成矿温度及成矿流体来源

从两个方面探讨成矿温度：石英-镁菱铁矿矿物对氧同位素平衡温度和流体包裹体均一温度。氧同位素测定结果表明（见表4-23，24），镁菱铁矿的δ¹⁸ O值大于石英δ¹⁸ O值。在石英与碳酸盐矿物共生并达到氧同位素平衡的条件下，石英的δ¹⁸ O值总要大于碳酸盐矿物的δ¹⁸ O值。显然，卡拉玛矿床矿石中石英与镁菱铁矿之间未达到氧同位素平衡，不能用该矿物对氧同位素组成计算氧同位素平衡温度。

卡拉玛矿床矿石中石英与镁菱铁矿间未达到氧同位素平衡，可能会提供有关矿床成因方面的重要信息。卡拉玛矿床形成于中新元古代，时间较老，但其受变质程度不高，相当于中低绿片岩相。如果石英与镁菱铁矿在最初形成时就不是共生组合，氧同位素就处在不平衡状态，那么在后来低级变质作用下，它们之间未发生显著的同位素交换，仍各自保留其原有的氧同位素组成，结果氧同位素依旧处于不平衡状态。因此，石英与镁菱铁矿间氧同位素之不平衡，说明了它们形成之初就处在物理-化学不平衡的开放体系中。这种成矿条件正是海底热液系统中喷流沉积成矿作用的特征，而内生热液交代成矿作用一般则处于物理-化学平衡的封闭体系中。换句话说，石英与镁菱铁矿间氧同位素之不平衡，说明了它们可能是在海底热液成矿系统中沉积形成的。

在卡拉玛矿床矿石中，石英和碳酸盐矿物均含有较多的气液包裹体，包裹体呈面型分布，粒径为1～6μm，其中单液相包裹体为主，气液二相包裹体次之。包裹体形态以等轴他形为主，少量负形。气液比变化于8%～15%。均一法测温结果表明，两组样品的均一温度分别为157℃和138.6℃（见表4-26），相对较低。根据矿石中石英再结晶的形态特征及石英垂直矿石条带生长的结构特征，石英是在变质再结晶作用中形成的。因此，这组均一温度代表的是变质温度。研究区岩石遭受了中低绿片岩相的变质作用，显然，流体包裹体的均一湿度与岩石的变质程度基本一致。利用石英的δ¹⁸ O值及均一温度，计算变质流体的值（‰）为-2.8～0.9，盐度为0.3～1.1（见表4-26）。在一般情况下，变质流体的δ¹⁸ O值为5‰～25‰，显然，卡拉玛矿床变质流体的δ¹⁸ O值相当低。

表4-26 卡拉玛矿床石英中流体包裹体的均一温度、盐度及计算的流体的δ¹⁸ O值

变质流体应该是地层水在变质作用期间与围岩发生了物质交换后形成的一种新的流体溶液。从同位素角度来看，这种流体的同位素组成既受地层水来源决定，也受原岩性质决定。地层水无外有两种来源：雨水和海水，它们的δ¹⁸O≤0‰。变质岩原岩无论是火成岩还是沉积岩，它们的δ¹⁸O值平均至少＞6‰，高者可达25‰。因此，在变质作用过程中，新生成的变质流体发生了¹⁸O漂移，比原始地层水更富含重氧。研究区容矿围岩为碳酸盐岩，其δ¹⁸O值＞15‰。在变质作用过程中，与碳酸盐发生氧同位素交换后，变质流体δ¹⁸O值为-2.8‰～0.9‰的原始地层水应该具有较大的负值，属于雨水。这个事实为矿床形成于沉积盆地的地质环境提供了新证据。

有人认为卡拉玛铜矿床是岩浆热液型或矽卡岩型矿床，但流体包裹体测温资料不支持这种观点。一般情况下，岩浆热液或矽卡岩铜矿床的成矿温度至少大于200℃。假设卡拉玛铜矿床的成矿温度也大于200℃，那么在后来经受150℃变质作用的影响下，其原生成矿流体包裹体应该得以保存。但是，大量的显微镜下研究未发现大于200℃的流体包裹体存在，证明该矿床的成矿温度相当低。这种成矿温度与Sedex型矿床的成矿温度很相似（韩发，1999）。因此，卡拉玛铜矿床很可能是以沉积岩为容矿岩石的喷流沉积型矿床。

各方面的资料证明，木吉-布伦口成矿带的铜矿化不是同生沉积的，而是后生交代形成的。比如，显微镜下发现，黄铜矿交代黄铁矿的现象十分普遍；黄铜矿的铅同位素组成特别富含放射性成因铅。但是，野外地质调查证明，该成矿带的铜矿化总是严格地局限在确定的含矿建造中，具显著的层控特征。铜铁共生是本成矿带又一重要矿化特征，如前所述，木吉-布伦口成矿亚带的层状菱铁矿化具有显著的同生沉积特征。尽管卡拉玛矿床以铜矿化为主，但条带状或块状菱铁矿矿石也十分发育。因此，与铁矿化密切共生的铜矿化也应该是同生沉积的。但是，就整个成矿带而言，最初形成的原生铜矿化较弱。由于铜在后期热事件中容易活化、迁移，故在成矿后的构造热事件中，在某些有利的构造部位，原生铜矿化局部富集，可以形成具一定规模的工业矿体。事实上，卡拉玛矿床的铜矿体均分布于 NW向剪切断裂与NW向褶皱构造核部的复合部位。在铜矿石中，与黄铜矿共生的石英为低温柱状石英，可能是铜矿化形成于低温构造热事件的证据。铜矿化的这种形成过程，决定了它既有同生沉积的特征，又具有后生交代的特征。

根据上述有关矿床的地质-地球化学特征，可以得出以下结论：木吉-布伦口成矿带形成于海相沉积盆地中，含矿岩系为海相（炭质）细碎屑岩夹极少量火山岩，直接容矿主岩为碳酸盐岩；矿体为层状，整合产出并与地层同步褶皱，矿石具有非常发育的条带状构造，沉积特征明显；成矿作用可能是在海底热液成矿系统中以沉积方式进行的，成矿物质主要来自下伏以基性岩为主体的结晶基底，主要成矿元素为 Fe、Cu，伴生 Au、Sc、Ni、As；矿床形成后遭到了后期变形-变质作用的影响，使矿石的结构、构造均发生了重大变化，此间铜活化迁移显著，并在有利构造部位局部富集；区域变质作用温度不高（相当于低绿片岩相），变质流体系演化了的雨水。