青海德尔尼铜钴矿床矿石矿物特征及其地质意义

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摘 要：青海德尔尼铜（钴）矿床赋存于东昆仑阿尼玛卿蛇绿岩套中部，岩石类型主要有蛇纹石化的方辉橄榄岩、纯橄榄岩和二辉橄榄岩，矿石类型主要为块状、条带状含铜黄铁矿矿石，矿床成因存在多种认识。通过野外详细观察、室内显微镜下矿石矿物特征鉴定以及电子探针分析，确定德尔尼铜（钴）矿床的矿石矿物主要为黄铁矿，其次为磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等，矿石结构以半自形粒状结构为主；钴元素在早期黄铁矿中比较富集，晚期黄铁矿中较贫，w（Co）/w（Ni）值指示黄铁矿与巴西Sossego铁氧化物铜金矿一致；早期黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿的微量元素质量比值指示矿床成矿温度为200 ℃～300 ℃，属于中温环境，进一步证明了该矿床不是岩浆型矿床，属于海底喷流沉积成因。矿床成矿过程可划分为4个阶段：海底喷流沉积阶段、构造变形阶段、热液阶段和表生氧化阶段，其中前两个阶段为铜、钴、锌的主要成矿期。

关键词：铜（钴）矿床；矿床成因；电子探针分析；蛇绿岩；中温热液环境；成矿阶段；海底喷流沉积；青海

中图分类号：P618.41；P618.62 文献标志码：A

1 矿区地质特征

德尔尼铜（钴）矿床位于阿尼玛卿蛇绿岩带东段的德尔尼蛇绿岩中部（图1），该蛇绿岩带为古特提斯洋的分支洋盆关闭后的残留[14-15]。矿区仅出露上石炭统及下二叠统地层，且以后者为主。德尔尼蛇绿岩呈构造岩块冷侵位于下二叠世一套浅海相―半深海相生物碎屑灰岩和砂板岩中。该蛇绿岩与区域构造线方向一致，代表一个已被构造肢解但岩石单元十分发育的古洋壳[7]。德尔尼铜（钴）矿床所在的超基性岩体是德尔尼蛇绿岩中最大的超基性岩体[16]，长约17 km，宽200～800 m，面积8～9 km2。岩体呈NW―SE向展布，倾向NE，倾角较陡。该岩体主要由蛇纹石化的方辉橄榄岩、纯橄榄岩和二辉橄榄岩组成。方辉橄榄岩强烈蛇纹石化，原岩结构仍被保留，根据橄榄石和斜方辉石的残留假象，原岩由75%～90%（体积分数）的橄榄石和10%～25%（体积分数）的斜方辉石以及少量铬尖晶石组成；纯橄榄岩多蛇纹石化，含有少量斜方辉石（已经蚀变为绢石），仍保持了原岩粒状结构，且原岩中含有少量蚀变程度不等的铬尖晶石，纯橄榄岩与方辉橄榄岩为过渡关系；二辉橄榄岩由蛇纹石化的橄榄石、绢石化的斜方辉石和较为新鲜的单斜辉石组成，含少量铬尖晶石，单斜辉石体积分数为5%～10%，分布均匀，颗粒较细，

为透辉石。

2 采样位置与分析方法

德尔尼铜（钴）矿床矿石样品为Ⅰ号矿体上部从东到西依次采样，并进行矿相显微镜和电子探针下背散射电子成像观察及成分定量分析。本测试工作在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室进行。电子探针为JXA-8100，工作条件为：加速电压为15 kV，电子束流为1×10=-8 A，电子束半径为1～3 μm，以获得最高的峰背比和最好的空间分辨率。样品Cu元素的测试标准采用黄铜矿（Cu含量（质量分数，下同）为3458%，Fe为3035%，S为3491%，总计9984%），Fe、S元素采用黄铁矿（Fe含量为46.55%，S为5343%，总计9998%），Ni元素则采用金属镍。

3 矿石矿物特征

德尔尼铜（钴）矿床矿石以块状硫化物为主，矿石矿物主要为黄铁矿，其次为磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、钴镍黄铁矿，偶见铬尖晶石；脉石矿物主要为碳酸盐矿物。

黄铁矿（FeS2）为德尔尼铜（钴）矿床最主要的矿石矿物，含量一般为50%～70%，遍布各个矿体，尤其以矿体中上部含量较高，构成各类黄铁矿矿石和含铜黄铁矿矿石的主要成分。根据61件黄铁矿电子探针分析数据，其Fe、S含量平均为46.927%、53418%，此外含有较少量的Co（最高含量0.428%，平均0.115 9%）和Se（含量平均0.002 2%）及微量的As、Ni、Cu、Zn、Te、Ti和Bi等元素（表1）。

4.2 矿床成因

通过德尔尼铜（钴）矿床中黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的微量元素分析，前2个世代黄铁矿w（Co）/w（Ni）值都大于10，且大多数样品分布在巴西Sossego铁氧化物铜金矿附近，不同于一般的岩浆热液矿床和岩浆矿床。矿床的成矿年龄为（2955±72）Ma[28]，明显早于矿区北部的印支期花岗岩，矿区也没有发现厚大的石英脉或者碳酸盐岩脉等大量热液活动的标志，排除了矿床成因与印支期花岗岩相关；另外，德尔尼矿床的矿石矿物富集黄铜矿与黄铁矿，形成于中温环境，以块状与条带状矿石为主，不同于岩浆熔离矿床，后者主要为黄铜矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿组合，以浸染状矿石为主，主成矿温度为高温。与块状硫化物矿床类比（表2），德尔尼铜（钴）矿床具有类似于塞浦路斯型块状硫化物矿床的构造背景和矿物组合特征[28]，早期黄铁矿、黄铜矿与磁黄铁矿的微量元素含量更类似于VMS型矿床[29]。与岩浆热液矿床中金属矿物成分类比，德尔尼铜（钴）矿床中闪锌矿较陕西八里坡钼矿床中闪锌矿富Fe，贫Cd与Bi[28]，黄铁矿中钴含量也高于一般热液矿床。因此，德尔尼矿床成因不同于一般热液矿床和岩浆型矿床，更类似于塞浦路斯型块状硫化物矿床[30]。

5 结 语

（1）德尔尼铜（钴）矿床中早期黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿的微量元素质量比值指示矿床成矿温度为200 ℃～300 ℃，属于中温热液环境，与现代大洋正在形成的硫化物矿床（白烟筒）直接测温接近。

（2）德尔尼铜（钴）矿床的矿石矿物特征和矿物成分明显不同于岩浆型矿床，矿床成因更类似于块状硫化物矿床。

（3）德尔尼铜（钴）矿床成矿过程可划分为4个成矿阶段：海底喷流沉积阶段、构造变形阶段、热液阶段和表生氧化阶段。

长安大学于凤池老师对德尔尼铜（钴）矿床光片镜下鉴定提供了细心指导，西安地质矿产研究所宋忠宝研究员对论文提出了宝贵意见，在此一并致谢！