安徽冬瓜山铜矿床矽卡岩岩相学和矿物学研究
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摘要
安徽铜陵地区是长江中下游多金属成矿带的一个重要组成部分。矽卡岩型矿床在区内分布广泛，是区内最重要的矿床类型之一。冬瓜山铜矿床是该区埋藏最深、规模最大的一个矽卡岩型铜矿床，其地质特征在区内具有代表性和典型性。本文对冬瓜山铜矿床中的主要矽卡岩矿物（石榴石和辉石）进行了详细的岩相学和矿物学研究，并在此基础上探讨了冬瓜山矿区矽卡岩及相关矿床的成因。取得了以下主要成果和认识。
1、通过岩相学观察，根据矿物穿插、交代关系可将石榴石分为两期。其中第一期石榴石环带发育，颜色较深，多呈深棕色；第二期石榴石呈细脉状侵入第一期石榴石中，或者形成石榴石颗粒的边缘，具有明显的光性异常，颜色较浅，多呈黄白色。
2、冬瓜山铜矿床中矽卡岩主要由石榴石和单斜辉石组成。两期石榴石均属于钙铁榴石-钙铝榴石系列，但第Ⅰ期石榴石钙铁榴石组分含量较高，而第Ⅱ期石榴石钙铝榴石组分相对较高。辉石属钙铁辉石-透辉石系列，其中透辉石含量较多，可达92%。
3、稀土元素分析结果显示，第Ⅰ期石榴石稀土配分模式为轻稀土元素（LREE）富集、Eu正异常的右倾曲线；第Ⅱ期石榴石稀土配分模式为重稀土元素（HREE）略微富集、Eu负异常的平缓曲线，近乎左倾。辉石的稀土元素配分模式为Eu负异常的平缓右倾曲线，LREE略微富集。通过分析认为，第Ⅰ期石榴石为岩浆成因，形成于较氧化环境下；辉石与第Ⅱ期石榴石为热液交代成因，形成于较还原环境下。
4、微量元素分析结果表明，两期石榴石与辉石的元素分布特征相似，亲氧族元素Th、U等富集，亲铁族元素Ga、Mo尤其是W富集，而亲铜族元素除Sn元素外均比较亏损。这些特征与矿田内相关岩体的元素特征基本一致，表明矽卡岩的形成可能与岩浆岩密切相关。成矿元素及其伴生元素的R-型系统聚类分析发现，在石榴石中与Cu密切相关的微量元素为Zn和Pb，而在辉石中与Cu密切相关的微量元素为Ga。这些特征可作为深部找矿的依据之一。
Tongling area is an important part of the Middle-lower Yangtze Riverpoly-metallogenic belt, Anhui province. As one of the most important types ofdeposits, skarn-type deposits are widely distributed in this area. Dongguashan copperdeposit is the largest and deepest skarn-type deposit in this area, with representativeand typical geological features. A detailed petrographical and mineralogical study hasbeen carried out on the major skarn minerals(including garnet and pyroxene) in theDongguashan copper deposit,with a focus on the genesis of the skarn and associateddeposit. The following are major achievements obtained in this thesis:
1. Petrographic observation supports dividing of formation process of garnet intotwo periods based on mineral intersection and metasomatism. The first period garnetis dark brown in color and has a zonal texture. While the second period garnet is lightyellow in color and has an optical anomaly, and occurs as veins intruding into the firstperiod garnet or outer zone surrounding the first period garnet.
2. The skarn in the Dongguashan copper deposit is mainly composed of garnetand clinopyroxene. The garnet formed in the two period belongs to anandradite-grossular series, however, the first period garnet is higher in andraditecomponent, but the second period garnet is higher in grossular component. Pyroxenebelongs to a hedenbergite-diopside series, with more diopside component up to92%.
3. Rare earth elements analysis result shows the REE partition pattern of firstperiod garnet is rich in LREE, positive Eu abnormal. The REE partition pattern ofsecond period garnet is slightly rich in HREE, negative Eu abnormal. The REEpartition pattern of pyroxene is slightly rich in LREE, negative Eu abnormal. Acomprehensive analysis is consistent with formation of the first period garnet bycooling and crystallization of the skarn magma in oxidize environment; and supportsformation of the second period garnet and pyroxene by metasomatized hydrothermalfluid and carbonate in reduction environment.
4. Trace elements analysis result shows all the garnets and pyroxene arecharacterized by a general of Lithophile elements (Th、U. etc) and Siderophileelements (Ga、Mo especially W) enrichment and chalcophile elements depletion(except Sn). These characteristics are similar with elements distribution features ofrelated magmatic rocks in the ore field, indicating the formation of skarn probablyclosely correlation with magmatic rocks. R-system cluster analysis of metallogenic elements and associatied elements suggests that Zn and Pb are closely correlation withCu in garnets, while Ga in pyroxene. These characteristics as one of the symbol ofdeep prospecting.
1、通过岩相学观察，根据矿物穿插、交代关系可将石榴石分为两期。其中第一期石榴石环带发育，颜色较深，多呈深棕色；第二期石榴石呈细脉状侵入第一期石榴石中，或者形成石榴石颗粒的边缘，具有明显的光性异常，颜色较浅，多呈黄白色。
2、冬瓜山铜矿床中矽卡岩主要由石榴石和单斜辉石组成。两期石榴石均属于钙铁榴石-钙铝榴石系列，但第Ⅰ期石榴石钙铁榴石组分含量较高，而第Ⅱ期石榴石钙铝榴石组分相对较高。辉石属钙铁辉石-透辉石系列，其中透辉石含量较多，可达92%。
3、稀土元素分析结果显示，第Ⅰ期石榴石稀土配分模式为轻稀土元素（LREE）富集、Eu正异常的右倾曲线；第Ⅱ期石榴石稀土配分模式为重稀土元素（HREE）略微富集、Eu负异常的平缓曲线，近乎左倾。辉石的稀土元素配分模式为Eu负异常的平缓右倾曲线，LREE略微富集。通过分析认为，第Ⅰ期石榴石为岩浆成因，形成于较氧化环境下；辉石与第Ⅱ期石榴石为热液交代成因，形成于较还原环境下。
4、微量元素分析结果表明，两期石榴石与辉石的元素分布特征相似，亲氧族元素Th、U等富集，亲铁族元素Ga、Mo尤其是W富集，而亲铜族元素除Sn元素外均比较亏损。这些特征与矿田内相关岩体的元素特征基本一致，表明矽卡岩的形成可能与岩浆岩密切相关。成矿元素及其伴生元素的R-型系统聚类分析发现，在石榴石中与Cu密切相关的微量元素为Zn和Pb，而在辉石中与Cu密切相关的微量元素为Ga。这些特征可作为深部找矿的依据之一。
Tongling area is an important part of the Middle-lower Yangtze Riverpoly-metallogenic belt, Anhui province. As one of the most important types ofdeposits, skarn-type deposits are widely distributed in this area. Dongguashan copperdeposit is the largest and deepest skarn-type deposit in this area, with representativeand typical geological features. A detailed petrographical and mineralogical study hasbeen carried out on the major skarn minerals(including garnet and pyroxene) in theDongguashan copper deposit,with a focus on the genesis of the skarn and associateddeposit. The following are major achievements obtained in this thesis:
1. Petrographic observation supports dividing of formation process of garnet intotwo periods based on mineral intersection and metasomatism. The first period garnetis dark brown in color and has a zonal texture. While the second period garnet is lightyellow in color and has an optical anomaly, and occurs as veins intruding into the firstperiod garnet or outer zone surrounding the first period garnet.
2. The skarn in the Dongguashan copper deposit is mainly composed of garnetand clinopyroxene. The garnet formed in the two period belongs to anandradite-grossular series, however, the first period garnet is higher in andraditecomponent, but the second period garnet is higher in grossular component. Pyroxenebelongs to a hedenbergite-diopside series, with more diopside component up to92%.
3. Rare earth elements analysis result shows the REE partition pattern of firstperiod garnet is rich in LREE, positive Eu abnormal. The REE partition pattern ofsecond period garnet is slightly rich in HREE, negative Eu abnormal. The REEpartition pattern of pyroxene is slightly rich in LREE, negative Eu abnormal. Acomprehensive analysis is consistent with formation of the first period garnet bycooling and crystallization of the skarn magma in oxidize environment; and supportsformation of the second period garnet and pyroxene by metasomatized hydrothermalfluid and carbonate in reduction environment.
4. Trace elements analysis result shows all the garnets and pyroxene arecharacterized by a general of Lithophile elements (Th、U. etc) and Siderophileelements (Ga、Mo especially W) enrichment and chalcophile elements depletion(except Sn). These characteristics are similar with elements distribution features ofrelated magmatic rocks in the ore field, indicating the formation of skarn probablyclosely correlation with magmatic rocks. R-system cluster analysis of metallogenic elements and associatied elements suggests that Zn and Pb are closely correlation withCu in garnets, while Ga in pyroxene. These characteristics as one of the symbol ofdeep prospecting.
引文
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