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  • 發布時間:2016-05-16 15:52 原文鏈接: 地質地球所揭示中條山胡家峪銅礦成因

      山西省中條山銅礦集區是我國北方最大的銅礦床之一,早在唐、宋時代就進行過開采和冶煉。礦集區內的銅礦床主要賦存在華北克拉通中部南緣古元古代沉積-火山變質地體中。但這些礦床的形成過程與變質作用的聯系仍缺乏細致深入的研究,尤其是銅成礦與變質作用的時間先后關系尚未完全厘定清楚。銅成礦過程若是發生在變質作用之前,則會經歷變質作用的強烈變質變形改造,為變質改造型礦床;若銅成礦過程是伴隨著區域變質作用進行,則為變質成因的礦床。

      為厘定上述銅成礦與變質作用的時間先后關系,中國科學院地質與地球物理研究所固體礦產資源研究室博士研究生邱正杰在其導師范宏瑞研究員的指導下,選取賦存在古元古代沉積地層內的胡家峪銅礦床作為研究對象,對其進行礦相學、硫同位素、黃銅礦Re-Os同位素等綜合研究,最終限定該礦床為古元古代變質成因銅礦床,銅可能來自富含有機物的沉積地層,在區域變質作用過程發生活化遷移,在退變質階段形成熱液脈狀礦化。

      在峰期變質作用階段,含銅的沉積地層變質為石墨片巖并形成同變質期浸染狀礦化。激光拉曼石墨溫度計表明石墨化的溫度變化范圍為486—596°C,可近似作為浸染狀礦化的溫度,估算的硫逸度為-4.8;在退變質階段,形成熱液脈狀銅礦化切割圍巖片理,依據熱液鈷黃鐵礦中的鈷含量估算熱液白云石化階段的溫度為350—400°C,石英-硫化物階段形成大規模銅礦化,閃鋅礦礦物溫度計約束成礦溫度為256±9°C (1 sigma, n=7),依據礦物共生組合關系所計算的硫逸度范圍為-18.7到-11.7。該階段大規模的銅沉淀造成硫逸度驟降,從同變質期的-4.8降為-11.7。硫同位素研究表明,同變質期的細脈浸染狀硫化物的硫來源單一,來自海相硫酸鹽地層或富集34S的儲庫;熱液階段的硫化物硫來源較為復雜,存在多解性。他們對胡家峪銅礦床白云石-石英-硫化物脈中的黃銅礦進行Re-Os同位素分析,獲得平均模式年齡為1952 ± 39 Ma。黃銅礦Re-Os年齡可以直接代表胡家峪銅礦床退變質階段脈狀銅礦化的時代。因此,容礦圍巖(中條群地層)的峰期變質時間應早于~1.95Ga,隨后發生銅成礦過程。

      以上研究成果近期發表在國際礦床學期刊Ore Geology Reviews(Qiu et al. Mineralogy, chalcopyrite Re--Os geochronology, sulfur isotope of the Hujiayu Cu deposit in the Zhongtiao Mountains, North China Craton: implications for a Paleoproterozoic metamorphogenic copper mineralization. Ore Geology Reviews, 2016, 78: 252–267)。

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