杨秀清,张作衡,段士刚,赵辛敏,田宏海,杨作华.2016.北祁连桦树沟铜矿床矿物学和硫同位素特征及其成矿意义[J].矿床地质,35(1):185~195YANG XiuQing1, ZHANG ZuoHeng, DUAN ShiGang, ZHAO XinMin, TIAN HongHai and YANG ZuoHua.2016.Mineralogical and sulfur isotope characteristics of Huashugou copper deposit in Northern Qilian: Implications for metallogenesis[J].Mineral Deposits,35(1):185~195
（1 北京大学地球与空间科学学院， 北京100871； 2 中国地质科学院矿产资源研究所， 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室， 北京100037； 3 中国地质科学 院， 北京100037； 4 中国地质调查局西安地质调查中心， 陕西 西安710054； 5 酒泉钢铁集团镜铁山矿， 甘肃 嘉峪关735100）
本文由国土资源部公益性行业专项（编号: 200911007_16）和中国地质调查局地质调查项 目（编号: 1212011120988）联合资助
第一作者简介杨秀清， 男， 1987年生， 博士研究生， 矿物学、岩石学、矿床学专业。 Email： xiuqing2008@126.com
**通讯作者张作衡， 男， 1971年生， 博士， 研究员， 主要从事成矿作用和矿床地球 化学研究。 Email： zuoheng@hotmail.com
收稿日期2014_12_03
改回日期2015_11_25
i n Northern Qilian: Implications for metallogenesis
(1 School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China; 2 MLR Key Laboratory of Metallogeny and
Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China ;
3 Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 4 Xi ´an Center of China Geological Survey, Xi´an 710054,
Shaanxi, China; 5 J ingtieshan Mine, Jiuquan Iron and Steel Group, Jiayuguan 735100, Gansu, China)
北祁连造山带是中国典型的加里东造山带，同时也是备受关注的铁铜金成矿带（毛景文，20 03），产出有著名的镜铁山式铁矿床、白银厂式和石居里式铜矿床。20世纪80年代后期，冶 金工业部西北地质勘查局第五地质队在镜铁山铁矿床桦树沟矿区FeⅤ 铁矿体之下发现了铜 矿 体，引起矿山与地学界的高度重视，已探明铜金属储量达20万吨，平均品位1.82% （毛景 文等，1997；Sun et al.，1998；夏林圻等，1999）。
前人对桦树沟铁矿进行了大量的研究（杨化洲等， 1991；周涛发等， 1997；刘华山等， 1 998 ；薛春纪等， 1997；Sun et al.， 1998；毛景文等， 2003）， 铁矿石具有明显的条带状 构造 ， 主要由碧玉、镜铁矿（赤铁矿）、菱铁矿和重晶石组成， 矿石具有明显的Eu正异常， 大多 数学者认为桦树沟铁矿为海底喷气成因的条带状铁建造（BIF）（Zhang et al.， 2014；Li et al.， 2014；Yang et al.， 2015）。但是对于桦树沟铜矿的成因还存在争议， 有层控同 生 热液改造型（杨化洲等， 1991）、海底热水沉积（变质）_后期热液改造型（黄永平等， 1 992；周涛发等；1997）、喷流沉积型（Sedex)(薛春纪等， 1997；刘华山等， 1998；S un et al.， 1998）、加里东岩浆热液型（赵东宏等， 2002；2003；毛景文等， 2003；张 兰英 等， 2008）等。但归纳起来， 主要是同生海底喷流成矿和后生热液成矿两种争议。前人研 究表 明， 与条带状铁建造（BIF）有关的铜矿床与BIF可能为同期形成， 例如巴西Caraj ás 省Igarapé Bahia Cu_Au矿床（Dreher et al., 2008）， 也可能为后期热液成因， 例 如中国海南石禄BIF中的铜钴矿（许德如等， 2012）。最新工作表明， 北祁连西段镜铁山 式铁矿 床的下盘普遍发育铜矿化， 可能具有较大的找铜矿潜力。因此深入研究桦树沟铜矿床， 对 理 解北祁连该类型铜矿床成因及矿产勘查至关重要。桦树沟地区铜矿石类型较多，不同铜矿石 类型可能代表了不同的成因信息。本次研究在桦树沟铜矿床发现一层富铜矿体（块状）， 显示与其他铜矿体不同的野外地质特征。结合以往研究资料以及最新发现的野外地质现象， 本文补充分析了不同类型铜矿石中硫化物的成分和硫同位素数据，结合蚀变矿物的成分 特征，为重新探讨矿床成因及成矿过程提供更多依据。
北祁连造山带是一个典型的加里东造山带。该区自元古宙以来经历了大陆裂谷、板块作用（ 俯冲和闭合作用）和陆内造山 3种构造体制（夏林圻等，2003；Song et al.，2013），主 要出露元古宙到新生代地层（杨化洲等，1991）。桦树沟铜矿床位于镜铁山铁矿桦树沟矿区 西段。 矿区出露地层主要为中元古界镜铁山群下岩组， 地层由新到古依次是杂色千枚岩、 石英岩、 石英绢云母千枚岩、 碳质千枚岩、 钙质千枚岩、 灰绿色千枚岩、 铁矿床和黑 灰色千枚岩， 变质程度为低绿片岩相（图1）。
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图 1桦树沟铁铜矿地质图（据刘华山等，1998修改）
1—第四系； 2—石英岩； 3—大理岩； 4—千枚岩； 5—辉绿岩； 6—石英闪长玢岩； 7—断层； 8—铁矿体； 9—铜矿体； 10—剖面位置
Fig. 1Geological map of the Huashugou iron_copper deposit (modified after Liu et al., 1998)
1—Quaternary； 2—Quartzite； 3—Marble； 4—Phyllite； 5—Diabase； 6—Quartz_ diorite porphyrite； 7—Fault； 8—Iron orebody；
9—Copper orebody； 10—Geol ogical sectrion
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铜矿床位于镜铁山矿桦树沟矿区西部的Ⅴ 号铁矿体下盘 （图2a和图3a～e）， 矿化岩石或赋矿围岩由上而下依次是铁碧玉岩、 灰绿 色石英绢云母千枚岩和黑色碳质千枚岩（图2）。
区内主要构造为加里东期NW向紧密向斜褶皱和逆冲断层，局部发育NNW向剪切断裂。桦树沟 铁铜矿床中F10断裂是最主要的控矿断裂，位于Ⅴ号铁矿体的底板，断层走向与岩层走向基 本一致，倾角75～80°（毛景文等，2003）。 铜矿体赋存于FeⅤ矿体下部和底板围岩中，矿体受多层地层控制，主要包括铁碧玉岩、灰绿 色千枚岩层和碳质千枚岩层（图2b），产状基本与地层产状一致，矿体主要由CuⅠ和CuⅡ和 6个小矿体组成。CuⅠ主要为铁碧玉岩容矿铜矿体，长1010 m，厚0.94～34.49 m，延伸20 0～ 470 m，呈似层状和透镜状，矿体倾向210～230°，倾角60～85°，平均品位2.97%。CuⅡ 矿体分布于矿体下部的蚀变千枚岩中，矿体呈层状或透镜体状，最大延长大于600 m，厚度1 ～23.1 m，平均厚6.17 m。矿体倾向210°，倾角60～75°，平均品位2.77%（毛景文等 ，2003）。其余铜矿体多呈透镜状产出。
矿石自然类型主要有铁碧玉岩型（图3a、3e）和千枚岩型（图3c、3d）。本次发现的富 铜矿体主要位于铁碧玉岩型铜矿底板，属于CuⅠ矿体。矿石组构比较复杂，主要有脉状构 造 、块状构造、角砾状构造、浸染状构造，少见条带状构造，半自形_他形粒状结构、交代 结构、包含结构。矿石矿物主要为黄铜矿和黄铁矿，少量的斑铜矿、黝铜矿、镜铁矿、菱铁 矿和孔雀石等，脉石矿物主要为石英、碳酸盐矿物（铁白云石和白云石）、重晶石、绢云母 和绿泥石等。条带状矿石多分布在矿体上部或中上部（该类矿石目前 大多已被采完，前人研究认为这类矿石可能为原
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图 2桦树沟铁铜矿剖面图（a，据薛春纪等，1997）和地层柱状图（b，据毛景文等，2003 ）
Fig. 2Geological section (a, after Xue et al., 1997) and stratigraphic column ar section (b, after Mao et al., 2003)
of the Huashugou iron_copper deposit
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图 3桦树沟铁铜矿野外和显微照片a. 铁碧玉岩中石英_硫化物脉； b. 富（块状）铜矿体可见碳质千枚岩； c. 石英绢云母千 枚岩与碳质千枚岩界限截然； d. 石英绢云母千枚岩
中石英_硫化物脉； e. 碎裂含铜铁碧玉岩； f. 石英闪长玢岩脉； g. 块状铜矿石反射光 显微照片； h. 脉状铜矿石反射光显微照片； i. 绿泥石化、绢云母化含铜千枚岩
Ccp—黄铜矿； Py—黄铁矿； Qtz—石英； Sid—菱铁矿； Ser—绢云母； Bar—重晶石； Chl—绿泥石； Tet—黝铜矿
Fig. 3Field photographs and microphotographs of the Huashugou iron_copper depo sit
a. Quartz_sulfide vein in the iron jasperite; b. High_grade (massive) copper ore bodies in fault contact with carbonaceous phyllite; c. Clear distinction between quartz_sericite phyllite and carbonaceous phyllite; d. Quartz_sulfide vein in t he quartz_sericite phyllite. e. Cataclastic copper_bearing iron jasperite; f. Qu artz diorite porphyrite dike; g. Massive copper ore, reflected light; h. Vein_ty pe copper ore, reflected light; i. Copper_bearing phyllite with sericiti zation and chloritization Ccp—Chalcopyrite; Py—Pyrite; Qtz—Quartz; Sid—Siderite; Ser—Sericite; Bar— Barite; Chl—Chlorite; Tet—Tetrahedrite |
桦树沟铜矿石类型较多，本次研究发现一层富铜矿体沿黑色碳质千枚岩边部产出，其上盘岩 石为碧玉岩，矿层厚约2～4 m，产状与黑色碳质千枚岩基本一致，局部为断层接触，属于Cu Ⅰ矿体（图3b）。铜矿石主要呈块状构造，矿石矿物主要为黄铜矿，含量较高，高达75% ，黄铜矿呈他形，颗粒较粗。其次可见少量黄铁矿，黄铁矿呈浑圆状，可见溶蚀现象。脉石 矿物为石英、重晶石和碳酸盐矿物（图3g），这类铜矿石显示出明显不同于千枚岩型铜矿的 特征。千枚岩型铜矿中石英_碳酸盐_硫化物脉主要沿千枚理和千枚岩中的裂隙分布，其黄铜 矿 含量变化较大，金属矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、黝铜矿和镜铁矿等，脉石矿物主要为石英 、碳酸盐矿物、绢云母和绿泥石等（图3h、3i）。其中黄铜矿为细粒他形，通常交代黄铁矿 ，黄铁矿自形_半自形，常伴随有碎裂结构。本次研究将上述块状矿石（富铜矿体）与脉状 矿石（千枚岩型铜矿）两类铜矿石进行了系统的矿物学和硫同位素对比研究。块状矿石采自 桦树沟CuⅡ矿体2860水平黑色碳质千枚岩边部，矿石品位较高，可达20%以上（图3b）。脉 状矿石采自桦树沟CuⅡ矿体2760水平处，为千枚岩型铜矿石，矿石品位较低（图3d）。
矿物电子探针分析测试在中国地质科学院矿产资源研究所JEOL JXA8230 型电子探针完成， 加速电压20 kV，电流20 nA，束斑直径5 μm。前人对桦树沟铜矿床已做了大量的硫同位素 研 究，但是缺少不同类型铜矿石的对比分析，本文补充测试了上述两类铜矿石中硫同位素组成 。矿石样品主要采自桦树沟矿区井下，样品新鲜，未见风化蚀变。硫同位素测试在核工业北 京地质研究院测试研究中心仪器型号为Finnigan MAT_251型质谱仪上完成，以Cu2O做氧化 剂制备测试样品，测试结果采用国际标准CDT表达，分析精度优于±0.2‰。
用于电子探针测试的黄铁矿均为脉状矿石（石英_硫化物脉）中的黄铁矿，黄铁矿半自形_自 形 ，可见明显的碎裂结构，被黄铜矿交代。黄铁矿的w(Fe) 46.35%～47.54%，平均 46.86%；w(S) 51.87%～53.59%，平均52.98%，S/Fe 比值为1.90～2.01，平 均1.97（表1）。与黄铁矿理论值（Fe 46.55%，S 53.45%）相比，铁含量较高，硫含量 较低。Co和Ni含量都很低，w(Co)＞w(Ni)。
本文测试对象为块状铜矿石和脉状铜矿石中的黄铜矿。脉状矿石中黄铜矿含w(S) 3 3.87%～34.85%，平均34.51%；w(Fe) 30.41%～31.49%，平均30.68%；w ( Cu) 34.43%～34.73%，平均34.58，其次含少量的Pb（0～0.16%，平均为 0.07%），Co和Ni含量都很低，w(Co)＞w(Ni)（表 1）。块状矿石中黄铜矿含量较高，可高达75%， 注： 比值单位为1，空格表示未计算。
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表 1硫化物电子探针分析结果（w(B)/%）
Table 1Electron microprobe analyses of sulfides (w(B)/%)
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w(S) 33.67%～34.90%，平均3 4.18%；w(Fe) 30.39%～ 31.44%， 平均30.97%；w(Cu) 33.96～34.75，平均34.38%，Pb含量很低（0～0.05% ，平均0.02%），Co和Ni含量都很低，Co＞Ni（表1）。与标准黄铜矿理论值（S 34.92%， Fe 30.52 %，Cu 34.56%）相比，脉状铜矿石中黄铜矿S含量明显较低，Fe含量较高，铜含 量接近理论值；块状矿石黄铜矿S明显低于脉状矿石，Fe含量明显较高，Cu含量明显低于理 论值。
黝铜矿主要产于脉状铜矿石中，在铜矿体上部略多，呈他形粒状集合体、细脉状嵌布在黄铜 矿 石英脉中，也有与黄铜矿连生嵌布于石英晶隙中。w(S)为25.13%～25.71%，平均 25.52%，w(Sb)为24.57%～25.64%，平均25.07%；w(Cu)为 41.57%～ 42.19%，平均42.00%；w(As)为2.67%～3.20%，平均3.00%；w(F e)为3.78%～3.97%，平均3.91%，w(Zn)为0.74%～1.25%，平均1.09%（表1 ）。与理论值（S 25%，Sb 29%，Cu 46%）相比，S含量略高，Sb和Cu含量略低，这是由于Sb 和Cu被As、Fe、Zn替代。
绢云母主要赋存在脉状铜矿石中，是千枚岩中常见的变质/蚀变矿物组分。本区绢云母均有 不同程 度的绿泥石化，以致大多绢云母电子探针数据获得的是混合信息，3个未见绿泥石化的数据 见表2： w(SiO2) 46.43%～48.02%，w(Al2O3) 35.08%～37.02 %，w(K2O) 9.06%～9.77%，其他氧化物含量较低，w(Cl)为0.01%～0 .02%，F含量很低。
绿泥石化呈不规则状或细脉状，主要为交代绢云母形成（图3i），部分绿泥石也 混有绢云母的信息（K2O含量较高），本次测试的绿泥石均为脉状铜矿石中的绿泥石，五 个 有效点测试数据结果见表2，w(SiO2)变化范围为25.60%～26.55%，w(Fe O )为23.00%～24.84%，w(Al2O3) 18.81%～19.49%，w(MgO)为15 .16% ～17.11%，其他元素含量较低，w(Cl)为0～0.02%，基本不含F。在绿泥石分类图 解 中（赵杏媛等，1990）投影，全为镁铁绿泥石。Fe2+/Fe2++Mg2+比值为 0.4 3～0.48（平均0.46）。根据公式d001=14.339(0.1155AlⅣ(0.0201F e2+，t（℃）=（14.379-d001）/0.001（基于14个氧原子数，Niet o，1997；Battaglia，1999），获得绿泥的石形成温度为216.67～227.72℃，平均222℃ 。
本次测试的黄铁矿和黄铜矿硫同位素值变化范围相对较小，不同于前人所得的硫同位素值 (具有较大的变化范围，例如薛春纪等，1997；刘华山等，1998；注： 空格表示未达检测限或未计算。
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表 2绢云母和绿泥石电子探针分析结果（w(B)/%）
Table 2Electron microprobe analyses of sericite and chlorite (w(B)/%)
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表 3桦树沟铁铜矿床硫化物硫同位素测试结果
Table 3Sulfur isotope compositions of sulfides from
the Huashugou iron_coppe r deposit
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毛景文等，2003），这可能是 由于本次测试的铜矿石类型比较单一（块状矿石和脉状矿石）。硫同位素测试结果见表3和 图4，块状矿石中黄铜矿δ34S值变化范围为15.6‰～17.4‰，平均为16.7‰；脉 状矿石中黄 铜矿低于块状矿石中黄铜矿δ34S值，变化范围为13.2‰～16.2‰，平均为15.1‰ ，脉状矿石中黄铁矿δ34S相对较低，变化范围为9.3‰～13.4‰，平均值为11.2 ‰。
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图 4桦树沟铁铜矿床硫同位素直方图
Fig. 4δ34S histogram of sulfides from the Huashugou
iron_copper depos it
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前人对桦树沟铜矿床成因争论的焦点主要集中于是同生海底喷流成矿还是后期热液成矿。结 合前人研究成果，本次研究表明，桦树沟铜矿床块状铜矿石和脉状铜矿石在野外地质特征 、矿物组合、矿物化学和同位素等方面具有明显的差异性： ① 块状矿石主要产出于富铜矿 体中，其产状与地层基本一致，而本次研究的脉状矿石（千枚岩型），主要呈脉状赋存于千 枚岩中，显示后期热液成矿的特点； ② 块状矿石矿物组合为黄铜矿+少量黄铁矿+石英 +碳酸 盐矿物+重晶石，脉状矿石矿物组合为黄铜矿+黄铁矿+黝铜矿+镜铁矿+石英+碳酸盐矿物+绢 云母+绿泥石。脉状矿石中含有大量的黄铁矿、黝铜矿以及绢云母、绿泥石等蚀变矿物，而 块状矿石中未见到这几种矿物； ③ 块状矿石中黄铜矿低S、Cu而高Fe，而脉状矿石中黄铜 矿 低S高Fe。与块状矿石相比，脉状矿石中黄铜矿更接近理论值； ④ 本次测试结果表明 脉状矿 石中黄铜矿硫同位素值（13.2‰～16.2‰，平均为15.1‰）高于黄铁矿硫同位素值（9. 3‰～13.4‰，平均值为11.2‰），上述二者硫同位素值均低于块状矿石中黄铜矿硫同位 素值（15.6‰～17.4‰，平均为16.7‰）； ⑤ 毛景文等（2003）和周涛发等（1997） 对黄铜矿中的铅同位素研究发现，异常富集放射成因的206Pb、 2 07Pb和208Pb，而黄永平等（1992）研究则表明黄铜矿中的铅同位素含放射成 因Pb低，属正常Pb。这可能是由于前人所测铜矿石类型不同，不同类型矿石显示不同铅同位 素特征。上述差异性表明块状矿石和脉状矿石可能是不同时期热事件的产物，或者是经历了 不同的热液改造过程。
本次研究的块状矿石硫同位素值变化范围为15.6‰～17.4‰，与中元古代海水硫同位素 值比较一致（17‰±3‰，Strauss，1993），暗示硫主要来自海水。其次，块状矿石黄铜矿 颗 粒较粗，发生了明显的变质重结晶现象（图3g），表明其形成于变质作用之前。薛春纪等（ 1997）对于网脉状矿石研究认为其显示Sedex矿床的特征，也表明铜矿具有海底喷流沉积的 特征。块状矿石品位较高，主要产于黑色碳质千枚岩和铁碧玉岩的过渡部位，矿物成分比较 简单，主要为黄铜矿，其次含少量的黄铁矿、石英、碳酸盐矿物和重晶石，与其他VMS型矿 床矿石矿物组成比较相似（Zaccarini et al.，2008）。因此，笔者认为块状铜矿石主要为 海底喷流沉积成因。
脉状矿石主要呈石英_硫化物脉沿千枚理灌入或充填在千枚岩裂隙中，黄铜矿大 多细粒、他形，未见变质重结晶现象，大多显示交代结构，且矿（岩）石发生了明显的硅化 、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化，表明其形成时代晚于千枚岩，为后期热液成因。同时， 脉状矿石中硫化物硫同位素具有较大的正值（9.3‰～16.2‰），低于块状矿石，表 明脉 状矿石中硫同位素受到了后期热液的改造发生了明显的分馏作用。
同时，黄永平等（1992）通过对条带状、浸染状千枚岩型铜矿石和（网）脉状千枚岩型铜矿 石黄铜矿硫同位素对比研究，表明前者为同生沉积成因，而后者为后生热液成因。在Zartma n等（1981）全球铅构造模式演化线中，高放射性铅端员位于上地壳铅演化线之上，显示典 型的 壳源铅性质，而低放射性铅端员（后者）位于地幔与造山带之间，表现为幔源铅同位素组成 特征。前者测试对象主要是脉状矿石，为后期热液成因，在热液改造过程中有大量放射成因 铅加入，而后者可能显示海底喷流沉积Pb同位素特征。同时，脉状矿石黄铜矿Pb含量（平均 为0.072%）高于块状矿石Pb含量（平均0.016%），也可能是由于脉状矿石黄铜矿有放射成 因 铅加入造成的。上述表明，桦树沟铜矿同时存在有海底喷流沉积铜矿石和后期热液改造铜矿 石。徐卫东（2006）对CuⅠ和CuⅡ矿体地球化学研究表明，这两类铜矿体受后期热液改造 作 用明显不同，也认为桦树沟铜矿属海底喷流沉积叠加后期热液改造成因。
前人研究表明沉积岩容矿层状铜矿可以形成于成岩作用的早期、成岩作用晚期或成岩作用之 后（Chartrand et al.，1985）。桦树沟铜矿主要赋存于BIF型铁矿底板，产状与地层一致 （Sun et al.，1998；毛景文等，2003），与BIF有关的铜矿床，铜和BIF成矿物质都来源于 海底热液系统，部分铜矿床与BIF同期形成，例如巴西Carajás Provinc 地区BIF中Cu_Au矿 床（Dreher et al.，2008），而部分铜需要后期热液活化才能成矿，例如中国海南石禄B IF中的铜钴矿（许德如等，2008）。桦树沟铜矿床具有明显的层控的特点（Sun et al., 19 98 ）。本次研究结果表明海底热液喷流沉积时期已有一定规模铜矿形成（例如块状铜矿石）， 而更大规模的铜矿体（例如千枚岩中脉状铜矿石）主要为受后期热液改造形成，为海底喷流 沉积叠加后期热液改造成因。
研究区内块状矿石黄铜矿低S和Cu而高Fe，表明其可能形成于硫逸度相对较低、富铁的环境 中，与BIF形成环境比较一致（Bekker et al.，2010）。本次研究表明桦树沟铜矿床更 大规模的矿化作用主要发生于后期热液改造阶段，未矿化的BIF中w(Cu)高达897 ×10-6 （Yang et al., 2015），未矿化的千枚岩中w(Cu)高达1876×10 -6（Sun et al .， 1998），这些矿 源层在有利的地段受后其热液活化形成具有工业品位的铜矿体。对于后期改造阶段热液性质 有不同认识，杨化洲等（1991）和黄崇轲等（2001）根据铁矿体内石英脉中包裹体化学成 分及氢同位素测定结果，认为是具有热卤水性质的地下水热液Sun等（1998）根据部分铜 矿体普遍经历了变质作用及片理化，认为其主要是变质作用引起的后期热液活化；赵东宏等 （20 02；2003）、毛景文等（2003）和张兰英等（2008）根据铜矿化与石英闪长玢岩脉关系密切 且围岩蚀变发育，认为热液主要为岩浆热液。前人发现一个脉状矿石的硫同位素值为-1.9 ‰ （毛景文等，2003），显示岩浆硫的特征（郑永飞等，2000），表明硫同位素受到了岩浆热 液的还原作用。本次野外观察表明，脉状铜矿石赋矿围岩（千枚岩）主要发生硅化、碳酸岩 化、绢云母化和绿泥石化，表明热液流体主要为酸性热液。艾永富等（1998）认为在绿泥石 成分中，若 Fe 取代 Mg，表明其形成于相对酸性环境，反之，Mg取代 Fe，则表明相对碱性 环境。本区绿泥石主要为镁铁绿泥石（表2），表明其形成于酸性环境。薛春纪等（1997） 获得黄铜矿包裹体水pH=4.87，但是黄铜矿铅同位素特征（富集高放射性成因铅，毛景文 等，2003； 周涛发等，1997）明显不同于石英闪长玢岩铅同位素特征（张兰英等，2008），暗示其形成 还可能与地层中高放射性成因铅的加入有关。由于数据有限，还需要进一步研究。
本区绿泥石主要为镁铁绿泥石，主要为交代绢云母形成，F、Cl含量也与绢云母比较相似， 因此主要为继承绢云母中的F、Cl。在绿泥石交代绢云母的过程中还涉及MgO和FeO带入，K 2O 带出过程。这可能是由于绢云母与碳酸盐矿物（主要是白云石和菱铁矿）反应而成，即绢云 母+白云石（或菱铁矿）＋水→绿泥石+CO2。前人对黄铁矿和黄铜矿中的包裹体水研究表 明，其阳离子主要为Ca2+，Mg2+，Na+，K+（张连昌等，1997），其中Ca 2+和Mg2+可能主要来自碳酸盐，K+主要来自绿泥石化过程从绢云母中带出的K +，阴离子主要为Cl-，与绿泥石和绢云母中含有相对较高的Cl-一致，而F含量很低， 表明铜主要以氯化物的形式搬运，例如与酸 性侵入体有关斑岩铜矿以及IOCG矿床，富Cl硅酸盐是常见的矿物。脉状铜矿石中与黄铜矿共 生的石英流体包裹体均一温度为115～260℃（毛景文等，2003），与利用绿泥石获得的温度 216.67～227.72℃（平均222℃）比较一致，这可能表明在岩浆热液演化早期阶段Cu主要 以 氯化物形式搬运，当岩浆热液演化到晚期，温度降低，有利于铜在有利部位卸载而形成热液 铜矿。
综上所述，前人研究认为后期热液改造作用可能与区内中酸性岩脉有关（图1），矿区 内石 英闪长玢岩脉主要为加里东造山作用的产物（赵东宏等，2003；毛景文等，2003；张兰英等 ，2008），加里东期北祁连西段洋盆收缩，洋壳向陆块下俯冲，华北板块与柴达木、中祁连 板块发生碰撞，桦树沟铜矿床以及浅成侵入相闪长玢岩岩脉形成（张兰英等，2008）。本次 研究推测，可能是后期热液通过水_岩交换反应，萃取了镜铁山群中的Cu，Cu主要以氯 化物形式搬运，同时使围岩发生硅化、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化，当热液演化到晚期 ，由于温度降低，成矿物质在有利地段卸载，形成后期热液铜矿，同时海底喷流沉积期形成 的铜矿石可能也受到后期热液的影响使其品位升高。
（1） 北祁连山西段桦树沟铜矿赋存于铁矿体底板，产于碎屑岩_碳酸盐岩建造之中，矿体 具有明显的层控特点。铜矿石类型较多，对新发现的富铜矿体的块状矿石和千枚岩 容矿的脉状矿石进行了对比分析，认为它们可能为不同热事件的 产物。
（2） 硫同位素表明块状铜矿石硫主要来自同期海水，后期热液铜矿石硫可能主要来自受还 原的硫化物和硫酸盐矿物。
（3） 铜矿体围岩可见硅化、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化，蚀变矿物（绢云母和绿泥石 ）矿物学特征，暗示后期热液可能与区内中酸性热液活动有关(有待进一步研究)，绿泥石 温度计指示后期热液成矿温度为222℃左右。
（4） 北祁连西段镜铁山式铁矿下盘普遍发育铜矿化，综合研究表明，桦树沟铜矿床为海底 喷流沉积叠加热液改造型铜矿床。
志谢野外工作得到了酒钢集团镜铁山矿柏雄、张延东、张光鹏等工作人员的帮 助和支持 ，电子探针分析得到了中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇研究员等的帮助，硫 同位素测试得到了核工业北京地质研究院相关工作人员的帮助，匿名审稿人提出了宝贵意见 ，在此一并表示衷心的感谢！
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