赞比亚希富玛铜矿床含铜碳酸岩岩石学和地球化学及其成岩成矿意义

新发现的赞比亚希富玛IOCG碳酸岩铜矿床位于泛非造山带卢菲里安弧复向斜带中部南缘,处于NW向深断裂带与NEE-EW向断裂带的交会部位。铜矿体主要赋存于含铜碳酸岩内。含铜碳酸岩主要侵入于新元古界上部孔德龙古群上部火山碎屑岩中,与矿区及其外围的岩浆岩构成含铜碳酸岩的杂岩组合。含铜碳酸岩灰白色块状构造,常见气孔构造和流动构造;含围岩捕掳体、熔融包体和流体包体;半自形细粒不等粒结构为主,镶嵌结构和包含结构很普遍;方解石和白云石双晶发育;矿物成分达40余种,主要非金属矿物为方解石,其次是硬石膏、白云石和萤石等;主要金属矿物为磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿,其次有磁黄铁矿、闪锌矿、赤铁矿、辉钼矿、斑铜矿等。含铜碳酸岩全岩矿化,矿石构造主要为浸染状构造和斑杂状构造,其次为块状构造及稠密浸染状构造;矿石结构有自形-半自形细粒结构,他形细粒结构,交代熔蚀结构,固溶体分解结构,海绵陨铁结构等。含铜碳酸岩富CaO、FeO和Fe_2O_3,贫MgO,属铁质方解石碳酸岩;REE含量高,ΣREE=57.75×10~(-6)~1076×10~(-6),轻重稀土明显分馏,LREE/HREE=6.3~83.8,强正铕异常,弱负铈异常;富集Ba、Sr、Pb、U、Nb、P和LREE,亏损Ta、Zr、Hf和Ti;Zr/Hf、Y/Ho值和Y含量反映含铜碳酸岩出现了高度演化的熔体-流体过渡的岩浆体系;(87Sr/86Sr)i=0.705315~0.706708,在世界主要碳酸岩范围内;Sr-Nd同位素示踪显示岩浆可能源自EMⅠ;方解石的δ13CV-PDB为-17.8‰~-2.6‰,δ18OV-SMOW值变化于14.5‰~21.9‰;白云石的δ13CV-PDB为-18.8‰,δ18OV-SMOW值为13.5‰,均在世界碳酸岩的范围内;2个磁铁矿样品的δ18OV-SMOW值分别为4.3‰和4.6‰,接近地幔的氧同位素组成范围;金属硫化物的δ34SV-CDT(‰)值变化范围为-4.1~+10.5,在岩浆硫的范围内。此矿床为铁氧化物-铜-金(IOCG)型碳酸岩铜矿床。成岩成矿发生于泛非造山运动后造山伸展阶段拉张应力场构造环境。含铜碳酸岩和成矿物质可能主要源自受到富CO2地幔流体交代形成的EMⅠ富集地幔端元。成岩成矿机制可能是:从地幔源区部分熔融出的初始熔浆随着上侵和演化,液态不混溶出碱性硅酸盐岩浆和碳酸盐+硫酸盐岩浆;铜等成矿元素因亲硫而在碳酸盐+硫酸盐岩浆中富集。此岩浆随着上侵和演化发生液态不混溶作用,形成富集成矿物质和挥发分的含铜碳酸岩浆-热液过渡态流体。随着温度下降,其中碳酸盐矿物、硫酸盐矿物和磁铁矿大量晶出,氧被大量消耗掉,致使氧逸度降低,硫逸度增高,还原硫产生并快速增加,与Cu、Fe、Zn、Co、Mo等金属离子化合形成金属硫化物而成矿。

Petrology and geochemistry of the Cu-bearing carbonatite from the Shivuma copper deposit, Zambia: Implications to petrogenesis and metallogeny