逸度、富含挥发份、富水和高温特征)。通过对比发现铜陵矿集区斑岩-矽卡岩型矿床受碳酸盐岩地层影响因素较大,矽卡岩和层状硫化物的形成过程中围岩提供了部分的成矿物质,而陆缘弧斑岩矿床主要受控于俯冲背景及相关的岩浆作用。