摘要: 中国铁铜矿产资源安全保障形势严峻，对外依存度超过了70％，因此寻找新的铁铜资源基地势在必行。而铁氧化物铜金(iron oxide copper-gold，即IOCG)矿床包含了丰富的金属矿产资源，仅奥林匹克坝矿床就拥有超过3000万吨铜、100万吨铀、1200吨金、7000吨... 展开 中国铁铜矿产资源安全保障形势严峻，对外依存度超过了70％，因此寻找新的铁铜资源基地势在必行。而铁氧化物铜金(iron oxide copper-gold，即IOCG)矿床包含了丰富的金属矿产资源，仅奥林匹克坝矿床就拥有超过3000万吨铜、100万吨铀、1200吨金、7000吨银及异常丰富的铁和稀土，是寻找新铁铜资源基地的理想矿床类型。该概念最早由Hitzman等人(1992)提出，指包含大量原生磁铁矿或赤铁矿的铜金（-银-铀等）矿床。随后，大量学者对IOCG矿床的赋矿围岩、成矿时代、构造背景及成矿机制进行了深入研究，获得了不少新认识。相比之下，中国对于IOCG矿床的研究起步较晚，但通过十年左右的研究取得了不少重要进展，确立了以扬子地块西缘拉拉、稀矿山、迤纳厂和大红山等Fe-Cu矿床为代表的元古代康滇IOCG成矿省。康滇成矿省的IOCG矿床主要赋存于古元古界河口群、东川群和大红山群中，成矿时代为～1.66 Ga和～1.08 Ga，与区域上双峰式岩浆活动紧密相关，形成于陆内裂谷构造环境。此外，沿着中国境内龙脖河至越南北部新泉地区延伸的哀牢山-红河剪切带内分布了一系列Fe-Cu矿床，形成了以中国境内龙脖河矿床和越南北部新泉矿床为代表的龙脖河-新泉Fe-Cu成矿带。已有线索显示新泉矿床具有IOCG的矿化特征，且前人也推测该Fe-Cu成矿带在被哀牢山-红河剪切带错开以前，是康滇成矿省的一部分。但是，由于龙脖河矿床研究程度较低，其蚀变/矿化特征、形成时代及矿床成因等方面尚缺乏系统约束，目前仍不清楚其是否是IOCG矿床、是否与新泉IOCG矿床类似，从而制约了对整个区域成矿规律的认识。因此，本次研究通过详细的野外和镜下观察，对龙脖河矿床的蚀变/矿化特征进行精细解剖，再利用放射性和稳定同位素对龙脖河矿床的形成时代、成矿流体演化及成矿物质来源进行约束，从而构建该矿床的成因模型。然后，通过与新泉和世界上其它IOCG矿床等全方位的对比，为揭示整个龙脖河-新泉成矿带的Fe-Cu成矿规律及未来找矿提供理论依据。 龙脖河矿床赋存于元古界龙脖河群中，赋矿围岩主要为变火山岩(～1700Ma)和变沉积岩(～1000Ma)。矿区内构造以北西-南东向的深大断裂为主，是主要的控岩控矿构造，局部发育小型的北东-南西向断裂，近乎垂直或大角度斜交于北西-南东向的深大断裂。区内岩浆岩发育，包括超基性-基性岩和中酸性岩，岩体延伸方向为北西-南东向，与区域主构造线方向一致。同样受区域性深大断裂所限，龙脖河矿床的矿体延伸方向也为北西-南东向，其形态以层状、似层状为主，与围岩产状几乎一致。矿石类型可分为氧化物和氧化物-硫化物型，构造以条带状、块状、浸染状及网脉状等为主。详细的野外及镜下观察表明，龙脖河矿床可以划分为四个不同的成矿阶段。钠-（铁）蚀变阶段（阶段Ⅰ）以形成大量钠长石和少量磁铁矿为特征，铁矿化阶段(阶段Ⅱ)包括磁铁矿、角闪石、磷灰石、钠长石、榍石及绿泥石等矿物，而铜-轻稀土矿化阶段(阶段Ⅲ)形成大量黄铜矿和褐帘石，还包括磁黄铁矿、黄铁矿、角闪石、单斜辉石、磷灰石、钠长石、榍石、石英等矿物。早期形成的矿石普遍发生了变质变形作用，被晚期硫化物脉（阶段Ⅳ）所切穿，该硫化物脉主要包括黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、石英和碳酸盐矿物。 为制约矿床形成时代，本次研究选择铁矿石(LBH17-66)和铜矿石(LBH17-20)样品用于锆石分选，共识别出两类不同的锆石。一类具有典型的岩浆振荡环带和高Th/U比值，属于岩浆成因。除了部分较老的继承锆石以外，铁矿石和铜矿石中岩浆锆石的U-Pb定年结果分别为1710±10 Ma和904±6 Ma，代表了围岩的形成时代。另一类锆石具有均一或斑杂状结构，其与热液矿物紧密共生及含有热液矿物包裹体，且成分也明显不同于岩浆锆石，应属于热液成因。铁矿石和铜矿石中热液锆石的U-Pb定年结果分别为856±7 Ma和854±19Ma，表明龙脖河矿床的形成时代为～850 Ma。此外，对早阶段(阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)榍石U-Pb定年也揭示龙脖河矿床的形成时代为～850Ma，与热液锆石年龄一致。相比之下，褐帘石(阶段Ⅲ) U-Pb定年未能获得精确的年龄，而磷灰石(阶段Ⅲ)由于其U-Pb同位素体系封闭温度较低，被后期高温地质事件完全重置了其U-Pb同位素体系，获得的年龄为～30 Ma，与晚阶段榍石（阶段Ⅳ）获得的年龄一致，可能与新生代(～30 Ma)哀牢山-红河剪切带的再次活化有关。 针对龙脖河矿床的成矿流体演化和成矿物质来源，本次研究选择了不同阶段矿物进行稳定及放射性同位素分析。稳定同位素(C、O、S)研究表明龙脖河矿床阶段Ⅰ和阶段Ⅱ流体具有高温特征(515至670℃)，对应的流体O同位素值为4.6至11.7‰，部分落于岩浆水范围内，部分高于或低于岩浆水范围，但与区域上岩浆锆石的δ18O值范围（4.3至12.4‰）一致，这表明阶段Ⅰ和阶段Ⅱ流体主要来自于岩浆，可能有少量围岩物质的加入。阶段Ⅲ硫化物S同位素范围为1.2至3.7‰，位于岩浆硫范围内，S同位素地质温度计获得温度范围为332至402℃，表明阶段Ⅲ流体主要为岩浆热液成因。前人获得阶段Ⅳ流体包裹体均一温度平均值为～220℃，利用该温度计算获得流体的O同位素值为-0.2至3.2‰，C同位素值范围为-3.2至-2.3‰，表明阶段Ⅳ流体可能来源于岩浆流体和大气降水的混合性流体。而阶段Ⅳ硫化物S同位素显示了双峰式分布的特征，峰值分别在1.5‰和6.0‰左右，前者与铜-轻稀土矿化阶段(阶段Ⅲ)S同位素结果相似，指示岩浆硫来源或对早期硫化物的再活化作用，而后者高于岩浆硫范围，暗示可能有地层硫的加入。对铁矿石和铜矿石中岩浆及热液锆石进行Lu-Hf同位素分析，然后利用热液锆石的形成年龄(t=855 Ma)进行初始Hf同位素值计算，结果表明铁矿石中岩浆锆石εHf(t)值范围为-21.0至-12.1，热液锆石εHf(t)值范围为7.5至12.7，铜矿石中岩浆锆石εHf(t)值范围为4.7至10.9，热液锆石εHf(t)值范围为0.3至4.0。铁矿石和铜矿石中热液锆石的Hf同位素组成明显与岩浆锆石不同，显然其Hf同位素不可能是继承于岩浆锆石。铁矿石中热液锆石Hf同位素组成类似于区域上基性岩体(5.4至14.6)，而铜矿石中热液锆石Hf同位素则更靠近于长英质岩体(-13.0至3.7)，表明铁矿化流体可能主要来源于基性岩浆，而在与演化的铁矿化流体叠加之前，初始铜矿化流体可能来源于长英质岩浆。此外，阶段Ⅲ褐帘石(Aln Ⅲ)和榍石(Ttn Ⅲ) Nd同位素表明龙脖河矿床稀土应主要来自于长英质岩浆，而阶段Ⅲ磷灰石(Ap Ⅲ)被后期蚀变作用扰乱了其Sm-Nd同位素体系，阶段Ⅳ榍石(Ttn Ⅳ)则继承了早期稀土矿物Nd同位素特征，可能是活化作用的产物。 龙脖河矿床包含成矿前的钠化蚀变、早期的铁矿化及稍晚的铜-轻稀土矿化，元素组合以富集Fe、Cu、 LREE、P等为特征，显著不同于VMS或SEDEX型矿床，而明显类似于新泉及IOCG矿床。因此，龙脖河-新泉Fe-Cu成矿带可能代表了一条全新的IOCG成矿带，并与区域上新元古代俯冲有关的双峰式岩浆活动密切相关，形成的构造环境可能为弧后盆地。除了龙脖河和新泉矿床以外，带内还发育了不少矿床或矿点，意味着其仍可能具有寻找大矿的潜力。此外，康滇地区新元古代(890-740 Ma)岩浆活动频繁，也暗示在该区具有寻找新元古代Fe-Cu矿床的可能性。而且，世界上目前尚未有前寒武纪俯冲有关的IOCG矿床报道，该Fe-Cu成矿带的发现可能对于丰富前寒武纪IOCG成矿理论内涵具有重要意义。 收起