廖時(shí)理 , 陳守余 , 姚 濤, 趙江南 , 鄧小虎 , 李 培

(1.國(guó)家海洋局第二海洋研究所, 浙江 杭州 310012; 2.地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢430074; 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院, 湖北 武漢 430074; 4.江西省地礦資源勘查開(kāi)發(fā)中心, 江西 南昌330030; 5.中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院, 北京 101149)

大多數(shù)與侵入體有關(guān)的巖漿熱液礦床產(chǎn)于巖漿弧環(huán)境, 空間上與俯沖相關(guān)的鈣堿性巖漿巖關(guān)系密切(Sillitoe, 1972, 2010; Cooke et al., 2005),前人對(duì)這類礦床進(jìn)行了大量的研究, 并建立了許多經(jīng)典的成礦模式。研究表明, 碰撞造山帶(包括主碰撞與后碰撞伸展環(huán)境)也是與侵入體有關(guān)的巖漿熱液礦床的重要產(chǎn)出環(huán)境(Groves et al., 2005;Chen et al., 2007; 陳衍景和李諾, 2009; 秦建華等,2010; Hou et al., 2011)。陳衍景和富士谷(1992)提出了碰撞造山帶的碰撞造山成巖作用-流體作用-成礦作用的 CMF模式, 侯增謙(2010)對(duì)大陸碰撞帶成礦系統(tǒng)和大型礦床的成礦動(dòng)力背景、深部作用過(guò)程和形成機(jī)制做了探討。然而, 相對(duì)于前者,現(xiàn)階段對(duì)產(chǎn)于碰撞造山構(gòu)造背景下的礦床的研究還相當(dāng)有限(陳衍景, 2013)。

個(gè)舊超大型錫-銅多金屬礦床及相關(guān)的花崗巖體形成于后碰撞的伸展環(huán)境中(王永磊等, 2007;Cheng and Mao, 2010), 前人對(duì)其進(jìn)行了大量研究并取得了較大進(jìn)展(彭程電, 1985; 莊永秋等, 1996; 周建平等, 1999; 秦德先等, 2006)。然而, 隨著礦山勘探的不斷深入, 新的礦化類型和礦體不斷被發(fā)現(xiàn)。近來(lái)在老卡巖體西部凹陷帶巖體邊緣內(nèi)側(cè)的蝕變帶中發(fā)現(xiàn)了新的銅-錫多金屬礦床, 巖體與大理巖接觸帶上矽卡巖發(fā)育較差, 成礦強(qiáng)度、礦體規(guī)模明顯受蝕變花崗巖的空間分布控制, 成礦溫度較高, 可能是新的礦床類型。對(duì)該類礦床成礦機(jī)制及成礦條件的研究, 有利于總結(jié)該區(qū)礦床類型, 并對(duì)巖體內(nèi)部找礦評(píng)價(jià)和未來(lái)接替資源找礦具有重要的意義。本文對(duì)西凹銅-錫多金屬礦床的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究, 并在此基礎(chǔ)上對(duì)其成礦物質(zhì)來(lái)源和成礦構(gòu)造背景進(jìn)行了探討。

1 地質(zhì)背景

個(gè)舊超大型錫-銅多金屬礦床位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、華南褶皺系和蘭坪-思茅褶皺系的匯聚地帶(圖 1),是滇東南錫多金屬成礦帶的重要組成部分(莊永秋等, 1996)。區(qū)內(nèi)主要出露三疊系碳酸鹽巖類及砂、頁(yè)巖, 其中個(gè)舊組灰?guī)r、白云巖是主要的賦礦層位。斷裂構(gòu)造主要有NNE向的龍岔河斷裂、轎頂山斷裂和楊家田大斷裂以及NW向的白沙沖斷裂和陡巖斷裂, 褶皺構(gòu)造主要有NNE向的五子山復(fù)背斜和賈沙復(fù)向斜。印支期形成的基性火山巖系呈層狀產(chǎn)于個(gè)舊組下部, 主要分布在卡房、麒麟山、老廠等地(秦德先和黎應(yīng)書(shū), 2008)。燕山期侵入大量的輝長(zhǎng)巖、霞石正長(zhǎng)巖、堿長(zhǎng)花崗巖、堿性花崗巖、斑狀黑云母花崗巖、等粒狀黑云母花崗巖等(莊永秋等, 1996)。西區(qū)大面積出露, 東區(qū)多隱伏于地下, 僅在白沙沖、北炮臺(tái)、卡房等地小面積出露, 該期巖漿作用的時(shí)限為 76~85 Ma, 屬燕山晚期伸展構(gòu)造背景的產(chǎn)物(Cheng and Mao, 2010)。

圖1 云南個(gè)舊地區(qū)大地構(gòu)造位置及礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Cheng and Mao, 2010修改)Fig.1 Geotectonic location and geological sketch map of the Gejiu area

2 礦床地質(zhì)特征

西凹銅-錫多金屬礦床位于老廠礦田西部, 其南部為卡房礦田。區(qū)內(nèi)出露地層為個(gè)舊組碳酸鹽類沉積巖。褶皺構(gòu)造主要為五子山復(fù)背斜的次一級(jí)背斜, 包括黃茅山背斜和灣子街背斜。斷裂構(gòu)造主要有 NW 向的黃茅山斷裂、NE向的坳頭山斷裂和近EW向的背陰山斷裂, 均與成礦作用密切相關(guān)。

巖漿巖為老卡巖體的北段延伸部分, 巖性主要為中細(xì)粒黑云母花崗巖, 隱伏于地下 200~1800 m,屬殼源重熔型的鈣堿性花崗巖, 富硅、富堿, 鋁過(guò)飽和, 錫、銅等金屬含量高于正?；◢弾r, 形成于個(gè)舊花崗巖演化的晚階段, 歷經(jīng)高度分異和演化(李家和,1985; Cheng and Mao, 2010)。其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為 85±0.85 Ma (Cheng and Mao, 2010), 為燕山期晚白堊世的產(chǎn)物。

巖體與大理巖接觸帶上矽卡巖發(fā)育較差, 巖體發(fā)生強(qiáng)烈蝕變, 包括鉀長(zhǎng)石化、電氣石化、硅化、螢石化、黃鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、絹云母化及碳酸鹽化等。與礦化關(guān)系最為密切的是鉀長(zhǎng)石化、螢石化和黃鐵礦化。由于蝕變分帶界線不明顯,常見(jiàn)多種蝕變類型疊加, 因此根據(jù)最主要的蝕變類型和鉆孔巖心的實(shí)際觀察記錄, 將蝕變帶分為鉀化帶和綠簾石-綠泥石化帶等兩個(gè)大的蝕變帶。其中鉀化帶也為礦化帶, 蝕變類型包括鉀長(zhǎng)石化、螢石化、電氣石化和黃鐵礦化等, 鉀長(zhǎng)石一般較為新鮮, 表明后期流體改造較弱。

礦體位于花崗巖凸起內(nèi)側(cè)邊緣的蝕變帶中, 見(jiàn)礦深度位于地表以下約1000 m。礦體總體呈近SN走向, 傾向西, 傾角約 45°, 形態(tài)簡(jiǎn)單, 呈透鏡狀、似層狀平行排列, 內(nèi)部無(wú)夾石, 基本無(wú)分支(圖 2),最厚處達(dá)40余米。位于巖體最邊緣的一號(hào)礦脈規(guī)模最大, 形態(tài)為透鏡狀, 長(zhǎng)250 m左右。礦石品位高,銅、錫、鎢均達(dá)到工業(yè)品位, 其中含銅 0.3%~3.0%,平均品位約為1.058%, 含錫0.2%~1.34%, 平均品位為0.807%, WO3局部高達(dá)0.7%。

礦石構(gòu)造主要為浸染狀、條帶狀以及細(xì)脈狀構(gòu)造, 礦石礦物主要以星點(diǎn)狀、斑點(diǎn)狀或裂隙網(wǎng)脈狀分布于花崗巖中。礦石結(jié)構(gòu)以交代結(jié)構(gòu)為主, 常見(jiàn)黃銅礦沿早期黃鐵礦、錫石等礦物的邊緣、裂隙等部位交代。通過(guò)野外觀察、室內(nèi)光薄片鑒定以及電子探針、掃描電鏡分析等, 主要礦石礦物有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦, 次為黝銅礦、硫砷銅礦、黃錫礦、錫石、輝鉍礦、砷黝銅礦、閃鋅礦、白鎢礦等,再次為斑銅礦、磁黃鐵礦、銅藍(lán)、輝銅礦、方鉛礦等。脈石礦物主要有長(zhǎng)石、石英, 其次有螢石、電氣石、云母、綠簾石、綠泥石以及微量磷灰石、鋯石等。

圖2 西凹164勘探線礦產(chǎn)地質(zhì)圖(據(jù)陳守余等, 2011)Fig.2 Geological profile of the Xi’ao 164 exploration line

根據(jù)礦石組構(gòu)、礦物共生組合及交代穿插關(guān)系,可將成礦過(guò)程劃分為: (1) 矽卡巖階段: 主要形成石榴子石和透輝石等礦物(圖 3a), 發(fā)育較差, 僅見(jiàn)于巖體和大理巖接觸帶的部分區(qū)域; (2) 錫石-石英階段: 是錫石的主要形成階段, 棕黃色粗粒自形-半自形錫石呈浸染狀分布于蝕變花崗巖中(圖 3b)或與黃鐵礦、毒砂在石英脈中共生; (3) 石英-硫化物階段:形成大量的黃銅礦、黃鐵礦、黃錫礦、錫石、黝銅礦、硫砷銅礦、閃鋅礦、銀金礦等, 黃錫礦交代早階段錫石并在其邊緣形成環(huán)繞邊, 或被黃銅礦、黝銅礦等交代, 或在黃銅礦中形成固溶體(圖3b-d), 黃銅礦與閃鋅礦、螢石、石英等礦物呈浸染狀或脈狀分布, 或呈固溶體分布在閃鋅礦中(圖3e); (4) 碳酸鹽巖期: 在裂隙中充填大量的方解石脈(圖 3f), 伴隨有少量的黃鐵礦和毒砂生成, 標(biāo)志著成礦流體活動(dòng)的減弱及結(jié)束。

3 樣品采集及分析方法

圖3 個(gè)舊西凹銅-錫多金屬礦床顯微照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs of the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit, Gejiu

圖4 鉆孔巖心蝕變分帶及采樣位置Fig.4 Map showing the alteration and sampling locations of the drill cores

本次研究樣品XAK-82采自1700 m中段南北穿向北約 100 m處, 其余樣品均采自鉆孔巖心, 采樣位置見(jiàn)表1和圖4, 鉆孔位置見(jiàn)圖1。采樣前先對(duì)巖心進(jìn)行詳細(xì)觀察編錄并根據(jù)巖性和蝕變等特征進(jìn)行分層, 然后按照從上到下的原則系統(tǒng)連續(xù)撿塊,分層較寬時(shí)在層內(nèi)采集多個(gè)樣品, 以保證樣品的代表性。所采集的樣品巖性主要為大理巖和花崗巖以及少量矽卡巖。鉀化花崗巖的主要礦物為鉀長(zhǎng)石,含量達(dá) 75%~80%, 一般較為新鮮, 少數(shù)發(fā)生輕度-中度的泥狀簾石、絹云母化; 石英含量一般約 2%,螢石顆粒較大, 顏色透明偏紫, 含量約 1%~5%; 黃銅礦礦化明顯, 伴生有黃鐵礦, 二者含量有時(shí)可達(dá)10%~15%。綠簾石-綠泥石化花崗巖中鉀長(zhǎng)石含量約20%~40%, 斜長(zhǎng)石占25%~40%, 石英約占 20%~30%, 黑云母僅少量殘留, 大多數(shù)被綠泥石、白云母等礦物交代, 僅見(jiàn)少量黃鐵礦化。

主量、微量和稀土元素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所完成。由于花崗巖均發(fā)生不同程度的蝕變, 因此采用弱蝕變花崗巖代替未蝕變花崗巖。選擇新鮮的巖塊作為測(cè)試對(duì)象, 樣品加工前先切掉氧化或蝕變膜。主量元素采用X熒光光譜儀測(cè)定, 插入約 10%重復(fù)樣, 檢驗(yàn)質(zhì)量合格率為100%。微量元素采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定, 分析過(guò)程中用一級(jí)標(biāo)樣做質(zhì)量監(jiān)控, 分析質(zhì)量合格率為100%。主量、稀土元素分析結(jié)果及特征值列于表 1, 微量元素共測(cè)試了 86件樣品, 由于版面所限, 僅列出其統(tǒng)計(jì)信息(表2)。

硫、鉛同位素在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。樣品均采自鉆孔巖心花崗巖礦石, 測(cè)試時(shí)挑選新鮮純凈的礦化期黃鐵礦單礦物樣品, 純度達(dá) 99%以上, 研磨至 200目以下。硫同位素利用 EA-Isoprime同位素質(zhì)譜儀分析,分析精度≤0.2‰。鉛同位素測(cè)試在MAT261質(zhì)譜儀上完成, 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用國(guó)際標(biāo)樣NBS-981校正。

表1 西凹銅-錫多金屬礦床主量、稀土元素及主要成礦元素分析結(jié)果Table 1 Major, rare earth element and ore metal contents of the rocks and ores from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

表2 西凹銅-錫多金屬礦床微量元素統(tǒng)計(jì)信息表Table 2 Trace element contents of the rocks and ores from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

4 分析結(jié)果

4.1 花崗巖主量、微量及稀土元素特征

4.1.1 主量元素

未蝕變花崗巖分析了兩個(gè)樣品, 其 SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為 74.16%~74.73%; 全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍7.67%~8.38%, K2O高于Na2O, K2O/Na2O值為1.51~1.69, 具有富鉀的特征, 屬高鉀鈣堿性系列(王永磊等, 2007); MgO、TiO2和P2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較低,其范圍分別為0.14%~0.34%、0.07%~0.11%、0.02%~0.03%, 王永磊等(2007), Cheng et al. (2012)認(rèn)為該特征反應(yīng)了巖漿可能源于地殼淺部。鉀化花崗巖礦石具有富鉀、富堿、低SiO2的特征, K2O/Na2O值為8.97~60.33, 平均 26.07, K2O+Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于5.52%~11.44%之間, 平均 8.52%; Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為 11.45%~13.84%, Fe2O3/(FeO+Fe2O3)的范圍為0.53~0.77。主量元素總量一般為 90%左右, 與樣品中含有大量的黃銅礦、黃鐵礦及螢石等礦物有關(guān)。綠簾石-綠泥石化花崗巖樣品的 SiO2含量遠(yuǎn)高于鉀化花崗巖礦石;富鉀度則明顯較低, 樣品的K2O/Na2O值一般位于1~2之間; Fe2O3/(FeO+Fe2O3)值范圍為 0.14~0.40, 低于鉀化花崗巖, 表明晚期流體還原性更強(qiáng), 但二者均低于中國(guó)黑云母花崗巖平均值(0.44)及世界花崗巖平均值(0.47)(莊永秋等,1996), 表明巖漿還原性較強(qiáng)。

4.1.2 微量元素

鉀化花崗巖中W、Sn、Cu強(qiáng)烈富集, Bi、Pb、Zn略微富集, 高出大理巖、矽卡巖、綠簾石-綠泥石化花崗巖、老廠花崗巖體和南嶺地區(qū)燕山期花崗巖的豐度數(shù)十倍(表2), 表明這些元素在時(shí)間和空間上均具有密切的聯(lián)系。對(duì)其中的59個(gè)花崗巖樣品微量元素進(jìn)行聚類分析, 以相關(guān)系數(shù) 0.65為界, 可將Sn、Cu、Zn、Ag、Sb、Bi 聚為一類, Co、Ni、Pb聚為一類, 而 W、Mo與其他元素的相關(guān)性較差(圖5)。Cu、Zn強(qiáng)烈相關(guān), 與鏡下常見(jiàn)的黃銅礦和閃鋅礦共生現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)。Sn、Bi為高溫?zé)嵋涸? 而Ag、Sb屬中低溫?zé)嵋涸? 二者在鉀化帶中均發(fā)生富集且相關(guān)性較強(qiáng)表明可能經(jīng)歷了多個(gè)成礦階段。Mo與其他元素的相關(guān)性都不高, 說(shuō)明 Mo的富集與其他元素在空間上明顯地分離。

圖5 西凹銅-錫多金屬礦床微量元素聚類分析圖Fig.5 Trace element cluster diagram of the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

4.1.3 稀土元素

未蝕變花崗巖樣品的稀土總量范圍 247.52×10-6~263.74×10-6, 配分模式右傾(圖 6a), 輕稀土富集。LREE/HREE=2.41~2.44, (La/Yb)N=5.59~5.97; (Gd/Yb)N=1.24~1.26; (La/Sm)N=2.81~2.92; 輕稀土分餾程度高于重稀土。δCe=0.94~0.96; δEu=0.08~0.09。

鉀化花崗巖礦石的稀土總量較高, 范圍為292.53×10-6~463.74×10-6, 其配分模式右傾(圖 6b),表現(xiàn)出輕稀土富集的特點(diǎn)。LREE/HREE=1.45~1.73,(La/Yb)N=3.90~4.56; (Gd/Yb)N=0.90~1.00; (La/Sm)N=3.01~3.59; 輕稀土分餾程度高于重稀土。δCe=0.89~0.93; δEu=0.10~0.14。

圖 6 花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor and McLennan, 1985)Fig.6 Chondrite normalized REE patterns of the granites

綠簾石-綠泥石化花崗巖的∑REE為 200.44×10-6~252.90×10-6, 低于鉀化花崗巖, 其配分模式右傾(圖 6c), 表現(xiàn)出輕稀土富集的特征。LREE/HREE=1.20~1.66, (La/Yb)N=2.49~3.48; (Gd/Yb)N=0.95~1.05;(La/Sm)N=1.91~2.27; δCe=0.88~0.93; δEu= 0.06~0.08。

總體而言, 西凹銅-錫多金屬礦床鉀化花崗巖礦石及綠簾石-綠泥石化花崗巖的稀土配分模式具輕稀土富集, 明顯發(fā)育Eu負(fù)異常的特征, 與未蝕變花崗巖的配分模式接近(王永磊等, 2007; Cheng and Mao, 2010), 也接近于華南大多數(shù)陸殼重熔型花崗巖(Chen et al., 1992), 暗示次生鉀長(zhǎng)石等礦物形成于巖漿期后熱液(廖時(shí)理等, 2014), 也說(shuō)明礦化與花崗巖巖漿期后熱液關(guān)系密切。

4.2 黃鐵礦硫、鉛同位素特征

4.2.1 硫同位素

西凹銅-錫多金屬礦床8件含礦花崗巖中黃鐵礦的δ34S值范圍為4.26‰~6.53‰(表3), 均值為5.40‰。研究表明, 低氧逸度和低 pH值環(huán)境下硫化物的δ34S值接近于熱液總硫組成(Hoers, 1997; 楊宗喜等,2010), 野外和室內(nèi)研究均未在西凹銅-錫多金屬礦床發(fā)現(xiàn)石膏、重晶石等硫酸鹽礦物, 也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)赤鐵礦、磁鐵礦等鐵氧化物, 表明該礦床可能形成于還原環(huán)境中, 因此可用硫化物的δ34S值近似代表含礦熱液的總硫組成。本次試驗(yàn)獲得的成礦流體的δ34S值明顯高于花崗巖和矽卡巖礦石低于個(gè)舊組地層, 而與變玄武巖接近, 也與礦區(qū)南部緊鄰的卡房銅礦的似層狀變玄武巖銅礦體接近(圖 7), 暗示玄武巖可能為成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。

表3 西凹銅-錫多金屬礦床黃鐵礦的δ34S(‰)測(cè)試結(jié)果Table 3 Sulfur isotopic features of the pyrites from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

圖7 西凹銅-錫多金屬礦床硫同位素組成圖解Fig.7 δ34S features of the rocks and ores from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

4.2.2 鉛同位素

4件黃鐵礦單礦物的鉛同位素(表 4)208Pb/204Pb范圍為38.345~38.967,207Pb/204Pb為15.603~15.713,206Pb/204Pb為 18.197~18.581, 將其連同前人數(shù)據(jù)一起投于鉛同位素構(gòu)造模式圖中(圖 8)?？傮w來(lái)看, 4個(gè)數(shù)據(jù)均位于上地殼演化線和造山帶演化線的上方,暗示礦床的鉛來(lái)源具有混合鉛的特征。3件黃鐵礦樣品的鉛同位素組成位于個(gè)舊花崗巖的鉛同位素增長(zhǎng)線上方, 與卡房接觸帶銅礦體、接觸帶錫礦和層間錫礦相接近, 1件則較靠近似層狀礦體與玄武巖,表明巖體內(nèi)部礦的鉛源較復(fù)雜, 可能為花崗巖及玄武巖的混合結(jié)果。值得注意的是黃鐵礦的208Pb含量偏高, 兩件樣品的208Pb/204Pb值超過(guò) 38.96, 除與花崗巖具有較高的Th含量有關(guān)外, 可能暗示成礦物質(zhì)還有深融花崗巖之外的成礦物質(zhì)的混入(汪志芬,1983)。

表4 西凹銅-錫多金屬礦床鉛同位素組成Table 4 Pb isotopic compositions of the pyrites from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

圖8 西凹銅-錫多金屬礦床鉛同位素圖解Fig.8 Lead isotopic plots for the rocks and ores from the Xi’ao Cu-Sn polymetallic deposit

5 討 論

5.1 成礦流體的性質(zhì)

西凹銅-錫多金屬礦床的礦化帶僅發(fā)育于鉀化花崗巖中, 因此, 可用鉀化蝕變流體代表成礦流體的性質(zhì)。研究表明, 由于Y和Ho的價(jià)態(tài)和離子半徑相近, 常具有相同的地球化學(xué)性質(zhì), 流體中 F的存在可以導(dǎo)致Y、Ho發(fā)生分餾。鉀化花崗巖La/Ho與Y/Ho的相關(guān)性較差, 而綠簾石-綠泥石化花崗巖則相關(guān)性較強(qiáng)(圖9), 表明鉀化花崗巖中發(fā)生了Y、Ho的分餾。同時(shí), 流體中 F的存在還可以使得樣品的Y/Ho比值大于球粒隕石的 28, 而重碳酸鹽絡(luò)合物的存在則使得Y/Ho比值則小于28(Bau and Dulski,1995)。鉀化花崗巖和綠簾石-綠泥石化花崗巖的Y/Ho范圍分別為34.25~38.91和29.70~31.08, 高于球粒隕石。這些特征暗示鉀化蝕變流體強(qiáng)烈富F, 而隨著礦化過(guò)程中螢石等礦物的沉淀, 綠簾石-綠泥石化蝕變流體中 F的含量已明顯降低。此外, 鉀化花崗巖的稀土總量明顯高于未蝕變花崗巖(表1), 而巖漿后期熱液形成的次生鉀長(zhǎng)石的稀土總量高于原生鉀長(zhǎng)石(Bi et al., 2002), 表明鉀化過(guò)程中形成了大量的次生鉀長(zhǎng)石, 即早期成礦流體中富K。同時(shí), 廣泛分布的鉀化蝕變和大量發(fā)育的螢石也直接指示了成礦流體具有富鉀、富氟的特征。

圖9 未蝕變與蝕變花崗巖的La/Ho-Y/Ho圖解Fig.9 La/Ho vs Y/Ho plot for the unaltered and altered granites

熱液中Eu正異常的形成與溫度關(guān)系密切, 在較高溫度下(>250 ℃), 熱液中的 Eu在相對(duì)氧化的環(huán)境主要以 Eu2+的形式存在(Sverjensky, 1984; Bau,1991)。在水巖反應(yīng)中, 與熱液達(dá)到平衡的礦物中的Eu以Eu2+的形式進(jìn)入流體而與其他稀土元素相分離,從而出現(xiàn)Eu的虧損; 成礦流體中則發(fā)生Eu的富集(Ehya, 2012)。因此如果次生礦物具有Eu的正異常,則表明形成這種礦物的流體較為富集Eu。鉀化花崗巖(δEu=0.10~0.14)與未蝕變花崗巖(δEu=0.08~0.09)相比顯示Eu的略微富集, 表明鉀化蝕變過(guò)程中形成的次生鉀長(zhǎng)石繼承了蝕變流體富集Eu的特點(diǎn), 暗示成礦流體具高溫的特征。同時(shí), 結(jié)合流體包裹體研究, 石英-硫化物期可見(jiàn)大量的 H2O-CO2三相包裹體, 礦質(zhì)主要沉淀于 300~400 ℃之間, 可見(jiàn)石鹽和鉀鹽等子礦物(Liao et al., 2014)。因此成礦流體具高溫及富CO2、富鉀、富氟的特點(diǎn)。

5.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

研究表明, 與花崗巖伴生的礦床類型同巖漿的氧逸度相關(guān), 銅和鉬礦床與氧化的花崗巖伴生, 錫與鎢礦床與還原的花崗巖伴生, 即還原性巖漿不利于銅礦床的形成(Burnham and Ohmoto, 1980)。個(gè)舊花崗巖具較低的氧逸度(李家和, 1985), 本次研究也發(fā)現(xiàn)西凹銅-錫多金屬礦床礦區(qū)蝕變花崗巖的Fe2O3/(FeO+Fe2O3)值低于中國(guó)黑云母花崗巖及世界花崗巖平均值, 表明花崗巖的還原性較強(qiáng)。同時(shí), 由于Cu屬于相容元素, 在高度分異演化的花崗巖體中優(yōu)先進(jìn)入黑云母等鐵鎂質(zhì)礦物(Candela and Holland,1986; Simon et al., 2006), 從而不利于Cu的富集成礦。與西凹銅-錫多金屬礦床有關(guān)的老卡黑云母花崗巖體形成于個(gè)舊花崗巖演化的晚期, 歷經(jīng)高度的分異和演化(李家和, 1985; Cheng and Mao, 2010), 因此該礦床中銅的主要來(lái)源可能不是花崗巖。

硫同位素研究表明, 礦石中黃鐵礦的 δ34S值明顯不同于花崗巖的負(fù)值組成, 而與個(gè)舊地區(qū)玄武巖相近, 也與礦區(qū)南部緊鄰的卡房銅礦似層狀變玄武巖銅礦體接近(圖7), 暗示個(gè)舊地區(qū)玄武巖可能提供了西凹銅-錫多金屬礦床的部分物質(zhì)來(lái)源。據(jù)報(bào)道,在該礦床所處的老廠礦田西部灣子街和塘子凹地區(qū)的井下已揭露到數(shù)層玄武巖, 單層厚度最大可達(dá)30 m以上(黎應(yīng)書(shū)等, 2007), 表明玄武巖具有提供成礦物質(zhì)來(lái)源的可能。同時(shí), 前人研究也表明個(gè)舊地區(qū)銅礦的主要來(lái)源可能為玄武巖(黎應(yīng)書(shū)等, 2006b;楊宗喜等, 2010; 張娟等, 2012)。另一方面, 西凹銅-錫多金屬礦床以銅礦化為主, 礦體空間上產(chǎn)于花崗巖巖體內(nèi), 其元素地球化學(xué)特征與隱伏花崗巖體具有明顯的親緣性和繼承性, 顯示了成礦與巖體密切相關(guān)。礦石中黃鐵礦單礦物的鉛同位素組成具有花崗巖與玄武巖的混合鉛的特征, 表明巖體也提供了一定的物源。綜上, 該礦床的Cu源可能具有混合來(lái)源的特征。

5.3 成礦構(gòu)造背景

滇東南地區(qū)是我國(guó)重要的鎢錫多金屬產(chǎn)區(qū)之一,其成礦構(gòu)造背景一直以來(lái)都是礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)。有觀點(diǎn)認(rèn)為該區(qū)中生代時(shí)處于與古太平洋板塊向歐亞大陸俯沖有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣(Charvet et al.,1994; Li and Li, 2007; 李曉峰等, 2008; 方維萱等,2011; 方維萱和賈潤(rùn)幸, 2011), 也有觀點(diǎn)認(rèn)為滇東南地區(qū)在燕山晚期處于后碰撞的伸展構(gòu)造背景(毛景文等, 2004; 華仁民等, 2010)。研究表明, 碰撞造山帶中的巖漿熱液礦床多產(chǎn)于后碰撞相對(duì)伸展的構(gòu)造環(huán)境中, 主碰撞階段不成礦(Kerrich et al., 2000;Hou and Cook, 2009; Hou et al., 2011), 該類巖漿熱液礦床的成礦流體常具高鹽度、富CO2、富F、富K的特點(diǎn), 并普遍發(fā)育鉀長(zhǎng)石化、綠簾石化、螢石化、碳酸鹽巖化等相對(duì)貧水的圍巖蝕變, 成礦流體屬NaCl-H2O-CO2體系, 常見(jiàn)純CO2包裹體和CO2-H2O包裹體(陳衍景和李諾, 2009; Chen and Wang, 2011;陳衍景, 2013); 而產(chǎn)于巖漿弧(陸緣弧/島弧)環(huán)境同類礦床的成礦流體屬 NaCl-H2O體系, 少見(jiàn)含CO2-H2O包裹體, 圍巖蝕變主要為絹云母化、綠泥石化、黑云母化等富水蝕變, 鉀長(zhǎng)石化、螢石化和碳酸鹽巖化等較弱(Cline and Bodnar, 1991; Phillips and Zhou, 1999)。

最近研究表明, 老卡花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb 年齡為 85±0.85 Ma(Cheng and Mao, 2010), 卡房矽卡巖型銅(錫)礦中輝鉬礦的 Re-Os等時(shí)線年齡為83.4±2.1 Ma, 老廠細(xì)脈帶型錫礦中白云母40Ar-39Ar的等時(shí)線年齡為 82.7±0.7 Ma(楊宗喜等, 2008, 2009),顯示二者是與老卡巖體有關(guān)的同一成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物,與華南地區(qū) 100~80 Ma 伸展動(dòng)力背景下的大規(guī)模成礦事件相對(duì)應(yīng)(毛景文等, 2004, 2008)。西凹銅-錫多金屬礦床的礦體賦存于鉀化花崗巖中, 圍巖蝕變以鉀長(zhǎng)石化、螢石化和綠簾石化等為主, 蝕變巖的帶狀分布特征表明是由熱液交代充填黑云母花崗巖而成, 具明顯的巖漿熱液礦床特征。元素地球化學(xué)特征具明顯的花崗巖親和性, 綠簾石-綠泥石化蝕變花崗巖和鉀化花崗巖礦石的稀土元素特征明顯與未蝕變花崗巖相似, 鉛同位素特征也表明部分成礦物質(zhì)源于巖漿, 因此該礦床應(yīng)屬于老卡花崗巖巖漿熱液成礦系統(tǒng)的組成部分。前文已述, 西凹銅-錫多金屬礦床成礦流體具高溫及富 CO2、富鉀、富氟的特點(diǎn), 因此該礦床具后碰撞伸展環(huán)境巖漿熱液礦床的特征, 可能形成于后碰撞的伸展環(huán)境中。

6 結(jié) 論

(1) 西凹銅-錫多金屬礦床礦體賦存于鉀化花崗巖中, W、Bi、Sn、Cu、Zn、Ag具有共同成礦的特征, 表明成礦可能經(jīng)歷了多個(gè)階段。鉀化花崗巖礦石及綠簾石-綠泥石化花崗巖的稀土元素特征與未蝕變花崗巖類似, 表明成礦與花崗巖關(guān)系密切。

(2) 硫同位素特征暗示Cu的主要來(lái)源可能為玄武巖; 鉛同位素組成表明成礦物質(zhì)具有混合源的特征, 表明花崗巖也為成礦提供了部分來(lái)源。

(3) 西凹銅-錫多金屬礦床成礦流體具高溫及富 CO2、富鉀、富氟的特點(diǎn), 具典型的巖漿熱液礦床的特征, 可能形成于后碰撞的伸展環(huán)境。

致謝: 兩位匿名審稿人為本文的修改提出了許多建設(shè)性的意見(jiàn), 在此表示感謝！

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