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斑岩型铜矿床是铜的主要矿床类型,研究表明,与斑岩铜矿有关的岩体主要为浅成或超浅成侵入的中酸性岩类。一般而言,矿石就发育在这类岩体与被侵入地层的接触带上,或者岩体本身便是含矿围岩。成岩与成矿基本无时差,虽然成矿流体中有大气成因地下水的存在,但其主体是岩浆流体。上述认识主要还是基于成岩成矿年代学和实验地球化学的推测。富铜的中酸性岩浆分异出热液形成斑岩型铜矿床的机制还缺少系统的流体地球化学的支持。本论文以德兴斑岩铜矿田中的与成矿密切相关的花岗闪长斑岩体为研究对象,运用矿物学、矿物化学和地球化学手段,通过对岩浆演化出溶的流体相挥发性组分组成和出溶条件的研究,探讨由富铜的中酸性岩浆分异出的原始流体的性质和组成特征,并通过与由热液脉体反映出的“实际”成矿流体的对比,揭示挥发性组分和成岩条件对德兴斑岩型铜矿床成矿的制约关系。本论文主要取得以下成果和认识:
1、利用锆饱和温度计和角闪石Al压力计计算得到德兴花岗闪长斑岩体结晶初期温度和压力值范围:T=790±50℃、P=1.98±0.6kbar。运用岩浆期黑云母电子探针Fe/(Fe+Mg)比值,在790(±50)℃条件下投log f(O2)-T相图,得到氧逸度(fO2)范围为-11.67～-12.26 bar,结合岩石中普遍存在磁铁矿的事实,表明铜厂岩体形成于氧逸度较高的氧化环境。
2、磷灰石在花岗质岩石中为较早期结晶、接近液相线矿物,因此,通过岩浆成因磷灰石端元组分计算出来的流体中的挥发性组分含量能够代表其在岩浆期液相中的组分。将上述理论认识运用于德兴斑岩铜矿花岗闪长斑岩体岩浆期的F、Cl含量研究。研究结果表明在得到成岩温度和压力条件下,运用热力学方法计算得到与铜成矿有关的铜厂花岗闪长斑岩体斑晶矿物磷灰石结晶时,与之平衡的流体中HF和HCl的活度分别为0.00079和0.196。可以看出,岩浆结晶早期所分异出流体中HCl的有效浓度是HF的200多倍。因此可以认为,相对F-而言,德兴铜矿与成矿有关的花岗闪长斑岩体在结晶分异过程中能够较多地分异出Cl-,为携带Cu等成矿元素在流体中的运移提供了重要的络合剂。
3、对德兴花岗闪长斑岩成岩过程中分异出的原始流体的组成和性质研究结果表明,德兴花岗闪长斑岩分异岩浆流体富Cl和较高成岩氧逸度条件有利于岩浆结晶时Cu分配进入流体相中。花岗闪长斑岩岩浆分异的原始流体组成富Cl与已获得的成矿流体富Cl的特征相似,进一步论证了德兴花岗闪长斑岩成岩与成矿是一连续的过程。