云南中甸普朗斑巖銅礦成因探討

尹 靜, 邱文龍, 胡清華

(1.昆明理工大學,云南昆明 650093;2.云南省地質調查局,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,云南昆明 650093;2.云南省地質調查局,云南昆明 650051)

普朗斑巖銅礦位于義敦島弧帶南段,產于印支 -燕山早期普朗復式斑(玢)巖中。主要巖性由石英閃長玢巖、石英二長斑巖和花崗閃長斑巖組成,巖石化學和地球化學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‰,來源于深源巖漿。礦床的構造作用、液壓致裂作用和蝕變脈體形成等成礦機理經歷了一個復雜過程。成巖和成礦作用的時間大致為 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。成因類型屬島孤斑巖型銅礦床。

斑巖銅礦;地球化學特征;流體包裹體;硫同位素;測年同位素;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,規模達大型,伴生金、鉬等,是一個具有超大型找礦潛力的斑巖型礦床。前人在礦床形成構造環境、礦床和巖石(體)特征及其時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)。成礦規律和礦床地質特征也有較多的討論與報道 (范玉華等,2006;李光軍等,2005);礦床的輝鉬礦 Re-Os成礦和礦化關系密切的鉀化鉀長石的 K-Ar年齡已經獲得,礦化母巖石英二長斑巖中亦有少量Ar-Ar成果(曾普勝等,2006)等。但是,與超大型斑巖礦床匹配,與成礦有關斑巖的包裹體及其成礦溫度、硫同位素及其成因系統總結等研究還較少。因此,筆者在原來研究成果基礎上,以近年來對該礦床研究成果,系統分析成礦機理,對礦床成因進行探討。

1 地質背景

普朗銅礦構造處于中咱微陸塊東,甘孜—理塘結(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。帶內主要出露上三疊統曲嘎寺組 (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、硅質巖等。區內印支期中酸性淺成斑(玢)巖體發育,由石英閃長玢巖、石英二長斑巖及花崗閃長斑巖組成,屬鈣堿性系列的富鈉質巖石①云南省地質調查局.2009.西南三江南段重大找礦疑難問題研究報告.。

礦床產于紅山復式背斜南段東翼的次級黑水塘 -牙樹背斜中。出露地層主要為上三疊統圖姆溝組 (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斷裂控制了普朗巖體展布。

印支期普朗復式中酸性斑 (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斷裂控制了普朗巖體的展布。普朗復式巖體呈不規則狀出露地表,面積約 12 km2,由石英閃長玢巖、石英二長斑巖及花崗閃長斑巖組成。巖體中構造裂隙發育,巖石蝕變強烈,具典型的“斑巖型”蝕變分帶的特點。巖漿巖、圍巖巖性、熱液蝕變作用,以及熱液運移和礦質沉淀的構造空間,控制了本礦床的產出 (范玉華等,2006;李光軍等,2005)②云南省地質調查院.2008.中甸地區銅礦資源評價.。

2 礦區巖漿巖及其地球化學

礦區巖漿巖以侵入巖為主,次為火山巖,活動時限主要為 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;基質具?；豢椊Y構。安山巖類的化學成分如表 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 普朗銅礦區地質圖Fig.1 The geologicalmap of Pulang Cu orefield

2.1 火山巖

普朗銅礦區火山巖層位圖姆溝組中段第一層(T3t2-1)中,以安山巖為主,斑狀結構明顯,斑晶主素含量雖有一定變化,在 w(Na2O+K2O)/%對 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(區域)安山巖一致,表明相對于區域上變化則比較小。礦區安山巖w(Na2O)/w(K2O)值變化在0.61～1.80,區域安山巖變化在0.62～2.00之間。前者平均1.34;后者 1.94,說明礦區安山巖的 K2O含量相對較高,與含礦超淺成巖的侵入改造有關。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 普朗礦區安山巖類化學成分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;武漢地質學院,1980;程春華等,2010)。屬鈣堿性系列的富鈉質巖石。

2.2 侵入巖

礦區普朗復式中酸性 -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 (礦區不清,區域上明顯)斷裂控制,在平面上呈“喇叭”狀,由 5個單巖體組成,遙感解譯 5個單巖體在深部相連成一個。巖體與圍巖呈港灣狀接觸,圍巖具角巖化。主要巖石類型有石英閃長玢巖、石英二長斑巖、花崗閃長斑巖,巖漿分異過程具有從中性→酸性分異演化趨勢。

2.2.1 中酸性侵入巖

礦區中酸性侵入巖主要是石英閃長玢巖、石英二長斑巖等,具斑狀結構,基質具蝕變微細粒狀結構,塊狀構造,斑晶成份主要為斜長石 (10%～15%)、鉀長石(6%～10%)、少量黑云母,基質成份為斜長石(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,鋯石晶型較復雜。巖石蝕變見絹云母化、鉀化及硅化、綠泥石化。

巖石的化學成分 (表 2):SiO2一般為61.03%～70.58%,TiO20.46%～0.79%,與中國同類巖石平均化學成分相比 (武漢地質學院,1980),具 Si O2偏高 、低 Ti、貧Al及富堿等特征,巖石化學分類,總體與偏堿性的中酸性淺成斑巖相似。δ指數一般 1.32～2.77,屬堿性系列,固結指數 SI為 10.02～28.5,變化大,鐵質指數53.7～76.9,顯示富鐵的特征。鋁堿指數0.79～1.16,大部分 <1.1,鎂質指數 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內,少量位于鈣堿性區。在A-C-F圖(圖 2)中,樣品分別投入 S型和 I型花崗巖區及其過渡區,在 Rb-(Yb+Nb)判別圖解(圖3)中位于同碰撞和火山弧區及其過渡區,總體表明屬造山帶花崗巖,并與源區性質和橋?；烊窘淮嘘P。

巖石的稀土元素豐度見表 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為較弱的負異常,總體一致。

巖石的主要微量元素豐度見表 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巖、花崗閃長斑巖,具斑狀結構和似斑狀結構,基質具蝕變微細粒狀結構,塊狀構造,斑晶成份主要為斜長石 (15%～20%)、鉀長石(3%～5%)、少量角閃石和黑云母,基質成份為斜長石(15%～45%)、鉀長石(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。巖石蝕變見絹云母化、鉀化及硅化、綠泥石化。

巖石化學成分見表 2,與中國同類巖石平均化學成分相比,Na2O最高達 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 (曾普勝等,2006)。Si O262.97%～65.97%,Al2O314.80%～15.40%,Ti O20.75%～0.76%較接近,巖石化學分類總體與花崗巖類相似。δ指數一般 1.96～2.03,為鈣堿性巖石系列,固結指數 SI在 29.3～32.8,分異程度高,鐵質指數一般 30.2～49.8,較低,鎂質指數 50.2～69.8,較高,屬鎂質巖石。鋁堿指數 0.76～1.08<1.1,屬非鋁質鈣堿性巖石。在 A-C-F圖解中 (圖2)主要投入 I型花崗巖區內,在 Rb-(Yb+Nb)判別圖解(圖 3)中位于同碰撞與火山弧過渡區。

表2 普朗復式巖體巖石化學成分及特征參數表Tab.2 The parameters and chem ical composition of Pulang double rockes %

巖石的稀土元素豐度見表 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為較弱的負異常,總體與中酸性巖一致,稀土分餾程度較高,與活動大陸邊緣 I型花崗巖稀土配分型式相似。

微量元素豐度見表 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較穩定,其余變化大,部分 Cu,Mo高度富集,前者可高達 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,具有以復式中酸性斑 (玢)巖體為中心的對稱環帶狀分帶特點,Mo,W,Bi在內帶,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生水巖反應過程中,由于輕稀土元素離子半徑較大、電位低,化學性質相對較活潑,易于被淋濾帶出,致使巖體中的重稀土元素含量相對增高,其結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 Eu異常通常呈現隨礦化作用增強而增強的演化趨勢。部分含礦斑巖疊加有后期形成的鉀長石脈或鉀長石 -石英脈,由于鉀長石對 Eu元素的分配系數較大,使其 Eu虧損程度相對降低。

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

表4 普朗復式巖體微量元素豐度及特征參數表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育,對不同部位銅礦化石英二長斑巖或銅礦石,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。形態多樣,呈米粒狀、橢圓狀多邊形,少數為負晶形,大小為 2～50μm不等,多數在 2～20μm之間。常見有: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)歸屬多數為NaCl-H2O-CaCl2體系,少數為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鹽度為 37.22%～46.80%(表 8)。說明含NaCl子晶礦物多相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)為NaCl過飽和的鹽水包裹體。同時也說明成礦流體為高鹽度流體。

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

表 6 普朗礦區LH2O+VH2O兩相鹽水溶液包裹體特點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過飽和的特點。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,密度相差較大。此外,含有 CH4和 H2S等成分,說明循環地下水和地下水 -巖漿流體的混和水是區或流體主要來源,顯示多來源特點。

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種類型均一溫度。統計分析的包裹體測溫頻數直方圖(圖 5)呈現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蝕變中心向外呈帶狀分布的特點一致(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 普朗礦區含 CO2三相包裹體 (LH2O+LCO2+VCO2)特點Tab.7 The inclusion characteristics of contain CO2three-phase(LH2O+LCO2+VCO2)of Pulang Cu orefield

表 8 普朗礦區含NaCl子礦物三相包裹體 (LH2O+VH2O+SNaCl)特點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,亦是探討成礦物質來源的一種有效手段。對普朗代表性的金屬礦物進行了單礦物分析(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,該順序與硫化物結晶過程中的34S富集順序一致,表明在硫化物沉淀過程中硫同位素分餾基本達到平衡。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,但也可以根據礦物沉淀時的化學環境大致估計成礦熱液的硫同位素組成。出現黃鐵礦 -磁黃鐵礦 -方解石組合時,黃鐵礦的δ34S值大致相當于熱液中的δ34S值。由此推測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,說明礦石硫具有單一來源 (王守旭等,2007)。由此可以推斷,普朗斑巖銅礦硫同位素主要來源于上地?；蛳碌貧さ纳钤磶r漿,基本上沒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 普朗銅礦區原生包裹體測溫頻數直方圖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,而普朗斑巖型銅礦地表調查和首產區多個鉆孔地下 700余米深勘查中均未見到隱爆角礫巖,因此,普朗銅礦與隱爆作用關系不大。普朗銅礦產出的巖體中發育五組節理,裂隙發育程度一般每米十幾條—數十條,銅礦化越好越強地段裂隙越發育。那么,普朗礦區礦體產出的礦石怎么會有那么多的裂隙存在呢?首先,巖漿活動晚期,冷卻凝固產生的原生節理是裂隙形成的一個原因。第二,由于區域上大規模的走滑拉分作用形成的脆性斷裂,影響到局部地區,形成更次一級的斷裂或微裂隙。在俯沖造山過程中,形成的金屬礦床與巖漿熱液活動具有密切聯系,含礦熱液運移的通道和礦質沉淀的構造空間,直接影響著礦床的發育。普朗復式背斜構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期活動是誘發巖漿及熱液迅速向地表運動并改變區域地球物理場的重要條件。是影響中甸島弧帶巖漿活動的關健。格咱深大斷裂限制了巖漿活動的范圍,使巖漿活動僅發育在該斷裂的東側,而該大斷裂附近次一級構造裂隙的發育,為該區淺成 -超淺成巖漿的活動創造了有利的條件。受格咱深大斷裂頻頻活動影響,次一級構造活動也頻頻發生,致使巖體中產生了大量的微裂隙,為含礦熱液的活動提供了必要的空間,從而導致了礦質的運移和沉淀。在微細浸染型礦石形成后,伴隨區域性的斷裂活動,在礦體中又產生新的構造裂隙,在誘發新的含礦熱液活動同時,產生了富黃銅礦的石英脈型礦石。第三,由于巖漿上升,驅動了熱液活動,形成一系列熱液活動中心,含鹽度很高的熱液反復在熱循環中心循環,因為壓力的作用使巖石破裂形成裂隙。

在研究巖、礦石的蝕變作用時,還注意到新生成的黑云母主要呈細鱗片狀集合體沿巖石裂隙呈脈狀分布。次生鉀長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出。晚期硅化以脈狀發育為特征,特別是含黃銅礦脈體的存在,是富礦體的重要標志。

據容礦斷裂與其脈狀充填物之間的關系,可將容礦斷裂形成的脈分為兩類:一類稱為后構造脈體,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任何內在的聯系。另一類是同構造脈體,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,它們近于同時形成,時差極小。前者強調裂隙的形成與脈體的充填是兩個獨立的階段,且裂隙的產生與張開為外力所致;后者認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生,并驅使裂紋擴展,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,普朗礦區成礦構造域內,巖石的滲透率下降,從而使匯聚在該成礦構造域內含礦流體壓力增大,溫度升高,形成高壓熱流體,當 P1≥σ3+T時 (T為巖石的抗張強度,σ3構造應力)則發生液壓致裂作用。導致由流體壓力劈開巖石而形成張裂隙,在張開的瞬間,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,同時由于高溫高壓的熱流體灌入,也促使裂隙周圍的巖石發生一系列蝕變反應。在相互交代中形成星點狀、浸染狀或細脈浸染狀乃致微細脈浸染狀的礦石。在相互交代過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了普朗礦區礦體的形成,也促進了裂隙的愈合,是一個反復的過程。

同時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,流體內壓亦逐漸增大,當超過負荷壓力時,即會發生液壓致裂作用,并驅使裂紋擴展,致使斑巖體形成開放的裂隙群。成礦系統開放后,巖漿熱液即在斑巖體周圍對流循環。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條件發生重大變化,溶于其中的金屬絡合物開始分解,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,在成礦熱液對流循環、蝕變礦化過程中,可以再次活化,對浸染狀礦化起到一定的作用。

由此可以推斷,普朗礦區巖石的破裂多為脆性破裂,這種脆性破裂的形成,不僅是不同時期、不同階段、不同應力場作用下的產物,更重要的是在高壓流體匯聚作用下遞進變形的結果?！傲验_”和“封閉”作用是裂隙形成和礦脈定位的對立統一過程,加上巖漿期后,多期次構造事件的疊加,使“裂開”和“封閉”的過程反復上演。這也標志著普朗礦區成礦作用的構造演化進入了一個最活躍的階段,經歷了一個漫長過程。這在普朗礦區同位素地球化學中得到證實。

6 成礦時代與期次

6.1 成礦時代

輝鉬礦的 Re-Os體系可確定硫化物成礦的精確年齡,且允許詁計熱液系統和成礦省的硫化物成礦的時限。普朗礦區的 Re-Os同位素年齡測樣品取自普朗銅礦 KT1礦體,為含輝鉬礦 -石英細脈之鉀化硅化石英二長斑巖。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磨機碾碎進行重液分離后,在雙目鏡下手選去除雜質而得的。各樣品首先取自 1～20 mm寬的呈 X型分布于鉀長石化黑云角閃石英二長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。輝鉬礦187Re和187Os含量由國家地質實驗測試中心 (北京)Re-Os實驗室用 TJA PQ ExCell I CPMS測定。分析可靠性用采自中國陜西省金堆城 -黃龍鋪地區的碳酸鹽巖脈型鉬 -鈾礦床的輝鉬礦標樣HLP-5進行檢測。單個樣品年齡測定的不確定性約為 2%。輝鉬礦的總 Re,187Re,187Os和Re,Os模式年齡 (2σ),其等時線年齡為 (213±3.8)Ma(曾普勝等,2003,2006)。同時,普朗復式巖體的石英二長斑(玢)巖、花崗閃長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 -輝鉬礦時代相近,成礦作用完成于印支期。

6.2 成礦期次

根據礦區礦床礦物組合、產出特征,礦化成礦期次可劃分為以下幾個期次:

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

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

高溫階段。在斑巖體內形成石英 -黑云母 -鉀長石 -金屬硫化物組合。

中溫階段。在斑巖體內形成石英 -絹云母 -金屬硫化物組合。

低溫階段。礦化微弱,僅有少量青盤巖 -黃銅礦 -黃鐵礦組合的細脈產出,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,在氧化過程中所形成的硫酸銅溶液,形成碳酸鹽銅礦物。

7 結論

(1)普朗銅礦床成因為印支—燕山早期普朗復式斑(玢)巖體有關的斑巖銅礦床。巖體構造裂隙發育,巖石蝕變強烈,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。其巖石化學和地球化學特征與圍巖安山質火山巖相似,并顯示為堿性巖石系列 I型花崗巖,并發生殼?；烊窘淮饔?。巖石Cu,Mo及 Pb,Zn等元素高度富集。

(2)流體包裹體類型多、形態復雜。成礦流體特征表現出來源廣、高鹽度、中低溫的特點,礦區成礦溫度為 150～300℃。測溫頻數直方圖呈現出多峰值分布,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源于上地?；蛳碌貧さ纳钤磶r漿,具有相對單一的硫源,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斑巖,成礦作用的時間大致為 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,明顯區別于本島弧帶上的燕山期輝鉬成礦作用,為印支期產物。

(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。

本文為國家 2006年科技支撐計劃第七課題“三江”中南段銅、鉛鋅、金、多金屬礦床綜合勘查評價技術研究(2006BAB01A07)和云南省中甸地區銅多金屬礦評價(12120107810017)項目成果,也是多年來在該礦區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

國家科技支撐計劃項目“‘三江’中南段銅、鉛鋅、金、多金屬礦床綜合勘查評價技術研究”(2006BAB01A07)

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