粤东晚古生代海相坳陷带玉水富铜多金属矿床成矿富集机制：成矿流体和纳米银矿物特征研究

The Yushui deposit in eastern Guangdong Province, located in the Late Paleozoic marine depression, is one of the richest copper deposits in China. It is characterised by high-grade copper averaging 3.25% and locally reaching 50-60%. In China, the reserves and production of copper are low and most copper deposits have low Cu grade. Thus, it has an important scientific and strategic significance to identify the metallogenic mechanism and the metallogenic regularity of the Yushui deposit. On the basis of previous research, this proposal project will research fluid geochemistry, nano-mineralogy and nano-geochemistry of the Yushui deposit using some modern analytical methods, including rare gas mass spectrometer, HRTEM and synchrotron radiation analysis. The objectives of the proposal research are: (1) to study the geochemical characteristics of the ore forming fluid from different angles, and further reveal properties and source of mineralizing fluids; (2) to analyze nano-mineralogical and nano-geochemical characteristics and figure out the occurrence state of nanoscale silver mineral in the deposit; and (3) to identify the enrichment and metallogenic mechanisms. Finally, combined with the research results about ore-forming material source and metallogenic age obtained from previous research and compared with other ancient massive sulfide deposits and modern seafloor hydrothermal sulfide system, the metallogenic model and deposit type of the Yushui deposit will be established, which will provide the basis for searching such kind of copper-rich deposits in China.

位于粤东晚古生代海相坳陷带中的玉水矿床是国内屈指可数的富铜多金属矿床，具有小范围成巨富矿的特点，其中铜品位平均为3.25%，富矿段甚至可达50~60%。我国铜的储量和产量均不高，贫矿多，富矿少，查明玉水矿床的成矿机制和规律，有重要的科学意义及战略意义。本项目在前期研究基础上，拟采用稀有气体质谱仪、HRTEM、同步辐射等多种先进测试手段和分析方法，对玉水矿床的流体地球化学、纳米矿物学和地球化学特征进行研究。本项目研究的目标主要包括：从不同角度研究成矿流体地球化学特征，进一步揭示玉水矿床的成矿流体性质和来源；开展纳米矿物学和地球化学方面的研究，查明矿床中纳米级银矿物的赋存状态；确定玉水矿床的富集和成矿机制。同时，与国内外典型的古代海底块状硫化物矿床和现代海底热液硫化物系统进行对比，结合前期工作取得的物质来源和成矿时代方面的研究成果，探讨玉水矿床的成矿模式和类型，为我国寻找该类富铜矿床提供依据。

位于粤东晚古生代海相坳陷带中的玉水矿床是国内屈指可数的富铜多金属矿床，具有小范围成巨富矿的特点，其中铜品位平均为3.25%，富矿段甚至可达50~60%，还伴生有大量的银。因此，查明玉水矿床的成矿富集机制，可为我国寻找该类富铜矿床提供依据，具有重要的科学意义及战略意义。本项目主要通过流体地球化学、银的纳米矿物学、成矿物质同位素地球化学的详细研究，阐述了玉水矿床成矿流体来源、纳米级银矿物的赋存状态等问题，揭示了玉水矿床的富集和成矿机制。首先，元素地球化学研究和元素相关性分析显示，Ag仅与Cu呈正相关，而与其它元素不相关，表明Ag与Cu是同一来源；而高含量稀土是来源于后期热液的叠加。其次，流体包裹体显微测温结果显示玉水矿床成矿流体具有富含CO2、中等盐度、中高等密度、中等温度的特征；He-Ar同位素、C-H-O同位素均指示玉水矿床成矿流体为地壳流体，无地幔流体混入。同时，硫化物包裹体中的微量气体成分也表明其成矿流体来源于建造水，基本无岩浆作用参与。第三，银的纳米矿物学研究发现，玉水矿床中的银除了以微米级的独立银矿物相（如辉银矿等）存在外，在斑铜矿基质间还发现有数量可观的超显微硫铜银矿包体，此外还有少量纳米级Cu-Pb-Ag硫盐矿物颗粒。结合EPMA-EDS和TEM，发现富银矿石中的斑铜矿在化学成分上并非完全均匀，可能曾遭受不同程度的热液叠加改造并被久辉铜矿等其他Cu-Fe硫化物交代，并沿斑铜矿-黄铜矿交生体的解理方向或微裂隙广泛发育蚀变矿物硫铜银矿，而这些微孔洞或裂隙的发育，通常有利于AgCuS出溶。此外，利用Pb同位素和Fe-Cu非传统稳定同位素直接示踪玉水矿床成矿物质来源，显示其成矿物质可能来源于基底加里东构造层，而非地幔/岩浆来源。综上并对比国内外典型块状硫化物矿床，认为玉水矿床应属于喷流沉积型块状硫化物矿床，其成矿机制应为地壳流体（建造水）在萃取了地层中的成矿物质后，沿深大断裂喷流出海底而成矿；此后在燕山期，矿区还受到后期热流体蚀变作用和岩浆岩侵入等改造。