川滇黔相邻区峨眉山玄武岩浆演化过程中铜元素的分配规律与迁移形式研究

The activity of mantle plume led to a high copper background value in the Late Permian Emeishan basalts (the average copper contents of basalts is several times higher than the average contents of copper in the global basalts), and formed a large area of native copper, which ore minerals are dominated by native copper in the contiguous region between Sichuan, Yunnan and Guizhou Provinces, China. Researching the distribution of copper is great significance for understanding the evolution of Emeishan basalts .Our samples are the Emeishan basalts, we will study the mineralogy and geochemistry of basalt by electron microprobe, scanning electron microscopy, cathode-ray luminescence, ion mass spectrometry, LA-ICP-MS and other advanced micro-analytical techniques, through the determination of copper contents in basalt crystalline phases (phenocrysts,matrixs) and amygdales, revealing the factors about copper distributed to the phase with basalt magma evolution, and identify the copper distribution characteristics of basalt in the different eruption cycles and different lithologic (lard basalt, air-amygdale basalt, porphyritic basalt), discuss the enrichment trends and elements transport forms of copper with magma evolution. Our objective is through above research to Deepen basaltic magma evolution mechanism and rich plume diagenesis and mineralization theory.

地幔柱活动引起的晚二叠世峨眉山玄武岩具有高铜背景值（玄武岩全岩中铜的平均含量比全球玄武岩平均值高数倍），并在川滇黔相邻区形成了大面积的自然铜矿化。研究峨眉山玄武岩中铜元素的分配规律与迁移形式将对认识玄武岩岩浆演化有着重要意义。本申请拟选取川滇黔相邻区新鲜峨眉山玄武岩为研究对象，利用电子探针、扫描电镜、阴极发光、等离子质谱与激光剥蚀电感耦合等离子质谱等先进的微区分析测试技术，对该地区玄武岩进行系统的矿物学与地球化学研究，通过测定铜元素在玄武岩各个结晶相（斑晶、基质）和气孔-杏仁体（过度相）、不同喷发旋回不同岩性段（微晶、斜斑玄武岩，过度相中含杏仁玄武岩）中的含量，结合微区结构分析，查明铜元素在玄武岩中分布特征及变化规律，揭示铜元素随玄武岩岩浆演化分配到各相的控制因素，精细刻画铜元素赋存状态，探究浆演化过程中铜元素的分配机制与迁移形式，以期达到深化玄武岩浆演化机理和丰富地幔柱成岩成矿作用理论。

为了探究峨眉地幔柱东带玄武岩中铜元素赋存状态以及岩浆演化过程中铜元素的分配机制与迁移形式，项目选取自会理龙肘山至峨眉-荥经分布的高钛玄武岩，开展了外带南西-北东向以及韵律式喷发的完整典型剖面中的各类型玄武岩铜元素分布特征与迁移来源研究。总体获得如下认识：①峨眉山玄武岩外带铜元素含量不会因为中心向边缘因地幔柱温度降低而跟随降低特征，也不受限于中心式或裂隙式喷发样式；玄武岩韵律式完整喷发旋回中的铜元素分布自底到顶有着降低趋势，玄武岩高含量点均分布于区域的构造与热液活动带。②通过岩相、微区结构以及成分分析，结合扫描电镜、电子探针研究认为，铜元素以硫化物相和单质赋存于原生玄武岩中，基质、斑晶以及胶结物中均能产出铜硫化物和单质，单质为纳米级自然铜颗粒，同时发现部分单质赋存于黄铁矿、磁铁矿及沸石杏仁体中，新发现了Pt和Au元素以单质形式存在于玄武岩中。③研究认为玄武岩浆从深部高温高压区往地表运移过程中，岩浆分异、脱气作用形成超临界的流体，铜元素可能以纳米粒级形式存在于流体中，认为玄武岩岩浆中含硫的岩浆与不含硫的岩浆发生熔离，在含硫岩浆中自然铜遇到硫元素形成硫化物，随岩浆上升。④开展了微区硫化物S同位素研究，获得两组硫同位素组成（分别是-14.1 ~ -50.2‰ (VCDT)和22.1 ~ 58.9‰ (VCDT)），其中较低的硫同位素负值与二叠系末期海相硫酸盐和海水组成相近，这当中包括了沉积间歇期形成的有机碳同位素组成范围。极高的硫同位素组成与地史中沉积岩的硫酸盐和硫化物的硫同位素数据一致，值得进一步开展工作。⑤对荥经典型剖面开展的铜同位素研究表明，δ65Cu组成变化于0.084 ~ 0.310‰(2sd）之间，属于地幔的变化范围，因此，该地玄武岩中铜元素应来源于地幔。这也是第一次峨眉山玄武岩外带高钛玄武岩开展的铜同位素测定，从玄武岩喷发韵律旋回角度，直接测定手段获得了铜元素的物质来源。. 项目的研究结果探明了玄武岩铜矿物质来源，深化了玄武岩浆演化机制和丰富了地幔柱成岩成矿作用理论。项目的运行同时锻炼了项目组成员的基础研究能力，激励青年科学技术人员的创新思维，培育了基础研究人才。