扬子地块西南缘前寒武纪铜多金属矿床及成矿系列

宋 昊，倪师军，张成江，徐争启，宋世伟，汪德文

(1.成都理工大学，成都 610059；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明 650051)



扬子地块西南缘前寒武纪铜多金属矿床及成矿系列

宋 昊1，倪师军1，张成江1，徐争启1，宋世伟1，汪德文2

(1.成都理工大学，成都 610059；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明 650051)

文章在分析扬子地块西南缘与前寒武纪铜多金属矿床成矿特征及与有关的重大地质事件的基础上，研究了区域成矿作用与重大地质事件的响应，划分了区域金属成矿系列，较详细地论述了主要成矿系列的组成及成矿规律，总结了扬子地块西南缘前寒武纪铜多金属矿床及成矿系列。认为本区成矿作用属于多期次成矿，至少可以分为前期预富集作用及两次大的成矿作用(古元古代成矿作用和中元古代成矿作用)，以及若干个小的成矿作用；1.7 Ga—1.5Ga、1.1 Ga—1.0Ga、中新生代是3次规模、强度较大的铜矿成矿作用，形成了研究区内规模较大的诸多铜多金属矿床。

成矿系列；铜多金属矿床；扬子地块西南缘；前寒武纪

0 引言

扬子地块西南缘是我国前寒武纪地层出露较多、较完整的地区之一，是进行前寒武纪地质和成矿作用研究的重要地区。区内出露的前寒武纪地层中赋存的铜-铁矿床以矿床个数多、规模大、伴生多金属成矿等特征，受到国内外矿床地质学者的广泛关注[1-5]。

研究区属于传统的扬子西南缘“康滇地轴”铜矿带，是我国著名铜多金属矿床集中区和铜产区之一，分布着拉拉-大红山式火山岩型、东川-易门式白云岩型、滥泥坪式砂砾岩-白云岩型和大姚-牟定式砂岩型铜矿床，特别是以元古宇钠质火山-变质作用有关的铜多金属矿规模大，成矿潜力好。典型矿床包括分布于大红山地区的海相火山岩型铁-铜矿床、拉拉海相火山岩型铜-铁矿床等，分别称为大红山式和拉拉式[5]。其中，拉拉、大红山等矿床的成矿地质特征具有代表性，且铜铁资源量丰富，并伴生有Au、Mo、U、Ag、Co、REE等组分，因而具有重要的研究意义。

矿床成矿系列是指在一定的地质时期和一定地质时空域中，在主导的地质成矿作用下形成的，由控制矿床形成、变化和保存的全部地质要素和成矿作用过程，在时空和成因上有密切联系的一组矿床类型的组合。根据成矿作用的级次，成矿系列可以划分为不同的层级，如系列、亚系列、矿床式等[6]；重大地质事件是确定成矿系列的最主要依据，在具体某一地区，一般都对应于一次大的地质事件[7]。本文在分析扬子地块西南缘与前寒武纪铜多金属矿床特征及与成矿有关的重大地质事件的基础上，划分了区域金属成矿系列，较详细地论述了主要成矿系列的组成及成矿规律。

1 区域成矿地质背景

研究区属于传统的“康滇地轴(西昌—滇中地区)”，是我国著名的经向构造带，北起四川攀枝花，南至元江(图1)；按板块学说的观点，本区属扬子古板块川滇岛弧带的西南缘(简称扬子陆块西南缘)。其地质构造复杂，矿产丰富，是我国著名铜矿床集中区和铜产区之一[8]。

图1 扬子西南缘地质构造及主要铜铁矿分布图(据文献[1-4]修编)Fig.1 Map showing geological structure and distribution of iron deposits and Cu deposits at the southwest margin of Yangtze block1.上昆阳群；2.中昆阳群；3.下昆阳群；4.苴林群；5.大红山群、河口群、东川群；6.花岗岩；7.大型矿床；8.中小型矿床；9.城镇；10.断裂

区内的大红山群、河口群较早被厘定为古元古代地层，基本没有争议。河口群的形成时代也被限定为更老的古元古代晚期 1 817 Ma～1710 Ma[11]；大红山群沉积可能起始于1 711 Ma，其沉积时代1 711 Ma～1 659 Ma[12]。随着地质年代学(岩浆岩及地层年代学)研究的进展，曾经被确定为较新的地层单元又被重新厘定为古元古代地层：东川群的沉积年龄被限定为古元古代晚期1 740 Ma～1 690 Ma[13]；而迤纳厂矿床的主要赋存层位为迤纳厂组，虽然曾被认为属于较新的中元古代地层下昆阳群(东川群)，但综合本文研究及前人近年来的研究成果，除空间位置属不同地区，迤纳厂组与河口群、大红山群的时代基本一致，很可能是同一地质时期形成的不同成分的地层单元[9]，特别是其成矿年龄测试结果为1 617 Ma±100 Ma[10]、1 690 Ma±99 Ma[9]，表明迤纳厂组也是古元古代地层。因此，东川群、大红山群、河口群基本属于1.7Ga±，为古元古代基本同时期的地层；它们共同证实了扬子地块西缘古老结晶基底的存在[12]。

图2 扬子西南缘元古代地层简表(据文献[2-4, 13-17]等资料综合)Fig.2 Abbreviated list of Proterozoic stratigraphy

笔者通过跟踪最新的研究动态，结合本次对河口群、大红山群的地质年代学工作，同时综合近年来不同学者对大红山群、东川群、昆阳群等的研究成果[13-17]，重新梳理了本区存在争议的前寒武系含矿层位(图2)，认为昆阳群(黄草岭组、黑山头组、大龙口组、美党组)与会理群同属于0.9 Ga～1.1 Ga的沉积地层；东川群(含东川地区的东川群、汤丹群、滇中地区的下昆阳群、迤纳厂组等)虽然岩性组合与滇中地区昆阳群、会理群类似、变质程度均较低，但沉积时代为古元古代晚期至中元古代早期[18-19]，与河口群、大红山群相同，应该属于同一时期(1.5 Ga～1.8 Ga)不同沉积相的地层(古元古界(代)与中元古界(代)之间的界线年龄采用国际上的全球标准地层年龄1 600 Ma，下同)。因此，河口群、大红山群和东川群同属于古元古代晚期较大规模的拉张环境下，在断陷环境中沉积的与大规模岩浆活动同期的沉积地层[20]。

2 区域矿产特征

扬子地块西南缘地质构造复杂，岩浆作用、变质作用叠加在沉积作用之上广泛发育，这为区域金属矿产资源的形成提供了较为有利的条件。其中，在区域古老基底形成阶段所形成的康定群、河口群、大红山群、东川群、会理群、昆阳群、盐边群等，是铜、铅、锌、金、银矿床的重要赋矿建造，而且被认为是本区的原始矿源层，与成矿具有非常密切的成因联系。因此，此研究区形成了我国重要的铁、铜多金属大型矿集区，在我国钢铁和有色、贵金属工业发展中处于举足轻重的地位。

研究区内产出的矿种之多、矿化之集中、矿床类型之复杂，长期以来，备受关注。从已发现的矿床(点)分析，主要可以分为以下五类成矿系统及其亚系统：

(1)元古宇与火山—沉积—变质作用有关的铁铜多金属成矿系统(本论文的主要研究对象)。包括沉积-变质铜矿成矿亚系统和海相火山岩型铁-铜成矿亚系统(本论文的主要研究矿床)。铁铜矿床主要分布于古老基底岩系之中；以安宁河断裂为界可以分为两部分，其中东侧主要以浅变质的东川式为主，西侧多以海相火山沉积-变质成因为主。

(2)晋宁-澄江期与岩浆-热液有关的成矿系统。此成矿系统又可以分为与偏碱性花岗岩类有关的铌钽类成矿亚系统、与镁铁—超镁铁岩体有关的铜、镍、铂族等元素组合为主的成矿亚系统、与中酸性侵入体有关的锡多金属类成矿亚系统。

(3)新元古代—早古生代沉积-改造型为主要类型的铅锌多金属成矿系统。其进一步又可分为火山沉积-热液改造铅锌成矿亚系统，热水沉积-改造层间破碎带型铅锌为主的成矿亚系统。

(4)峨眉火成岩省成矿系统。进一步又可分为与深成层状镁铁—超镁铁杂岩体有关的铁-钛-钒成矿亚系统、与超浅成镁铁—超镁铁岩体有关的铜-镍-铂族元素成矿亚系统，与花岗岩—碱性岩系有关的稀有金属成矿亚系统，与峨眉山玄武岩浆活动有关的热液成矿亚系统。

(5)喜马拉雅期构造—岩浆—流体活动成矿系统。包括与碱性岩有关的稀土成矿亚系统，与富碱斑岩有关的斑岩型铜-钼-金多金属成矿亚系统，与动(热)变质作用有关的韧性剪切带型金成矿亚系统。

其中，本区与元古宇火山—沉积—变质作用有关的铜多金属矿集中分布在“双会”(会理和会东县)、东川和滇中地区。典型矿床包括拉拉地区海相火山岩型铁-铜矿床、大红山地区的海相火山岩型铁-铜矿床、东川—易门地区的沉积-变质铜矿床等，分别称为拉拉式、大红山式、东川式。

本区与元古宇火山—沉积—变质作用有关的铜多金属矿产可以根据地质特征分为以下2种成矿亚系统(表1)。

表1 扬子西南缘前寒武纪矿床类型划分

注：此表据文献[21-27]综合

(1)沉积-变质铜矿成矿亚系统：海相沉积-变质铜矿成矿亚系统主要以区域内的东川式铜矿(如因民、落雪、汤丹、淌塘等矿床)为例。其中，“淌塘式”铜矿主要赋存于会理群淌塘组地层中；而“东川式”铜矿资源量可观，该类矿床主要赋存于昆阳群落雪组一套碳酸盐岩系(少量碎屑岩)沉积-变质岩系中，虽然属于古元古代的古老地层，但其变质程度相对而言很浅。

(2)海相火山岩型铁-铜成矿亚系统：四川拉拉、云南大红山铜多金属矿床是该成矿亚系统的典型代表，也是区内非常重要和具有代表性的矿床类型。该类矿床主要赋存于前震旦系大红山群、河口群一套典型的细碧-角斑岩建造中，变质程度相对较深。

综上所述，该区铜多金属矿产资源富集，可划分为海相火山岩型和沉积-变质型矿床亚系统；本文所研究的拉拉、大红山等矿床属于海相火山岩型铁-铜成矿亚系统。

3 成矿与地质事件

本次研究工作通过对研究区前寒武纪地质事件的梳理，并研究了成矿地质事件及重大地质事件的响应(表2)；根据前人研究成矿成岩年龄数据，结合笔者研究资料[5]，认为本地区的成矿作用属于多期次成矿。从目前研究程度来看，至少可以分为前期预富集作用及两次大的成矿作用，以及若干个小的成矿作用，其中两次大的成矿作用主要为古元古代成矿作用和中元古代成矿作用。

本区的成矿地质事件演化史大致分为：

(1)四川冕宁康定杂岩体中含有古元古代早期到晚期的陆壳残留锆石，所测最老年龄为2 468 Ma，可能代表扬子地块的基底[35]，即扬子地台西缘古陆壳形成于2 486 Ma之前，其形成可能与Kenorland超大陆的拼合和裂谷有关。

(2)属于传统的康滇陆缘裂谷事件(约1 700 Ma～约1500 Ma)[35]，对应于Columbia超大陆的聚合。

(3)后期变质及岩浆事件(约1 100 Ma～约800 Ma[3,39])，显然是Rodinia超大陆的拼贴与裂解事件的响应。其中，约1 000 Ma左右对应于格林威尔运动在扬子地块的响应；800 Ma左右晋宁运动是在扬子地块的响应[5]。

综上所述，可将本区与成矿作用有关的地质事件过程归纳为: 古元古代与Columbia超大陆裂解事件有关的陆缘裂谷环境，发育了一套巨厚的火山-沉积建造，形成重要的赋矿层和矿源层，为铜多金属矿床的形成提供了物质基础；中元古代的与Rodinia超大陆的拼合事件相关的成矿作用[5]，形成铜、金、钼等多金属矿化；而铀的形成较晚，与区域新元古代—800 Ma的中酸性岩浆岩有关，可能与Rodinia 超大陆裂解事件有关。

4 区域成矿系列

研究区是我国重要的铁铜矿带之一，具有多个重要的铜矿床类型成矿系列(表3)，如东川式、落雪式和易门式以及晚三叠统砂砾岩中沉积-改造铜矿类型等。除笔者曾主要研究的铁氧化物铜金型(IOCG)矿床[5]之外，这一系列的铜铁矿山构成“四楼一梯”的矿化格架[40-41]。“四楼”是指因民组中下部稀矿山式铁铜矿、落雪组中及底部的东川式铜矿、鹅头厂组(黑山组)桃园式铜矿、灯影组底部不整合面上风化壳型沉积铜矿，“一梯”是指刺穿于下三层铜矿层位之凤山式角砾状铜矿。其中，东川式和桃园式等铜矿床属沉积—层控—层状铜矿(SSSC)。

表2 扬子西南缘相关的超大陆拼合与裂解事件

表3 扬子西南缘的区域铜及多金属矿床类型成矿系列

注：据文献[26, 42]等综合

赋存于前寒武系基底岩系中的铁-铜矿床的成矿作用主要发生于前寒武纪，但许多矿床在不同程度地经受到后期地质作用的变质改造(未发生成矿富集作用)。另外，还有本区内有一些与基底中可能有一定成因联系的中新生代铜矿床，也是本区重要的铜矿床类型。如中生代地层(湖泊、河流、浅海相)中产出的砂岩型铜矿，如六苴铜矿、大铜厂铜矿、大姚铜矿等；这些矿床可能属于基底地层中赋铜火山沉积岩建造，经风化剥蚀后，大量的铜质被搬运至“昆阳裂谷”中，随地层的沉积在有利的位置富集[26,43]。

图3 区域演化与铜累计聚集示意图(部分铜金属量大小是估计的相对值)Fig.3 Sketch showing regional evolution and copper cumulative concentration

通过对矿床成矿特征、成矿年龄及规模的综合分析后所建立的区域铜、多金属矿床成矿系列及区域时间演化与铜累计聚集特征图，如图4所示。从图4中可以明显的看出本区成矿作用属于多期次成矿，1.7 Ga～1.5 Ga、1.1 Ga～1.0 Ga、中新生代是三次规模、强度较大的铜矿成矿作用[5]，形成了研究区内规模较大的诸多铜多金属矿床。

5 结语

扬子地块西南缘的前寒武纪地层中赋存的铜-铁矿床以矿床数量多、规模大、伴生多种金属等为特征，其中拉拉、大红山等矿床的成矿地质特征具有代表性，且铜铁金属资源量丰富，并伴生有Au-Mo-U-Ag-Co-REE等组分，因而具有重要的研究意义。

本此研究工作表明，研究区成矿作用属于多期次成矿，至少可以分为前期预富集作用及两次大的成矿作用(古元古代成矿作用和中元古代成矿作用)，以及若干个小的成矿作用；其中，1.7 Ga～1.5 Ga、1.1 Ga～1.0 Ga、中新生代是三次规模、强度较大的铜矿成矿作用，形成了研究区内规模较大的诸多铜多金属矿床。

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Precambrian Cu polymetallic deposits and their minerogenetic series in the southwestern margin of Yangtze block

Song Hao1, Ni Shijun1, Zhang Chengjiang1, Xu Zhengqi1, Song Shiwei1, WANG Dewen2

(1.ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China； 2.KunmingInstituteofProspecting&Design,ChinaNonferrousIndustryCompany(Ltd),Kunming650051,China)

Based on analysis of metallogenic characteristics of the Precambrian Cu polymetallic deposits at southwest margin of Yangtze block and related significant geological events the regional metallogenesis and response of the significant geological events are dealt with in the paper and the regional metal metallogenic series divided, the main metallogenic series and regularity detailed and summarized in the paper. The metallgenesis is at least divied into two major periods, the pre-enrichment during Early proterozoic Era and Late Proterozoic Era (1.7 Ga—1.5Ga、1.1 Ga—1.0Ga) and the main enrichment during Mesozoic-Cenozoic Era and several weak metalogenic stages. During Mesozoic-Cenozoic Era 3 strong metallogenic stages in large scale occur and many large Cu polymetallic deposits formed in the study area.

minerogenetic series; copper polymetallic deposits; the southwestern margin of Yangtze Block; Precambrian period

2015-04-03； 责任编辑： 王传泰

中国地质调查局“西南地区主要成矿带铜铁金多金属找矿模型与勘查方法技术综合研究项目(编号：12120113095500)、科技部973项目(编号：2015CB453000)、中核集团项目“西南地区深部地质过程与铀成矿作用研究”联合资助。

宋昊(1986—)，男，博士，讲师，主要研究方向为矿床地球化学。通信地址：北四川省成都市成华区二仙桥东三路1号，成都理工大学；邮政编码：610059；E-mail：songhhao@Yeah.net

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.003

P612，P618.4

A