南秦岭柞水-山阳矿集区小河口矽卡岩型铜矿床矿物化学及其成矿意义

秦岭造山带燕山期斑岩-矽卡岩型铜矿床因过去发现的数量有限,限制了对区内铜矿床成矿机制的深入研究.小河口铜矿床是南秦岭柞水-山阳矿集区内的典型矽卡岩型铜矿床,矿体产于燕山期花岗闪长玢岩与泥盆系桐峪寺组地层接触处的矽卡岩带内.成矿作用划分为4个阶段:Ⅰ干矽卡岩阶段、Ⅱ湿矽卡岩-氧化物阶段、Ⅲ石英-硫化物阶段和Ⅳ碳酸盐-石英阶段.本文在对该矿床矽卡岩矿物(石榴子石和辉石)和金属矿物(磁铁矿和硫化物)详细的岩(矿)相学观察基础上,针对这些矿物进行系统的电子探针成分分析,来示踪矽卡岩的成因和形成环境,讨论成矿元素的沉淀富集过程.研究表明,小河口铜矿床为典型的接触交代成因钙质矽卡岩型矿床.干矽卡岩矿化阶段从早到晚依次形成钙铝榴石(Adr24-31Gr68-74)、钙铝榴石组分-钙铁榴石组分交替系列(Adr26-68Gr31-72)和透辉石(Di73-91Hd8-24)-纯钙铁榴石(Adr68-100Gr0-30).伴随着岩浆结晶分异,初始岩浆-热液流体与灰岩发生接触交代作用首先形成无环带钙铝榴石(Grt-a)矽卡岩,此时成岩环境为低氧逸度、酸性还原环境,不利于矽卡岩铁、铜矿化的形成;成矿流体不断从岩浆中出溶并发生多次沸腾,引起残留热液的氧化还原状态发生周期性变化,成矿热液由酸性逐渐向弱碱性演化,进而导致Fe3+和Al3+活度的变化,在振荡的物理化学环境中形成了钙铝榴石-钙铁榴石组分交替生长的宽环带石榴子石(Grt-c)矽卡岩;随着岩浆演化和流体作用的扩大,成矿体系处于较稳定的碱性和高氧逸度环境,Fe和Al的过饱和程度此消彼长,形成了透辉石-密集振荡环带钙铁榴石(Grt-b和Grt-d)矽卡岩.成矿流体演化进入湿矽卡岩-氧化物阶段后,富含挥发分的热液活动起主导作用,沸腾作用将H+和CO2分离进入气相,导致流体体系碱性和氧逸度程度进一步升高,进而形成磁铁矿和镜铁矿大量沉淀富集.石英-硫化物阶段,随着温度和氧逸度骤减导致黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等硫化物发生沉淀,并以石英-硫化物脉的形式充填于构造裂隙或矽卡岩内.