福建紫金山铜金矿成矿机理研究及其对深部找矿的指示

The Zijinshan Cu-Au deposit is the first and largest high-sulfidation epithermal deposit identified in mainland China. Exploration in recent years revealed the chalcopyrite mineralization at depth and the thick orebodies more than 1.5 kilometers, deeper than most other epithermal deposits, which makes the study of the metallogenic mechanism and the relationship between the epithermal and porphyry mineralization urgent. In this proposal, we utilize several new analyzing technologies to depict the mineralization process and the spatial-temporal evolution of ore-forming fluids, to confirm the metallogenic mechanism and the genesis of the thick orebodies, and finally to establish the metallogenic model of the deposit. This proposal will not only improve the theory of the epithermal-porphyry mineralization system, but also provide constraints for the exploration of the Zijinshan deposit, as well as other similar prospecting areas.

紫金山铜金矿是我国大陆首例识别、也是最大的高硫化型浅成低温热液矿床，近年的勘探成果表明其矿体厚度已超过同类型矿床1.5 km的深度共识，且深部出现黄铜矿化，因此，急需开展成矿机理及不同矿化类型关系等方面的研究。本申请拟采用常规和红外显微测温与包裹体LA-ICP-MS的原位分析确定成矿流体性质及演化；通过含羟基热液蚀变矿物H-O同位素组成追溯成矿流体来源；利用岩石/矿石矿物的S-Pb-Sr-Nd同位素组成示踪成矿物质来源；利用含钾矿物（明矾石等）Ar-Ar、矿石矿物（硫砷铜矿等）Re-Os等同位素年代学方法厘定成矿时代；通过较多新分析技术与方法的应用与尝试，旨在精细刻画流体成矿作用过程和时空演化规律，确定铜金成矿机理，揭示巨厚矿体根本成因，完善紫金山铜金矿成矿模式。本研究不仅有助于深化和完善浅成低温-斑岩成矿系统的成矿理论，还可为紫金山深部和类似地区找矿勘查提供科学理论依据。

紫金山超大型铜金矿是我国大陆识别的首例典型高硫化型浅成低温热液矿床，其垂向累计矿化厚度已超过国际同类矿床1.5km的深度共识，其成矿机理及巨厚矿体的成因具有重要的理论研究意义。本项目紧扣成矿机理和矿床成因这一根本问题，通过开展系统的野外地质调查、岩/矿相学研究，厘定了成矿作用阶段；通过流体包裹体显微测温、激光拉曼及单个包裹体LA-ICP-MS微量元素成分分析和明矾石、石英H-O稳定同位素测试，确定成矿流体从明矾石化阶段的NaCl-KCl-H2O-CO2体系转变为铜成矿或铜成矿后的NaCl-H2O体系；通过对与细粒硫砷铜矿共生的次生包裹体开展的显微测温，确定铜矿化成矿流体为低温（小于300度）、中低盐度（小于10 wt% NaCl eqv.）流体，强烈的流体沸腾作用可能是本矿床高硫化型铜矿化（铜蓝-蓝辉铜矿）的主要成因机制。本项目初次获得并报道了明矾石的Ar-Ar年龄为103 Ma左右，为本矿床的大致成矿时代；通过硫化物的Sr-Nd同位素示踪，确定本矿床的成矿物质来源并构建了综合成矿模式。通过对三个钻孔系统取样开展的流体包裹体均一温度填图工作，确定了本矿床的可能热源中心和可能的斑岩型矿化成矿中心位于矿床东南部或北部（紫金山与五子骑龙矿床之间）的深部地区，该推论已经得到了矿山钻探工作的证实，实现了理论研究与生产找矿的有机结合。除针对本矿床开展工作外，为加强对比研究，并更深入了解斑岩-浅成低温热液成矿系统的成矿规律，对产于紫金山矿田的悦洋低硫化型浅成低温热液矿床开展了系统研究，并同时针对华南地区的浅成低温热液矿床和钼矿床开展了综述性研究，深化了对区域成矿规律的总结认识。在本项目资助下，截止结题，共以第一作者发表SCI论文4篇，中文核心期刊1篇，培养硕士研究生1人，完成了项目目的，取得了较好的综合性成果。