摘要
铜沟矿床位于东天山北缘的博格达造山带内。本文在前人研究的基础上，通过对铜沟矿床展开详细的野外地质调研、钻孔编录、室内显微镜下观察、扫描电镜背散射图像分析、黄铁矿LA-ICP-MS原位微量元素分析以及硫化物LA-MC-ICP-MS原位硫同位素分析等研究，系统地研究了铜沟矿床成矿作用过程与成矿模式，并在此基础上对铜沟矿床成矿规律及找矿标志进行了总结。 铜沟矿区内同时发育有斑岩型Cu矿化和热液脉型Cu-Zn矿化两种矿化类型且两者形成时代一致,是研究斑岩型Cu矿化与热液脉型Cu-Zn矿化间成因联系和成矿作用过程的理想对象。铜沟斑岩型矿化可以划分为磁铁矿-石英阶段(P1)和黄铜矿-石英阶段(P2)两个成矿阶段，而铜沟热液脉型矿化包括黄铁矿-石英阶段(V1)、多金属硫化物-石英阶段(V2)和黄铁矿-方解石阶段(V3)三期热液成矿阶段。根据矿物组合、微观结构和背散射图像分析，在铜沟斑岩型矿化和热液脉型矿化中共划分出四个世代黄铁矿(Py1、Py2、Py3和Py4),其中Py1形成于P2阶段，呈它形粒状结构，粒度通常小于30μm,与磁铁矿共生;Py2形成于V1阶段，多呈它形细粒状结构;Py3形成于V2阶段，呈自形-半自形粒状结构，与黄铜矿共生;Py4形成于V3阶段，多以它形粒状集合体的形式出现。黄铁矿LA-ICP-MS原位微量元素研究表明:从Py1到Py4,Sb含量具有降低→升高→降低的趋势，而Co-Ni的含量具有与Sb相反的变化趋势，相对较高的Sb含量和较低的Co-Ni含量说明斑岩型矿化与热液脉型矿化主成矿阶段(P2和V2)形成于相对高氧逸度和低硫逸度的环境。此外，从Py1到Py4，Cu元素含量(Py1平均4108ppm,Py2平均735ppm,Py3平均284ppm,Py4平均194ppm)具有逐渐降低的趋势，说明初始成矿流体为富Cu流体。硫同位素测试结果表明:Py2、Py3、Py4的δ34SV-CDT值分别为4.6-6.8‰(平均5.9‰)、5.7-7.4‰(平均6.6‰)、7.3-8.8‰(平均8.1‰),指示铜沟热液脉型矿化初始硫源为长英质岩浆来源，至矿化晚期逐渐混入地层中的硫;此外，斑岩型矿化黄铜矿Ccp1(4.7-5.3‰)和热液脉型矿化黄铜矿Ccp2(3.3-4.8‰)的δ34SV-CDT值相似，表明铜沟斑岩型矿化和热液脉型矿化具有相似的长英质岩浆硫来源。黄铁矿微量元素主成分分析结果表明铜沟斑岩型和热液脉型两种矿化形成的黄铁矿具有不同的微量元素分布特征，而稀土元素配分模式结果显示两者具有相似的成矿流体来源。综上所述，我们认为铜沟斑岩型矿化和热液脉型矿化具有相似的成矿流体来源，但经历了不同的成矿作用过程，成矿流体氧化还原条件的变化对铜沟矿床成矿元素的富集和沉淀起着重要的作用。 本次研究在矿床成因研究的基础上，建立铜沟矿床铜多金属矿化成矿模式。同时对铜沟矿区内的成矿规律与找矿标志进行了总结，矿区内下石炭统七角井组上-中岩性段砂岩、粉砂岩—近东西向断裂—晚石炭世中酸性侵入体—围岩蚀变(钾化和青磐岩化)是铜沟矿区内主要的地质找矿标志。再者，根据绿泥石的产状和结构特征，将铜沟矿床中的绿泥石化划分为三种类型:辉绿岩中浸染状绿泥石化(Ⅰ型);近矿体围岩中呈粗粒片状或鳞片状集合体绿泥石化(Ⅱ型);远矿体围岩中呈细粒它形片状或鳞片状集合体绿泥石化(Ⅲ型)。其中，Ⅱ型绿泥石化的发育与铜沟热液脉型铜多金属矿化具有显著的空间耦合关系，是缩小铜沟矿区内热液脉型矿化找矿范围的有效标志。此外，显著的区域Cu-Pb-Zn地球化学异常表明铜沟矿区具有良好的Cu-Pb-Zn成矿前景。
NETL