安徽铜陵地区中生代岩浆岩：成岩密码与成矿脉络探究

安徽铜陵地区中生代岩浆岩：成岩密码与成矿脉络探究一、引言1.1研究背景与意义1.1.1研究背景安徽铜陵地区坐落于华南造山带中部，钦岭中南地块西侧，大地构造位置处于扬子板块北缘、长江深断裂南侧。该区域地质构造错综复杂，褶皱与断裂广泛发育，历经了多期次的构造运动与岩浆活动，这些地质作用相互交织，共同塑造了铜陵地区独特的地质面貌。铜陵地区是我国重要的金属矿产区，以丰富的铜矿资源储量而闻名，同时还蕴藏着锌、铅、锡、钨、钼等多种金属矿产。区内金属矿物的成矿机制极为复杂，形成了种类繁多的矿种、矿化组合和矿床成因类型，其中又以矽卡岩型矿床为主，这些矿床受地层、岩性控制明显，在石炭—三叠纪地层中产出的多类型、多成因的矽卡岩矿床，共同构成了著名的“多层楼成矿模式”。例如铜陵狮子山矿田，作为华南地区最大的铜矿之一，也是国内重要的铜、金矿床所在地，其岩浆岩类型多样，包括花岗岩、二长花岗岩、辉长岩和安山岩等，早白垩世的岩浆活动与铜、金成矿作用密切相关。从地质演化的角度来看，中生代是地球历史上一个关键时期，期间发生了大规模的板块运动、岩浆活动和构造变形。铜陵地区在中生代经历了强烈的岩浆侵入和喷发活动，形成了广泛分布的中生代岩浆岩。这些岩浆岩不仅是该时期地质演化的重要记录者，也是成矿作用的关键因素。岩浆在上升和侵位过程中，携带了大量的成矿物质，并与周围岩石发生复杂的化学反应，为矿产的形成提供了物质来源和动力条件。然而，目前关于铜陵地区中生代岩浆岩的成岩机制，如岩浆的起源、演化过程、侵位机制等，以及其与成矿作用之间的内在联系，尚未完全明晰。尽管前人已开展了诸多研究工作，但仍存在许多争议和未解之谜，亟待进一步深入探究。1.1.2研究意义本研究聚焦于安徽铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用，具有重要的理论与实践意义。在理论层面，岩浆岩的成岩作用研究是地质学领域的核心内容之一。通过对铜陵地区中生代岩浆岩的深入剖析，能够获取岩浆起源深度、物质来源、演化过程等关键信息，从而进一步深化对板块构造运动、壳幔相互作用等地质过程的理解。例如，对岩浆岩中微量元素和同位素组成的分析，可以揭示岩浆形成时的物理化学条件以及其与深部地幔或地壳物质的相互关系。同时，研究岩浆岩与成矿作用的关系，有助于建立更加完善的成矿理论体系。明确成矿物质的来源、迁移路径以及富集机制，能够为解释区域成矿规律提供有力依据，填补该领域在铜陵地区乃至全球范围内的部分理论空白，推动地质学、矿产资源学等相关学科的发展。从实践角度出发，铜陵地区作为重要的金属资源基地，其矿产资源的勘查与开发对我国经济发展至关重要。深入研究中生代岩浆岩的成岩和成矿作用，能够为该地区的矿产勘查提供科学指导。通过识别与成矿密切相关的岩浆岩类型和地质特征，可以缩小找矿靶区，提高找矿效率，降低勘查成本。例如，确定了某类岩浆岩与特定矿种的成矿关系后，在后续的勘查工作中就可以有针对性地对该类岩浆岩分布区域进行重点勘查。此外，研究成果还有助于合理规划矿产资源的开发利用，实现资源的可持续发展。通过了解成矿作用过程，可以更好地评估矿产资源的储量和质量，制定科学合理的开采方案，减少资源浪费和环境破坏，促进铜陵地区矿业经济的健康、稳定发展。1.2国内外研究现状长期以来，安徽铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用一直是国内外地质学界关注的焦点。国内外学者运用多种技术手段和研究方法，从不同角度对该地区展开了深入研究，取得了一系列重要成果，但也存在一些尚未解决的问题。在成岩作用研究方面，早期国外学者如[国外学者姓名1]在研究全球岩浆岩分布与构造背景关系时，初步涉及铜陵地区中生代岩浆岩形成的大地构造环境。他们通过分析区域板块运动特征，认为铜陵地区岩浆活动可能与板块俯冲、碰撞等构造过程相关，但未进行深入探讨。随着研究的深入，国内学者[国内学者姓名1]利用岩石地球化学分析技术，对铜陵地区中生代岩浆岩的主量元素、微量元素和稀土元素进行了系统研究。发现该地区岩浆岩具有富碱、准铝质的特征，且在微量元素上富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，这为揭示岩浆的起源和演化提供了重要线索。[国内学者姓名2]通过锆石U-Pb定年技术，精确测定了铜陵地区部分岩浆岩的形成年龄，确定其主要形成于燕山期，进一步明确了岩浆活动的时代。在成矿作用研究领域，国外学者[国外学者姓名2]在研究矽卡岩型矿床时，提出了经典的矽卡岩成矿模式，认为岩浆热液在与围岩接触过程中，通过交代作用形成矽卡岩矿物组合，并促使成矿物质富集。这一理论为铜陵地区矽卡岩型矿床的研究提供了重要的理论基础。国内学者在铜陵地区成矿作用研究中取得了丰硕成果。[国内学者姓名3]通过对铜陵地区典型矿床的详细勘查和研究，建立了该地区独特的“多层楼成矿模式”，指出不同矿种在不同地层和构造部位呈规律性分布，进一步深化了对区域成矿规律的认识。[国内学者姓名4]利用同位素地球化学方法，对铜陵地区成矿流体的来源进行了研究，发现成矿流体既有岩浆水的贡献，也有大气降水和地层水的参与，揭示了成矿流体来源的复杂性。尽管国内外学者在安徽铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用研究方面取得了显著进展，但仍存在一些不足之处。在成岩作用研究中，对于岩浆的起源深度、具体的物质来源以及岩浆演化过程中的物理化学条件变化等方面，尚未形成统一的认识。不同学者基于不同的研究方法和数据，得出的结论存在一定差异。例如，在岩浆起源深度的判断上，有的学者依据地球物理资料推测岩浆起源于上地幔深部，而有的学者通过岩石地球化学特征分析认为岩浆起源于地壳深部。在成矿作用研究中，虽然已经建立了“多层楼成矿模式”，但对于不同矿种在该模式下的具体成矿机制，如成矿物质的迁移、富集过程以及不同地质因素对成矿的控制作用等，还需要进一步深入研究。此外，目前对铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用的研究多集中在单个矿床或局部区域，缺乏对整个地区的系统性、综合性研究，难以全面揭示成岩和成矿作用的内在联系和区域地质演化规律。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究以安徽铜陵地区中生代岩浆岩为核心研究对象，围绕其成岩和成矿作用展开全面且深入的探究，具体研究内容涵盖以下几个关键方面：岩浆岩岩相学特征研究：在铜陵地区开展系统的野外地质调查，对不同区域出露的中生代岩浆岩进行详细观察与记录。准确描述岩浆岩的岩石类型，包括花岗岩、闪长岩、辉长岩等各类岩石的宏观特征，如颜色、结构、构造等。通过显微镜下的岩相学分析，精确鉴定岩浆岩中的矿物组成，包括石英、长石、云母、角闪石等主要矿物以及锆石、磷灰石等副矿物的种类、含量、粒度和结晶习性等。同时，细致观察矿物的共生组合关系，如矿物的相互包裹、穿插等现象，为后续的成因分析提供坚实的基础资料。岩浆岩地球化学特征分析：运用先进的实验分析技术，对采集的岩浆岩样品进行全面的地球化学分析。在主量元素分析方面，精确测定SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO、Na₂O、K₂O等主量元素的含量，通过主量元素的组成特征，判断岩浆岩所属的岩石系列，如钙碱性系列、碱性系列等，分析岩浆岩的演化趋势。在微量元素分析中，重点关注大离子亲石元素（如Rb、Ba、Sr等）和高场强元素（如Nb、Ta、Ti等）的含量变化，研究其在岩浆演化过程中的行为和指示意义。对稀土元素（REE）进行全分析，包括轻稀土元素（LREE）和重稀土元素（HREE），通过稀土元素配分模式，揭示岩浆岩的物质来源、形成环境以及演化过程中的分异作用。此外，还将运用同位素地球化学分析手段，对Sr、Nd、Pb等同位素组成进行测定，进一步追溯岩浆的起源和演化历史，确定岩浆是来自地幔、地壳还是二者混合的产物。岩浆岩成岩过程与机制探讨：基于岩相学和地球化学分析结果，深入探讨铜陵地区中生代岩浆岩的成岩过程与机制。研究岩浆的起源深度，通过矿物学和地球化学指标，结合区域地质背景，推断岩浆是起源于上地幔、下地壳还是中地壳等不同深度层次。分析岩浆的物质来源，确定其是来自亏损地幔、富集地幔、古老地壳物质还是它们之间的混合。探究岩浆在上升和侵位过程中的演化机制，如结晶分异作用、同化混染作用等对岩浆成分的影响。例如，通过研究矿物的结晶顺序和成分变化，判断结晶分异作用的程度和方向；通过分析岩浆岩中捕虏体的特征和同位素组成，了解同化混染作用的发生情况。同时，结合区域构造运动背景，探讨构造应力对岩浆活动的控制作用，如板块俯冲、碰撞等构造过程如何促使岩浆的产生、上升和就位。岩浆岩与成矿作用关系研究：系统研究铜陵地区中生代岩浆岩与金属矿产成矿作用之间的内在联系。分析岩浆岩与不同类型矿床（如矽卡岩型、斑岩型等）的空间分布关系，确定哪些岩浆岩与特定矿种的成矿关系更为密切。研究岩浆岩为成矿作用提供的物质来源，通过同位素示踪技术，确定成矿物质是直接来自岩浆，还是在岩浆与围岩的相互作用过程中，从围岩中萃取而来。探究岩浆热液在成矿过程中的作用机制，包括热液的形成、运移路径以及与成矿物质的富集关系。例如，通过对热液包裹体的研究，了解热液的温度、压力、成分等物理化学条件，以及热液在成矿过程中的演化规律。分析构造作用如何通过控制岩浆活动和热液运移，间接影响成矿作用的发生和分布。例如，断裂构造如何为岩浆上升和热液运移提供通道，褶皱构造如何控制矿体的形态和产状。成矿作用过程与机制研究：对铜陵地区主要金属矿床的成矿作用过程进行详细剖析。研究成矿元素的迁移形式和富集机制，确定成矿元素在热液中是以何种化合物或络合物的形式存在，以及它们在什么条件下发生沉淀富集。分析成矿流体的来源和演化，除了岩浆水之外，研究大气降水、地层水等对成矿流体的贡献以及它们在成矿过程中的混合比例和演化路径。探讨成矿的物理化学条件，如温度、压力、pH值、Eh值等对成矿作用的影响，通过实验模拟和理论计算，确定这些物理化学条件在成矿过程中的变化范围和关键转折点。研究围岩蚀变与成矿作用的关系，通过对围岩蚀变类型（如矽卡岩化、绢云母化、绿泥石化等）和蚀变分带的研究，了解围岩蚀变在成矿过程中的指示意义和对成矿元素迁移、富集的影响。1.3.2研究方法为实现上述研究目标，本研究将综合运用多种研究方法，充分发挥不同方法的优势，相互印证和补充，以确保研究结果的准确性和可靠性。具体研究方法如下：野外地质调查：对铜陵地区进行全面的野外地质调查，详细观察和记录岩浆岩的出露位置、产状、形态、规模以及与周围地层、构造的接触关系。绘制详细的地质图，标注岩浆岩的分布范围、岩性边界以及主要构造特征。在野外调查过程中，系统采集岩浆岩样品和相关地质标本，包括不同岩性的岩浆岩、与岩浆岩密切相关的围岩以及矿化岩石等。同时，对矿区内的矿床进行实地勘查，观察矿体的形态、产状、矿石类型、矿石结构构造等特征，记录矿体与岩浆岩、地层、构造之间的空间关系，为后续的室内研究提供丰富的第一手资料。室内实验分析：岩相学分析：将野外采集的岩浆岩样品制成岩石薄片，在偏光显微镜下进行详细的岩相学观察。鉴定矿物的种类、含量、粒度、结晶习性以及矿物之间的共生组合关系。通过岩相学分析，了解岩浆岩的岩石结构和构造特征，如等粒结构、斑状结构、块状构造、流动构造等，为岩浆岩的分类和成因分析提供基础依据。地球化学分析：采用先进的分析仪器对岩浆岩样品进行地球化学分析。利用X射线荧光光谱仪（XRF）测定主量元素含量，该方法具有分析速度快、精度高、可同时测定多种元素的优点。使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定微量元素和稀土元素含量，ICP-MS能够实现对极低含量元素的精确测定，为研究岩浆岩的地球化学特征提供丰富的数据。运用同位素质谱仪测定Sr、Nd、Pb等同位素组成，通过同位素分析，追溯岩浆的起源和演化历史，确定岩浆的物质来源和形成环境。流体包裹体研究：对与成矿作用密切相关的矿物中的流体包裹体进行研究。利用冷热台等设备测定流体包裹体的均一温度、盐度、密度等物理参数，通过这些参数了解成矿流体的物理性质和演化过程。采用激光拉曼光谱仪分析流体包裹体的成分，确定其中的气体成分（如H₂O、CO₂、CH₄等）和溶质成分（如金属离子、阴离子等），为研究成矿作用机制提供重要信息。地球物理勘探：运用地球物理勘探方法，如重力勘探、磁力勘探等，研究铜陵地区地下地质结构和岩浆岩的分布特征。重力勘探通过测量地球表面的重力异常，推断地下岩石的密度差异，从而确定岩浆岩的分布范围和深度。磁力勘探则利用岩石的磁性差异，探测地下磁性体的分布情况，对于寻找与岩浆岩相关的隐伏矿体具有重要意义。地球物理勘探结果可以与野外地质调查和室内实验分析结果相结合，构建更加全面的地质模型，为深入研究岩浆岩的成岩和成矿作用提供有力支持。构建成岩成矿模式：在综合分析野外地质调查、室内实验分析和地球物理勘探结果的基础上，结合区域地质演化历史，构建铜陵地区中生代岩浆岩的成岩模式和成矿模式。成岩模式将重点阐述岩浆的起源、演化、侵位过程以及与区域构造运动的关系。成矿模式则将详细描述成矿物质的来源、迁移、富集过程以及岩浆岩、构造、地层等因素对成矿作用的控制机制。通过构建成岩成矿模式，将零散的研究资料进行系统整合，形成对铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用的全面、深入认识，为该地区的矿产勘查和资源开发提供科学指导。1.4研究创新点本研究在深入剖析安徽铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用时，力求在多个维度展现创新之处，为该领域的研究注入新的活力。多学科交叉融合视角：突破传统地质学单一学科研究的局限，将岩石学、地球化学、地球物理学以及矿床学等多学科理论与方法有机结合。在研究岩浆岩成岩作用时，不仅运用岩石学和地球化学方法分析岩浆岩的矿物组成、元素特征及同位素组成，还借助地球物理学手段，如重力勘探和磁力勘探，获取岩浆岩在地下的分布特征和深部地质结构信息，从而更加全面、深入地揭示岩浆岩的起源、演化和侵位机制。在探讨岩浆岩与成矿作用关系时，融合矿床学的研究成果，综合分析成矿地质条件、矿体特征以及成矿元素的迁移富集规律，从多学科交叉的角度构建更加完善的成岩成矿理论体系。新分析技术应用：引入先进的原位微区分析技术，如激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS），对岩浆岩中的矿物进行微区分析。这些技术能够实现对矿物中微量元素和同位素的高精度、高分辨率测定，获取矿物内部不同微区的地球化学信息，从而更加准确地揭示岩浆演化过程中矿物结晶顺序、成分变化以及岩浆与围岩的相互作用过程。例如，利用LA-ICP-MS分析锆石中的微量元素和U-Pb同位素组成，可以精确确定岩浆岩的形成年龄和源区特征，为成岩作用研究提供更为可靠的数据支持。同时，运用流体包裹体激光拉曼光谱分析技术，对成矿流体包裹体中的成分进行详细分析，能够更深入地了解成矿流体的性质、来源和演化过程，为成矿作用机制研究提供关键信息。区域综合研究思路：区别于以往对铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用的局部或单个矿床研究，本研究以整个铜陵地区为研究对象，开展系统性、综合性研究。全面收集和分析铜陵地区不同区域的地质资料，包括岩浆岩分布、地层特征、构造格局以及矿床信息等，将各区域的研究成果进行整合，从区域地质演化的宏观角度出发，探讨岩浆岩成岩作用的时空分布规律以及与成矿作用的内在联系。通过构建区域成岩成矿模式，揭示整个铜陵地区中生代地质演化过程中岩浆活动与成矿作用的耦合关系，为区域矿产资源勘查和开发提供更具宏观指导意义的理论依据。成矿预测模型创新：基于对铜陵地区中生代岩浆岩成岩和成矿作用的深入研究，结合大数据分析和人工智能技术，构建创新的成矿预测模型。利用大数据技术收集和整合铜陵地区及周边相似地质背景区域的地质、地球物理、地球化学和矿产勘查等多源数据，建立成矿信息数据库。运用人工智能算法，如机器学习中的支持向量机、神经网络等方法，对数据库中的数据进行分析和挖掘，识别与成矿相关的关键因素和特征模式。在此基础上，构建成矿预测模型，实现对铜陵地区潜在矿产资源的定量预测和评价，提高找矿的准确性和效率，为矿产勘查工作提供科学、高效的技术手段。二、安徽铜陵地区地质概况2.1区域地质背景安徽铜陵地区处于扬子板块北缘，下扬子台坳的关键部位，大地构造位置独特，是研究板块构造运动和地质演化的理想区域。该地区历经多期复杂的构造运动，其地质演化历史可追溯至前震旦纪。前震旦纪时期，铜陵地区以砂泥质复理石建造为主的沉积物，在强烈的构造运动和高温高压环境下，经受了区域变质和构造变形作用，逐渐形成褶皱基底，为后续的地质演化奠定了基础。晋宁运动之后，该地区进入相对稳定的发展阶段，以升降振荡运动为主。在漫长的地质时期里，形成了巨厚的海相（间夹海陆交互相）沉积地层，这些沉积地层不仅记录了当时的沉积环境和古地理信息，还为本区矿化奠定了重要的物质基础。印支末期，全球板块运动格局发生重大变化，扬子板块与华北板块发生强烈碰撞。大别地块向南仰冲，使得铜陵地区的盖层受到强烈的侧向挤压。在强大的构造应力作用下，地层发生褶皱变形，形成了一系列呈北东方向大致平行排列的褶皱构造，如铜官山背斜、大通-顺安向斜、载公山背斜等。这些褶皱构造控制了区域内的地层分布和构造格局，对后续的岩浆活动和成矿作用产生了深远影响。嗣后，在太平洋板块向欧亚板块俯冲的动力学背景下，铜陵地区转入强烈的板内变形阶段。燕山期是铜陵地区地质演化的重要时期，构造运动和岩浆活动异常活跃。强烈的构造运动为岩浆的产生和运移提供了动力条件，使得深部岩浆沿着断裂和褶皱构造上升侵位。同时，岩浆活动带来了丰富的成矿物质，这些成矿物质在适宜的地质条件下，与周围岩石发生复杂的化学反应，为区内矿产的形成提供了物质来源和动力条件。铜陵地区出露的地层较为齐全，从奥陶纪上统至第四系均有分布，缺失泥盆系—下统、石炭系下统及三叠系上统。志留纪和泥盆纪地层主要由浅海相和滨海相碎屑岩组成，岩石类型包括砂岩、页岩等，这些碎屑岩是在浅海和滨海环境下，由河流搬运的碎屑物质沉积而成，反映了当时相对稳定的浅海和滨海沉积环境。二叠纪及早、中三叠纪地层则以碳酸盐岩为主，如石灰岩、白云岩等，这些碳酸盐岩是在温暖、清澈的浅海环境中，由生物化学沉积作用形成的，表明当时该地区处于浅海碳酸盐台地环境。在构造特征方面，铜陵地区褶皱和断裂构造极为发育。褶皱构造主要呈北东向展布，形态多样，规模大小不一。大型褶皱控制了区域地层的总体走向和构造格局，而小型褶皱则在局部地区对地层的变形和矿体的分布产生影响。断裂构造按走向可分为北东向、近东西向、近南北向和北西向等多组。北东向断裂是区域内的主要断裂构造，规模较大，切割深度深，对岩浆活动和成矿作用起到了重要的控制作用。例如，一些北东向断裂为岩浆上升提供了通道，使得深部岩浆能够沿着断裂侵位到浅部地层中，形成岩浆岩和相关矿床。近东西向和近南北向断裂与北东向断裂相互交切，构成了复杂的断裂网络，进一步控制了矿体的分布和形态。此外，层间滑脱构造在铜陵地区也较为发育，特别是在泥盆系五通组顶部不整合接口至石炭系黄龙组（或栖霞组）灰岩间，是成矿带内重要的容矿和控矿层位。层间滑脱构造为成矿流体的运移和聚集提供了空间，使得成矿物质在这些部位得以富集，形成了众多的矿床。2.2岩浆岩分布特征铜陵地区中生代岩浆岩分布广泛，主要集中在狮子山、铜官山、凤凰山、新桥等矿田以及周边区域，在区域地质构造格局中占据重要位置，对成矿作用具有关键影响。狮子山矿田的岩浆岩出露较为集中，白芒山辉石闪长岩呈近直立的岩墙侵位于青山背斜东翼，北起曹山南至鸡冠山，走向近南北向，在地表延伸较长，出露规模可观。其与曹山硫铁矿、朝山金矿和鸡冠山铁矿等矿床密切相关，对这些矿床的形成起到了重要的控制作用。青山脚石英闪长岩位于矿田西侧，地表呈椭圆状，走向北东，受控于青山背斜，与冬瓜山铜矿紧密相连，该岩体的侵位为冬瓜山铜矿的成矿提供了物质来源和热动力条件。大团山石英闪长岩处于矿田中部偏西，地表出露分东西两枝，呈“V”字形，主要以陡立的岩墙状产出，与大团山铜矿的形成息息相关，其岩浆活动携带的成矿物质在特定地质条件下富集形成了大团山铜矿。铜官山矿田内，老庙基山石英闪长岩呈岩株状侵入于铜官山背斜的西北翼，岩体规模较大，出露范围较广。其周边环绕着众多矿体，如铜官山铜铁金矿床，该岩体与围岩的接触带是成矿的关键部位，岩浆热液在接触带与围岩发生复杂的交代作用，促使成矿物质沉淀富集，形成了具有重要经济价值的矿床。凤凰山矿田的岩浆岩同样具有独特的分布特征。岩体主要呈岩株或岩枝状产出，侵入于不同地层之中。例如，某石英闪长岩岩体侵入于石炭系和二叠系地层，其产状受区域褶皱和断裂构造的控制，与凤凰山铜铁金矿床相伴生。在空间上，岩浆岩与矿体相互穿插、紧密相连，岩浆活动不仅为成矿提供了物质基础，还对矿体的形态和产状产生了重要影响。新桥矿田内的岩浆岩主要为石英闪长岩，呈岩株状位于矿区中心部位，虽然其出露面积仅0.3平方公里，但却对整个矿田的成矿起到了核心作用。矿体围绕该岩浆岩体周边分布，面积近4平方公里，表明岩浆岩与矿体之间存在着密切的成因联系。岩浆岩在侵入过程中，与周围的碳酸盐岩地层发生强烈的交代作用，形成了广泛的矽卡岩化带，为成矿提供了有利的地质条件。铜陵地区中生代岩浆岩的分布明显受区域构造控制。北东向的褶皱和断裂构造为岩浆的上升和侵位提供了通道和空间，使得岩浆岩多沿这些构造线呈带状或串珠状分布。同时，岩浆岩的分布与地层岩性也密切相关，在碳酸盐岩地层分布区域，岩浆岩与围岩的接触交代作用更为强烈，有利于形成矽卡岩型矿床，而在碎屑岩地层区域，岩浆岩的侵位方式和与围岩的相互作用则有所不同。为更直观地展示铜陵地区中生代岩浆岩的分布特征，绘制了铜陵地区中生代岩浆岩分布图（图1）。在图中，清晰地标出了各矿田内岩浆岩的具体出露位置，不同类型岩浆岩用不同的图例进行区分，如白芒山辉石闪长岩、青山脚石英闪长岩等。同时，标注了主要的褶皱和断裂构造，以及地层的分布范围，通过该图可以一目了然地看出岩浆岩与构造、地层之间的空间关系，为深入研究岩浆岩的成岩和成矿作用提供了直观的依据。[此处插入铜陵地区中生代岩浆岩分布图][此处插入铜陵地区中生代岩浆岩分布图]2.3主要矿床类型及分布铜陵地区矿产资源丰富多样，已发现各类矿床（点）180余处，涵盖铜、硫、金、铁、铅、锌、银、锰等多种矿种。区内主要矿床类型包括矽卡岩型、热液型（沉积-热液叠改型），其次为沉积型、风化壳型（铁帽型）、斑岩型等，这些矿床类型在空间分布上与中生代岩浆岩密切相关，呈现出独特的分布规律。矽卡岩型矿床是铜陵地区最为重要的矿床类型之一，在狮子山、铜官山、凤凰山、新桥等矿田广泛分布。以铜官山铜铁金矿床为例，该矿床位于铜官山背斜的西北翼，环绕老庙基山石英闪长岩接触带发育。矿体主要赋存于石英闪长岩与石炭系、二叠系碳酸盐岩的接触带及其附近围岩中，呈似层状、透镜状产出。在接触带处，岩浆热液与围岩发生强烈的交代作用，形成了典型的矽卡岩矿物组合，如石榴石、透辉石、硅灰石等。这些矽卡岩矿物不仅是成矿过程的产物，还对成矿物质的富集起到了重要的控制作用。矿体的规模和品位受接触带形态、围岩岩性以及岩浆热液活动强度等多种因素影响。在接触带形态复杂、围岩为富含钙质的碳酸盐岩且岩浆热液活动强烈的部位，矿体规模较大，品位较高。狮子山矿田的冬瓜山铜矿同样属于矽卡岩型矿床，其矿体与青山脚石英闪长岩密切相关，矿体呈层状、似层状产于石炭系黄龙组与船山组灰岩中，在岩体与围岩接触带附近，矿体厚度增大，品位增高。热液型（沉积-热液叠改型）矿床在铜陵地区也占有重要地位。这类矿床的形成与岩浆热液活动以及地层中的沉积矿源层密切相关。例如，新桥铜金硫矿床，其矿体主要分布在石英闪长岩岩株周边，矿体底板为高骊山组砂页岩，顶板主要为栖霞组或船山组的灰岩。矿床的形成经历了沉积成矿和热液叠加改造两个阶段。在沉积阶段，地层中初步富集了部分成矿物质，形成了沉积矿源层。后期，中生代岩浆活动带来的热液沿地层中的层间断裂和裂隙运移，与沉积矿源层发生相互作用，使成矿物质进一步富集和改造，形成了具有工业价值的矿床。该矿床的矿体形态较为复杂，既有似层状、透镜状矿体，也有脉状矿体，矿体的分布受地层岩性和构造控制明显。在砂页岩与灰岩的接触部位以及断裂构造发育的区域，矿体更为富集。沉积型矿床在铜陵地区相对较少，主要形成于特定的地质历史时期和沉积环境。这类矿床的成矿物质主要来源于陆源碎屑、化学沉积和生物沉积等。在志留纪和泥盆纪时期，铜陵地区处于浅海和滨海沉积环境，形成了一些以碎屑岩为主的沉积地层，其中可能含有少量的沉积型矿产，如铁、锰等元素在特定的沉积相带中发生富集。但由于后期构造运动和岩浆活动的影响，沉积型矿床的原始形态和分布范围可能发生了改变，其规模和工业价值相对较小。风化壳型（铁帽型）矿床是原生矿床在地表经风化作用形成的。在铜陵地区，一些原生的铜、铁、金等矿床，在长期的风化作用下，矿体上部的硫化物被氧化，形成了富含铁的氧化物和氢氧化物的铁帽。铁帽中常含有较高含量的金、银等贵金属，具有一定的经济价值。例如，在一些矿区，铁帽型金、银矿呈块状和松散状褐铁矿型金、银矿石产出，主要位于铜、硫、铁等原生矿体的氧化带。风化壳型矿床的分布与原生矿床的出露位置密切相关，一般在原生矿床的地表露头附近或浅部区域形成。斑岩型矿床在铜陵地区也有一定的分布，但规模相对较小。这类矿床通常与浅成、超浅成的斑岩体有关，成矿作用主要发生在斑岩体内部及其周围的围岩中。斑岩体为成矿提供了热源和部分成矿物质，岩浆热液在斑岩体的裂隙和孔隙中运移，与围岩发生交代作用，使成矿物质富集形成矿床。斑岩型矿床的矿体多呈细脉浸染状、网脉状产出，矿石品位相对较低，但矿化范围较大。在铜陵地区，斑岩型矿床的形成与中生代晚期的岩浆活动有关，其分布受区域构造和岩浆岩分布的控制。为更直观地展示铜陵地区主要矿床类型的分布特征，绘制了铜陵地区主要矿床类型分布图（图2）。在图中，清晰地标出了不同矿床类型的具体分布位置，如矽卡岩型矿床在铜官山、狮子山等矿田的分布范围，热液型矿床在新桥矿田的分布区域等。同时，标注了岩浆岩的出露位置以及主要的地层和构造，通过该图可以直观地看出不同矿床类型与岩浆岩、地层、构造之间的空间关系，为深入研究成矿作用提供了重要的参考依据。[此处插入铜陵地区主要矿床类型分布图][此处插入铜陵地区主要矿床类型分布图]三、安徽铜陵地区中生代岩浆岩岩相学特征3.1岩浆岩岩石类型安徽铜陵地区中生代岩浆岩类型丰富多样，主要包括花岗闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩、石英二长闪长岩等，这些不同类型的岩浆岩在矿物组成、结构构造等方面各具特征，反映了其独特的形成环境和演化过程。花岗闪长岩是铜陵地区较为常见的岩浆岩类型之一，在多个矿田均有出露。例如铜官山矿田的金口岭岩体和狮子山矿田的鸡冠石岩体，主要矿物成分为石英、斜长石、钾长石和角闪石，具半自形粒状结构。石英呈他形粒状，无色透明，表面光洁，粒度一般在0.5-2mm之间，在岩石中含量约为20%-30%，其含量和形态特征反映了岩浆在演化过程中的结晶分异程度。斜长石为酸性和中性斜长石，常具明显的环带结构，含量占矿物总量的65%-90%，其环带结构记录了岩浆在不同物理化学条件下的结晶过程。钾长石呈肉红色，板状，具卡氏双晶，含量约为10%-20%，其结晶习性和双晶特征与岩浆的冷却速度和成分变化密切相关。角闪石呈绿色，长柱状，为主要的暗色矿物，含量约为5%-10%，其存在表明岩浆在形成过程中受到了一定的深部地质作用影响。在结构上，半自形粒状结构表明岩浆在结晶过程中，矿物的结晶顺序和结晶程度存在差异，早期结晶的矿物有足够的空间生长为自形晶，而晚期结晶的矿物则只能填充在早期矿物的间隙中，形成半自形或他形晶。石英闪长岩在铜陵地区也有广泛分布，如狮子山矿田的青山脚石英闪长岩和大团山石英闪长岩。其主要矿物为石英、斜长石、角闪石，次要矿物有黑云母、钾长石等。石英含量一般在5%-20%，呈他形粒状，粒度相对较小，多在0.2-1mm之间，这与花岗闪长岩中石英的粒度和含量有所不同，反映了其岩浆源区和演化路径的差异。斜长石以更长石和中长石为主，含量较高，约占矿物总量的60%-80%，其牌号An变化范围为20-40，通过对斜长石牌号的分析，可以推断岩浆的酸碱度和演化趋势。角闪石为主要的暗色矿物，含量约为10%-20%，呈长柱状，颜色较深，多为深绿色至黑色，其成分和形态特征与岩浆的氧化还原条件和温度压力环境密切相关。岩石常具半自形粒状结构，部分可见斑状结构，斑晶主要为斜长石和角闪石，基质为细粒至微粒结构。斑状结构的出现表明岩浆在上升侵位过程中，经历了快速冷却和结晶的过程，早期形成的斑晶在岩浆中悬浮，随后基质快速结晶，包裹斑晶形成斑状结构。辉石闪长岩以狮子山矿田的白芒山辉石闪长岩为典型代表，具自形-半自形粒状结构，组成矿物主要为斜长石和次透辉石，其次为黑云母和钾长石。斜长石呈板状，自形程度较高，含量约为50%-70%，其晶体形态和含量反映了岩浆在结晶初期的物理化学条件较为稳定，有利于斜长石的生长。次透辉石为主要的暗色矿物，呈短柱状，颜色为黄绿色，含量约为20%-30%，其成分和晶形特征与岩浆的深部来源和演化过程密切相关。黑云母呈片状，褐色，含量较少，约为5%-10%，其存在表明岩浆在上升过程中可能受到了地壳物质的混染。钾长石含量相对较少，约为5%-10%，呈他形粒状，其结晶程度和含量变化反映了岩浆在演化后期的成分变化。石英二长闪长岩如铜官山矿田的小铜官山岩体和老庙基岩体，具似斑状结构，主要矿物成分为石英、条纹长石、斜长石、透辉石和角闪石，另有少量黑云母。斑晶主要为条纹长石和斜长石，粒径较大，一般在2-5mm之间，条纹长石具条纹结构，是钾长石和钠长石的交生体，其形成与岩浆的结晶分异和后期热液作用有关。斜长石斑晶常具环带结构，反映了岩浆在不同阶段的结晶条件变化。基质为细粒至微粒结构，主要由石英、透辉石、角闪石和黑云母等矿物组成。石英含量约为10%-20%，呈他形粒状，分布于基质中。透辉石为主要的暗色矿物之一，呈短柱状，颜色较浅，为淡绿色，含量约为10%-20%，其成分和晶形特征与岩浆的深部来源和演化过程密切相关。角闪石呈长柱状，含量约为5%-10%，黑云母呈片状，含量约为3%-5%，它们的存在和特征反映了岩浆在演化过程中的物理化学条件变化。3.2岩石结构与构造安徽铜陵地区中生代岩浆岩的结构和构造特征丰富多样，这些特征不仅记录了岩浆的冷凝结晶过程，还反映了岩浆在形成和演化过程中的物理化学条件以及地质构造背景，对研究岩浆岩的成因和地质演化具有重要意义。在岩石结构方面，铜陵地区中生代岩浆岩以半自形粒状结构最为常见。如铜官山矿田的金口岭花岗闪长岩，其主要矿物石英、斜长石、钾长石和角闪石多呈半自形粒状，这种结构表明岩浆在冷凝结晶过程中，矿物的结晶顺序和结晶程度存在差异。早期结晶的矿物有相对充足的空间生长，能够形成较为规则的晶体形态，而晚期结晶的矿物则受到早期结晶矿物的限制，只能填充在其间隙中，从而形成半自形或他形晶。狮子山矿田的青山脚石英闪长岩也具有半自形粒状结构，其矿物组成中的石英、斜长石和角闪石等矿物的结晶特征同样反映了岩浆结晶过程中的这种差异。半自形粒状结构的形成与岩浆的冷却速度、成分均匀性以及结晶环境的稳定性等因素密切相关。当岩浆冷却速度适中，成分相对均匀，且结晶环境相对稳定时，有利于矿物以半自形粒状结构结晶。部分岩浆岩还具有似斑状结构，如铜官山矿田的小铜官山和老庙基山石英二长闪长岩。这些岩石中，斑晶主要为条纹长石和斜长石，粒径较大，一般在2-5mm之间，而基质则为细粒至微粒结构。似斑状结构的形成通常与岩浆的多阶段结晶过程有关。在岩浆上升侵位过程中，早期在深部相对稳定的环境下，一些矿物开始结晶形成斑晶。随着岩浆继续上升，到达浅部地壳时，由于温度、压力等物理化学条件发生快速变化，岩浆迅速冷却，剩余的岩浆物质快速结晶形成细粒的基质，包裹着早期形成的斑晶，从而形成似斑状结构。这种结构的出现表明岩浆在演化过程中经历了不同的物理化学环境和结晶阶段，对研究岩浆的上升路径和侵位机制具有重要指示作用。除了上述两种常见结构外，狮子山矿田的白芒山辉石闪长岩具自形-半自形粒状结构。其中，斜长石呈板状，自形程度较高，表明在岩浆结晶初期，物理化学条件较为稳定，有利于斜长石按照自身的晶体结构规则生长。次透辉石呈短柱状，其自形程度相对斜长石稍低，反映了在岩浆结晶过程中，不同矿物的结晶能力和结晶顺序存在差异。这种自形-半自形粒状结构进一步说明了岩浆在冷凝结晶过程中，矿物结晶的复杂性和多样性，与岩浆的成分、温度、压力以及结晶时间等因素密切相关。在岩石构造方面，铜陵地区中生代岩浆岩以块状构造为主。块状构造表现为岩石中矿物分布均匀，无明显的定向排列和分带现象，如金口岭花岗闪长岩、青山脚石英闪长岩等大部分岩浆岩均呈现出典型的块状构造。块状构造的形成通常与岩浆在相对稳定的环境中均匀冷凝结晶有关，表明岩浆在侵位后，没有受到强烈的构造应力或其他地质作用的干扰，能够较为均匀地冷却凝固。这也反映了铜陵地区在中生代岩浆活动期间，部分区域的地质构造环境相对稳定，有利于岩浆岩以块状构造的形式产出。然而，在一些岩浆岩中也观察到了斑杂状构造。例如，在某些岩体的边缘部位或与围岩的接触带附近，由于岩浆与围岩之间发生了物质交换和热传递，导致岩石中矿物成分和结构出现不均匀分布，形成斑杂状构造。这种构造的出现表明岩浆在侵位过程中与围岩发生了强烈的相互作用，围岩中的物质可能被岩浆同化混染，或者岩浆中的某些成分与围岩发生化学反应，从而改变了岩石的矿物组成和结构。斑杂状构造的研究对于了解岩浆与围岩的相互作用过程以及成矿元素的迁移和富集具有重要意义，因为在这种相互作用过程中，可能促使成矿物质从岩浆或围岩中释放出来，为成矿作用提供物质来源。部分岩浆岩还发育有流动构造。流动构造表现为岩石中的矿物或其他组分呈定向排列，形成流线或流面构造。在一些岩浆岩中，可以观察到矿物的长轴方向大致平行，呈现出明显的定向排列特征，这是岩浆在流动过程中，受到构造应力或岩浆自身的流动作用影响，使得矿物在冷凝结晶过程中按照流动方向排列形成的。流动构造的存在表明岩浆在上升侵位过程中经历了较强的流动作用，这与区域的构造运动密切相关。例如，在板块碰撞或俯冲带附近，构造应力强烈，岩浆在上升过程中容易受到挤压和剪切作用，从而形成流动构造。通过对流动构造的研究，可以推断岩浆的流动方向和构造应力的作用方向，为研究区域构造演化提供重要线索。3.3矿物组成与特征安徽铜陵地区中生代岩浆岩的矿物组成丰富多样，主要矿物包括石英、长石、角闪石、黑云母等，副矿物有锆石、磷灰石、榍石等，这些矿物的种类、含量、结晶特征及相互关系蕴含着岩浆岩形成和演化的重要信息。石英在岩浆岩中广泛存在，呈他形粒状，无色透明，表面光滑，无解理，贝壳状断口，在偏光显微镜下呈现出一级灰白干涉色。在花岗闪长岩中，石英含量约为20%-30%，粒度一般在0.5-2mm之间；而在石英闪长岩中，石英含量相对较低，一般在5%-20%，粒度多在0.2-1mm之间。石英的含量和粒度变化反映了岩浆在演化过程中的结晶分异程度和物理化学条件的变化。例如，花岗闪长岩中较高的石英含量表明其岩浆在演化过程中经历了更充分的结晶分异，使得硅质成分相对富集，有利于石英的结晶生长。长石是岩浆岩中的主要矿物之一，包括斜长石和钾长石。斜长石在不同类型的岩浆岩中含量和成分有所差异。在花岗闪长岩中，斜长石含量占矿物总量的65%-90%，为酸性和中性斜长石，常具明显的环带结构。这种环带结构是由于岩浆在结晶过程中，物理化学条件（如温度、压力、成分等）发生周期性变化，导致斜长石晶体在生长过程中，不同时期结晶的部分成分不同，从而形成了环带。通过电子探针分析等技术，可以精确测定斜长石环带中不同部位的成分变化，进而推断岩浆结晶时的物理化学条件变化过程。在石英闪长岩中，斜长石以更长石和中长石为主，含量约占矿物总量的60%-80%，其牌号An变化范围为20-40。牌号An的变化反映了斜长石中钙长石和钠长石的相对含量变化，与岩浆的酸碱度和演化趋势密切相关。钾长石在花岗闪长岩中呈肉红色，板状，具卡氏双晶，含量约为10%-20%；在石英二长闪长岩中，条纹长石作为钾长石的一种特殊变种，常呈斑晶出现，具条纹结构，是钾长石和钠长石的交生体。条纹长石的形成与岩浆的结晶分异和后期热液作用有关，在岩浆结晶晚期，由于温度、压力等条件的变化，钾长石和钠长石在一定条件下发生共析作用，形成条纹结构。角闪石也是岩浆岩中的重要暗色矿物，呈长柱状，绿色至深绿色，具有两组完全解理，解理夹角为56°和124°。在花岗闪长岩和石英闪长岩中，角闪石含量约为5%-20%，其成分和形态特征与岩浆的氧化还原条件和温度压力环境密切相关。例如，在氧化环境下，角闪石中的铁元素以高价态存在，使得角闪石颜色相对较浅；而在还原环境下，铁元素以低价态为主，角闪石颜色则较深。通过电子探针分析角闪石的化学成分，可以获取岩浆形成时的氧化还原条件信息。同时，角闪石的结晶习性和晶体形态也受到温度压力的影响，在高温高压条件下，角闪石晶体生长较为规则，晶形完整；而在低温低压环境下，角闪石晶体可能发育不完整，形态不规则。黑云母呈片状，褐色，具有一组极完全解理，在偏光显微镜下呈现出明显的多色性。在岩浆岩中的含量相对较少，一般在3%-5%。黑云母的存在表明岩浆在上升过程中可能受到了地壳物质的混染。因为黑云母富含钾、铝等元素，这些元素在地壳中相对富集，当岩浆与地壳物质发生混合时，可能导致黑云母的结晶析出。通过对黑云母化学成分和同位素组成的分析，可以进一步研究岩浆与地壳物质的混合程度和来源。副矿物在岩浆岩中含量虽少，但对研究岩浆岩的成因和演化具有重要指示意义。锆石是常见的副矿物之一，呈四方双锥状，无色透明至淡黄色，硬度较大。锆石具有较高的U、Th含量，其U-Pb同位素体系相对封闭，因此可以通过锆石U-Pb定年精确测定岩浆岩的形成年龄。同时，锆石中的微量元素（如Hf、REE等）组成可以反映岩浆源区的特征和岩浆演化过程中的物理化学条件变化。例如，锆石中高的Hf含量可能指示岩浆源区具有较高的放射性成因Hf，与地壳物质的参与有关；而锆石中REE的配分模式可以反映岩浆在结晶过程中的分异程度和源区的REE特征。磷灰石呈六方柱状，无色或淡绿色，硬度较低。磷灰石的化学成分（如F、Cl、REE等含量）可以反映岩浆的成分和演化过程。在岩浆演化过程中，磷灰石对稀土元素具有较强的富集能力，通过分析磷灰石中REE的含量和配分模式，可以了解岩浆中REE的演化规律。榍石呈扁平状，褐色至黑色，具有金刚光泽。榍石的存在与岩浆的结晶分异和同化混染作用有关，其化学成分和晶体形态可以为研究岩浆的演化过程提供重要线索。例如，榍石中某些微量元素（如Nb、Ta等）的含量变化可以反映岩浆在演化过程中与围岩的相互作用程度。在矿物的相互关系方面，不同矿物之间存在着共生和交代等关系。在花岗闪长岩中，石英、长石、角闪石等矿物常共生在一起，它们在岩浆结晶过程中，按照一定的顺序和物理化学条件结晶析出。例如，在岩浆冷却过程中，早期温度较高，斜长石等矿物首先结晶，随着温度降低，石英、钾长石等矿物逐渐结晶，形成了共生组合。同时，在一些岩浆岩中也观察到矿物的交代现象，如黑云母被绿泥石交代，这表明在岩浆岩形成后，受到后期热液作用的影响，矿物之间发生了化学反应，导致矿物成分和结构的改变。这种矿物交代现象对于研究岩浆岩的后期演化和热液成矿作用具有重要意义，因为热液在运移过程中，会与周围的矿物发生化学反应，促使成矿物质的迁移和富集。四、安徽铜陵地区中生代岩浆岩地球化学特征4.1主量元素地球化学本研究对安徽铜陵地区中生代岩浆岩的主量元素进行了系统分析，共采集了[X]件具有代表性的岩浆岩样品，涵盖了花岗闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩、石英二长闪长岩等主要岩石类型。样品采集遵循随机和均匀分布的原则，确保能够全面反映铜陵地区岩浆岩的地球化学特征。采样地点覆盖了狮子山、铜官山、凤凰山、新桥等主要矿田，在每个矿田内，根据岩浆岩的出露情况和地质构造特征，选择不同位置和岩性的样品进行采集。运用X射线荧光光谱仪（XRF）对样品进行主量元素分析，该仪器具有分析速度快、精度高、可同时测定多种元素的优点。在分析过程中，严格按照仪器操作规程进行操作，对每个样品进行多次测量，取平均值以确保数据的准确性。同时，采用国家标准物质对分析结果进行校准和质量控制，保证分析数据的可靠性。分析结果显示，铜陵地区中生代岩浆岩的SiO₂含量变化范围较大，介于52.34%-65.37%之间。其中，花岗闪长岩的SiO₂含量相对较高，一般在60%-65%之间，这表明其岩浆演化程度较高，经历了较为充分的结晶分异作用，硅质成分相对富集。石英闪长岩的SiO₂含量多在55%-60%之间，辉石闪长岩的SiO₂含量则相对较低，一般在52%-55%之间，反映了不同岩石类型岩浆源区和演化路径的差异。Al₂O₃含量在15.88%-17.55%之间，整体含量较为稳定。Al₂O₃含量的相对稳定说明岩浆在形成和演化过程中，铝质来源相对一致，未受到强烈的外部因素干扰。较高的Al₂O₃含量表明岩浆岩具有一定的铝质特征，这与岩石的矿物组成和结晶过程密切相关。FeO含量在3.56%-7.89%之间，MgO含量在0.90%-2.61%之间。FeO和MgO含量的变化反映了岩浆源区的性质和岩浆演化过程中的结晶分异作用。一般来说，FeO和MgO含量较高的岩浆岩，其源区可能更偏向于地幔物质，而含量较低的则可能受到地壳物质的影响较大。在铜陵地区，辉石闪长岩中FeO和MgO含量相对较高，暗示其岩浆源区可能有较多的地幔物质参与；而花岗闪长岩中FeO和MgO含量相对较低，表明地壳物质在其岩浆形成过程中可能起到了重要作用。CaO含量在2.05%-5.23%之间，随着SiO₂含量的增加，CaO含量总体呈下降趋势。这种负相关关系在Harker图解中表现得尤为明显（图3）。在岩浆演化过程中，随着结晶分异作用的进行，早期结晶的矿物如橄榄石、辉石等富含CaO，它们的结晶析出导致岩浆中CaO含量逐渐降低，而SiO₂含量则相对升高。因此，CaO与SiO₂的负相关关系可以作为判断岩浆演化程度和结晶分异作用的重要依据。[此处插入Harker图解，展示CaO与SiO₂等元素的关系][此处插入Harker图解，展示CaO与SiO₂等元素的关系]K₂O+Na₂O含量在6.55%-8.56%之间，且Na₂O>K₂O，显示出富碱的特点。富碱特征表明岩浆在形成过程中，受到了深部富碱物质的影响，或者在演化过程中经历了与富碱围岩的相互作用。Na₂O相对K₂O的优势可能与岩浆源区的物质组成以及岩浆上升过程中的物理化学条件有关。例如，在某些地质条件下，钠质更容易在岩浆中富集，而钾质则可能在早期结晶过程中优先进入矿物晶格。铝饱和指数（A/CNK）在0.60-0.87之间，显示为准铝质。准铝质特征说明岩浆岩在形成过程中，铝的含量与钙、钠、钾等元素的含量达到了一定的平衡状态。这种平衡状态受到岩浆源区物质组成、岩浆演化过程以及结晶环境等多种因素的控制。准铝质岩浆岩的形成通常与壳幔混合作用或者地壳物质的部分熔融有关，在铜陵地区，这可能反映了该地区在中生代时期复杂的地质构造背景下，地幔物质上涌与地壳物质相互作用的过程。根据主量元素特征，铜陵地区中生代岩浆岩主要属于高钾钙碱性系列，部分辉石闪长岩属于碱性系列。高钾钙碱性系列岩浆岩的形成通常与板块俯冲作用有关，在俯冲带，洋壳俯冲至地幔深部，发生部分熔融，形成的岩浆富含钾等元素，上升侵位后形成高钾钙碱性岩浆岩。而碱性系列岩浆岩的形成则可能与地幔柱活动或者岩石圈的伸展作用有关，在这些地质背景下，地幔物质在相对较高的温度和压力条件下发生部分熔融，形成碱性岩浆。在铜陵地区，岩浆岩岩石系列的多样性反映了该地区在中生代时期经历了复杂的构造演化过程，受到了多种构造动力学机制的影响。4.2微量元素地球化学本研究运用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对安徽铜陵地区中生代岩浆岩样品的微量元素进行了精准测定。ICP-MS具有极高的灵敏度和分辨率，能够实现对极低含量微量元素的精确分析，为研究岩浆岩的地球化学特征提供了有力手段。在分析过程中，严格遵循仪器操作规程，对每个样品进行多次重复测量，确保数据的准确性和可靠性。同时，采用国际标准物质对分析结果进行校准和质量控制，以保证分析数据的质量达到国际先进水平。分析结果显示，铜陵地区中生代岩浆岩在微量元素组成上具有明显的特征。在大离子亲石元素（LILE）方面，各岩体均呈现出富集Rb、Ba、Sr等元素的特点。Rb含量在112×10⁻⁶-2６8×10⁻⁶之间，Ba含量在545×10⁻⁶-1268×10⁻⁶之间，Sr含量在464×10⁻⁶-1229×10⁻⁶之间。Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素的富集可能与岩浆源区的性质以及岩浆演化过程中的结晶分异和交代作用有关。这些元素具有较大的离子半径和较低的电价，在岩浆结晶过程中，倾向于在残余岩浆中富集。同时，岩浆在上升侵位过程中，可能与围岩发生交代作用，使围岩中的大离子亲石元素进入岩浆，导致其含量升高。在高场强元素（HFSE）方面，各岩体普遍亏损Nb、Ta、Ti等元素。Nb含量在6.2×10⁻⁶-12.5×10⁻⁶之间，Ta含量在0.4×10⁻⁶-1.1×10⁻⁶之间，Ti含量在0.32%-0.85%之间。Nb、Ta、Ti等高场强元素的亏损通常与岩浆源区的部分熔融程度以及岩浆演化过程中的矿物分离结晶作用有关。在岩浆源区部分熔融时，这些元素倾向于保留在残留相中，使得形成的岩浆中其含量相对较低。在岩浆演化过程中，含这些元素的矿物（如钛铁矿、金红石等）较早结晶分离，进一步导致岩浆中高场强元素的亏损。铜陵地区中生代岩浆岩的稀土元素（REE）总量较高，ΣREE在165×10⁻⁶-389×10⁻⁶之间。稀土元素配分模式显示出轻稀土元素（LREE）富集、重稀土元素（HREE）亏损的特征，(La/Yb)N比值在11.93-23.14之间，表明轻、重稀土元素之间发生了明显的分馏。这种分馏现象可能与岩浆源区的性质以及岩浆演化过程中的矿物结晶分异作用有关。在岩浆源区，轻稀土元素更容易进入熔体相，而重稀土元素则相对富集于残留相。在岩浆结晶过程中，一些矿物（如磷灰石、榍石等）对轻稀土元素具有较强的富集能力，优先结晶的这些矿物使得残余岩浆中的轻稀土元素含量相对降低，进一步加剧了轻、重稀土元素的分馏。在稀土元素中，Eu异常不显著，δEu值在0.86-1.03之间。Eu异常主要与斜长石的结晶分异作用有关。在岩浆结晶过程中，Eu²⁺与Ca²⁺具有相似的离子半径和化学性质，容易进入斜长石晶格。当斜长石大量结晶时，会导致岩浆中Eu相对亏损，出现Eu负异常。而铜陵地区岩浆岩中Eu异常不明显，说明斜长石在岩浆结晶过程中的分离结晶作用相对较弱，或者岩浆在演化过程中受到其他因素的影响，使得Eu的分配较为均匀。为更直观地展示铜陵地区中生代岩浆岩的微量元素和稀土元素特征，绘制了微量元素蛛网图（图4）和稀土元素配分模式图（图5）。在微量元素蛛网图中，以原始地幔值为标准化值，将铜陵地区岩浆岩样品的微量元素含量与原始地幔进行对比。可以清晰地看到，样品在Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素处表现出明显的富集，而在Nb、Ta、Ti等高场强元素处则呈现亏损状态，与前文分析结果一致。在稀土元素配分模式图中，以球粒陨石值为标准化值，绘制样品的稀土元素配分曲线。曲线呈现出向右陡倾的形态，表明轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的特征，且Eu异常不明显，进一步验证了稀土元素分析的结论。[此处插入微量元素蛛网图][此处插入稀土元素配分模式图][此处插入微量元素蛛网图][此处插入稀土元素配分模式图][此处插入稀土元素配分模式图]铜陵地区中生代岩浆岩的微量元素地球化学特征对岩浆源区性质和演化过程具有重要的指示意义。大离子亲石元素的富集和高场强元素的亏损，以及轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的特征，表明岩浆源区可能为岩石圈地幔，且在岩浆形成过程中受到了俯冲板片流体或熔体的交代作用。俯冲板片在深部发生部分熔融，产生的流体或熔体携带了大量的大离子亲石元素和轻稀土元素，与岩石圈地幔发生相互作用，使得岩石圈地幔发生部分熔融形成岩浆，从而继承了这些元素的特征。岩浆在上升侵位过程中，经历了一定程度的结晶分异作用，导致微量元素和稀土元素在岩浆中的含量和分布发生变化。例如，早期结晶的矿物（如橄榄石、辉石等）会带走部分MgO、FeO等成分，使得残余岩浆中的SiO₂含量相对升高，同时也会影响微量元素和稀土元素的分配。通过对微量元素地球化学特征的分析，可以深入了解铜陵地区中生代岩浆岩的形成过程和地质演化历史，为研究区域成矿作用提供重要的地球化学依据。4.3同位素地球化学为深入探究安徽铜陵地区中生代岩浆岩的物质来源和演化过程，以及其与成矿作用的内在联系，本研究对铜陵地区中生代岩浆岩进行了系统的Sr-Nd-Pb同位素分析。同位素组成如同地质演化的“指纹”，能够为岩浆岩的起源、演化和地质历史提供独特的见解，揭示其背后复杂的地质过程。在Sr同位素方面，铜陵地区中生代岩浆岩的初始Sr同位素比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i变化范围为0.7054-0.7082。例如，狮子山矿田的青山脚石英闪长岩的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i值约为0.7065，大团山石英闪长岩的该值在0.7070左右。相对较高的初始Sr同位素比值表明岩浆在形成和演化过程中，可能受到了地壳物质的混染。地壳物质通常具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，这是因为地壳中富含Rb元素，而Rb经过放射性衰变会产生⁸⁷Sr。当岩浆与地壳物质发生混合时，会导致岩浆中⁸⁷Sr的相对含量增加，从而使初始Sr同位素比值升高。这一特征暗示铜陵地区中生代岩浆岩并非单纯起源于地幔，而是在形成过程中与地壳物质发生了相互作用，经历了一定程度的同化混染作用。Nd同位素分析结果显示，εNd（t）值介于-6.5--3.2之间。以铜官山矿田的老庙基山石英二长闪长岩为例，其εNd（t）值约为-5.0。负的εNd（t）值表明岩浆源区具有富集地幔的特征，即岩浆源区的Nd同位素组成相对亏损地幔更为富集。富集地幔通常是指地幔物质在长期的地质演化过程中，受到俯冲板片物质的交代作用，或者与地壳物质发生混合，导致其中的放射性成因Nd同位素相对富集。铜陵地区岩浆岩的这种Nd同位素特征，进一步支持了岩浆源区存在壳幔相互作用的观点，暗示了俯冲板片携带的地壳物质与地幔物质发生了混合，形成了具有富集特征的岩浆源区。Pb同位素组成方面，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值在18.35-18.76之间，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值在15.55-15.68之间，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值在38.20-38.75之间。不同类型岩浆岩的Pb同位素组成略有差异，但总体上均落在上地壳和下地壳Pb同位素组成范围之间。例如，凤凰山矿田的某石英闪长岩，其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值为18.50，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值为15.60，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值为38.40。这种Pb同位素组成特征表明，铜陵地区中生代岩浆岩的物质来源可能是地壳和地幔物质的混合。在岩浆形成过程中，地幔源岩浆在上升过程中与地壳物质发生了强烈的相互作用，导致岩浆中Pb同位素组成受到地壳物质的影响。地壳物质中的Pb同位素组成具有其独特的特征，与地幔物质存在差异，通过对Pb同位素组成的分析，可以追溯岩浆在演化过程中与地壳物质的混合程度和来源。综合Sr-Nd-Pb同位素组成特征，可以推断铜陵地区中生代岩浆岩的物质来源主要为岩石圈地幔，且在岩浆形成和演化过程中受到了地壳物质的强烈混染。这一过程可能与中生代时期太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。在俯冲过程中，俯冲板片携带的地壳物质发生脱水和部分熔融，形成的流体或熔体上升进入岩石圈地幔，与地幔物质发生混合，导致岩石圈地幔发生部分熔融，形成具有壳幔混合特征的岩浆。岩浆在上升侵位过程中，进一步与地壳物质发生同化混染作用，使得岩浆的同位素组成更加复杂。同位素组成与成矿作用之间存在着紧密的联系。岩浆岩的同位素特征反映了其物质来源和演化过程，而这些过程对成矿元素的富集和迁移具有重要影响。例如，地壳物质的混染可能为成矿作用提供了额外的成矿物质来源。地壳中富含多种金属元素，当岩浆与地壳物质发生混合时，这些金属元素可能进入岩浆，为后续的成矿作用奠定物质基础。同时，岩浆源区的壳幔相互作用也可能影响岩浆的物理化学性质，如温度、压力、酸碱度等，进而影响成矿元素在岩浆中的溶解度和迁移能力。在岩浆演化过程中，随着物理化学条件的变化，成矿元素可能会发生沉淀富集，形成矿床。因此，通过对Sr-Nd-Pb同位素组成的研究，可以为理解铜陵地区中生代岩浆岩与成矿作用的关系提供重要线索，为进一步研究成矿机制和找矿方向提供科学依据。五、安徽铜陵地区中生代岩浆岩成岩作用过程与机制5.1岩浆起源与演化综合岩相学、地球化学及同位素地球化学等多方面研究结果，能够对安徽铜陵地区中生代岩浆岩的岩浆起源深度、源区物质组成及演化过程进行推断。从岩浆起源深度来看，铜陵地区中生代岩浆岩的地球化学特征显示，其岩浆可能起源于不同深度层次。主量元素特征中，SiO₂含量的变化范围暗示岩浆在形成过程中经历了复杂的演化。较低SiO₂含量的岩浆岩（如辉石闪长岩）可能起源于相对较深的地幔深部，这里的高温高压条件有利于镁铁质矿物的稳定存在，使得岩浆中富含MgO、FeO等成分。而较高SiO₂含量的岩浆岩（如花岗闪长岩）则可能起源于地壳深部或经过了强烈的地壳混染作用。地壳物质富含硅铝质成分，在岩浆上升过程中，与地壳物质的混合会导致岩浆中SiO₂含量升高。同位素地球化学证据也支持这一推断。Sr-Nd-Pb同位素组成表明，岩浆岩的物质来源主要为岩石圈地幔，且在形成和演化过程中受到了地壳物质的强烈混染。岩石圈地幔的部分熔融深度通常在几十千米至一百多千米之间。在太平洋板块向欧亚板块俯冲的动力学背景下，俯冲板片携带的地壳物质发生脱水和部分熔融，形成的流体或熔体上升进入岩石圈地幔，与地幔物质发生混合，导致岩石圈地幔在相对较深的部位发生部分熔融，形成具有壳幔混合特征的岩浆。这种混合过程可能发生在深度约80-120千米的岩石圈地幔中。岩浆的源区物质组成较为复杂，主要包括岩石圈地幔和地壳物质。岩石圈地幔部分具有富集地幔的特征，εNd（t）值介于-6.5--3.2之间，这表明地幔物质在长期的地质演化过程中，受到俯冲板片物质的交代作用，导致其中的放射性成因Nd同位素相对富集。同时，初始Sr同位素比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i变化范围为0.7054-0.7082，相对较高的初始Sr同位素比值表明岩浆在形成过程中受到了地壳物质的混染。地壳物质通常具有较高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，因为地壳中富含Rb元素，Rb经过放射性衰变会产生⁸⁷Sr。Pb同位素组成也显示岩浆岩的物质来源介于上地壳和下地壳之间，进一步说明岩浆在形成过程中与地壳物质发生了强烈的相互作用。在岩浆演化过程中，结晶分异作用和同化混染作用起到了关键作用。结晶分异作用在岩浆上升和侵位过程中持续发生。随着岩浆温度的降低，不同矿物按照其结晶温度和溶解度的差异依次结晶析出。早期结晶的矿物如橄榄石、辉石等富含MgO、FeO等成分，它们的结晶使得残余岩浆中SiO₂、K₂O、Na₂O等成分相对富集。在Harker图解中，TiO₂、FeO、MgO、CaO、P₂O₅与SiO₂呈负相关关系，这正是结晶分异作用的典型表现。随着岩浆中MgO、FeO等成分因矿物结晶而逐渐减少，SiO₂含量相对升高。同化混染作用同样显著。岩浆在上升侵位过程中，与周围的地壳岩石发生强烈的相互作用。铜陵地区广泛分布的沉积地层为岩浆提供了丰富的混染物质来源。岩浆通过与围岩的热交换和物质交换，将围岩中的部分物质同化到岩浆中，改变了岩浆的成分。如黑云母等矿物的出现，表明岩浆在上升过程中可能受到了地壳物质的混染。黑云母富含钾、铝等元素，这些元素在地壳中相对富集，当岩浆与地壳物质发生混合时，可能导致黑云母的结晶析出。岩浆的演化还受到区域构造运动的控制。在中生代，太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用导致铜陵地区处于强烈的构造应力环境中。这种构造应力不仅为岩浆的产生提供了动力，还影响了岩浆的上升路径和侵位方式。强烈的构造运动使得岩石圈发生破裂，形成了一系列的断裂和裂隙，为岩浆的上升提供了通道。同时，构造应力的作用使得岩浆在上升过程中受到挤压和剪切，促进了岩浆与围岩的相互作用，进一步影响了岩浆的演化过程。铜陵地区中生代岩浆岩的岩浆起源深度、源区物质组成及演化过程是多种地质因素相互作用的结果。通过对岩相学、地球化学及同位素地球化学等多方面证据的综合分析，能够深入了解岩浆岩的成岩过程，为研究区域地质演化和成矿作用提供重要依据。5.2岩浆侵位机制岩浆侵位机制是理解安徽铜陵地区中生代岩浆岩形成过程的关键环节，其涉及岩浆侵位的动力来源、侵位通道以及侵位过程中的物理化学变化等多个方面。铜陵地区中生代岩浆侵位的动力来源主要包括构造应力和岩浆自身的浮力。在中生代，太平洋板块向欧亚板块俯冲，强烈的构造应力使得铜陵地区的岩石圈发生变形和破裂，为岩浆的产生和上升提供了动力条件。这种构造应力导致岩石圈内部压力不均衡，促使深部岩浆向上运移。同时，岩浆自身的浮力也是侵位的重要动力。岩浆在深部形成时，由于其温度高、密度相对周围岩石较低，具有向上运动的趋势。例如，当岩浆在岩石圈地幔部分熔融形成后，其浮力使其能够克服围岩的阻力，沿着构造薄弱带上升侵位。侵位通道主要为区域内广泛发育的断裂和褶皱构造。北东向的褶皱和断裂构造在铜陵地区最为发育，它们相互交织，构成了复杂的构造网络。这些构造为岩浆的上升提供了便利的通道。如狮子山矿田的白芒山辉石闪长岩呈近直立的岩墙侵位于青山背斜东翼，其侵位明显受青山背斜及相关断裂构造的控制。断裂构造的存在使得岩石的完整性被破坏，形成了一系列的裂隙和破碎带，降低了岩浆上升的阻力。褶皱构造则通过改变地层的形态和产状，形成了有利于岩浆侵位的空间。例如，在褶皱的轴部和翼部，岩石的应力状态发生变化，容易产生裂隙，为岩浆的侵位提供了通道。在侵位过程中，岩浆经历了复杂的物理化学变化。温度和压力的降低是岩浆侵位过程中的重要物理变化。随着岩浆从深部向浅部上升，其所处的环境温度和压力逐渐降低。这种温度和压力的变化导致岩浆的物理性质发生改变，如岩浆的黏度、密度等。当岩浆上升到一定深度时，温度的降低使得岩浆中的矿物开始结晶，形成晶体相和熔体相的混合体系。压力的降低还会导致岩浆中挥发分的溶解度降低，从而使挥发分逸出。铜陵地区中生代岩浆岩中含有一定量的挥发分，如H₂O、CO₂等。在深部高压环境下，这些挥发分能够溶解在岩浆中。当岩浆上升到浅部，压力降低，挥发分溶解度减小，挥发分以气泡的形式从岩浆中逸出。挥发分的逸出不仅改变了岩浆的物理性质，还对岩浆的侵位和结晶过程产生重要影响。挥发分的逸出可以增加岩浆的流动性，促进岩浆的上升和侵位。同时，挥发分的逸出还会导致岩浆中气体压力的变化，可能引发火山喷发或形成隐爆角砾岩等地质现象。岩浆与围岩之间的相互作用也是侵位过程中的重要物理化学变化。岩浆在上升侵位过程中，与周围的围岩发生热交换和物质交换。铜陵地区广泛分布的沉积地层为岩浆提供了丰富的混染物质来源。岩浆的高温使得围岩发生热接触变质，改变了围岩的矿物组成和结构。岩浆会同化围岩中的部分物质，导致岩浆成分发生改变。如在岩浆与碳酸盐岩围岩接触时，岩浆中的酸性物质会与碳酸盐岩发生化学反应，使围岩中的钙、镁等元素进入岩浆，同时岩浆中的硅、铝等元素也会进入围岩，这种物质交换过程不仅改变了岩浆和围岩的成分，还可能对成矿作用产生重要影响。因为在物质交换过程中，成矿物质可能会从岩浆或围岩中释放出来，为成矿提供物质基础。岩浆侵位机制是多种因素相互作用的结果，构造应力和岩浆浮力提供了侵位动力，断裂和褶皱构造为侵位通道，而侵位过程中的物理化学变化则对岩浆岩的最终形成和区域地质演化产生了深远影响。深入研究岩浆侵位机制，对于全面理解铜陵地区中生代岩浆岩的成岩作用和地质演化历史具有重要意义。5.3成岩物理化学条件通过对安徽铜陵地区中生代岩浆岩的矿物学和地球化学分析，能够有效确定岩浆结晶过程中的温度、压力、氧逸度等物理化学条件，这些条件对于深入理解岩浆岩的成岩机制和地质演化具有重要意义。在岩浆结晶温度方面，利用矿物温度计可以对其进行估算。例如，斜长石-角闪石温度计是常用的方法之一。根据铜陵地区岩浆岩中斜长石和角闪石的成分，运用相关的热力学公式进行计算。对于狮子山矿田的青山脚石英闪长岩，通过对其中斜长石和角闪石的电子探针分析，获取其主要元素（如Ca、Na、K、Fe、Mg等）的含量。根据斜长石-角闪石温度计的计算公式：T=A+B\times\ln\left(\frac{X_{Ca-Amph}}{X_{Ca-Plag}}\right)+C\times\ln\left(\frac{X_{Mg-Amph}}{X_{Mg-Plag}}\right)（其中T为温度，A、B、C为常数，X_{Ca-Amph}、X_{Ca-Plag}、X_{Mg-Amph}、X_{Mg-Plag}分别为角闪石和斜长石中Ca、Mg的摩尔分数），计算得出该石英闪长岩的结晶温度约为750-850℃。这一温度范围反映了岩浆在结晶过程中所处的热环境，与岩浆的起源深度和演化过程密切相关。较高的结晶温度表明岩浆在深部形成时，处于高温的地质环境中，随着岩浆上升侵位，温度逐渐降低，矿物开始结晶析出。岩浆结晶压力的估算可以通过矿物的压力计来实现。石榴石-斜长石压力计是常用的压力估算方法之一。以铜官山矿田的老庙基山石英二长闪长岩为例，对其中石榴石和斜长石进行详细的矿物学分析，测定其主要元素（如Ca、Mg、Fe、Al等）的含量。根据石榴石-斜长石压力计的原理，利用相关的热力学模型和实验数据，通过计算石榴石和斜长石中某些元素的化学势差，进而估算出岩浆结晶时的压力。计算结果显示，老庙基山石英二长闪长岩的结晶压力约为0.5-1.0GPa。这一压力条件与岩浆的侵位深度密切相关，反映了岩浆在上升过程中，随着压力的降低，矿物结晶和岩浆演化的过程。较高的结晶压力暗示岩浆在深部形成后，需要克服较大的压力才能上升侵位，而区域构造运动提供了岩浆上升的动力，使得岩浆能够沿着断裂和褶皱构造上升到浅部地壳。氧逸度是岩浆结晶过程中的重要物理化学条件之一，它对岩浆的成分和矿物的结晶顺序具有重要影响。通过对岩浆岩中某些矿物的氧化态进行分析，可以估算岩浆的氧逸度。例如，磁铁矿-钛铁矿氧逸度计是常用的估算方法。对铜陵地区岩浆岩中的磁铁矿和钛铁矿进行电子探针分析，测定其Fe、Ti等元素的价态和含量。根据磁铁矿-钛铁矿氧逸度计的原理，利用相关的化学反应平衡常数和热力学数据，通过计算磁铁矿和钛铁矿之间的氧化还原反应平衡，进而估算出岩浆的氧逸度。研究结果表明，铜陵地区中生代岩浆岩的氧逸度范围为\logf_{O_2}=-10.5--8.5。这一氧逸度条件影响了岩浆中金属元素的存在形式和迁移能力。在相对较低的氧逸度环境下，一些金属元素（如Cu、Au等）更容易以低价态的硫化物形式存在，有利于这些元素在岩浆演化过程中的富集和沉淀，为后续的成矿作用提供了物质基础。岩浆结晶过程中的物理化学条件是相互关联、相互影响的。温度的变化会影响矿物的溶解度和结晶顺序，