四川拉通县iocg矿床含矿岩石矿化作用与硬质交代作用的地球化学研究

四川拉通县iocg矿床含矿岩石矿化作用与硬质交代作用的地球化学研究

1992年，希思曼提出了cu-u-ree矿床的概念，将澳大利亚的阿司匹林水库煤矿、瑞典的基鲁纳矿和中国的白云鄂博矿列为缓慢类型。最基本的相似之处是铁氧化矿的组合。目前,对此类矿床统一使用的名称为铁氧化物—铜—金矿床(IronOxideCopper-Golddeposits,IOCG)。拉拉铜矿床为著名的大型铜矿床,是四川省最大的铜矿生产基地。通过研究,李泽琴等将拉拉矿床厘定为中国首例铁氧化物—铜—金—铀—稀土型(IOCG)矿床,并对其成矿演化作了详细的分析。IOCG矿床热液蚀变分布广泛,代表性热液蚀变类型有钙—钠化蚀变和钾化蚀变,碱性交代作用与矿化作用有着密切的关系,而目前对于拉拉矿床是否发生过碱性交代作用尚具争议,本文将从分析拉拉矿床含矿岩石常量元素地球化学特征入手,对拉拉矿床成矿过程中发生的交代作用进行探讨。1矿床岩石学特征拉拉矿床位于扬子地台西缘,SN向延伸的川滇被动陆缘裂谷系中部。矿区出露地层有下元古界河口群大营山组上段和落凼组中、下段,会理群通安组、上三叠统白果湾组和第四系。河口群为一套变质海相沉积岩和变质火山岩所组成,是拉拉矿床的赋矿地层,岩性主要为黑云母片岩、石榴子石黑云母片岩、黑云母石英片岩和钠长变粒岩等几类岩石。矿区构造以断裂为主,其方向与区域构造线方向一致,可分北西西向和北北东向两组,北西西向构造形成较早,并且与成矿关系密切。区内经历了多次构造岩浆活动,与成矿有关的岩浆活动主要表现为会理期和晋宁—澄江期的岩浆活动。拉拉矿床自西向东分为落凼、落东、李家村和石龙四个矿区。矿体产于变质火山岩中部旋回之落凼组上部变质火山岩段,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,Cu,Mo,U,Au,Co,REE,Fe等有用元素大量富集。主要的矿石矿物为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、磷灰石等,脉石矿物为黑云母、石英、钠长石、方解石和白云母等。常见矿石构造为浸染状、条纹状、网脉状及角砾状构造。围岩蚀变主要有碳酸盐化、钠长石化、黑云母化、萤石化、阳起石化和硅化等。2云母片岩的衡量元素特征本文对拉拉矿床片岩和变粒岩两大类含矿岩石进行了研究,选取了20个具有代表性的岩石样品,进行常量元素分析测试。测试的结果显示,拉拉矿床中,片岩类含矿岩石表现为:CaO含量变化范围为0.67%～16.97%,平均为7.61%,样品中TiO2(0.09%～1.37%)、MnO(0.04%～0.67%)、MgO(0.41%～0.26%),Al2O3含量变化较大(1.75%～8.41%),其中主要有用元素Cu的含量为0.04%～2.70%。钠长变粒岩类表现为:CaO含量变化范围为0.13%～11.19%,平均为5.41%。样品中TiO2(0.15%～1.72%)、MnO(0.06%～0.76%)、MgO(0.14%～2.20%),Al2O3含量变化较大(2.21%～8.64%),其中Cu含量为0.01%～3.16%。耿元生等对拉拉矿床含矿岩系河口群中云母片岩的常量元素进行了分析测试,这些云母片岩岩石样品采自拉拉矿床赋矿岩系河口群,但未发生矿化,将其作为拉拉矿床含矿云母片岩的原岩。与本文所测得的拉拉矿床含矿云母片岩的常量元素进行对比(见图1),通过对比原岩,拉拉矿床含矿云母片岩中,MgO的含量与原岩含量持平,CaO含量差异较大,拉拉矿床部分样品中CaO,的含量远高于原岩,TiO2的含量分布与原岩持平,MnO的含量略高于原岩。Al2O3含量变化较大,明显低于原岩。总之,拉拉矿床含矿云母片岩中的常量元素对比其原岩,CaO、Al2O3的含量差异较大,其中CaO含量高于原岩,Al2O3的含量则明显低于原岩。本文还收集了拉拉矿床含矿岩系河口群钠长变粒岩中部分常量元素的数据,这些钠长变粒岩石样品采自拉拉矿床赋矿岩系河口群,但未发生矿化,将其作为拉拉矿床含矿钠长变粒岩的原岩,与本文所测得的拉拉矿床含矿钠长变粒岩的常量元素含量进行对比(见图2),通过与原岩的对比,拉拉矿床含矿钠长变粒岩中,MgO的含量略低于原岩,但个别值高于原岩,而CaO含量差异较大,部分高于原岩,TiO2,MnO的含量低于原岩,Al2O3含量变化较大,明显低于原岩。总之,拉拉矿床含矿钠长变粒岩中的常量元素对比其原岩,CaO,TiO2和Al2O3等的含量差异较大,其中部分样品CaO含量高于原岩,Al2O3的含量低于原岩。3钙矿化与成矿的交代作用拉拉矿床含矿云母片岩中,具有高CaO含量、低Al2O3含量的特征。岩石样品中,LD-7(黑云母片岩)、OP-77(黑云母石英片岩)、LA-82(黑云母石英片岩)、OP-20(石榴子石黑云母片岩)岩石样品的CaO含量分别为14.41%,11.60%,14.27%和16.97%,明显高于原岩中CaO的含量,说明拉拉矿床含矿云母片岩发生了钙质蚀变作用。在这些钙质成分含量很高的岩石样品中,铜也出现了明显的富集现象,LD-7,OP-77,LA-82、OP-20样品中Cu的含量达到了1.73%,1.64%,2.70%,2.16%,初步说明钙质成分的变化和Cu的富集成矿有一定的联系。以上是从含矿岩石本身出发,是从固相的角度来探索矿床的形成问题。IOCG矿床是一类热液矿床,热液矿床是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下,在各种有利的的构造和岩石中,由充填和交代等成矿方式形成的有用矿物堆积体。拉拉矿床的矿石组构特征表明,拉拉矿床的成矿作用以交代作用为主。交代作用是指成矿热液与岩石发生化学反应或置换反应,而造成矿质的富集,在交代作用发生的过程中,含矿溶液中的组分是不断变化的,矿物中的气液包裹体是研究成矿母液的最直接的代表。孙燕等测得了一组拉拉矿床不同阶段方解石中的气液包裹体数据(表1),其中Ca2+含量从早阶段到晚阶段出现了显著的降低。以上包裹体数据说明,成矿热液与围岩之间发生了的钙的置换反应,即钙质交代作用。综上,我们得出结论:拉拉矿床含矿云母片岩所发生的钙质交代作用,与矿床主要有用组分Cu的富集有直接关系,换言之,钙质交代作用是导致含矿云母片岩Cu矿化的主要因素。以上是从微观上讨论了钙质交代作用与成矿的关系,得出了钙质交代作用是导致含矿云母片岩Cu矿化的主要因素的结论,在拉拉矿床,钙质交代作用在宏观上又是以何种形式所体现。拉拉矿床围岩蚀变种类较多,主要有黑云母化、硅化、碳酸盐化、钠长石化、钾长石化、磷灰石化、阳起石化、萤石化等,其中与钙质交代作用相关的有碳酸盐化(白云石化、方解石化和菱铁矿化)、阳起石化和萤石化等。拉拉矿床萤石中可见磁铁矿、磷灰石、黑云母、黄铁矿、黄铜矿及碳酸盐矿物的不规则残晶,因而判定萤石化应是后期的。拉拉矿床含矿云母片岩与矿化相关的钙质交代作用为碳酸盐化(白云石化、方解石化和菱铁矿化)和阳起石化,这也与朱志敏等通过对拉拉矿床矿石岩相学和矿相学研究所得出的黄铜矿化与铁白云石化关系密切的观点一致。已知当岩石中的白云母发生碳酸盐化时,其反应如下:白云母碳酸盐化有利的条件是H+活度低(pH高),这符合拉拉矿床含矿岩石富碱性的特征。从上述白云母碳酸盐化发生的反应式可知,随着反应的进行,岩石中的钙质成分不断被带入,铝质成分不断被带出,这与拉拉矿床含矿云母片岩常量元素所呈现的高CaO含量、低Al2O3含量的特征相吻合。对于含矿的钠长变粒岩,在此次所选取的所有岩石样品中,OP-112号钠长变粒岩的矿化程度最好,Cu的含量达到了3.16%,此岩石样品中的CaO含量也达到了11.19%,高于其他样品,因而推测,在钠长变粒岩中的部分Cu矿化与钙质交代作用也存在着一定的关系。对比此次所有钠长变粒岩的样品数据,在部分CaO含量不高,但Na2O含量较高,也出现了较好的矿化现象,因而又推测,拉拉矿床含矿钠长变粒岩的矿化应是由多种蚀变作用所控制,目前对于拉拉矿床钠长变粒岩的成因尚具争议,因而拉拉矿床含矿钠长变粒岩矿化作用发生的机理有待进一步研究。4含矿云母片岩与矿床含矿云母片岩矿化的关系本文通过对拉拉矿床含