DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.05.012
云南易门铜厂铜矿床碳酸盐矿物微量元素组成研究
吕俊男,李峰**,肖术安,余璨,张志发,刀艳

(昆明理工大学, 云南 昆明650093)

第一作者简介吕俊男, 男, 1991年生, 硕士研究生, 矿床学专业。 Email: asaddf158ww@163.com
**通讯作者李峰, 男, 1957年生, 教授, 主要从事成矿学的教学与研究工作。 Email: lifeng@kmust.edu.cn

收稿日期2016_10_31

本文得到国家危机矿山接替资源勘查项目(编号: 20089943)和云南铜业(集团)股份有 限公司科技项目的联合资助

摘要:易门铜厂矿床是云南易门铜矿带中的一个大_中型铜矿床, 矿区存在 早期沉积_成岩 型和晚期热液脉状型2种铜矿类型。为深入阐明2种矿化类型的成矿作用特征,文章分别选 取落雪组白云岩及层状矿石中的白云石和热液脉状矿石中的方解石,采用ICP_MS等方法,对 其开展碳酸盐矿物的微量及稀土元素地球化学研究。研究结果显示:在微量元素组成方面, 沉积_成岩型的白云石以富集Cu、Pb、Zn、Ba、Bi、Sb、Ga、Ag,亏损Mo、Cr、Ni、Co、V元 素为特征,脉状方解石中则以亏损亲硫元素(Cu、Pb、Zn)和不相容元素(Ba、Be、Rb、Nb 、Ta、Zr、Hf、Th、U等),富集V、Co、Ni元素为特征;在稀土元素组成上,二者稀土元素 总量均较低,具不同程度的Eu负异常和微弱的Ce正异常,但在稀土元素配分模式上,白云石 为明显右倾的轻稀土元素富集模式,方解石则为轻稀土元素略富集,中稀土元素富集的缓右 倾或平缓型配分模式。综合分析结果认为,2类脉石矿物是不同成矿系统的产物,白云 石形成于正常浅海环境 ,为沉积_成岩成因,成矿物质的壳源特征明显。方解石为后期热液成因,有深源物质参与 成矿。层状矿体与脉状矿体不具“同期+同源"的特征。
关键词: 地球化学;碳酸盐矿物;微量元素;矿床成因;易门铜矿带;铜厂矿 床
文章编号: 0258_7106 (2017) 05_1227_14 中图分类号: P618.41 文献标识码: A 
Study of trace elements in carbonate minerals of different ores from 
    Tongc hang deposit, Yimen,Yunnan 
L JunNan, LI Feng, XIAO ShuAn, YU Can, ZHANG ZhiFa and DAO Yan

(Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093,Yunnan, China)

Abstract:The Tongchang deposit is a medium_large copper deposit in the Yunnan Yimen coppe r ore belt. There are two types of mineralization including the sedimentary_diag enesis and hydrothermal vein in Tongchang deposit. Geochemical characteristics o f rare earth and trace elements in dolomite and calcite from Luoxue Formation we re studied with ICP_MS method to further identify the metallogenic characteristi cs of the two types of mineralization. The results show that in the trace elemen ts composition, the dolomite is enriched in Cu, Pb, Zn, Ba, Bi, Sb, Ga, Ag and d epleted in Mo, Cr, Ni, Co, V. The vein_type calcite is enriched in V, Co, Ni, an d depleted in chalcophile elements (Cu, Pb, Zn) and incompatible elements (Ba, B e, Rb, Nb, Ta, Zr, Hf, Th, U). In the rare earth elements composition, both have lower total amounts of rare earth elements, with varying degrees of negative Eu anomalies and weak positive Ce anomalies; nevertheless, in the REE patterns, do lomite obviously exhibits right_inclined pattern characterized by enrichment of LREE, calcite is of smoothly right or flat type distribution patterns characteri zed by slight enrichment of LREE and MREE. Comprehensive analysis indicates that two types of gangue minerals were produced in different metallogenic systems. T he dolomite is of sedimentary_diagenesis genesis and was formed in the normal sh allow marine environment, with obvious crust source characteristics of metalloge nic material. Calcite is of late_hydrothermal genesis, and mineralization involv ed deep source material. Stratiform ore and vein ore have not the characteristic s of “the same period and homologous character".
Key words: geochemistry, carbonate minerals, trace element, ore genesis , Tongchang deposit, Yimen copper ore belt 
       易门铜厂矿床是滇中易门铜矿带的代表性矿床,属地质学界习惯性所称东川_易门式铜矿床 之一,产于元古界昆阳群碳酸盐岩建造中。经过半个多世纪的勘探与研究,对该类矿床成矿 条 件及典型矿床的研究取得了众多重要成果。1980年代以来,尽管有“沉积变质”(王之田, 19 94)、“火山沉积变质”(桂林冶金地质研究所,1974)、“喷气沉积”(张立生,1989) 、“沉积改造”(冉崇英,1981;冉崇英等,2014)、“热水沉积”(韩润生等,2000)等 各种成因论点,但基本统一在“层控矿床”的范畴内,对矿床中层状矿与脉状矿并存的普遍 现象,多认为 是“同期+同源”成矿作用的结果。本世纪以来,一些学者对东川_易门式铜矿床的成因提出 新解,如:邱华宁等(2002)通过年代学研究,指出东川式层状铜矿不是沉积_成岩作用形 成,而是热液成矿;薛步高(2009)认为东川式铜矿与多旋回火山_岩浆成矿作用有关;王 雷等(2014)认为凤山矿床的控矿穿刺体与深部火山隐爆作用有关。从而重新唤起人们对热 液叠加成矿作用的重视。长期以来,易门铜厂矿床一直被认为属易门铜矿带中典型的沉积成 岩型铜矿床,但因其品位低(平均品位0.3%±),开采利用较困难,相对该矿带中的狮子 山 、凤山和狮山等矿床,研究程度低,尤其是矿床地球化学研究几乎空白。作者通过系统的矿 床地质调查,发现铜厂矿床中除发育典型沉积成岩型层状矿体外,同样存在后期热液脉状矿 (化)体,二者或相互穿切、同位叠加,或区段有别、独立出现,是研究层状矿与脉状矿相 互关系的理想矿区。
        脉石矿物中微量元素可作为地质、地球化学过程的示踪剂,可提供有关成矿物质来源、成矿 流 体性质、成矿环境和矿床成因等许多重要地球化学信息(李闫华等, 2007; Ye et al.,2 011)。白云石及方 解石分别是铜厂矿床中层状矿石和脉状矿石的主要脉石矿物,本文从这些碳酸盐矿物的微量 和稀土元素地球化学特征入手,探讨了铜厂矿床不同矿石类型的成因。
1矿床地质特征
        铜厂矿床位于云南省易门县以西26 km处,区域构造位置处于绿汁江断裂和易门断裂之间的 元古代裂陷盆地边缘(图1a)。矿区出露地层为中元古界昆阳群,主要地层单元有美党组( Pt2m)、因民组(Pt2y)、落雪组(Pt2l)、鹅头厂组(Pt2e) ,为一套类复理石碎屑岩_碳酸盐岩建造,属陆棚浅海_滨海潮坪相沉积。其中,落雪组白云 岩是主要的含矿层。矿区 主体构造为NE向铜厂向斜,向斜南东翼发育F1等纵向断层。矿体沿铜厂向斜南东翼及F1 断续 分布。除NE向主干构造外,NW向次级断层发育,多切割含矿层或矿体。根据矿化类型及其空 间分布特征,由北向南,可分为大尖山_新庄矿段、铜厂矿段和小马山矿段(图1b)。
        铜厂矿区发育2类地质特征差异显著的铜矿(化)体:
        (1) 沉积_成岩型铜矿体: 主要沿落雪组二段灰白色白云岩中分布,成层性好,严格受 层位(Pt2l2)及岩性控制,沿走向及倾向的延伸较稳定。主要矿石矿物为斑铜矿 ,呈微细粒(Φ=0.05~0.5 mm),沿白云岩中微细层理面和缝合线分布,或呈微粒 浸染状 充填于白云石粒间空隙中,构成典型的纹层状构造、缝合线构造、韵律条带状和浸染状构造 等(图2a~e)。矿体的规模较大,连续性较好,矿体厚8~128 m,Cu品位约0.3%,是 矿区的主要成矿类型。矿石中除白云石变质重结晶外,其他蚀变微弱。
        (2) 热液脉状铜矿(化)体: 产于因民组、落雪组和鹅头厂组等不同的地层岩性中,沿F 1及其旁侧裂隙带分布,形成断续分布的脉状、透镜状陡倾矿(化)体,Cu品位多>0.5% 。如新庄矿体,受F1断裂破碎带控制,产于鹅头厂组碳质板岩与白云岩接 触部位,走向长 420~500 m,厚1.50~11.28 m,平均品位 0.73%。铜厂矿段ZK10_2 和ZK10_3等钻孔,深部由落雪组一 段至落雪组二段组成,均可见后期黄铜矿_方解石(重晶石)脉和黄铜矿_石英细脉叠加于层 状矿 体中,脉幅宽度0.5~10 cm不等,并穿切斑铜矿纹层。矿石矿物以黄铜矿为主 (图2f),脉石矿物有方解石、石英、重晶石等。脉侧硅化及碳酸盐化等蚀变明显。
 图 1易门铜厂矿区区域构造简图(a)和矿区地质简图(b)
     1—鹅头厂组二段青灰色板岩夹砂质板岩; 2—鹅头厂组一段黑色碳质板岩夹长石石英砂岩 及白云岩; 3—落雪组三段青灰色白云岩; 
    4—落雪组二段灰白色硅质白云岩; 5—落雪 组 一段紫色泥质白云岩; 6—因民组紫色板岩夹砂质白云岩; 7—美党组灰色板岩; 
    8—大 龙 口组青灰色薄层灰岩夹砂岩; 9—侏罗系—白垩系; 10—下昆阳群; 11—地层界线; 12 — 中昆阳群; 13—断层; 14—勘探线及编
    号; 15—矿体; 16—花岗岩; 17—不整合面 ; 18—压性断裂; 19—扭性断裂; 20—铜矿床/矿点; 21—铜厂矿床位置; 22—推测地 层界线 
     Fig. 1Generalized regional structure (a) and geological map (b) of the Tongcha ng ore deposit in Yimen
     1—Pt2e2 greenish gray slate containing sand slate; 2—Pt2e1 bla ck carbonaceous slate containing feldspathic quartz sandstone and dolomite;3—Pt2l3 greenish gray dolomite; 4—Pt 2l2 grayish white siliceous do lomite; 5—Pt2l1 purple dolomite; 6—Pt2ypurple slate containing sandy slate; 7—Pt2m gray laminated dolomite containing sand slate; 8—Pt 2d greenish gray thin layered limestone and grayish white slate containing sandstone; 9—Jurassic_Cretaceous; 10—Lower Kunyang Group; 11—Stratigraphic b oundary; 12—Middle Kunyang Group; 13—Fault; 14—Exploration line and its seria l number; 15—Orebody; 16—Granite; 17—Surface of unconformity; 18—Compresiona l fault; 19—Tanstensionl fault; 20—Copper deposit/
    copper ore spot; 21 —Tongchang copper deposit; 22—Inferred stratigraphic boundary   
 图 2铜厂矿区典型白云岩类型及矿石类型
     a. 灰白色细晶白云岩,见叠层石纹层,ZK67_3_5; b. 灰白色纹层状硅质白云岩,纹层由 微晶石英组成, ZK19_7_9; c. 灰黄、灰绿色泥质条带白云岩,发育波状、透镜状层理和冲 刷构造,ZK7_4_35; d. 斑铜矿硅质白云岩(沉积成岩型矿石),微粒斑铜矿沿缝合线、韵 律微层和纹层分布,ZK15_3_8; e. 浅灰色纹层状微晶白云岩,ZK10_2_18; f. 方解石_石 英_黄铜矿脉状矿石,JS_7; g. 含斑铜矿细晶白云岩,缝合线构造发育,
    ZK10_2_ 16; h. 黄铜矿_石英脉状矿石,ZK30_4_1; i. 灰白色细晶白云岩,斑铜矿薄层被后期构造错断, 并被黄铜矿细脉穿切,ZK10_2_20
    Dol—白云石; Bn—斑铜矿; Cal—方解石; Qtz—石英; Ccp—黄铜矿
    Fig. 2The typical dolostones and ores from Tongchang deposit
     a. Hoary fine_grained dolomite containing stromatolite layer, ZK67_3_5; b. Hoary laminar siliceous dolomite,the lamina consist of microcrystalline quartz, ZK19_ 7_9; c. Grayish yellow, grey_green argillaceous dolomite developed wave_shaped l enticular stratification and scour tectonics, ZK7_4_35; d. Bornite siliceous dol omite (sedimentary type ore ),the particulate bornite distributed along stylolit e and lamina, ZK19_3_8; e. Light grey laminar microcrystalline dolomite, ZK10_2_ 18; f. Calcite_quartz_chalcopyrite ore of vein type, JS_7; g. Fine_grained dolom ite containing bornite and developed stylolitic structure, ZK10_2_16; h. Chalcop yrite_quartz vein ore, ZK30_4_1; i. Hoary fine_grained dolomite, the thin_layer bornite was 
    broken by the late tectonic and cut by chalcopyrite, ZK10_2_ 20 
    Dol—Dolomite; Bn—Bornite; Cal—Calcite; Qtz—Quartz; Ccp—Chalcopyrite   
        在空间分布上,沉积_成岩型层状矿主要集中在铜厂矿段16线至19线之间。热液脉状矿体主 要沿铜厂向斜东翼的纵向F1断裂带分布,在大尖山_新庄_铜厂30号勘探线一带最发育 。根据 二者在空间上的叠合程度不同,可将铜厂矿区分为热液脉状矿为主的区段(大尖山_铜厂30 线、小马山矿段,图2h)、沉积_成岩型与热液脉状矿显著叠加区段(铜厂20线_10线,图2i )和沉积_成岩型矿化为主的区段(铜厂10_19线及其西部层状矿体延深区,图2g)。
2样品采集及分析测试结果
2.1样品采集
        为阐明2类矿石在成矿作用上的差别,作者在野外地质调查和岩矿鉴定的基础上,选取铜厂 矿段和大尖山矿段钻孔和坑道中的19件白云岩样品和8件脉状矿石样品,经破碎、筛分后, 在显微镜下分离单矿物。
        19件白云岩样品均取自落雪组(Pt2l),包括图2中的灰白色纹层状微晶_细晶白云岩 (6件)、灰白色硅质白云岩(8件)、泥质白云岩(2件)和含斑铜矿白云岩(3件)4类岩 (矿)石,其中含斑铜矿白云岩是典型的沉积成岩型铜矿石。19件岩(矿)石样均为典型样 品,经 岩矿鉴定确定所有白云岩样中白云石含量均高于98%,样品中的白云石及其他矿物粒径一般 在0.005~0.1 mm之间,碎样时不同矿物难以完全解离,选出的白云石样品不可避免会夹 带极微量的泥质,但泥质含量极低,能保证数据的可靠性。
        8件脉状矿石样品中的方解石结晶较粗,破碎后易于解离,获得高纯度单矿物样品。
2.2分析测试结果
        样品经碾磨成200目以下粉末后,送至国土资源部中南矿产资源监督检测中心和武汉上谱分 析科技有限责任公司分析测试中心,采用ICP_MS进行微量元素分析测试,所用仪器分别为美 国热电公司生产的X Ⅱ Series型等离子体质谱仪和Agilent 7700e ICP_MS。
        分析结果见表1、2、3,X Ⅱ Series型等离子体质谱仪测试误差小于0.02%,Agilent 770 0e ICP_MS测试精度优于5%。
3沉积_成岩型白云石的微量元素组成特征
3.1微量元素
        由表1可见,相对中国东部碳酸盐岩值,矿区落雪组不同岩性白云石总平均值中,仅显著富 集Cu、Sb、Ba、Ga,明显亏损Sr元素,其他元素组成与中国东部碳酸盐岩的微量元素组成较 为接近。在4类白云岩中,除含斑铜矿白云岩中白云石的Cu和Ba含量很高(平均值达2866.6 7×10-6和14049.33×10-6)、泥质白云岩中白云石Cu含量明显较低外,各类 岩石中白云石的 微量元素组成特征总体类似,在与地壳平均值相对比的微量元素蛛网图(图3)中,分布曲 线相似度较高。
        关于含斑铜矿白云岩(层状矿石)中白云石异常富集Cu、Ba的原因,应与样品中混入微量泥 质物有关。
3.2稀土元素
        矿区白云石稀土元素含量及相关参数见表2。除ZK10_3_15样品∑REE达113.73×10-6 外, 其他样品的∑REE均较低,变化范围为9.29×10-6~45.37×10-6,与碳酸盐 岩稀土元素含量多小于100×10-6的研究结果相符,处于正常海相碳酸 盐岩∑REE变化范围内(刘建清等,2014)。 4类岩石中白云石的REE组成特征相似性明显:∑REE平均变化范围18.13×10-6~46 .17×10-6 ,总平均值为25.55×10-6;LREE平均变化范围为15.17×10-6~42.67×10 -6,总平均值2 2.32×10-6;HREE平均变化范围2.96×10-6~4.44×10-6,总平均 值为3.23×10-6;19个样 品中白云石∑REE变化范围9.29×10-6~113.73×10-6,LREE变化范围为6. 34×10-6~107.9 6×10-6,HREE变化范围为1.21×10-6~5.77×10-6。4类岩石中白云 石LREE/HREE平均变化 范围为5.13~12.19,平均值为6.73;(La/Yb)N平均变化范围为4.23~15.24,平 均值6.81 ;δEu为0.62~0.78,均值为0.73;δCe值在0.99~1.18之间,均值为1.11。各类样 品稀土元素配分模式均为明显右倾的轻稀土元素富集模式,轻稀土分异较强、重稀土元素分 异较弱(图4),并表现出明显的Eu负异常和微弱的Ce正异常。
图 3不同岩石中白云石微量元素比值蛛网图
     Fig. 3The spider diagram of trace element ratio of 
    dolomite in different roc ks    
        据Cullers 等(1988)研究:在碳酸盐岩沉积及成岩环境中,稀土元素以碳酸盐离子络合物 的形式搬运,且络合作用从LREE向HREE有规律的增加,HREE在海水中比LREE更稳定、迁移能 力强于LREE,因此,LREE优先被吸附到碳酸盐颗粒表面,而HREE易残留在溶剂中,这是正常 沉积碳酸盐岩中相对富集LREE原因(韩银学等,2009;苏中堂,2011)。在矿区白云石LREE_H REE相关图(图5)中,19个样点虽显示一定的相关性,但线性特征欠典型,反映该区白云石 在沉积过程中轻、重稀土元素协同迁移性 较低,可能与沉积过程中一定的碎屑物质加入有关。
        总体看,微晶_细晶白云岩、硅质白云岩和泥质白云岩与层状矿石(含斑铜矿白云岩)中的白云石,在微量元素组成及稀土元素组成均总体 类似,应与该类地质体的宏观形成环境及成 因过程相同密切有关。
图 4白云石稀土元素(均值)配分曲线图
     Fig. 4Chondrite_normalized REE patterns of dolomite   
图 5白云石LREE_HREE相关图
     Fig. 5LREE_HREE relevant figure of dolomite       
4脉状方解石的微量元素组成特征
4.1微量元素
        由表3可见,除Ba、Sr元素外,矿区脉状矿石中方解石的微量元素含量变化范围总体不大, 相似性程度较高,能较好反映该类碳酸盐矿物微量元素组成的基本特点。其中,ZK10_3_1和 ZK7_4_9两个样品中w(Ba)分别高达225.35×10-6和3616.16×10 -6,并出现较高的Sr含量 。由于该类脉石矿物常与重晶石共生,Ba、Sr异常应与样品中混入少量重晶石杂质有关。
        相对中国东部碳酸盐岩和地壳平均值,矿区脉状方解石具以下特点:不相容元素Li、Be、Rb 、Cs、Sr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U含量显著较低,尤其是高场强元素(HFSE)Nb、Zr、Hf 表现为强烈亏损(图6);V、Co、Ni等深源组分含量则显著较高。相对表1中的沉积_成岩型 白云石,脉状方解石表现出亲硫元素(Cu、Pb、Zn)和不相容元素(Be、Ga、Sr、Ba等)明 显亏损,而V、Co、Ni等亲铁元素明显富集的特点,2类碳酸盐矿物的微量元素组成存在较大 区别。
4.2稀土元素特征
        铜厂热液脉状方解石的∑REE=14.57×10-6~93.53×10-6,平均为44.06× 10-6,除ZK7_4_9 样品中∑REE含量达93.53×10-6,其他样品变化范围均不大,但平均值高于沉积_成 岩型白 云石。LREE变化范围为9.28×10-6~83.95×10-6HREE变化范围为1.85×10-6~26.88×10-6,LREE/HREE=1.07~12.87(平 均5.22),(La/Yb)N 均值7.38,相对沉积_成岩型白云石 显示重稀土元素略富集的特点。δEu=0.64~0.98(均值为0.83),具中至弱负Eu异常, δCe=0 .95~1.20(均值为1.11),具微弱的Ce正异常,Eu、Ce异常与沉积_成岩型白云石相似 。
表 3铜厂矿床脉状矿石中方解石微量元素含量(w(B)/10-6
     Table 3The trace elements content of calcite from Tongchang deposit(w(B)/ 10-6    
注:(1)来源于黎彤,1976; (2)来源于鄢明才等,1997; (3)据本文表1、2统计 ;数据在武汉上谱分析科技有限责任公司采用Agilent 7700e ICP_MS测试完成; 比值单位 为1。
 图 6方解石微量元素标准化蛛网图
     Fig. 6Spider diagram of trace element of calcite     
图 7方解石稀土元素配分模式图
     Fig. 7Chondrite_normalized REE patterns of calcite    
        在稀土元素配分模式图(图7)中,出现缓右倾型 和平缓_中凸型2种配分曲线。前者显示轻稀土元素富集,后者(以JS_1和ZK7_4_41样品为代 表)显示一定程度的中稀土元素(MREE)富集,且轻、重稀土元素分馏不明显。从图7的稀 土元素平均值配分曲线看,总体显示缓右倾曲线的特征。可见,热液脉状方解石的稀土元素 配分模式与沉积_成岩型白云石的差别显著。
5讨论与结论
5.1成因讨论
        白云石和方解石为矿物学性质相似的碳酸盐矿物,相同成因条件下,其微量元素组成特征也 应相似。铜厂矿区的上述2类矿物却并非如此。在微量元素组成方面,白云岩和层状矿石中 的白云石以富集Cu、Pb、Zn、Ba、Bi、Sb、Ga、Ag,亏损Mo、Cr、Ni、Co、V元素为特征, 脉状矿石中的方解石中则以亏损亲硫元素(Cu、Pb、Zn)和不相容元素(Li、Be、Rb、Cs、 Sr、Nb、Ta、Zr、Hf、Th、U),富集V、Co、Ni为特征。在稀土元素组成上,二者稀土元素 总量均较低,均具不同程度的Eu负异常和微弱的Ce正异常,但在稀土元素配分模式上,白云 岩和层状矿石中的白云石为明显右倾的轻稀土元素富集模式,脉状矿石中的方解石则为缓右 倾和平缓_中 凸型2种配分曲线。造成这种差异的原因,笔者认为与2类脉石矿物的成因及物源条件不同 密切相关。
        (1) 地质调查表明,落雪组白云岩和层状矿石发育典型的沉积成因结构构造,形成于浅海 潮坪环境,陆源供给丰富,其中的白云石自然应形成于沉积_成岩过程。落雪组沉积物 (白 云石)中富集Cu、Pb、Zn、Ba、Bi、Sb、Ga、Ag,亏损Mo、Cr、Ni、Co、V元素,并且微量 元素地球化学组成上与中国东部海相碳酸盐岩总体相似。鄢明才(1997)等研究认为,B 、Ga、LREE等元素在上地壳比较富集,容易在白云石沉积交代过程中混入矿物晶格。
        已有的研究表明,沉积过程中REE主要有以下几种状态搬运:一种是碎屑态,最稳定,即REE 存 在于碎屑矿物晶格中随着碎屑矿物迁移而搬运;二是吸附态,主要是黏土矿物吸附REE能力 较强,尤其是LREE;三是溶解态,REE呈可溶的络合物搬运(杨守业等,1999)。铜厂矿区 落雪组为潮坪相沉积环境,通过镜下薄片观察和X粉晶衍射分析(XRD)确定沉积物中含绿泥石 等黏土矿物,在早期沉积过程中,REE主要以吸附态形式搬运进入沉积物,后期埋藏_成岩及 卤水交代回流过程中,REE可呈络合物形式被碳酸盐矿物吸附。在整个沉积_成岩过程中,LR EE更易被黏土矿物及碳酸盐颗粒吸附,优先进入白云石晶格中,最终造成矿区浅海相碳酸盐 沉积物中,REE总量较低,LREE明显富集,并继承了海 水∑REE较低和Eu负异常的特点(Elde rfield et al.,1982;陈宝●等,2014),具正常沉积碳酸盐的基本特征。
        沉积物中的Ce异常与沉积构造环境相关,在大陆边缘区,Ce负异常逐步消失或为正异常(Mur ray et al., 1990; 高长林,1992)。本矿区沉积碳酸盐矿物中未出现Ce负异常,而表现出 弱的Ce正异常,与矿区处于盆缘环境,沉积物中有陆源物质加入有关。
        热水沉积物的典型稀土元素特征是稀土元素总量比较低,多数具有Ce负异常和弱的Eu正异常 (王京彬等,1991;熊先孝等,1997)。易门铜厂矿区沉积物(白云石)稀土元素总量较高, Ce呈正异常,HREE不富集,表明在沉积成岩过程中并没有热水沉积作用参与。
      (2) 在宏观地质关系上,黄铜矿_方解石_石英(重晶石)脉穿切层状矿和围岩,是典型的 后生地质体,脉状矿中的方解石的微量元素组成主要应受后期成矿流体来源及性质的影响。 元素地球化学分布规律研究表明,Rb、Cs、B、Be、Ba、Th、Nb、Ta、Zr、Hf、LREE等亲石 元素和不相容元素从下地壳至上地壳递增,Co、Ni、Cr、V等亲铁元素从下地壳至上地壳递 减(鄢明才等,1997)。脉状矿石中的方解石相对亏损亲石元素和不相容元素,富集V、Co 、Ni等深源组分,指示其成矿流体并非成岩过程中的地层水,推测有深源物质参与的后期热 液流体。方解石在深部流体向上运移和减压、冷却过程中结晶形成,Co、Ni、V等深源组分 则以离子形态混入方解石晶格,实现富集。
        稀土元素进入热液方解石主要是通过Ca2+与REE3+之间的置换,由于LREE3 +的离子半径较HREE3+的离子半径更接近Ca2+,从而使LREE比HREE更容易置 换晶格中的Ca2+而进入方解石(张翔等,2014),导致方解石相对富LREE,形成以缓 右倾为主的轻稀土元素配分模式。矿区少部分方解石还出现中稀土(MREE)富集,这种现象 在滇 西热液铜矿床(李峰等,2000)、湘西龙山Sb_Au矿床(王秀璋,1992)和黔西南金矿床 (杨治等,2011)等脉石矿物中也常见,被认为是热液矿床或改造矿床脉石矿物的特征之一 。彭建堂等(2010)指出,在热液成矿体系中,白钨矿(CaWO4)的沉淀会导致热液体系 中REE发生强烈分馏作用,方解石和白钨矿在 结构上非常相似,推测矿区热液方解石中富集MREE这一现象可能与白钨矿相似,早期沉淀的 方解石中强烈富LREE,这种富LREE 的方解石形成将显著改变热液流体中的稀土元素组成, 使成矿热液变成一种 LREE亏损、而MREE和HREE相对富集的溶液,导致后期形成的方解石呈 现MREE富集。
        研究证实,随着温度升高,气水热液中Eu2+稳定性增加,当温度高于250 ℃时Eu 2+便能稳定 存在(Mclennan,1989),矿区脉状方解石中Eu呈弱的负异常(δEu平均0.83),显示出还 原条件下的低温成矿热液特征。在低温的还原性流体中,一方面,Eu3+变 Eu2+ ,离子半径增大,Eu2+不易取代Ca2+进入方解石。另一方面,低温流体 中的Eu2+不能稳定存在,而使流体中Eu的含量减少,导致方解石中Eu呈负异常。据矿 区19件脉石矿物流体包裹体样品温数据统计,成矿流体均一温度主体区间为100~220℃, 最高290℃(李锁明,2015),证实脉状方解石形成于低温流体。
        同位素组成研究也表明,矿区沉积_成岩型白云石与热液脉状方解石的C、O同位素组成差别 也较大,在δ13CPDB18OSMOW相关图(图8)中,前者基本落 在正常海相沉积碳酸盐岩区 ,后者基本落在岩浆热液成因方解石范围(肖术安等,2016),指示本区脉状矿石中的方解 石不是碳酸盐地层淋滤的产物。      
5.2结论
        (1) 落雪组白云岩及层状矿石中的白云石与脉 状矿石中的方解石在微量元素组成上的区别显著, 其根本原因是二者在成因和物质来源上的显著不同,前者形成于正常浅海环境,为沉 积_成岩成因,成矿物质来源于沉积盆地及陆源区;后者形成于成岩后,为有深源物质参与 的后期热液成因,是不同成矿系统的产物。
图 8铜厂矿床δ13CPDB18OSMOW
    (肖术安,2016)
     Fig. 8δ13CPDB versus δ18OSMOW of the Tongchang
     dep osit(Xiao et al., 2016)    
        (2) 前人提出的东川_易门式铜矿床中的层状矿与脉状矿是“同期+同源”成矿作用结果的 认识,未得到本研究结果的支持。
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