岩浆-构造-热事件与拉拉IOCG矿床的成矿

叶生涛，廖勇，申燕，李泽琴，黄丛俊



岩浆-构造-热事件与拉拉IOCG矿床的成矿

叶生涛1，廖勇1，申燕1，李泽琴2，黄丛俊2

（1.四川省核工业辐射测试防护院，成都 6100052；2.成都理工大学，成都 610059）

根据前人工作成果，结合拉拉IOCG矿床地质特征研究认为，其成矿过程与岩浆—构造—热事件紧密相关。早元古代末期，海底火山喷发—沉积形成河口群地层，为矿床的形成提供了丰富的物质基础。中元古代伴随着Rodinia超大陆的拼贴事件，康滇地轴发生晋宁造山运动，使河口群钠质火山碎屑变质为钠长变粒岩，黑色凝灰质页岩变质为含磁铁矿包体石榴子石黑云母片岩，成为富含F-、S2-、CO32-的变质流体，经交代作用，形成条痕状黄铜矿、黄铁矿，辉钼矿及萤石。新元古代伴随着Rodinia超大陆的解体，辉绿辉长岩浆上涌，矿体进一步富集。后期下渗雨水淋滤作用形成地下水含矿热液叠加，完成整个成矿过程。

岩浆；构造；热事件；IOCG；拉拉铜矿

拉拉铜矿是我国著名的铁铜多金属矿床，四川省最大的铜业生产基地，矿床规模巨大，拥有悠久的开采历史。前人对矿床的成因、类型归属、成矿期次、成因机制及原岩恢复等做了大量的研究工作，成果较多，但认识分歧也较大，对拉拉地区的进一步找矿和资源开发也存影响。

李泽琴等（2002）首次厘定拉拉矿床属于铁氧化物-铜-金-铀（IOCG）矿床，后周家云、毛景文（2009）、周美夫（2011）等亦认为拉拉属于IOCG矿床，并对该矿床该属性做了大量的研究。本文基于拉拉铜矿是IOCG矿床的观点，结合前人的研究成果及矿床地质特征，对康滇地轴古—新元古代岩浆—构造—热事件与拉拉铜矿的成矿关系进行探讨，对矿床成矿过程进行再认识，以期对矿床的进一步找矿有所帮助。

图１ 拉拉矿区构造纲要图

1-背斜；２-向斜；３-断层／推测断层；４-辉长岩；5-河口群落凼组地层；6-矿体；7-区域变质作用力方向

1 矿区地质特征

拉拉IOCG矿床位于扬子地台西缘、康滇地轴中段，在大地构造位置上位于SN向延伸的川滇被动陆缘裂谷系中部，EW向展布的会理—东川坳拉槽的西端（刘肇昌等，1996），矿区在早—中元古代处于大陆裂谷环境（申屠保涌，2000；王奖臻等，2012）。

矿区出露地层主要有下元古界河口群、会理群通安组、上三叠统白果湾组和第四系。河口群地层包括长冲组、落凼组、大营山组，拉拉矿床的铜矿体赋存于落凼组地层中。落凼组主要为（石榴石±磁铁矿±石英±萤石）黑云母片岩、（磁铁矿±石英）钠长变粒岩、钠长角砾岩、千枚岩及结晶大理岩。通过对落凼矿区露天采矿平台的剖面测制工作，发现黑云母片岩与钠长石变粒岩地层具有交互产出特征，走向近东西，倾向南。

矿区构造主要为EW和SN向。EW向的F1断层切过落东矿体，西端北西侧为落凼矿体，东端南东侧为石龙矿体，SN向的F29和F13断层限制了F1断层的延伸，分别构成了矿区的东西边界。层间破碎带发育，破碎带中发育构造角砾岩和假玄武玻璃。矿区北部有河口复式背斜南翼的轴向约NE20°的双狮拜象背斜，其南部由一系列小型背斜和向斜组成，从西到东有落凼背斜、老羊汗滩沟向斜、老虎山背斜、小厂向斜、寨子箐背斜等组成；南部有相同轴向的红泥坡向斜，其北部有次一级的新老厂背斜，石龙向斜等（图1）。

拉拉铜矿自西向东分为落凼、落东和石龙三个矿区。矿体呈层状、似层状、透镜状产出。矿床具有一套IOCG矿床特征的矿物元素组合。目前已探明铜储量在120万吨以上，Au、Mo、Co、REE等大量富集，以其中落凼矿区为例（矿石量60.61Mt）：铁15.48%，铜0.95%，金0.16g/t，银1.88 g/t，钼0.03%，钴0.02%，稀土0.14%（朱志敏等，2009）。铜的赋存矿物以黄铜矿为主，其次为斑铜矿，少量铜蓝、辉铜矿、孔雀石等；少量的铜以类质同象的方式存在于黄铁矿中。铁以磁铁矿、黄铁矿、赤铁矿等形式存在。钴的赋存状态有两种：其一为独立单矿物，如辉钴矿、辉砷钴矿、硫镍钴矿；其二为以类质同象方式存在于硫铁镍矿和黄铁矿中。钼主要以独立矿物辉钼矿的形式存在。金以包体金、粒间金、裂隙金及类质同象状态赋存，以包体金为主；主要的载金矿物有黄铁矿、黄铜矿、叶碲铋矿等。稀土有两种赋存状态：其一为独立矿物，有独居石、磷钇矿、褐帘石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿及包裹于萤石中的针状磷钇矿等；其二呈类质同象存在于与磁铁矿伴生的磷灰石中（周美夫等，2011），呈固溶体分离结构。矿石类型主要为黑云母片岩型矿石和钠长变粒岩型矿石。细粒黄铜矿呈条痕状、网脉状产出并切割细粒磁铁矿条带。有的矿石含有石英方解石黄铜矿脉，脉中黄铜矿呈晶型完整的单个颗粒状或块状产出，表面常见锖色氧化薄膜；有的方解石脉发生肠状褶皱，轴面平行于片理方向（图2a）；有的矿石具有两期近于垂直的片理或片理发生弯曲，方解石脉平行于一个方向片理而垂直于另一个方向的片理(图2b)。有的千枚岩型矿石中含有菱形状、σ碎斑状磁铁矿颗粒（图2c）。石榴石黑云母片岩中常含有钠长岩透镜体，似压力影构造，透镜体两侧虚脱部位充填有石英黄铜矿细脉（图2d）；大部分石榴石含有磁铁矿包体且发生变形，颗粒较粗大，最大者直径8cm左右，有后期黄铜矿石英脉穿过（图2e）。黑云母片岩中有与辉钼矿伴生的淡紫色细晶萤石条带（图2f）；也有蓝紫色孤立状产出的较自形的萤石颗粒，局部破碎。钠长变粒岩型矿石中常含有杆状石英和铅笔状钠长岩条带（图2g），有的含有无根钩状褶皱。与辉长岩接触边界附近见有钠长角砾岩型矿石。两类矿石中均含有磷灰石，磷灰石赭红色，碎屑状分布（2h）。矿石构造主要为条痕状、条带状、网脉状及角砾状构造。围岩蚀变主要有钠长石化、黑云母化、碳酸盐化和硅化等。

a）肠状褶皱；b)两期片理矿石，方解石脉平行于早期片理而垂直于晚期片理；c)千枚岩中菱形状磁铁矿颗粒；d)黑云母片岩中钠长岩透镜体，边缘有黄铜矿细脉；e)含辉钼矿萤石条带，有自形颗粒萤石呈孤立状分布；f)黑云母片型矿石中黄铜矿细脉穿过变形的石榴子石；g)铅笔状钠长岩；f)赭红色磷灰石

2 同位素地球化学研究

2.1 稳定同位素研究

前人对矿床进行了系统的H、O、C、S稳定同位素研究，对矿床成矿流体性质及C、S来源作出了不同的解释（表1）。

表1 拉拉铜矿稳定同位素地球化学研究 同位素测定对象相关解释 H-O方解石成矿流体早期为岩浆水、中期为变质水、晚期为大气降水—地下水热液（陈好寿、孙燕） S黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、全岩矿床中硫主要来自于上地幔（孙燕）矿床中硫来自上地幔或深部地壳，由火山喷发或火山气液作用带入。申屠保涌（1997）矿床中硫的来源主要为海水硫。(杨应选（1988）)矿床中硫主要来自海水硫酸盐的还原作用，也有火山喷发作用从深部带来的地幔硫。(陈好寿)钠长岩类硫同位素显示硫的深源岩浆性特征；片岩类硫同位素显示硫具壳幔多源性(余祖成)矿床中的硫具有岩浆-热液、地层、有机硫和硫酸盐等多来源特征(周美夫，2011) C矿脉中方解石流体中碳来源于海相碳酸盐，发生过强烈的水岩交换反应。(廖文)流体中碳来源于河口群地层(周美夫，2011) O蚀变岩石、磁铁矿、方解石成矿流体中的水由早期岩浆水、岩浆-热液向中期变质水过度，晚期为大气水和氧化流体（周美夫，2011）

2.2 放射性同位素测龄

前人对矿床的岩石、矿物进行了大量的放射性同位素测龄研究工作（表2），总体来看与拉拉铜矿成矿有关的年龄大致分为三个时限：1 700Ma左右火山喷发结晶形成河口群火山岩；1 000Ma左右与变质作用有关的早期成矿年龄；850Ma左右与辉长岩上涌有关的晚期改造成矿年龄。

表2 拉拉铜矿放射性同位素测龄研究

3 讨论

3.1 火山喷发—沉积作用与矿床成矿关系

C同位素研究表明矿床成矿流体中的C来自于河口群地层，且为海相碳酸盐，加之河口群地层中有结晶大理岩，说明火山喷发—沉积形成的河口群地层中含有海相碳酸盐岩。

S同位素研究表明矿床成矿流体中的S来自于河口群地层，具有壳幔混合来源特征，矿床中硫主要来自于火山喷发从深部带来的地幔硫，也有海相沉积作用过程中由海水还原作用形成的硫酸盐中的硫。

H、O同位素研究表明，早期成矿流体主要为岩浆水，中期主要为变质水，晚期有大气降水加入；黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿的成矿年龄在1 000Ma左右，成矿物质均来自于河口群地层，且变质作用形成的石榴子石中有磁铁矿包体而没有金属硫化物包体，说明在早期河口群沉积阶段可能并没有金属硫化物矿物形成，Cu、Mo等成矿物质以其他络合物的形式存在。火山喷发—沉积作用形成含磷灰石钠质火山碎屑岩（钠长岩）和含条带状磁铁矿黑色凝灰质页岩，同时提供了大量Fe、Cu、Mo、Co等成矿元素，后期变质作用过程中在变质热液作用下形成黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿等金属硫化物。

3.2 构造运动与矿床成矿关系

从矿区的造山格局来看，河口群地层受到一组近东西向的挤压力作用。形成褶皱构造的同时形成与压应力方向垂直的早期方向的片理。在褶皱形成过程中持续压扁作用下，褶皱翼部的脆性强硬钠长岩在垂直压缩方向的拉伸作用下形成石香肠、构造透镜体、无根钩状褶皱；含磷灰石钠质火山碎屑发生变质作用形成钠长变粒岩。韧性页岩产生劈理，发生变质作用形成含磁铁矿包体的石榴子石黑云母片岩，包裹钠长岩透镜体。变质作用过程中产生石英、方解石等析离物，在褶皱作用过程中边分凝、边旋转，形成杆状石英、方解石。构造变质作用过程中形成的变质热液沿早期片理、碎屑颗粒边缘发生交代，形成条痕状黄铜矿、黄铁矿矿石，辉钼矿及与其共生淡紫色萤石，方解石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物。早期的部分磁铁矿颗粒发生重结晶，形成较粗大的自形晶颗粒。

3.3 辉绿辉长岩与矿床成矿关系

在辉长岩浆上涌过程中，上覆岩层在高温高压环境下变成高韧性体，受到平行早期片理的上顶力作用，上覆地层主要发生剪切作用，形成叠加在早期片理之上的共轭剪节理。方解石石英脉发生流变形成肠状褶皱；部分矿石发生片理置换形成近于垂直早期片理的第二期片理或发生膝折作用形成片理转弯现象。石榴子石在热和剪切作用下边长大边变形呈不规则状产出。角砾状钠长岩型矿石主要分布在辉长岩体周围，说明角砾状矿石可能是由于辉长岩入侵时，强烈的气液灌入作用使得其周边的含矿黑云母片岩及钠长变粒岩发生爆炸形成隐爆角砾岩，后期由绿泥石胶结而成。在持续热和力作用下河口群围岩中成矿元素再次活化形成含矿热液，沿晚期片理和共轭剪节理发生交代作用，形成网脉状、块状矿石。重结晶的磁铁矿颗粒在剪切作用下发生变形呈菱形状或σ碎斑状。

3.4 矿床成矿过程分析

结合矿床地质特征及同位素地球化学研究分析矿床成矿过程，将主要成矿过程分为三个阶段（图3）。

图3 拉拉铜矿成矿过程示意图

1-黑色凝灰质页岩；2-钠质火山碎屑岩；3-片理；4-剪节理；5-辉长岩；6-磷灰石/磁铁矿；7-石榴子石；8-钠长岩构造透镜体、石香肠状钠长岩；9-无根钩状褶皱；10-早期/晚期方解石石英脉

第一阶段：古元古代末期约1 700Ma，扬子地台西缘处于陆缘裂谷—断陷成盆时期。早期张性成盆阶段，海底火山喷发，深部含矿钠质岩浆喷出后沉积在裂谷盆地中形成细碧角斑岩系岩石；上部发育碱性粗面质凝灰岩和粗面凝灰质白云岩含矿层。裂谷发育中期稳定沉积阶段，发生同生断裂活动，碱性粗面质火山岩继续喷发；大陆裂谷成熟阶段，在净水滞留还原环境中形成黑色凝灰质含矿页岩。火山喷发过程中，发生岩爆形成含磷灰石的钠质火山碎屑。由于火山多次喷发，河口群地层显示出多个沉积旋回，火山岩与沉积岩呈互层状产出。河口群为后期矿床的形成提供了丰富的物质基础。

第二阶段：中元古代晚期1 200～1 000Ma，伴随着Rodinia超大陆的拼贴事件，发生席卷全球的格林威尔造山运动。在康滇地轴则表现为川藏滇板块向扬子古陆块西缘俯冲发生陆陆碰撞，即晋宁造山运动（郝杰，2004）。在矿区表现为原始水平沉积的地层受到近东西向的强烈挤压力作用，河口群地层发生强烈的变形破碎及变质作用，形成矿区褶皱构造及F13、F29断层的同时形成早期方向的片理，钠质火山碎屑变质形成透镜体状或石香肠状钠长变粒岩。黑色凝灰质页岩变质形成石榴子石黑云母片岩，包裹钠长岩透镜体；石榴子石形成过程中包裹了早期磁铁矿。部分碳酸盐岩发生重结晶形成结晶大理岩。褶皱作用过程中形成铅笔状钠长岩及杆状石英。

造山变质作用过程中，由于温度压力升高，各类岩石脱水形成富含F-、CO32-、S2-等离子的变质水，变质水顺片理、构造裂隙在围岩中运移并与围岩发生水岩交换反应，形成条痕状黄铜矿、黄铁矿，与淡紫色萤石伴生的鳞片状辉钼矿及方解石、铁白云石等碳酸盐矿物，黑云母片岩中石榴子石及钠长岩透镜体边部虚脱空间充填石英黄铜矿脉形成压力影构造。早期磁铁矿发生重结晶形成自形程度较高的单个磁铁矿颗粒。该阶段晚期形成顺片理产出的石英方解石脉。

第三阶段：变质成矿作用一直持续到新元古代约850Ma，伴随着Rodinia超大陆的裂解事件，矿区形成近东西走向的F1断层，切错落东矿体，断层周围河口群地层中地幔柱成因辉长辉绿岩浆上涌（周家云，2009），形成叠加在早期片理之上的剪节理和近于垂直早期片理方向的晚期片理，方解石石英脉发生肠状褶皱，石榴子石长大变形，磁铁矿颗粒发生变形呈菱形状或σ碎斑状。在热力作用下再次形成含矿热液，沿晚期片理和剪节理发生交代作用，形成网脉状、块状矿石，切割早期磁铁矿条带。部分早期的黄铜矿、黄铁矿在这一期间发生重结晶形成颗粒较粗大、自形程度较高的单个晶体。该阶段后期形成石英方解石黄铜矿脉，脉中黄铜矿呈云朵状富集。由此可见辉长岩浆热—动力作用贡献巨大，与矿床后期成矿关系密切。

成矿作用后期在下渗雨水作用下，发生淋滤作用，形成少量地下水含矿热液，对矿体有一定叠加改造作用。

4 结论

1）1 700Ma左右，康滇陆缘裂谷发生海火山底喷发—沉积事件，形成条带状磁铁矿的同时为拉拉IOCG矿床的成矿提供了巨量的物质基础。

2）1 200～1 000Ma的晋宁造山—热事件作用下河口群地层发生变形变质、形成造山产物，变质流体沿早起方向片理发生交代作用，形成早期金属硫化物矿体。

3）850Ma左右地幔柱成因的辉长岩浆上涌事件形成的含矿热液沿共轭剪节理和晚期片理交代成矿，叠加在早期矿体之上。后期下渗雨水淋滤作用下形成含矿热液对矿体有一定叠加改造作用。

4）有辉长岩出露的河口群落凼组地层中，辉长岩体附近地层及其深部有较大的找矿潜力。

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

国家自然科学基金项目(41072065)， 教育部博士点基金联合资助（20105122110001）, 中国科学院矿床地球化学国家重点实验室(200808) ，四川省教育厅重点项目（07ZA005）

叶生涛（1987-），男，甘肃敦煌人，助理工程师，大学本科，从事地质矿产实验室检测工作

黄丛俊，男，硕士研究生，主要从事矿床地球化学研究