2021-4-9 | 地质学论文
金沙江洋在晚泥盆世已具洋壳雏形，在早石炭世强烈扩张，形成初始洋盆，中-晚石炭世至早二叠世早期，洋盆快速扩张形成成熟大洋，于早二叠世末开始向西俯冲，至中二叠世末至早三叠世闭合碰撞。前人(何龙清，1998)提出金沙江构造带的弧后盆地演化模式，并认为其为金沙江洋弧后盆地消亡、闭合的产物。进入晚三叠世后，金沙江碰撞造山带地壳减薄并强烈伸展，形成了伸展裂陷盆地甚至伸展裂谷盆地，在这种构造背景由挤压环境到伸展环境的转折期形成了羊拉大型铜矿床(王立全等，1999，2000，2001;杨喜安等，2011)。
矿区地质概况：羊拉铜矿床由里农、路农、江边、贝吾等7个矿段组成，其中，以里农矿段矿体规模最大，是矿区正在开采以及目前研究的重要矿段(图1)。区内出露地层主要为泥盆系大理岩、变质石英砂岩以及板岩。赋矿地层主要为中-上泥盆统里农组一段(D2+3l1)角岩化变质石英砂岩夹透辉石、石榴石夕卡岩。围岩蚀变以夕卡岩化为主，其次为硅化、角岩化及绢云母化等。矿区构造活动强烈，断层十分发育。区内除了区域性的金沙江断裂(F1)以外，还发育不同时期、不同性质的断层。南北向的羊拉断裂和金沙江断裂在印支期为俯冲挤压型，到喜马拉雅期时已转变为走滑型，并派生出走向北东倾向北西，长数公里、宽数米的次级断裂带，斜穿里农、路农矿段的北东向断层(F4)，其早期为挤压推覆断层，后期转变为张扭性正断层，并破坏了矿体向南延伸的部分(杨喜安等，2011)。此外还有大量由于构造活动或岩体侵入等影响所形成的层间裂隙及斜交层理裂隙。区内十分发育的断层、破碎带以及裂隙，一方面为含矿流体的运移提供了良好的流动通道;另一方面，这些断层，特别是南北向逆冲断层，为成矿提供了较好的空间，成为主要的容矿构造，造成大量矿体呈近南北走向产于这些逆冲断层中。矿区内岩浆活动活跃，由南向北依次分布有路农、里农、江边以及贝吾等侵入体，主要岩性为花岗闪长岩，并可能具有相同的岩浆源区，四个岩体呈线性分布于金沙江西岸，构成一条北北东向延伸并与区域构造线方向一致的花岗岩带(战明国等，1998;朱经经等，2011)，同时，该岩带显示出由南向北年龄由老到新的侵位序列(年龄分别为路农、里农岩体238～239Ma;江边岩体228Ma;贝吾岩体214Ma)，表明羊拉铜矿床花岗闪长岩体是三叠纪时期的花岗质岩浆多次涌动侵入形成的，岩浆活动持续时间约25Ma(王彦斌等，2010)。其中，位于矿区中部的里农岩体，南北长约2km，东西宽约1.5km，呈椭圆状岩株产出，出露面积约2.6km2，是羊拉矿区最重要的岩体，产于其与围岩外接触带上的里农铜矿体，主要呈层状、似层状产出，且明显受层间破碎带和滑脱带控制(曲晓明等，2004)，是本次研究的对象。此外，矿区还分布少量的英安斑岩、花岗斑岩以及花岗细晶岩等。
矿床地质特征：里农矿段2～5号矿体，呈层状、似层状(图2a)产出于一系列呈叠瓦状、舒缓波状分布的逆冲断层内，矿体总体走向近南北，倾向西，浅部倾角20°～40°，深部约50°;6～15号矿体赋存于陡倾的断层内(图2b)，矿体倾向北西，倾角60°～80°(杨喜安，2011)。矿体顶、底板为大理岩、变质石英砂岩及绢云板岩等(图3a-c)。按含矿岩石可以将矿石类型分为:夕卡岩型(图3d)、构造角砾岩型、角岩型、二长花岗岩型、花岗闪长岩型等铜矿石，其中，夕卡岩型矿石分布最广。矿石中金属矿物主要有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等，方铅矿、斑铜矿、闪锌矿、辉钼矿等次之;非金属矿物主要有石榴石、透辉石、绿帘石、阳起石、绿泥石、石英、方解石、角闪石、云母、长石等;次生氧化矿物有孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等。矿石主要有自形-半自形粒状、他形粒状、交代残余、骸晶、共结边、压碎等结构;以及块状、团块状、浸染状、脉状-网脉状、条带状、角砾状等构造。
羊拉铜矿床的夕卡岩型矿石中矿物共生组合关系显示其成矿作用具有明显的多阶段特征，具体来说可以划分为4个阶段:Ⅰ-干夕卡岩阶段，代表矿物为石榴石、辉石，石榴石多为黑褐色，主要为钙铁榴石，是夕卡岩中分布最多的矿物，多呈菱形十二面体或四角三八面体的自形-半自形粒状结构，粒径一般小于5mm，少部分可达10mm以上，并常具环带结构(图3e，f);辉石主要为透辉石-钙铁辉石，是夕卡岩中次发育的矿物，其自形程度明显低于石榴石，主要以他形粒状形式产出。石榴石和辉石普遍被后期矿物交代，显示各种交代结构(图3e-g);Ⅱ-湿夕卡岩-磁铁矿阶段，代表矿物为绿帘石和磁铁矿，绿帘石为浅绿色，多呈他形充填于Ⅰ阶段矿物颗粒间或裂隙中，磁铁矿则多呈自形-半自形粒状结构，以致密块状或浸染状产出，粒径一般小于0.2mm，部分可达1mm以上，镜下可见磁铁矿交代Ⅰ阶段石榴石呈骸晶结构(图3h)，也可见其被后期金属硫化物所交代;Ⅲ-石英-硫化物阶段，是羊拉铜矿床最重要的成矿阶段，主要矿物为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿，次为闪锌矿、方铅矿、斑铜矿和辉钼矿等。磁黄铁矿是矿石中分布最多的金属矿物，常常构成硫化物的主体，多呈他形粒状，在硫化物中结晶最早，常被其他硫化物交代(图3i)。黄铁矿分布较广，呈自形-半自形-他形粒状(图3j)，并常以浸染状或脉状产出，粒径一般小于1mm，部分可达3mm以上。黄铜矿作为铜的最主要的载体，多呈半自形-他形粒状并以浸染状或斑点状产出，常交代磁黄铁矿、黄铁矿，说明其形成相对较晚。闪锌矿与方铅矿多以浸染状产出，粒径极小(图3k，l)。Ⅳ-方解石-硫化物阶段，方解石与硫化物多呈脉状充填于矿体或围岩的裂隙中，硫化物主要为黄铁矿、闪锌矿及方铅矿，代表了晚期的热液作用。
稳定同位素地球化学
样品采集和分析方法：本文中用于同位素分析的样品主要采自羊拉铜矿床里农矿段2号、4号以及5号矿体坑道内，部分采自岩芯，采样时尽量选取了不同成矿阶段的代表性样品并兼顾了空间上的变化。氧、氢、碳同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所稳定同位素实验室完成，所用仪器为FinniganMAT253型质谱仪。包裹体水的氢同位素分析采用爆裂法取水、锌法制氢，爆裂温度为550℃;矿物的氧同位素分析采用BrF5法(ClaytonandMayeda，1963)。氢、氧同位素分析精度分别为±2‰和±0.2‰，分析结果均以SMOW为标准。碳酸盐的碳、氧同位素组成通过测定CO2得到。在真空系统中，将样品与100%的磷酸在25℃恒温条件下反应4h以上，用冷冻法分离生成的水，即可收集到纯净的CO2气体。测定结果分别以V-PDB和V-SMOW为标准，分析精度优于±0.2‰。硫同位素分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。硫同位素样品是将样品(硫化物单矿物)与氧化亚铜按一定比例研磨、混合均匀后，进行氧化反应，生成SO2并用冷冻法收集，然后用MAT251气体同位素质谱仪分析硫同位素组成，测量结果以V-CDT为标准，分析精度优于±0.2‰。