紫金山铜金矿硫酸盐对成矿的指示作用

紫金山铜金矿床是我国大陆发现的首例高硫浅成低温热液型矿床，与铜金矿石共生有大量的硫酸盐脉石矿物。矿床"上金下铜"，金矿主要赋存于潜水面以上的氧化带，强硅化，含有黄钾铁矾等矾类，被认为属硫化物次生富集带型金矿；铜矿则主要赋存于潜水面以下，强明矾石化，矿化组合为蓝辉铜矿－铜蓝－硫砷铜矿－明矾石，钻探控矿深度超过1000米仍没见底，巨厚的蓝辉铜矿带为世界之最，其成因众说纷纷，有的认为是原生型的高硫浅成低温热液型，有的认为是铜硫化物次生富集带型。与铜金矿石共生的硫酸盐具有大半径络阴离子-硫酸根的较松散的结构，其岩石、矿物中包括大量的成矿信息。紫金山铜矿体中，不同蚀变带、构造部位、深度范围内明矾石特征不同，显示不同成因。本项目重点研究矿区内与铜金矿共生的硫酸盐的岩相学、矿物学、地球化学、地质年代学，揭示硫酸盐由斑岩-高硫浅成低温热液矿床到次生氧化富集矿床演化中的变化规律，探讨其对铜金成矿的指示作用。

紫金山铜金矿是我国大陆首例高硫化型浅成低温热液矿床。以明矾石化为特征的成矿流体研究是本项目研究的关键。本项目在矿田构造调查及矿区地质研究基础上，通过矿物学、年代学、流体包裹体、岩石及同位素地球化学等方面的系统研究，提出高硫化流体为富Ba、Th、U、La、Ce等大离子亲石元素，含W、Sn、Mo、Bi等近程成矿元素，含Cu、Au、Pb、Zn等中远程成矿元素的富硫、氟、氧的活性流体；成矿温度主要在300℃以下，压力多集中在4MPa～16MPa；其形成为本区潜火山热液与花岗岩长期水—岩反应的结果，矿源主要为中酸性火山岩，硫源主要为深部幔源，水源主要为潜火山热液，后又叠加了大气水。首次发现高硫化体从东北浅部向西南深部延伸受本区细粒花岗岩与中细粒花岗岩的侵入接触软弱带控制，矿体产状则受北西向断裂制约。首次引入分形理论研究北西向容矿断裂，提出原生Cu、Au的共生性。高硫化体中特征性的硫酸盐为钾明矾石，其矿物学特征受火山机构制约，火山口附近，形成温度较高，化学成分中含有较多的杂质，远离火山口的西向矿带中明矾石的化学成分含杂质较少；依赋存状态，分为蚀变岩型、与铜硫化的共生型、脉状、粉末状等四种，不同赋存状的明矾石具有不同的形态及颜色；按成因，分为岩浆热液型、岩浆蒸汽型、蒸汽加热型。另外，我们首次发现晶质铀矿、芒硝、无水芒硝及成分复杂的磷铝石、独居石，还有含钨、锡、钼、铋的复成分铜硫化物及含铜富氧的铅锌矿、硫氯铅矿等，从而厘定区出本矿的四期矿化叠加过程—燕山早期的钨锡钼铋矿化、燕山晚期潜火山热液型铜金矿化、斑岩型铅锌矿化及次生氧化金矿化。高硫化体不仅是多金属元素的沉淀池，也可作为某些大离子亲石元素和稀散元素的“富集剂”，显示其特殊的形成机理及矿产综合利用的巨大潜力。