四川省九龙县里伍铜矿矿床地球化学特征

潘晓东，吕和建，戴 婕

（1.四川里伍铜业股份有限公司，四川 甘孜 626200；2.成都地质矿产研究所，成都 610081）

里伍铜矿是我国西南地区的一个中型富铜矿，其成矿条件和背景比较特殊，引起了广泛关注[1-2]。里伍铜矿位于江浪穹隆南东翼，已查明储量26万吨，为一中型富铜矿。目前在矿区外围的地质调查中相继发现了黑牛洞，挖金沟、柏香林，中嘴等一系列矿点，其找矿前景与里伍铜矿具有可比性。扬子地台西缘的木里弧形变质核杂岩带从西向东依次分布有恰斯、瓦厂、唐央、长枪、江浪、踏卡、三亚等一系列轴向NNW-SN 向的短轴穹隆体，其核部出露的为中元古界的恰斯群变火山-碎屑岩系，这些变质核杂岩体与江浪穹隆有类似的生成环境，而且也相继发现了一些铜、镍矿化点[3-8]。

1 地质背景

图1 江浪穹窿地质简图

里伍铜矿区处于康-滇地轴西侧，松潘—甘孜造山带东南缘，北东向（木里—锦屏）弧形推覆构造带北西侧后缘。里伍岩群以云母片岩、云母石英片岩、片状石英岩为主，夹斜长角闪岩及变基性岩，原岩主要为一套含火山凝灰质的砂、泥质浊积沉积岩。经多期构造变形，岩石强烈变形，片理化、劈理化、顺层掩卧紧闭褶皱、片内无根的钩状褶皱十分发育，岩性、厚度变化均较大。以里伍铜矿为代表，包括其外围的挖金沟、柏香林、黑牛洞、上海底、白岩子、笋叶林等铜矿床（点）（图1）。含矿地层主要是中元古界里伍岩群、甲坝岩组、乌拉溪岩组中亦有零星矿化。其中，里伍岩群是里伍式铜矿的主要含矿岩系，在里伍矿区铜矿化主要位于堆垛底层的中上部，矿化蚀变多表现为岩石不同程度的褪色，常见的热液蚀变类型主要为黑云母化、绢（白）云母化、硅化，次为绿泥石化、斜长石化、石榴石化、电气石化及碳酸盐化等。根据野外及室内镜下观察，蚀变作用经历了早期黑云母化、斜长石化，中期电气石化、硅化到晚期绢云母化和绿泥石化的演变，成矿与中晚期蚀变作用关系密切，是重要的找矿标志。矿化类型以磁黄铁矿化为主，次为黄铜矿化、闪锌矿化，偶见黄铁矿化及方铅矿化[9-10]。

里伍铜矿矿体的总体产状是受江浪背斜所控制，局部则受层间裂隙和次级褶皱影响。总体上，矿体产状与围岩片理基本一致，局部呈小角度斜交，走向和倾斜方向矿体“穿层”现象明显，矿体于矿化蚀变带中位置取决于容矿构造和有关热液蚀变发育情况。研究区各矿床（点）的矿石结构大同小异，主要有半自形—他形粒状结构、粒片状变晶结构、交代溶蚀结构、交代残余结构、细脉状结构、破裂—碎斑重结晶结构等。主要有浸染状、致密状、角砾状、斑杂状、条带状与浸染状等几种，其中以浸染状为主，致密状、角砾状矿石所占比例较大。矿石矿物成分有主要有磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿。次要的有方铅矿、黄铁矿、钛铁矿、方黄铜矿。伴生的有黄锡矿、自然铋、碲银矿、叶碲铋矿、赫碲铋矿、辉钼矿、铅铋矿、麦基诺矿（Mackinawite）、自然金、毒砂、辉钴矿、铜磁黄铁矿等。矿石中主要有益组份是铜和锌，它们在不同矿石类型中含量差别极大，即使在同一类型矿石中也是如此。

2 矿床地球化学特征

2.1 包裹体地球化学特征

对里伍矿区及矿区外围的柏香林、中咀、黑牛洞、挖金沟的黄铁矿、铁闪锌矿、黄铜矿矿石以及围岩中石英包裹体进行分析研究表明，包裹体主要类型为两相气液水包裹体和单相水溶液包裹体，次为CO2两相气液包裹体、含CO2三相水包裹体、CO2水液两相包裹体，偶见呈黑色的有机质包裹体，室温下呈气相（CH4-CO2）；气液两相包裹中气液比多为5%，部分为10%，甚至达到60%，各类型包裹体基本上代表了各期次成矿流体的性质。包裹体形态多以浑圆形、椭圆形、长条形和不规则形为主，次为近方形、近菱形、三角形、负晶形、矩形；包裹体大小集中在6～20μm 之间，一般呈散状、星点状或者成群成带分布，少数包裹体沿微裂隙分布。

分析结果表明成矿温度属于中高温。石英包裹体的均一温度有两个温度段（175～210℃和280～300℃）。对硫化物的爆裂温度进行测试分析，其爆裂温度同样有两个温度段：135～270℃（峰值为185℃）、315～490℃（峰值370～380℃）（中国地质大学，1995年）。矿物的温度高于石英包裹体的温度，但两个温度段是相对应的，它们代表了两个成矿阶段的温度。其中，前一温度应代表穹隆体成穹后石英脉遭受改造条件下的温度；后一温度段代表穹隆体成穹隆早期中浅层次脆韧性条件含矿石英脉生成的温度。

在对矿区含矿石英包裹体成分测定(表1 包裹体成分测定)，其成分为CO2、CH4等和Na+的 弱碱性(PH 6.5～含矿溶液为接近为沸腾状态的中高温热液。

表1 包裹体成分测定[10]

2.2 同位素地球化学特征

对研究区含矿地层、岩石组合、变形变质程度和矿石物质成分等特征综合分析表明，成矿物质主要来源于含矿岩系本身。但具目前的工作程度尚不能完全排除江浪穹隆体成穹时构造—热液的影响[11]。

1)硫同位素特征；四川地质局四0 六地质队（1976）通过对硫同位素分析后认为，硫同位素的组成变化范围小，显示出明显相对富集S34，且σS34均为正值，变化范围（‰）为2～7.3，变化绝对值为5%。S32/S34比值在22.095～33.176 之间，其变化约0.117。同时，对不同的金属硫化物、不同类型与不同岩石中所采取的不同金属硫化物同位素进行组成分析，S34（‰）及S32/S34比值变化范围基本一致的，这样反映了硫质来源和硫化物形成过程中所处的物理化学条件的一致性，同时表明金属硫化物属同期产物。

中国地质大学（宋鸿林等，1995）先后对里伍矿区的62 件、5 件硫化物（黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿）的硫同位素进行分析测定，测出σS34的变化范围为2～与围岩中硫化物σS34基本一致，含矿溶液的硫与母岩相同。硫同位素的特征与国外原岩为海相火山岩的变质岩区硫化物矿床类似。

《扬子地台西缘江浪变质核杂岩体变形变质作用及里伍铜矿成矿模式》（吴健民等，1995））测出黄铁矿σS34的变化范围（‰）为2.5～7.8，显示出单塔式分布峰值（5‰～7‰），反映出幔源硫与海水硫的混合特征，硫的主要来源为上地幔，次为海水硫。

2）氢、氧同位素特征；据对含矿石英脉包裹体中氢、氧同位素的测定：δ8O为12～14，δD为-88.10（中国地质大学，1995），表明含矿溶液与岩浆水无关，在δ8O～δD 图解中，上述成分点投在变质水的外侧，说明含矿热液中有较多的天水加入。

3） 中国地质大学测定里伍矿区8 件磁黄铁矿单矿样，Co 0.007%～0.050%，Ni0.0003-0.003%，Co/Ni比为7～50。根据王奎仁（1989）通过对我国65个点115 件黄铁矿样的分析研究中指出，“与火山作用有关的黄铁矿Co/Ni 比值在1.93～89.35 之间；火山岩、火山喷发物中的黄铁矿Co/Ni 比值通常很大；火山喷气成因的矿床为12～22；火山热液矿床中一般为5～10，与火山作用有关的矿床当受到后期变质作用如热液作用叠加时，黄铁矿Co/Ni 比值降低；热液成因的黄铁矿Co/Ni 比值一般为1～5，个别可以更高”。据此推断，里伍矿床黄铁矿形成与火山作用有关。王奎仁同时指出，“同生沉积黄铁矿S/Se 比值总是大于3×104，与火山作用有关的黄铁矿Se 含量较多，S/Se 比值一般小于1×104”。里伍矿床中各种硫化物含Se 较高，据中国地质大学对34 件磁黄铁矿分析，Se 平均为0.14%，S/Se 比值为0.41；19 件黄铜矿Se为0.0131%，S/Se 比值为0.35。以上分析说明里伍铜矿成矿元素物质源与火山活动有关，可能来自原岩火山沉积物质。

2.3 放射性同位素地球化学特征

通过对研究区铀—铅同位素等时线地质年龄测定年龄（表2）结果说明变质改造成矿时代为燕山期。从区域构造岩浆活动分析，此时正值松潘—甘孜造山带大规模壳熔岩浆活动时期，因而推测江浪穹隆体成穹成矿作用与整个造山活动的构造-热液作用有关，而与产于穹隆体北东边缘新火山花岗岩侵入可能没有直接关系。对于该类花岗岩的两件黑云母K-Ar年龄测定为118Ma、110Ma（桂林冶金地质研究院1975），比上述变质成矿期晚30-80Ma，但是也不能完全排除该花岗岩热液活动对里伍铜矿的晚期改造富集的可能[12-14]。

表2 铀—铅同位素地质年龄测定结果[10]

3 结论

通过对里伍铜矿地球化学特征研究得出如下结论：

1）据σS34（‰）及S32/S34比值变化范围基本一致的，硫同位素特征硫质来源和硫化物形成过程中所处的物理化学条件的一致性，同时表明金属硫化物属同期产物；矿石与围岩中硫化物σS34（‰）基本一致，含矿溶液的硫与母岩相同；黄铁矿σS34（‰）的变化范围为2.5～7.8，显示出单塔式分布峰值（5‰～7‰），反映出幔源硫与海水硫的混合特征，硫的主要来源为上地幔，次为海水硫。

2）Co/Ni 比为7～50，34 件磁黄铁矿分析，Se 平均为0.14%，S/Se 比值为0.41；19 件黄铜矿Se为0.0131%，S/Se 比值为0.35 说明里伍铜矿成矿元素物质源与火山活动有关，可能来自原岩火山沉积物质。

3）对含矿石英脉包裹体中氢、氧同位素的测定：δ8O为12～14，δD为-88.10，表明含矿溶液与岩浆水无关，含矿热液中有较多的天水加入，成矿流体来源主要为天然水。包裹体地球化学特征推测该含矿溶液为接近为沸腾状态的中高温热液。

4）通过对研究区铀—铅同位素等时线地质年龄测定年龄（表2）：U—Pb等时线（206Pb/238U—206Pb/204 Pb）年龄值184±18Ma，1-3号点U—Pb等时线（206Pb/238U—206Pb/204 Pb）年龄值 473±2300 Ma，1-2号点206Pb/238U 表面年龄加权平均值：190±100 Ma，3号点206Pb/238U 表面年龄值：471±42 Ma。里伍和挖金沟矿区各一件与成矿有关的黑云母K-Ar年龄测定分别为142.4Ma和80.8Ma。说明江浪穹隆体成穹成矿作用与整个造山活动的构造—热液作用有关。

[1]姚家栋，李定通，王景云.里伍铜矿详勘报告[R].四川成都∶四川省地质局406 地质队.1976∶12.

[2]宋鸿林，田境亚，颜丹平,等.扬子地台西缘江浪变质核杂岩岩体变形变质作用及李伍式铜矿成矿模式研究[Z].1994.

[3]宋鸿林，田境亚，颜丹平,等.扬子地台西缘江浪变质核杂岩岩体变形变质作用及李伍式铜矿成矿模式[M].1995 2.

[4]许志琴，侯立玮，傅小方,等.中国松潘一甘孜造山带的造山过程[M].地质出版社，l992.

[5]傅昭仁，宋鸿林，颜丹平,等.杨子地台两缘江浪变质核杂岩结构及对成矿的控制[J].地质学报.1997,7l(2)：1l3～122.

[7]李紫金，傅昭仁，扬兆萍，等.四川九龙李伍型铜矿床地质概念模型[C].1996,285～289.

[8]颜丹平，宋鸿林，傅昭仁,等.四川省九龙江浪变质穹隆体“地层”新解[C]，1996 58～66.

[9]汪明杰，李建忠，等.四川九龙里伍铜矿外围普查2004、2005年工作设计[R].

[10]冯孝良，汪明杰，李建忠,等.四川省九龙县里伍铜矿资源潜力调查报告[R].成都地质矿产研究所、四川里伍铜业公司，2005,2

[11]陈敏华,丁俊,陈道前.四川省九龙县里伍铜田成矿物质来源探讨[J].沉积于特提斯地质，2011，31（1）：89～93

[12]马国桃，汪名杰，姚鹏，等.四川省九龙县黑牛洞富铜矿矿床黑云母40 Ar-39Ar 测年及其地质意义[J].地质学报，2009，83(5)∶671～679.

[13]祝向平，冯孝良，姚鹏，等.四川里伍黑牛洞矿床中石榴石Sm-Nd 同位素年龄及其意义[J].沉积与特提斯地质，2010，30(1)∶85～88.

[14]祝向平，汪名杰，姚鹏，等.四川黑牛洞铜矿床磁黄铁矿的标型特征及成矿指示意义[J].岩石学报[J].2008，24（3）：562～568.