于林松，鄒安德

(山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013)

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四川丹巴石鍋棚子與楊柳坪Cu-Ni-PGE礦區(qū)基性—超基性巖PGE地球化學(xué)特征對比及其意義

于林松，鄒安德

(山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013)

通過對四川丹巴石鍋棚子與楊柳坪基性—超基性巖的PGE地球化學(xué)對比分析認(rèn)為，2處巖體均為S不飽和態(tài)，塊狀銅鎳硫化物基性—超基性巖石為鉑族元素的主要載體；石鍋棚子和楊柳坪侵入巖的鉑族元素豐度高于峨眉山玄武巖，表明玄武巖為分異后的玄武質(zhì)巖漿的噴出物，屬于典型的鐵質(zhì)基性—超基性巖的范疇；Cu/(Cu+Ni)、Cu/Pd比值表明，母巖漿經(jīng)歷了硫化物的部分熔離；Pt/Pt*，Pd/Pt等比值和PGE配分模式圖的研究表明，石鍋棚子和楊柳坪Cu-Ni-PGE硫化物礦床可能與地幔柱成因或下地幔來源的基性—超基性巖相關(guān)，巖體成礦過程中經(jīng)歷了部分硫化物熔離作用，且?guī)r漿在向高位巖漿房侵位過程中發(fā)生了地殼物質(zhì)的混染作用，而石鍋棚子巖體相對楊柳坪巖體所受地殼混染作用要強(qiáng)。

Cu-Ni-PGE硫化物礦床;PGE地球化學(xué);基性—超基性巖；四川丹巴

0 引言

與基性—超基性巖有關(guān)的Cu-Ni-PGE硫化物礦床是賦存Cu、Ni及鉑族元素的重要礦床類型。該類礦床賦礦巖體規(guī)模小、成礦規(guī)模大，礦體相對較富[1]。我國西南地區(qū)峨眉山地幔柱造就了許多典型的PGE礦床，比如金寶山鉑族元素礦床，力馬河、白馬寨銅鎳硫化物礦床和楊柳坪銅鎳鉑族元素硫化物礦床等[2]，其中，楊柳坪礦田銅鎳鉑族元素硫化物礦床與峨眉山玄武巖的地質(zhì)聯(lián)系最為清楚。隨著近十多年來找礦勘查的深入，陸續(xù)在楊柳坪西北部的石鍋棚子、竹子溝一帶發(fā)現(xiàn)較好的鉑鎳礦化信息。該文試圖通過對石鍋棚子與楊柳坪礦區(qū)基性—超基性巖PGE地球化學(xué)特征對比研究，探尋2處侵入體PGE成礦的時(shí)空聯(lián)系，以期為明確該區(qū)PGE成礦作用的地球化學(xué)過程及找礦勘查提供參考*四川省地礦局402隊(duì),四川省丹巴格宗鄉(xiāng)竹子溝及石鍋棚子鉑鎳礦調(diào)查報(bào)告，2006年。。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)地處松潘-甘孜造山帶(松潘甘孜褶皺系和龍門山褶皺帶[3])之巴顏喀拉褶皺帶東部，為鮮水河走滑斷層、小金弧、金湯弧所圍限(圖1)。有關(guān)楊柳坪Cu-Ni-PGE礦床地質(zhì)特征的論述，前人已有詳盡報(bào)道[4-11]。其總體構(gòu)造格架為一個(gè)近等軸的穹狀體，層間剪切破碎相對發(fā)育。核部寬闊、產(chǎn)狀平緩，翼部緩傾狀。穹狀體經(jīng)歷了由北向南的推覆剪切及EW向擠壓收縮的成穹過程，并受晚期韌脆性斷裂疊加改造，為多期變形作用綜合結(jié)果的產(chǎn)物。石鍋棚子構(gòu)造上位于東谷-世埡斷裂以北，瓦壩-水子-達(dá)龍斷裂以西，夾持于西部公差穹隆體東翼和東部石鍋棚子倒轉(zhuǎn)向斜之間，隸屬于石鍋棚子向斜NE翼，整體可見破穹隆狀構(gòu)造。其賦礦地層為晚古生代泥盆紀(jì)危關(guān)群第二巖組，容礦巖石及其產(chǎn)出同于楊柳坪礦區(qū)。

1—蛇綠混雜巖帶；2—滑脫帶；3—逆沖斷層；4—走滑斷層；5—穹隆狀變形變質(zhì)體；6—多層次剪切帶；7—褶皺軸線；8-擠壓應(yīng)力；圖中黑色線框?yàn)檠芯繀^(qū)位置；Ⅰ—金沙江蛇綠混雜巖；Ⅱ—甘孜-理塘蛇綠混雜巖帶；Ⅲ—鮮水河走滑斷層；B1—小金??；B2—金湯弧；B3—雅江??；B4—摩天嶺構(gòu)造帶；C1—龍門 山構(gòu)造帶 圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖 (據(jù)許志琴等, 1992修改)

楊柳坪-石鍋棚子含礦基性—超基性巖體存在時(shí)空上的相似性[12]，是一次侵入形成的多巖相“雜巖體”。組成巖體的巖石包括蝕變輝長巖、次閃石巖、滑石巖和蛇紋巖類，以及一些過渡性巖石，有次閃滑石巖、滑石次閃巖、綠泥次閃石、滑石蛇紋巖、蛇紋滑石巖、菱鎂滑石巖等。由于巖石蝕變強(qiáng)烈，原巖面貌全非，準(zhǔn)確恢復(fù)原巖非常困難[5]。據(jù)楊柳坪礦區(qū)53件光、薄片樣品的分析認(rèn)為，含礦巖石主要為蝕變橄欖巖類、蝕變輝石橄欖巖類、蝕變角閃輝石巖類和蝕變滑石巖類；而石鍋棚子巖體23件樣品的薄片分析認(rèn)為，巖石多以蝕變輝長巖、次閃石及滑石巖為主，總體顯示較楊柳坪-竹子溝礦區(qū)同類巖石變質(zhì)程度較高，變形相對較強(qiáng)。石鍋棚子區(qū)見有5個(gè)較大的基性—超基性巖體(圖2)，呈巖床狀順層侵入。具向北分散變小、向南散開的特點(diǎn)。在巖體膨大部位分異較好，頂?shù)妆P為蝕變輝長巖，底部為次閃巖，中部為滑石巖，該區(qū)初步圈定礦(化)體4處(圖2)。

D2wg3—泥盆紀(jì)危關(guān)組上段片巖、炭質(zhì)板巖；D2wg2—泥盆紀(jì)危關(guān)組中段云母片巖、大理巖；φ4—次閃石巖；φ6—次閃石及滑石巖;v—蝕變輝長巖；①—礦化體；圖中黑點(diǎn)畫線為巖相界線 圖2 石鍋棚子地區(qū)地質(zhì)簡圖

2 樣品采集與測試

為了確定石鍋棚子勘查區(qū)鉑族元素的分布特征，系統(tǒng)采集了ZK03的-70m～-120m、ZK04的-150m～-350m標(biāo)高中的基性-超基性巖樣品。將所取巖心樣品的新鮮部分在瑪瑙研缽中磨至200目以下，然后稱取5 g過篩樣品進(jìn)行試液制備及Pt，Pd，Rh和Au，Cu元素的測定。元素含量的測定在國土資源部成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心的ICP-MS儀上檢測完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1。

3 鉑族元素地球化學(xué)

3.1 S飽和態(tài)

與基性—超基性巖相關(guān)的Cu-Ni-PGE硫化物礦床形成的關(guān)鍵在于初始巖漿處于S-不飽和態(tài)，且要有足夠的PGE，在巖漿上升過程中達(dá)到S飽和，PGE與親銅元素結(jié)合形成硫化物。Vogel和Keays等認(rèn)為可以通過Pd-Cu地球化學(xué)散點(diǎn)圖來初步判斷巖漿S飽和情況，即利用Pd，Cu在硫化物/硅酸鹽熔體中不同的分配系數(shù)作為區(qū)分依據(jù)[14]。從石鍋棚子2處鉆孔樣品的Pd-Cu判別圖(圖3)可以看出，Cu，Pd呈正相關(guān)關(guān)系，樣品主體集中分布在S-不飽和熔體區(qū)域，且只有零星樣品落入S-飽和熔體區(qū)，這與峨眉山玄武巖及楊柳坪地區(qū)礦石樣特征基本一致，顯示了時(shí)空上的成生聯(lián)系；其中，石鍋棚子樣品多集于東格陵蘭古近紀(jì)玄武巖下段(Ⅱ)和Skacrgaard型巖脈(Ⅲ)區(qū)域，并向判別圖(圖3)右上方有一定延伸，與峨眉山玄武巖的分布區(qū)一致， 而楊柳坪2件礦石樣則相對偏向樣品散點(diǎn)圖分布區(qū)外圍。由此可認(rèn)為，在巖漿房及其向高地殼水平運(yùn)移的過程中，石鍋棚子與楊柳坪地區(qū)存在硫化物達(dá)到飽和帶析出成礦的可能，且成礦期的樣品數(shù)據(jù)可能更加偏離S-飽和/不飽和熔體區(qū)域線，顯示其S-飽和過程應(yīng)該是一個(gè)快速發(fā)生的過程，推測可能是受到了上部地殼的同化混染作用，即巖漿在高位巖漿房中受到地殼物質(zhì)的混染作用。

Ⅰ—Muuni Muuni超基性巖帶；Ⅱ—東格陵蘭第三系玄武巖下段；Ⅲ—Skacrgaard型巖脈；Ⅳ—Muuni Muuni輝長巖帶；●- ZK0418樣品及○-ZK0426樣品據(jù)四川省英鉑勘探有限公司(2008)，據(jù)文獻(xiàn)[13]；DB-大石包組玄武巖樣品及ZD-楊柳坪 樣品據(jù)文獻(xiàn)[7]圖3 石鍋棚子、楊柳坪地區(qū)基性超基性巖Pd-Cu判別圖 (底圖據(jù)Brooks et al[14])

3.2 PGE地球化學(xué)

由于PGE相似且穩(wěn)定的地球化學(xué)性質(zhì)，被廣泛用于峨眉山地區(qū)與基性—超基性巖相關(guān)的巖石成因、演化以及與其有關(guān)的成礦作用的示蹤研究。從石鍋棚子—楊柳坪地區(qū)不同類型巖/礦石中PGE，Au，Cu含量及鉑族元素特征參數(shù)(表1)中可以看出，巖石及礦石中鉑族元素總量差異顯著，硫化巖(礦)石明顯高于一般巖石，表明硫化物基性—超基性巖石為鉑族元素的主要載體，鉑族元素與硫化物明顯相容；其次，2處基性—超基性巖PGE豐度遠(yuǎn)高于大陸拉斑玄武巖、洋島玄武巖均值，且石鍋棚子和楊柳坪巖石樣中鉑族元素豐度與峨眉山玄武巖近于一致，表明了巖漿演化的同源屬性，同時(shí)，礦石樣中PGE明顯高于峨眉山玄武巖，這也進(jìn)一步證實(shí)了該地區(qū)巖體為分異后的玄武質(zhì)巖漿的噴出物；再者，石鍋棚子與楊柳坪巖體及玄武巖中Pt，Pd豐度明顯高于Ir，Ru，Rh，屬于典型的鐵質(zhì)基性—超基性巖的范疇[15]，這與該區(qū)巖石化學(xué)的判斷相一致[13](m/f為0.82～4.58)。

Maier等[16]研究認(rèn)為，巖漿中PGE與Cu，Ni等發(fā)生分異過程中，可以通過Cu，Ni含量及Cu/Pd值來探討巖漿硫化物的飽和、熔離及分凝作用。首先，從石鍋棚子與楊柳坪巖體Cu，Ni的含量來看，石鍋棚子巖/礦石(Cu+Ni)含量為(319.6～29323)×10-6，楊柳坪巖/礦石(Cu+Ni)為(145.33～51266.0)×10-6，大石包組玄武巖(Cu+Ni)含量為(188.55～288.37)×10-6，巖/礦石(Cu+Ni)含量差異明顯，且Cu/(Cu+Ni)值均>0.01(據(jù)Talor等原始地幔值換算)，表明母巖漿經(jīng)歷了硫飽和態(tài)，并進(jìn)而發(fā)生了硫化物的熔離；其次，2處巖體中Cu/Pd總體介于1896.08 ～13565.8間，較為離散，在原始地幔值(6500)上下皆有分布，而遠(yuǎn)小于金川地區(qū)巖體均值(50000)，表明該地區(qū)巖體為發(fā)生過部分硫化物熔離作用的巖漿及其產(chǎn)物，其熔離程度要大大低于金川地區(qū)巖體，且可能與后期強(qiáng)烈的熱液活動(dòng)有關(guān)[4]。

Garuti等[17]研究認(rèn)為，Pt/Pt*參數(shù)提供了樣品中Pt相對于原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化后總體偏移趨勢的衡量，正或負(fù)異常反映了不同地質(zhì)作用所導(dǎo)致的Pt相對于Rh，Pd的分異。石鍋棚子Pt/Pt*總體比值大于楊柳坪地區(qū)(0.07～0.1，個(gè)別達(dá)17.38)，表現(xiàn)為極不均衡變化，這可能表明石鍋棚子相對于楊柳坪經(jīng)歷的地殼混染作用相對較強(qiáng)，致使PGE元素的分異明顯；再者，石鍋棚子與楊柳坪多數(shù)樣品Pt/Pt*比值變化范圍為0.24～3.43，總體呈現(xiàn)負(fù)Pt/Pt*異常，表明其巖漿演化過程中可能經(jīng)歷了Pt-Fe合金的析出，而Pt-Fe合金是Pt相對于Pd和Rh分異的物相。此外，楊柳坪巖/礦石樣Pd/Rh<10.16，大石包組玄武巖總體<5.89；石鍋棚子礦石樣總體<22.1，最高達(dá)313.5，而其巖石樣<10.41，比值總體偏大，顯示出Pd的富集；同時(shí)，在較富含硫化物礦石中Pd/Rh>10，反映在硫化物-硅酸鹽體系中Pd的分配系數(shù)要明顯大于Rh的分配系數(shù)。此外，楊柳坪的Pt/Ir，Pd/Ir值均大于原始地幔值，而小于大陸拉斑玄武巖和洋島玄武巖，表明其經(jīng)歷了地表混染過程，而未達(dá)到廣泛混染的玄武質(zhì)巖漿的程度[18]，其必然伴隨后期熱液活動(dòng)的加大；再者，石鍋棚子部分樣品Au/Pd值較低，小于0.5，因?yàn)樵跓嵋夯顒?dòng)中，Au較Pd更具活性，這反映了石鍋棚子比楊柳坪熱液活動(dòng)相對較強(qiáng)，可能后期熱液活動(dòng)曾將Au大量遷出。

石鍋棚子與楊柳坪普通巖石樣中Pt/Pd均值為1.90(去除特高、特低值)，這與球粒隕石Pt/Pd比值(1.84)較為接近，低于原始地幔值，而高于大陸拉斑玄武巖；其次，石鍋棚子礦石樣Pt/Pd均小于0.5，表明Pd的富集明顯高于Pt，而楊柳坪則Pt，Pd分布不均一。鉑族元素在熱液階段，Pd比Pt更具親硫性[19]，一般熱液硫化物礦床中Pd>Pt(如我國多數(shù)熱液脈型銅礦石Pd含量為0.2×10-6，明顯高于Pt的含量；而美國內(nèi)華達(dá)金銅石英脈中Pt為(1.6～31.1)×10-6，Pd為(3.4～34)×10-6[15]。因此，從成礦角度來看，石鍋棚子與楊柳坪巖體應(yīng)當(dāng)是在經(jīng)過深部熔離作用基礎(chǔ)上，可能又疊加了熱液作用的結(jié)果。

表1 石鍋棚子、楊柳坪地區(qū)巖/礦石中PGE，Au，Cu含量及鉑族元素特征參數(shù)

注：大石包組玄武巖、楊柳坪數(shù)據(jù)據(jù)宋謝炎等[7]；石鍋棚子數(shù)據(jù)據(jù)于林松[13]; 原始地幔值據(jù)Talor et al.(1985)；Pt/Pt*= (PtN)2/(RhN×PdN)。表中：Cu，Cu+Ni計(jì)量單位為×10-6； 其余元素為×10-9；“/”表示無數(shù)據(jù)。

3.3 PGE地球化學(xué)配分模式

在石鍋棚子巖體Au，Cu及PGE元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖上(圖4)，呈現(xiàn)向左緩傾趨勢，總體上自Ir至Cu富集程度逐漸增高，顯示了與硫化物礦床相關(guān)的凸型模式。一般而言，地幔柱成因或下地幔來源的基性—超基性巖在鉑族元素的標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖上呈左傾型，而上地?；蛏呔G巖的鉑族元素配分曲線則可呈右傾型[22]。這與國外及國內(nèi)大多數(shù)巖漿Cu-Ni-PGE硫化物礦床相似。同時(shí)，配分模式圖中Ru峰為極弱或無，表現(xiàn)較為相對明顯的Pt，Pd峰，這與峨眉山玄武巖“Pt-Pd”富集型模式一致，也佐證了其玄武質(zhì)巖漿分異的鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖的同源巖漿屬性。此外，在強(qiáng)不相容的PGE中，石鍋棚子與楊柳坪巖/礦石樣品存在一定差異，前者在Pt處不具明顯拐點(diǎn)，依然呈現(xiàn)曲線的向左緩傾態(tài)勢；后者樣品中Pt相對于Pd和Rh表現(xiàn)出一定程度的虧損。雖然楊柳坪樣品ZD-8反映了Pd的局部虧損，但這種小范圍異?？赡苁菈K金效應(yīng)的結(jié)果[8]。但從石鍋棚子及楊柳坪大多數(shù)巖體及浸染狀礦石樣品中Pd含量增高的特點(diǎn)來看，更可能是后期熱液作用過程中Pd丟失的結(jié)果，反映出Pd在熱液活動(dòng)中相對較強(qiáng)的活動(dòng)性。有研究表明，熱液作用除對Pd產(chǎn)生一定程度分餾外，對其他PGE未產(chǎn)生明顯作用，故PGE配分曲線的總體特征是其原始巖漿及其巖漿分異、成礦作用等地質(zhì)作用的結(jié)果；劉英俊等[15]也推測在變質(zhì)過程中部分鉑族元素能夠發(fā)生轉(zhuǎn)移，但轉(zhuǎn)移的量不會(huì)太大。

圖4 石鍋棚子、楊柳坪地區(qū)巖/礦石PGE、Au、Cu原始 地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖 (標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Talor et al., 1985)

4 結(jié)論

石鍋棚子與楊柳坪基性—超基性侵入體位于峨眉山玄武巖外帶，可能是在構(gòu)造相對活躍的環(huán)境下發(fā)生侵位，致使其形態(tài)不規(guī)則。通過對二者巖/礦石PGE地球化學(xué)對比分析認(rèn)為：

(1)2處基性—超基性體中鉑族元素豐度均高于峨眉山玄武巖，為玄武質(zhì)巖漿分異的鐵質(zhì)基性—超基性巖的同源巖漿；塊狀銅鎳硫化物基性—超基性巖為鉑族元素的主要載體，其成因可能與峨眉山玄武巖代表的地幔柱成因或下地幔來源的基性—超基性巖相關(guān)。

(2)2處侵入體處于S-不飽和態(tài)，在巖漿向高地殼水平運(yùn)移的過程中，母巖漿經(jīng)歷了硫飽和態(tài)，并發(fā)生過部分硫化物的熔離作用，且其S飽和過程應(yīng)該是一個(gè)快速發(fā)生的過程，推測可能與巖漿在高位巖漿房中受到地殼物質(zhì)的混染作用有關(guān)，而石鍋棚子巖體接受的地表混染程度要強(qiáng)于楊柳坪巖體，同時(shí)，PGE高含量及巖漿S的不飽和性表明，該類巖漿具有提供銅鎳鉑等成礦元素的能力。

(3)石鍋棚子、楊柳坪與基性—超基性巖相關(guān)的Cu-Ni-PGE硫化物礦床在熔離成礦過程中發(fā)生過鉑族元素的分異，后期經(jīng)歷了熱液改造，且石鍋棚子熱液改造作用可能相對較強(qiáng)。該過程的探討是建立在單個(gè)鉑族元素及其之間相關(guān)性關(guān)系基礎(chǔ)之上的，這個(gè)結(jié)果可能對該類礦床在不同成礦背景下的起源研究有一定意義。但從其成礦機(jī)理上看還是以熔離型為主，后期變質(zhì)疊加作用對認(rèn)識(shí)該區(qū)鉑族元素遷移富集及熱液改造程度也具有重要意義。

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Comparison of PGE Geochemical Characteristics in Basic—UltrabasicRock in Shiguopengzi in Danba Area and Yangliuping Cu-Ni-PGEDeposit Area and Its Significance in Danba of Sichuan Province

YU Linsong,ZOU Ande

(Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Shandong Jinan 250013, China)

Through comparison of PGE geochemical of mafic-ultrabasic rocks in Shiguopengzi and Yangliuping area, it is regarded that sulfide is in unsaturated state, and massive Cu-Ni sulfide basic—ultrabasic rocks are main carrier of platinum group elements. The PGE abundance of Shiguopengzi and Yangliuping intrusions is higher than that of Emeishan basalt. It is indicated that basalt is the production of basaltic magma ejecta, and these two basic intrusive rocks belong to typical mafic ultrabasic rocks. The ratios of Cu/ (Cu+Ni), Cu/Pd and Ti/Pd show that the parent magma experienced the fusion of sulfide. The ratio of Pt/Pt* and Pd/Pt, and PGE distribution pattern diagram showed that the Cu-Ni-PGE sulfide deposits of Shiguopengzi and Yangliuping is related to the origin of mantle plume or lower mantle magma. During the mineralization process of rock mass, partial sulfide immiscible separation has been experienced; while during the ore-bearing magma tasporting to high crustal level, the crustal contamination occurred. Contamination is relatively higher in Shiguopengzi area than that in Yangliuping area.

Cu-Ni-PGE sulfide deposit；PGE geochemistry；basic-ultrabasic rock; Danba in Sichuan province

2017-02-07；

2017-03-04；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

于林松(1980—)，男，山東煙臺(tái)人，工程師，主要從事地球化學(xué)相關(guān)工作；E-mail：sean_yls@163.com

P611

A

于林松，鄒安德.四川丹巴石鍋棚子與楊柳坪Cu-Ni-PGE礦區(qū)基性—超基性巖PGE地球化學(xué)特征對比及其意義[J].山東國土資源，2017,33(8)：9-14. YU Linsong,ZOU Ande. Comparison of PGE Geochemical Characteristics in Basic—Ultrabasic Rock in Shiguopengzi in Danba Area and Yangliuping Cu-Ni-PGE Deposit Area and Its Significance in Danba of Sichuan Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(8)：9-14.