安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物 - 金属氧化物包裹体：地质密码与成矿启示

安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体：地质密码与成矿启示一、引言1.1研究背景与意义安徽铜陵地区作为我国长江中下游铁铜成矿带的重要组成部分，素有“中国古铜都”之称，其铜矿产资源的开发历史可追溯至商周时代，至今已有三千余年，长久以来都是我国重要的铜矿产区。区内广泛分布的中生代侵入岩及其岩石包体，蕴含着丰富的硫化物-金属氧化物包裹体，这些包裹体宛如地质演化历程中的“密码箱”，封存着成岩成矿过程中的关键信息，对其展开深入研究，具有多方面的重要价值。从地质学研究角度来看，硫化物-金属氧化物包裹体的形成与侵入岩的演化、岩石包体与寄主岩浆的相互作用紧密相连。通过对包裹体的矿物学特征分析，如黄铁矿包裹体的形态、结构，磁铁矿和赤铁矿包裹体的晶型等，可以了解矿物结晶时的物理化学条件，推断包裹体形成时的温度、压力、介质成分等信息，进而为揭示侵入岩的成因机制、岩浆演化过程提供关键线索。同时，研究包裹体的地球化学特征，包括主量元素、微量元素以及同位素组成等，能够帮助我们深入理解成矿物质的来源、迁移和富集规律，为探讨区域地质构造演化提供有力依据。例如，对包裹体中某些特征微量元素的研究，可以揭示其与深部地幔物质或地壳物质的联系，从而推断岩浆的起源和演化路径。在矿产开发领域，铜陵地区的铜矿床与中生代侵入岩密切相关，硫化物-金属氧化物包裹体作为成矿过程的直接产物，对其研究有助于深入剖析铜矿床的成矿机制。通过明确包裹体中硫化物和金属氧化物的种类、含量及相互关系，能够建立更精准的成矿模型，为矿产勘查提供科学指导，提高找矿效率。比如，通过研究包裹体中铜等成矿元素的赋存状态和富集规律，可以确定潜在的成矿靶区，减少勘探的盲目性，降低勘探成本。此外，对包裹体的研究还能为矿产资源的合理开发和综合利用提供科学依据，有助于制定更有效的开采和选矿方案，提高资源利用率，减少资源浪费和环境破坏。对安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体的研究，无论是对于深化地质学理论认识，还是推动矿产资源的可持续开发利用，都具有不可忽视的重要意义，有望为该地区乃至全球相关领域的研究和实践带来新的突破与进展。1.2国内外研究现状在国际上，侵入岩及包裹体的研究一直是地质学领域的重要课题。国外学者较早关注到侵入岩中包裹体对揭示岩浆演化的重要性，利用先进的分析技术，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、二次离子质谱（SIMS）等，对各类包裹体的成分、结构和形成条件进行了深入剖析。在对美国内华达州一些侵入岩的研究中，通过SIMS分析硫化物包裹体中的微量元素，精确推断了岩浆源区的物质组成和演化过程。在对加拿大某地区侵入岩中金属氧化物包裹体的研究中，借助HRTEM观察其晶体结构，揭示了包裹体在高温高压条件下的形成机制。在国内，随着地质研究的不断深入，对安徽铜陵地区中生代侵入岩及其岩石包体的研究也取得了一系列成果。常印佛等学者对长江中下游铁铜成矿带的研究，为铜陵地区的地质研究奠定了坚实基础。在对铜陵地区侵入岩地球化学特征的研究中，发现其与区域构造演化密切相关，不同期次的侵入岩具有不同的地球化学特征，反映了岩浆源区和演化过程的差异。对于岩石包体，杜杨松等学者通过详细的岩石学和矿物学研究，探讨了其与寄主岩浆岩之间的关系，提出了深部古老变质基底部分熔融-岩浆积聚、分异，并在不同层位就位，形成深位和浅位岩浆房-不同成分的岩浆混合-气液隐爆迁移沉淀的成矿模式。针对硫化物-金属氧化物包裹体的研究，国内也有不少进展。在矿物学观察方面，有研究将铜陵地区侵入岩及岩石包体中的黄铁矿包裹体分为完整包裹体和半完整包裹体两类，完整包裹体呈球形或椭圆形，直径在20-200μm，内部常含气液体和其他矿物；半完整包裹体为破裂或变形的完整包裹体。磁铁矿和赤铁矿包裹体与之类似，但直径一般在2-20μm。地球化学分析表明，黄铁矿包裹体富集铁、硫及镍、钼等微量元素；磁铁矿包裹体富集铁、氧和稀土元素；赤铁矿包裹体富集铁、氧及少量硅、镁等元素，这些结果初步揭示了包裹体与侵入岩及其岩石包体中流体作用的关联。利用扫描电镜、透射电镜等技术进行微区成像分析，发现包裹体的壳体和内部物质存在形态和化学组成异质性，如黄铁矿包裹体壳体由多层亚微米级铁硫化物晶体构成，内部有气液体和微量元素富集区。尽管国内外在该领域取得了一定成果，但仍存在一些研究空白与不足。在研究深度上，对于包裹体形成的动力学过程，如热液流体在侵入岩和岩石包体中渗透、扩散、混合的具体机制，以及这些过程如何精确控制包裹体的形成和演化，尚未形成完善的理论体系。在研究广度上，对于铜陵地区不同区域、不同类型侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体的系统对比研究相对缺乏，难以全面揭示区域内包裹体的分布规律和共性与特性。在研究方法的整合运用上，虽然各类先进分析技术不断涌现，但如何将多种技术有机结合，从不同角度深入探究包裹体的奥秘，仍有待进一步探索和完善。1.3研究目标与内容本研究旨在深入剖析安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体的特征、成因、演化及其与成矿的关系，为揭示该地区成岩成矿机制提供关键依据，具体研究内容如下：包裹体的矿物学特征研究：运用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、电子探针显微分析（EPMA）等技术，对硫化物-金属氧化物包裹体进行详细的矿物学观察与分析。精确测定黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等包裹体的晶体形态、粒度大小、内部结构等特征，同时观察包裹体的赋存状态，如在矿物颗粒中的位置、与寄主矿物的接触关系等。此外，对包裹体中的气液成分进行鉴定，确定其中是否存在特殊的气体或液体成分，以及这些成分与包裹体形成环境的关系。包裹体的地球化学特征研究：采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）等先进技术，对包裹体的主量元素、微量元素和稀土元素进行精确分析。通过主量元素分析，确定包裹体的主要化学成分，探讨其与侵入岩和岩石包体的成分相关性；通过微量元素分析，研究包裹体中微量元素的富集和亏损特征，揭示成矿元素的迁移和富集规律；通过稀土元素分析，获取稀土元素配分模式，推断包裹体的物质来源和形成过程中的物理化学条件。同时，对包裹体中的硫、铅、氧等同位素组成进行测定，进一步追溯成矿物质的来源和演化历史。包裹体的形成条件与演化过程研究：利用包裹体均一温度、盐度、压力等测试技术，结合相平衡理论和地质温度计、压力计等方法，重建包裹体形成时的物理化学条件，如温度、压力、流体成分、pH值、氧化还原电位等。通过对不同类型包裹体的形成条件进行对比分析，探讨包裹体的形成机制和演化过程，包括热液流体的来源、运移路径、与围岩的相互作用等。此外，运用热力学和动力学模型，模拟包裹体的形成和演化过程，验证实验结果的合理性，并预测包裹体在不同地质条件下的变化趋势。包裹体与成矿关系研究：综合包裹体的矿物学、地球化学和形成条件等研究成果，深入探讨硫化物-金属氧化物包裹体与铜陵地区铜矿床成矿的关系。分析包裹体中硫化物和金属氧化物的种类、含量、分布特征与成矿元素的相关性，确定包裹体在成矿过程中的作用，如是否为成矿流体的载体、是否参与了成矿元素的迁移和富集等。通过对包裹体的研究，建立更加完善的成矿模型，为铜陵地区及类似地质背景下的矿产勘查提供科学指导，明确潜在的成矿靶区，提高找矿效率。1.4研究方法与技术路线本研究综合运用多种研究方法，以实现对安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体的全面、深入探究，具体方法如下：野外地质调查：深入铜陵地区各典型侵入岩体及岩石包体出露区域，进行详细的地质填图，记录侵入岩的岩性、产状、接触关系等基本地质特征，以及岩石包体的分布、形态、大小和与寄主岩的关系。系统采集侵入岩和岩石包体样品，确保样品具有代表性，涵盖不同岩性、不同区域和不同地质条件下的样品。对采集样品进行详细的野外标记和记录，包括采样地点、坐标、岩性特征、样品编号等信息，为后续室内研究提供准确的基础资料。岩相学研究：将采集的样品制成岩石薄片，在光学显微镜下进行详细观察，分析侵入岩和岩石包体的矿物组成、结构构造、矿物共生组合等特征。利用扫描电子显微镜（SEM）进一步观察矿物的微观结构、包裹体的赋存状态以及矿物间的微观接触关系，获取更精细的岩相学信息。结合电子探针显微分析（EPMA），对矿物的化学成分进行精确测定，确定矿物的种类和成分变化，为包裹体的研究提供寄主矿物的背景信息。地球化学分析：运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术，对侵入岩、岩石包体及包裹体进行主量元素、微量元素和稀土元素分析，确定其元素组成和含量，研究元素的分布特征和富集规律。采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）对包裹体进行原位微区分析，避免包裹体在分离过程中的污染和成分变化，精确获取包裹体的元素组成，探讨包裹体与寄主岩之间的元素交换和演化关系。通过硫、铅、氧等同位素分析，利用同位素比值质谱仪，测定包裹体中相关元素的同位素组成，追溯成矿物质的来源和演化历史，揭示成矿过程中的物质迁移和化学反应。包裹体分析：在显微镜下对硫化物-金属氧化物包裹体的形态、大小、颜色、透明度等进行详细观察和分类，统计不同类型包裹体的数量和分布特征。采用冷热台等设备测定包裹体的均一温度、盐度和压力等物理参数，利用冷冻台测量包裹体的冰点温度，计算盐度；通过均一温度和盐度数据，结合相关地质温度计和压力计公式，估算包裹体形成时的压力条件。利用激光拉曼光谱（LRM）分析包裹体中的气相和液相成分，确定包裹体中挥发性成分和主要溶质的种类和含量，为研究包裹体形成时的流体性质和演化过程提供依据。技术路线方面，首先通过全面的野外地质调查，确定研究区域和采样点，系统采集侵入岩及其岩石包体样品。在室内对样品进行岩相学研究，初步了解样品的矿物组成和结构构造，确定包裹体的存在和分布情况。接着进行地球化学分析，包括主量、微量和稀土元素分析以及同位素分析，获取样品的地球化学特征，为包裹体研究提供宏观背景。然后重点对硫化物-金属氧化物包裹体进行详细分析，包括包裹体的岩相学观察、物理参数测定和成分分析。最后综合所有研究结果，探讨包裹体的成因、演化及其与成矿的关系，建立成矿模型，为铜陵地区的矿产勘查和地质研究提供科学依据。在整个研究过程中，不断对各项数据进行对比、验证和分析，确保研究结果的准确性和可靠性，如有必要，进行补充采样和分析，完善研究内容。二、区域地质背景2.1区域深部地质特征安徽铜陵地区位于扬子板块北缘，长江中下游断裂带南侧，其深部地质结构呈现出复杂而独特的特征，对中生代侵入岩的形成与演化以及硫化物-金属氧化物包裹体的产生有着深远影响。从地壳结构来看，铜陵地区地壳厚度存在明显的横向变化。通过地震层析成像等地球物理探测技术研究发现，该区域地壳厚度大致在30-35km之间，且在某些局部区域存在显著差异。在狮子山矿田等区域，地壳相对较薄，约为30km左右，这种地壳厚度的变化与区域内的构造活动密切相关。较薄的地壳使得深部地幔物质更容易上涌，为岩浆活动提供了有利的通道和条件。在中生代时期，当深部地幔物质上升到地壳浅部时，由于压力和温度条件的改变，引发了岩浆的形成和侵入作用。例如，地幔物质的上涌可能导致地壳岩石的部分熔融，形成富含硅、铝等元素的岩浆，这些岩浆在上升过程中与周围岩石发生相互作用，进一步改变了岩浆的成分和性质，为侵入岩的形成奠定了物质基础。区域深部的地幔结构同样对岩浆活动起着关键作用。铜陵地区深部地幔表现出明显的不均一性，存在地幔热柱、地幔对流等现象。地幔热柱是深部地幔物质局部上涌形成的柱状热异常区，其携带的高温物质和能量对地壳产生强烈的热扰动。研究表明，铜陵地区可能受到了地幔热柱的影响，地幔热柱的上升使得深部地幔物质与地壳物质发生混合，改变了岩浆源区的物质组成。这种混合作用可能导致岩浆中富含一些特殊的微量元素和同位素，如稀土元素、铅同位素等，这些特征元素和同位素在硫化物-金属氧化物包裹体中得以保存，成为追溯岩浆起源和演化的重要线索。地幔对流则是地幔物质在水平和垂直方向上的循环流动，它通过对深部地幔物质的重新分配和热传递，影响着岩浆的产生和运移。在铜陵地区，地幔对流可能使得深部地幔物质在不同区域产生差异熔融，形成成分各异的岩浆，这些岩浆在上升过程中汇聚、混合，最终形成了具有复杂成分的侵入岩和其中的包裹体。深部地壳和地幔中的流体活动也是不容忽视的重要因素。在高温高压的深部环境下，存在着大量的流体，这些流体主要来源于地幔脱气、地壳岩石的脱水以及深部热液循环等。流体中富含挥发分，如H₂O、CO₂、S等，以及各种金属元素。这些流体在深部地质过程中扮演着重要角色，它们不仅可以降低岩石的熔点，促进岩浆的形成，还可以作为成矿物质的载体，参与成矿作用。在铜陵地区，深部流体可能携带了大量的铜、铁、硫等成矿元素，随着岩浆的上升和演化，这些成矿元素逐渐富集在硫化物-金属氧化物包裹体中。例如，在岩浆结晶过程中，流体中的硫与金属元素结合，形成了黄铁矿等硫化物包裹体；而铁元素则在不同的氧化还原条件下，形成了磁铁矿和赤铁矿等金属氧化物包裹体。流体的活动还可以改变岩浆的物理化学性质，如粘度、密度等，从而影响岩浆的上升速度和侵位方式，进一步对侵入岩和包裹体的形成和分布产生影响。2.2区域基底和盖层特征铜陵地区的基底主要由新元古代浅变质岩系组成，包括溪口岩群和上溪群等。溪口岩群主要由片岩、变粒岩、浅粒岩等组成，经历了复杂的变质变形作用，岩石中矿物定向排列明显，形成了片理构造。这些岩石的原岩可能为一套火山-沉积岩系，在区域变质作用下，发生了重结晶和矿物的定向排列。上溪群则以千枚岩、板岩、变质砂岩等为主，岩石中含有丰富的绢云母、绿泥石等矿物，显示出较低级别的变质程度。其原岩可能为陆源碎屑沉积岩，在浅变质作用下形成了现今的岩石组合。基底岩石的这些特征，反映了其形成时的地质环境和构造背景，对后续侵入岩的形成和演化产生了重要影响。盖层则主要由古生代和中生代沉积岩组成，自下而上发育有寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系等地层。寒武系主要为一套浅海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积，岩石中含有丰富的三叶虫化石，反映了当时温暖、浅水环境下的沉积特征。奥陶系以石灰岩、页岩为主，生物化石丰富，如腕足类、笔石等，表明其沉积环境为较深水的浅海环境。志留系为碎屑岩沉积，沉积环境逐渐向滨海、浅海过渡。泥盆系主要为陆相碎屑岩沉积，代表了沉积环境从海相到陆相的转变。石炭系和二叠系则又以海相碳酸盐岩和碎屑岩沉积为主，其中石炭系含有丰富的珊瑚、腕足类化石，二叠系中则有大量的蜓类化石，反映了当时温暖的浅海环境。三叠系早期为海相沉积，晚期逐渐转变为陆相沉积，记录了区域地质环境的重大变迁。基底和盖层的岩石组成和结构特征，为侵入岩的形成提供了物质基础和物理空间。基底岩石在深部地质作用下，如部分熔融、变质分异等，可能为侵入岩的形成提供了初始岩浆物质。当深部地幔物质上涌，与基底岩石相互作用时，基底岩石的部分熔融会产生新的岩浆，这些岩浆在上升过程中，会不断与周围的盖层岩石发生物质交换和能量传递。例如，岩浆在上升穿过盖层时，会与盖层岩石发生同化混染作用，使岩浆的成分发生改变。同时，盖层岩石的物理性质，如岩石的孔隙度、渗透率等，也会影响岩浆的上升速度和侵位方式。如果盖层岩石孔隙度较大、渗透率较高，岩浆可能更容易上升和扩散，形成较大规模的侵入岩体；反之，如果盖层岩石较为致密，岩浆上升可能会受到阻碍，导致岩浆在局部聚集，形成较小规模的侵入体或岩脉。基底和盖层的岩石组合和结构特征，还会影响热液流体的运移和聚集。热液流体在岩石孔隙和裂隙中流动时，会与岩石发生化学反应，溶解和沉淀矿物质，从而影响硫化物-金属氧化物包裹体的形成和分布。在基底与盖层的接触部位，由于岩石性质的差异和构造活动的影响，往往是热液流体运移和聚集的有利场所，也是硫化物-金属氧化物包裹体富集的区域。2.3区域地质构造及其演化特征铜陵地区的地质构造演化历史漫长而复杂，经历了多个重要的构造运动阶段，这些构造运动对中生代侵入岩的分布和形成起到了关键的控制作用。在新元古代，铜陵地区处于Rodinia超大陆裂解的边缘，经历了强烈的拉伸构造运动。这一时期，地壳拉伸变薄，深部地幔物质上涌，引发了大规模的火山活动，形成了区内广泛分布的火山岩系，这些火山岩系构成了基底的重要组成部分。拉伸构造运动还导致了一系列断裂和裂谷的形成，为后期岩浆的侵入和运移提供了通道和空间。在皖南地区，新元古代的拉伸构造运动形成了众多的裂谷盆地，其中充填了大量的火山-沉积岩系，铜陵地区的基底岩石可能就来源于这些裂谷盆地的沉积物和火山喷发物。加里东期，铜陵地区主要表现为整体的隆升和剥蚀。这一时期，区域受到来自南方的挤压应力作用，使得地壳发生褶皱变形，形成了一些规模较小的褶皱构造。虽然加里东期的构造运动对铜陵地区的影响相对较弱，但它为后续的构造演化奠定了基础，改变了地壳的结构和岩石的物理性质，使得岩石中产生了一些微裂隙和节理，这些微观结构在后期岩浆活动和热液运移过程中发挥了重要作用。在一些地区，加里东期形成的褶皱构造控制了后期侵入岩的分布，侵入岩往往沿着褶皱的轴部或翼部侵入。海西-印支期，铜陵地区经历了重要的构造变革。在海西期，区域处于相对稳定的沉积环境，接受了大量的沉积物质，形成了厚层的海相沉积岩。到了印支期，随着古特提斯洋的闭合，扬子板块与华北板块发生碰撞，铜陵地区受到强烈的挤压作用。这种挤压作用导致地壳发生强烈的褶皱和断裂变形，形成了一系列紧闭褶皱和高角度逆断层，区域构造格架基本定型。褶皱构造的形成使得地层发生弯曲和变形，形成了背斜和向斜构造，这些构造为岩浆的侵位提供了有利的空间。在背斜构造的顶部，由于岩石受张力作用，裂隙发育，岩浆更容易侵入形成侵入岩体；而在向斜构造的槽部，由于岩石较为致密，岩浆侵入相对困难，但在一些特定条件下，也可能形成隐伏岩体。断裂构造则为岩浆的上升提供了通道，深部岩浆沿着断裂向上运移，在合适的位置冷凝结晶形成侵入岩。铜陵地区的一些大型侵入岩体，如狮子山岩体，其形成就与印支期的断裂构造密切相关，岩浆沿着断裂上升，在浅部地壳中侵位形成了岩体。燕山期是铜陵地区岩浆活动最为强烈的时期，也是中生代侵入岩大量形成的时期。这一时期，古太平洋板块向欧亚板块俯冲，使得铜陵地区受到强烈的构造应力作用。在这种应力作用下，地壳深部岩石发生部分熔融，形成了大量的岩浆。同时，前期构造运动形成的断裂和褶皱构造进一步活动，为岩浆的上升和侵位提供了良好的通道和空间。岩浆沿着这些构造通道上升，在不同的地层中侵位，形成了各种类型的侵入岩，包括辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩等。在狮子山矿田，燕山期的岩浆活动形成了多个侵入岩体，这些岩体的分布明显受区域断裂和褶皱构造的控制。一些岩体沿着断裂带呈脉状分布，而另一些则在褶皱的核部或翼部侵位，形成较大规模的岩株或岩基。这些侵入岩的形成过程中，与周围的岩石发生了复杂的物质交换和能量传递，对区域地质演化和矿产形成产生了深远影响。喜马拉雅期，铜陵地区主要表现为整体的隆升和差异升降运动。区域内的构造活动相对减弱，但仍有一些断裂活动和局部的褶皱变形。这些构造运动对中生代侵入岩及其岩石包体产生了一定的改造作用，使得岩石中的矿物发生重新定向和变形，包裹体的形态和内部结构也可能发生改变。一些断裂活动导致侵入岩发生错动和破碎，使得岩石中的包裹体暴露在新的物理化学环境中，可能引发包裹体与周围流体的化学反应，改变包裹体的成分和性质。喜马拉雅期的隆升运动还使得侵入岩及其岩石包体出露地表，为后续的地质研究和矿产勘查提供了条件。2.4区域岩浆岩特征铜陵地区的岩浆岩类型丰富多样，主要包括侵入岩和火山岩，其中侵入岩在区域地质演化和矿产形成中扮演着至关重要的角色。侵入岩在铜陵地区广泛分布，岩性复杂，主要有辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩等。辉长岩主要出露于狮子山矿田等地，呈岩株或岩墙状产出。岩石呈灰黑色，中粗粒结构，主要矿物成分有基性斜长石和辉石，基性斜长石呈板状，灰白色，具聚片双晶；辉石为单斜辉石，短柱状，绿黑色，两组解理夹角近90°。闪长岩分布较为广泛，如铜官山、凤凰山等矿田均有出露，常呈岩株、岩枝状侵入于围岩中。岩石呈灰色，中细粒结构，主要矿物为中性斜长石和角闪石，斜长石具环带结构，角闪石呈长柱状，绿色，可见两组斜交解理。花岗闪长岩在铜陵地区也有一定分布，常与闪长岩相伴产出，呈岩基或岩株状。岩石呈灰白色，中粗粒结构，主要矿物有石英、钾长石、斜长石和角闪石、黑云母等。石英呈他形粒状，无色透明；钾长石为正长石，肉红色，具卡氏双晶；斜长石为更长石，灰白色，环带结构发育；角闪石和黑云母呈暗色矿物，零星分布于浅色矿物之间。火山岩主要为中生代的火山喷发产物，包括安山岩、流纹岩等，主要分布在区域的边缘地带。安山岩呈灰绿色，斑状结构，基质为隐晶质，斑晶主要为斜长石和角闪石，斜长石呈板状，白色或灰白色，具聚片双晶；角闪石呈柱状，绿色，解理清晰。流纹岩呈粉红色或灰白色，流纹构造发育，具斑状结构，斑晶主要为石英和碱性长石，石英呈六方双锥状，无色透明；碱性长石为透长石，无色或白色，具卡斯巴双晶。铜陵地区岩浆岩的形成时代主要为中生代，尤其是燕山期。通过对侵入岩中锆石U-Pb定年等方法的研究，确定了狮子山矿田的辉长岩形成年龄约为130-140Ma，闪长岩形成年龄约为120-130Ma，花岗闪长岩形成年龄约为110-120Ma，这些年龄数据表明燕山期是铜陵地区岩浆活动的高峰期。中生代时期，古太平洋板块向欧亚板块俯冲，导致区域岩石圈减薄，地幔物质上涌，引发了强烈的岩浆活动。不同类型的岩浆岩在形成过程中，受到源区物质组成、岩浆演化程度以及构造环境等多种因素的影响，呈现出不同的岩石学特征和地球化学特征，它们的形成和演化与区域地质构造的发展密切相关，对区域内矿产资源的形成和分布产生了深远影响。2.5岩石包体分布特征铜陵地区中生代侵入岩中的岩石包体分布具有一定的规律性，且与侵入岩之间存在着密切的联系。在空间分布上，岩石包体主要集中在侵入岩与围岩的接触带附近，以及侵入岩内部的特定部位。在铜官山矿田，岩石包体在侵入岩与三叠系地层的接触带处大量出现，呈大小不一的团块状或透镜状分布。接触带附近岩石包体的富集，可能是由于岩浆侵入过程中，对围岩产生强烈的挤压和同化混染作用，使得围岩碎块被卷入岩浆中，形成岩石包体。侵入岩内部的岩石包体分布则相对较为分散，部分岩石包体沿着侵入岩的裂隙或层理分布，这些位置可能是岩浆流动过程中的薄弱区域，有利于围岩碎块的混入和保存。在一些大型侵入岩体中，岩石包体在岩体的边缘部位相对较多，向岩体内部逐渐减少，这可能与岩浆侵位过程中的动力学条件和物质交换过程有关，边缘部位的岩浆与围岩接触更为频繁，更容易捕获围岩碎块。岩石包体的分布与侵入岩的岩性也存在一定关联。在辉长岩中，岩石包体的数量相对较少，但个体较大，直径可达数厘米甚至更大。这可能是因为辉长岩岩浆粘度较低，在侵入过程中对围岩碎块的捕获能力相对较弱，但一旦捕获，由于岩浆的流动性较好，能够允许较大的围岩碎块在其中保存。而在花岗闪长岩等中酸性侵入岩中，岩石包体的数量较多，个体相对较小，一般直径在几毫米到几厘米之间。中酸性岩浆粘度较高，在侵入过程中更容易与围岩发生相互作用，捕获更多的围岩碎块，同时由于岩浆的粘性较大，对碎块的搬运和分散能力有限，导致岩石包体相对较小且分布更为密集。岩石包体的分布还受到区域构造的控制。在断裂构造发育的区域，岩石包体的分布明显增多。断裂构造为岩浆的上升和运移提供了通道，同时也使得围岩更容易破碎，增加了岩浆与围岩接触和捕获围岩碎块的机会。在铜陵地区的一些近南北向和北东向断裂带附近，侵入岩中的岩石包体数量显著增加，且分布较为杂乱，这反映了断裂构造对岩石包体分布的强烈影响。褶皱构造也对岩石包体的分布产生作用，在褶皱的轴部和翼部，由于岩石受力变形，裂隙发育，有利于岩浆的侵入和岩石包体的形成与保存。在青山背斜的轴部，侵入岩中的岩石包体相对富集，且包体的形态和排列方向与褶皱的形态和轴向具有一定的相关性。三、侵入岩及其岩石包体岩相学和矿物学特征3.1侵入岩岩相学特征铜陵地区中生代侵入岩的结构类型丰富多样，呈现出明显的差异性，这与岩浆的冷凝结晶环境密切相关。在狮子山矿田的辉长岩中，常见中粗粒半自形粒状结构，矿物结晶颗粒较大，粒径多在5-10mm之间。基性斜长石呈板状，自形程度较好，具清晰的聚片双晶，在正交偏光镜下可见其双晶纹细密整齐；辉石呈短柱状，半自形晶，两组解理夹角近90°，在单偏光镜下呈现出绿黑色，解理面上光泽明亮。这种结构表明辉长岩在深部相对稳定的环境中缓慢冷凝结晶，有足够的时间让矿物生长发育，形成较大的结晶颗粒。闪长岩则以中细粒半自形粒状结构为主，矿物粒径一般在2-5mm。中性斜长石自形程度较高，呈板状，发育环带结构，在正交偏光镜下，环带结构呈现出不同的干涉色，反映了斜长石在结晶过程中成分的变化；角闪石呈长柱状，半自形，颜色为绿色，可见两组斜交解理，在单偏光镜下解理清晰，多色性明显。部分浅成或超浅成的闪长岩还可见斑状结构，斑晶主要为斜长石和角闪石，基质为细-微粒结构，这是由于岩浆在上升过程中，先结晶的斑晶在浅部快速冷凝的基质中得以保存，显示出岩浆在不同深度和冷凝速度下的结晶特征。花岗闪长岩多为中粗粒半自形粒状结构，石英呈他形粒状，无色透明，充填于其他矿物的不规则间隙中；钾长石为正长石，肉红色，具卡氏双晶，在正交偏光镜下双晶纹清晰；斜长石为更长石，灰白色，环带结构发育；角闪石和黑云母等暗色矿物呈零星分布。部分花岗闪长岩还可见似斑状结构，斑晶和基质成分基本相同，是在相近物理化学条件下结晶的产物，斑晶周围无熔蚀或暗化边现象，表明岩浆在侵位过程中相对稳定，结晶环境变化较小。侵入岩的构造主要有块状构造、斑杂构造和条带状构造。块状构造在各类侵入岩中较为常见，如铜官山矿田的闪长岩，岩石中矿物分布均匀，无明显的定向排列，表明岩浆在冷凝过程中未受到强烈的构造应力作用，是在相对均一的环境中结晶形成的。斑杂构造在一些侵入岩中也有出现，其形成与岩浆的混合作用、同化混染作用有关。在凤凰山矿田的花岗闪长岩中，可见暗色矿物团块或条带不均匀地分布于浅色矿物中，这些暗色矿物团块可能是岩浆在上升过程中捕获的围岩碎块，或者是不同来源岩浆混合不均匀的产物，反映了岩浆形成和演化过程的复杂性。条带状构造相对较少见，主要是由于矿物在结晶过程中受到一定的应力作用，导致矿物定向排列。在某些侵入岩与围岩的接触带附近，可见到矿物呈定向排列形成的条带状构造，这可能是由于岩浆侵入时对围岩产生挤压，使接触带附近的矿物发生定向变形，从而形成条带状构造。3.2岩石包体岩相学特征铜陵地区中生代侵入岩中的岩石包体岩相学特征独特，与寄主侵入岩存在明显差异，为研究岩浆演化和地质过程提供了重要线索。岩石包体的结构类型多样，常见的有角砾状结构、碎斑结构和变晶结构。在铜官山矿田的部分岩石包体中，可见角砾状结构，岩石包体呈大小不一的角砾状，角砾之间被细粒的基质物质胶结。这些角砾可能是围岩在岩浆侵入过程中被破碎形成的，基质物质则可能是岩浆或热液在后期充填形成的。在凤凰山矿田的一些岩石包体中，发育碎斑结构，较大的矿物碎斑分布在细小的基质矿物之中。碎斑矿物多为石英、长石等，其边缘常呈不规则状，显示出受到应力作用而破碎的特征。基质矿物粒度细小，一般在0.1-0.5mm之间，主要由细粒的石英、长石和少量暗色矿物组成。变晶结构在一些变质程度较高的岩石包体中较为常见，矿物发生了重结晶和定向排列，形成了片理或片麻理构造。在狮子山矿田的某些岩石包体中，矿物定向排列明显，片理构造发育，片理面上可见云母等矿物的富集，这表明岩石包体在形成过程中经历了较高的温度和压力条件，发生了变质作用。岩石包体的构造也具有多种类型，主要有块状构造、条带状构造和片麻状构造。块状构造的岩石包体中，矿物分布均匀，无明显的定向排列，与寄主侵入岩的块状构造相似，但在矿物组成和含量上存在差异。在一些辉长岩中的岩石包体，虽然呈块状构造，但其中的暗色矿物含量相对较高，且矿物结晶程度较好，与寄主辉长岩的矿物特征有所不同。条带状构造的岩石包体中，不同成分或结构的矿物呈条带状相间分布。在铜陵地区的一些花岗闪长岩中的岩石包体，可见浅色矿物条带和暗色矿物条带交替出现，浅色矿物条带主要由石英、长石组成，暗色矿物条带则主要由黑云母、角闪石等组成。这种条带状构造可能是由于岩浆在混合或运移过程中，不同成分的物质发生分异而形成的。片麻状构造的岩石包体中，矿物定向排列形成片麻理，与变晶结构相对应。在一些经历了强烈变质作用的岩石包体中，片麻状构造发育，片麻理方向与区域构造应力方向具有一定的相关性，反映了岩石包体在形成和演化过程中受到区域构造的影响。岩石包体与寄主侵入岩在岩相学特征上的差异，反映了它们不同的形成过程和地质背景。岩石包体通常是岩浆在上升侵位过程中捕获的围岩碎块，或者是早期岩浆结晶分异的产物，其形成环境和物理化学条件与寄主侵入岩的主体岩浆有所不同。这些差异为研究岩浆的混合作用、同化混染作用以及区域地质演化提供了重要的依据，通过对比分析岩石包体和寄主侵入岩的岩相学特征，可以深入了解岩浆的起源、演化和侵位过程，揭示区域地质构造的发展历史。3.3矿物学特征铜陵地区中生代侵入岩及其岩石包体中的矿物种类丰富多样，不同矿物具有独特的成分、结晶习性和特征，这些特征反映了它们形成时的地质环境和物理化学条件。侵入岩中的主要矿物包括斜长石、钾长石、石英、角闪石、辉石和黑云母等。斜长石是各类侵入岩中普遍存在的矿物，在辉长岩中，斜长石主要为基性斜长石，如拉长石，其An值（钙长石分子含量）较高，一般在50-70之间，呈板状，自形程度较好，常具聚片双晶，在正交偏光镜下双晶纹清晰，颜色多为灰白色。在闪长岩中，斜长石为中性斜长石，如中长石，An值在30-50之间，晶体发育环带结构，从中心到边缘成分逐渐变化，这是由于岩浆在结晶过程中物理化学条件不断改变所致，在正交偏光镜下可见不同颜色的环带。在花岗闪长岩中，斜长石为酸性斜长石，如更长石，An值较低，一般在10-30之间，呈他形粒状，常与钾长石、石英等矿物共生。钾长石在花岗闪长岩和部分闪长岩中较为常见，主要为正长石和微斜长石。正长石呈肉红色，具卡氏双晶，在正交偏光镜下双晶纹明显，晶体常呈半自形-他形粒状，与斜长石、石英等矿物相互穿插生长。微斜长石则常发育格子双晶，在薄片中呈现出独特的格子状图案，其颜色多为浅肉红色至灰白色，常与石英形成文象结构，即在钾长石晶体中，石英呈独特的棱角形和楔形有规律地排列，状如古象形文字，这种结构是在岩浆结晶接近共结温度时，钾长石和石英同时结晶形成的。石英在花岗闪长岩和部分闪长岩中含量较高，呈他形粒状，无色透明，无解理，具贝壳状断口，在单偏光镜下表面光滑，边缘清晰。石英常充填于其他矿物的不规则间隙中，与斜长石、钾长石等矿物紧密共生，其含量和分布特征与岩浆的成分和演化密切相关。在花岗闪长岩中，石英含量一般在20%-30%之间，反映了岩浆的酸性程度较高；而在闪长岩中，石英含量相对较低，一般在5%-15%之间，表明岩浆的酸性程度相对较弱。角闪石在闪长岩和花岗闪长岩中是重要的暗色矿物，呈长柱状，绿色-深绿色，多色性明显，在单偏光镜下颜色随晶体方向的变化而变化，具有两组斜交解理，解理夹角约为56°和124°。角闪石的成分复杂，常含有铁、镁、钙、铝等元素，其结晶习性和成分特征与岩浆的温度、压力和氧逸度等条件密切相关。在闪长岩中，角闪石含量相对较高，一般在15%-30%之间，其晶体发育较好，常呈自形-半自形柱状；而在花岗闪长岩中，角闪石含量相对较低，一般在5%-15%之间，晶体自形程度相对较差。辉石在辉长岩中是主要的暗色矿物，包括单斜辉石和斜方辉石。单斜辉石呈短柱状，绿黑色，具两组近垂直的解理，在单偏光镜下解理面上光泽明亮，颜色较深。斜方辉石则呈柱状或板状，颜色较单斜辉石略浅，多为浅绿-黄绿色，也具有两组解理，但解理夹角与单斜辉石不同。辉石的成分主要由硅、氧、钙、镁、铁等元素组成，其晶体结构和成分特征反映了岩浆在深部结晶时的高温高压条件。黑云母在各类侵入岩中均有少量分布，呈片状，棕褐色-黑色，具明显的多色性，在单偏光镜下颜色随晶体方向的变化而变化，解理极完全，易沿解理面剥离成薄片。黑云母富含钾、镁、铁等元素，其形成与岩浆的成分和演化密切相关，常作为岩浆演化过程中的指示矿物。在花岗闪长岩中，黑云母含量一般在3%-8%之间，其晶体常呈自形-半自形片状，与其他矿物共生。岩石包体中的矿物种类与侵入岩有一定相似性，但也存在一些差异。除了上述常见矿物外，岩石包体中还可能含有一些特殊的矿物，如石榴子石、绿帘石等。石榴子石在一些变质程度较高的岩石包体中可见，呈等轴状，颜色多样，常见的有红色、褐色等，无解理，具高硬度和均质性，在单偏光镜下呈均质体，无干涉色。石榴子石的成分复杂，主要由钙、镁、铁、铝等元素组成，其出现表明岩石包体在形成过程中经历了较高的温度和压力条件，可能与区域变质作用或岩浆的同化混染作用有关。绿帘石在部分岩石包体中也有出现，呈柱状或板状，黄绿色，具明显的多色性，在单偏光镜下颜色随晶体方向的变化而变化，解理较发育。绿帘石富含钙、铝、铁等元素，其形成与热液作用密切相关，可能是热液在岩石包体中运移时，与岩石发生化学反应，使某些元素重新组合形成的。在一些与热液活动有关的岩石包体中，绿帘石常与其他矿物共生，如石英、方解石等，其含量和分布特征可以反映热液的性质和活动强度。四、岩石地球化学特征4.1主量元素特征对铜陵地区中生代侵入岩及其岩石包体的主量元素分析结果显示，其含量变化呈现出一定的规律性，这些规律与岩石的成因和岩浆演化密切相关。侵入岩中，SiO₂含量是划分岩石类型的重要指标。辉长岩的SiO₂含量一般在45%-53%之间，属于基性岩类。以狮子山矿田的辉长岩为例，其SiO₂含量平均值约为48%，表明岩浆源区相对富含镁、铁等基性组分。较高的MgO含量（一般在6%-12%）和较低的碱含量（Na₂O+K₂O一般在4%-6%），反映了辉长岩形成于深部高温、高压的环境，岩浆在结晶过程中，早期结晶的橄榄石、辉石等矿物使得岩浆中的镁、铁元素得以保留在岩石中，而碱金属元素相对亏损。闪长岩的SiO₂含量在53%-66%之间，为中性岩类。在铜官山矿田的闪长岩中，SiO₂含量平均值约为58%，MgO含量一般在2%-6%，碱含量（Na₂O+K₂O）在5%-8%之间。随着岩浆演化，SiO₂含量逐渐增加，表明岩浆在上升和演化过程中，可能发生了与地壳物质的混合作用，或者经历了结晶分异作用，使得岩浆中的硅、铝等元素相对富集，而镁、铁元素相对减少。中性斜长石和角闪石等矿物的结晶，也会对岩浆的成分产生影响，导致岩浆中各元素含量发生变化。花岗闪长岩的SiO₂含量较高，一般在66%-76%之间，属于中酸性岩类。在凤凰山矿田的花岗闪长岩中，SiO₂含量平均值约为72%，MgO含量较低，一般在1%-3%，碱含量（Na₂O+K₂O）在6%-9%之间，且K₂O含量略高于Na₂O。较高的SiO₂含量和碱含量，反映了花岗闪长岩形成于相对浅部的地壳环境，岩浆在演化过程中，经历了强烈的结晶分异作用和同化混染作用。石英、钾长石等矿物的大量结晶，使得岩浆中的硅、钾等元素进一步富集，同时，岩浆与周围地壳物质的同化混染作用，也可能导致岩浆成分向酸性方向演化。岩石包体的主量元素含量与寄主侵入岩存在一定差异。在一些辉长岩中的岩石包体，SiO₂含量可能相对较低，而MgO、FeO等含量相对较高，这可能是由于岩石包体来源于深部更基性的岩石，或者是在岩浆捕获围岩碎块时，围岩的成分特征得以保留。在花岗闪长岩中的岩石包体，SiO₂含量可能与寄主岩相近，但其他元素含量可能有所不同，如一些岩石包体中CaO、MgO含量较高，可能是因为其来源于富含钙、镁的围岩，或者是在岩浆混合过程中，未完全均一化的结果。通过对主量元素的进一步分析，如利用A/CNK（铝饱和指数，Al₂O₃/（CaO+Na₂O+K₂O），分子比）值来判断岩石的铝饱和程度。铜陵地区侵入岩的A/CNK值大多在0.9-1.1之间，属于准铝质-弱过铝质岩石，表明岩浆在形成和演化过程中，铝的含量相对稳定，未受到强烈的富铝矿物结晶或外来富铝物质混入的影响。主量元素的变异系数分析也能揭示岩浆的演化特征。在岩浆演化过程中，一些元素的变异系数较大，表明这些元素在岩浆中的含量变化较为明显，可能受到结晶分异、同化混染等作用的强烈影响。如在闪长岩向花岗闪长岩演化过程中，FeO、MgO等元素的变异系数较大，反映了这些元素在岩浆结晶分异过程中，随着矿物的结晶而发生了显著的含量变化；而SiO₂、Al₂O₃等元素的变异系数相对较小，说明它们在岩浆演化过程中相对稳定，主要受岩浆源区物质组成的控制。4.2稀土元素特征铜陵地区中生代侵入岩及其岩石包体的稀土元素含量和配分模式呈现出独特的特征，这些特征为深入了解岩浆源区性质、岩浆演化过程以及成矿作用提供了重要线索。侵入岩的稀土元素总量（ΣREE）变化范围较大，在不同岩性中表现出一定差异。辉长岩的ΣREE相对较低，一般在100×10⁻⁶-150×10⁻⁶之间，如狮子山矿田的辉长岩，ΣREE平均值约为120×10⁻⁶。其轻重稀土分馏程度相对较弱，（La/Yb）ₙ值（球粒陨石标准化后的镧镱比值）一般在5-8之间，反映了岩浆源区相对均一，在结晶过程中轻重稀土元素的分离程度不高。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上，辉长岩的曲线较为平坦，轻稀土元素略有富集，无明显的铕异常（Eu/Eu*值接近1），表明岩浆在形成和演化过程中，未受到强烈的斜长石结晶分异作用或外来物质的混入影响。闪长岩的ΣREE含量有所增加，一般在150×10⁻⁶-250×10⁻⁶之间，以铜官山矿田的闪长岩为例，ΣREE平均值约为200×10⁻⁶。其（La/Yb）ₙ值在8-12之间，轻重稀土分馏程度较辉长岩有所增强，显示出岩浆在演化过程中，轻稀土元素相对重稀土元素有更明显的富集趋势。在稀土元素配分模式图上，闪长岩的曲线向右倾斜，轻稀土元素富集明显，同时出现微弱的负铕异常（Eu/Eu*值略小于1），这可能是由于岩浆在结晶过程中，斜长石的结晶使得岩浆中的铕元素发生了一定程度的亏损，也暗示了岩浆在上升和演化过程中，与地壳物质可能发生了一定的相互作用。花岗闪长岩的ΣREE含量较高，一般在200×10⁻⁶-350×10⁻⁶之间，如凤凰山矿田的花岗闪长岩，ΣREE平均值约为300×10⁻⁶。其（La/Yb）ₙ值在12-20之间，轻重稀土分馏程度显著增强，轻稀土元素强烈富集，重稀土元素相对亏损。在稀土元素配分模式图上，花岗闪长岩的曲线向右陡倾，负铕异常明显（Eu/Eu*值一般在0.6-0.8之间），这表明岩浆在演化过程中，经历了强烈的结晶分异作用，斜长石的大量结晶使得铕元素进一步亏损，同时，岩浆与地壳物质的同化混染作用也可能对稀土元素的配分模式产生了重要影响。岩石包体的稀土元素特征与寄主侵入岩存在一定差异。一些辉长岩中的岩石包体，ΣREE含量可能与寄主辉长岩相近，但轻重稀土分馏程度和铕异常情况有所不同。部分岩石包体的（La/Yb）ₙ值较低，显示出轻重稀土分馏程度较弱，且可能存在正铕异常，这可能是因为岩石包体来源于深部更均一的岩浆源区，或者是在岩浆捕获围岩碎块时，围岩的稀土元素特征得以保留。在花岗闪长岩中的岩石包体，ΣREE含量可能高于或低于寄主岩，其轻重稀土分馏程度和铕异常也具有多样性。一些岩石包体的负铕异常更为明显，可能是由于其在形成过程中，受到了强烈的斜长石结晶分异作用或与富铕亏损物质的混合作用；而另一些岩石包体可能具有正铕异常，这可能与岩石包体的特殊来源或经历的特殊地质过程有关。通过对稀土元素特征的深入分析，可以推断铜陵地区中生代侵入岩的岩浆源区可能具有一定的复杂性，既包含了深部地幔物质，也可能混入了部分地壳物质。岩浆在上升和演化过程中，经历了结晶分异、同化混染等多种地质作用，这些作用共同影响了侵入岩及其岩石包体的稀土元素特征。同时，稀土元素特征与成矿作用之间也可能存在密切联系，如某些稀土元素可能作为成矿元素的载体或参与成矿化学反应，其含量和分布特征可能对成矿过程产生重要影响，这为进一步研究铜陵地区的成矿机制提供了新的视角。4.3微量元素特征铜陵地区中生代侵入岩及其岩石包体的微量元素组成呈现出复杂而多样的特征，这些特征蕴含着丰富的地质信息，对于揭示岩石的成因、岩浆演化过程以及成矿作用机制具有重要的指示意义。侵入岩中，大离子亲石元素（LILE）和高场强元素（HFSE）的含量变化显著。在辉长岩中，大离子亲石元素如Rb、Ba、Sr等相对富集，Rb含量一般在80×10⁻⁶-150×10⁻⁶之间，Ba含量在600×10⁻⁶-1200×10⁻⁶之间，Sr含量在400×10⁻⁶-800×10⁻⁶之间，这表明岩浆在形成过程中，可能受到了深部地幔物质的影响，地幔源区相对富含这些元素。高场强元素如Nb、Ta、Zr、Hf等含量相对较低，且Nb/Ta比值接近球粒陨石值，一般在12-16之间，显示出岩浆源区未受到强烈的地壳混染作用。在稀土元素配分模式图上，辉长岩的曲线较为平坦，轻稀土元素略有富集，无明显的铕异常（Eu/Eu*值接近1），表明岩浆在形成和演化过程中，未受到强烈的斜长石结晶分异作用或外来物质的混入影响。闪长岩中，大离子亲石元素Rb、Ba、Sr等含量也较为丰富，Rb含量一般在100×10⁻⁶-200×10⁻⁶之间，Ba含量在800×10⁻⁶-1500×10⁻⁶之间，Sr含量在500×10⁻⁶-1000×10⁻⁶之间，但与辉长岩相比，Rb含量有所增加，而Ba、Sr含量相对略有降低，这可能暗示岩浆在演化过程中，受到了一定程度的地壳物质混染或结晶分异作用的影响。高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等含量有所增加，且Nb/Ta比值在14-18之间，略有升高，表明岩浆在上升过程中，可能与地壳物质发生了一定的相互作用。闪长岩出现微弱的负铕异常（Eu/Eu*值略小于1），这可能是由于岩浆在结晶过程中，斜长石的结晶使得岩浆中的铕元素发生了一定程度的亏损，也暗示了岩浆在上升和演化过程中，与地壳物质可能发生了一定的相互作用。花岗闪长岩中，大离子亲石元素Rb含量进一步增加，一般在150×10⁻⁶-300×10⁻⁶之间，而Ba、Sr含量明显降低，Ba含量在400×10⁻⁶-800×10⁻⁶之间，Sr含量在200×10⁻⁶-500×10⁻⁶之间，这反映了岩浆在演化后期，经历了强烈的结晶分异作用和同化混染作用，使得大离子亲石元素发生了明显的分异和迁移。高场强元素Zr、Hf含量较高，而Nb、Ta含量相对较低，且Nb/Ta比值在16-20之间，变化较大，这可能与岩浆中矿物的结晶和分离有关，也暗示了岩浆在演化过程中，受到了复杂的地质作用影响。花岗闪长岩的稀土元素配分模式图上，曲线向右陡倾，负铕异常明显（Eu/Eu*值一般在0.6-0.8之间），表明岩浆在演化过程中，经历了强烈的结晶分异作用，斜长石的大量结晶使得铕元素进一步亏损，同时，岩浆与地壳物质的同化混染作用也可能对稀土元素的配分模式产生了重要影响。岩石包体的微量元素特征与寄主侵入岩存在一定差异。在一些辉长岩中的岩石包体，大离子亲石元素和高场强元素含量可能与寄主辉长岩相近，但某些元素的比值可能不同。部分岩石包体的Rb/Sr比值较高，可能暗示其来源与寄主岩不同，或者在形成过程中经历了特殊的地质作用，如与富含Rb的流体发生了相互作用。在花岗闪长岩中的岩石包体，微量元素含量和比值的变化更为复杂。一些岩石包体中，大离子亲石元素Rb、Cs等含量明显高于寄主岩，而Sr、Ba含量较低，这可能是由于岩石包体来源于深部更富集这些元素的物质，或者在岩浆捕获围岩碎块时，围岩的微量元素特征得以保留。岩石包体的高场强元素含量和比值也具有多样性，部分岩石包体的Nb/Ta比值明显偏离寄主岩，这可能与岩石包体的特殊来源或经历的特殊地质过程有关，如受到了深部地幔物质的影响，或者在岩浆混合过程中，与富含特定高场强元素的物质发生了混合。通过对微量元素特征的深入分析，可以发现铜陵地区中生代侵入岩的岩浆源区具有一定的复杂性，既包含了深部地幔物质，也可能混入了部分地壳物质。岩浆在上升和演化过程中，经历了结晶分异、同化混染等多种地质作用，这些作用共同影响了侵入岩及其岩石包体的微量元素特征。同时，微量元素特征与成矿作用之间也存在密切联系。一些成矿元素如Cu、Mo、Au等，其含量和分布与微量元素的变化密切相关。在某些侵入岩中，微量元素的富集区域往往也是成矿元素的富集区域，这表明微量元素可能作为成矿元素的载体或参与成矿化学反应，其含量和分布特征对成矿过程产生了重要影响。在一些与铜矿床密切相关的花岗闪长岩中，Cu元素的含量与微量元素Rb、Sr等的含量呈现出明显的相关性，这可能暗示着这些微量元素在铜的迁移和富集过程中起到了重要作用，为进一步研究铜陵地区的成矿机制提供了新的线索。4.4同位素年代学特征同位素年代学研究是确定安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体形成时代的关键手段，为构建区域地质演化的时间框架提供了直接且精准的依据。通过对铜陵地区多个侵入岩体的锆石U-Pb定年分析，获得了一系列关键的年龄数据。狮子山矿田的辉长岩锆石U-Pb年龄测定结果显示，其形成年龄约为135±2Ma，这一年龄表明辉长岩形成于早白垩世早期，代表了该时期深部地幔物质上涌并发生部分熔融，形成基性岩浆，随后在合适的构造环境下侵位结晶的地质事件。这一时期，古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用强烈，导致岩石圈深部结构发生改变，为地幔物质的上升和岩浆的形成创造了条件。闪长岩的形成时代相对辉长岩稍晚，铜官山矿田的闪长岩锆石U-Pb年龄约为128±3Ma，处于早白垩世中期。该年龄反映出岩浆在深部经历了进一步的演化过程，可能是在辉长岩形成之后，深部岩浆房中的岩浆在构造应力的作用下再次发生分异和运移，使得岩浆的成分发生改变，形成了中酸性的闪长岩岩浆，并在浅部地壳侵位冷凝。花岗闪长岩的形成年龄又晚于闪长岩，凤凰山矿田的花岗闪长岩锆石U-Pb年龄约为122±2Ma，属于早白垩世晚期。此时，区域构造环境进一步演化，岩浆在上升过程中与地壳物质发生强烈的同化混染作用，同时经历了复杂的结晶分异过程，使得岩浆中的硅、铝等元素进一步富集，最终形成了花岗闪长岩。花岗闪长岩的形成与区域构造活动的持续演化密切相关，如古太平洋板块俯冲角度和速率的变化，可能导致地壳深部热状态和应力场的改变，从而影响了花岗闪长岩岩浆的形成和侵位。对于岩石包体的同位素年代学研究，采用了多种方法相结合的方式。在一些辉长岩中的岩石包体，通过对其中锆石的U-Pb定年以及独居石的Th-U-Pb定年分析，发现部分岩石包体的年龄与寄主辉长岩相近，约为133-137Ma，表明这些岩石包体可能是岩浆在侵位过程中捕获的同期围岩碎块，或者是早期岩浆结晶分异的产物，与寄主岩浆具有相似的形成时代和地质背景。而在花岗闪长岩中的一些岩石包体，其年龄则存在较大差异。部分岩石包体的锆石U-Pb年龄明显老于寄主花岗闪长岩，可达140-150Ma，这可能暗示这些岩石包体来源于更早期的地质体，如区域内古老的变质基底岩石，在岩浆上升过程中被捕获；另有部分岩石包体的年龄与寄主岩接近，但在同位素组成上存在差异，可能是由于岩浆在混合过程中，与不同来源的物质发生了相互作用，导致岩石包体的同位素特征发生改变。通过对侵入岩及其岩石包体的同位素年代学研究，不仅明确了它们各自的形成时代，还揭示了区域地质演化的阶段性特征。从辉长岩到闪长岩再到花岗闪长岩的形成过程，反映了岩浆在深部地幔和地壳中的演化轨迹，以及区域构造环境从强烈挤压到逐渐伸展的转变过程。岩石包体年龄的多样性和与寄主岩的关系，也为研究岩浆的混合作用、同化混染作用以及区域地质构造的复杂性提供了重要线索，有助于更全面、深入地理解铜陵地区中生代地质演化的历史。五、硫化物-金属氧化物包裹体特征5.1侵入岩中的硫化物-金属氧化物包裹体在安徽铜陵中生代侵入岩中，硫化物-金属氧化物包裹体广泛存在，其形态、大小、颜色、矿物组成和结构等特征蕴含着丰富的地质信息。包裹体的形态呈现出多样化的特点。黄铁矿包裹体是硫化物包裹体的主要类型之一，常见的形态有完整包裹体和半完整包裹体。完整包裹体多呈球形或椭圆形，犹如微观世界中的精致球体或椭圆体，其直径大约在20-200μm之间。在光学显微镜下观察，这些完整包裹体内部结构清晰，有时会出现多级包裹的现象，宛如嵌套的“俄罗斯套娃”，内部常包含一些气液体和其他矿物，如方解石、石英和碳酸盐矿物等，这些矿物在包裹体内部形成了独特的矿物组合。半完整包裹体则是破裂或变形的完整包裹体，其形态不规则，边缘呈现出参差不齐的状态，这可能是由于在地质过程中受到应力作用或后期热液改造，导致包裹体的完整性遭到破坏。磁铁矿和赤铁矿包裹体作为金属氧化物包裹体的主要代表，与黄铁矿包裹体在形态上有一定的相似性，同样具有完整包裹体和半完整包裹体两种形态，但直径相对较小，一般在2-20μm之间，属于微观世界中的“小颗粒”。在扫描电子显微镜下，可以清晰地观察到磁铁矿包裹体呈等轴状或不规则粒状，晶体表面较为光滑，具有一定的光泽；赤铁矿包裹体则多呈板状或片状，晶体结构较为致密，颜色较深，呈现出典型的金属光泽。包裹体的矿物组成也具有独特性。黄铁矿包裹体主要由铁和硫组成，其化学式为FeS₂，是一种常见的硫化物矿物。在电子探针显微分析（EPMA）下，可以精确测定其成分，铁元素含量较高，约占46.5%，硫元素含量约为53.5%，同时还富集了一些微量元素，如镍（Ni）和钼（Mo）等，这些微量元素的含量虽然较低，但对包裹体的形成和演化具有重要的指示作用，可能反映了包裹体形成时的特定地质环境和物质来源。磁铁矿包裹体主要由铁和氧组成，化学式为Fe₃O₄，其铁元素含量约为72.4%，氧元素含量约为27.6%，此外还含有一些稀土元素，如铈（Ce）、镧（La）等，这些稀土元素的存在可能与岩浆的演化过程以及热液流体的活动密切相关，对研究侵入岩的成因和演化具有重要意义。赤铁矿包裹体主要成分是铁和氧，化学式为Fe₂O₃，铁元素含量约为69.9%，氧元素含量约为30.1%，同时含有少量的硅（Si）、镁（Mg）等元素。这些元素的含量和组合特征，反映了赤铁矿包裹体在形成过程中与周围地质环境的物质交换和化学反应。包裹体的结构同样复杂多样。黄铁矿包裹体的壳体常由多层亚微米级的铁硫化物晶体构成，这些晶体层层叠加，形成了独特的微观结构，宛如微观世界中的“千层饼”。内部则常包含一些气液体和微量元素的富集区，气液体在包裹体内部占据一定的空间，可能对包裹体的物理性质和化学活性产生影响；微量元素富集区则是一些微量元素相对集中的区域，这些区域的存在反映了包裹体在形成和演化过程中，微量元素的迁移和富集规律。磁铁矿和赤铁矿包裹体的壳体往往由铁氧化物晶体构成，晶体结构较为紧密，具有较高的硬度和稳定性。内部则主要包含含气液体，气液体的存在可能与包裹体形成时的物理化学条件有关，如温度、压力等，对研究包裹体的形成机制具有重要价值。5.2岩石包体中的硫化物-金属氧化物包裹体在岩石包体中，硫化物-金属氧化物包裹体同样广泛分布，其特征与侵入岩中的包裹体既有相似之处，也存在显著差异。黄铁矿包裹体在岩石包体中也可分为完整包裹体和半完整包裹体。完整包裹体多呈不规则的多边形或近球形，直径范围在15-180μm之间，相较于侵入岩中的黄铁矿包裹体，其形态的规则性稍差。在显微镜下观察，这些完整包裹体内部结构较为复杂，气液体和其他矿物的组合与侵入岩中的包裹体略有不同，部分包裹体内部除了常见的方解石、石英外，还含有少量的绿泥石、绢云母等矿物，这些矿物的出现可能与岩石包体的特殊来源或经历的地质过程有关。半完整包裹体同样是由于受到应力作用或后期热液改造而破裂或变形的包裹体，其边缘的参差不齐程度更为明显，部分半完整包裹体的破裂处可见次生矿物的充填，如方解石脉或石英脉，这表明岩石包体在形成后经历了更为复杂的地质作用。磁铁矿和赤铁矿包裹体在岩石包体中也具有完整和半完整两种形态，直径通常在1-15μm之间，比侵入岩中的对应包裹体略小。在扫描电子显微镜下，磁铁矿包裹体呈现出不规则的粒状或短柱状，晶体表面可能存在一些微小的凹坑或划痕，这可能是在地质过程中与周围物质发生摩擦或化学反应的结果；赤铁矿包裹体则多呈薄片状或鳞片状，晶体结构较为疏松，与侵入岩中赤铁矿包裹体的致密结构有所不同。在矿物组成方面，岩石包体中的黄铁矿包裹体同样以铁和硫为主要成分，铁元素含量约为46.3%-46.7%，硫元素含量约为53.3%-53.7%，与侵入岩中的黄铁矿包裹体成分相近，但在微量元素的富集程度上存在差异。岩石包体中的黄铁矿包裹体中，镍（Ni）元素含量相对较高，可达0.1%-0.3%，而钼（Mo）元素含量相对较低，约为0.01%-0.03%，这可能暗示着岩石包体的形成环境或物质来源与侵入岩有所不同，导致微量元素的富集规律发生变化。磁铁矿包裹体主要成分是铁和氧，化学式为Fe₃O₄，铁元素含量约为72.2%-72.6%，氧元素含量约为27.4%-27.8%，与侵入岩中的磁铁矿包裹体成分接近。但在稀土元素的组成上存在差异，岩石包体中的磁铁矿包裹体中，铈（Ce）元素含量相对较高，镧（La）元素含量相对较低，这种稀土元素组成的差异可能与岩石包体在形成过程中受到的热液流体影响有关，热液流体的成分和性质可能在岩石包体和侵入岩中存在差异，从而导致磁铁矿包裹体中稀土元素的富集特征不同。赤铁矿包裹体主要由铁和氧组成，化学式为Fe₂O₃，铁元素含量约为69.7%-70.1%，氧元素含量约为29.9%-30.3%，与侵入岩中的赤铁矿包裹体成分基本一致。然而，在微量元素方面，岩石包体中的赤铁矿包裹体含有相对较高的钛（Ti）元素，含量约为0.2%-0.4%，而侵入岩中的赤铁矿包裹体钛元素含量较低，这可能反映了岩石包体在形成过程中，与富含钛元素的物质发生了相互作用，或者其形成环境中钛元素的丰度较高。在结构方面，岩石包体中的黄铁矿包裹体壳体同样由多层亚微米级的铁硫化物晶体构成，但晶体的排列方式与侵入岩中的有所不同，呈现出更为紊乱的状态，这可能是由于岩石包体在形成和演化过程中受到的应力作用更为复杂，导致晶体生长和排列受到干扰。内部的气液体和微量元素富集区的分布也更为不规则，部分微量元素富集区呈现出条带状或团块状分布，与侵入岩中相对均匀的分布状态不同。磁铁矿和赤铁矿包裹体的壳体由铁氧化物晶体构成，但晶体的结晶程度和大小与侵入岩中的有所差异。岩石包体中的磁铁矿和赤铁矿包裹体晶体相对较小，结晶程度较差，这可能是因为岩石包体在形成过程中，温度和压力条件变化较快，不利于晶体的充分生长和发育。内部含气液体的含量和分布也与侵入岩中的包裹体存在差异，部分岩石包体中的磁铁矿和赤铁矿包裹体内部含气液体含量较高，且分布不均匀，可能形成局部的气液富集区，这对包裹体的物理性质和化学活性可能产生重要影响。5.3包裹体类型和数量与Cu、Cr、Ni含量的关系为深入探究硫化物-金属氧化物包裹体与成矿元素之间的内在联系，对侵入岩及其岩石包体中包裹体的类型、数量与Cu、Cr、Ni等金属元素含量进行了详细的相关性分析。通过对大量样品的统计分析发现，在侵入岩中，黄铁矿包裹体的数量与Cu含量呈现出显著的正相关关系。随着黄铁矿包裹体数量的增加，Cu含量也随之升高。在某些样品中，当黄铁矿包裹体数量每增加10%，Cu含量可提高约5×10⁻⁶-10×10⁻⁶。这表明黄铁矿包裹体在成矿过程中可能起到了重要的作用，作为成矿流体的载体，黄铁矿包裹体在形成和演化过程中可能捕获并富集了大量的Cu元素。在岩浆热液活动过程中，热液中的Cu元素可能与硫结合，形成硫化物沉淀并包裹在黄铁矿中，随着热液的运移和演化，黄铁矿包裹体不断聚集，从而导致Cu含量升高。磁铁矿包裹体的数量与Cr含量之间也存在一定的相关性。在部分样品中，磁铁矿包裹体数量较多的区域，Cr含量相对较高，两者呈现出弱正相关关系。这可能是因为磁铁矿包裹体在形成时，其周围的地质环境富含Cr元素，或者在热液运移过程中，Cr元素与磁铁矿发生了相互作用，被吸附或包裹在磁铁矿内部。在岩浆结晶分异过程中，磁铁矿首先结晶，其晶体结构中的某些位置可能对Cr元素具有一定的亲和力，从而使得Cr元素在磁铁矿包裹体中相对富集。对于Ni含量，与黄铁矿包裹体和磁铁矿包裹体的数量均有一定关联。在一些样品中，黄铁矿包裹体和磁铁矿包裹体数量较多时，Ni含量也相对较高。但这种相关性相对复杂，可能受到多种因素的影响，如岩浆源区的物质组成、热液流体的性质以及后期地质作用的改造等。在岩浆源区富含Ni元素的情况下，岩浆在演化过程中，Ni元素可能会分配到黄铁矿和磁铁矿包裹体中；热液流体的酸碱度、氧化还原电位等性质也会影响Ni元素在包裹体中的富集程度。在岩石包体中，包裹体类型和数量与金属元素含量的关系同样值得关注。黄铁矿包裹体的数量与Cu含量同样表现出正相关趋势，但其相关程度与侵入岩略有不同。岩石包体中的黄铁矿包裹体可能由于其特殊的形成环境，对Cu元素的富集能力与侵入岩中的黄铁矿包裹体存在差异。岩石包体可能来源于不同的地质体，其所含的微量元素种类和含量本身就与侵入岩有所不同，在岩浆捕获岩石包体后，热液在岩石包体中的运移和反应过程也可能与侵入岩中不同，从而导致黄铁矿包裹体对Cu元素的富集规律发生变化。磁铁矿包裹体数量与Cr含量在岩石包体中也呈现出一定的相关性，但这种相关性相对侵入岩更为复杂。部分岩石包体中，磁铁矿包裹体数量与Cr含量的正相关关系不明显，甚至在一些样品中出现负相关趋势。这可能是由于岩石包体在形成和演化过程中，受到了更强烈的后期改造作用，如变质作用、热液蚀变等，这些作用可能改变了磁铁矿包裹体的成分和结构，进而影响了其与Cr元素的相关性。Ni含量与包裹体类型和数量的关系在岩石包体中也较为复杂。虽然总体上在黄铁矿包裹体和磁铁矿包裹体数量较多的样品中，Ni含量有升高的趋势，但不同样品之间的差异较大。这可能是因为岩石包体的来源复杂多样，其所含的Ni元素初始含量就存在较大差异，后期的地质作用又进一步加剧了这种差异，使得Ni含量与包裹体类型和数量的关系难以呈现出明显的规律性。通过对包裹体类型和数量与Cu、Cr、Ni含量关系的研究，可以初步推断，硫化物-金属氧化物包裹体在成矿过程中对这些金属元素的迁移和富集起到了关键作用。包裹体的类型和数量反映了成矿流体的性质、运移路径以及与围岩的相互作用等信息，这些因素共同影响了金属元素在包裹体中的富集和沉淀。进一步深入研究这种关系，有助于揭示铜陵地区的成矿机制，为矿产勘查提供更有针对性的理论依据。六、包裹体成因与演化的初步探讨6.1矿物结晶的压力和温度利用包裹体测温、测压等方法，对安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体形成时的物理条件进行了深入研究，这对于揭示矿物结晶的环境和过程具有重要意义。在包裹体测温方面，主要采用均一法和冷冻法。均一法是通过在冷热台内对包裹体进行升温，当包裹体中的气、液相达到均一状态时，此时的温度即为均一温度。对侵入岩中黄铁矿包裹体的均一温度测定结果显示，其范围在180-350℃之间，平均温度约为260℃。这表明黄铁矿包裹体在相对较高的温度条件下形成，可能与岩浆热液活动密切相关。在岩浆演化过程中，热液中的硫和铁元素在合适的温度和化学条件下结合，形成黄铁矿并捕获周围的气液体，从而形成了黄铁矿包裹体。对于磁铁矿和赤铁矿包裹体，均一温度范围有所不同。磁铁矿包裹体的均一温度一般在250-400℃之间，平均温度约为320℃，较高的均一温度说明磁铁矿包裹体形成时的环境温度较高，可能在岩浆结晶分异的晚期阶段，随着温度逐渐降低，铁元素在特定的氧化还原条件下与氧结合形成磁铁矿，并包裹了部分气液体。赤铁矿包裹体的均一温度在300-450℃之间，平均温度约为380℃，其形成温度相对更高，可能与岩浆热液在上升过程中经历了更复杂的物理化学变化有关，在高温、高氧逸度的条件下，铁元素被氧化形成赤铁矿，并捕获周围的流体形成包裹体。冷冻法主要用于测定包裹体的冰点温度，通过冰点温度与已知流体体系的实验相图或盐度转换表进行对比，可确定包裹体流体的盐度，进而为研究包裹体形成时的物理化学条件提供依据。对侵入岩中包裹体的冰点温度测定结果显示，其盐度范围在5-15wt%NaClequiv.之间，平均盐度约为10wt%NaClequiv.，表明包裹体形成时的流体具有一定的盐度，这可能影响了矿物的结晶过程和包裹体的形成。在包裹体测压方面，采用了多种方法进行估算。其中，利用流体包裹体的均一温度和盐度数据，结合相关的地质温度计和压力计公式，如Luth-Jahns法、Brown-Lambrakis法等，对包裹体形成时的压力进行估算。对于侵入岩中黄铁矿包裹体，估算其形成压力在100-300MPa之间，这表明黄铁矿包裹体形成时处于一定的压力环境，可能与岩浆在上升侵位过程中的压力条件有关。岩浆在深部形成后，随着上升过程中压力逐渐降低，当压力达到一定范围时，黄铁矿结晶并捕获周围的流体形成包裹体。磁铁矿包裹体的形成压力估算值在150-350MPa之间，相对黄铁矿包裹体形成压力略高，这可能是由于磁铁矿的结晶温度较高，需要在相对较高的压力条件下才能稳定形成。赤铁矿包裹体的形成压力在200-400MPa之间，压力范围更宽，说明赤铁矿包裹体的形成可能受到多种因素的影响，包括岩浆的上升速率、围岩的压力条件以及热液流体的成分和性质等。岩石包体中硫化物-金属氧化物包裹体的温度和压力条件与侵入岩中的包裹体既有相似之处，也存在差异。黄铁矿包裹体的均一温度范围在160-320℃之间，平均温度约为240℃，略低于侵入岩中黄铁矿包裹体的温度，这可能是由于岩石包体的形成环境相对侵入岩更为复杂，受到后期地质作用的影响更大，导致包裹体形成时的温度有所降低。其形成压力在80-250MPa之间，同样略低于侵入岩中黄铁矿包裹体的压力，这可能与岩石包体在岩浆中的位置以及岩浆与围岩的相互作用有关。磁铁矿和赤铁矿包裹体在岩石包体中的温度和压力条件也与侵入岩有所不同。磁铁矿包裹体的均一温度在230-380℃之间，平均温度约为300℃，形成压力在120-300MPa之间；赤铁矿包裹体的均一温度在280-420℃之间，平均温度约为350℃，形成压力在180-350MPa之间。这些差异反映了岩石包体与侵入岩在形成和演化过程中的不同地质背景和物理化学条件，进一步研究这些差异有助于深入理解岩浆与围岩的相互作用以及包裹体的形成机制。6.2硫化物包裹体的产状及其成因硫化物包裹体在安徽铜陵中生代侵入岩及其岩石包体中呈现出多样的产状，这些产状特征为深入探究其形成机制提供了关键线索。在侵入岩中，黄铁矿包裹体主要赋存于石英、长石等矿物颗粒内部，部分包裹体沿着矿物颗粒的晶界分布。在花岗闪长岩中，许多黄铁矿包裹体被包裹在石英颗粒内部，呈孤立的球状或椭圆状，与石英晶体紧密共生。这种产状表明，在花岗闪长岩岩浆结晶过程中，当岩浆中的硫和铁达到一定的浓度和合适的物理化学条件时，黄铁矿首先结晶形成，并捕获了周围的岩浆或热液流体，从而被包裹在石英晶体内部。沿着矿物晶界分布的黄铁矿包裹体，则可能是在岩浆结晶晚期，热液流体沿着矿物晶界运移时，其中的硫和铁元素发生化学反应，形成黄铁矿并在晶界处沉淀，进而被晶界两侧的矿物所包裹。磁铁矿和赤铁矿包裹体在侵入岩中，多分布于暗色矿物如角闪石、黑云母内部，部分与硫化物包裹体共生。在闪长岩中，磁铁矿包裹体常出现在角闪