肖繼雄，劉顯凡，2，盧秋霞，吳 冉，趙甫峰，李春輝，楚亞婷，蔡永文，蔡飛躍

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059; 2.南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，江蘇南京 210093)

0 引言

滇西地區(qū)位于揚子地臺西緣，是青藏高原東緣非常活躍的新生代陸內(nèi)變形區(qū)。自晚新生代以來，由于印度－亞歐板塊碰撞和青藏高原整體快速抬升，該區(qū)斷裂由擠壓轉(zhuǎn)為拉張，出現(xiàn)斷陷盆地，并顯示出具裂谷特征的臺緣坳陷。伴隨地幔上拱和巖漿噴發(fā)，特別是富堿巖漿和地幔流體沿深大斷裂帶上侵及引發(fā)的構(gòu)造－巖漿活動，導(dǎo)致了大量新生代富堿侵入巖的產(chǎn)出。研究區(qū)斑巖體出露在斷裂剪切擠壓帶伴生局部引張的古近紀(jì)小型拉分盆地中，可分屬如圖1所示的劍川－石頭、北衙－六合、大理－賓川3個富堿侵入巖群(劉顯凡等，2010)。涂光熾(1989)認(rèn)為，富堿侵入巖主要包括兩個部分，堿性巖和堿性花崗巖，當(dāng)來自富集地幔的富堿巖漿沿深大斷裂上升，硅鋁層混染較小時形成堿性巖，混染較多時形成堿性花崗巖。富堿侵入巖在我國主要分布于東南部的閩浙沿海帶、西南的哀牢山－金沙江帶和新疆等地(畢獻武等，2006)。趙振華等(1994)認(rèn)為富堿侵入巖是除幔源巖石包體外另一類可供窺探地幔成分的窗口巖石，但在成巖過程中不可避免受到地殼物質(zhì)不同程度的混染。自20世紀(jì)80年代以來，隨著該區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)與富堿侵入巖有關(guān)的若干個大型－超大型礦床(如玉龍銅鉬金礦、北衙金礦、姚安金礦、老王寨金礦等)，該富堿侵入巖帶更是引起了眾多地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注(張玉泉等，1997;鄧萬明等，1998;曾普勝等，2002;趙欣等，2004;)。劉顯凡等(2010)通過對該區(qū)鎂鐵質(zhì)深源巖石包體中的富鈉玻璃、富堿斑巖和包體巖石中的富鐵玻璃、富鐵熔漿包體的研究，進一步揭示了地幔流體作用的現(xiàn)實微觀蹤跡，認(rèn)為該區(qū)成礦作用受制于深部地質(zhì)過程形成的地幔流體作用并與深大斷裂導(dǎo)礦、控礦及圍巖和次級斷裂容礦的有機聯(lián)系。

圖1 滇西地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)劉顯凡等，2010，略修改)Fig.1 Geological sketch map of western Yunnan Province(after Liu et al.，2010)H－喜馬拉雅期構(gòu)造層;Y－燕山期構(gòu)造層;I－印支期構(gòu)造層;V－華力西期構(gòu)造層;C－加里東期構(gòu)造層;1－金沙江縫合帶;2－霓輝正長斑巖;3－石英正長斑巖;4－峨眉山玄武巖H－Himalayan orogeny layer;Y－Yanshanian Movement structural layer;I－Indosinian Movement structural layer;V－Variscan orogeny layer;C－Caledonian orogeny layer;1－Jinshajing sutural zone;2－aegirine syenite porphyry;3－quartz syenite porphyry;4－Emeishan basalt

畢獻武等(1999)對馬廠箐礦床賦礦巖體的巖石化學(xué)分析顯示，其SiO2平均組成為68.86%，K2O +Na2O為8.59%，顯然，該巖石明顯具有富堿的特征，應(yīng)屬富堿侵入巖中的堿質(zhì)花崗巖類型之一。據(jù)此，可以認(rèn)為馬廠箐多金屬礦床是金沙江－哀牢山斷裂(縫合)帶中與富堿侵入巖有關(guān)的典型礦床之一。該礦床位于云南省祥云、彌渡、大理三縣市的接壤部位，處于大理－賓川富堿斑巖群中，是一個以銅、鉬、金等為主的多金屬礦床，現(xiàn)探明的金礦儲量已達大型規(guī)模。自20世紀(jì)90年代中期以來，對該礦床的的研究已有豐富的資料(胡瑞忠等，1997;畢獻武等，1999，2005;葛良勝等，2002;何明勤等，2004;王登紅等，2004;梁華英等，2004;彭建堂等，2005;郭曉東等，2009;王治華等，2009，2010;)，均認(rèn)為礦床的成礦作用與該區(qū)富堿侵入巖的形成具有空間上和時間上的緊密聯(lián)系。然而，對于該礦床成因機制的認(rèn)識尚有爭議，焦點在于對成礦流體性質(zhì)及其與巖漿流體關(guān)系的認(rèn)識。本文在已有研究成果基礎(chǔ)上，應(yīng)用成巖成礦年代學(xué)研究資料，引進透巖漿流體成礦理論，結(jié)合巖礦石稀土和微量元素特征以及稀有氣體、Pb－Sr－Nd同位素地球化學(xué)特征研究，重點探討了該礦床深部地質(zhì)過程中成巖與由地幔流體作用引發(fā)殼幔物質(zhì)混染并形成系列成礦的關(guān)系。

1 馬廠箐礦區(qū)地質(zhì)背景

馬廠箐鉬銅金礦床位于特提斯成礦域東部金沙江－哀牢山斑巖型銅鉬成礦帶上，是滇西特提斯構(gòu)造－成礦域上一個成礦系列較全、成礦元素復(fù)雜、成礦條件獨特的多金屬礦床(王治華等，2010)。礦區(qū)大地構(gòu)造處于揚子板塊西緣與蘭坪－思茅微板塊的接合部，北西向的金沙江－哀牢山斷裂(縫合)帶中的次級斷裂穿切礦區(qū)，為幔源巖漿和流體的成礦作用提供了有利的地質(zhì)背景條件(圖2)。

礦區(qū)出露地層簡單，除礦區(qū)北部出露二疊系玄武巖外，其余主要為古生界下奧陶統(tǒng)向陽組(O1x)碎屑巖和下泥盆統(tǒng)康廊組(D1k)白云質(zhì)灰?guī)r白云巖、青山組(D1q)灰?guī)r、蓮花山組(D1l)灰黑色泥灰?guī)r、頁巖夾同生角礫狀灰?guī)r和第四系(Q)。礦區(qū)構(gòu)造主要受區(qū)域性的北西向、近南北向主干斷裂以及近東西向的隱伏構(gòu)造控制，發(fā)育有北東、東西、北西和南北向的不同類型、不同規(guī)模的次級斷裂和褶皺，構(gòu)造活動具有明顯的多期多階段性特點(圖3)。

礦區(qū)巖漿巖是在第三紀(jì)裂谷環(huán)境中由俯沖地幔楔內(nèi)殼－幔物質(zhì)混合源區(qū)部分熔融的結(jié)果(張玉泉等，1987)。按巖脈之間的相互穿插關(guān)系，礦區(qū)巖漿活動可劃分為3個階段:①以斑狀花崗巖－花崗斑巖為主的早侵入階段;②以淺色堿長花崗巖為主的中侵入階段;③以二長斑巖－正長斑巖－花崗斑巖為主，包括煌斑巖、輝綠巖和輝長巖等的晚侵入階段。這種與堿性和基性巖脈共生的關(guān)系，暗示了該礦床賦礦斑巖的成巖與幔源巖漿和流體活動有關(guān)。早期巖漿活動受北東及北西構(gòu)造交匯部位的制約，與銅(鉬)礦化關(guān)系密切;中晚期則主要受近東西向構(gòu)造控制，形成一系列近于平行的近東西向巖脈，在金廠箐、寶興廠一帶，這些近東西向巖脈與金礦化關(guān)系密切。郭曉東等(2009)厘定馬廠箐富堿斑巖體是一種埃達克巖，屬于碰撞造山環(huán)境形成的C型埃達克巖中的鉀質(zhì)埃達克巖。埃達克巖具有富水、高氧逸度和富集大量銅等金屬元素和硫的特點，這為成礦作用提供了有利條件。

圖2 馬廠箐礦區(qū)大地構(gòu)造示意圖(據(jù)王治華等，2010)Fig.2 Tectonic setting of the Machangqing ore district(after Wang Zhihua，et al，.2010)1－一級構(gòu)造單元線;2－深大斷裂及編號;3－多金屬礦床構(gòu)造單元;Ⅰ－揚子準(zhǔn)地臺;Ⅱ－華南褶皺系顛東南褶皺帶;Ⅲ－松潘－甘孜褶皺系中甸褶皺帶;Ⅳ－唐古拉－昌都－蘭坪－思茅褶皺系;Ⅴ－岡底斯－念青唐古拉褶皺系斷裂;①－瀾滄江斷裂;②－紅河斷裂;③－彌勒－師宗斷裂;④－金沙江－哀牢山斷裂;⑤－阿墨江斷裂;⑥－德欽－富龍山斷裂;⑦－元謀－綠汁江斷裂;⑧－羅茨斷裂;⑨－普陀河斷裂;⑩－程海－賓川斷裂1－boundary of first class tectonic units;2－deep－large fault and its serial number;3－multi－metallic deposit tectonic units;Ⅰ－Yangtze paraplatform;Ⅱ－folded belt of southeast Yunnan belonging to south china fold system;Ⅲ－Zhongdian folded belt of Songpan－Ganzi fold system;Ⅳ－Tanggula－Changdu－Lanping－Simao fold syste;Ⅴ－Gangdese－Nianqingtanggula fold system fault;①－Langchangjiang fault;②－Honghe fault;③－Mile－Sizong fault;④－Jinshajiang－Ailaoshan fault;⑤－A’mejiang fault;⑥－Deqin－Fulongshan fault;⑦－Yuanmou－luzhijiang fault;⑧－Luoci fault;⑨－Putuohe fault;⑩－Chenghai－Bingchuan fault

2 馬廠箐礦床地質(zhì)特征

馬廠箐礦床中鉬銅金礦化帶總體呈北東向帶狀展布，長達12 km，寬約2.5 km。大致由南向北東，可以將該礦區(qū)劃分出馬廠箐礦段、亂硐山礦段和金廠箐礦段，它們分別對應(yīng)產(chǎn)出巖體內(nèi)的斑巖型鉬礦床、巖體與地層圍巖接觸帶中的矽卡巖型銅(鉬)礦床和主要產(chǎn)出在地層圍巖(O1和D1)以及穿切斑巖體和地層圍巖的構(gòu)造破碎蝕變巖型金礦(點)床。

鉬礦體:主要位于含礦斑巖體內(nèi)部，金屬礦物主要為輝鉬礦，礦體形態(tài)嚴(yán)格受巖體控制，多呈透鏡體或細(xì)脈狀，分布于巖體的節(jié)理面，而巖體節(jié)理一般是伴隨巖漿固結(jié)成巖過程中產(chǎn)生的，因而鉬礦化與斑巖體的成巖時代應(yīng)是同時的。

銅(鉬)礦體:主要賦存于斑巖體與地層圍巖的接觸帶上。與銅(鉬)礦化相關(guān)的圍巖蝕變隨巖體與不同圍巖接觸而變化，如:與碳酸鹽巖接觸發(fā)生矽卡巖化和硅化;與碎屑巖接觸則發(fā)生角巖化和硅化。據(jù)此，銅鉬礦石主要分為斑巖型、角巖型和矽卡巖型。金屬礦物主要是輝鉬礦和黃銅礦。輝鉬礦以細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀產(chǎn)于斑巖中;黃銅礦以細(xì)脈狀、浸染狀、條帶狀產(chǎn)于角巖和矽卡巖中，可不同程度伴生鉬金礦化。

圖3 馬廠箐礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)郭曉冬等，2009，略作簡化和修改)Fig.3 Simplified geological map of the Machangjing ore district(after Guo Xiaodong，et al，.2009)1－第四系;2－二疊系玄武巖;3－蓮花山組灰黑色泥灰?guī)r、頁巖夾同生角礫狀灰?guī)r;4－青山組灰?guī)r;5－康郎組白云質(zhì)灰?guī)r白云巖; 6－向陽組碎屑巖;7－斑狀角閃黑云花崗巖;8－花崗斑巖;;9－二長花崗斑巖;10－正長斑巖;11－煌斑巖;12－斷裂; 13－礦化類型分帶:Ⅰ－Mo－W－Cu－Fe－Sn礦化;Ⅱ－Cu－Au－Mo－Fe礦化;Ⅲ－Au－Ag－PbZn－As－Sb礦化1－Quaternary;2－Permian basalt;3－grayish black marl intercalated with brecciform limestone of Lianhuashan Formation;4－limestone of Qingshan Formation;5－dolomite limestone and dolostone of Kanglang Formation;6－clasolite of Xiangyang Formation;7－porphyritic hornblende biotite granite;8－granite porphyry;9－monzonitic granite;10－orthophyre;11－lamprophyre;12－fault;13－mineralized belt:Ⅰ－Mo－W－Cu－Fe－Sn mineralized zone;Ⅱ－Cu－Au－Mo－Fe mineralized zone;Ⅲ－Au－Ag－PbZn－As－Sb mineralized zone

金礦體:主要產(chǎn)在圍巖地層下奧陶統(tǒng)向陽組長石石英砂巖、黑色炭泥質(zhì)細(xì)砂巖或下泥盆統(tǒng)康廊組白云質(zhì)灰?guī)r中，受斷裂破碎帶、層間滑脫帶或引張裂隙帶控制，礦體與圍巖呈過渡關(guān)系;也見存在于切割斑巖體和地層圍巖的構(gòu)造斷裂破碎蝕變帶中的金礦體，構(gòu)造斷裂伴隨強烈褐鐵礦化、硅化和石英脈，以及一定程度的孔雀石化;礦體多呈脈狀、似層狀、透鏡狀等。金礦石屬含金硫化物型，金屬礦物有自然金、銀金礦、黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等，其中黃鐵礦和毒砂是主要的載金礦物。

由此看出，金礦化與巖體侵位后發(fā)生的構(gòu)造斷裂及與之伴隨的硅化、硫化物化及褐鐵礦化密切相關(guān)。其中原生金礦化與硅化和硫化物化密切相關(guān)，而孔雀石化和褐鐵礦化與次生金礦化有關(guān)。根據(jù)切割關(guān)系可以看出金礦化明顯晚于鉬銅礦化。因此，金礦中的硫化物與鉬銅礦中的硫化物是不同期次的產(chǎn)物。

硅化是一種既具有普遍性又有特殊性的蝕變作用，其普遍性表現(xiàn)為，與內(nèi)生作用有關(guān)的多數(shù)成礦均與硅化蝕變相關(guān);其特殊性表現(xiàn)為，不同期次蝕變流體的硅質(zhì)，除一般認(rèn)識的地殼(或表生)來源外，更重要的是存在直接來自地幔流體提供的硅質(zhì)(Liu Xianfan et al，1999)，在此基礎(chǔ)上，已有初步研究發(fā)現(xiàn)，本區(qū)引發(fā)富堿斑巖和相關(guān)多金屬礦床蝕變作用的含礦硅質(zhì)流體主要源自富集地幔(胡瑞忠等，1997;劉顯凡等，2004)。然而，該地幔流體在參與成巖成礦蝕變過程中，又伴隨其運移于不同部位，加之不可避免的地殼物質(zhì)和流體混染疊加及相應(yīng)溫壓降低，使流體性質(zhì)發(fā)生過渡演變而致不同部位、不同礦種和不同類型的成礦作用。

3 成巖成礦時代的厘定

本文有關(guān)馬廠箐礦區(qū)年代學(xué)測試數(shù)據(jù)見表1。本文所測兩件ESR年齡的石英樣品分別采自含金硅化石英和賦礦斑巖中的斑晶石英，前者石英產(chǎn)自金廠箐礦段的成礦蝕變巖石中，可以代表成礦作用的產(chǎn)物，后者石英顯然可以代表成巖作用的產(chǎn)物，結(jié)合其他研究者采用不同方法(K－Ar、Ar－Ar、Rb－Sr)所獲得的成巖成礦年齡對比討論如下。

表1 馬廠箐礦區(qū)同位素年齡Table 1 Isotopic ages of the Machangjing ore district

圖4 馬廠箐花崗斑巖鋯石U－Pb諧和圖Fig.4 Zircon U－Pb concordial map for the graniteporphyry in the Machangqing ore district

本文對采自馬廠箐鉬礦段的斑狀花崗巖鋯石LA－ICP－MS測試結(jié)果顯示U－Pb年齡為36.17 ±0.36 Ma(表1和圖4)、斑狀花崗巖中的斑晶石英熱活化ESR年齡為38.3 Ma，這與梁華英等(2004)測得馬廠箐晚期花崗斑巖U－Pb年齡35.0±0.2 Ma、張玉泉等(1997)測得二長花崗斑巖K－Ar年齡35.1±0.5 Ma和彭建堂等(2005)測得正長斑巖K－Ar年齡為35.5±0.40 Ma、36.5±0.46 Ma、31.99 ±0.35 Ma等在誤差范圍內(nèi)是基本一致的。

本文對采自礦區(qū)馬廠箐礦段三中段巖體與圍巖接觸帶矽卡巖型銅鉬礦體中的輝鉬礦進行Re－Os同位素測年，得到模式年齡34.7～35.1Ma;王登紅等(2004)對馬廠箐銅鉬礦床7件輝鉬礦樣品的Re－Os同位素等時線年齡測定為33.9 Ma。彭建堂等(2005)通過對賦礦斑巖中的輝鉬礦和矽卡巖中的黃銅礦+斑銅礦進行Ar－Ar同位素定年研究，得出輝鉬礦形成時間大約在37～40 Ma左右，黃銅礦+斑銅礦形成時間大約在34～35 Ma左右，據(jù)此分為早晚兩期成礦。曾普勝等(2006)對馬廠箐鉬銅礦床8件輝鉬礦樣品的Re－Os同位素年齡測定，測得輝鉬礦加權(quán)平均年齡35.6±0.6 Ma，等時線年齡35.8±1.6 Ma。本文含金硅化石英團塊石英活化ESR年齡(表1)為34.1±3.4 Ma。彭建堂等(2005)測定金廠箐含礦石英(石英+方解石+自然金)Ar－Ar坪年齡33.7Ma，等時線年齡33.7 Ma，并認(rèn)為屬于馬廠箐礦區(qū)中金廠箐金礦段的較晚成礦期。

上述結(jié)果表明馬廠箐富堿斑巖體形成時代大約為36 Ma左右，即形成于喜馬拉雅早至中期。鉬銅礦的成礦年齡(35～37 Ma)與富堿斑巖的成巖年齡基本一致，金廠箐金礦成礦年齡較鉬銅礦稍晚，在33～34 Ma。因此，富堿斑巖的成巖與銅鉬礦的成礦具有空間和時間上的緊密聯(lián)系。而獨立金(銀)礦的成礦年齡可能延至成巖后的較晚時期。這表明，成礦流體的來源、演變和作用過程與巖漿的運移和演化密切相關(guān)。

4 稀土和微量元素地球化學(xué)特征

所測巖(礦)石的稀土元素數(shù)據(jù)列于表2，稀土元素配分曲線見圖5。所測巖石樣品包括不同蝕變和未蝕變的花崗斑巖;所測礦石樣品包括鉬銅金含量達到邊界品位或以上的礦化蝕變巖石，也包括與成礦蝕變同期的兩件原生硅化石英(脈)，它們分別產(chǎn)自銅鉬礦石(MCQ－02－7)和金礦石中(MCQ－03－2);鉬礦石產(chǎn)自蝕變斑巖體中，銅鉬礦石產(chǎn)自巖體與地層圍巖接觸的矽卡巖帶中，而金礦石則產(chǎn)自相對遠(yuǎn)離巖體的金廠箐礦段中的蝕變巖石中。

由表2和圖5可以看出，稀土配分模式圖表現(xiàn)為左高右低的較平滑曲線，輕稀土富集，重稀土虧損(LREE/HREE=9.63～31.52×10－6、(La/Yb)N= 11.00～58.47)，且具有弱的負(fù)Eu異常，賦礦斑巖和礦石總稀土元素含量較高(ΣREE=99.60～741.58 ×10－6)，硅化石英總稀土元素含量低(ΣREE =2.22～18.96×10－6)。前人對地幔捕虜體中的流

體和熔體包裹體研究發(fā)現(xiàn)，地幔流體(包括地幔去氣和巖漿去氣形成的流體)相對富集REE，尤其是LREE(劉若新等，1992;樊祺誠等，1993;周德進等，1995;徐九華等，2003)，因而富集LREE是富集地幔巖漿作用和地幔流體交代作用的顯著特征之一。(La/Sm)N=2.91～7.79，表明輕稀土發(fā)生了較強烈的分餾作用，而(Gd/Yb)N=1.76～3.68，表明重稀土元素分餾作用不明顯，這種稀土元素分餾特征與地幔流體交代作用有關(guān)(趙甫峰等，2010)。

表2 巖(礦)石稀土元素含量(×10－6)和相關(guān)參數(shù)Table 2 REE contents and some parameters for ores and rocks(×10－6)from the Machangqing ore district

圖5 巖(礦)石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線Fig.5 Chondrite－normalized REE distribution patterns of ores and rocks(×10－6)

各類樣品表現(xiàn)無或極弱Ce異常(δCe=0.89～1.08)和弱負(fù)Eu異常(δEu=0.63～0.92;Eu/Sm= 0.17～0.27)，僅有原生硅化石英脈具有弱的正Eu異常(δEu=1.22;Eu/Sm=0.40。一般該比值在上地幔為0.23，在地殼中為0.16～0.20，而球粒隕石為0.365(彭勇民等，1998)。鄧晉福等(1996)指出，在正常陸殼厚度或加厚陸殼的中上部巖石局部熔融產(chǎn)生具有顯著負(fù)Eu異常的花崗(流紋)質(zhì)巖漿。

一般認(rèn)為，產(chǎn)生Eu異常的原因可能有兩種:一是參與成巖成礦作用的流體繼承了相對富集或虧損Eu的特征，二是在成巖成礦后又受到其它流體的改造導(dǎo)致Eu與相鄰稀土元素的分異而形成Eu異常(丁振舉等，2003;伊海生等，2008);其中，區(qū)域變質(zhì)作用中的高溫流體或原始高溫地幔流體作用有利于形成正Eu異常;地殼重熔形成的花崗質(zhì)巖漿經(jīng)充分結(jié)晶分異即形成強烈負(fù)Eu異常的花崗巖;而地幔流體在引發(fā)交代蝕變過程中與地殼流體混染則促使正Eu異常向負(fù)Eu異常過渡(趙甫峰等，2010)，或花崗質(zhì)巖漿與富堿巖漿混合即有利于形成弱負(fù)Eu異常的堿質(zhì)花崗巖類巖石。馬廠箐賦礦斑巖僅具有弱的負(fù)Eu異常，因此可以排除該巖石直接源于地殼重熔花崗質(zhì)巖漿經(jīng)充分結(jié)晶分異的成因，而可能源于由地幔流體交代作用引發(fā)地殼深熔形成的花崗質(zhì)巖漿與富堿巖漿不同程度混合后的堿質(zhì)長英質(zhì)巖漿。

礦石和圍巖的稀土配分模式曲線具有相似性，說明兩者受到相似流體的作用。本文所測曲線與典型的地殼REE“V”字型配分模式截然不同，與MS型花崗巖配分曲線相似，因此也排除了巖漿源區(qū)簡單來自地殼的可能性。同時，可以看出從原生硅化石英脈→無明顯蝕變的花崗斑巖→蝕變花崗斑巖→礦化花崗斑巖→鉬銅金礦石→次生硅化石英團塊，其Eu異常由弱正異常向負(fù)異常轉(zhuǎn)化，其中原生硅化石英脈和次生硅化石英團塊的Eu異常有明顯差異，前者為正銪異常，后者具負(fù)銪異常，反映原始高溫地幔流體在伴隨富堿巖漿運移和分離，并參與成巖成礦，進而誘發(fā)持續(xù)交代蝕變的過程中，受到地殼物質(zhì)和流體的混染而致流體溫度降低，直至造成地幔流體性質(zhì)由熔漿向液相轉(zhuǎn)化，并與富堿巖漿互不混溶而適時分離。

所測巖(礦)石相應(yīng)微量元素數(shù)據(jù)列于表3。根據(jù)深部過程元素不相容性從左至右依次減小的順序排列，將大離子親石元素(LILE:Sr、Cs、Rb、Ba)、高場強元素(HFSE:Th、Zr、Hf)和過渡族元素(Yb、Sc、Co、Cr、Ni)與特征稀土元素(Ce、Sm)結(jié)合，并以原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化做出微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6)。

表3 巖(礦)石微量元素含量表(×10－6)Table 3 Microelement contents of ore and rock(×10－6)

圖6 巖(礦)石微量元素配分曲線Fig.6 Distribution pattern of minor element compositions for ores and rocks in the Machangqing ore district

圖6表明，所測巖(礦)石微量元素特征具有大致相似的“駝峰”型，總體表現(xiàn)大離子親石元素和高場強元素相對富集，尤以Cs、Rb顯著富集為特征;過渡族元素則相對虧損，尤以Co、Cr、Ni虧損強烈;這與稀土元素的輕稀土富集和元素分異特征形成呼應(yīng)，即:地幔流體交代作用的過程不僅是LILE元素和HFSE元素富集的過程，也是成礦元素的富集過程(劉顯凡等，2003;宋祥峰等，2006)。Cs和Rb作為典型地殼元素，Co、Cr、Ni作為典型地幔元素，它們在地幔流體參與成礦作用并引發(fā)殼幔混染的過程中表現(xiàn)不同的地球化學(xué)行為，前者可能在固相中進一步富集，而后者可能因流體性質(zhì)由熔漿向液相流體轉(zhuǎn)化而隨之轉(zhuǎn)移。

5 同位素地球化學(xué)特征

5.1 稀有氣體同位素特征

流體包裹體的He、Ar同位素組成分析結(jié)果見表4，分析誤差一般小于10%。結(jié)果表明樣品的4He濃度的變化范圍為1.13～28.10×10－7cm3STP/ g，40Ar濃度變化范圍為 4.34～19.39×10－7cm3STP/g，3He/4He的變化范圍為0.02～1.75Ra (Ra為空氣的3He/4He值)，40Ar/36Ar的變化范圍為307.5～557.3。已有研究表明，地殼流體中的稀有氣體來源有三個明顯不同的源區(qū):飽和空氣雨水、地幔和地殼中由核過程形成的放射成因稀有氣體。大氣中的He因其含量極低而不足以影響地殼流體中He的豐度和同位素組成(胡瑞忠等，1999)。因此馬廠箐礦床成礦流體中的He只可能有地殼和地幔兩個主要源區(qū)。地殼的3He/4He=0.01～0.05Ra，地幔的3He/4He=6～9Ra。因此馬廠箐礦床成礦流體中的3He/4He值明顯高于地殼值也明顯低于地幔值。這表明成礦流體中不僅存在地殼He，同時也有地幔He。此外，從圖7可以看出樣品均落在cutoff線右側(cè)，說明礦物包裹體中應(yīng)含有放射性成因的4He，而圖中顯示的變化趨勢，也從另一方面說明地殼流體參與成礦是客觀存在的。從圖8可以看出成礦流體的He－Ar同位素組成具有明顯的正相關(guān)關(guān)系。由這種相關(guān)性可以確定成礦流體是地殼流體和地幔流體兩端元混合的產(chǎn)物。

表4 巖(礦)石流體包裹體稀有氣體同位素組成Table 4 Noble gas isotopic compositions of fluid inclusions for ores and rocks

5.2 Pb－Sr－Nd同位素特征

Pb同位素組成及有關(guān)參數(shù)計算見表5，可以看出Pb同位素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比的變化率很小，且礦石鉛同位素和巖石鉛同位素組成基本一致，其樣品在Cannon鉛同位素演化圖中落入正常鉛的小三角形范圍內(nèi)(圖略);所得Doe模式年齡均為正值，μ=8.98～9.55。μ值作為鉛同位素源區(qū)的特征值，可見其值均為低于9.58的低μ值鉛。這些特征表明，礦石鉛和巖石鉛具有相同的來源，鉛的主要原始來源為上地幔，但隨著巖漿和成礦流體的上升運移，一定程度的混染了地殼或地層鉛，從而導(dǎo)致鉛同位素組成表現(xiàn)不同性質(zhì)鉛混合的過渡特征。

表5 鉛同位素組成及有關(guān)參數(shù)計算Table 5 Composition and parameters of Pb isotope

表6 Rb－Sr和Sm－Nd同位素組成表Table 6 Composition of Rb－Sr and Sm－Nd isotopes

將表5數(shù)據(jù)投入Zartman和Doe(1981)的鉛構(gòu)造模式圖上(圖9)，可以看出投點主要分布在地幔線與造山帶線之間，表明富堿巖漿和成礦蝕變流體的主要鉛源來自地幔，但伴隨其運移和成巖成礦的過程中，不可避免受到部分地殼或地層鉛的混染，接著俯沖(造山)作用及與之伴隨的造山和成礦作用充分混合不同來源的鉛，形成具有均一U/Pb和Th/ Pb的混合鉛，導(dǎo)致最終由地幔線向造山帶線甚至向上地殼線過渡的鉛同位素組成特征。

圖9 鉛同位素組成圖解(底圖據(jù)溫春齊等，2009)Fig.9 Diagram of the composition of Pb isotope (after Wen et al，.2009)

圖10 鉛同位素Δγ－Δβ圖解(底圖據(jù)溫春齊等，2009)Fig.10 Diagram of Δγ－Δβ of Pb isotope (after When，et al，.2009)1－地幔源鉛;2－上地殼源鉛;3－上地殼與地?；旌系母_帶鉛(3a.巖漿作用3b.沉積作用);4－化學(xué)沉積鉛;5－海底熱水作用鉛;6－中深變質(zhì)作用鉛;7－深變質(zhì)下地殼鉛;8－造山帶鉛;9－古老頁巖上地殼鉛;10－退變質(zhì)鉛1－mantle－derived Pb;2－supracrustal－derived Pb;3－subduction belt pb combination of upper－crust and mantle(3a.magmatism 3b.deposition);4－chemical deposit pb;5－subocean hydrothermal pb;6－mid－depth metamorphism pb;7－kata－metamorphism undercrustal Pb;8－orogenic belt pb;8－nonesuch supracrustal Pb;10－remetamorphism pb

將表5數(shù)據(jù)投入鉛同位素Δγ－Δβ圖解中(圖10)可以看出，投點分布在上地殼與地?；旌系母_帶鉛范圍內(nèi)，并相對靠近巖漿作用鉛的范圍。

Rb－Sr和Sm－Nd同位素比值見表6。結(jié)果表明，Isr變化范圍為 0.70609～0.70795，均值為0.70714，εNd變化范圍為 －3.1～－12.2，均值為－7.5。具有地幔向地殼過渡的高Isr值和低εNd值的特征。在Nd－Sr同位素圖解上(圖11)，數(shù)據(jù)點均落入第三象限內(nèi)，接近EMⅡ地幔端元，這是與殼幔物質(zhì)再循環(huán)相聯(lián)系的交代富集地幔，具有較低的143Nd/144Nd值。表明礦床巖礦石所具有的殼－?；旌咸卣?，受控于印度－亞歐板塊碰撞俯沖背景下的混合富堿長英質(zhì)巖漿和與之互不混溶的含礦地幔流體，在成巖成礦過程中的相互作用和由此引發(fā)的殼幔物質(zhì)混染及交代蝕變。

圖11 Nd－Sr同位素圖解Fig.11 Diagram of Nd－Sr isotopeDMM，HIMU，EMⅠ，EMⅡ為地幔的四種端元組分;MORB示大洋中脊玄武巖;Aj區(qū):滇西富堿斑巖和堿性火山巖分布區(qū)DMM，HIMU，EMⅠ，EMⅡ:four end－member component of mantle;MORB:mid ocean ridge basalt;Aj:distribution area of alkali rich porphyry and alkaline volcanic rocks in western Yunnan

以上同位素研究表明，深部地質(zhì)過程，即地幔流體作用及由此引發(fā)的殼幔物質(zhì)混染和交代蝕變，構(gòu)成了馬廠箐成巖成礦的重要地質(zhì)背景。

6 關(guān)于地幔(深部)流體和成礦及其與巖漿作用的關(guān)系

現(xiàn)有研究公認(rèn)，成礦作用必有流體參與，尤其是內(nèi)生多金屬礦床多與深部流體密切相關(guān)，而來自盆地基底以下的流體，包括地幔流體和深部地殼流體被統(tǒng)稱為深部流體(楊雷等，2001;毛景文等，2005;羅照華等，2007)。在透巖漿流體成礦理論(羅照華等，2008)中，將深部流體歸為透巖漿流體，即將巖漿體系和含礦流體體系看作是兩個相互獨立、既耦合又解耦的的地質(zhì)體系。這里所說的耦合，是指含礦流體以互不混溶的方式包含于巖漿中，即巖漿體是含礦流體的載體;所謂解耦，是指巖漿與含礦流體在一定條件下分離，其過程可以在不同的邊界或環(huán)境條件下生成不同類型和不同礦種的礦床，構(gòu)成系列成礦。據(jù)此，羅照華等將巖漿和含礦流體在成巖與成礦過程中的演變關(guān)系分為三類成礦(圖12):

(1)正巖漿成礦類型:當(dāng)巖漿與流體同步運移，且?guī)r漿冷卻速度足夠快時，含礦流體有可能完全或大部分被封存在巖漿體內(nèi)，隨巖漿體系的冷卻而發(fā)生成礦作用，在巖體內(nèi)或其深部形成正巖漿型礦床(圖12A和B);

圖12 透巖漿流體成礦系統(tǒng)演變示意圖(據(jù)羅照華等，2007)Fig.12 Sketch showing evolution of transmagmatic fluid metallogenic system(after Luo，et al，2007)m－巖漿系統(tǒng);f－成礦流體系統(tǒng)m－magmatic system;f－metallogenic fluid system

(2)接觸帶成礦類型:當(dāng)巖漿侵位較深，巖漿冷卻固結(jié)的速度將會較慢，因而大部分含礦流體可能溢出巖漿體進入巖體與圍巖的接觸帶參與成礦作用，形成接觸帶型礦床(圖12C);

(3)遠(yuǎn)程熱液成礦類型:當(dāng)巖漿侵位相對較深，且?guī)r漿中揮發(fā)份濃度足夠大、流體運動的通道條件好時，含礦流體可能完全逸出巖漿體，沿著有利通道(導(dǎo)礦構(gòu)造)向遠(yuǎn)離巖漿體的方向運動，進入流動條件較差的次級構(gòu)造裂隙，并隨含礦流體的冷卻而沉淀，依次在這個路徑上形成離巖漿體漸遠(yuǎn)的的高、中、低溫?zé)嵋旱V床，即遠(yuǎn)程熱液型礦床(圖12D);

喻學(xué)惠等(1995;2006)認(rèn)為，地幔流體作用多與幔源巖漿作用有著密切的關(guān)系，富堿巖漿即被認(rèn)為源自經(jīng)地幔交代作用形成的富集地幔源區(qū);地幔流體則與富堿巖漿同源并同步運移且伴隨巖漿的結(jié)晶成巖過程而交代浸染富堿斑巖及其中包體巖石(劉顯凡等，2006;2009);然而，地幔流體并不是總與巖漿相伴，它可以遠(yuǎn)離巖漿沿裂谷或深大斷裂通道上升并沿途交代其他巖石，將自身攜帶和沿途萃取的礦質(zhì)運載至適宜的容礦部位，從而形成殼幔兩源物質(zhì)疊加的不同部位、不同類型和不同礦種的礦床，并導(dǎo)致由巖體到圍巖，從高溫到低溫的系列成礦效應(yīng)(謝榮舉等，1998;劉顯凡等，2002)。

據(jù)此，我們認(rèn)為，透巖漿流體成礦理論中與巖漿共存但不混溶并能相互作用和適時分離的含礦流體，在馬廠箐礦床中實際上是一種與富堿巖漿同源的含礦地幔流體。通過地幔流體作用，將深部地質(zhì)過程－流體作用－成礦疊加三者主體地質(zhì)作用相互聯(lián)系。在此作用過程中，隨深度和環(huán)境變化引起的物理化學(xué)條件變化，地幔流體性質(zhì)可由熔漿流體→超臨界流體→液相流體轉(zhuǎn)化(劉顯凡等，2010)。

7 礦床成因機制的系列成礦效應(yīng)探討

根據(jù)前述礦床地質(zhì)特征、成巖成礦時代、元素和同位素地球化學(xué)特征研究，結(jié)合地幔流體作用認(rèn)識和透巖漿流體成礦理論，可以認(rèn)為馬廠箐礦床的成巖成礦作用與深部(源)流體，尤其是地幔流體作用關(guān)系密切，具體表現(xiàn)為:當(dāng)富堿長英質(zhì)巖漿和地幔流體系統(tǒng)封閉較好時，地幔流體即伴隨巖漿的運移和結(jié)晶成巖對賦礦斑巖進行同步自交代蝕變，在斑巖體內(nèi)或其深部形成正巖漿成礦類型的斑巖型鉬礦床;若在此成巖成礦過程中由于構(gòu)造作用導(dǎo)致巖漿和流體系統(tǒng)封閉條件變差，地幔流體則與巖漿分離，進入巖體與地層圍巖的接觸帶進行交代蝕變，構(gòu)成接觸帶成礦類型的矽卡巖型銅(鉬)礦床;若巖漿和流體運移通道特別發(fā)育，系統(tǒng)環(huán)境相對開放，地幔流體則快速脫離巖漿沿分支裂隙進入遠(yuǎn)離巖體的不同地層巖石中進行交代蝕變，構(gòu)成遠(yuǎn)程熱液成礦，如馬廠箐礦區(qū)產(chǎn)于地層圍巖中或斑巖體內(nèi)的構(gòu)造破碎蝕變巖型金礦，由此導(dǎo)致了馬廠箐礦區(qū)成礦分帶表現(xiàn)為從巖體到圍巖、高溫到低溫的不同礦種和不同類型的系列成礦效應(yīng)。

在這一成礦過程中，隨深度和環(huán)境變化引起的物理化學(xué)條件變化，其地幔流體性質(zhì)由熔漿流體→超臨界流體→液相流體轉(zhuǎn)化，由此導(dǎo)致流體中不同化學(xué)成分存在形式的改變和相互反應(yīng)(具體反應(yīng)機理尚待研究和探討)，對成礦物質(zhì)的活化和卸荷也有一定的選擇性。因此，地幔流體在不同的外部環(huán)境并與不同性質(zhì)流體的相互作用下，引發(fā)交代蝕變，并隨自身流體性質(zhì)的改變，導(dǎo)致在不同的空間位置形成不同礦種卸載，并促進殼幔物質(zhì)疊加成礦，進而有利于深部成礦并可能形成大型或超大型礦床。

8 結(jié)論

(1)馬廠箐礦床中的賦礦斑狀花崗巖成分上富堿，屬該區(qū)廣泛發(fā)育的富堿侵入巖中的堿質(zhì)花崗巖類型之一，其巖漿源自地幔流體交代作用引發(fā)地殼深熔形成的花崗質(zhì)巖漿，與源自富集地幔的富堿巖漿不同程度混合而成的富堿長英質(zhì)巖漿，因而該礦床是與富堿巖漿的形成和演化有關(guān)的典型礦床之一。

(2)馬廠箐礦床的鉬銅金不同礦種在空間上呈帶狀分布，表現(xiàn)為在巖體內(nèi)形成斑巖型鉬礦床，在巖體與圍巖地層的接觸帶形成矽卡巖型銅(鉬)礦，在圍巖地層中形成構(gòu)造破碎蝕變巖型金礦，由此構(gòu)成從巖體→圍巖，由高溫→低溫的系列成礦。

(3)地質(zhì)年代學(xué)研究顯示，馬廠箐礦床的賦礦斑狀花崗巖的成巖時代與斑巖型鉬礦中輝鉬礦的Re－Os測年和矽卡巖型銅礦中硫化物的Ar－Ar測年確定的成礦時代基本一致，表明成礦作用中的流體來源、演變和作用過程與巖漿的運移和演化密切相關(guān)。

(4)稀土和微量元素研究表明，原始高溫地幔流體伴隨富堿巖漿同步運移，并參與成巖成礦，進而引發(fā)持續(xù)交代蝕變的過程，不僅是輕稀土元素、大離子親石元素和高場強元素及成礦元素的富集過程，也是引發(fā)殼幔物質(zhì)和流體混染而致流體溫度降低，直至造成地幔流體性質(zhì)由熔漿向熱液轉(zhuǎn)化，并與富堿巖漿互不混溶而適時分離的過程。

(5)稀有氣體和Pb－Sr－Nd同位素組成研究表明，礦床中的成礦流體具殼幔混合特征。結(jié)合透巖漿流體成礦理論分析認(rèn)為，該礦床的系列成礦效應(yīng)統(tǒng)一受控于印度－亞歐板塊碰撞俯沖背景下的混合富堿長英質(zhì)巖漿和與之互不混溶的含礦地幔流體作用，及其引發(fā)的交代蝕變，導(dǎo)致在不同空間位置形成不同礦種卸載，并促進殼幔物質(zhì)疊加成礦，進而有利于深部成礦，并可能具有大型或超大型礦床的成礦遠(yuǎn)景。

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