村前铜多金属矿床罕见矿物及意义探究

1.矿体特征

矿体主要产出部位为主岩体与上石炭统黄龙组-船山组碳酸盐岩接触带、岩枝下盘碳酸盐岩层间破碎带、岩体附近黄龙组-船山组与双桥山群不整合面以及岩体内部碳酸盐岩捕虏体，少量产出于斑岩体内裂隙带中。矿体形态主要为不规则状、似层状、透镜状。平面上磁铁矿矿体、黄铜矿矿体与铅锌矿矿体具有从岩体至围岩由南向北的分布特征，纵向上具有由深部向浅部的分布特征（图2）。磁铁矿矿体产出部位更靠近岩体，主要产于矽卡岩中，矿体与矽卡岩体界线不一致，部分矿体超出矽卡岩范围进入围岩层间裂隙中。铅锌矿矿体一般分布于离岩体稍远的大理岩层间破碎带中，也有少量产于岩体与碳酸盐岩接触带部位。与成矿有关的围岩蚀变主要有石榴石化、透辉石化、阳起石化、绿帘石化、硅化、大理岩化等。

2.矿石特征

矿石类型主要有磁铁矿矿石、磁铁矿-黄铁矿矿石、磁铁矿-黄铜矿-黄铁矿矿石、黄铜矿-黄铁矿矿石、铅锌矿矿石；矿石构造主要有块状、团块状、浸染状、脉状及网脉状构造，次有角砾状、胶状、环状、肠状构造及蜂窝状、土状构造等；矿石结构主要有结晶作用形成的自形晶结构、半自形晶结构、它形晶结构、包含结构、环带结构，交代作用形成的浸蚀结构、网状结构、假象结构等，次有固溶体分离作用形成的乳浊状结构、次格状结构，胶体重结晶作用形成的胶状结构、浑圆粒状结构，生物沉积作用形成的草莓结构，压力作用形成的定向碎裂结构、花岗碎裂结构等。矿石矿物有自然铝、锌铜互化物、磁铁矿、赤铁矿、毒砂、楚碲铋矿、碲硫铋化物、硫铋化物、黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、方铅矿、闪锌矿、铜蓝等。

3.成矿期和成矿阶段

根据村前矿床矿物镜下特征、生成先后顺序与共生组合特征，划定出沉积成矿期、岩浆热液成矿期与表生期。（1）沉积成矿期：在矿石光片镜下观察到草莓状结构的黄铁矿，反映出生物沉积成矿作用的特征，指示在围岩形成时即有成矿物质的初步富集。（2）岩浆热液成矿期：村前岩体的侵位带来大量的岩浆期后含矿热液，沿着岩体与碳酸盐岩的接触部位、围岩层间裂隙充填交代成矿。该期是村前矿床较重要的成矿期，根据矿石组构、矿石矿物共生组合的关系，又可分为3个成矿阶段。①矽卡岩阶段：这一阶段主要形成大量矽卡岩矿物，如透闪石、石榴石、透辉石等。金属矿物主要有自然铝、锌铜互化物、磁铁矿等。②氧化物阶段：形成的金属矿物主要为赤铁矿，脉石矿物有阳起石、绢云母等。③硫化物阶段：形成黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化物，后期形成少量铋的硫盐矿物、碲硫铋化物及楚碲铋矿。这一阶段形成的脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石、方解石、白云石等。（3）表生期：由于矿区盖层较厚，矿体均未出露于地表，表生作用不明显，镜下仅见有铜蓝，地表矿石堆见孔雀石，斜长花岗斑岩高岭土化十分明显。

样品特征及测试分析成果

1.样品特征及测试分析条件

矿石样品采自村前岩体与围岩接触带部位的Ⅱ3矿体中。矿体在空间上具有一定分带性，从岩体向围岩由磁铁矿矿体逐渐过渡为铅锌矿矿体。发现自然铝及锌铜互化物的矿石样品具块状构造，肉眼下即可见结晶粗大的自形晶立方体状黄铁矿。将样品磨制成薄片、光片，薄片经透射偏光显微镜鉴定为含绿泥石石榴石矽卡岩，光片在反射偏光显微镜下鉴定出金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿。赤铁矿多具磁铁矿假像，表明其为磁铁矿转变而来。黄铁矿具有两种晶形，一种呈立方体自形晶状，磨光性较好；另一种结晶疏松，为胶体重结晶黄铁矿，颗粒细小，磨光性较差，后者常与黄铜矿密切共伴生。扫描电镜与能谱测试分析除发现了自然铝及锌铜互化物外，还发现有碲铋矿。样品测试分析在成都理工大学四川省矿物学岩石学矿床学重点学科实验室完成，测试仪器为FEI-NovaNanoSEM450场发射扫描电子显微镜和EDAX公司(AXE-650)电制冷能谱与电子背散射衍射仪(EBSD)（测试条件：加速电压20kV，测试温度21℃，湿度35%RH；分析依据：SY/T5162-1997岩石样品扫描电子显微镜分析方法）。

2.自然铝

（Al）自然铝较早发现于月球土壤中，但由于代表性不足，并没有得到广泛承认。1978年，Oleynikov等在西伯利亚地台的晚古生代侵入岩中以及早中生代拉斑玄武岩、苦橄玄武岩及辉长粗玄岩脉中发现了自然铝，是地球上首次发现自然铝（Oleynikovetal.,1978）。此后，不同产地、不同成因的自然铝不断地被发现和报道，目前__已在20余处发现了自然铝，主要产在火山-次火山岩（Oleynikovetal.,1978;KovalskiandOleynikov,1985;NovgorodovaandMamedov,1996）、蚀变岩（邓燕华等,1983;姜信顺等,1985;孙启祯等,1990;FilimonovaandTrubkin,1996;白文吉等,2004）、大洋沉积物（ShterenbergandVassileva,1979,1996;Dombrovskayaetal.,1985;Butuzovaetal.,1987;Shiyukovetal.,1987;Dekovetal.,1995;曲高升,1996;DavydovandAleksandrov,2001;Iyeretal.,2007;Chenetal.,2010）、金属矿床（Novgorodovaetal.,1981;江苏冶金地质研究所利国专题组,1984;姜信顺等,1985;孟祥振,1985;KozlovandSkachkova,1989;何双梅等,1990;Stolyarovetal.,1998）及铁帽中（黄中歧,1985），表明自然铝的产出具有多成因、多产状的特点。村前矿床中自然铝分布于石英、透辉石、透闪石等脉石矿物颗粒之间，呈它形晶结构，表面不光滑，粒径约50μm（图3）。Al含量（质量分数，下同）高达93.34%，含少量Fe（1.76%）、O（1.00%）、Dy（1.73%）、Er（1.13%）、Se（1.04%）（表1），较江苏利国矿区含铜石榴石矽卡岩中自然铝（Al70%±）（江苏冶金地质研究所利国专题组,1984）的Al含量高。

3.Zn-Cu互化物

锌铜互化物较初发现于月岩（Apollo-11）样品中（Agrelletal.,1970），随后在多种地质体中均有发现与报道，如陨石（王奎仁,1986）、蛇绿岩（Rudashevskyetal.,1987）、金伯利岩（MakeevandBryanchaninova,2001）、辉长辉绿岩（李本海等,1989）、石英闪长岩（郎智君等,1990）、石英二长斑岩（Xiaoetal.,1998）以及斑岩铜矿床（帅德权等,1998;Xiaoetal.,1998）、铜镍硫化物矿床（岳书勤等,1982;李本海等,1989）、稀土矿床（谢玉玲等,2005）、造山型金矿床（Distleretal.,2004）、浅成低温热液矿床（杨隆勃等,2011）等。人工合成的铜-锌合金可分为、、、、和η六个相（岳书勤等,1982），目前已发现的天然铜锌合金矿物，除张衡矿属相，丹巴矿属相外，其余皆属相（谢玉玲等,2005）。村前铜矿床发现的锌铜互化物，与自然铝共（伴）生于同一矿石中，分布于石英、透辉石、透闪石等脉石矿物颗粒之间，呈它形晶结构，表面光滑，粒径约10μm（图4）。Cu含量54.37%～59.35%，Zn含量38.78%～42.29%，含少量Fe、Mo元素（表1），在Cu-Zn合金平衡相图中（图5），介于相铜锌合金与相铜锌合金之间，更靠近相铜锌合金区间，属+过渡相（岳书勤等,1982）。根据能谱成份分析结果，计算得出其晶体化学式分别为Cu3.97Zn3、Cu3.11Zn2、Cu3.05Zn2，理想化学式为Cu4Zn3、Cu3Zn2。