在矽卡岩接触交代成矿过程中,成矿流体组成、物理化学条件和演化对矿化富集及矿石品位起到至关重要的控制作用(Meinert et al., 2005),其成矿元素的活化、迁移、沉淀过程研究是理解该类矿床成矿过程和机理的关键(Wilkinson, 2013)。长江中下游多金属成矿带东段宁镇矿集区铜山铜钼矿发育一套典型的矽卡岩剖面,由燕山期花岗闪长岩侵入到上泥盆统至下二叠统石炭系黄龙组碳酸盐岩地层形成(Wang et al., 2014)。该剖面与经典矽卡岩剖面划分十分吻合,从野外手标本和室内岩相学初步观察发现,该矽卡岩剖面从岩体、弱蚀变带、矽卡岩带(内矽卡岩带、外矽卡岩带)、矿化带(主要为Cu矿化)到大理岩围岩全面发育。同时,该剖面后期低温和表生风化蚀变不发育,是一个极好的完整的矽卡岩成矿接触边界。
全岩数据表明,主微量元素在岩浆岩与内矽卡岩中总体变化较小。但在到达内矽卡岩与外矽卡岩交界时,Na、Al、Ti、Sr呈明显降低,Fe、Mg、Zn、V、Ni明显升高。在外矽卡岩中,主微量元素总体向相反趋势变化。而后在白云岩中,除Ca、Sr大幅升高外总体下降到较低含量。
石榴子石和透辉石广泛分布于内、外矽卡岩中。内矽卡岩中发育钙铝榴石(And23-56Gro42-74),其环带发育,表现为轻稀土亏损、重稀土富集,除Eu 的正异常也有负异常(δEu=0.42-3.95)。钙铁榴石(And55-99Gro1-43)发育在外矽卡岩中,轻稀土富集、重稀土亏损,主要表现为Eu 正异常(δEu=0.36-46.83),而部分晶体边部出现负异常,指示矽卡岩化过程中氧逸度的波动。由内矽卡岩到外矽卡岩,石榴子石Ti、Zr、Nb元素由较大范围波动降低并趋于稳定,同时呈现出与钙铝榴石端元含量相反的趋势,可用于指示内外矽卡岩界限。内矽卡岩石榴子石的Al3+与 REE3+呈正相关,表明稀土元素中遵循YAG型替代机制;外矽卡岩中石榴子石稀土总量大幅上升(∑REE=16.29-117.40ppm),变化极大的Y/Ho比值表明大幅波动的稀土元素可能主要受到水岩作用的控制。
透辉石相在该矽卡岩剖面上相比石榴子石分布范围更广,在弱蚀变带、内矽卡岩、外矽卡岩及铜矿化带均发育。内矽卡岩发育的透辉石(Di69-79Hd19-29)相比外矽卡岩发育的透辉石(Di77-92Hd7-21)更加富铁。从蚀变带、内矽卡岩到外矽卡岩带,透辉石中Co、Ni、Mn、Fe含量整体呈下降趋势,Si、Mg、Ca元素整体呈上升趋势。整体而言,透辉石在外矽卡岩的微量元素变化相对石榴子石更加稳定。
综合全岩主微量元素以及石榴子石、透辉石微量元素特征,我们发现全岩Na、Al、Ti、Sr元素、石榴子石Ti、Zr、Nb元素、透辉石Co、Ni、Mn元素在内外矽卡岩中具有明显不同的分布特征。这些特征可用于区分矽卡岩内外带,从而限定矽卡岩化过程中岩体和围岩的边界。
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