翟建軍 趙獻(xiàn)昆
(1.云南銅業(yè)礦產(chǎn)資源勘查開(kāi)發(fā)有限公司;2.中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司)
臘萊河矽卡巖型鎢多金屬礦床行政區(qū)劃隸屬云南騰沖縣滇灘鎮(zhèn),大地構(gòu)造位置位于岡底斯—念青唐古拉褶皺系(II)伯舒拉嶺—高黎貢山褶皺帶古永北緣棋盤石—騰沖大斷裂西側(cè)。礦床所屬的騰沖地塊地處怒江和密支那縫合帶的交匯部位,受印支—燕山運(yùn)動(dòng)的影響而發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形,伴隨著頻繁的巖漿活動(dòng),其形成的碳酸鹽巖沉積地層和復(fù)雜的褶皺、斷裂構(gòu)造格局為區(qū)內(nèi)提供了優(yōu)越的成礦條件。區(qū)內(nèi)礦床(點(diǎn))展布嚴(yán)格受構(gòu)造、巖漿控制,以棋盤石—騰沖大斷裂為界,東、西兩側(cè)分別發(fā)育木梁河、小龍河、凍冰河、臘萊河鎢錫礦床及滇灘、銅廠山、老廠坪子鐵銅鉛鋅銀多金屬礦床(點(diǎn)),共同組成了滇西地區(qū)重要的多金屬礦田[1]。自上世紀(jì)80年代探明區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以來(lái),前人對(duì)區(qū)內(nèi)各成礦巖體巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)及礦床成因等開(kāi)展了大量研究,累積了豐碩的地質(zhì)成果,但臘萊河鎢礦床受限于礦床規(guī)模,前期工作成果較少。筆者在前人研究和詳實(shí)野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,對(duì)臘萊河礦區(qū)花崗巖體進(jìn)行巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)特征研究,以期獲得礦床成因機(jī)制。此外,通過(guò)區(qū)域成礦條件的深入剖析、對(duì)比,厘定礦床成礦規(guī)律,為騰沖地塊燕山晚期巖漿成礦作用研究提供新的佐證。
騰沖地塊總體位于青藏高原東南緣,區(qū)域大型走滑構(gòu)造變形域即是由騰沖地塊等次級(jí)構(gòu)造單元組合而成[2-10](圖1(a))。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造—巖漿活動(dòng),為騰沖地塊的累積提供了優(yōu)越條件。地塊基底由早元古界變質(zhì)角閃巖變質(zhì)巖、綠片巖相構(gòu)成,巖性以角閃巖、大理巖、混合巖、片巖、片麻巖組成[11],晚古生代—中生代沉積地層則零散上覆于變質(zhì)基底之上,其中泥盆—三疊紀(jì)以出露碳酸鹽巖為特征,侏羅—白堊紀(jì)地層鮮少出露[12],特殊的構(gòu)造位置亦為騰沖巖漿巖帶的形成提供了優(yōu)越條件[13](圖1(b)),與金沙江結(jié)合帶、班公—怒江結(jié)合帶共同組成一組近SN向的垂直巖漿巖分帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造與巖漿巖展布方向基本一致(近SN向),自北(西)向南分別發(fā)育嘉黎斷裂帶、怒江斷裂帶及龍陵—瑞麗斷裂帶,騰沖花崗巖空間展布嚴(yán)格受控于怒江斷裂帶[14]。
礦區(qū)出露地層較單一,主要為上古界石炭系上統(tǒng)丁家寨組,可進(jìn)一步劃分上、下2段,巖性為灰紫~青灰色鈣質(zhì)粉砂巖、巖屑砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,還含部分炭泥質(zhì)粉砂巖夾白云質(zhì)灰?guī)r(透鏡狀灰?guī)r)、含泥質(zhì)條帶灰?guī)r、灰?guī)r、大理巖等,在燕山期受花崗巖侵入影響,廣泛發(fā)育角巖化、矽卡巖化、大理巖化等蝕變現(xiàn)象。礦區(qū)構(gòu)造繼承了區(qū)域構(gòu)造特征,褶皺、斷裂發(fā)育。礦區(qū)總體地處大西山倒轉(zhuǎn)傾伏向斜的中段,軸向呈NNE向(35°),兩翼地層較陡且變化較大(40~70°),其核部、兩翼地層分別由丁家寨組上段、丁家寨組下端構(gòu)成,礦(化)體集中賦存于褶皺轉(zhuǎn)折端NW翼和巖漿巖沿核部侵入部位;斷裂構(gòu)造以NE向?yàn)橹?,以F1、F3最為典型,沿?cái)嗔寻l(fā)育數(shù)米厚的擠壓破碎帶,局部地段發(fā)育1~10 m寬的硅卡巖體,偶見(jiàn)細(xì)?;◢弾r脈侵入。據(jù)統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂均屬控巖、控礦構(gòu)造。礦區(qū)范圍內(nèi)廣泛出露巖漿巖,種類繁多,成礦巖體以左家寨單元二長(zhǎng)花崗巖為主,隸屬于古永群小團(tuán)山巖序,出露面積大于2 km2(圖2)。
礦區(qū)內(nèi)礦體多呈透鏡狀、囊狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出于大理巖與巖體接觸帶的矽卡巖中,賦礦層位為丁家寨組上段。礦(化)體總體走向NE(38°),傾向SE(130°),傾角變化較大(5~68°),礦體由巖體往外逐漸變陡,形態(tài)復(fù)雜,見(jiàn)分支、復(fù)合現(xiàn)象。礦石礦物較復(fù)雜,金屬礦物以黃銅礦、白鎢礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦為主,脈石礦物種類繁多,多見(jiàn)透輝石、透閃石、綠泥石、石榴石,偶見(jiàn)長(zhǎng)石、石英和方解石。礦石組構(gòu)相對(duì)單一,多觀察到白鎢礦、黃銅礦等金屬礦物以半自形、他形粒狀呈星點(diǎn)狀、細(xì)脈—浸染狀、團(tuán)塊狀嵌布于礦石中。
礦區(qū)揭露花崗巖為小團(tuán)山巖序左家寨單元二長(zhǎng)花崗巖(圖3),淺灰色,細(xì)—粗粒花崗結(jié)構(gòu),主要由斜長(zhǎng)石(32%~39%)、鉀長(zhǎng)石(35%~40%)、石英(24%~28%)、黑云母(1%~5%)及少量不透明礦物(黃鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦等0.1%)組成,次生礦物發(fā)育少量高嶺土、絹云母、綠泥石等:黑原木多呈片狀,星點(diǎn)狀分布,粒度變化較大(0.2~1 mm),多被綠泥石、絹云母等交代呈假象,偶見(jiàn)少量殘余;斜長(zhǎng)石多呈半自形斑狀,粒度多集中于0.2~1 mm,部分達(dá)2~2.5 mm,多見(jiàn)細(xì)粒化現(xiàn)象和輕微黏土化;鉀長(zhǎng)石以微斜長(zhǎng)石為主,呈半自形斑狀~他形粒狀,粒度為0.1~2 mm,局部達(dá)2~3 mm,普遍具輕微高嶺石化,偶見(jiàn)格子雙晶;石英則呈他形粒狀產(chǎn)出,粒度相對(duì)?。?.1~1 mm),具波狀消光。
本研究中所測(cè)花崗巖樣品取自不同鉆孔、不同深度的新鮮巖芯[15],具體取樣位置及測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。樣品經(jīng)磨片鑒定后,加工成200目分析測(cè)試樣。本次研究采用XRF方法對(duì)注量元素進(jìn)行測(cè)定,其中二價(jià)鐵、三價(jià)鐵使用化學(xué)法,稀土元素使用ICP—MS方法,與微量元素一并在河北廊坊區(qū)調(diào)所實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)試,其試驗(yàn)步驟:將篩選樣置于烤箱中烘干12 h(T=105℃),取出烘干樣品后稱取50±1 mg置于Teflon溶樣器中,此時(shí)處理樣處于高壓密閉空間中,緩慢倒入高純度HF(1 mL),將處理樣置于電熱板上加熱(140℃)蒸發(fā)至小體積,隨后緩慢加入高純度HNO3(1.5 mL)、高純度HF(1.5 mL),將旋緊的溶樣器置于烤箱中高溫(190℃)加熱48 h,待冷卻后開(kāi)蓋,并將溶液置于電熱板上蒸至(140℃)濕鹽狀,隨后添加2~3 mL高純度HNO3(40%),再置于烤箱中。隨后重復(fù)以上步驟提取鹽類,最終將冷卻后的提取液置于PET瓶中密閉保存(達(dá)80 g),分析精度優(yōu)于5%,分析結(jié)果如表1~表3所示。
花崗巖主量元素測(cè)試結(jié)果(表1)顯示,其SiO2含量為75.68%~77.01%,平均76.39%,變化范圍較小,Al2O3含量在12.47%~13.3%,平均12.78%,F(xiàn)e2O3含量在0.12%~0.34%,平均0.22%,F(xiàn)eO含量在0.27%~1.03%,平均0.56%,CaO含量在0.45%~1.25%,平均0.80%,MgO在0.03%~0.15%,平均0.07%,K2O含量在4.2%~5.76%,平均4.92%,Na2O含量在2.45%~4.19%,平均3.41%,TiO2變化范圍較大,介于0.02%~0.15%,平均0.08%,P2O5含量較低,為0.006%~0.02%,平均0.01%,MnO含量在0.016%~0.033%,平均0.02%。各樣品在TAS圖解上多落入花崗巖區(qū)域,屬亞堿性(圖4)。
巖體哈克圖解(圖5)顯示,其Na2O、K2O、CaO、A12O3、MgO、TiO2、P2O5均 與SiO2呈 明 顯 負(fù) 相 關(guān),TFeO、MnO與SiO2呈正相關(guān),說(shuō)明本區(qū)花崗巖為陸殼物質(zhì)部分熔融形成,伴隨巖漿演化斜長(zhǎng)石、鐵鎂質(zhì)礦物、磷灰石、鈦和鐵的氧化物等逐漸晶出。
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區(qū)內(nèi)花崗巖總體表現(xiàn)為富硅、堿,SiO2平均含量為76.39%,K2O+Na2O含 量 在7.48%~8.99%,均 值8.328%,且ω(Na2O)<ω(K2O),K2O/Na2O為1.01~2.05,平均1.51,相對(duì)富鉀貧鈉。在K2O—SiO2圖解上(圖6),各樣品主要落入高鉀鈣堿性系列,反映出巖漿原始成分富鉀,屬鈣堿性巖系。鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.92~1.21,平均1.04,大于1,較全球花崗巖平均值(1.10)偏低[17],在A/CNK—A/NK圖解(圖7)上落入中等鋁飽和—過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域,固結(jié)指數(shù)為0.33~1.66,均值0.76,表明區(qū)內(nèi)花崗巖為陸殼重熔型,酸性程度較高,反映出巖體經(jīng)歷了較高程度的結(jié)晶分異,與Harker圖解反映情況相符。
花崗巖微量元素含量見(jiàn)表1,其W(4.08×10-6~8.95×10-6,平均7.36×10-6)、Pb(26.3×10-6~58.1×10-6,平均40.78×10-6)、Zn(12.9×10-6~22.5×10-6,平均16.4×10-6)、Sn(8.82×10-6~28.1×10-6,平 均17.14×10-6)等成礦元素均有一定程度富集,可見(jiàn)花崗巖為區(qū)內(nèi)主要物質(zhì)來(lái)源。由微量元素蛛網(wǎng)圖(圖8)可以看出,巖體微量元素分布形式總體表現(xiàn)為U、Rb、Cs、Pb、La、Th、Zr等LILE強(qiáng)烈富集,Ba、Sr、Ti、P、Eu、Nb、Ce等不相容元素、HFSE相對(duì)虧損,可能是磷灰石、鈦鐵礦、斜長(zhǎng)石等礦物分離結(jié)晶所致。
礦區(qū)花崗巖Rb較富集,含量為628×10-6~878×10-6,Rb/Sr=18.46~88.24,平均46.27,較地幔平均值(約0.025)顯著偏高。Th/U=1.3~5.33,平均2.95,低于地殼平均值3.8;Nb/Th為0.72~1.34,平均0.96,低于殼源巖石(約為3),與幔源巖(大于15)相差較大;Nb/Ta為2.43~8.14,平均5.70,介于高分異花崗巖相應(yīng)值2.3~9.9[20],表明其原巖主要為地殼物質(zhì),經(jīng)歷了較高程度分異演化。
花崗巖中高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr為55.4×10-6~175×10-6;Hf為2.54×10-6~8.37×10-6;Nb為42.6×10-6~94.5×10-6,其富集程度相當(dāng)于原始地幔的10倍,高于I型花崗巖,低于典型的A型花崗巖,與S型花崗巖接近。典型的藏南S型花崗巖相對(duì)富Ba,Sr/Ba<0.5,I型花崗巖相對(duì)富Sr,Sr/Ba>0.50[21],礦區(qū)花崗巖Sr/Ba為0.17~1.04,平均為0.55。因此,本區(qū)花崗巖微量元素體現(xiàn)S型向I型過(guò)渡的特征。
大型、超大型礦床的形成往往與S型花崗巖中F、B的含量有關(guān)。花崗質(zhì)巖漿中較高的F含量能改變?nèi)垠w結(jié)構(gòu),降低其固液相線溫度、密度、黏度等。礦區(qū)花崗巖的揮發(fā)性組分B含量為5.01×10-6~11.8×10-6,平均7.92×10-6,F(xiàn)含量在2452×10-6~3654×10-6,平均2960.6×10-6,均較維氏值大,尤其是F含量,可為成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
稀土元素是遷移性質(zhì)偏惰性的不相容元素,可作為良好的物源示蹤劑,為揭示成巖、成礦機(jī)理及地質(zhì)找礦提供依據(jù),本次測(cè)試花崗巖稀土元素含量如表1所示:稀土總量較高(309.64×10-6~538.92×10-6),變幅較大,均值413.47×10-6;輕稀土含量為99.76×10-6~400.94×10-6,均值為227.94×10-6;重稀土含量為137.98×10-6~221.79×10-6,均值為185.53×10-6,LREE/HREE介于0.48~2.91,均 值為1.37。(La/Yb)N介于0.62~7.38,均值為2.88。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線如圖9所示,可見(jiàn)LREE富集而HREE虧損的犁形曲線,HREE具較為平坦的配分模式。Y/Yb主要集中于6.5~9.2,均值8.2,與球粒隕石值(10)十分接近。
此外,巖體的(La/Sm)N為0.89~4.19,均值2.15,大于1;(Gd/Yb)N為0.43~1.16,平均0.72;(Gd/Lu)N值為0.41~1.15,均值0.71,均反映出輕稀土分餾明顯、重稀土分餾較弱的演化特征,推測(cè)在巖漿結(jié)晶分異的過(guò)程中,可能存在磷灰石、斜長(zhǎng)石、獨(dú)居石等富輕稀土元素的礦物結(jié)晶分異。前人通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究認(rèn)為,斜長(zhǎng)石是花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶分異的重要產(chǎn)物,而Eu異常則是斜長(zhǎng)石發(fā)生強(qiáng)烈分異的表征 。本次研究測(cè)得巖體δEu為0.01~0.09,均值0.04,表現(xiàn)出顯著的Eu負(fù)異常特征,反映巖漿在演化過(guò)程中發(fā)生了較為強(qiáng)烈的斜長(zhǎng)石結(jié)晶分離。巖體δCe平均為1.02,未顯示Ce異常??傮w上,礦區(qū)內(nèi)巖體稀土元素表現(xiàn)出S型花崗巖特征,屬岡底斯中生代產(chǎn)物[21]。
研究表明,起源于上地殼的巖石其Pb(ωB>20×10-6)、Th(>10×10-6)、U(>2×10-6)相對(duì)較高、δEu(<1.0)相對(duì)較低[23]。礦區(qū)花崗巖均具有相似的演化特征,暗示原巖屬殼源。高場(chǎng)強(qiáng)元素Th/Yb—Ta/Yb、Th/Y—Nb/Y圖解(圖10)均能有效判別巖漿巖成因[24],投圖顯示其均位于上地殼區(qū)域,具結(jié)晶分異趨勢(shì)。Zr/Hf介于10.48~28.32,均值18.48;Nb/Ta介于2.43~8.14,均值5.69,明顯低于大陸地區(qū)花崗巖(Nb/Ta約為11)。綜上得出,礦區(qū)花崗巖由地殼物質(zhì)重熔演化而成。
Rb/Sr同樣能有效反映源區(qū)性質(zhì),當(dāng)Rb/Sr大于0.9時(shí),為S型花崗巖,Rb/Sr小于0.9時(shí),為I型花崗巖[27]。礦區(qū)花崗巖 的Rb/Sr在18.46~88.24,平 均46.27,遠(yuǎn)大于0.9,說(shuō)明本區(qū)花崗巖原巖主要來(lái)源于上地殼。
目前,多用以花崗巖源區(qū)性質(zhì)進(jìn)行的MISA型分類,但其具體劃分還需綜合考慮地球化學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)等多種因素,其中地球化學(xué)指標(biāo)尤為重要。識(shí)別I、S型花崗巖的重要指標(biāo)是A/CNK是否大于1.1[28],礦區(qū)花崗巖A/CNK為0.92~1.21,平均1.04,小于1.1。在K2O—Na2O、Zr—SiO2圖解(圖11)上,除個(gè)別樣品外,多數(shù)樣品落入S型花崗巖區(qū)域內(nèi)。一般而言,I、S型花崗巖原巖成分有所不一,其中S型花崗巖原巖經(jīng)過(guò)地表風(fēng)化而失去了Ca、Na等元素。因而,相對(duì)Ca、Na而言,S型花崗巖Fe、K含量更高,本區(qū)內(nèi)花崗巖成分也具有類似特征,進(jìn)一步佐證了礦區(qū)花崗巖屬S型花崗巖。
前人通過(guò)研究統(tǒng)計(jì),認(rèn)為微量元素可用于判別侵入巖的形成環(huán)境。Pearce[24]將己知花崗巖形成環(huán)境包括同碰撞(Syn—COLG)、板內(nèi)(WPG)、火山?。╒AG)、洋中脊(ORG)在內(nèi)的4種類型[30]。通過(guò)將本區(qū)內(nèi)花崗巖Th、Rb、Y、Ta、Nb微量元素投至構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖12),發(fā)現(xiàn)各樣品點(diǎn)均落入板內(nèi)花崗巖范圍內(nèi)。前已述及,區(qū)內(nèi)新特提斯洋至中三疊世打開(kāi),騰沖地塊與保山地塊于燕山期內(nèi)發(fā)生碰撞拼貼;至晚白堊世晚期(80~65 Ma),新特提斯洋(密支那洋)進(jìn)入俯沖高峰期。隨后,亞洲陸塊與印度陸塊對(duì)接,宣告區(qū)域進(jìn)入陸—陸碰撞造山階段,騰沖地塊與印度板塊的碰撞高峰期集中于喜馬拉雅早期(50~40 Ma);白堊紀(jì)末~中新世,新特提斯洋俯沖閉合(65~40 Ma)。古永巖群的成巖年齡集中于84~65 Ma,正值新特提斯洋俯沖及陸—陸碰撞造山階段,騰沖地塊在此階段發(fā)生大規(guī)模巖漿侵位,伴隨持續(xù)性、階段性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),最終堆疊演化為復(fù)式巖體[31-33]。
羅君烈[33]提出古永巖群是新特提斯洋向東俯沖過(guò)程中,巖漿弧后腹地地殼增厚至頂點(diǎn)后,地殼伸展致使中心垮塌而形成的S型花崗巖[33]。由此,可以認(rèn)為臘萊河鎢多金屬礦床成礦巖體為中—細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,其成巖年齡與古永復(fù)式巖體(小龍河巖體)在誤差范圍內(nèi)基本一致(78.6±1.2Ma,MSWD=1.9)[12],是新特提斯洋、印度板塊向東俯沖過(guò)程中,弧后逆沖帶巖漿的底侵與地殼的增厚,致使地殼重熔,而后演化形成弧后花崗巖,這也是燕山晚期—喜馬拉雅早期騰沖地塊由俯沖—碰撞向造山后伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的巖漿活動(dòng)響應(yīng)。
(1)礦床位于石炭系上統(tǒng)丁家寨組上段碳酸鹽巖地層與小團(tuán)山巖序左家寨單元二長(zhǎng)花崗巖接觸帶的矽卡巖內(nèi)。
(2)區(qū)內(nèi)花崗巖具鋁飽和、高鉀鈣堿性特征,各地球化學(xué)特征反映出其屬S型花崗巖,為地殼物質(zhì)部分熔融結(jié)晶分異而成,稀土元素則顯示出重稀土分餾而輕稀土富集的演化特征,具強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常。
(3)巖體LREE富集而HREE虧損,具類型板內(nèi)花崗巖特征,屬岡底斯中生代弧后花崗巖。