四川拉拉IOCG型銅礦床成礦特征*

田蘭蘭　宋　昊　張成江　陳　良　鮑官桂　張　謙

(1.成都理工大學地球科學學院；2.涼山礦業(yè)股份有限公司)

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四川拉拉IOCG型銅礦床成礦特征*

田蘭蘭1宋昊1張成江1陳良2鮑官桂1張謙1

(1.成都理工大學地球科學學院；2.涼山礦業(yè)股份有限公司)

摘要四川拉拉銅礦床為我國典型的鐵氧化物-銅-金(Ironoxide-copper-gold, IOCG)型礦床，結(jié)合野外考察和室內(nèi)綜合分析方法，在分析前人相關研究成果的基礎上，從礦床地質(zhì)特征、年代學、賦礦圍巖、巖漿活動、成礦流體以及構(gòu)造演化等方面，對四川拉拉銅礦床的主要成礦期次及成礦模式進行了劃分和探討。研究結(jié)果表明：①該礦床的成礦期次可劃分為4個階段，在時間先后順序上依次為礦源建造火山沉積期、區(qū)域變質(zhì)改造期、疊加改造熱液成礦期、新元古代變質(zhì)改造期；②成礦模式為漫長而又復雜的地質(zhì)過程，是多期次、多階段、多種成礦作用相互疊加的結(jié)果。該礦床成礦期次和成礦模式的分析成果，對于該礦區(qū)進一步開展找礦勘探工作有一定的參考價值。

關鍵詞IOCG型礦床礦床地質(zhì)特征成礦期次成礦模式成礦特征

拉拉銅礦是四川省最大的銅礦床，是我國典型的IOCG型銅礦床，學術(shù)界對于該礦床成因的主要觀點有火山成因塊狀硫化物礦床[1]和變質(zhì)熱液礦床[2-4]，該2種觀點均缺乏可靠的定年數(shù)據(jù)和精確的年代學依據(jù)。大量學者在進行同位素精確定年的基礎上，認為該礦床成因為火山作用、熱液作用及變質(zhì)作用共同作用的結(jié)果[3,7-17]。本研究結(jié)合該礦床已有的同位素定年資料及相關地質(zhì)勘探資料，對該礦床成礦期次進行劃分，并對成礦模式進行探討，為IOCG型礦床成因及演化過程的研究提供參考。

1　礦床地質(zhì)特征

四川拉拉IOCG銅礦床位于揚子地塊西緣、康滇地軸中段，由落凼、石龍、老羊干灘、老虎山等4個礦區(qū)組成，其中落凼礦區(qū)規(guī)模最大。礦區(qū)主要構(gòu)造為EW、SN向，其中EW向的F1斷層為一條多期活動的韌-脆性剪切帶，控制了礦體的延伸方向與空間展布；SN向的F29、F13斷層分別構(gòu)成了礦區(qū)的東、西邊界[5]。礦區(qū)出露的地層為元古代河口群、會理群小青山組和侏羅系，其中工業(yè)礦體主要賦存于河口群地層中。礦床主要的礦石為石英鈉長巖和黑云母片巖。礦石的主要金屬礦物為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦，次為輝鉬礦、斑銅礦、赤鐵礦、輝鈷礦，見少量的自然金、磁黃鐵礦等。礦區(qū)常見的礦石構(gòu)造有塑性變形而形成的條帶狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造和脆性變性而形成的脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。常見的礦石結(jié)構(gòu)有自形—半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和枝狀結(jié)構(gòu)[6]。礦床區(qū)域位置特殊且成礦時代較古老，成礦過程經(jīng)歷了多期次、多階段及多方式的成礦作用。

2　成礦期次

前人對拉拉銅礦成礦年齡進行了大量研究，成果豐碩，根據(jù)測年結(jié)果(表1)，可充分證明拉拉銅礦床成礦是多期次、多階段性的。據(jù)表1，可大致將拉拉IOCG銅礦床的成礦期次分為中元古代早期( 1 800～1 600Ma)、中元古代中期(1 400～1 200Ma)、中—新元古代晚期(1 100～1 000Ma)、新元古代早期(850～800Ma)等4個階段。

2.1礦源建造火山沉積期

拉拉IOCG銅礦火山噴發(fā)作用是康滇地區(qū)較廣泛的一期地質(zhì)事件，古元古代早期約 2 050Ma發(fā)生了紅山運動熱事件[14,16]。深部含礦巖漿噴出后沉積于弧后盆地一側(cè)，形成了河口群地層的細碧角斑巖系巖石[14,16,18]。約1 750Ma(早元古代晚期)，火山活動頻繁，隨著火山噴發(fā)，富鐵、銅、鈉質(zhì)熔漿形成了初始礦源層(海底火山沉積夾海相碳酸鹽沉積)。海底火山噴發(fā)及沉積作用賦存了大量的銅鐵多金屬元素，該類元素在一定的物理化學條件下沉淀，并以同沉積形式賦存于火山沉積巖系中[11]。約1 650Ma，在沉積成巖基本完成后，伴隨哥倫比亞超大陸的裂解增強，區(qū)域發(fā)生了不連續(xù)的巖漿侵位活動，形成了“雙峰式侵入巖”；同時在該地區(qū)形成了菱鐵礦，在熱液作用下菱鐵礦發(fā)生了變質(zhì)而形成了磁鐵礦[11]。因此，在該時期內(nèi)，拉拉地區(qū)的大范圍鐵礦最有可能形成。

表1　拉拉IOCG銅礦床年代學數(shù)據(jù)[7-17]

2.2區(qū)域變質(zhì)改造期

在中元古代中期(1 400～1 200Ma)，拉拉地區(qū)發(fā)生了多次構(gòu)造運動的區(qū)域構(gòu)造熱變質(zhì)改造作用，形成了拉拉礦床中的變質(zhì)改造型銅礦石及富礦層。在此期間，主要發(fā)生銅和鐵的富集，為IOCG礦床的早期成礦階段[11]。在該階段成礦作用過程中，原封存于沉積巖和火山-沉積巖中的各種水(粒間水、結(jié)構(gòu)水、吸附水、裂隙水)以及揮發(fā)分等，受熱力和壓力作用的影響，從巖石、礦物中析出，發(fā)生活化轉(zhuǎn)移并從流經(jīng)的圍巖淋濾萃取成礦物質(zhì)組分，從而形成了含礦變質(zhì)熱液。在區(qū)域性片理化、巖石重結(jié)晶和剪切變形作用下，礦液流體向上運移[2]，形成了具(似)層狀、致密塊狀、浸染狀、條紋狀和條帶狀構(gòu)造特征的銅礦石。中元古代中期(約1 200Ma)，揚子地臺西緣爆發(fā)東川運動，河口群巖石發(fā)生了與成礦關系密切的變質(zhì)作用[11,16]，磁鐵礦、磷灰石在該階段富集成礦。

2.3疊加改造熱液成礦期

中—新元古代晚期(1 100～1 000Ma)為拉拉IOCG型銅礦床形成的主要時期。伴隨著羅迪尼亞超大陸的拼接事件早期的格倫維爾運動，在區(qū)域熱液動力作用下，出現(xiàn)了與變質(zhì)作用有關的氣化熱液活動。從深部起源的巖漿熱液等沿深大斷裂(熱液通道)上升，同時淺部的變質(zhì)熱液、地下熱鹵水等沿斷裂下滲并與其混合后，循環(huán)淋濾賦礦地層(淋濾出河口群)中的Cu、Mo、Au等多金屬元素，形成了富含多金屬元素的含礦熱液，并繼續(xù)沿導礦構(gòu)造上升和運移，至容礦空間(有利的褶皺、斷裂構(gòu)造空間)時與海水發(fā)生混合而沉淀富集，形成了黃銅礦、黃鐵礦等主要金屬硫化物[9,11]，同時還形成了一定量的輝鉬礦、自然金、輝鈷礦等，并且還伴隨著與成礦關系非常密切的圍巖蝕變，形成浸染狀構(gòu)造、脈狀-網(wǎng)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和自形—半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和枝狀結(jié)構(gòu)等熱液型礦石組構(gòu)。

2.4新元古代變質(zhì)改造期

新元古代早期(約850Ma)，拉拉IOCG礦床進入成礦晚期階段，礦床整體得到了改造富集，形成了一定形狀、產(chǎn)狀和規(guī)模的礦體。伴隨著羅迪尼亞超大陸的裂解事件，其蘊含的巨大熱量促使區(qū)域變質(zhì)作用進一步發(fā)生[16]。構(gòu)造變形所產(chǎn)生的褶皺、斷裂為熱液的遷移提供了通道，并為有用元素提供了賦存場所，促進沉積成巖階段河口群內(nèi)成礦元素的進一步活化、遷移、富集成礦，在變質(zhì)作用過程中受到變質(zhì)熱液及熱動力的改造，使礦物、巖石發(fā)生了重結(jié)晶、交代蝕變，從而使其形態(tài)、產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化。約 800Ma，拉拉IOCG礦床中的U開始富集成礦(表2)[11]，依據(jù)是對拉拉IOCG礦床內(nèi)晶質(zhì)鈾礦的電子探針化學測年結(jié)果。

表2　拉拉IOCG型礦床成礦作用過程[11]

3　成礦模式

本研究將四川拉拉IOCG銅礦床的成礦模式劃分為4個階段(表2、圖1 )，每一個成礦階段在相應的構(gòu)造環(huán)境及成礦作用下形成的金屬礦物以特定的組合形式和形態(tài)存在。

(1)礦源建造火山沉積期(1 800～1 650Ma)。為金屬成礦作用的預富集階段，哥倫比亞超大陸裂解，該區(qū)處于陸內(nèi)裂裂谷環(huán)境，火山活動頻繁，海底火山噴發(fā)帶來了大量的成礦物質(zhì)，可能形成該區(qū)大范圍的鐵礦。

(2)區(qū)域變質(zhì)改造期(1 400～1 200Ma)。該區(qū)仍處于陸內(nèi)裂谷環(huán)境，約1 200Ma，揚子地臺西緣爆發(fā)了東川運動，礦源層發(fā)生了廣泛的與成礦密切相關的區(qū)域變質(zhì)作用，主要形成了一定形態(tài)的銅礦石、磁鐵礦和磷灰石。

(3)疊加改造熱液成礦期(1 100～1 000Ma)。羅迪尼亞超大陸拼接，并伴隨格倫威爾運動，出現(xiàn)了與變質(zhì)作用有關的氣化熱液活動，在熱液作用下主要形成了黃銅礦、黃鐵礦和一定量的輝鉬礦、自然金、輝鈷礦。

(4)新元古代變質(zhì)改造期(850～800Ma)。羅迪尼亞超大陸裂解，該區(qū)處于碰撞造山擠壓環(huán)境，變質(zhì)作用進一步發(fā)生，巖石、礦物發(fā)生重結(jié)晶、交代蝕變等，形成了一定形狀、產(chǎn)狀和規(guī)模的礦床，并且U在該階段富集成礦。

4　結(jié)　論

(1)根據(jù)同位素年代學測年結(jié)果，將四川拉拉IOCG銅礦床的成礦年齡可劃分為4個時間段，依次為中元代古早期(1 800～1 600Ma)、中元古代中期(1 400～1 200Ma)、中—新元古代晚期(1 100～ 1 000Ma)、新元古代早期(850～800Ma)。

(2)根據(jù)礦物共生組合及礦區(qū)地質(zhì)特征，四川拉拉IOCG銅礦床的成礦過程可分為礦源建造火山沉積期、區(qū)域變質(zhì)改造期、疊加改造熱液成礦期、新元古代變質(zhì)改造期等4個期次。

(3)四川拉拉IOCG銅礦床的成礦模式可歸納為，首先經(jīng)歷海底火山噴發(fā)-沉積成巖，為金屬成礦預富集；其次經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)作用的改造成礦，使得銅礦石、磁鐵礦和磷灰石得以富集，再經(jīng)歷熱液成礦作用使黃銅礦、黃鐵礦大量富集；最后在變質(zhì)改造作用下使U富集成礦，并且礦床的整體規(guī)模及形態(tài)得以塑造。

圖1　拉拉IOCG銅礦成礦模式[9,19]

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(收稿日期2016-05-11)

MetallogenicCharacteristicsofLalaIOCGTypeCopperDepositinSichuanProvice

TianLanlan1SongHao1ZhangChengjiang1ChenLiang2BaoGuangui1ZhangQian1

(1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology;2.LiangshanMiningCo.,Ltd.)

AbstractThe Lala copper deposit is located in Sichuan province,it is a typical ironoxide-copper-gold (IOCG) deposit.Combing with the geological investigation and indoor comprehensive analysis method,based on analyzing the previous related study results,the main metallogenic period and metallogenic model of Sichuan Lala IOGC copper deposit are discussed in depth from the aspects of deposit geological characteristics,chronology,ore-hosting rock,magmatic activity,ore-forming fluid and structural evolution.The study results show that:①the metallogenic period of Sichuan Lala IOCG copper deposit can be divided into four periods,from the time order,they are mineral source formation volcanic sedimentary period,regional metamorphism reformation period,superposition reformation hydrothermal metallogenic period,metamorphism reformation period in neoproterozoic respectively;②the metallogenic model of Sichuan Lala IOCG copper deposit is the lengthy and complicated geological process and it is the results of the mutual superposition of the multi-stages,multi-steps and a variety of mineralization.The above study results related to the Sichuan Lala IOCG copper deposit can provide some reference for the further prospecting work in the Sichuan Lala IOCG copper mining area.

KeywordsIOCG deposit, Deposit geological characteristics, Metallogenic period, Metallogenic model, Metallogenic characteristics

*中國地質(zhì)調(diào)查局基金項目(編號：12120113095500)；國家自然科學基金項目(編號：41503037，40872069)；四川省教育廳科研項目(編號：15ZB0083)。

田蘭蘭(1995—)，女，610059 四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號。