江西武山铜矿位于长江中下游铁铜(金) 成矿带西部的九瑞铜金成矿带中。在九瑞地区的铜矿中有着重要的地位。矿床主要由两种类型的矿体组成，其一是产于中石炭统黄龙组底部碳酸盐岩和上泥盆统五通组砂岩过渡部位的层状含铜黄铁矿型矿体，其二是产于燕山期花岗闪长斑岩体与晚古生代碳酸盐岩接触部位的矽卡岩型矿体(顾连兴, 1984; 顾连兴和徐克勤, 1986; 黄恩邦等, 1990; 崔彬, 1995; 包家宝等, 2002; 蒋少涌等, 2008, 2010, 2011; Pan and Dong, 1999)。

前人对包括武山铜矿在内的长江中下游地区铜金多金属硫化物矿床进行了大量地质地球化学研究，但对其成因争议极大，特別是对产于石炭纪地层中的层状含铜黄铁矿矿体的成因有两种截然不同的认识，即岩浆热液成矿和海底喷流同生沉积成矿。第一种，岩浆热液成矿说，认为长江中下游地区的层状含铜黄铁矿矿体成因与燕山期中酸性岩体有关，在接触带形成矽卡岩型铜矿石, 而在紧靠接触带的五通组与黄龙组的层间断裂带，岩浆热液顺层交代黄龙组底部白云岩形成似层状硫化物型铜矿(毛景文等, 2004, 2009；Pan and Dong, 1999)。第二种，海底喷流同生沉积成矿说，认为石炭纪地层中的层状含铜黄铁矿矿体是由海西期海底热液喷流成矿的，其后又受到燕山期岩浆期后热液的叠加改造(顾连兴, 1984; 顾连兴和徐克勤, 1986; 王文斌等, 1994; 董平等, 1995; 崔彬等, 2002; 徐克勤和朱金初, 2009; 翟裕生等, 2009; 蒋少涌等, 2010, 2011)。鉴于在长江中下游成矿带中，武山铜矿既发育有典型的层状矿体(北矿带)，又发育有典型的矽卡岩矿体(南矿带)，因而通过对该矿床的详细解剖，有可能为识别和厘定长江中下游成矿带中两期成矿作用(海西期喷流沉积和燕山期岩浆热液) 提供强有力证据。为此，本文对该矿床的控矿地质条件、矿石结构构造及层状矿体、矽卡岩矿体和脉状矿体的稀土元素进行了系统分析，结果清晰地显示出两期成矿作用各具特色。对进一步深入研究长江中下游成矿规律具有重要指导意义。

武山矿区位于九江-瑞昌褶断束中, 横立山-黄桥向斜东段北翼。该矿床是由两种类型的铜矿体组成(图 1), 层状矿体，分布于矿区北部, 称为北矿带; 矽卡岩矿体，分布于矿区南部, 称为南矿带。矿区断裂比较发育, 主要有NEE、NW和NNE 3组, 其中以NEE向断裂最为发育, 并控制了区内主要岩脉的位置。区内出露有4个中酸性深源浅成小侵入体, 岩体呈小岩株及岩脉产出, 按侵入顺序依次出现闪长岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、石英斑岩及花岗细晶岩等, 组成一个复式岩体。此外, 还有煌斑岩脉分布。Ding et al. (2006) 和Yang et al. (2011) 曾对该矿区不同类型岩体开展了精确的SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，获得了武山矿区4个花岗闪长斑岩的年龄为148.0±1.0Ma, 145.4±0.9Ma, 147.3±0.9Ma; 144.6±3.9Ma; 2个煌斑岩脉的年龄为143.6±0.9Ma, 144.3±0.9Ma; 2个酸性脉岩的年龄为144.5±1.2Ma, 142.6±1.0Ma。这些数据表明，武山矿区的岩浆活动具有集中爆发的特点，成岩年龄在145±3Ma，而不是前人认为的具有多期大跨度(205~118Ma) 的岩浆事件(黄恩邦等, 1990; 吴良士和余忠珍，1999; 包家宝等, 2002)。

图 1

Fig. 1

图 1 武山铜矿床地质图 T1-下三叠统; P2-上二叠统; P1-下二叠统; C2h-中石炭统; D3w-上泥盆统; S3-上志留统; x-煌斑岩; SK-矽卡岩; 1-石英闪长斑岩; 2-花岗闪长斑岩; 3-铁帽; 4-层状含铜黄铁矿矿体; 5-矽卡岩型铜矿体; 6-压扭性断层; 7-张扭性断层 Fig. 1 Sketch geological map of Wushan deposit

北矿带层状矿体主要赋存于晚泥盆世五通组石英砂岩以上的中石炭世黄龙组灰岩层位内。矿体受层间挤压断裂带控制，呈似层状产出，与围岩地层产状基本一致。其中矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿、胶黄铁矿为主，以及少量方铅矿、闪锌矿等，脉石矿物以石英、白云石、方解石为主。Cu品位平均为1.69%；矿化具有明显的分带特征，从中部向两侧，主要矿石矿物组成依次为黄铁矿-黄铜矿→黄铁矿-方铅矿-闪锌矿-黄铜矿→方铅矿-闪锌矿-黄铁矿→黄铁矿。矿石结构主要有晶粒结构、填隙结构、压碎结构等; 构造主要有块状、浸染状、层纹状、条带状等。在五通组石英砂岩层中还发育有一些脉状矿体，以黄铁矿石英脉为特点。

南矿带矽卡岩矿体沿花岗闪长斑岩体与围岩的接触带分布，矿石矿物组成比较复杂, 其中金属矿物以黄铁矿为主, 其次为少量的黄铜矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿等, 脉石矿物主要有石英、方解石和石榴子石等。Cu品位平均为1.04%。矿化表现出一定的分带特征，从岩体向外，矿石矿物组合依次为辉钼矿-黄铜矿→黄铁矿-黄铜矿→黄铜矿-方铅矿-闪锌矿；围岩蚀变类型主要为矽卡岩化，其次为硅化、绢云母化、钾化、碳酸盐化等。矿石结构以晶粒, 填隙, 压碎及各种交代结构为主。矿石结构主要有晶粒结构、共结边结构、熔蚀结构、残余结构等。主要的构造有块状、细脉浸染状、浸染状等。李进文等(2007)采用Re-Os同位素定年法对武山铜矿南矿带中的辉钼矿进行定年，获得等时线年龄为146.4±2.6Ma, 与该矿床岩体年龄在误差范围内完全一致，说明成岩成矿作用的同时性。该年龄值实际上与前人测得的九瑞地区城门山铜矿斑岩型矿体的年龄也大体相同。如吴良士和邹晓秋(1997)获得一条等时线年龄为140±2Ma；毛景文等(2004)获得辉钼矿同位素模式年龄为142.3±2.3Ma。

前人研究业己表明，九瑞矿集区中主要矿床有城门山、武山、丁家山、洋鸡山、东雷湾、邓家山等，各矿床、矿点、矿化点均位于长江深断裂南侧沿北西西向展布，同岩体一起组成一条明显的构造-岩浆成矿带。沿城门山-丰山洞基底断裂集结以铜为主的大、中、小型铜金矿床，显示了主要矿床北西西向线型分布的特征，在此带上矿化深度可达-1000m以上。特别是近几年在武山和城门山外围的深部找矿实践揭露出许多深部厚富矿体，表明深部矿化具有很大的前景。

九瑞矿集区矿化的分布受北西西向岩浆构造带与菱块网格构造复合控制。在构造复合部位分布的矿床、矿点、矿化点，沿北西方向大致以4~6km距离分布，沿北东东方向大致以4~7km距离分布，在北西西方向城门山-武山-东雷湾-丰山洞一线等距性又十分明显，以7~8km距离分布。

九瑞矿集区的斑岩-矽卡岩型矿床具有明显的原生分带特征。在水平方向上，以斑岩体为中心，从内向外即岩体→接触带→围岩出现钼、铜→铜、金(钼、钨、铅、锌)→铜、硫、金、银、铅、锌矿体的分带；在垂直方向上，自下而上出现钼(钨)→铜、硫(钼、钨)→金、银、铅、锌、铜、硫矿体的分带。总体呈现出以岩体为中心，从内到外，自下而上的斑岩钼矿→斑岩铜矿→矽卡岩铜金矿→层控硫化物铜、硫(金) 矿→层控金、银多金属矿的似钟状分带模式。

九瑞矿集区的层状硫化物矿体主要赋存于五通组与黄龙组层滑构造带中，占全区总储量42.5%，且在-500~-1000m标高区间具有极大资源潜力。在武山铜矿床，黄龙组是形成大矿、富矿的最有利层位。该矿床中层控硫化物型铜矿床，矿体最长可达2700m，最厚达30m，储量占该矿床铜储量的59%。该矿体经个别钻孔控制向下延伸到-800m标高仍没有尖灭，表明其深部尚有远景。控制矿体的聚矿界面(岩性差异面+层滑断裂面) 向南东倾斜延伸达-1000m标高以下，表明该控矿界面尚有一定的延伸。矿体长度随深度的增大而减小；矿体厚度变化从浅部到深部有增厚的趋势，并呈倾斜侧伏式向南东方向增大；矿体的深度变化，其下限在走向方向上两端浅、中部深，上限在走向方向上两端深、中部浅。从这些变化特征来看，虽然矿体长度到深部有所减小，但厚度往深部增大，矿体的中部向下延伸也较大。

近年来，在城门山铜矿床边缘沿黄龙组层位找矿，不但找到了金鸡窝层状银铅锌矿体，还在-550~-1000m以下的深部找到了大型层状铜硫矿体。在武山铜矿区边缘及外围, 包括白杨畈、铁石坳、狮子岛，其中白杨畈位于武山铜矿西部、铁石坳和狮子岛位于武山铜矿东部，均为武山北矿带1Cu矿体延伸。白杨畈中浅部已探明银260吨、金2吨，铁石坳、狮子岛等地近两年的深部找矿钻探也均揭露出厚大的铜硫矿体, 初步预测-1000m铜资源量可达50万吨。

位于武山矿区南东3.5km，面积0.9km²，为第四系覆盖的南港铜矿预测区近两年来找矿也取得新的进展。该靶区地处横立山-黄桥向斜南翼，与武山矿区对应、地质条件大体一致；处在北西向与北北东向大断裂交汇处；航磁、地磁及地震异常显著，推测深部隐伏岩体存在，岩体接触带存在矽卡岩型矿体，深部可能存在层控块状硫化物矿体。经赣西北地质大队最新钻探验证，南港矿区ZK120-3共揭穿三层铜矿体，矿体厚度变化为0.95~7.63m, 累计矿体厚度达10.28m，Cu品位0.17%~2.52 %。其中最深部的层状矿体在1018.67~1026.30m，厚7.63m，上部为黄铁矿黄铜矿化白云质灰岩，中部为块状含铜黄铁矿体(厚3.29m)，下部为含砾砂岩。该矿层Cu品位0.17%~2.52%，平均1.50%；S 3.04%~46.92%，平均36.48 %(厚5.29m)。南港矿区ZK120-4也在1142.89~1145.40m深处揭露出黄龙组与五通组层间的层状铜硫矿体，厚2.51m，上部为黄铁矿化碎裂白云岩(厚0.61m，Cu 0.1%、S 1.42%)，中部为含铜黄铁矿矿体(厚0.90m，Cu 0.60%、S 42.90%、Au 1.12g/t)、下部为黄铁矿化石英砂岩(厚1.00m，Cu 0.025%、S 8.62%)。

因此，近年来在九瑞地区，特别是武山铜矿和城门山铜矿边缘和外围取得的这些找矿新突破，进一步增强了沿黄龙组与五通组层位找大矿的信心。

研究表明，处于深断裂旁侧，存在多组构造复合部位，是大矿汇集不可缺少的构造前提。城门山、武山、丰山洞、鸡笼山等大矿位于长江深断裂带上盘，在北东东、北西、北东等多组断裂构造交汇的结点，其应力集中，利于岩浆多次侵入和矿液运移沉淀，形成大型矿床。在层滑构造带和五通组与黄龙组岩性差异面复合部位，接触带破碎强烈地段、产状由陡变缓处、超覆接触处，由于多组多期构造复合叠加，是形成大型矿体的有利部位。

蒋少涌等(2010)根据地质构造分析, 对九瑞矿集区内与成矿关系密切的断裂构造梳理为三套叠合断裂系统, (1) 海西期张性同生断裂系统, (2) 印支期褶皱断裂构造系统, (3) 燕山期反转断裂构造系统。并指出陆缘同生的边界断裂, 压转张的负反转断裂是成矿找矿标志性构造。

前人己多次报道长江中下游成矿带中层状硫化物矿体的同生沉积结构构造。翟裕生等(1992)描述，武山矿区北矿带矿体中除主要由含铜黄铁矿矿石组成外，还普遍存在块状和层纹状、条带状胶黄铁矿层，其层纹与上下地层层理一致，厚3~6cm，沿着地层分布，产状异常稳定，常见晶质黄铁矿交代、穿插或包裹胶黄铁矿的现象。翟裕生等(1992)根据胶黄铁矿型矿石中各种黄铁矿的化学成分、物性及硫同位素组成，将其划分为沉积成因和热液成因两大类，并明确指出这类矿石中存在着显微球粒状和次生加大边的结构，可代表原生沉积成岩结构。蒋少涌等(2010)在九瑞地区的城门山矿区Ⅰ号矿体露釆坑中发现了疑似海底黑烟囱构造的黄铁矿石，同时在城门山和武山所采的层纹状矿石中在镜下观察到大量显微球粒、草莓状结构、鲕状结构和胶黄铁矿的结构构造，为海西期同生热液沉积成矿提供了佐证。

本次研究中，我们对武山铜矿床中层状矿体进行了详细的镜下鉴定工作，进一步证实矿石存在顺层的条带状、层纹状、同生揉皱和同心环状构造；显微球粒结构、草萄状结构、鲕状结构和胶状结构。黄铜矿呈微粒散布于黄铁矿石之中，或包裹早期形成的沉积型黄铁矿；同时又有后期热液叠加的交代结构以及细脉状、浸染状、角砾状结构，以及伴生的火山碎屑岩，显示出某些海相热水喷流沉积和岩浆热液叠加改造特征。黄铁矿至少可分为3期次：Ⅰ期：微球粒、草莓状、条带状、纹层状沉积型黄铁矿。球粒状：指黄铁矿球粒表面比较圆滑(图 2a)。有些表面具不规则微裂隙，可能是胶体形成球粒后，体积收缩所致(图 2a, b)。草莓状：指黄铁矿球粒表面比较粗糙，或有微晶粒聚集而成(图 2b, c)。Ⅱ期：半自形、自形粒状和港湾状黄铁矿，与伴生的长英质斑晶、岩屑或晶屑凝灰岩共生(图 2e, f), 说明黄铁矿形成与同沉积期火山凝灰岩的密切关系。Ⅲ期：块状、粗晶状、碎裂状黄铁矿。黄铜矿的形成晚于Ⅰ、Ⅱ期黄铁矿，成微粒状、脉状交错穿插或包裹早期球粒状、粒状黄铁矿及长英质矿物(图 2c, d)。

图 2

Fig. 2

图 2 武山铜矿层状矿体典型矿石结构构造图 (a)-WS-2-1-3, 武山西矿段1-2, 块状黄铁矿中球粒状、鲕粒状黄铁矿(箭头指示处); (b)-WS-E-1-9, 武山东1矿段-176m, 黄铜矿包裹球粒状、草莓状黄铁矿(箭头指示处); (c)-WS-E-1-6, 武山东1矿段-176m, 块状黄铜矿包裹交代粒状黄铁矿(箭头指示处)，右上角可见草莓状黄铁矿(箭头指示处); (d)-WS-W4-2-3, 武山西1矿段-160m, 黄铜矿围绕长英质矿物和粒状黄铁矿、闪锌矿边缘分布，形成镶边构造(箭头指示处); (e)-WS-E-1-13, 武山东1矿段-176m, 长石碎斑晶、长英质岩屑(箭头) 和立方体黄铁矿; (f)-WS-E8-1-1, 武山东8矿段-170m, 粒状黄铁矿中溶蚀的长石斑晶，矿物颗粒间隙中填充有晚期的碳酸盐脉 Fig. 2 Typical ore structures from Wushan deposit

蒋少涌等(2011)报道了在长江中下游成矿带冬瓜山铜矿和武山铜矿层状硫化物矿体中发现的灰泥丘构造。灰泥丘是碳酸盐岩建隆(build-up) 一种类型。它区别于无脊椎动物形成的礁体，灰泥丘是依靠微生物，例如菌藻类的作用而建造起来的。通常灰泥丘主要发育于各类斜坡相环境，指示了一个相对较为深水的沉积环境，而非浅水相的碳酸盐台地相。Riedel (1980)报道了发育于爱尔兰下石炭世华索蒂灰泥丘中的Tynagh铅锌矿, 显示灰泥丘和热水喷流沉积成矿有紧密联系。夏学惠(2001)报道了燕辽成矿带元古宙地层中的高板河块状硫化物矿床中发育黄铁矿叠层石呈丘堆状分布在矿体中，也应是一种矿化的灰泥丘构造。

本次研究中，我们发现武山铜矿中含矿的灰泥丘与武山外围乌石街出露的不含矿的灰泥丘具有不同的特征，其中前者具有封闭的孔洞系统(图 3a)，而后者为开放的孔洞系统(图 3b)。乌石街不含矿的灰泥丘的格架系统为微晶凝块, 微晶凝块之间的孔洞内充填有砂屑(图 3b)。

图 3

Fig. 3

图 3 武山铜矿灰泥丘构造照片 (a)-武山铜矿灰泥丘中的封闭式孔洞系统(箭头指示处); (b)-乌石街灰泥丘的开放孔洞系统, 格架系统为微晶凝块, 微晶凝块之间的孔洞内充填有砂屑(箭头指示处) Fig. 3 Photos of mineralized and barren carbonate mound from Wushan deposit

本次研究中，我们还在武山铜矿外围的南港远景区的ZK120-2钻孔中采集的位于五通组和黄龙组层状矿体(1023.6~1025.3m) 样品中，经电镜观察及分析，发现硫酸盐矿物石膏的存在(图 4)，有可能指示当时的沉积环境, 值得进一步的关注与研究。

图 4

Fig. 4

图 4 武山武山铜矿外围南港远景区的ZK120-2钻孔中层状矿体样品的电镜观察与分析 (a)-电镜照片；(b)-能谱分析，示含Ca和S Fig. 4 Scanning electron microscope photomicrographs of rock sample from bedded ore layer in drill core ZK120-2 from the Nangang prospecting area

本文选择了武山铜矿中15件有代表性的黄铁矿样品，其中3件是矽卡岩矿体黄铁矿，1件是五通砂岩中黄铁矿脉，6件是层状矿体中黄铁矿，5件是层状矿体中胶黄铁矿。黄铁矿稀土元素分析样品的制备如下:称取50mg样品，第一次加入1mL二次纯化的浓HNO₃和1mL二次纯化的浓HCl, 并在120℃电热板上使样品溶解完全，再将样液蒸至近于；然后加入1mL浓HNO₃于150℃电热板上再次蒸至近干；用浓HNO₃再次溶解样品，并稀释配制成含1×10^-9 Rh做内标的3%HNO₃溶液50mL。由Finnigan MAT E1ement Ⅱ型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) 测定，灵敏度(1×10^-6 Rh) 优于1×10^-9，相对标准偏差优于10%。

稀土元素测试结果列于表 1，测试结果表明不同类型的矿石具有不同的稀土配分模式(图 5)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 武山铜矿黄铁矿稀土元素含量(×10-6) Table 1 Rare earth element concentrations of pyrite from Wushan deposit (×10-6) 样品号 PySK-1 PySK-2 PySK-3 PyWT-1 Py-1 Py-2 Py-3 Py-4 Py-5 Py-6 CPy-1 CPy-2 CPy-3 CPy-4 CPy-5 La 1.618 1.657 0.440 0.128 1.174 0.275 0.013 1.290 0.497 0.042 0.076 0.029 0.200 0.069 0.249 Ce 3.201 3.331 0.970 0.288 2.282 0.584 0.028 2.517 0.908 0.135 0.260 0.135 0.404 0.161 0.602 Pr 0.296 0.397 0.109 0.024 0.291 0.048 0.003 0.285 0.101 0.013 0.024 0.011 0.053 0.021 0.065 Nd 1.060 1.545 0.440 0.099 1.251 0.277 0.022 1.223 0.362 0.052 0.124 0.053 0.263 0.113 0.272 Sm 0.166 0.286 0.097 0.017 0.301 0.053 0.006 0.279 0.105 0.015 0.049 0.023 0.083 0.048 0.072 Eu 0.034 0.133 0.048 0.003 0.087 0.009 0.001 0.153 0.059 0.002 0.007 0.003 0.023 0.014 0.015 Gd 0.151 0.270 0.094 0.014 0.308 0.051 0.006 0.337 0.126 0.021 0.046 0.030 0.117 0.063 0.104 Tb 0.015 0.030 0.010 0.001 0.036 0.007 0.001 0.041 0.017 0.002 0.007 0.005 0.022 0.012 0.015 Dy 0.084 0.186 0.064 0.005 0.221 0.053 0.005 0.191 0.068 0.012 0.057 0.035 0.183 0.101 0.096 Ho 0.017 0.038 0.016 0.001 0.043 0.012 0.001 0.034 0.010 0.002 0.015 0.008 0.044 0.025 0.020 Er 0.039 0.106 0.041 0.003 0.119 0.037 0.004 0.079 0.022 0.008 0.051 0.033 0.133 0.077 0.062 Tm 0.005 0.013 0.006 0.000 0.015 0.005 0.001 0.010 0.003 0.001 0.009 0.005 0.018 0.011 0.009 Yb 0.028 0.088 0.037 0.002 0.080 0.030 0.003 0.068 0.020 0.006 0.067 0.035 0.114 0.068 0.059 Lu 0.004 0.013 0.005 0.001 0.009 0.004 0.001 0.009 0.003 0.001 0.011 0.006 0.014 0.008 0.010 ΣREE 6.717 8.092 2.376 0.586 6.216 1.445 0.095 6.517 2.302 0.312 0.804 0.411 1.669 0.790 1.648 LREE/HREE 18.65 9.89 7.72 21.18 6.49 6.23 3.50 7.46 7.54 4.88 2.06 1.63 1.59 1.17 3.41 (La/Yb)N 39.37 12.72 8.02 50.88 9.88 6.11 2.87 12.71 16.65 4.72 0.77 0.57 1.18 0.69 2.87 注：PySK-矽卡岩中黄铁矿；PyWT-五通砂岩中脉状矿体中黄铁矿；Py-层状矿体中黄铁矿; CPy-层状矿体中胶黄铁矿

表 1 武山铜矿黄铁矿稀土元素含量(×10-6) Table 1 Rare earth element concentrations of pyrite from Wushan deposit (×10-6)

图 5

Fig. 5

图 5 武山铜矿黄铁矿稀土元素球粒陨石标准化分布模式 (a)-矽卡岩和五通砂岩中脉状黄铁矿；(b)-层状矿体中黄铁矿；(c)-层状矿体中胶黄铁矿 Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of pyrite from Wushan deposit

从表 1和图 5中可知，层状矿体中胶黄铁矿稀土总量为0.411×10^-6~1.669×10^-6，LREE/HREE为1.17~3.41，(La/Yb)_N为0.57~2.87；层状矿体中黄铁矿稀土总量为0.095×10^-6~8.645×10^-6，LREE/HREE为3.50~7.46，(La/Yb)_N为2.87~16.65；而矽卡岩和脉状矿体中黄铁矿稀土总量为0.153×10^-6~8.092×10^-6，LREE/HREE为7.72~41.47，(La/Yb)_N为8.02~50.88。可以明显看出，层状矿体中黄铁矿的稀土总量和轻重稀土的比值介于层状矿体中胶黄铁矿与矽卡岩和脉状矿体中黄铁矿之间(图 5b)，其高值与矽卡岩和脉状矿体黄铁矿相似(图 5a)，低值与层状矿体中胶黄铁矿类似(图 5c)。矽卡岩矿体与花岗岩的岩浆热液有关，而花岗岩含有较高的稀土总量且轻重稀土分异较明显，因此矽卡岩矿体稀土总量和轻重稀土的比值较高。层状矿体中的部分黄铁矿由于受到后期岩浆热液作用的叠加，使得稀土总量变高，所以与矽卡岩矿体稀土总量相当。同时在稀土配分模式图中，这部分层状矿体中黄铁矿的稀土配分曲线显示出与矽卡岩和脉状矿体黄铁矿相似的轻稀土富集, 重稀土亏损的右倾型曲线特征(图 5a, b)。而层状矿体中胶黄铁矿则显示出轻、重稀土分异不明显的较平坦型曲线特征(图 5c)。从层状矿体中胶黄铁矿，到层状矿体中黄铁矿，到矽卡岩和脉状矿体中黄铁矿, 稀土含量和配分曲线的这种渐变关系表明，层状矿体中黄铁矿可能反映了两期成矿作用叠加的稀土特征，受岩浆热液叠加作用越强烈，则稀土含量及配分曲线越类同于完全从岩浆热液中结晶形成的矽卡岩矿体。

黄铁矿的微量元素组成对矿床成因也有重要指示意义。崔彬等(2002)曾对武山铜矿层状矿体中黄铁矿进行微量元素测试，发现胶黄铁矿在Co-Ni-As三角图上落入沉积-层控黄铁矿区内，反映其沉积成因特征；而晶质黄铁矿则落在矽卡岩-热液黄铁矿区内，反映出热液成因的特点。他们还发现，无论是层纹状或是块状胶黄铁矿，从远至靠近晶质黄铁矿，Cu、Ni、Fe、Se、As等元素含量增高，而Ag、Mn、V含量相对降低，反映受热液改造的叠加程度从弱到强的变化。刘啟能等(2012)对铜陵冬瓜山矿床中胶状黄铁矿和结晶粒状黄铁矿开展了微量元素LA-ICP-MS分析，结果显示，粒状黄铁矿中Co的含量变化比较大，Ni含量相对集中，而胶状黄铁矿中Co含量相对稳定，Ni的含量变化较大。胶状黄铁矿Co/Ni比值为0.01~0.3，显示沉积成因，粒状黄铁矿Co/Ni比值为0.11~218，变化较大，表明其成因较复杂，大部分落在热液区，少部分落在沉积改造区附近，表明粒状黄铁矿大多为热液成因，而少部分粒状黄铁矿可能为胶黄铁矿经过热液叠加改造重结晶而形成。周涛发等(2010)对新桥矿区的黄铁矿开展了LA-ICP-MS微量元素分析。他们将该矿床中的黄铁矿分为三种类型，第一类(PyⅠ) 为具有沉积特征的胶状黄铁矿，第二类(PyⅡ) 为具有变形重结晶和热液叠加作用特征的细粒他形黄铁矿，第三类(PyⅢ) 为具有热液成因特征的中粗粒自形黄铁矿。其中，PyⅠ黄铁矿中相对富含Ti, Co, Ni, As, Se, Te；PyⅡ黄铁矿继承了PyⅠ黄铁矿富含Ti, Co, Ni, As, Se, Te的特征，同时还含有不均匀分布的少量成矿元素Cu, Pb, Zn, Au, Ag；PyⅢ黄铁矿中成矿元素Cu, Pb, Zn, Au, Ag以及Bi元素的含量较高，Co, Ni, As的含量较低。在综合分析黄铁矿的结构形态和微量元素组成特征的基础上，周涛发等(2010)认为，PyⅠ黄铁矿形成于晚古生代海底沉积或喷流热水沉积环境，PyⅡ和PyⅢ黄铁矿分别形成于中生代区域构造变形-热液叠加改造的过渡环境和热液环境。成矿物质Cu主要来自燕山期岩浆侵入作用形成的热液成矿系统。

武山铜矿层状矿体的产出状况、显示同生沉积特征的矿石结构构造、灰泥丘构造的发现及不同类型矿石中黄铁矿的稀土元素组成特征为该矿床的两期成矿及叠加作用提供了强有力的证据。第一期成矿作用为海西期海底喷流同生沉积成矿，形成了该矿床北矿带中层状含铜黄铁矿石，其中的胶黄铁矿仍较好的保存了这期成矿作用的稀土元素地球化学记录，表现为较低的稀土含量、轻、重稀土分异不明显的较平坦型稀土配分曲线；第二期成矿作用为燕山期的岩浆热液成矿，形成了该矿床南矿带中围绕花岗闪长岩体的矽卡岩型矿石和脉状矿石，表现为较高的稀土含量、轻重稀土分异十分明显的右倾型稀土配分曲线。由于燕山期岩浆热液作用对早期石炭纪地层中层状矿体的叠加作用，造成了部分层状矿体黄铁矿的稀土特征发生改变，其变化趋势表现为海底喷流热液和岩浆热液两端员混合的特征。总之，对武山铜矿中两期成矿事件的厘定，有助于我们对整个长江中下游铜多金属成矿带中众多同类型矿床成矿过程和成矿机理的深入研究。