葉紫楓，楊光樹，覃龍江，陳愛兵，王 凱，周 艷，毛致博，戴智慧

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.玉溪大紅山礦業(yè)有限公司，云南 新平 653405；3.中國(guó)科學(xué)院 地球化學(xué)研究所 礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550081)

在揚(yáng)子板塊西南緣的康滇地區(qū)(圖1a)，自北向南分布著一系列賦存于前寒武紀(jì)淺變質(zhì)巖系中的Fe-Cu-(Au-REE)礦床，以拉拉、東川、迤納廠和大紅山等為代表(圖1b)，構(gòu)成了重要的康滇鐵銅多金屬成礦帶(孫克祥等，1991；Zhao and Zhou,2011；Zhaoetal.,2013,2017)。大紅山鐵銅礦床位于成礦帶南段的新平縣戛灑鎮(zhèn)附近，礦體賦存于大紅山群變質(zhì)巖系中，已探明鐵礦石儲(chǔ)量約455.27 Mt，銅金屬儲(chǔ)量約1.44 Mt，伴生可綜合利用元素有Au、Ag、Co、Pt和Pd等(錢錦和等，1990)，是該成礦帶最具代表性的超大型礦床之一。

前人對(duì)大紅山礦床已開展了大量地質(zhì)背景與成礦規(guī)律(孫家驄，1988；錢錦和等，1990；秦德先等，2000)、地球化學(xué)(吳孔文等，2008；李俊等，2015；Suetal.,2016；Wangetal.,2020)、成巖成礦年代學(xué)(楊紅等，2012，2013；金廷福等，2017；Kouetal.,2017；Zhaoetal.,2017)等方面的研究工作，認(rèn)為該地區(qū)1.7 ～ 1.6 Ga期間的構(gòu)造巖漿活動(dòng)可能對(duì)大紅山銅鐵等成礦具有主導(dǎo)作用。然而，目前對(duì)于大紅山群含礦變質(zhì)巖系的成巖機(jī)制和構(gòu)造環(huán)境仍存在爭(zhēng)議。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為含礦變質(zhì)巖系是海底火山-沉積作用的產(chǎn)物，具有細(xì)碧巖特征，礦床受海底火山機(jī)構(gòu)和噴發(fā)不同階段形成的火山-沉積巖控制(沈遠(yuǎn)仁，1984；錢錦和等，1990；孫克祥等，1991；陳賢勝，1995；王鎧元，1996；侯增謙等，2003；李俊等，2015；Wangetal.,2020)，但對(duì)于變質(zhì)火山巖的成巖構(gòu)造環(huán)境還存在洋中脊環(huán)境(徐啟東，1998；朱炳泉等，1998)、大陸/陸間裂谷環(huán)境(鐘昆明等，1999；張鴻翔等，2001；尹福光等，2012；方維萱，2014；楊紅等，2014；耿元生等，2017)等不同認(rèn)識(shí)。部分學(xué)者則認(rèn)為鐵礦體的主要賦存圍巖(紅山組)為復(fù)合次火山巖體，而并非火山巖地層單元(顏以彬，1981；孫家驄，1988；秦德先等，2000；Zhaoetal.,2017)。此外，還有學(xué)者提出大紅山礦區(qū)外圍的東么地區(qū)大紅山群含礦巖系中的角礫巖為隱爆角礫巖(陸蕾等，2014)，礦區(qū)內(nèi)鐵銅成礦則可能與陸相(次)火山活動(dòng)有關(guān)(肖榮洋等，2015)。

大紅山群含礦變質(zhì)巖系是大紅山式鐵銅礦床的主要賦礦圍巖，其成因及成巖構(gòu)造環(huán)境對(duì)深入理解礦床的形成機(jī)理與構(gòu)造背景，以及了解揚(yáng)子板塊西南緣的早期地質(zhì)演化歷史等均具有重要意義。鑒于此，本文在前人工作的基礎(chǔ)上，以大紅山群主要含礦巖系為對(duì)象，開展了主量、微量和稀土元素等綜合對(duì)比研究，以恢復(fù)其原巖類型，探討其成巖構(gòu)造環(huán)境，進(jìn)而為揭示揚(yáng)子板塊西緣早期的構(gòu)造演化提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

揚(yáng)子板塊西緣地區(qū)北鄰青藏高原，西連“三江”造山帶，南與華夏板塊相接(圖1a)。位于揚(yáng)子西南緣的康滇鐵銅成礦帶主要包括康定-攀枝花-元謀-易門-元江等地的南北向狹長(zhǎng)地帶，受綠汁江斷裂、普渡河斷裂、小江斷裂等近南北向斷裂構(gòu)造控制(圖1b)，傳統(tǒng)上稱為康滇地軸(孫克祥等，1991；尹福光等，2012)。區(qū)內(nèi)斷續(xù)分布著元古宙地層，以大紅山群、河口群、東川群、昆陽(yáng)群和會(huì)理群等為代表(圖1b)，主要由淺變質(zhì)的火山-沉積巖系組成，共同構(gòu)成了揚(yáng)子板塊西緣的前寒武紀(jì)基底(吳懋德等，1990；Greentree and Li,2008；耿元生等，2008，2017；尹福光等，2012)。

大紅山地區(qū)位于康滇鐵銅成礦帶南段，處于北西向哀牢山-紅河斷裂帶和近南北向綠汁江斷裂帶之間的凹陷內(nèi)，靠近紅河斷裂帶一側(cè)(圖1b)。區(qū)內(nèi)主要出露兩套地層，其中大紅山礦區(qū)四周主要出露上三疊統(tǒng)干海子組(T3g)、舍資組(T3s)陸源碎屑巖；礦區(qū)內(nèi)及周邊東么、河口等地不連續(xù)出露下元古界大紅山群，為一套富含鐵/銅的淺-中等變質(zhì)的鈉質(zhì)火山-沉積巖系，呈“構(gòu)造窗”狀不整合于三疊系之下(圖1c)。大紅山群在大紅山地區(qū)出露較完整，自下而上分為老廠河組(Pt1dl)、曼崗河組(Pt1dm)、紅山組(Pt1dh)、肥味河組(Pt1df)和坡頭組(Pt1dp)，主要分布于底巴都背斜南翼的老廠河、曼崗河和肥味河河谷及兩岸(錢錦和等，1990)，總體上受底巴都背斜及其南翼的東西向基底斷裂控制，自北向南具有由老變新的趨勢(shì)(圖1c)。在曼崗河組和紅山組中，分別產(chǎn)出一系列不同類型但又密切相關(guān)的銅鐵礦體群(圖2)，被稱為“大紅山式”鐵銅礦床(錢錦和等，1990)。

圖1 大紅山鐵銅礦床區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Zhao et al.,2017修改)Fig.1 Simplified regional geological map of the Dahongshan iron-copper deposit (after Zhao et al.,2017)

2 含礦巖系巖石學(xué)特征

大紅山群巖石組成較復(fù)雜，既有變質(zhì)火山巖/次火山巖、火山巖-沉積巖類(Pt1dm、Pt1dh、Pt1df)，也有變質(zhì)正常沉積巖類(Pt1dl、Pt1dp)，各組巖性特征見圖3a。其中曼崗河組(Pt1dm)和紅山組(Pt1dh)為主要含礦層位(圖3b)。曼崗河組以海底火山噴發(fā)沉積建造為主，與下伏老廠河組變質(zhì)沉積巖呈整合接觸，與上覆紅山組呈(火山)不整合接觸(錢錦和等，1990)。紅山組巖性存在變質(zhì)火山巖和次火山巖體的爭(zhēng)議，但根據(jù)野外調(diào)查、礦山露天采場(chǎng)和井下大量編錄資料，其底部發(fā)育火山集塊巖，下部為具有火山噴發(fā)韻律和流動(dòng)構(gòu)造的淺灰色鈉長(zhǎng)片巖(變鈉質(zhì)熔巖)，中部夾有條帶狀含銅角閃黑云白云石大理巖，上部為具有火山巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造的深灰色角閃鈉長(zhǎng)片巖(即角閃變鈉質(zhì)熔巖)(1)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)九分隊(duì).1983.云南省新平縣大紅山礦區(qū)東段鐵礦詳細(xì)勘探及銅礦初步勘探地質(zhì)報(bào)告.，本文認(rèn)同該組為變質(zhì)細(xì)碧-角斑巖建造的觀點(diǎn)(沈遠(yuǎn)仁，1984)，該組與上覆肥味河組大理巖呈過渡的整合接觸關(guān)系。

含礦巖系主要為富鈉變質(zhì)火山巖和變質(zhì)沉積巖兩類(據(jù)錢錦等，1990)。從圖2和圖3b中可見，變質(zhì)火山巖主要由變鈉質(zhì)凝灰?guī)r和變鈉質(zhì)熔巖等組成，變質(zhì)沉積巖主要包括石榴云母片巖和大理巖等，它們被后期沿構(gòu)造侵入的～1.65 Ga脈狀輝長(zhǎng)輝綠巖(λω)和石英鈉長(zhǎng)斑巖(CN)所穿切包裹(Zhaoetal.,2011,2017;馮裕昌，2015)。主要含礦巖系及巖體特征如下：

(1) 變鈉質(zhì)熔巖：主要產(chǎn)于紅山組下部(Pt1dh1)和上部(Pt1dh3)，是鐵主礦體的賦存圍巖。巖石主要呈灰-淺灰色，含角閃石較多時(shí)呈深灰綠色，普遍具有弱絹云母化及鈉化蝕變，鈉化強(qiáng)時(shí)呈灰白色，變余交織結(jié)構(gòu)、均勻細(xì)-微粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4a)，常為致密塊狀構(gòu)造，也有角礫狀、杏仁狀構(gòu)造等。主要礦物為鈉長(zhǎng)石(60%～75%，體積分?jǐn)?shù))、磁鐵礦(10%～20%)和石英(10%～15%)，次要礦物有絹云母、黑云母、角閃石和電氣石等(圖4b)。副礦物有磷灰石、鈦鐵礦等，次生蝕變礦物以綠泥石為主。

(2) 變鈉質(zhì)凝灰?guī)r：主要產(chǎn)于曼崗河組三段(Pt1dm3)，常與石榴石黑云片巖相伴或互層產(chǎn)出，共同構(gòu)成Ⅰ號(hào)鐵銅礦帶的賦礦圍巖(圖4c)。巖石特征、成分與變鈉質(zhì)熔巖類似，主要礦物為鈉長(zhǎng)石(圖4d)，其次為磁鐵礦和鱗片狀絹云母，絹云母成分高于變鈉質(zhì)熔巖，少量電氣石、磷灰石。巖石多具有微粒和鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，條紋狀構(gòu)造，部分具有片理構(gòu)造。

(3) 輝長(zhǎng)輝綠巖體：礦區(qū)內(nèi)廣泛出露，呈巖墻、巖床、巖舌及不規(guī)則巖枝產(chǎn)出，剖面上主要沿東西向F1和F2斷裂分布，切割包裹Ⅱ1主礦體(圖2、圖4e)，形態(tài)復(fù)雜，規(guī)模大小不等。巖石新鮮面呈墨綠色，蝕變后呈灰綠色，變余輝長(zhǎng)/輝綠結(jié)構(gòu)(圖4f)，塊狀構(gòu)造。主要暗色礦物輝石大多已蝕變?yōu)榻情W石(40%～50%)，基性斜長(zhǎng)石多蝕變?yōu)殁c長(zhǎng)石(40%～60%)，次要礦物為黑云母、綠泥石、綠簾石等。副礦物有磁鐵礦、鈦鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、磷灰石等。輝長(zhǎng)輝綠巖與圍巖接觸帶上常伴生產(chǎn)出脈狀和囊狀的石英白云石鈉長(zhǎng)斑巖，巖石新鮮面為灰白色，風(fēng)化后呈黃褐色，風(fēng)化面長(zhǎng)石斑晶特征清楚(圖4i)。主要礦物為鈉長(zhǎng)石(30%～50%)、鐵白云石(40%～60%)和石英(5%～20%)。

圖2 大紅山鐵銅礦床 A32 線剖面圖(據(jù)金廷福等，2017修改)Fig.2 Geological section along No.A32 line of the Dahongshan Cu-Fe deposit(modified after Jin Tingfu et al.,2017)

圖3 大紅山鐵銅礦床的地層特征(據(jù)錢錦和等，1990)Fig.3 Stratigraphic composite column of the Dahongshan iron-copper deposit (after Qian Jinhe et al.,1990)

(4) 石榴石黑云母片巖：主要產(chǎn)于曼崗河組三段(Pt1dm3)，是Ⅰ號(hào)鐵銅礦的主要賦存圍巖之一。巖石為深灰綠色，鱗片狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀、條紋狀構(gòu)造(圖4g、4h)。

(5) 大理巖：主要產(chǎn)于曼崗河組第四巖段(Pt1dm4)和肥味河組(Pt1df)。以白色厚層-塊狀白云石大理巖和白色薄層條紋條帶狀黑云白云石大理巖為主，前者常被輝長(zhǎng)輝綠巖脈侵入(圖4e)，具有等粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

圖4 大紅山群含礦巖系巖石學(xué)特征Fig.4 Characteristics of the ore-bearing rocks from Dahongshan GroupAb—鈉長(zhǎng)石；Hbl—角閃石；Qtz—石英；Mt—磁鐵礦；Pl—斜長(zhǎng)石；Bt—黑云母；Grt—石榴子石；Px—輝石Ab—albite；Hbl—amphibole；Qtz—quartz；Mt—magnetite；Pl—plagioclase；Bt—biotite；Grt—garnet；Px—pyroxene

3 樣品采集、測(cè)試及分析方法

用于主微量、稀土元素測(cè)試的樣品主要有變鈉質(zhì)火山巖、輝長(zhǎng)輝綠巖、云母片巖、大理巖以及炭質(zhì)板巖等，共25件。測(cè)試樣品分別采自 Ⅱ1號(hào)鐵礦帶340 m、320 m、280 m中段5號(hào)穿脈南沿脈和3號(hào)穿脈南部，Ⅰ號(hào)銅礦帶440 m、560 m、640 m中段，以及露天采場(chǎng)895～985 m中段和曼崗河河谷兩岸等地，采樣位置見圖2。

全巖主、微量、稀土元素相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試均在澳實(shí)分析檢測(cè)(廣州)有限公司完成。主量元素測(cè)定采用X射線熒光光譜法(XRF)，其過程大致為：首先對(duì)樣品進(jìn)行無污染粉碎后，選取1～2 g樣品，然后加入適量硼酸高溫熔融成玻璃片在XRF上用外標(biāo)法測(cè)定氧化物含量，氧化物總量分析誤差除樣品4450-4和4450-6外均小于1%，顯示了測(cè)試結(jié)果的可靠性，分析方法參照鄧宇峰等(2011)。微量元素及稀土元素的測(cè)定采用ME-MS81型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定，其過程大致為：首先準(zhǔn)確稱取粉碎至大約200 目的粉末樣品50 mg于聚四氟乙烯坩堝中，加入1 mL HF+1 mL HNO3置于烘箱于180 ℃加熱約40 h。冷卻后取出坩堝開蓋置于低溫電熱板上蒸干，加入濃度為500×10-9的Rh內(nèi)標(biāo)1 mL，HNO32 mL，去離子水5 mL，再裝入鋼套中密封入烘箱140 ℃加熱5 h。冷卻后取出搖勻，使用ICP-MS測(cè)定，當(dāng)元素含量大于10×10-6時(shí)，誤差小于10%，分析方法參照楊光樹等(2020)。

4 分析結(jié)果

4.1 主量元素

分別測(cè)試了含礦巖系中變鈉質(zhì)熔巖、變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、輝長(zhǎng)輝綠巖、石榴石云母片巖和大理巖的化學(xué)組成，測(cè)試結(jié)果見表1。分析結(jié)果表明，含礦變質(zhì)火山巖具有富鈉、貧鉀、低鈦、鐵含量高、硅含量變化大等特征。

在Harker圖解中(圖5)，大紅山地區(qū)火成巖中Al2O3、Na2O含量總體與SiO2呈正相關(guān)，CaO、MgO、MnO與SiO2呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著SiO2含量的增加，變鈉質(zhì)熔巖和變鈉質(zhì)凝灰?guī)rAl2O3、K2O、P2O5、Na2O、TiO2具有明顯的增高趨勢(shì)，CaO、MgO、MnO呈下降趨勢(shì)，TFe2O3與SiO2相關(guān)性變化較大；輝長(zhǎng)輝綠巖中Al2O3、TFe2O3、Na2O、P2O5、TiO2相對(duì)增加，CaO、K2O、MgO、MnO呈下降趨勢(shì)；石英鈉長(zhǎng)斑巖中除Na2O增加外，其余主量元素呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。變鈉質(zhì)熔巖、變鈉質(zhì)凝灰?guī)r與輝長(zhǎng)輝綠巖主量元素變化特征具有相似性，表明它們可能具有同源性，或者變質(zhì)火山巖受到了輝長(zhǎng)輝綠巖侵入的影響。含礦火山巖富鈉貧鉀的特征暗示大規(guī)模的鈉化作用可能與鐵成礦密切相關(guān)(馮裕昌，2015)。

圖5 大紅山鐵銅礦床含礦巖系Harker圖解Fig.5 Harker diagrams for the ore-bearing rocks in the Dahongshan iron-copper deposit

在(al+fm)-(c+alk)-Si圖解(圖6a)中可見，變鈉質(zhì)熔巖投點(diǎn)集中于火山巖附近，少部分落于厚層泥巖和鈣質(zhì)沉積巖范圍，顯示正變質(zhì)巖特征；變鈉質(zhì)凝灰?guī)r落于厚層泥巖及鈣質(zhì)沉積巖附近，表明其形成時(shí)混入了較多沉積組分；云母片巖投點(diǎn)均落入泥質(zhì)沉積巖范圍，顯示出副變質(zhì)巖特征。表1中可見，該地區(qū)含礦火成巖系全堿(ALK)含量范圍為0.17%～11.83%，平均7.08%，其中變鈉質(zhì)熔巖、變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、輝長(zhǎng)輝綠巖和石英鈉長(zhǎng)斑巖平均值分別為6.79%、6.55%、7.84%和7.18%，顯示出明顯的富堿特征，顯著高于礦石(0.22%～3.29%)及蝕變的含礦輝長(zhǎng)輝綠巖(0.17%～2.35%)。在TAS分類圖解(圖6b)中，變鈉質(zhì)熔巖投點(diǎn)集中于堿玄巖、玄武巖質(zhì)粗面安山巖和粗面玄武巖范圍，少部分落于副長(zhǎng)火山巖附近，且多數(shù)都位于堿性系列范圍；變鈉質(zhì)凝灰?guī)r分布相對(duì)零散，落于堿玄巖、粗面巖、玄武巖及玄武巖質(zhì)粗面安山巖附近，且位于堿性系列范圍；輝長(zhǎng)輝綠巖則集中于堿玄巖和粗面玄武巖區(qū)域，并位于堿性系列；石英鈉長(zhǎng)斑巖投點(diǎn)分散于粗面安山巖、流紋巖和英安巖區(qū)域，且多數(shù)位于亞堿性系列范圍。

表1 大紅山鐵銅礦床含礦巖系主量元素組成 wB/%Table 1 Composition of main elements of ore-bearing rocks in the Dahongshan iron-copper deposit

續(xù)表1 Continued Table 1

圖6 大紅山鐵銅礦床含礦巖系(al+fm)-(c+alk)-Si圖解(a，底圖據(jù)Simonen,1953)和TAS圖解(b,底圖據(jù)Middlemost,1994)Fig.6 (al+fm)-(c+alk)-Si diagram (a,after Simonen,1953) and TAS diagram (b,after Middlemost,1994) for the ore-bearing rocks

4.2 微量元素

含礦巖系微量元素分析結(jié)果見表2。從中可見，與地殼元素豐度相比，含礦巖系總體富集Co、Mn、Nd、Rb、Th、U、V、Y，相對(duì)虧損Ba、Ti、Zr、Hf、Sr等元素。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖7)中可見，變鈉質(zhì)熔巖相對(duì)富集Nd和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th、Zr、Hf、Nb，虧損Ti和大離子親石元素Ba、Sr(圖7a)；變鈉質(zhì)凝灰?guī)r富集La、Ce、Nd、Sm和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th，虧損Ti和大離子親石元素Ba、Sr(圖7b)，且與不含礦樣品560Y-1相比，含礦變鈉質(zhì)凝灰?guī)r樣品640K-2、640K-3的微量元素Ba、Ce、Co、La、Nd、Nb、Ni、Sm、V、Y、Zr含量較高，微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖變化趨勢(shì)與前者一致。輝長(zhǎng)輝綠巖相對(duì)富集元素Sm、Nd、La、Ce，虧損Ti和大離子親石元素Rb、Sr(圖7c)，此外，樣品320-6、320-8、320-9、280-4中Ba相對(duì)富集，Th相對(duì)虧損，而樣品3405-5、3405-6、340-3中Th相對(duì)虧損，Ba相對(duì)富集。云母片巖富集元素La、Ce、Sm和Nd，虧損Ti、高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb和大離子親石元素Sr(圖7d)，樣品4450-4中Rb、Ba、Th相對(duì)富集，而樣品4450-6中Rb、Ba、Th相對(duì)虧損。大理巖類巖石富集Nd、Sm、La、Ce和大離子親石元素Rb，強(qiáng)烈虧損Ti和大離子親石元素Ba、Sr(圖7e)。兩件炭質(zhì)板巖樣品的微量元素含量差別較大，但都富集La、Ce、Sm、Nd和高場(chǎng)強(qiáng)元素Th，強(qiáng)烈虧損Ti、大離子親石元素Sr、Ba和高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb(圖7f)。

圖7 大紅山群含礦巖系微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù) Sun and McDonough，1989)Fig.7 Primitive-mantle-normalized multi-element patterns for ore-bearing rocks of the Dahongshan iron-copper deposit (normalization values after Sun and McDonough,1989)

4.3 稀土元素

大紅山鐵銅礦床的稀土元素測(cè)試結(jié)果及球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖見表3和圖8，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖除礦化炭質(zhì)板巖樣品640K-1外，所有樣品均顯示出LREE相對(duì)富集右傾型的配分形式。

表3 大紅山鐵銅礦床含礦巖系稀土元素組成 wB/10-6Table 3 Composition of rare earth elements in ore-bearing rocks of the Dahongshan iron-copper deposit

變鈉質(zhì)熔巖為紅山組一段(Pt1dh1)Ⅱ1號(hào)鐵礦體的賦礦圍巖，其∑REE為25.90×10-6～106.05×10-6，平均值56.75×10-6；LREE/HREE值為1.84～6.89，(La/Yb)N值為1.20～7.27，相對(duì)較富集輕稀土元素特征(圖8a)；(La/Sm)N值為1.05～4.29,(Gd/Lu)N值為0.76～1.19，顯示出一定的輕稀土元素分餾，且表現(xiàn)出較強(qiáng)的Eu正異常(δEu=1.34～3.59，平均2.04)，無明顯Ce異常(δCe =0.88～1.04，平均值0.94)。

變鈉質(zhì)凝灰?guī)r為曼崗河組三段((Pt1dm3)Ⅰ號(hào)銅礦帶的賦礦圍巖，其∑REE為43.59×10-6～313.41×10-6，平均值222.28×10-6，LREE/HREE值為2.88～9.43，(La/Yb)N值為2.73～12.51，(La/Sm)N值為1.98～3.40，(Gd/Lu)N值為1.11～2.85；Eu總體表現(xiàn)出弱正異常特征(δEu=0.91～1.71，平均1.25)，無明顯Ce異常(δCe =0.93～0.98，平均值0.95)。其中，礦化樣品640K-2、640K-3較560Y-1更富集輕稀土元素，與前人獲得的主要礦石稀土元素配分特征類似(圖8b)。

輝長(zhǎng)輝綠巖∑REE變化較大，范圍為36.46×10-6～274.55×10-6，平均值91.04×10-6。LREE/HREE值為2.59～10.58，(La/Yb)N值為2.00～15.32，相對(duì)富集輕稀土元素，尤其是含礦樣品340-3輕稀土元素較富集；(La/Sm)N值為1.30～4.25，(Gd/Lu)N值為1.25～2.16，顯示出一定的輕重稀土元素分餾(圖8c)。不含礦樣品Eu異常不明顯(δEu=0.93～0.94)，而礦化樣品則表現(xiàn)出明顯的Eu正異常特征(δEu=1.00～2.21，平均值1.45)，表明礦化過程中巖石中稀土元素發(fā)生了分餾,所有樣品都無明顯Ce異常(δCe =0.89～1.12，平均值0.99)。

產(chǎn)于曼崗河組三段(Pt1dm3)的云母片巖∑REE為83.70×10-6～250.59×10-6，平均值154.46×10-6。LREE/HREE值為5.16～9.70，(La/Yb)N值為9.78～16.01，較富集輕稀土元素特征，尤其是含礦樣品4450-6輕稀土元素較富集，(La/Sm)N值為3.20～9.86，(Gd/Lu)N值為1.19～2.04，顯示出一定的輕稀土元素分餾(圖8d)。Eu異常變化較大(δEu=0.68～1.89，平均1.28)，無明顯Ce異常(δCe =0.73～0.94，平均值0.84)。

大理巖∑REE為39.37×10-6～265.42×10-6，平均值122.12×10-6。LREE/HREE值為3.63～13.04，(La/Yb)N值為3.21～18.72，(La/Sm)N值為2.01～5.51，(Gd/Lu)N值為1.27～1.74，顯示出一定的輕稀土元素分餾(圖8e)。Eu呈現(xiàn)弱負(fù)異常-正異常(δEu=0.81～1.42，平均1.16)，無明顯Ce異常(δCe =0.83～1.02，平均值0.91)。

圖8 大紅山群含礦巖系稀土元素配分圖解(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù) Sun and McDonough，1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns of ore-bearing rocks of Dahongshan Group (normalization values after Sun and McDonough,1989)

作為Ⅰ號(hào)銅礦帶底板的曼崗河組三段(Pt1dm3)炭質(zhì)板巖樣品640K-1夾有脈狀和不規(guī)則狀的菱鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦化，與不含礦樣品640Y-1特征有一定差別，兩者稀土元素配分特征也變化較大。兩者的稀土元素總量(∑REE)分別為605.35×10-6和26.17×10-6，LREE/HREE值為29.22和1.34，(La/Yb)N為81.83和1.22，(La/Sm)N值為5.94和1.22，(Gd/Lu)N值為6.23和1.38。含礦樣品顯示出明顯的右陡傾斜型LREE相對(duì)富集特征，而不含礦樣品則無明顯的輕重稀土元素分餾(圖8f)。前者具有弱Eu負(fù)異常(δEu=0.79)，后者則具有Eu正異常(δEu=1.50)，二者都無明顯Ce異常(δCe =0.91～0.94，平均值0.92)。

5 討論

5.1 原巖恢復(fù)與物源分析

前人研究表明，滇中前寒武紀(jì)鐵銅礦床的含礦巖系總體經(jīng)歷了綠片巖-低角閃巖相的低-中級(jí)變質(zhì)作用(冉崇英，1989；孫克祥等，1991；Greentree and Li,2008；耿元生等，2008，2017；楊紅等，2014；方維萱，2014；李靜等，2018)。本次研究綜合野外產(chǎn)狀、巖石組合與接觸關(guān)系、礦物組合與結(jié)構(gòu)構(gòu)造等巖相學(xué)和地球化學(xué)特征，嘗試推斷變質(zhì)巖的原巖類型。

大紅山群含礦巖系中，云母片巖類多呈層狀，且常與變鈉質(zhì)凝灰?guī)r或黑云白云石大理巖相間產(chǎn)出，構(gòu)成條紋條帶狀構(gòu)造(圖4g)。在(al+fm)-(c+alk)-Si圖解(圖6a)中，云母片巖投點(diǎn)全部落入泥質(zhì)沉積巖區(qū)域，表明其原巖可能為鈣質(zhì)泥巖。變鈉質(zhì)熔巖和變鈉質(zhì)凝灰?guī)r的變質(zhì)程度較低，還保留有部分原巖特征，如變余交織結(jié)構(gòu)(圖4b、4d)、變余杏仁狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等，顯示出正變質(zhì)巖的特征。在圖6a中，變鈉質(zhì)熔巖絕大多數(shù)投點(diǎn)落入火山巖區(qū)域，少數(shù)投點(diǎn)落入鈣質(zhì)沉積巖范圍，靠近火山邊界，表明變鈉質(zhì)熔巖原巖為火山巖，即細(xì)碧角斑巖系，可能受到了海底熱液蝕變作用的影響(朱炳泉等，1998)。變鈉質(zhì)凝灰?guī)r投點(diǎn)于火山巖，表明其原巖為火山巖，部分落入泥質(zhì)沉積巖和鈣質(zhì)沉積巖區(qū)域，結(jié)合其常與大理巖和片巖伴生的產(chǎn)出特征，判斷其主要形成于半深海相環(huán)境，且化學(xué)組成可能受到了海底沉積作用的影響而表現(xiàn)出變質(zhì)沉積巖的特點(diǎn)。

大離子親石元素(LILE)和低場(chǎng)強(qiáng)元素(LFSE)在變質(zhì)作用過程中較易遷移，而高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)、重稀土元素(HREE)以及過渡族元素(Cr、Ni、V)等在變質(zhì)過程中屬于不活動(dòng)組分、不易發(fā)生遷移，根據(jù)這類元素的相關(guān)圖解對(duì)于原巖恢復(fù)和判別原巖構(gòu)造環(huán)境效果更為良好(Pearce,1975；Woodetal.,1979；Polatetal.,2002；Polat and Hofmann,2003)。為更好理解大紅山與區(qū)域上相似礦床含礦巖系原巖的形成環(huán)境，本文選取了會(huì)理拉拉和金平龍脖河礦床變質(zhì)火山巖系進(jìn)行對(duì)比。在(La/Yb)N-∑REE圖解(圖9a)中，大紅山地區(qū)云母片巖和大理巖樣品投點(diǎn)主要集中于鈣質(zhì)泥巖區(qū)域；變質(zhì)基性巖和輝長(zhǎng)輝綠巖投點(diǎn)主要位于玄武巖區(qū)域或其左側(cè)，靠近大陸拉斑玄武巖范圍，少數(shù)受蝕變影響落入鈣質(zhì)泥巖范圍；變鈉質(zhì)熔巖和凝灰?guī)r投點(diǎn)主要位于鈣質(zhì)沉積巖下方和玄武巖范圍左側(cè)，與龍脖河礦床含礦火山巖特征類似，不同于散亂分布的拉拉礦床含礦變質(zhì)火山巖。在Zr/TiO2- Nb/Y圖解(Winchester and Floyd，1976)中，變質(zhì)基性巖樣品(角閃巖)都位于亞堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)，變鈉質(zhì)火山巖樣品落在堿性玄武巖和亞堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)(圖9b)；拉拉礦床變質(zhì)火山巖分布較為分散，主要集中于鈣堿性玄武巖和安山巖區(qū)域，英安巖、碧玄巖均有少量分布；金平龍脖河變質(zhì)火山巖集中于堿性玄武巖區(qū)域，僅一個(gè)落入碧玄巖區(qū)域。

圖9 大紅山群含礦巖系La/Yb-∑REE圖解(a)與Zr/TiO2- Nb/Y圖解(b)(據(jù)Winchester and Floyd，1977)Fig.9 Diagrams of La/Yb-∑REE(a) and Zr/TiO2- Nb/Y (b) for the ore-bearing rocks in Dahongshan Group (after Winchester and Floyd,1977)

可見，大紅山變質(zhì)基性巖和變質(zhì)含礦火山巖具有大陸拉斑/堿性-亞堿性玄武巖的特點(diǎn)，拉拉礦床含礦變質(zhì)火山巖總體以安山巖和玄武巖為主，屬堿性-鈣堿性系列(朱志敏，2011)，金平龍脖河礦床變質(zhì)火山巖則具大陸堿性玄武巖特征。

稀土及微量元素由于其穩(wěn)定的地球化學(xué)性質(zhì)和分布的特殊性，常能對(duì)物質(zhì)來源及流體演化起到重要的指示作用，例如，Y/Ho、Zr/Hf、Nb/Ta值在同一熱液體系中比較穩(wěn)定，能有效地用于物源示蹤(Bau,1991)，但當(dāng)發(fā)生熱液活動(dòng)和交代作用時(shí)，則會(huì)發(fā)生一定的分異，造成比值有較大的變化范圍(Yaxley and Green,1998；胡瑛等，2009；郭建等，2020)。大紅山礦區(qū)輝長(zhǎng)輝綠巖、變鈉質(zhì)凝灰?guī)r和變鈉質(zhì)熔巖的Y/Ho值(25.37～28.17、20.45～28.02和22.56～27.94)、Zr/Hf值(36.67～43.78、37.50～43.40和39.50～45.15)和Nb/Ta值(12.82～19.60、14.90～18.50和17.56～36.25)范圍大致相同，表明三者可能具有較為相似的來源。但相對(duì)而言，輝長(zhǎng)輝綠巖的Y/Ho平均值更接近球粒隕石值28(Bau,1991)，變鈉質(zhì)熔巖Nb/Ta值較輝長(zhǎng)輝綠巖和變鈉質(zhì)凝灰?guī)r變化范圍大，可能與后期熱液疊加作用有關(guān)，井下伴隨鐵礦化加強(qiáng)，常見其邊部發(fā)育規(guī)模不等的鈉長(zhǎng)石化褪色蝕變，也證明了這一點(diǎn)。

在圖10a中，大紅山礦區(qū)變鈉質(zhì)火山巖、輝長(zhǎng)輝綠巖及變質(zhì)基性巖從洋中脊玄武巖過渡到板內(nèi)玄武巖范圍，Zr/Y值逐漸增高且基本連續(xù)，隨著矢量a的方向富集程度增高(王仁民，1987)，表明其成巖物質(zhì)可能來源于多個(gè)源區(qū)。含礦變鈉質(zhì)凝灰?guī)rNb/La值為0.26～0.28，與海相沉積變質(zhì)而成的云母片巖和大理巖較為相近，且與云母片巖夾層產(chǎn)出(圖4c)，明顯低于不含礦樣品(Nb/La=2.11～4.81，戚金棟，2016)，可能受到了海底沉積物的混染或熱液交代作用的影響。輝長(zhǎng)輝綠巖除含礦樣品3405-5與340-3的Nb/La值明顯大于原始地幔值(Nb/La=1，Weaver,1991)，其余樣品的Nb/La值均接近于原始地幔值，在圖10b中主要投點(diǎn)于大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及E-MORB、T-MORB范圍內(nèi)，表明其可能主要來源于富集地幔源區(qū)；含礦輝長(zhǎng)輝綠巖樣品的蝕變較強(qiáng)，導(dǎo)致其Nb/La值偏離了原始地幔值。變鈉質(zhì)熔巖Nb/La值為0.95～3.95，多數(shù)大于1，暗示其可能經(jīng)歷了后期的熱液疊加作用過程。

圖10 Zr/Y-Zr (a)和Th/Hf-Ta/Hf (b) 構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.10 Tectonic discrimination diagrams of Zr/Y-Zr (a) and Th/Hf-Ta/Hf (b) WPB—板內(nèi)玄武巖；MORB—洋中脊玄武巖；IAB—島弧玄武巖；Ⅰ—板塊發(fā)散邊緣N-MORB區(qū)；Ⅱ1—大洋島弧玄武巖區(qū)；Ⅱ2—陸源島弧玄武巖區(qū)及陸源火山弧玄武巖區(qū)；Ⅲ—大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及E-MORB、T-MORB區(qū)；Ⅵ—大陸板內(nèi)；Ⅵ1—陸內(nèi)裂谷及陸源裂谷拉斑玄武巖區(qū)；Ⅵ2—陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū)；大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū)；Ⅵ3—大陸張性(或初始裂谷)玄武巖帶;Ⅴ—地幔熱柱玄武巖區(qū) WPB—intraplate basalts;MORB—mid-ocean ridge basalts;IAB—island arc basalts；Ⅰ—plate divergent edge N-MORB zone；Ⅱ—plate convergence margin；Ⅱ1—ocean island arc basalts region；Ⅱ2—arc basalts area of land source island and arc basalts area of land source volcano；Ⅲ—outer ocean islands,seamounts basalts region and E-MORB,T-MORB region；Ⅵ—continental intraplate；Ⅵ1—interland rift and continental rift porphyry basalts region；Ⅵ2—basic basalts region of continental rift；Ⅵ3—continental tensional (or initial rift) basalts zone；Ⅴ—mantle thermal pillar basalts region

變鈉質(zhì)熔巖、變鈉質(zhì)凝灰?guī)r和輝長(zhǎng)輝綠巖強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、Ti，輕微虧損Zr、Hf、Nb，表明巖漿在結(jié)晶過程中可能存在鈦鐵礦或相關(guān)氧化物的分離結(jié)晶作用；Sr虧損可能與鈣長(zhǎng)石分離結(jié)晶或蝕變作用有關(guān)，Ba虧損可能與斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用有關(guān)(趙軍紅等，2005；王永磊等，2007；周溪等，2020；任文愷等，2020)，Nb虧損說明巖漿具有地殼來源的特征或曾受到地殼的污染(任文愷等，2020)。含礦變鈉質(zhì)火山巖普遍富集LREE，具較顯著的Eu正異常(δEu=0.91～3.59，均值為1.62)，與現(xiàn)代洋中脊、陸內(nèi)裂谷等構(gòu)造背景下的噴流沉積或高溫海底火山、熱液特征相似(Graf，1977；Michard and Albarède，1986；Klinkhammeretal.,1994；Craddocketal.，2010；祝朝輝等，2017；楊光樹等，2020)。Eu正異?？赡苁情L(zhǎng)石經(jīng)高溫海底熱鹵水蝕變作用的結(jié)果(Bau and Dulski,1995；Alexanderetal.,2008)。

5.2 成巖構(gòu)造環(huán)境

從圖10中可見，大紅山變鈉質(zhì)火山巖樣品投點(diǎn)主要位于板內(nèi)玄武巖(WPB)區(qū)域內(nèi)，少量落入MORB范圍；輝長(zhǎng)輝綠巖主要集中于大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及E-MORB、T-MORB范圍內(nèi)，變質(zhì)基性巖樣品主要分布于陸內(nèi)裂谷玄武巖區(qū)域內(nèi)，總體顯示拉張環(huán)境。在圖11中，通過與康滇成礦帶內(nèi)相似的拉拉和龍脖河礦床含礦變質(zhì)火山巖對(duì)比可見，金平龍脖河礦區(qū)變質(zhì)火山巖集中于板內(nèi)玄武巖區(qū)域內(nèi)；拉拉礦區(qū)變質(zhì)火山巖投點(diǎn)較為分散，主要處于鈣堿性玄武巖和板內(nèi)堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)，部分落入島弧拉斑玄武巖范圍；而大紅山礦區(qū)變鈉質(zhì)火山巖則相對(duì)集中于板內(nèi)玄武巖，靠近鈣堿性玄武巖區(qū)域，變質(zhì)基性巖集中于板內(nèi)玄武巖區(qū)域，部分具有E-MORB的特征，其巖石地球化學(xué)特征相似于區(qū)域內(nèi)東川等同時(shí)期的基性巖(王生偉等，2013)。綜上可見，康滇成礦帶古元古代含礦變質(zhì)火山都主要顯示出大陸裂谷玄武巖特征，表明其形成于非造山的拉張構(gòu)造環(huán)境，可能是同一大陸裂谷環(huán)境下巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

圖11 大紅山鐵銅礦床構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.11 Tectonic environment discrimination diagram of the Dahongshan iron-copper deposita：A—鈣堿性玄武巖；B—MORB、島弧拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖；C—島弧拉斑玄武巖；D—板內(nèi)玄武巖；b：IAT—島弧拉斑玄武巖；CAB—鈣堿性玄武巖；N-MORB—虧損型洋中脊玄武巖；E-MORB—富集型洋中脊玄武；WPAB—板內(nèi)堿性玄武巖；WPT—板內(nèi)拉斑玄武巖；c：A1+A2—板內(nèi)堿性玄武巖；A2+C—板內(nèi)拉斑玄武巖；B—E-MORB；D—N-MORB；C+D—火山弧型玄武巖a：A—calc-alkaline basalt；B—mid-ocean ridge basalts,island arc porphyry basalts and calc-alkaline basalts;C— island-arc tholeiite；D—intraplate basalts；b：IAT—island-arc tholeiite；CAB—island-arc calc-alkaline basalts；N—MORB-normal mid-ocean ridge basalts；E—MORB-enriched mid-ocean ridge basalts；WPAB—within-plate basalts；WPT—within plate tholeiite basalts；c：A1+A2—plate alkaline basalts；A2+C—intra-plate porphyry basalts；B—enriched type mid-ocean ridge basalts；D—normal type mid-ocean ridge basalts；C+D—volcanic arc basalts

研究表明，揚(yáng)子板塊西緣發(fā)育許多與造山有關(guān)的2.0 ～1.8 Ga構(gòu)造巖漿熱事件(凌文黎，1997；Sunetal.,2008；孫志明等，2009；關(guān)俊雷等，2011；王子正等，2013)，并可能與Columbia 超大陸的聚合造山過程相關(guān)(Rogers and Santosh,2002；Zhaoetal.,2002；Zhangetal.,2012；王生偉等，2013；徐文濤等，2020)。近年來，在康滇地區(qū)獲得了許多新的元古宙巖漿巖鋯石U-Pb年齡，主要集中在1.8 ～1.5 Ga范圍內(nèi)，且對(duì)應(yīng)巖漿巖大都具有非造山特征(王生偉等，2013)。例如郭陽(yáng)等(2012)獲得武定鐵銅礦區(qū)輝綠巖鋯石U-Pb年齡為1.88～1.56 Ga，并認(rèn)為其具有陸內(nèi)裂谷玄武巖的特征；周家云等(2011)研究表明，河口群鈉長(zhǎng)巖形成于早元古代晚期的陸間裂谷或坳拉槽環(huán)境；王冬兵等(2012，2013)研究認(rèn)為，河口群中石英角斑巖形成于早元古代晚期(1.72 Ga)，而侵位于其中的輝長(zhǎng)巖年齡為～1.69 Ga，是伸展構(gòu)造環(huán)境下幔源巖漿沿張性斷裂侵入的產(chǎn)物；王生偉等(2013)通過對(duì)東川銅礦區(qū)古元古代輝綠巖主微量、稀土元素和Sr-Nd同位素的研究，認(rèn)為其形成于陸內(nèi)裂谷環(huán)境；楊紅等(2013，2014)研究表明，大紅山鐵銅礦床變質(zhì)基性巖形成于～1.7 Ga的大陸裂谷環(huán)境；Zhao等(2011，2017)研究表明，東川礦區(qū)因民組含礦火山巖年齡為～1.74 Ga，大紅山礦區(qū)含礦火山巖年齡為～1.7 Ga，侵入其中的輝長(zhǎng)輝綠巖年齡為～1.65 Ga，認(rèn)為鎂鐵質(zhì)巖漿的底侵作用所誘發(fā)的大規(guī)模流體循環(huán)以及引起的大面積鈉鈣交代作用導(dǎo)致了大紅山鐵銅礦床的形成。

本文研究結(jié)果顯示，大紅山變鈉質(zhì)含礦火山巖形成于海底環(huán)境，輝長(zhǎng)輝綠巖多具有陸內(nèi)裂谷玄武巖和E-MORB的特點(diǎn)，與區(qū)域同期基性巖特征一致(王生偉等，2013)，表明它們具有相似的成巖構(gòu)造背景，應(yīng)該為同一期非造山型巖漿活動(dòng)的結(jié)果。這期非造山型巖漿活動(dòng)在全球范圍內(nèi)廣泛存在，是Columbia超大陸裂解的主要體現(xiàn)(Rogers and Santosh,2002；陸松年等，2002；王獎(jiǎng)?wù)榈龋?012；Zhangetal.,2012；Zhaoetal.,2017)。因此，康滇地區(qū)廣泛發(fā)育的1.8 ～1.5 Ga左右的非造山型巖漿巖，可能是Columbia超大陸的裂解在揚(yáng)子板塊西緣的響應(yīng)，它們可能都是昆陽(yáng)裂谷期的產(chǎn)物(龔琳等，1996)，拉伸裂解構(gòu)造環(huán)境為幔源巖漿的運(yùn)移提供了通道，而幔源物質(zhì)的上涌，則為康滇地區(qū)鐵銅多金屬成礦帶的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

6 結(jié)論

(1) 大紅山鐵銅礦床含礦變質(zhì)巖系具有富鈉、貧鉀、低鈦、鐵含量高、硅含量變化大的特征，云母片巖類原巖為泥質(zhì)沉積巖，變鈉質(zhì)火山巖的原巖為細(xì)碧角斑巖系。含礦巖系的微量元素普遍虧損Ba、Sr、Ti，弱虧損Zr、Hf、Nb，富集Th、Nd、Sm、La等；變質(zhì)火山巖都具有相對(duì)富集輕稀土元素的右傾型稀土元素配分特征，Ce異常不明顯，具有較顯著的Eu正異常，變質(zhì)火山巖顯示出大陸拉斑/堿性-亞堿性玄武巖的特點(diǎn)。

(2) 含礦巖系Nb/La值大于原始地幔(Nb/La=1)，且從變鈉質(zhì)火山巖到變質(zhì)基性巖，Zr/Y值逐漸增高且基本連續(xù)，表明其成巖物質(zhì)具有相似性，但Y/Ho、Zr/Hf、Nb/Ta值等的差異表明，變鈉質(zhì)火山巖可能受到了后期熱液疊加作用的影響。多種構(gòu)造環(huán)境判別結(jié)果表明，變鈉質(zhì)火山巖具有E-MORB和WPB特征，推測(cè)它們可能都形成于與富集地幔有關(guān)的大陸裂谷環(huán)境。

(3) 大紅山礦區(qū)含礦變質(zhì)火山巖系特征可與其它康滇地區(qū)1.8 ～1.5 Ga左右的非造山型巖漿巖對(duì)比，表明它們形成于相似的拉張構(gòu)造環(huán)境，可能代表了Columbia超大陸的裂解作用在揚(yáng)子板塊西緣的響應(yīng)；拉伸裂解構(gòu)造環(huán)境為幔源巖漿的上涌和運(yùn)移提供了通道，進(jìn)而為區(qū)域內(nèi)大規(guī)模鐵銅多金屬礦床的形成提供了成礦物質(zhì)基礎(chǔ)。

致謝野外工作得到了玉溪大紅山礦業(yè)有限公司領(lǐng)導(dǎo)和地質(zhì)人員的熱情幫助，兩位匿名審稿專家對(duì)論文提出了寶貴的修改意見和建議，在此一并表示衷心感謝！