四川省九龍縣里伍銅礦礦床地球化學特征

潘曉東，呂和建，戴 婕

（1.四川里伍銅業股份有限公司，四川 甘孜 626200；2.成都地質礦產研究所，成都 610081）

里伍銅礦是我國西南地區的一個中型富銅礦，其成礦條件和背景比較特殊，引起了廣泛關注[1-2]。里伍銅礦位于江浪穹隆南東翼，已查明儲量26萬噸，為一中型富銅礦。目前在礦區外圍的地質調查中相繼發現了黑牛洞，挖金溝、柏香林，中嘴等一系列礦點，其找礦前景與里伍銅礦具有可比性。揚子地臺西緣的木里弧形變質核雜巖帶從西向東依次分布有恰斯、瓦廠、唐央、長槍、江浪、踏卡、三亞等一系列軸向NNW-SN 向的短軸穹隆體，其核部出露的為中元古界的恰斯群變火山-碎屑巖系，這些變質核雜巖體與江浪穹隆有類似的生成環境，而且也相繼發現了一些銅、鎳礦化點[3-8]。

1 地質背景

圖1 江浪穹窿地質簡圖

里伍銅礦區處于康-滇地軸西側，松潘—甘孜造山帶東南緣，北東向（木里—錦屏）弧形推覆構造帶北西側后緣。里伍巖群以云母片巖、云母石英片巖、片狀石英巖為主，夾斜長角閃巖及變基性巖，原巖主要為一套含火山凝灰質的砂、泥質濁積沉積巖。經多期構造變形，巖石強烈變形，片理化、劈理化、順層掩臥緊閉褶皺、片內無根的鉤狀褶皺十分發育，巖性、厚度變化均較大。以里伍銅礦為代表，包括其外圍的挖金溝、柏香林、黑牛洞、上海底、白巖子、筍葉林等銅礦床（點）（圖1）。含礦地層主要是中元古界里伍巖群、甲壩巖組、烏拉溪巖組中亦有零星礦化。其中，里伍巖群是里伍式銅礦的主要含礦巖系，在里伍礦區銅礦化主要位于堆垛底層的中上部，礦化蝕變多表現為巖石不同程度的褪色，常見的熱液蝕變類型主要為黑云母化、絹（白）云母化、硅化，次為綠泥石化、斜長石化、石榴石化、電氣石化及碳酸鹽化等。根據野外及室內鏡下觀察，蝕變作用經歷了早期黑云母化、斜長石化，中期電氣石化、硅化到晚期絹云母化和綠泥石化的演變，成礦與中晚期蝕變作用關系密切，是重要的找礦標志。礦化類型以磁黃鐵礦化為主，次為黃銅礦化、閃鋅礦化，偶見黃鐵礦化及方鉛礦化[9-10]。

里伍銅礦礦體的總體產狀是受江浪背斜所控制，局部則受層間裂隙和次級褶皺影響。總體上，礦體產狀與圍巖片理基本一致，局部呈小角度斜交，走向和傾斜方向礦體“穿層”現象明顯，礦體于礦化蝕變帶中位置取決于容礦構造和有關熱液蝕變發育情況。研究區各礦床（點）的礦石結構大同小異，主要有半自形—他形粒狀結構、粒片狀變晶結構、交代溶蝕結構、交代殘余結構、細脈狀結構、破裂—碎斑重結晶結構等。主要有浸染狀、致密狀、角礫狀、斑雜狀、條帶狀與浸染狀等幾種，其中以浸染狀為主，致密狀、角礫狀礦石所占比例較大。礦石礦物成分有主要有磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦。次要的有方鉛礦、黃鐵礦、鈦鐵礦、方黃銅礦。伴生的有黃錫礦、自然鉍、碲銀礦、葉碲鉍礦、赫碲鉍礦、輝鉬礦、鉛鉍礦、麥基諾礦（Mackinawite）、自然金、毒砂、輝鈷礦、銅磁黃鐵礦等。礦石中主要有益組份是銅和鋅，它們在不同礦石類型中含量差別極大，即使在同一類型礦石中也是如此。

2 礦床地球化學特征

2.1 包裹體地球化學特征

對里伍礦區及礦區外圍的柏香林、中咀、黑牛洞、挖金溝的黃鐵礦、鐵閃鋅礦、黃銅礦礦石以及圍巖中石英包裹體進行分析研究表明，包裹體主要類型為兩相氣液水包裹體和單相水溶液包裹體，次為CO2兩相氣液包裹體、含CO2三相水包裹體、CO2水液兩相包裹體，偶見呈黑色的有機質包裹體，室溫下呈氣相（CH4-CO2）；氣液兩相包裹中氣液比多為5%，部分為10%，甚至達到60%，各類型包裹體基本上代表了各期次成礦流體的性質。包裹體形態多以渾圓形、橢圓形、長條形和不規則形為主，次為近方形、近菱形、三角形、負晶形、矩形；包裹體大小集中在6～20μm 之間，一般呈散狀、星點狀或者成群成帶分布，少數包裹體沿微裂隙分布。

分析結果表明成礦溫度屬于中高溫。石英包裹體的均一溫度有兩個溫度段（175～210℃和280～300℃）。對硫化物的爆裂溫度進行測試分析，其爆裂溫度同樣有兩個溫度段：135～270℃（峰值為185℃）、315～490℃（峰值370～380℃）（中國地質大學，1995年）。礦物的溫度高于石英包裹體的溫度，但兩個溫度段是相對應的，它們代表了兩個成礦階段的溫度。其中，前一溫度應代表穹隆體成穹后石英脈遭受改造條件下的溫度；后一溫度段代表穹隆體成穹隆早期中淺層次脆韌性條件含礦石英脈生成的溫度。

在對礦區含礦石英包裹體成分測定(表1 包裹體成分測定)，其成分為CO2、CH4等和Na+的 弱堿性(PH 6.5～含礦溶液為接近為沸騰狀態的中高溫熱液。

表1 包裹體成分測定[10]

2.2 同位素地球化學特征

對研究區含礦地層、巖石組合、變形變質程度和礦石物質成分等特征綜合分析表明，成礦物質主要來源于含礦巖系本身。但具目前的工作程度尚不能完全排除江浪穹隆體成穹時構造—熱液的影響[11]。

1)硫同位素特征；四川地質局四0 六地質隊（1976）通過對硫同位素分析后認為，硫同位素的組成變化范圍小，顯示出明顯相對富集S34，且σS34均為正值，變化范圍（‰）為2～7.3，變化絕對值為5%。S32/S34比值在22.095～33.176 之間，其變化約0.117。同時，對不同的金屬硫化物、不同類型與不同巖石中所采取的不同金屬硫化物同位素進行組成分析，S34（‰）及S32/S34比值變化范圍基本一致的，這樣反映了硫質來源和硫化物形成過程中所處的物理化學條件的一致性，同時表明金屬硫化物屬同期產物。

中國地質大學（宋鴻林等，1995）先后對里伍礦區的62 件、5 件硫化物（黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃銅礦）的硫同位素進行分析測定，測出σS34的變化范圍為2～與圍巖中硫化物σS34基本一致，含礦溶液的硫與母巖相同。硫同位素的特征與國外原巖為海相火山巖的變質巖區硫化物礦床類似。

《揚子地臺西緣江浪變質核雜巖體變形變質作用及里伍銅礦成礦模式》（吳健民等，1995））測出黃鐵礦σS34的變化范圍（‰）為2.5～7.8，顯示出單塔式分布峰值（5‰～7‰），反映出幔源硫與海水硫的混合特征，硫的主要來源為上地幔，次為海水硫。

2）氫、氧同位素特征；據對含礦石英脈包裹體中氫、氧同位素的測定：δ8O為12～14，δD為-88.10（中國地質大學，1995），表明含礦溶液與巖漿水無關，在δ8O～δD 圖解中，上述成分點投在變質水的外側，說明含礦熱液中有較多的天水加入。

3） 中國地質大學測定里伍礦區8 件磁黃鐵礦單礦樣，Co 0.007%～0.050%，Ni0.0003-0.003%，Co/Ni比為7～50。根據王奎仁（1989）通過對我國65個點115 件黃鐵礦樣的分析研究中指出，“與火山作用有關的黃鐵礦Co/Ni 比值在1.93～89.35 之間；火山巖、火山噴發物中的黃鐵礦Co/Ni 比值通常很大；火山噴氣成因的礦床為12～22；火山熱液礦床中一般為5～10，與火山作用有關的礦床當受到后期變質作用如熱液作用疊加時，黃鐵礦Co/Ni 比值降低；熱液成因的黃鐵礦Co/Ni 比值一般為1～5，個別可以更高”。據此推斷，里伍礦床黃鐵礦形成與火山作用有關。王奎仁同時指出，“同生沉積黃鐵礦S/Se 比值總是大于3×104，與火山作用有關的黃鐵礦Se 含量較多，S/Se 比值一般小于1×104”。里伍礦床中各種硫化物含Se 較高，據中國地質大學對34 件磁黃鐵礦分析，Se 平均為0.14%，S/Se 比值為0.41；19 件黃銅礦Se為0.0131%，S/Se 比值為0.35。以上分析說明里伍銅礦成礦元素物質源與火山活動有關，可能來自原巖火山沉積物質。

2.3 放射性同位素地球化學特征

通過對研究區鈾—鉛同位素等時線地質年齡測定年齡（表2）結果說明變質改造成礦時代為燕山期。從區域構造巖漿活動分析，此時正值松潘—甘孜造山帶大規模殼熔巖漿活動時期，因而推測江浪穹隆體成穹成礦作用與整個造山活動的構造-熱液作用有關，而與產于穹隆體北東邊緣新火山花崗巖侵入可能沒有直接關系。對于該類花崗巖的兩件黑云母K-Ar年齡測定為118Ma、110Ma（桂林冶金地質研究院1975），比上述變質成礦期晚30-80Ma，但是也不能完全排除該花崗巖熱液活動對里伍銅礦的晚期改造富集的可能[12-14]。

表2 鈾—鉛同位素地質年齡測定結果[10]

3 結論

通過對里伍銅礦地球化學特征研究得出如下結論：

1）據σS34（‰）及S32/S34比值變化范圍基本一致的，硫同位素特征硫質來源和硫化物形成過程中所處的物理化學條件的一致性，同時表明金屬硫化物屬同期產物；礦石與圍巖中硫化物σS34（‰）基本一致，含礦溶液的硫與母巖相同；黃鐵礦σS34（‰）的變化范圍為2.5～7.8，顯示出單塔式分布峰值（5‰～7‰），反映出幔源硫與海水硫的混合特征，硫的主要來源為上地幔，次為海水硫。

2）Co/Ni 比為7～50，34 件磁黃鐵礦分析，Se 平均為0.14%，S/Se 比值為0.41；19 件黃銅礦Se為0.0131%，S/Se 比值為0.35 說明里伍銅礦成礦元素物質源與火山活動有關，可能來自原巖火山沉積物質。

3）對含礦石英脈包裹體中氫、氧同位素的測定：δ8O為12～14，δD為-88.10，表明含礦溶液與巖漿水無關，含礦熱液中有較多的天水加入，成礦流體來源主要為天然水。包裹體地球化學特征推測該含礦溶液為接近為沸騰狀態的中高溫熱液。

4）通過對研究區鈾—鉛同位素等時線地質年齡測定年齡（表2）：U—Pb等時線（206Pb/238U—206Pb/204 Pb）年齡值184±18Ma，1-3號點U—Pb等時線（206Pb/238U—206Pb/204 Pb）年齡值 473±2300 Ma，1-2號點206Pb/238U 表面年齡加權平均值：190±100 Ma，3號點206Pb/238U 表面年齡值：471±42 Ma。里伍和挖金溝礦區各一件與成礦有關的黑云母K-Ar年齡測定分別為142.4Ma和80.8Ma。說明江浪穹隆體成穹成礦作用與整個造山活動的構造—熱液作用有關。

[1]姚家棟，李定通，王景云.里伍銅礦詳勘報告[R].四川成都∶四川省地質局406 地質隊.1976∶12.

[2]宋鴻林，田境亞，顏丹平,等.揚子地臺西緣江浪變質核雜巖巖體變形變質作用及李伍式銅礦成礦模式研究[Z].1994.

[3]宋鴻林，田境亞，顏丹平,等.揚子地臺西緣江浪變質核雜巖巖體變形變質作用及李伍式銅礦成礦模式[M].1995 2.

[4]許志琴，侯立瑋，傅小方,等.中國松潘一甘孜造山帶的造山過程[M].地質出版社，l992.

[5]傅昭仁，宋鴻林，顏丹平,等.楊子地臺兩緣江浪變質核雜巖結構及對成礦的控制[J].地質學報.1997,7l(2)：1l3～122.

[7]李紫金，傅昭仁，揚兆萍，等.四川九龍李伍型銅礦床地質概念模型[C].1996,285～289.

[8]顏丹平，宋鴻林，傅昭仁,等.四川省九龍江浪變質穹隆體“地層”新解[C]，1996 58～66.

[9]汪明杰，李建忠，等.四川九龍里伍銅礦外圍普查2004、2005年工作設計[R].

[10]馮孝良，汪明杰，李建忠,等.四川省九龍縣里伍銅礦資源潛力調查報告[R].成都地質礦產研究所、四川里伍銅業公司，2005,2

[11]陳敏華,丁俊,陳道前.四川省九龍縣里伍銅田成礦物質來源探討[J].沉積于特提斯地質，2011，31（1）：89～93

[12]馬國桃，汪名杰，姚鵬，等.四川省九龍縣黑牛洞富銅礦礦床黑云母40 Ar-39Ar 測年及其地質意義[J].地質學報，2009，83(5)∶671～679.

[13]祝向平，馮孝良，姚鵬，等.四川里伍黑牛洞礦床中石榴石Sm-Nd 同位素年齡及其意義[J].沉積與特提斯地質，2010，30(1)∶85～88.

[14]祝向平，汪名杰，姚鵬，等.四川黑牛洞銅礦床磁黃鐵礦的標型特征及成礦指示意義[J].巖石學報[J].2008，24（3）：562～568.