葉生濤，廖勇，申燕，李澤琴，黃叢俊

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巖漿-構造-熱事件與拉拉IOCG礦床的成礦

葉生濤1，廖勇1，申燕1，李澤琴2，黃叢俊2

（1.四川省核工業(yè)輻射測試防護院，成都 6100052；2.成都理工大學，成都 610059）

根據(jù)前人工作成果，結合拉拉IOCG礦床地質特征研究認為，其成礦過程與巖漿—構造—熱事件緊密相關。早元古代末期，海底火山噴發(fā)—沉積形成河口群地層，為礦床的形成提供了豐富的物質基礎。中元古代伴隨著Rodinia超大陸的拼貼事件，康滇地軸發(fā)生晉寧造山運動，使河口群鈉質火山碎屑變質為鈉長變粒巖，黑色凝灰質頁巖變質為含磁鐵礦包體石榴子石黑云母片巖，成為富含F(xiàn)-、S2-、CO32-的變質流體，經(jīng)交代作用，形成條痕狀黃銅礦、黃鐵礦，輝鉬礦及螢石。新元古代伴隨著Rodinia超大陸的解體，輝綠輝長巖漿上涌，礦體進一步富集。后期下滲雨水淋濾作用形成地下水含礦熱液疊加，完成整個成礦過程。

巖漿；構造；熱事件；IOCG；拉拉銅礦

拉拉銅礦是我國著名的鐵銅多金屬礦床，四川省最大的銅業(yè)生產基地，礦床規(guī)模巨大，擁有悠久的開采歷史。前人對礦床的成因、類型歸屬、成礦期次、成因機制及原巖恢復等做了大量的研究工作，成果較多，但認識分歧也較大，對拉拉地區(qū)的進一步找礦和資源開發(fā)也存影響。

李澤琴等（2002）首次厘定拉拉礦床屬于鐵氧化物-銅-金-鈾（IOCG）礦床，后周家云、毛景文（2009）、周美夫（2011）等亦認為拉拉屬于IOCG礦床，并對該礦床該屬性做了大量的研究。本文基于拉拉銅礦是IOCG礦床的觀點，結合前人的研究成果及礦床地質特征，對康滇地軸古—新元古代巖漿—構造—熱事件與拉拉銅礦的成礦關系進行探討，對礦床成礦過程進行再認識，以期對礦床的進一步找礦有所幫助。

圖１ 拉拉礦區(qū)構造綱要圖

1-背斜；２-向斜；３-斷層／推測斷層；４-輝長巖；5-河口群落凼組地層；6-礦體；7-區(qū)域變質作用力方向

1 礦區(qū)地質特征

拉拉IOCG礦床位于揚子地臺西緣、康滇地軸中段，在大地構造位置上位于SN向延伸的川滇被動陸緣裂谷系中部，EW向展布的會理—東川坳拉槽的西端（劉肇昌等，1996），礦區(qū)在早—中元古代處于大陸裂谷環(huán)境（申屠保涌，2000；王獎臻等，2012）。

礦區(qū)出露地層主要有下元古界河口群、會理群通安組、上三疊統(tǒng)白果灣組和第四系。河口群地層包括長沖組、落凼組、大營山組，拉拉礦床的銅礦體賦存于落凼組地層中。落凼組主要為（石榴石±磁鐵礦±石英±螢石）黑云母片巖、（磁鐵礦±石英）鈉長變粒巖、鈉長角礫巖、千枚巖及結晶大理巖。通過對落凼礦區(qū)露天采礦平臺的剖面測制工作，發(fā)現(xiàn)黑云母片巖與鈉長石變粒巖地層具有交互產出特征，走向近東西，傾向南。

礦區(qū)構造主要為EW和SN向。EW向的F1斷層切過落東礦體，西端北西側為落凼礦體，東端南東側為石龍礦體，SN向的F29和F13斷層限制了F1斷層的延伸，分別構成了礦區(qū)的東西邊界。層間破碎帶發(fā)育，破碎帶中發(fā)育構造角礫巖和假玄武玻璃。礦區(qū)北部有河口復式背斜南翼的軸向約NE20°的雙獅拜象背斜，其南部由一系列小型背斜和向斜組成，從西到東有落凼背斜、老羊汗灘溝向斜、老虎山背斜、小廠向斜、寨子箐背斜等組成；南部有相同軸向的紅泥坡向斜，其北部有次一級的新老廠背斜，石龍向斜等（圖1）。

拉拉銅礦自西向東分為落凼、落東和石龍三個礦區(qū)。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出。礦床具有一套IOCG礦床特征的礦物元素組合。目前已探明銅儲量在120萬噸以上，Au、Mo、Co、REE等大量富集，以其中落凼礦區(qū)為例（礦石量60.61Mt）：鐵15.48%，銅0.95%，金0.16g/t，銀1.88 g/t，鉬0.03%，鈷0.02%，稀土0.14%（朱志敏等，2009）。銅的賦存礦物以黃銅礦為主，其次為斑銅礦，少量銅藍、輝銅礦、孔雀石等；少量的銅以類質同象的方式存在于黃鐵礦中。鐵以磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦等形式存在。鈷的賦存狀態(tài)有兩種：其一為獨立單礦物，如輝鈷礦、輝砷鈷礦、硫鎳鈷礦；其二為以類質同象方式存在于硫鐵鎳礦和黃鐵礦中。鉬主要以獨立礦物輝鉬礦的形式存在。金以包體金、粒間金、裂隙金及類質同象狀態(tài)賦存，以包體金為主；主要的載金礦物有黃鐵礦、黃銅礦、葉碲鉍礦等。稀土有兩種賦存狀態(tài)：其一為獨立礦物，有獨居石、磷釔礦、褐簾石、氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦及包裹于螢石中的針狀磷釔礦等；其二呈類質同象存在于與磁鐵礦伴生的磷灰石中（周美夫等，2011），呈固溶體分離結構。礦石類型主要為黑云母片巖型礦石和鈉長變粒巖型礦石。細粒黃銅礦呈條痕狀、網(wǎng)脈狀產出并切割細粒磁鐵礦條帶。有的礦石含有石英方解石黃銅礦脈，脈中黃銅礦呈晶型完整的單個顆粒狀或塊狀產出，表面常見錆色氧化薄膜；有的方解石脈發(fā)生腸狀褶皺，軸面平行于片理方向（圖2a）；有的礦石具有兩期近于垂直的片理或片理發(fā)生彎曲，方解石脈平行于一個方向片理而垂直于另一個方向的片理(圖2b)。有的千枚巖型礦石中含有菱形狀、σ碎斑狀磁鐵礦顆粒（圖2c）。石榴石黑云母片巖中常含有鈉長巖透鏡體，似壓力影構造，透鏡體兩側虛脫部位充填有石英黃銅礦細脈（圖2d）；大部分石榴石含有磁鐵礦包體且發(fā)生變形，顆粒較粗大，最大者直徑8cm左右，有后期黃銅礦石英脈穿過（圖2e）。黑云母片巖中有與輝鉬礦伴生的淡紫色細晶螢石條帶（圖2f）；也有藍紫色孤立狀產出的較自形的螢石顆粒，局部破碎。鈉長變粒巖型礦石中常含有桿狀石英和鉛筆狀鈉長巖條帶（圖2g），有的含有無根鉤狀褶皺。與輝長巖接觸邊界附近見有鈉長角礫巖型礦石。兩類礦石中均含有磷灰石，磷灰石赭紅色，碎屑狀分布（2h）。礦石構造主要為條痕狀、條帶狀、網(wǎng)脈狀及角礫狀構造。圍巖蝕變主要有鈉長石化、黑云母化、碳酸鹽化和硅化等。

a）腸狀褶皺；b)兩期片理礦石，方解石脈平行于早期片理而垂直于晚期片理；c)千枚巖中菱形狀磁鐵礦顆粒；d)黑云母片巖中鈉長巖透鏡體，邊緣有黃銅礦細脈；e)含輝鉬礦螢石條帶，有自形顆粒螢石呈孤立狀分布；f)黑云母片型礦石中黃銅礦細脈穿過變形的石榴子石；g)鉛筆狀鈉長巖；f)赭紅色磷灰石

2 同位素地球化學研究

2.1 穩(wěn)定同位素研究

前人對礦床進行了系統(tǒng)的H、O、C、S穩(wěn)定同位素研究，對礦床成礦流體性質及C、S來源作出了不同的解釋（表1）。

表1 拉拉銅礦穩(wěn)定同位素地球化學研究 同位素測定對象相關解釋 H-O方解石成礦流體早期為巖漿水、中期為變質水、晚期為大氣降水—地下水熱液（陳好壽、孫燕） S黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、全巖礦床中硫主要來自于上地幔（孫燕）礦床中硫來自上地?；蛏畈康貧?，由火山噴發(fā)或火山氣液作用帶入。申屠保涌（1997）礦床中硫的來源主要為海水硫。(楊應選（1988）)礦床中硫主要來自海水硫酸鹽的還原作用，也有火山噴發(fā)作用從深部帶來的地幔硫。(陳好壽)鈉長巖類硫同位素顯示硫的深源巖漿性特征；片巖類硫同位素顯示硫具殼幔多源性(余祖成)礦床中的硫具有巖漿-熱液、地層、有機硫和硫酸鹽等多來源特征(周美夫，2011) C礦脈中方解石流體中碳來源于海相碳酸鹽，發(fā)生過強烈的水巖交換反應。(廖文)流體中碳來源于河口群地層(周美夫，2011) O蝕變巖石、磁鐵礦、方解石成礦流體中的水由早期巖漿水、巖漿-熱液向中期變質水過度，晚期為大氣水和氧化流體（周美夫，2011）

2.2 放射性同位素測齡

前人對礦床的巖石、礦物進行了大量的放射性同位素測齡研究工作（表2），總體來看與拉拉銅礦成礦有關的年齡大致分為三個時限：1 700Ma左右火山噴發(fā)結晶形成河口群火山巖；1 000Ma左右與變質作用有關的早期成礦年齡；850Ma左右與輝長巖上涌有關的晚期改造成礦年齡。

表2 拉拉銅礦放射性同位素測齡研究

3 討論

3.1 火山噴發(fā)—沉積作用與礦床成礦關系

C同位素研究表明礦床成礦流體中的C來自于河口群地層，且為海相碳酸鹽，加之河口群地層中有結晶大理巖，說明火山噴發(fā)—沉積形成的河口群地層中含有海相碳酸鹽巖。

S同位素研究表明礦床成礦流體中的S來自于河口群地層，具有殼?；旌蟻碓刺卣?，礦床中硫主要來自于火山噴發(fā)從深部帶來的地幔硫，也有海相沉積作用過程中由海水還原作用形成的硫酸鹽中的硫。

H、O同位素研究表明，早期成礦流體主要為巖漿水，中期主要為變質水，晚期有大氣降水加入；黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦的成礦年齡在1 000Ma左右，成礦物質均來自于河口群地層，且變質作用形成的石榴子石中有磁鐵礦包體而沒有金屬硫化物包體，說明在早期河口群沉積階段可能并沒有金屬硫化物礦物形成，Cu、Mo等成礦物質以其他絡合物的形式存在?；鹕絿姲l(fā)—沉積作用形成含磷灰石鈉質火山碎屑巖（鈉長巖）和含條帶狀磁鐵礦黑色凝灰質頁巖，同時提供了大量Fe、Cu、Mo、Co等成礦元素，后期變質作用過程中在變質熱液作用下形成黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦等金屬硫化物。

3.2 構造運動與礦床成礦關系

從礦區(qū)的造山格局來看，河口群地層受到一組近東西向的擠壓力作用。形成褶皺構造的同時形成與壓應力方向垂直的早期方向的片理。在褶皺形成過程中持續(xù)壓扁作用下，褶皺翼部的脆性強硬鈉長巖在垂直壓縮方向的拉伸作用下形成石香腸、構造透鏡體、無根鉤狀褶皺；含磷灰石鈉質火山碎屑發(fā)生變質作用形成鈉長變粒巖。韌性頁巖產生劈理，發(fā)生變質作用形成含磁鐵礦包體的石榴子石黑云母片巖，包裹鈉長巖透鏡體。變質作用過程中產生石英、方解石等析離物，在褶皺作用過程中邊分凝、邊旋轉，形成桿狀石英、方解石。構造變質作用過程中形成的變質熱液沿早期片理、碎屑顆粒邊緣發(fā)生交代，形成條痕狀黃銅礦、黃鐵礦礦石，輝鉬礦及與其共生淡紫色螢石，方解石、鐵白云石、菱鐵礦等碳酸鹽礦物。早期的部分磁鐵礦顆粒發(fā)生重結晶，形成較粗大的自形晶顆粒。

3.3 輝綠輝長巖與礦床成礦關系

在輝長巖漿上涌過程中，上覆巖層在高溫高壓環(huán)境下變成高韌性體，受到平行早期片理的上頂力作用，上覆地層主要發(fā)生剪切作用，形成疊加在早期片理之上的共軛剪節(jié)理。方解石石英脈發(fā)生流變形成腸狀褶皺；部分礦石發(fā)生片理置換形成近于垂直早期片理的第二期片理或發(fā)生膝折作用形成片理轉彎現(xiàn)象。石榴子石在熱和剪切作用下邊長大邊變形呈不規(guī)則狀產出。角礫狀鈉長巖型礦石主要分布在輝長巖體周圍，說明角礫狀礦石可能是由于輝長巖入侵時，強烈的氣液灌入作用使得其周邊的含礦黑云母片巖及鈉長變粒巖發(fā)生爆炸形成隱爆角礫巖，后期由綠泥石膠結而成。在持續(xù)熱和力作用下河口群圍巖中成礦元素再次活化形成含礦熱液，沿晚期片理和共軛剪節(jié)理發(fā)生交代作用，形成網(wǎng)脈狀、塊狀礦石。重結晶的磁鐵礦顆粒在剪切作用下發(fā)生變形呈菱形狀或σ碎斑狀。

3.4 礦床成礦過程分析

結合礦床地質特征及同位素地球化學研究分析礦床成礦過程，將主要成礦過程分為三個階段（圖3）。

圖3 拉拉銅礦成礦過程示意圖

1-黑色凝灰質頁巖；2-鈉質火山碎屑巖；3-片理；4-剪節(jié)理；5-輝長巖；6-磷灰石/磁鐵礦；7-石榴子石；8-鈉長巖構造透鏡體、石香腸狀鈉長巖；9-無根鉤狀褶皺；10-早期/晚期方解石石英脈

第一階段：古元古代末期約1 700Ma，揚子地臺西緣處于陸緣裂谷—斷陷成盆時期。早期張性成盆階段，海底火山噴發(fā)，深部含礦鈉質巖漿噴出后沉積在裂谷盆地中形成細碧角斑巖系巖石；上部發(fā)育堿性粗面質凝灰?guī)r和粗面凝灰質白云巖含礦層。裂谷發(fā)育中期穩(wěn)定沉積階段，發(fā)生同生斷裂活動，堿性粗面質火山巖繼續(xù)噴發(fā)；大陸裂谷成熟階段，在凈水滯留還原環(huán)境中形成黑色凝灰質含礦頁巖。火山噴發(fā)過程中，發(fā)生巖爆形成含磷灰石的鈉質火山碎屑。由于火山多次噴發(fā)，河口群地層顯示出多個沉積旋回，火山巖與沉積巖呈互層狀產出。河口群為后期礦床的形成提供了豐富的物質基礎。

第二階段：中元古代晚期1 200～1 000Ma，伴隨著Rodinia超大陸的拼貼事件，發(fā)生席卷全球的格林威爾造山運動。在康滇地軸則表現(xiàn)為川藏滇板塊向揚子古陸塊西緣俯沖發(fā)生陸陸碰撞，即晉寧造山運動（郝杰，2004）。在礦區(qū)表現(xiàn)為原始水平沉積的地層受到近東西向的強烈擠壓力作用，河口群地層發(fā)生強烈的變形破碎及變質作用，形成礦區(qū)褶皺構造及F13、F29斷層的同時形成早期方向的片理，鈉質火山碎屑變質形成透鏡體狀或石香腸狀鈉長變粒巖。黑色凝灰質頁巖變質形成石榴子石黑云母片巖，包裹鈉長巖透鏡體；石榴子石形成過程中包裹了早期磁鐵礦。部分碳酸鹽巖發(fā)生重結晶形成結晶大理巖。褶皺作用過程中形成鉛筆狀鈉長巖及桿狀石英。

造山變質作用過程中，由于溫度壓力升高，各類巖石脫水形成富含F(xiàn)-、CO32-、S2-等離子的變質水，變質水順片理、構造裂隙在圍巖中運移并與圍巖發(fā)生水巖交換反應，形成條痕狀黃銅礦、黃鐵礦，與淡紫色螢石伴生的鱗片狀輝鉬礦及方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物，黑云母片巖中石榴子石及鈉長巖透鏡體邊部虛脫空間充填石英黃銅礦脈形成壓力影構造。早期磁鐵礦發(fā)生重結晶形成自形程度較高的單個磁鐵礦顆粒。該階段晚期形成順片理產出的石英方解石脈。

第三階段：變質成礦作用一直持續(xù)到新元古代約850Ma，伴隨著Rodinia超大陸的裂解事件，礦區(qū)形成近東西走向的F1斷層，切錯落東礦體，斷層周圍河口群地層中地幔柱成因輝長輝綠巖漿上涌（周家云，2009），形成疊加在早期片理之上的剪節(jié)理和近于垂直早期片理方向的晚期片理，方解石石英脈發(fā)生腸狀褶皺，石榴子石長大變形，磁鐵礦顆粒發(fā)生變形呈菱形狀或σ碎斑狀。在熱力作用下再次形成含礦熱液，沿晚期片理和剪節(jié)理發(fā)生交代作用，形成網(wǎng)脈狀、塊狀礦石，切割早期磁鐵礦條帶。部分早期的黃銅礦、黃鐵礦在這一期間發(fā)生重結晶形成顆粒較粗大、自形程度較高的單個晶體。該階段后期形成石英方解石黃銅礦脈，脈中黃銅礦呈云朵狀富集。由此可見輝長巖漿熱—動力作用貢獻巨大，與礦床后期成礦關系密切。

成礦作用后期在下滲雨水作用下，發(fā)生淋濾作用，形成少量地下水含礦熱液，對礦體有一定疊加改造作用。

4 結論

1）1 700Ma左右，康滇陸緣裂谷發(fā)生海火山底噴發(fā)—沉積事件，形成條帶狀磁鐵礦的同時為拉拉IOCG礦床的成礦提供了巨量的物質基礎。

2）1 200～1 000Ma的晉寧造山—熱事件作用下河口群地層發(fā)生變形變質、形成造山產物，變質流體沿早起方向片理發(fā)生交代作用，形成早期金屬硫化物礦體。

3）850Ma左右地幔柱成因的輝長巖漿上涌事件形成的含礦熱液沿共軛剪節(jié)理和晚期片理交代成礦，疊加在早期礦體之上。后期下滲雨水淋濾作用下形成含礦熱液對礦體有一定疊加改造作用。

4）有輝長巖出露的河口群落凼組地層中，輝長巖體附近地層及其深部有較大的找礦潛力。

Magmatic-Tectonic-Thermal Events and Metallogeny of the Lala IOCG (Iron Oxide Copper-Gold) Deposit

YE Sheng-tao1LIAO Yong1SHEN Yan1LI Ze-qin2HUANG Cong-jun2

(1-Sichuan Radiation Detection and Protection Institute of Nuclear Industry, Chengdu 610052; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059)

This study considers that magmatic-tectonic-thermal events were responsible for the formation of the Lala IOCG (Iron Oxide Copper-Gold) deposit. At the end of the Early Proterozoic, submarine volcanic activity resulted in the Hekou Group comprised of sodic volcanic clastic rock rich in ore materials. In the Middle Proterozoic, the Jinning movement changed the sodic volcanic clastic rock into albite granofels, and changed black tuffaceous shale into garnet biotite schist containing magnetite inclusions which contained F--, S2--, and CO32--rich metamorphic fluids. These metamorphic fluids were the ore fluids from which chalcopyrite, pyrite, molybdenite and fluorite were formed. In the Neoproterozoic, gabbro-diabase magmatism associated with disintegration of Rodinia resulted in future enrichment in the ores formed. Finally, and ore-bearing underground thermal water derived from leaching meteoric water resulted in superimposed ores.

magma; structure; thermal event; IOCG; Lala Cu deposit

P511.4

A

1006-0995（2017）02-0195-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.005

2016-12-22

國家自然科學基金項目(41072065)， 教育部博士點基金聯(lián)合資助（20105122110001）, 中國科學院礦床地球化學國家重點實驗室(200808) ，四川省教育廳重點項目（07ZA005）

葉生濤（1987-），男，甘肅敦煌人，助理工程師，大學本科，從事地質礦產實驗室檢測工作

黃叢俊，男，碩士研究生，主要從事礦床地球化學研究