長江中下游成礦帶銅陵礦集區(qū)層控硫化物礦床成因研究進展*

陳一秀，楊 丹

（1 中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；2 中國地質(zhì)大學，北京 100083）

長江中下游成礦帶位于揚子板塊北緣的長江斷裂坳陷帶內(nèi)，是中國最主要的銅鐵金多金屬成礦帶之一。成礦帶形成經(jīng)歷了中生代轉(zhuǎn)換復(fù)合的構(gòu)造體制、強烈的殼幔相互作用等復(fù)雜的大陸動力學過程，形成了鄂東南、九瑞、安慶-貴池、銅陵、廬樅和寧蕪寧鎮(zhèn)7 個礦集區(qū)（圖1a、b）（周濤發(fā)等，2008）。長江中下游成礦帶是中國勘查和研究程度非常高的成礦帶之一，地質(zhì)勘查與其相關(guān)研究工作可以追溯到二十世紀初（常印佛等，2017）。成礦帶內(nèi)發(fā)育一系列受石炭系控制的層狀含銅硫化物礦床（如新橋、冬瓜山、武山、城門山等），這些礦床的礦體因其獨特的層控、似層狀產(chǎn)出，部分礦體和礦物相體現(xiàn)沉積特征而備受關(guān)注，但是由于許多重要礦床遭受過后期構(gòu)造巖漿活動的改造，因此，近半個世紀以來其成因是中國礦床學界爭論的一個焦點，概括地說主要有以下4種觀點：①同生沉積成因（孟憲民等，1963）；②海西期海底噴流-沉積成因（徐文藝等，2004；李紅陽等，2005；2006）；③與燕山期巖漿侵位有關(guān)的矽卡巖-熱液成因（翟裕生等，1992；Pan et al.,1999;謝建成等，2009；毛景文等，2004；2009；徐曉春等，2010；王躍等，2013；張宇等，2015；袁峰等，2014；Zhang et al.,2016; Li et al., 2017）；④海西期海底噴流沉積形成的塊狀硫化物礦床，受到了燕山期巖漿及其熱液的疊加和改造（徐克勤等，1978；顧連興等，1986；謝華光等，1995；Xu et al.,2001;陸建軍等，2003；2008；曾普勝等，2002；2005；楊竹森等，2004；徐兆文等，2007；周濤發(fā)等，2010；侯增謙等，2011；郭維民等，2010；2011a；2011b；蔣少涌等，2011；梁建鋒等，2011；王洋洋等，2015），且主要分為2 種觀點，一種是沉積期成礦，巖漿熱液帶來成礦物質(zhì)從而使礦體變富，另一種是沉積期僅形成硫鐵礦，而銅、金等由巖漿熱液疊加形成，即兩階段成礦模式。在長江中下游成礦帶，從成礦規(guī)模和成礦復(fù)雜性等方面均以銅陵礦集區(qū)為代表，層狀礦床在銅陵礦集區(qū)也是廣泛存在，因此，本文將國內(nèi)外眾多學者對銅陵礦集區(qū)內(nèi)層控礦床成因的研究進展與成果作初步總結(jié)歸納，以期推動該類型礦床成因研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長江中下游成礦帶位于揚子板塊北緣，南側(cè)以陽新-常州大斷裂為界，北側(cè)則以襄樊-廣濟大斷裂及郯廬大斷裂為界（圖1a）。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多旋回的地質(zhì)發(fā)展過程，其中海西構(gòu)造旋回的石炭紀主要表現(xiàn)為海侵，區(qū)域為拉張斷陷盆地，受初生裂谷（顧連興等，1986）或同生斷裂（翟裕生等，1998）控制。海西期層控成因觀點認為礦床成礦背景為拉張-裂解的構(gòu)造環(huán)境，在古海盆基礎(chǔ)上形成若干個規(guī)模不大的次一級水下隆起和拗陷盆地，沉積形成晚石炭世的濱海-淺海碳酸鹽巖建造，并伴有海相火山活動。而燕山期巖漿熱液成因觀點則認為區(qū)內(nèi)受特提斯構(gòu)造域和古太平洋構(gòu)造域兩種動力學體制的復(fù)合及與其相關(guān)的地幔隆起和巖石圈減薄等深部作用過程控制（鄧晉福等，1999），或者區(qū)內(nèi)礦床成礦作用發(fā)生于張性或向張性過渡的地球動力學背景之下，類似于碰撞造山作用的擠壓-伸展轉(zhuǎn)變期（陳衍景等，1999）。疊加成因觀點則認為該類型礦床是由不同時代及地球動力學背景下不同來源、不同性質(zhì)和動力學演化過程綜合作用的結(jié)果（周濤發(fā)等，2000）。

圖1 長江中下游成礦帶巖漿巖及礦床分布簡圖（a,據(jù)常印佛等，1991；Mao et al.,2011修改）和大地構(gòu)造位置圖(b)1—晚侏羅世—早白堊世花崗巖類；2—白堊紀火山巖和次火山巖；3—斑巖-矽卡巖-層控銅-金-鉬礦床；4—矽卡巖鐵銅礦床；5—磁鐵礦磷灰石礦床；6—長江；7—斷層Fig.1 Distribution of magmatic rocks and deposits in the metallogenic belt(a,modified after Chang et al.,1991;Mao et al.,2011)and tectonic position of the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River(b)1—Late Jurassic—Early Cretaceous granitoids;2—Cretaceous volcanic and subvolcanic rocks;3—Porphyry-skarn-stratabound Cu-Au-Mo deposit;4—Skarn Fe-Cu deposit;5—Magnetite apatite deposit;6—The Yangtze River;7—Fault

長江中下游成礦帶內(nèi)廣泛發(fā)育寒武紀到早三疊世的海相碳酸鹽巖和碎屑巖、侏羅紀到白堊紀的陸相火山巖夾碎屑巖。區(qū)域內(nèi)中生代的多階段巖漿活動始于印支期，在燕山期時達到頂峰，主要發(fā)生在145～120 Ma 間（周濤發(fā)等，2000；2008）。區(qū)內(nèi)中生代巖漿巖主要有3 種類型：①高堿鈣堿性系列，主要形成于145～136 Ma 之間，由閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、輝石二長閃長巖、輝石閃長巖和二長巖組成，其中高鉀鈣堿性巖石系列與銅-鐵-金多金屬礦化有關(guān)，高鈉鈣堿性閃長巖類與鐵礦成礦有關(guān)；②橄欖安粗巖系列，主要形成于135～123 Ma，以粗安巖、粗面巖、安山巖為主，與玢巖鐵礦有關(guān)；③A 型花崗巖，主要形成于127～123 Ma（周濤發(fā)等，2008），包括石英二長巖、石英正長巖、正長巖等，與金礦成礦有關(guān)（常印佛等，1991；唐永成等，1998）。

2 銅陵礦集區(qū)地質(zhì)及礦床特征

銅陵礦集區(qū)位于長江中下游成礦帶的中部南側(cè)，構(gòu)造上受到近東西向銅陵-沙灘腳和南北向新橋-木鎮(zhèn)隱伏基底斷裂控制（圖2）。大地構(gòu)造演化經(jīng)歷了活動-穩(wěn)定-活動的階段：前震旦紀為基底形成階段，震旦紀—早三疊世為穩(wěn)定的蓋層發(fā)育階段，中-晚三疊世至新生代為碰撞造山和造山后板內(nèi)變形階段。區(qū)內(nèi)地層缺失中、下泥盆統(tǒng)，志留紀至第四紀層序發(fā)育廣泛，累計厚度超過4500 m。志留系主要是深海-淺海相的頁巖和砂巖；上泥盆統(tǒng)五通組為陸相砂巖、細砂巖和粉砂巖；石炭系黃龍組和船山組為淺?！ｊ懡换ハ喑练e的碳酸鹽巖和頁巖及砂巖；二疊系至下三疊統(tǒng)上部南陵湖組發(fā)育較齊全，除下二疊統(tǒng)棲霞組下部與上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M為海陸交互相含煤砂頁巖外，其余的均為海相灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和硅質(zhì)巖等；中三疊統(tǒng)下部東馬鞍山組主要為瀉湖相的含膏鹽白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾少量灰?guī)r等；中三疊統(tǒng)中部月山組至古近紀大通組均為陸相的礫巖、砂巖、細砂巖、粉砂質(zhì)頁巖（常印佛等，1991；翟裕生等，1992；唐永成等，1998）。

圖2 銅陵礦集區(qū)地質(zhì)略圖(a，據(jù)謝建成，2012修改)和研究區(qū)大地構(gòu)造位置(b)Fig.2 Geological sketch map of the Tongling ore concentration area(a,modified after Xie et al.,2012)and tectonic position(b)

銅陵礦集區(qū)內(nèi)銅礦床眾多，主要集中在銅官山（Cu、Au、Fe）、獅子山（Cu、Au、S、Pb、Zn）、新橋（Cu、S、Au）、鳳凰山（Cu、Au、Fe）、姚家?guī)X（Zn、Pb、Au、Cu）等礦田，在沙灘腳巖體周圍也有一系列小型礦床。按成礦作用劃分區(qū)內(nèi)主要礦床類型主要有矽卡巖型、斑巖型、熱液型、沉積熱液疊加改造型、沉積型以及風化淋濾型等；按礦體產(chǎn)狀特征又分為整合型、不整合型和不規(guī)則型3 種：整合型主要是指層控矽卡巖型礦體，不整合型指產(chǎn)于接觸帶、破碎帶和裂隙帶的礦體，而不規(guī)則型指的是角礫巖筒型等。

礦田總體呈近東西向帶狀展布，自西向東依次為銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山礦田（圖2a），礦床類型主要為斑巖型和矽卡巖型，圍繞侵入體產(chǎn)出。成礦帶南、北兩側(cè)為鉛鋅礦化帶，南側(cè)有南陵湖、荷花山等鉛鋅礦，北側(cè)有張家沖和葉山等鉛鋅礦，礦床類型主要為熱液型，受斷裂構(gòu)造和層間構(gòu)造控制。礦田內(nèi)礦床分布主要受北東向褶皺和斷裂構(gòu)造控制。銅官山背斜、青山背斜、永村橋-舒家店背斜以及戴公山背斜與東西向基底構(gòu)造的耦合部位是區(qū)內(nèi)巖體和礦田的產(chǎn)出位置，礦床沿背斜軸部產(chǎn)出，受地層控制明顯。

總的看來，研究區(qū)構(gòu)造由近東西向、近南北向基底斷裂和蓋層中燕山期北東向褶皺、斷裂組成。疊加褶皺與層間滑脫構(gòu)造發(fā)育，近東西向與近南北向基底斷裂交匯處和表層構(gòu)造共同控制著區(qū)內(nèi)巖漿活動和成巖成礦作用。

銅陵地區(qū)C2+3底部（威寧期）塊狀硫化物礦床，主要沿銅陵地區(qū)幾個背斜的兩翼的五通組（D3w）石英砂巖頂部和黃龍組（C2h）白云巖底部分布，硫化物分布的最厚部位集中在南北向隱伏斷裂與東西向隱伏斷裂交匯的部位，但硫化物分布有受南北向基底（隱伏）斷裂控制的趨勢，使硫化物礦床具有分帶性，自西向東分為4 個礦帶：銅官山-五峰山帶、獅子山-天屏山帶、大成山-半山李家?guī)б约叭~山-新橋-高家山帶（曾普勝等，2002）。銅陵礦集區(qū)內(nèi)常見層狀或透鏡狀菱鐵礦巖、重晶石巖、含鐵硅質(zhì)巖及同生角礫巖等與層狀硫化物礦體伴生。礦體中的構(gòu)造種類多樣，除了典型的層狀、紋層狀和條紋狀構(gòu)造以外，還發(fā)育角礫狀、含礫（渾圓狀石英礫和砂巖巖屑）脈狀構(gòu)造等。區(qū)內(nèi)近礦圍巖的蝕變類型主要有硅化、絹云母化、黃鐵礦化和綠泥石化等（王文斌等，1994）。塊狀硫化物礦床礦石組成相似，礦石礦物以黃鐵礦、黃銅礦為主，其次為膠黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、菱鐵礦、閃鋅礦等；脈石礦物以石英、方解石和白云石為主，其次為絹云母、綠泥石，它們分布于黃鐵礦的間隙中，或組成斷續(xù)的條帶，局部構(gòu)成石英細脈和火焰狀石英團塊（徐文藝等，2004；楊竹森等，2004）。

3 礦集區(qū)巖漿巖特征

銅陵礦集區(qū)巖漿活動劇烈，地表出露的巖體有70 多個。區(qū)中燕山期中酸性侵入巖發(fā)育廣泛，單個巖體出露面積大約在1～3 km2，最小的不到0.1 km2，最大的為近10 km2的鳳凰山巖體，多為中-淺成相的巖株、巖枝等，受到輕微剝蝕。從侵入巖體分布范圍來看，巖體主要分布于近東西向的銅陵-南陵深斷裂控制的巖漿成礦帶上（圖2a），集中于銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山、沙灘腳等地，少數(shù)分布在礦集區(qū)南側(cè)的五貴橋、丁橋一帶，這種分布特征與區(qū)內(nèi)礦化區(qū)基本一致；從地表巖體展布形態(tài)來看，巖體長軸呈多個方向，包括北東向、北西向、北北東向、北北西向或近東西向等。呈北東向展布的巖體主要集中于銅官山、舒家店、沙灘腳、新橋、戴家匯等地，呈北西向的小巖體分布在金口嶺、焦沖-獅子山等地，北北東向的巖體主要分布在西湖、順安、舒家店-新橋頭、天馬山-虎山一帶，呈北北西向的巖體則見于獅子山以北、磯頭山、寨山一帶。這些巖體的長軸方向與銅陵礦集區(qū)內(nèi)不同方向、不同性質(zhì)的褶皺與斷裂構(gòu)造相對應(yīng)，說明地表巖體侵位主要受褶皺、斷裂構(gòu)造控制（常印佛等，1991；翟裕生等，1992；唐永成等，1998；徐曉春等，2012）。

區(qū)內(nèi)侵入巖巖石類型主要有石英二長閃長巖、輝石二長閃長巖以及花崗閃長巖等，成巖年齡集中于147～135 Ma 之間，與成礦關(guān)系密切，礦體常產(chǎn)于巖體與圍巖的接觸帶及其附近，其中：①石英二長閃長巖類，廣泛分布于銅陵-南陵斷裂帶，是區(qū)內(nèi)最主要的巖石類型，與本區(qū)銅、金、鐵礦的形成關(guān)系密切；②輝石二長閃長巖類，分布于小銅官山、白芒山、雞冠山、獅子山、焦沖、舒家店等地，出露面積較小，與本區(qū)銅、金礦床的形成有關(guān)；③花崗閃長巖類，分布于鳳凰山、瑤山等地，主要與銅、鉛鋅礦的形成有關(guān)（徐曉春等，2012）。

4 成巖成礦時代

4.1 鋯石U-Pb定年

銅陵礦集區(qū)很多層狀礦礦區(qū)均有出露巖漿巖，近年來一些研究認為層狀礦床的形成與巖漿活動有關(guān)，因而人們開展了大量的鋯石U-Pb 年齡測定來界定這些巖漿巖的年齡，進而得到成礦年齡（表1）。王彥斌等（2004b；2004c）進行SHRIMP定年研究，得到小銅官山石英閃長巖鋯石U-Pb 年齡為139 Ma、新橋區(qū)內(nèi)石英閃長巖鋯石年齡為（140.4±2.2）Ma。吳淦國等（2008）選取了銅陵礦集區(qū)內(nèi)沙灘腳石英二長斑巖、新橋二長巖、冬瓜山輝石二長巖、鳳凰山花崗閃長巖和小銅官山石英二長閃長巖，進行系統(tǒng)的SHRIMP 鋯石U-Pb 定年，得出（151.8±2.6）Ma～（142.8±1.8）Ma 的年齡值。宋揚等（2017）針對新橋礦床磯頭巖體中的石英閃長巖和后期侵入的閃長玢巖進行LA-ICP-MS 鋯石UPb 定年，得到其加權(quán)平均年齡分別為（141.6±1.1）Ma 和（129.95±0.6）Ma。Liu 等(2018)同樣應(yīng)用LAICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法得到冬瓜山礦床中青山角石英二長閃長巖年齡為（136.7±2.3）Ma。上述學者均認為測年結(jié)果代表了區(qū)內(nèi)主成礦期成礦作用的時代，指出礦集區(qū)的主要成礦作用發(fā)生在燕山期。

郭維民等（2010）測得冬瓜山條帶狀含銅蛇紋石礦石中最年輕的21 顆碎屑鋯石得出其U-Pb 年齡范

圍在310.1～323.9 Ma 之間，加權(quán)平均年齡為（318.3±2.6）Ma，這與該學者對新橋礦區(qū)樣品進行Re-Os 同位素測年所得的結(jié)果（（319±13）Ma）相吻合。由此，他推測這些鋯石有可能來自同一時期的巖漿活動，在海底噴流沉積成礦過程混入并隨后保存在層狀硫化物礦體中，其加權(quán)平均年齡（318.3±2.6）Ma代表著同生沉積成礦年齡。

表1 安徽銅陵礦集區(qū)層控礦床成巖成礦年代統(tǒng)計表Table 1 Statistics of metallogenic ages of stratabound deposits in the Tongling ore concentration area,Anhui Province

4.2 硫化物Rb-Sr和Re-Os同位素測年

硫化物的精細測年可直接得到主成礦期年齡，是探究礦床成因和建立礦床模型的重要基礎(chǔ)。對于層控礦床的成因，如果能測得其層狀礦體礦石的形成年齡，即可得到主成礦期的形成年齡。因而很多學者嘗試用層狀礦體中的硫化物直接進行了成礦年齡測定（表1）。如謝華光等（1995）通過對新橋礦區(qū)黃鐵礦進行Rb-Sr同位素測年，得到層狀礦體年齡為（313.0±32.7）Ma；徐文藝等（2004）對采于峙門口塊狀硫化物礦床的黃鐵礦進行了Re-Os 同位素測年，得到其等時線年齡為（303±33）Ma；楊剛等（2004）測得老鴉嶺礦床中含鉬黑色頁巖的Re-Os 同位素等時線年齡為（234.2±7.3）Ma。上述結(jié)果支持層狀硫化物礦體為海底噴流沉積成因，其年齡代表了海底噴流沉積的成礦時代。

與上述結(jié)果不同，王彥斌等（2004b）和張宇等（2015）分別獲得新橋礦床Rb-Sr 等時線年齡為（112.6±7.8）Ma 和（138.0±2.3）Ma，Xu 等(2005)得到冬瓜山礦區(qū)Rb-Sr 等時線年齡為135 Ma。毛景文等（2004）測得大團山銅礦床中輝鉬礦樣品的Re-Os 等時線年齡為（139.1±2.7）Ma，陸三明（2007）同樣運用Re-Os 同位素定年方法得到冬瓜山礦床的矽卡巖與層狀硫化物石英脈中輝鉬礦的模式年齡分別為139.4 Ma 和139.1 Ma。謝建成等（2009）、瞿泓瀅等（2010）測得新橋礦區(qū)中黃鐵礦和鳳凰山銅礦床中輝鉬礦的Re-Os 等時線年齡，分別為（126±11）Ma 和（141.1±1.4）Ma。這些數(shù)據(jù)均支持了銅陵礦集區(qū)內(nèi)層狀礦成因與燕山期巖漿活動關(guān)系密切這一觀點。但郭維民等（2011a）由新橋下盤巖系黃鐵礦得到的Re-Os 同位素等時線年齡為（319±13）Ma，與層狀硫化物礦體的賦存層位相吻合，為該礦區(qū)存在噴流沉積成礦作用提供了新的年代學證據(jù)；王洋洋等（2015）對黃鐵礦單礦物進行Re-Os 同位素測試得到（138±26）Ma 和（393±40）Ma 兩組等時線年齡，指示新橋礦床可能存在燕山期巖漿熱液和古生代海底噴流沉積兩期成礦作用。

5 成礦流體來源

前人針對銅陵礦集區(qū)成礦流體來源也開展了一系列研究工作。Pan 等(1999) 通過綜合對比研究，認為矽卡巖-斑巖-層狀塊狀硫化物礦床的形成與燕山期巖漿作用有關(guān)，成礦流體主要為演化的巖漿熱液。肖新建等（2002）研究發(fā)現(xiàn)獅子山礦床中隱爆角礫巖型和矽卡巖型兩種礦化類型的成礦流體具有高溫、高鹽度的特點，屬于巖漿來源，且來源于巖漿的流體多次沸騰加速了成礦過程。王國光等（2009）通過對新橋銅多金屬礦床層狀主礦體下部的網(wǎng)脈狀礦化石英脈進行流體包裹體測溫，指出在成礦早期與主成礦期中包裹體具高溫、高鹽度特征，且選擇礦化石英脈進行了氫、氧同位素測定，認為區(qū)內(nèi)層狀硫化物礦床為巖漿熱液成因。Li 等(2017)則對新橋礦區(qū)矽卡巖礦脈和石英黃鐵礦礦脈中的石英進行氧同位素分析，測得矽卡巖樣品中石英的δ18O 值為11.09‰～13.79‰，高驪山組砂巖石英-黃鐵礦脈網(wǎng)中石英的δ18O 值主要在13.47‰～17.76‰，平均值為（15.57±1.92）‰，表明成礦流體來自于巖漿熱液。此外，一些學者對區(qū)內(nèi)其他礦床也開展了流體包裹體和碳、氫、氧同位素綜合分析（如獅子山礦田，李進文等，2006；鳳凰山銅礦床，瞿泓瀅等，2010；冬瓜山礦床，黃順生等，2003），結(jié)果均表明成礦流體主要源于巖漿水，隨著成礦作用的進行，后期逐漸混入少量大氣降水。

王彥斌等（2004d）對層狀礦體和黃鐵礦礦物中的流體包裹體做了He、Ar 同位素分析，得到n(40Ar)/n(36Ar)≈238～293、n(3He)/n(4He)≈1.03～1.23Ra，表 明成礦流體中含大氣降水和海水，反映了海底噴流沉積過程在成礦中起了重要作用，為礦床的海底噴流沉積成因提供了新的證據(jù)。徐兆文等（2007）和陸建軍等（2008）由氫、氧、碳同位素地球化學證據(jù)得出冬瓜山銅礦床是在海西期同生沉積作用的基礎(chǔ)上經(jīng)過燕山期巖漿熱液疊加形成。李紅陽等（2006）、蔣少涌等（2011）對冬瓜山銅礦不同位置的樣品做了碳、氧同位素分析，結(jié)果為：①頂板與膠黃鐵礦互層的白云巖，δ18O 值在+16.8‰～+24.5‰之間（平均值為+20.65‰）；δ13C 值范圍為+2.0‰～+2.2‰（平均值為+2.1‰），二者為正常海相沉積成因的碳酸鹽；②頂板含礦硅質(zhì)巖δ18O值為+12.0‰，屬熱水沉積硅質(zhì)巖；③層狀硫化物礦石中的菱鐵礦，δ18O 范圍為+11.6‰～+15.3‰（平均值為+13.97‰），δ13C 值范圍為-4.1‰～+3.2‰（平均值為-1.53‰），反映了同生沉積與熱液交代的疊加；④礦層下部浸染狀-脈狀礦石英或全巖δ18O 值介于+12.4‰～+14.0‰之間，明顯低于正常的沉積巖，反映樣品可能遭受了強烈的熱液蝕變。總之，以上結(jié)果給出的一個清晰信息是礦集區(qū)存在海西期噴流沉積成礦作用。

6 成礦物質(zhì)來源

6.1 硫同位素

對于銅陵礦集區(qū)銅金多金屬礦床的成礦物質(zhì)來源，人們已做了大量的研究。徐文藝等（2004）選擇銅陵礦集區(qū)幾個典型礦床，對層狀礦體中的硫化物做了硫同位素分析，得出δ34S 值介于-31.8‰～20.0‰之間，眾數(shù)值在+1.1‰～7.7‰ 的范圍內(nèi)，峰值為4.0‰；而硫酸鹽的δ34S 值介于8.4‰～22.8‰，峰值為16.0‰，揭示出銅陵地區(qū)石炭系塊狀硫化物礦床中的硫主要源于循環(huán)海水中硫酸鹽的還原，另外少部分來自于沉積地層中的生物硫。李紅陽等（2005）對新橋礦床下盤重晶石、硬石膏、黃鐵礦樣品做了硫同位素分析，δ34S 值分別為+16.2‰、+11.2‰、+1.5‰～+4.7‰，認為其成因為海底噴流沉積。

然而，劉心兵等（2002）、Zhang 等(2016)對新橋礦床層狀礦體中硫化物得到的硫同位素測試結(jié)果指向深部巖漿硫。徐曉春等（2010）測得冬瓜山礦床硫化物δ34S值范圍為+0.5‰～+10.2‰，平均值為+5.0‰，絕大多數(shù)介于+3.0‰～+7.0‰之間，呈塔式分布，與礦區(qū)石英二長閃長巖的硫同位素組成基本一致。張贊贊等（2012）對冬瓜山礦床硫化物和硫酸鹽研究也顯示其硫同位素組成與斑巖型礦床一致，他們都認為冬瓜山礦床成礦作用應(yīng)該與燕山期巖漿作用有關(guān)。劉忠法等（2014）對冬瓜山礦床不同類型礦體硫同位素進行分析，得出了硫具有相同的來源，均與典型矽卡巖礦床的一致，因而也支持冬瓜山礦床的硫是巖漿來源的觀點。

周濤發(fā)等（2000）根據(jù)塊狀硫化物礦床與同時代海水硫酸鹽的硫同位素分餾關(guān)系，強調(diào)該類型礦床的硫主要來自于海水硫酸鹽的還原，局部受到巖漿硫的疊加。陳幫國等（2007）以大團山層狀銅礦床黃鐵礦為對象，測得其δ34S 值與礦集區(qū)內(nèi)其他礦床的δ34S值較接近，屬于火山噴氣-沉積成因，具備噴流沉積與后期巖漿混合的特征。同時，大團山銅礦比其他礦床δ34S 值偏低，說明來自深源巖漿的硫所占比例偏高。陸建軍等（2003）、曾普勝等（2005）也提出了冬瓜山銅金礦床為兩階段成礦模式，指出第一階段為石炭紀中期的海底噴流作用，形成塊狀硫化物礦床；第二階段為燕山期巖漿侵入，巖漿熱液與圍巖相互作用、巖漿流體對硫化物礦體進行了疊加改造。侯增謙等（2011）的研究也得出了相同的結(jié)論，他們對冬瓜山礦區(qū)硫化物樣品進行硫同位素測試，得出δ34S 組成范圍為0.5‰～8.8‰，伴生的硬石膏δ34S 值則為14.8‰～20.5‰，暗示著兩者的熱液S 來源不同：弱變質(zhì)的細粒層紋狀硬石膏硫同位素δ34S 值為20.5‰，說明S 來自晚石炭世海水硫酸鹽；弱變質(zhì)的膠狀細粒黃鐵礦δ34S 值介于1.3‰～5.5‰之間，表明熱液S 來源于海水硫酸鹽的生物還原；熱變質(zhì)的晶質(zhì)黃鐵礦硫同位素組成隨著結(jié)晶程度和顆粒大小的增加而升高，反映了熱液S 可能部分源于矽卡巖-巖漿熱液系統(tǒng)。據(jù)此他們提出冬瓜山礦床為兩期成礦疊加的產(chǎn)物：晚石炭世海底噴流-沉積作用形成了塊狀含銅的硫化物礦化體，晚侏羅世巖漿侵位誘發(fā)矽卡巖-熱液系統(tǒng)，因此疊加改造了早期塊狀含銅硫化物和硫酸鹽，最終形成以矽卡巖銅礦為主體的疊加復(fù)合型礦床。

6.2 鉛同位素及其他

眾多學者對銅陵礦集區(qū)塊狀硫化物礦床的鉛同位素組成也做了大量工作，試圖追溯成礦物質(zhì)來源，進而確定礦床成因。王道華等（1986）研究發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)塊狀硫化物礦體內(nèi)“普遍存在老鉛（早于容礦地層）”，從而認為鉛來源于下伏較老的地層。黃斌（1991）對塊狀硫化物層中礦石鉛、圍巖地層全巖鉛和閃長巖體內(nèi)的長石鉛進行系統(tǒng)的分析對比后指出“成礦物質(zhì)來源于地層”。劉裕慶等（1987）對銅陵礦集區(qū)層狀銅鐵硫礦床的鉛同位素研究后指出“礦層內(nèi)的鉛主流是同生沉積的，又是多源和多階段成礦演化的混合產(chǎn)物”，證實了區(qū)內(nèi)層狀銅硫鐵礦床是同生沉積、燕山期巖漿作用和熱流體的環(huán)流疊加改造作用而成的。徐兆文等（2006）對峙門口層狀硫鐵礦礦石中黃鐵礦鉛同位素組成進行分析，結(jié)果顯示鉛同位素組成的變化范圍較窄（206Pb/204Pb=18.21～18.40，207Pb/204Pb=15.60～15.71，208Pb/204Pb=38.40～38.77），表明成礦物質(zhì)來源比較單一且集中，主要來源于上地殼，由于后期的巖漿熱液作用，可能混有少量深源物質(zhì)成分，與劉裕慶等（1987）的研究結(jié)果一致。

張贊贊等（2012）對冬瓜山礦床的鉛同位素進行對比后認為成礦金屬鉛的主要來源為巖漿作用，而來自沉積巖地層的鉛則是次要的。劉忠法等（2014）提出冬瓜山不同類型的礦體中鉛的來源主要為幔源鉛，與巖漿作用有關(guān)且具有相同的演化過程，并與長江中下游地區(qū)中生代巖漿巖中的鉛有同源性，說明區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)成分源于巖漿。張志輝等（2013）對焦沖金硫礦床做了硫化物鉛同位素分析，通過圖解判斷鉛的來源和巖漿作用相關(guān)，提出礦石中的鉛源自上地殼和下地幔物質(zhì)的混合。

楊竹森等（2004）和曾普勝等（2004）在進行了銅陵礦集區(qū)蝕變-流體填圖后，認為成礦帶內(nèi)存在海西期噴流沉積以及燕山期巖漿熱液2 個成礦系統(tǒng)，海西期沉積噴流形成的塊狀黃鐵礦層為后期的銅金成礦提供了一定量的成礦物質(zhì)。毛景文等（2009）依據(jù)新橋礦床發(fā)育退化蝕變、礦體產(chǎn)于泥盆系和石炭系的不整合面上、以及下伏圍巖的礦化蝕變與礦石構(gòu)造等特征，認為該礦床為巖漿熱液成因的矽卡巖型礦床。王躍等（2013）對新橋礦床的黃鐵礦、膠狀黃鐵礦和磁鐵礦開展了巖相學研究和鐵同位素分析，也認為該礦床是燕山期熱液成礦作用的產(chǎn)物。而周濤發(fā)等（2010）綜合分析了新橋礦區(qū)黃鐵礦的結(jié)構(gòu)形態(tài)等特征，提出膠狀黃鐵礦可能形成于晚古生代海底熱水沉積環(huán)境；細粒他形黃鐵礦屬于中生代區(qū)域構(gòu)造變形至熱液疊加改造的過渡環(huán)境；中粗粒自形黃鐵礦則是巖漿熱液的產(chǎn)物。由此認為新橋礦床的形成包括2期成礦作用。對于同樣具有代表性的冬瓜山層狀礦床，袁峰等（2014）針對礦床內(nèi)是否存在斑巖型礦體以及斑巖礦體與層狀矽卡巖型礦體的關(guān)系開展研究，同樣得出燕山期巖漿熱液成礦的觀點。陸建軍等（2008）對該礦床礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和銅同位素的研究，梁建鋒等（2011）對其中黃鐵礦微量元素LA-ICP MS 原位組成進行分析，均表明其中的銅等成礦物質(zhì)來源于巖漿熱液，而不是海底噴流沉積。以此猜測冬瓜山礦床歷經(jīng)了海西期海底噴流沉積與燕山期巖漿熱液疊加改造2 個階段，早期的海底噴流沉積作用可能僅僅形成了硫化物礦胚層，而后期的巖漿熱液除了對礦床進行改造使銅進一步富集外，還與圍巖相互作用形成了斑巖型和矽卡巖型礦體。更有甚者，郭維民等（2011b）由礦石結(jié)構(gòu)特征研究得出冬瓜山礦床的形成可能經(jīng)歷了3 個階段，包括：①海底噴流和熱水沉積作用形成了以硫、鐵為主的塊狀硫化物礦床；②燕山期巖漿侵入引起熱變質(zhì)作用，使層狀硫化物礦體中的黃鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榇劈S鐵礦和磁鐵礦，且經(jīng)歷了一個緩慢的冷卻過程；③巖漿熱液疊加而使層狀硫化物礦體富集銅，形成新的斑巖型和矽卡巖型礦體。此外，蔣少涌等（2011）在冬瓜山銅礦中發(fā)現(xiàn)灰泥丘孔洞系統(tǒng)，其中保留有大量顯示原生熱液噴流沉積的組構(gòu)，并且伴有細菌微生物結(jié)構(gòu)，因此證明海西期確實發(fā)生過噴流沉積成礦作用。

7 結(jié) 語

銅陵礦集區(qū)所處的長江中下游成礦帶經(jīng)歷了多旋回的地質(zhì)發(fā)展過程，目前大量的資料已經(jīng)證明其成礦過程包含海西期海底噴流沉積和燕山期巖漿熱液疊加富集兩個階段。前者發(fā)生于石炭紀廣泛的海侵環(huán)境，區(qū)域上表現(xiàn)為拉張斷陷盆地，受初生裂谷或同生斷裂控制。燕山期巖漿熱液成礦活動受特提斯構(gòu)造域和古太平洋構(gòu)造域兩種動力學體制的聯(lián)合控制，地球動力學背景以地幔隆起和巖石圈減薄為特征。本文通過深入分析區(qū)域成礦作用特點，對銅陵礦集區(qū)的成礦規(guī)律和成礦機制取得了如下新的認識。

（1）關(guān)于銅陵礦集區(qū)的層狀銅多金屬礦床成礦過程，幾代科研工作者在對其相關(guān)構(gòu)造、地層、巖漿作用、礦物組構(gòu)、成礦物質(zhì)來源、成礦流體來源等方面開展了一系列的工作表明，確實包含海西期海底噴流沉積和燕山期巖漿熱液疊加富集兩個階段，但是不同礦床中前、后兩個階段對成礦的貢獻是不同的，有的以海西期海底噴流沉積成礦為主，有的以燕山期巖漿熱液成礦為主，還有的礦床僅有其中一期成礦作用，具體到單個礦床需要具體分析。

（2）從目前大量的成巖成礦年代學資料看，燕山期巖漿熱液交代改造、疊加富集成礦作用雖然是集中發(fā)生在早白堊世，但是含礦巖漿作用也經(jīng)歷了近20 Ma的演化過程，峰值集中在140 Ma前后，巖石化學上大體表現(xiàn)出由早到晚，由中基性→中酸性→中性的演化趨勢。

（3）燕山期含礦巖漿從早到晚巖石化學上表現(xiàn)出一定的規(guī)律性變化，其成礦潛力也有差異，以巖漿活動高峰期（約140 Ma）花崗閃長巖成礦最好。這種成礦偏好性是否與深部巖漿源區(qū)有關(guān)值得深入研究。

（4）盡管銅陵礦集區(qū)的層狀銅多金屬礦床多存在兩期成礦,但兩階段過程對成礦的貢獻問題一直備受爭議。從本文可以看出，重要的原因之一就是現(xiàn)有方法似乎無法對已經(jīng)被燕山期巖漿作用疊加的海西期噴流沉積型塊狀硫化物透鏡體噸位和品位進行評估。近年來，隨著分析技術(shù)的不斷革新，新的方法不斷涌現(xiàn)，期望不久的將來會有新的技術(shù)方法可以對這一問題有很好的解答。