前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的滇西北羊拉銅礦床穩定特征及地質意義，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
金沙江洋在晚泥盆世已具洋殼雛形，在早石炭世強烈擴張，形成初始洋盆，中-晚石炭世至早二疊世早期，洋盆快速擴張形成成熟大洋，于早二疊世末開始向西俯沖，至中二疊世末至早三疊世閉合碰撞。前人(何龍清，1998)提出金沙江構造帶的弧后盆地演化模式，并認為其為金沙江洋弧后盆地消亡、閉合的產物。進入晚三疊世后，金沙江碰撞造山帶地殼減薄并強烈伸展，形成了伸展裂陷盆地甚至伸展裂谷盆地，在這種構造背景由擠壓環境到伸展環境的轉折期形成了羊拉大型銅礦床(王立全等，1999，2000，2001;楊喜安等，2011)。
礦區地質概況：羊拉銅礦床由里農、路農、江邊、貝吾等7個礦段組成，其中，以里農礦段礦體規模最大，是礦區正在開采以及目前研究的重要礦段(圖1)。區內出露地層主要為泥盆系大理巖、變質石英砂巖以及板巖。賦礦地層主要為中-上泥盆統里農組一段(D2+3l1)角巖化變質石英砂巖夾透輝石、石榴石夕卡巖。圍巖蝕變以夕卡巖化為主，其次為硅化、角巖化及絹云母化等。礦區構造活動強烈，斷層十分發育。區內除了區域性的金沙江斷裂(F1)以外，還發育不同時期、不同性質的斷層。南北向的羊拉斷裂和金沙江斷裂在印支期為俯沖擠壓型，到喜馬拉雅期時已轉變為走滑型，并派生出走向北東傾向北西，長數公里、寬數米的次級斷裂帶，斜穿里農、路農礦段的北東向斷層(F4)，其早期為擠壓推覆斷層，后期轉變為張扭性正斷層，并破壞了礦體向南延伸的部分(楊喜安等，2011)。此外還有大量由于構造活動或巖體侵入等影響所形成的層間裂隙及斜交層理裂隙。區內十分發育的斷層、破碎帶以及裂隙，一方面為含礦流體的運移提供了良好的流動通道;另一方面，這些斷層，特別是南北向逆沖斷層，為成礦提供了較好的空間，成為主要的容礦構造，造成大量礦體呈近南北走向產于這些逆沖斷層中。礦區內巖漿活動活躍，由南向北依次分布有路農、里農、江邊以及貝吾等侵入體，主要巖性為花崗閃長巖，并可能具有相同的巖漿源區，四個巖體呈線性分布于金沙江西岸，構成一條北北東向延伸并與區域構造線方向一致的花崗巖帶(戰明國等，1998;朱經經等，2011)，同時，該巖帶顯示出由南向北年齡由老到新的侵位序列(年齡分別為路農、里農巖體238～239Ma;江邊巖體228Ma;貝吾巖體214Ma)，表明羊拉銅礦床花崗閃長巖體是三疊紀時期的花崗質巖漿多次涌動侵入形成的，巖漿活動持續時間約25Ma(王彥斌等，2010)。其中，位于礦區中部的里農巖體，南北長約2km，東西寬約1.5km，呈橢圓狀巖株產出，出露面積約2.6km2，是羊拉礦區最重要的巖體，產于其與圍巖外接觸帶上的里農銅礦體，主要呈層狀、似層狀產出，且明顯受層間破碎帶和滑脫帶控制(曲曉明等，2004)，是本次研究的對象。此外，礦區還分布少量的英安斑巖、花崗斑巖以及花崗細晶巖等。
礦床地質特征：里農礦段2～5號礦體，呈層狀、似層狀(圖2a)產出于一系列呈疊瓦狀、舒緩波狀分布的逆沖斷層內，礦體總體走向近南北，傾向西，淺部傾角20°～40°，深部約50°;6～15號礦體賦存于陡傾的斷層內(圖2b)，礦體傾向北西，傾角60°～80°(楊喜安，2011)。礦體頂、底板為大理巖、變質石英砂巖及絹云板巖等(圖3a-c)。按含礦巖石可以將礦石類型分為:夕卡巖型(圖3d)、構造角礫巖型、角巖型、二長花崗巖型、花崗閃長巖型等銅礦石，其中，夕卡巖型礦石分布最廣。礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等，方鉛礦、斑銅礦、閃鋅礦、輝鉬礦等次之;非金屬礦物主要有石榴石、透輝石、綠簾石、陽起石、綠泥石、石英、方解石、角閃石、云母、長石等;次生氧化礦物有孔雀石、藍銅礦、褐鐵礦等。礦石主要有自形-半自形粒狀、他形粒狀、交代殘余、骸晶、共結邊、壓碎等結構;以及塊狀、團塊狀、浸染狀、脈狀-網脈狀、條帶狀、角礫狀等構造。
羊拉銅礦床的夕卡巖型礦石中礦物共生組合關系顯示其成礦作用具有明顯的多階段特征，具體來說可以劃分為4個階段:Ⅰ-干夕卡巖階段，代表礦物為石榴石、輝石，石榴石多為黑褐色，主要為鈣鐵榴石，是夕卡巖中分布最多的礦物，多呈菱形十二面體或四角三八面體的自形-半自形粒狀結構，粒徑一般小于5mm，少部分可達10mm以上，并常具環帶結構(圖3e，f);輝石主要為透輝石-鈣鐵輝石，是夕卡巖中次發育的礦物，其自形程度明顯低于石榴石，主要以他形粒狀形式產出。石榴石和輝石普遍被后期礦物交代，顯示各種交代結構(圖3e-g);Ⅱ-濕夕卡巖-磁鐵礦階段，代表礦物為綠簾石和磁鐵礦，綠簾石為淺綠色，多呈他形充填于Ⅰ階段礦物顆粒間或裂隙中，磁鐵礦則多呈自形-半自形粒狀結構，以致密塊狀或浸染狀產出，粒徑一般小于0.2mm，部分可達1mm以上，鏡下可見磁鐵礦交代Ⅰ階段石榴石呈骸晶結構(圖3h)，也可見其被后期金屬硫化物所交代;Ⅲ-石英-硫化物階段，是羊拉銅礦床最重要的成礦階段，主要礦物為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，次為閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦和輝鉬礦等。磁黃鐵礦是礦石中分布最多的金屬礦物，常常構成硫化物的主體，多呈他形粒狀，在硫化物中結晶最早，常被其他硫化物交代(圖3i)。黃鐵礦分布較廣，呈自形-半自形-他形粒狀(圖3j)，并常以浸染狀或脈狀產出，粒徑一般小于1mm，部分可達3mm以上。黃銅礦作為銅的最主要的載體，多呈半自形-他形粒狀并以浸染狀或斑點狀產出，常交代磁黃鐵礦、黃鐵礦，說明其形成相對較晚。閃鋅礦與方鉛礦多以浸染狀產出，粒徑極小(圖3k，l)。Ⅳ-方解石-硫化物階段，方解石與硫化物多呈脈狀充填于礦體或圍巖的裂隙中，硫化物主要為黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦，代表了晚期的熱液作用。
穩定同位素地球化學
樣品采集和分析方法：本文中用于同位素分析的樣品主要采自羊拉銅礦床里農礦段2號、4號以及5號礦體坑道內，部分采自巖芯，采樣時盡量選取了不同成礦階段的代表性樣品并兼顧了空間上的變化。氧、氫、碳同位素分析在中國地質科學院礦產資源研究所穩定同位素實驗室完成，所用儀器為FinniganMAT253型質譜儀。包裹體水的氫同位素分析采用爆裂法取水、鋅法制氫，爆裂溫度為550℃;礦物的氧同位素分析采用BrF5法(ClaytonandMayeda，1963)。氫、氧同位素分析精度分別為±2‰和±0.2‰，分析結果均以SMOW為標準。碳酸鹽的碳、氧同位素組成通過測定CO2得到。在真空系統中，將樣品與100%的磷酸在25℃恒溫條件下反應4h以上，用冷凍法分離生成的水，即可收集到純凈的CO2氣體。測定結果分別以V-PDB和V-SMOW為標準，分析精度優于±0.2‰。硫同位素分析在核工業北京地質研究院分析測試研究中心完成。硫同位素樣品是將樣品(硫化物單礦物)與氧化亞銅按一定比例研磨、混合均勻后，進行氧化反應，生成SO2并用冷凍法收集，然后用MAT251氣體同位素質譜儀分析硫同位素組成，測量結果以V-CDT為標準，分析精度優于±0.2‰。#p#分頁標題#e#
氫、氧同位素組成特征：礦區主成礦期熱液礦物石英的氫、氧同位素組成見表1，石英中δ18OH2O是根據公式1000lnα石英-水=3.42×106/T2－2.86(張理剛，1985)計算得出的。礦區6件石英樣品中包裹體水的δD值變化范圍為－112‰～－77‰，平均－91.67‰，極差35‰;計算得出與石英平衡的包裹體水的δ18OH2O值變化范圍為－2.42‰～4.85‰，平均1.27‰，極差7.27‰。從石英的氫氧同位素δD-δOH2O圖解(圖4)中可以看出，6號樣品投點非常接近正常巖漿水(δDH2O:－80‰～－40‰;δ18OH2O:5.5‰～9.0‰;Taylor，1974)的范圍，顯示出正常巖漿水的特征。2、3、4、5號樣品位于正常巖漿水左下方，其δD、δ18OH2O值均低于正常巖漿水，靠近張理剛(1985)所提出的初始混合巖漿水，表明此時成礦流體可能混入了低δD、δ18OH2O值的大氣降水，使其δD、δ18OH2O值降低。1號樣品δ18OH2O值較其他樣品更低，接近大氣降水線，很可能是大氣降水大量加入的產物。由于不同來源的流體具有不同的氫氧同位素組成特征(張理剛，1985)，因此可根據熱液礦物流體包裹體中水的氫氧同位素組成來判別成礦熱液體系中水的來源(鄭永飛等，2000)。從表1和圖4可以看出，羊拉銅礦床主成礦期成礦流體為巖漿水和大氣降水的混合溶液，早期成礦流體以巖漿水為主，石英的氫氧同位素組成非常接近正常巖漿水的范圍;隨著成礦作用的進行，大氣降水不斷加入，石英的氫氧同位素組成δD、δ18OH2O也不斷降低，δ18OH2O有較明顯的向大氣圖4羊拉銅礦床石英的δD-δ18O圖解Fig．4δDversusδ18OdiagramofquartzesfromtheYanglacopperdeposit降水線“漂移”的趨勢。
碳、氧同位素組成特征：礦區1件石榴石氧同位素，四件熱液方解石和三件大理巖的碳、氧同位素組成見表2。石榴石夕卡巖型礦石是礦區最主要的礦石類型，由于石榴石是穩定性最好、氧擴散速率最慢的造巖礦物之一，其氧同位素組成很難被正常的熱液蝕變所改變(吳元保等，2005)，因此可以有效地指示其結晶介質的氧同位素組成(王守旭等，2008)。由表2可知，石榴石的氧同位素組成δ18OSMOW為6.7‰，符合正?；◢弾r的氧同位素組成范圍(δ18OSMOW:6.0‰～10.0‰，鄭永飛和陳江峰，2000)，暗示了礦區夕卡巖可能直接繼承了酸性巖體(花崗閃長巖)的氧同位素組成。3件大理巖樣品采自同一鉆孔并按其與礦體由近到遠編號為5、6、7，其δ13CPDB值為3.6‰～5.0‰，平均4.5‰;δ18OSMOW值為21.2‰～25.4‰，平均23.3‰，基本符合典型海相碳酸鹽碳、氧同位素組成(δ13C=0±4‰，δ18O=20‰～24‰，VeizerandHoefs，1976;Hoefs，1997)。說明大理巖是由海相碳酸鹽經重結晶作用形成的，并且在形成過程中，其碳、氧同位素組成沒有發生明顯改變。從各類天然碳儲庫的δ18O-δ13C關系圖解中(圖5)可以看出，隨著大理巖與礦體距離的減小(圖中為序號7→6→5)，大理巖的δ13C、δ18O值都有不斷降低的趨勢，δ18O的變化較δ13C更為明顯。該特征表明，在成礦流體交代大理巖圍巖的過程中，低δ13C、δ18O值的流體不斷與大理巖發生同位素交換，從而使大理巖的δ13C、δ18O值降低，且距離礦體越近，同位素交換越強烈。通常，熱液礦床中碳酸鹽礦物的碳、氧同位素組成，可以反映其在結晶沉淀時的物理化學條件下，成礦流體中CO2的碳同位素組成和H2O的氧同位素組成(劉建明等，2003)。一般認為成礦熱液中碳的來源主要有3種:①地幔射氣或巖漿來源，此來源的碳同位素組成δ13CPDB值為－5‰～－2‰或－9‰～－3‰(Taylor，1986);②有機碳來源，各類巖石中有機碳δ13CPDB值組成較低，為－30‰～－15‰，平均－22‰(Hoef，1997);③海相碳酸鹽來源，其δ13CPDB值大多在零值附近，為0±4‰(VeizerandHoefs，1976)。從表2、圖5可以看出，四件方解石樣品的δ13CPDB值變化范圍較窄，為－5.2‰～－1.7‰，可排除有機質為方解石提供主要碳的可能性，碳可能來自于地幔或巖漿或者碳酸鹽的溶解作用。另根據Bottinga(1968)提出的方解石-CO2體系的碳同位素分餾方程:1000lnαCO2-方解石=δ13CCO2－δ13CCaCO3=－2.4612+(7.6663×103/T)－(2.9880×106/T2)，計算得出成礦流體中CO2的δ13C值為－5.28‰～－1.77‰(平均－4.10‰)。因礦區碳酸鹽礦物主要為方解石，且并未見石墨與其共生，所以可近似地將其看作是成礦流體的δ13C∑C值。由此可見，礦區碳是巖漿碳與碳酸鹽圍巖碳的混合碳，其可能為攜帶深源碳的高溫流體與碳酸鹽圍巖發生接觸交代作用并與其發生了同位素交換，大理巖的碳同位素組成特征同樣印證了這點，但大理巖的δ13C變化不大(表2、圖5)，說明大理巖可能不是礦區碳的主要提供者，礦區碳可能主要為巖漿碳。礦區方解石樣品的δ18OSMOW值變化相對較大，為12.7‰～20.1‰。根據O’Neiletal．(1969)的方解石-水體系平衡分餾方程:1000lnα方解石-水=2.78×106/T2－3.39可求得所對應的成礦流體δ18OSMOW值為1.53‰～8.21‰。該值與正常巖漿水(約5.5‰～9.0‰，鄭永飛和陳江峰，2000)基本吻合，而遠高于該地區中生代的大氣降水。結合本文氫氧同位素數據，認為方解石-硫化物階段成礦流體可能為巖漿水與大氣降水的混合溶液。
硫同位素組成特征：本次測試分析了礦區7件礦石硫化物的硫同位素，其中有一件采于方解石脈中的黃銅礦樣品，其硫同位素組成δ34S值為－28.5‰，它很有可能是后期受到了地層硫的影響，富集32S，不能反映成礦流體的硫同位素組成?，F將本次測試分析的數據與收集的文獻中報道的數據列于表3。11件黃銅礦的δ34S值為－4.2‰～1.2‰，平均值為－1.3‰;11件黃鐵礦的δ34S值為－1.9‰～2.5‰，平均值為－0.2‰;12件磁黃鐵礦的δ34S值為－6.9‰～0.5‰，平均值為－1.7‰;1件方鉛礦的δ34S值為0.3‰。關于礦床中硫源的討論，必須根據硫化物沉淀期間熱液中的總硫同位素組成(δ34S∑S)來判斷。研究表明羊拉銅礦床不含硫酸鹽礦物且含硫礦物組合簡單，硫化物以磁黃鐵礦、黃銅礦及黃鐵礦等為主，硫的溶解類型主要以H2S為主，成礦流體為還原性，其pH＞6。這些特征表明硫化物的δ34S平均值，特別是黃鐵礦的δ34S值可以大致代表熱液中的總硫同位素組成δ34S∑S(Ohmoto，1972)。礦區礦石硫化物的δ34S值分布比較集中，為－6.9‰～2.5‰，極差9.4‰，平均值為－1.0‰。從硫同位素組成直方圖中(圖6)可以看出，δ34S值主要分布在零值附近，峰值分布在－2.0‰～1.0‰之間，具有塔式分布的特征，反映了巖漿硫的特點(OhmotoandRye，1979)。#p#分頁標題#e#
礦床成因分析
目前，對于羊拉銅礦床的成因仍然存在著一些分歧，主要觀點有噴流-沉積成因、熱水沉積疊加巖漿熱液改造成因以及夕卡巖成因。作者通過對羊拉銅礦床的野外地質勘查和室內實驗分析，認為羊拉銅礦床是一個典型的夕卡巖型礦床。前人(路遠發等，1998)認為羊拉銅礦床層狀、似層狀產出的礦體與其下部網脈狀產出的礦體在空間組合上符合噴流-沉積型礦床典型的“上層下脈”沉積模式。作者認為礦區礦體雖然多呈層狀、似層狀產出，但礦體明顯受層間破碎帶和滑脫帶控制，圍巖構造裂隙發育的破碎帶往往是礦體發育部位，有時礦體相對圍巖更為破碎，礦體中也常包含有圍巖(大理巖、變質石英砂巖等)透鏡體(圖3a)。礦體的產出并非受地層控制，產于一定的層位中，而是受巖體-構造-圍巖“三位一體”控制。礦體頂、底板圍巖明顯不一致，圍巖也沒有固定的巖性，可以為大理巖、變質石英砂巖或板巖等，并且礦體與圍巖接觸關系通常比較清楚(圖3b，c)。顯然，羊拉銅礦床上述礦體特征并不符合噴流-沉積型礦床的特點。礦區礦石類型多種多樣，基本上各種巖石都能構成礦石，而且每一個礦體都由兩種或兩種以上的礦石類型組成，它們與圍巖既有相似性也有差異性(曲曉明等，2004)，顯然，成礦作用是在礦區各類巖石形成以后疊加上去的。同時，也并未發現前人(戰明國等，1998;潘家永等，2001)提出的同生沉積礦化類型。石
榴石夕卡巖型礦石是礦區最主要的礦石類型，主要分布在里農礦段，構成層狀、似層狀夕卡巖主礦體，作者發現其中一些浸染狀石榴石夕卡巖型礦石中，石榴石具有明顯的自形堆積特征，并且石榴石晶形好、粒徑大(圖3d)，說明石榴石是在自由空間中生長，且在重力作用和巖漿對流作用下運移和堆積。石榴石氧同位素組成δ18OSMOW為6.7‰，符合正?；◢弾r的氧同位素組成范圍，暗示夕卡巖可能直接繼承了酸性巖體(花崗閃長巖)的氧同位素組成。礦區賦礦夕卡巖與酸性巖漿密切的關系，表明夕卡巖是酸性巖漿與碳酸鹽圍巖反應所形成的，而非噴流-沉積形成。又如上文所述，礦相學研究(圖3e-h)顯示銅礦化應晚于夕卡巖化，這也充分說明成礦作用發生于酸性巖體侵入(230.0±2.0Ma，朱經經等，2011)以后。礦區穩定同位素地球化學特征也顯示了成礦作用與酸性巖漿密切的關系:石榴石氧同位素組成特征暗示了夕卡巖可能直接繼承了酸性巖體的氧同位素組成;主成礦階段石英的氫、氧同位素組成特征表明，成礦流體主要為巖漿水與大氣降水的混合溶液，且早期以巖漿水為主，并隨成礦作用的進行，大氣降水含量不斷增加;成礦晚期的熱液方解石的碳可能主要為巖漿碳，部分來源于大理巖;礦石硫化物硫同位素組成δ34S值主要分布在零值附近，具有塔式分布的特征，反映了硫可能來源于巖漿。近年來，多位學者對羊拉銅礦床花崗閃長巖體年代學以及礦床成礦時代進行了細致的研究(朱經經等，2011;王彥斌等，2010;楊喜安等，2011)，結果表明成礦作用與花崗閃長巖體關系密切，巖體年齡與成礦時代在誤差范圍內一致，這也足以說明羊拉銅礦床并非噴流-沉積成因，而是一個典型的夕卡巖礦床。金沙江洋盆于中-晚三疊世向西俯沖閉合-碰撞造山，在這種碰撞晚期或后碰撞的動力學背景下，底侵幔源基性巖漿及其誘發的中下地殼長英質巖漿在深部巖漿房混合，經一定程度的分離結晶作用形成了礦區里農、路農等酸性巖體(朱經經等，2011)。巖體侵入到上覆泥盆系大理巖、變質石英砂巖、板巖及片巖中。成礦作用早期，酸性巖漿與大理巖發生交代作用，在巖體與大理巖外接觸帶(里農礦段)形成層狀、似層狀夕卡巖，使夕卡巖中主要礦物石榴石具自形堆積以及δ18OSMOW符合正?；◢弾r的氧同位素組成范圍的特征。之后少量大氣降水加入到成礦流體中，成礦流體因壓力的釋放發生沸騰，并交代早期形成的夕卡巖礦物，此時SiO2不再與Ca、Fe、Al等組分結合形成夕卡巖礦物，而是獨立地形成石英，成礦作用進入石英-硫化物階段。
與此同時，成礦流體的沸騰作用導致流體中的揮發份，如CO2、H2O、H2S等大量散逸，pH值升高，流體鹽度升高，溫度降低，破壞了原有體系的物理化學平衡，導致成礦流體中金屬硫化物(磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦等)的沉淀，并在有利的構造環境富集成礦。隨著成礦流體中大氣降水更多的加入，熱液中析出大量方解石以及少量黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦等金屬硫化物，成礦作用基本結束。
結論
(1)根據羊拉銅礦床的礦物共生組合關系，將成礦作用劃分為四個階段，分別為干夕卡巖階段、濕夕卡巖-磁鐵礦階段、石英-硫化物階段以及方解石-硫化物階段。(2)干夕卡巖階段形成的石榴石δ18OSMOW為6.7‰，符合正?；◢弾r的氧同位素組成范圍，暗示了夕卡巖可能直接繼承了酸性巖體的氧同位素組成;石英-硫化物階段形成的石英δD值變化范圍為－112‰～－77‰，δ18OH2O值變化范圍為－2.42‰～4.85‰，反映了成礦流體主要為巖漿水，并有大氣降水的加入。(3)礦區大理巖的δ13CPDB值為3.6‰～5.0‰，δ18OSMOW值為21.2‰～25.4‰，說明大理巖是由海相碳酸鹽巖經重結晶作用形成，并且隨著大理巖與礦體距離的減小，其δ13C、δ18O值都有不斷降低的趨勢，說明在成礦流體交代大理巖圍巖的過程中，低δ13C、δ18O值的流體不斷與大理巖發生同位素交換，使大理巖的δ13C、δ18O值降低，且距離礦體越近，同位素交換越強烈。方解石-硫化物階段形成的方解石δ13CPDB值變化范圍為－5.2‰～－1.7‰，δ18OSMOW值變化范圍為12.7‰～20.1‰，表明其碳、氧可能主要為巖漿碳，部分來源于大理巖。(4)礦區礦石硫化物的δ34S值分布比較集中，為－6.9‰～2.5‰。在硫同位素組成直方圖中，δ34S值主要分布在零值附近，具有塔式分布的特征，說明礦床硫主要為巖漿硫。(5)礦體呈層狀、似層狀產出于巖體與大理巖外接觸帶中，受巖體-構造-圍巖“三位一體”控制。綜上所述，羊拉銅礦床是一個具有典型夕卡巖型礦床特征的大型銅礦床。
本文作者：陳思堯 顧雪祥 程文斌 章永梅 鄭硌 彭義偉 劉瑞萍 單位：中國地質大學 地質過程與礦產資源國家重點實驗室 成都理工大學地球科學學院 #p#分頁標題#e#
