尹 靜, 邱文龍, 胡清華

(1.昆明理工大學(xué),云南昆明 650093;2.云南省地質(zhì)調(diào)查局,云南昆明 650051)

云南中甸普朗斑巖銅礦成因探討

尹 靜1, 邱文龍1, 胡清華2

(1.昆明理工大學(xué),云南昆明 650093;2.云南省地質(zhì)調(diào)查局,云南昆明 650051)

普朗斑巖銅礦位于義敦島弧帶南段,產(chǎn)于印支 -燕山早期普朗復(fù)式斑(玢)巖中。主要巖性由石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖組成,巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征顯示為堿性巖石系列 I型花崗巖。成礦流體具高鹽度和成礦溫度 150～300℃變化。硫同位素δ34SCDT為 -2.23‰～3.75‰,來(lái)源于深源巖漿。礦床的構(gòu)造作用、液壓致裂作用和蝕變脈體形成等成礦機(jī)理經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜過(guò)程。成巖和成礦作用的時(shí)間大致為 235～206 Ma,具多階段性,其中石英 -輝鉬成礦階段為(213±3.8)Ma,成巖和成礦時(shí)代主體為印支期。礦床蝕變由中心向外依次為硅化鉀化帶—絹英巖化帶—青磐巖(角巖)化帶的面型蝕變特征。成因類(lèi)型屬島孤斑巖型銅礦床。

斑巖銅礦;地球化學(xué)特征;流體包裹體;硫同位素;測(cè)年同位素;中甸;普朗;云南

普朗銅礦位于義敦島弧南段的格咱印支期火山 -巖漿弧的普朗銅礦床,規(guī)模達(dá)大型,伴生金、鉬等,是一個(gè)具有超大型找礦潛力的斑巖型礦床。前人在礦床形成構(gòu)造環(huán)境、礦床和巖石(體)特征及其時(shí)代等方面作了較多研究 (侯增謙等,2001,2004;李文昌等,2007;曾普勝等,2003,2006)。成礦規(guī)律和礦床地質(zhì)特征也有較多的討論與報(bào)道 (范玉華等,2006;李光軍等,2005);礦床的輝鉬礦 Re-Os成礦和礦化關(guān)系密切的鉀化鉀長(zhǎng)石的 K-Ar年齡已經(jīng)獲得,礦化母巖石英二長(zhǎng)斑巖中亦有少量Ar-Ar成果(曾普勝等,2006)等。但是,與超大型斑巖礦床匹配,與成礦有關(guān)斑巖的包裹體及其成礦溫度、硫同位素及其成因系統(tǒng)總結(jié)等研究還較少。因此,筆者在原來(lái)研究成果基礎(chǔ)上,以近年來(lái)對(duì)該礦床研究成果,系統(tǒng)分析成礦機(jī)理,對(duì)礦床成因進(jìn)行探討。

1 地質(zhì)背景

普朗銅礦構(gòu)造處于中咱微陸塊東,甘孜—理塘結(jié)(縫)合帶南段西則,二者夾持的義敦島弧南段(侯增謙等,2004;尹光侯等,2009)(圖 1),并屬于東斑巖(斑巖 -夕卡巖成礦)帶。帶內(nèi)主要出露上三疊統(tǒng)曲嘎寺組 (T3q)、圖姆溝組 (T3t)、喇嘛埡組(T3lm)以及尼汝組 (Tn),巖石組合為碎屑巖夾火山巖、碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖等。區(qū)內(nèi)印支期中酸性淺成斑(玢)巖體發(fā)育,由石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖及花崗閃長(zhǎng)斑巖組成,屬鈣堿性系列的富鈉質(zhì)巖石①云南省地質(zhì)調(diào)查局.2009.西南三江南段重大找礦疑難問(wèn)題研究報(bào)告.。

礦床產(chǎn)于紅山復(fù)式背斜南段東翼的次級(jí)黑水塘 -牙樹(shù)背斜中。出露地層主要為上三疊統(tǒng)圖姆溝組 (T3t),第四系冰川堆積 (圖 1)。圖姆溝組中有印支期普朗復(fù)式中酸性斑 (玢)巖體侵位。北北西向普朗河斷裂和北東東向力中全達(dá)斷裂控制了普朗巖體展布。

印支期普朗復(fù)式中酸性斑 (玢)巖體侵位于圖姆溝組中。北北西向的普朗河斷裂和北東東向的力中全達(dá)斷裂控制了普朗巖體的展布。普朗復(fù)式巖體呈不規(guī)則狀出露地表,面積約 12 km2,由石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖及花崗閃長(zhǎng)斑巖組成。巖體中構(gòu)造裂隙發(fā)育,巖石蝕變強(qiáng)烈,具典型的“斑巖型”蝕變分帶的特點(diǎn)。巖漿巖、圍巖巖性、熱液蝕變作用,以及熱液運(yùn)移和礦質(zhì)沉淀的構(gòu)造空間,控制了本礦床的產(chǎn)出 (范玉華等,2006;李光軍等,2005)②云南省地質(zhì)調(diào)查院.2008.中甸地區(qū)銅礦資源評(píng)價(jià).。

2 礦區(qū)巖漿巖及其地球化學(xué)

礦區(qū)巖漿巖以侵入巖為主,次為火山巖,活動(dòng)時(shí)限主要為 242～206 Ma(李文昌等,2007;曾普勝等,2003,2006),形成于印支期,侵入巖為與火山巖同源的淺成 -超淺成中酸性斑(玢)巖。要由半自形角閃石及黑云母組成;基質(zhì)具玻基交織結(jié)構(gòu)。安山巖類(lèi)的化學(xué)成分如表 1所示,SiO2含量變化不大,屬典型的中性巖,堿金屬和堿土金屬元

圖1 普朗銅礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 The geologicalmap of Pulang Cu orefield

2.1 火山巖

普朗銅礦區(qū)火山巖層位圖姆溝組中段第一層(T3t2-1)中,以安山巖為主,斑狀結(jié)構(gòu)明顯,斑晶主素含量雖有一定變化,在 w(Na2O+K2O)/%對(duì) w(Si O2)/%硅堿圖中樣品基本集中在堿性和亞堿性分界附近,并與格咱印支期火山 -巖漿弧(區(qū)域)安山巖一致,表明相對(duì)于區(qū)域上變化則比較小。礦區(qū)安山巖w(Na2O)/w(K2O)值變化在0.61～1.80,區(qū)域安山巖變化在0.62～2.00之間。前者平均1.34;后者 1.94,說(shuō)明礦區(qū)安山巖的 K2O含量相對(duì)較高,與含礦超淺成巖的侵入改造有關(guān)。樣品總體w(Na2O)

安山巖微量元素 Sc 15×10-6,Rb 105×10-6,Sr 684×10 ,Zr 208×10 ,Nb 42×10 ,Ba 188×10-6,Hf 5.7×10-6,Th 5.6×10-6,V 171×10-6,Cu 58×10-6,Pb 49×10-6,Zn 84×10-6,W 1.4×10-6,Sn 2.2×10-6,Bi 0.09×10-6,Mo 0.51×10-6,與微氏值相比,Rb,Sr,Ba大離子親石元素偏低,Nb,Zr,Hf非活動(dòng)性元素偏高,余者與島弧鈣堿性玄武巖元素特征一致。

表 1 普朗礦區(qū)安山巖類(lèi)化學(xué)成分Tab.1 The chem ical composition of andesite Pulang Cu orefield %

安山巖稀土元素ΣREE 210.9×10-6,LREE/HREE 5.24,(La/Yb)N15.6,(La/Sm)N4.4,(Gd/Yb)N2.3,δEμ0.96,稀土配分型式為右斜輕稀土富集型,具稀土總量較高,δEμ異常不明顯,輕重稀土分餾程度較高等特征,與島弧鈣堿性巖石島弧堿性玄武巖的稀土配分型式相似 (尹光侯等,2009;武漢地質(zhì)學(xué)院,1980;程春華等,2010)。屬鈣堿性系列的富鈉質(zhì)巖石。

2.2 侵入巖

礦區(qū)普朗復(fù)式中酸性 -酸性斑 (玢)巖體。受北西向黑水塘(圖 1中NW向斷裂)及北東東向全干力達(dá) (礦區(qū)不清,區(qū)域上明顯)斷裂控制,在平面上呈“喇叭”狀,由 5個(gè)單巖體組成,遙感解譯 5個(gè)單巖體在深部相連成一個(gè)。巖體與圍巖呈港灣狀接觸,圍巖具角巖化。主要巖石類(lèi)型有石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖,巖漿分異過(guò)程具有從中性→酸性分異演化趨勢(shì)。

2.2.1 中酸性侵入巖

礦區(qū)中酸性侵入巖主要是石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖等,具斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)具蝕變微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶成份主要為斜長(zhǎng)石 (10%～15%)、鉀長(zhǎng)石(6%～10%)、少量黑云母,基質(zhì)成份為斜長(zhǎng)石(42%)、石英(20%)、黑云母(4%)、絹云母(5%)、方解石(5%),副礦物磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、鋯石等,鋯石晶型較復(fù)雜。巖石蝕變見(jiàn)絹云母化、鉀化及硅化、綠泥石化。

巖石的化學(xué)成分 (表 2):SiO2一般為61.03%～70.58%,TiO20.46%～0.79%,與中國(guó)同類(lèi)巖石平均化學(xué)成分相比 (武漢地質(zhì)學(xué)院,1980),具 Si O2偏高 、低 Ti、貧Al及富堿等特征,巖石化學(xué)分類(lèi),總體與偏堿性的中酸性淺成斑巖相似。δ指數(shù)一般 1.32～2.77,屬堿性系列,固結(jié)指數(shù) SI為 10.02～28.5,變化大,鐵質(zhì)指數(shù)53.7～76.9,顯示富鐵的特征。鋁堿指數(shù)0.79～1.16,大部分 <1.1,鎂質(zhì)指數(shù) 23.1～52.3低,MgO/(FeO)=0.7～3.8,屬 I型花崗巖范疇。在 wSiO2(%)/w(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)(%)堿度劃分圖解中,大部分樣品投入堿性區(qū)內(nèi),少量位于鈣堿性區(qū)。在A-C-F圖(圖 2)中,樣品分別投入 S型和 I型花崗巖區(qū)及其過(guò)渡區(qū),在 Rb-(Yb+Nb)判別圖解(圖3)中位于同碰撞和火山弧區(qū)及其過(guò)渡區(qū),總體表明屬造山帶花崗巖,并與源區(qū)性質(zhì)和橋幔混染交代有關(guān)。

巖石的稀土元素豐度見(jiàn)表 3,∑REE一般為33.3×10-6～218.6×10-6,LREE/HREE 2.92～5.86,(La/Yb)N8.5～19.4,(La/Sm)N2.7～3.9,(Gd/Yb)N1.3～2.7,δEu 0.76～2.12,稀土配分型式為右斜輕稀土富集型 (圖 4),稀土總量較高,δEu為較弱的負(fù)異常,總體一致。

巖石的主要微量元素豐度見(jiàn)表 4,一般為:Zr 165×10-6～239×10-6,Rb 63×10-6～154×10-6,Sr 601×10-6～813×10-6,Ba 718×10-6～2805×10-6,Nb 6×10-6～13×10-6,Ta 0～1×10-6,Hf 4.7×10-6～7×10-6,Th 8×10-6～12×10-6,U 1.5×10-6～2.9×10-6,V 81×10-6～162×10-6,Cu 20×10-6～10730×10-6,Mo 0.65×10-6～81×10-6,Pb 7.5×10-6～24×10-6,Zn 15×10-6～90×10-6,總體變化較大,大部分 Cu,Mo及少量Pb,Zn等元素高度富集。

2.2.2 酸性侵入巖

酸性侵入巖主要有花崗閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖,具斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)具蝕變微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶成份主要為斜長(zhǎng)石 (15%～20%)、鉀長(zhǎng)石(3%～5%)、少量角閃石和黑云母,基質(zhì)成份為斜長(zhǎng)石(15%～45%)、鉀長(zhǎng)石(1%～5%)石英 (20%～25%)、角閃石 (3%～5%)、黑云母(1%～4%),副礦物磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、鋯石等。巖石蝕變見(jiàn)絹云母化、鉀化及硅化、綠泥石化。

巖石化學(xué)成分見(jiàn)表 2,與中國(guó)同類(lèi)巖石平均化學(xué)成分相比,Na2O最高達(dá) 5.66%,K2O 1.03%～2.51%,二者變化很大,可能與成巖后期廣泛的熱液蝕變交代作用有關(guān) (曾普勝等,2006)。Si O262.97%～65.97%,Al2O314.80%～15.40%,Ti O20.75%～0.76%較接近,巖石化學(xué)分類(lèi)總體與花崗巖類(lèi)相似。δ指數(shù)一般 1.96～2.03,為鈣堿性巖石系列,固結(jié)指數(shù) SI在 29.3～32.8,分異程度高,鐵質(zhì)指數(shù)一般 30.2～49.8,較低,鎂質(zhì)指數(shù) 50.2～69.8,較高,屬鎂質(zhì)巖石。鋁堿指數(shù) 0.76～1.08<1.1,屬非鋁質(zhì)鈣堿性巖石。在 A-C-F圖解中 (圖2)主要投入 I型花崗巖區(qū)內(nèi),在 Rb-(Yb+Nb)判別圖解(圖 3)中位于同碰撞與火山弧過(guò)渡區(qū)。

表2 普朗復(fù)式巖體巖石化學(xué)成分及特征參數(shù)表Tab.2 The parameters and chem ical composition of Pulang double rockes %

巖石的稀土元素豐度見(jiàn)表 3,∑REE一般為55.1×10-6～151.6×10-6,LREE/HREE 2.68～4.58,(La/Yb)N6～15.7,(La/Sm)N2～3.7,(Gd/Yb)N2.2～2.6,δEu一般 0.71～0.85,稀土配分型式為右斜輕稀土富集型(圖 4),δEu為較弱的負(fù)異常,總體與中酸性巖一致,稀土分餾程度較高,與活動(dòng)大陸邊緣 I型花崗巖稀土配分型式相似。

微量元素豐度見(jiàn)表 4,一般為:Zr 176×10-6～184×10-6,Rb 114×10-6～154×10-6,Sr 686×10-6～752×10-6,Ba 197×10-6～945×10-6,Nb 10×10-6～11×10-6,Hf 5.1×10-6～5.2×10-6,Th 14×10-6,U 2.2×10-6～3.5×10-6,V 128×10-6～155×10-6,Cu 30×10-6～1 052×10-6,Mo 1.1×10-6～1.9×10-6,Pb 8.6×10-6～10.9×10-6,Zn 38×10-6～46×10-6。Rb,Sr,及 Zr,Hf,Th較穩(wěn)定,其余變化大,部分 Cu,Mo高度富集,前者可高達(dá) 200～300余倍,與中酸性巖十分相似 (李昌年,1992;韓吟文,2004;尹征平等,2010)。

普朗復(fù)式中酸性斑(玢)巖體總體 Cu,Mo,Au,Ag,Pb,Zn,W,Bi等金屬元素,具有以復(fù)式中酸性斑 (玢)巖體為中心的對(duì)稱環(huán)帶狀分帶特點(diǎn),Mo,W,Bi在內(nèi)帶,Cu,Au等貫通巖體和圍巖,Ag,Pb,Zn等在外帶。顯示了“斑巖型”礦床礦化分帶的典型特征 (李昌年,1992;韓吟文,2004)。

在巖漿熱液與斑巖體發(fā)生水巖反應(yīng)過(guò)程中,由于輕稀土元素離子半徑較大、電位低,化學(xué)性質(zhì)相對(duì)較活潑,易于被淋濾帶出,致使巖體中的重稀土元素含量相對(duì)增高,其結(jié)果使得含礦斑巖稀土配分曲線隨Cu品位增高而趨于平緩。由于 Eu元素更易于被富 Cl流體淋濾帶出,使得含礦斑巖負(fù) Eu異常通常呈現(xiàn)隨礦化作用增強(qiáng)而增強(qiáng)的演化趨勢(shì)。部分含礦斑巖疊加有后期形成的鉀長(zhǎng)石脈或鉀長(zhǎng)石 -石英脈,由于鉀長(zhǎng)石對(duì) Eu元素的分配系數(shù)較大,使其 Eu虧損程度相對(duì)降低。

表3 普朗復(fù)式巖體稀土元素豐度及特征參數(shù)表Tab.3 The param eters and REE abundances of Pulang double rockes 10-6

表4 普朗復(fù)式巖體微量元素豐度及特征參數(shù)表Tab.4 The parameters and trace element abundances of Pulang double rockes 10-6

3 成礦流體包裹體

3.1 一般特征

普朗銅礦床的礦(巖)石礦物中流體包裹體比較發(fā)育,對(duì)不同部位銅礦化石英二長(zhǎng)斑巖或銅礦石,以及穿插于礦石中的黃銅礦 -石英脈中石英、黃鐵礦等 10件樣品分析顯示包裹體大多發(fā)育分布于石英顆粒中,原生包裹體多呈小群狀、自由狀分布。形態(tài)多樣,呈米粒狀、橢圓狀多邊形,少數(shù)為負(fù)晶形,大小為 2～50μm不等,多數(shù)在 2～20μm之間。常見(jiàn)有:①單相鹽水溶液包裹體 (LH2O);②兩相鹽水溶液包裹體 (LH2O+VH2O);③純 CO2兩相包裹體 (LCO2+VCO2);④富含 CO2三相包裹體 (LH2O+LCO2+VCO2),可能含有 CH4和 H2S等成分);⑤含NaCl子晶礦物三相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)等 7種類(lèi)型(表 5)。

在兩相鹽水溶液包裹體 (LH2O+VH2O)中其體系(表6)歸屬多數(shù)為NaCl-H2O-CaCl2體系,少數(shù)為NaCl-H2O-MgCl2體系,密度在 0.94～1.06(g/cm3)之間。

在富含 CO2三相包裹體 (LH2O+LCO2+VCO2)中其體系(表 7)歸屬均為 H2O-NaCl-CO2體系,密度在 0.24～0.73(g/cm3)之間。

含 NaCl子晶礦物多相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)中,氣泡的均一溫度為 140～230℃的范圍,NaCl子礦物的均一溫度為 280～450℃的范圍,氣泡比NaCl子晶礦物先消失,NaCl子晶礦物消失后的相應(yīng)鹽度為 37.22%～46.80%(表 8)。說(shuō)明含NaCl子晶礦物多相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)為NaCl過(guò)飽和的鹽水包裹體。同時(shí)也說(shuō)明成礦流體為高鹽度流體。

表 5 普朗礦區(qū)石英中流體包裹體類(lèi)型大小及含量Tab.5 The type size and content of fluid inclusi ons in quartz of Pulang Cu orefield

表 6 普朗礦區(qū)LH2O+VH2O兩相鹽水溶液包裹體特點(diǎn)Tab.6 The inclusion characteristics of aqueous two-phase(LH2O+VH2O)salt of Pulang Cu orefield

因此,普朗銅礦成礦流體具有高鹽度、中低溫和NaCl過(guò)飽和的特點(diǎn)。而每件樣品中流體包裹體組合多以 (LH2O)+(LH2O+VH2O)±(LCO2+VCO2)±(LH2O+LCO2+VCO2)+(LH2O+VH2O+SNaCl)組合特征,形成溫度與均一溫度不相當(dāng),密度相差較大。此外,含有 CH4和 H2S等成分,說(shuō)明循環(huán)地下水和地下水 -巖漿流體的混和水是區(qū)或流體主要來(lái)源,顯示多來(lái)源特點(diǎn)。

3.2 包裹反映的成礦溫度

普朗斑巖型銅礦床的成礦溫度與階段性,從不同部位(深度)銅礦化石英二長(zhǎng)斑巖或銅礦石中石英、黃鐵礦的流體包裹體不同體系、不同相 5種類(lèi)型均一溫度。統(tǒng)計(jì)分析的包裹體測(cè)溫頻數(shù)直方圖(圖 5)呈現(xiàn)出明顯的多峰值分布,溫度集中在 160～240℃,280～320℃,340～380℃等,并從高溫440℃到低溫 120℃。表明斑巖熱液成礦作用具有多期次、多階段性,與斑巖成礦作用 (多階段性)一致。也與野外宏觀觀察和圍巖蝕變由一個(gè)蝕變中心向外呈帶狀分布的特點(diǎn)一致(郭欣等,2009)。

普朗斑巖型銅礦床的成礦溫度溫度集中在200～360℃,而穿插于礦石中的黃銅礦 -石英脈的均一溫度為150～160℃。

此外,從表 5—8看出,流體包裹體研究還表明,成礦熱液是一種以巖漿熱液為主的富含 Cl-,HCO3-,CO32-,Na﹢,K﹢,Ca2﹢等離子的高溫高鹽度鹵水體系。

表 7 普朗礦區(qū)含 CO2三相包裹體 (LH2O+LCO2+VCO2)特點(diǎn)Tab.7 The inclusion characteristics of contain CO2three-phase(LH2O+LCO2+VCO2)of Pulang Cu orefield

表 8 普朗礦區(qū)含NaCl子礦物三相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)特點(diǎn)Tab.8 The inclusion characteristics of contain NaC l three-phase(LH2O+VH2O+SNaCl)of Pulang Cu orefield

4 硫同位素

硫是斑巖銅礦得以形成的重要礦化劑,亦是探討成礦物質(zhì)來(lái)源的一種有效手段。對(duì)普朗代表性的金屬礦物進(jìn)行了單礦物分析(表 9)。礦石礦物硫同位素組成較為均一,δ34S=-2.2‰～3.8‰,平均值為 1.5‰,極差為 6.0‰。其中,黃銅礦的平均值δ34S黃銅礦為 1.2‰,黃鐵礦的平均值δ34S黃鐵礦為2.1‰,輝鉬礦的平均值 δ34S輝鉬礦為2.2‰,δ34S黃銅礦<δ34S黃鐵礦<δ34S輝鉬礦,該順序與硫化物結(jié)晶過(guò)程中的34S富集順序一致,表明在硫化物沉淀過(guò)程中硫同位素分餾基本達(dá)到平衡。一般而言,礦石礦物的δ34S并不等同于成礦流體的總硫同位素 (δ34SΣS)組成,但也可以根據(jù)礦物沉淀時(shí)的化學(xué)環(huán)境大致估計(jì)成礦熱液的硫同位素組成。出現(xiàn)黃鐵礦 -磁黃鐵礦 -方解石組合時(shí),黃鐵礦的δ34S值大致相當(dāng)于熱液中的δ34S值。由此推測(cè)普朗斑巖銅礦成礦熱液的δ34SΣS約為 2.0‰～2.3‰。普朗斑巖銅礦硫化物硫同位素組成直方圖 (圖 6)顯示出δ34S基本呈塔式分布的特征,說(shuō)明礦石硫具有單一來(lái)源 (王守旭等,2007)。由此可以推斷,普朗斑巖銅礦硫同位素主要來(lái)源于上地?；蛳碌貧さ纳钤磶r漿,基本上沒(méi)有受到上地殼沉積物硫源的混染。

表9 普朗銅礦硫同位素組成表Tab.9 The sulfur isotopic compositi on of Pulang Cu orefield

圖 5 普朗銅礦區(qū)原生包裹體測(cè)溫頻數(shù)直方圖Fig.5 Temperature histogram of p ri mary inclusions in the Pulang Cu orefield

圖6 普朗銅礦硫化物硫同位素組成直方圖Fig.6 The histogram of sulfide sulfur isotopic composition of Pulang Cu orefield

5 構(gòu)造作用、液壓致裂作用和蝕變脈體的形成

很多斑巖型銅礦都與隱爆作用有關(guān),而普朗斑巖型銅礦地表調(diào)查和首產(chǎn)區(qū)多個(gè)鉆孔地下 700余米深勘查中均未見(jiàn)到隱爆角礫巖,因此,普朗銅礦與隱爆作用關(guān)系不大。普朗銅礦產(chǎn)出的巖體中發(fā)育五組節(jié)理,裂隙發(fā)育程度一般每米十幾條—數(shù)十條,銅礦化越好越強(qiáng)地段裂隙越發(fā)育。那么,普朗礦區(qū)礦體產(chǎn)出的礦石怎么會(huì)有那么多的裂隙存在呢?首先,巖漿活動(dòng)晚期,冷卻凝固產(chǎn)生的原生節(jié)理是裂隙形成的一個(gè)原因。第二,由于區(qū)域上大規(guī)模的走滑拉分作用形成的脆性斷裂,影響到局部地區(qū),形成更次一級(jí)的斷裂或微裂隙。在俯沖造山過(guò)程中,形成的金屬礦床與巖漿熱液活動(dòng)具有密切聯(lián)系,含礦熱液運(yùn)移的通道和礦質(zhì)沉淀的構(gòu)造空間,直接影響著礦床的發(fā)育。普朗復(fù)式背斜構(gòu)造的存在有利于深部巖漿向地殼淺部的升移,格咱深大斷裂的存在及長(zhǎng)期活動(dòng)是誘發(fā)巖漿及熱液迅速向地表運(yùn)動(dòng)并改變區(qū)域地球物理場(chǎng)的重要條件。是影響中甸島弧帶巖漿活動(dòng)的關(guān)健。格咱深大斷裂限制了巖漿活動(dòng)的范圍,使巖漿活動(dòng)僅發(fā)育在該斷裂的東側(cè),而該大斷裂附近次一級(jí)構(gòu)造裂隙的發(fā)育,為該區(qū)淺成 -超淺成巖漿的活動(dòng)創(chuàng)造了有利的條件。受格咱深大斷裂頻頻活動(dòng)影響,次一級(jí)構(gòu)造活動(dòng)也頻頻發(fā)生,致使巖體中產(chǎn)生了大量的微裂隙,為含礦熱液的活動(dòng)提供了必要的空間,從而導(dǎo)致了礦質(zhì)的運(yùn)移和沉淀。在微細(xì)浸染型礦石形成后,伴隨區(qū)域性的斷裂活動(dòng),在礦體中又產(chǎn)生新的構(gòu)造裂隙,在誘發(fā)新的含礦熱液活動(dòng)同時(shí),產(chǎn)生了富黃銅礦的石英脈型礦石。第三,由于巖漿上升,驅(qū)動(dòng)了熱液活動(dòng),形成一系列熱液活動(dòng)中心,含鹽度很高的熱液反復(fù)在熱循環(huán)中心循環(huán),因?yàn)閴毫Φ淖饔檬箮r石破裂形成裂隙。

在研究巖、礦石的蝕變作用時(shí),還注意到新生成的黑云母主要呈細(xì)鱗片狀集合體沿巖石裂隙呈脈狀分布。次生鉀長(zhǎng)石和碳酸鹽等礦物一起呈脈狀分布。絹云母常和石英、金屬硫化物一起以脈的形式產(chǎn)出。晚期硅化以脈狀發(fā)育為特征,特別是含黃銅礦脈體的存在,是富礦體的重要標(biāo)志。

據(jù)容礦斷裂與其脈狀充填物之間的關(guān)系,可將容礦斷裂形成的脈分為兩類(lèi):一類(lèi)稱為后構(gòu)造脈體,即在外力作用下形成斷裂,后被脈體充填,斷裂的形成與脈體沉淀之間無(wú)任何內(nèi)在的聯(lián)系。另一類(lèi)是同構(gòu)造脈體,即裂隙一旦形成,就被含礦熱液所充填,且裂隙的形成是流體壓力所為,它們近于同時(shí)形成,時(shí)差極小。前者強(qiáng)調(diào)裂隙的形成與脈體的充填是兩個(gè)獨(dú)立的階段,且裂隙的產(chǎn)生與張開(kāi)為外力所致;后者認(rèn)為容礦斷裂的形成和張力為流體所致,即含礦流體促使裂隙產(chǎn)生,并驅(qū)使裂紋擴(kuò)展,最后形成含礦斷裂,斷裂(液壓致裂作用)。

在巖漿晚期和巖漿期后熱液階段,普朗礦區(qū)成礦構(gòu)造域內(nèi),巖石的滲透率下降,從而使匯聚在該成礦構(gòu)造域內(nèi)含礦流體壓力增大,溫度升高,形成高壓熱流體,當(dāng) P1≥σ3+T時(shí) (T為巖石的抗張強(qiáng)度,σ3構(gòu)造應(yīng)力)則發(fā)生液壓致裂作用。導(dǎo)致由流體壓力劈開(kāi)巖石而形成張裂隙,在張開(kāi)的瞬間,因巨大的壓力差,促使高壓熱流體迅速涌入張裂隙,形成含Cu,Au,Mo以及綠泥石、方解石、石英等含礦脈體,同時(shí)由于高溫高壓的熱流體灌入,也促使裂隙周?chē)膸r石發(fā)生一系列蝕變反應(yīng)。在相互交代中形成星點(diǎn)狀、浸染狀或細(xì)脈浸染狀乃致微細(xì)脈浸染狀的礦石。在相互交代過(guò)程中也形成新的脈石礦物,從而使裂隙愈合。如角閃石蝕變成綠泥石、綠簾石以及黃鐵礦脈,硅化、絹云母化后形成的石英脈,碳酸鹽化形成的方解石脈等等。液壓致裂作用既促進(jìn)了普朗礦區(qū)礦體的形成,也促進(jìn)了裂隙的愈合,是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。

同時(shí)普朗斑巖銅礦的成礦流體可能屬超臨界流體,超臨界流體富含 Cu,Fe等成礦元素及 Cl-,HCO3-,CO32-,CO2,H2S,Na﹢,K﹢,Ca2﹢等組分。隨著超臨界流體的不斷聚集,流體內(nèi)壓亦逐漸增大,當(dāng)超過(guò)負(fù)荷壓力時(shí),即會(huì)發(fā)生液壓致裂作用,并驅(qū)使裂紋擴(kuò)展,致使斑巖體形成開(kāi)放的裂隙群。成礦系統(tǒng)開(kāi)放后,巖漿熱液即在斑巖體周?chē)鷮?duì)流循環(huán)。伴隨成礦熱液溫度、酸堿度、成分等因素的變化,在巖體和圍巖中形成了不同礦物組合的蝕變分帶。由于成礦熱液的物理化學(xué)條件發(fā)生重大變化,溶于其中的金屬絡(luò)合物開(kāi)始分解,并沉淀成礦。值得注意的是,賦存于斑巖體礦物顆粒之間的巖漿期后熱液,在成礦熱液對(duì)流循環(huán)、蝕變礦化過(guò)程中,可以再次活化,對(duì)浸染狀礦化起到一定的作用。

由此可以推斷,普朗礦區(qū)巖石的破裂多為脆性破裂,這種脆性破裂的形成,不僅是不同時(shí)期、不同階段、不同應(yīng)力場(chǎng)作用下的產(chǎn)物,更重要的是在高壓流體匯聚作用下遞進(jìn)變形的結(jié)果?！傲验_(kāi)”和“封閉”作用是裂隙形成和礦脈定位的對(duì)立統(tǒng)一過(guò)程,加上巖漿期后,多期次構(gòu)造事件的疊加,使“裂開(kāi)”和“封閉”的過(guò)程反復(fù)上演。這也標(biāo)志著普朗礦區(qū)成礦作用的構(gòu)造演化進(jìn)入了一個(gè)最活躍的階段,經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)過(guò)程。這在普朗礦區(qū)同位素地球化學(xué)中得到證實(shí)。

6 成礦時(shí)代與期次

6.1 成礦時(shí)代

輝鉬礦的 Re-Os體系可確定硫化物成礦的精確年齡,且允許詁計(jì)熱液系統(tǒng)和成礦省的硫化物成礦的時(shí)限。普朗礦區(qū)的 Re-Os同位素年齡測(cè)樣品取自普朗銅礦 KT1礦體,為含輝鉬礦 -石英細(xì)脈之鉀化硅化石英二長(zhǎng)斑巖。其中 PL2-1-1,PL2-1-2,PL2-1-3是由 PL2-1的 3塊樣品分離出的輝鉬礦,PL2-1-2點(diǎn)僅有 1塊樣品分離出輝鉬礦,共 4件輝鉬礦。輝鉬礦單礦物是將樣品在陶瓷盤(pán)磨機(jī)碾碎進(jìn)行重液分離后,在雙目鏡下手選去除雜質(zhì)而得的。各樣品首先取自 1～20 mm寬的呈 X型分布于鉀長(zhǎng)石化黑云角閃石英二長(zhǎng)斑巖中含輝鉬礦石英脈。輝鉬礦主要沿石英脈脈壁呈薄膜狀分布,粒度極細(xì)。輝鉬礦187Re和187Os含量由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心 (北京)Re-Os實(shí)驗(yàn)室用 TJA PQ ExCell I CPMS測(cè)定。分析可靠性用采自中國(guó)陜西省金堆城 -黃龍鋪地區(qū)的碳酸鹽巖脈型鉬 -鈾礦床的輝鉬礦標(biāo)樣HLP-5進(jìn)行檢測(cè)。單個(gè)樣品年齡測(cè)定的不確定性約為 2%。輝鉬礦的總 Re,187Re,187Os和Re,Os模式年齡 (2σ),其等時(shí)線年齡為 (213±3.8)Ma(曾普勝等,2003,2006)。同時(shí),普朗復(fù)式巖體的石英二長(zhǎng)斑(玢)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖黑云母或角閃石 Ar-Ar年齡212.1 Ma→211.0 Ma→206.4 Ma(李文昌等,2009)。因此,普朗銅礦礦化母巖、石英 -輝鉬礦時(shí)代相近,成礦作用完成于印支期。

6.2 成礦期次

根據(jù)礦區(qū)礦床礦物組合、產(chǎn)出特征,礦化成礦期次可劃分為以下幾個(gè)期次:

(1)巖漿晚期礦化。巖漿晚期礦化是指富含鉀質(zhì)的巖漿氣液的礦化作用,無(wú)天水參與,它由巖體內(nèi)部向上、向外進(jìn)行,與鉀化相伴形成黑云母 -鉀長(zhǎng)石 -金屬硫化物組合。

(2)巖漿期后熱液成礦期。是最主要的成礦時(shí)期,各類(lèi)主要礦化都由這種成礦作用形成。由早到晚、由內(nèi)到外,由高溫到低溫分為三個(gè)礦化階段:

高溫階段。在斑巖體內(nèi)形成石英 -黑云母 -鉀長(zhǎng)石 -金屬硫化物組合。

中溫階段。在斑巖體內(nèi)形成石英 -絹云母 -金屬硫化物組合。

低溫階段。礦化微弱,僅有少量青盤(pán)巖 -黃銅礦 -黃鐵礦組合的細(xì)脈產(chǎn)出,未成礦體。

(3)表生期。KT1礦體西部、南東部附近,礦體淺部表生作用強(qiáng)烈,致使金屬礦物黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦氧化成褐鐵礦、孔雀石 (Cu2CO3(OH)2)。氧化帶深 10～40 m,氧化帶中銅部分淋失,礦體銅品位降低,在氧化過(guò)程中所形成的硫酸銅溶液,形成碳酸鹽銅礦物。

7 結(jié)論

(1)普朗銅礦床成因?yàn)橛≈А嗌皆缙谄绽蕪?fù)式斑(玢)巖體有關(guān)的斑巖銅礦床。巖體構(gòu)造裂隙發(fā)育,巖石蝕變強(qiáng)烈,具有由中心向外依次為硅化核—硅化鉀化帶—絹英巖化帶—青磐巖化帶—角巖化帶的面型蝕變特征。其巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征與圍巖安山質(zhì)火山巖相似,并顯示為堿性巖石系列 I型花崗巖,并發(fā)生殼?；烊窘淮饔谩r石Cu,Mo及 Pb,Zn等元素高度富集。

(2)流體包裹體類(lèi)型多、形態(tài)復(fù)雜。成礦流體特征表現(xiàn)出來(lái)源廣、高鹽度、中低溫的特點(diǎn),礦區(qū)成礦溫度為 150～300℃。測(cè)溫頻數(shù)直方圖呈現(xiàn)出多峰值分布,表明熱液成礦作用具多期次、多階段性。

(3)硫同位素顯示硫主要來(lái)源于上地幔或下地殼的深源巖漿,具有相對(duì)單一的硫源,基本未受上地殼沉積物硫源的混染。

(4)普朗斑巖銅礦主要含礦巖性為石英二長(zhǎng)斑巖,成礦作用的時(shí)間大致為 235～206 Ma,具多階段性,而石英 -輝鉬成礦階段年齡大致為(213±3.8)Ma,兩者十分相近,明顯區(qū)別于本島弧帶上的燕山期輝鉬成礦作用,為印支期產(chǎn)物。

(5)普朗斑巖銅礦床的成礦史可以分為巖漿晚期礦化、巖漿期后熱液成礦期 (高溫、中溫、低溫階段)、表生期,最重要的是巖漿期后熱液成礦期中的高溫階段和中溫階段。

本文為國(guó)家 2006年科技支撐計(jì)劃第七課題“三江”中南段銅、鉛鋅、金、多金屬礦床綜合勘查評(píng)價(jià)技術(shù)研究(2006BAB01A07)和云南省中甸地區(qū)銅多金屬礦評(píng)價(jià)(12120107810017)項(xiàng)目成果,也是多年來(lái)在該礦區(qū)工作和勘查人員的成果,在此一并致謝。

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The Genesis i n Yunnan of Zhongdian Pulang Porphyry Copper Deposit

YI N Jing1, Q I U Wen-long1, HU Qing-hua2
(1.Kunming University of Science and Technology,Kunming,YN 650093,China;2.Yunnan Geological Survey,Kunming,YN 650051,China)

The Pulang porphyry copper deposit located in the Yidun arc with the southern section,produced in the Indo-porphyry in the early Yanshan Pulang duplex.Main rocks from the quartz diorite porphyry、quartzmonzonite porphyry and composed of granodiorite porphyry,the feature of petrochemistry and geochemistry show alkaline rock series of I-type granite.Ore-forming fluids high salinity and forming temperature from 150 to 300℃.Sulfur isotopeδ34SCDT:-2.23‰～3.75‰,from deep magma.Themetallogenicmechanis m of the construction of the role of deposit、hydraulic fracturing and the formation of alteration veins etc undergone a complex process.Diagenesis and mineralization time is roughly 235～206 Ma.with a multi-stage,and the one quartz-molybdenite mineralization stage for(213±3.8)Ma,nThe principal age of diagenesis and mineralization is the Indo-Chinese epoch.Alteration out ward from the centerwere:K of silicified zone-sericite alteration zone-propylitic alteration zone(hornfels)of face alteration features.The genetic type is the island arc porphyry copper deposit.

porphyry copper;geochemistry characteristic;fluid inclusion;Sulfur isotope;isotopic dating;Zhongdian;Pulang;Yunnan province

P618.41

A

1674-3504(2010)03-219-12

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.03

2010-04-05

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“‘三江’中南段銅、鉛鋅、金、多金屬礦床綜合勘查評(píng)價(jià)技術(shù)研究”(2006BAB01A07)

尹 靜(1984—),女,碩士研究生,研究方向:礦床地球化學(xué)。E-mail:Jas mine031626@yahoo.com.cn