元謀地區(qū)超基性巖漿型鉑鈀礦成礦作用探討

姬 琦，張世濤，鄒國(guó)富，羅書斌

（1．中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院，昆明650051；2．昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明650093）

0 引言

攀西裂谷的形成及峨眉山玄武巖的噴發(fā)是晚古生代揚(yáng)子板塊西緣重要的構(gòu)造－熱事件，對(duì)于裂谷的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、峨眉山玄武巖的成礦作用及與裂谷基性－超基性巖漿巖有關(guān)的銅鎳鉑族元素礦床一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，熊舜華等［1］、黃開(kāi)年［2－4］、宋謝炎等［5－6］、陶琰等［7－10］和朱丹等［11］對(duì)此已進(jìn)行了大量研究，本文就云南元謀地區(qū)與超基性巖有關(guān)的巖漿型鉑鈀礦成礦作用進(jìn)行探討。

1 裂谷作用與巖漿活動(dòng)

云南元謀地區(qū)地處揚(yáng)子地塊西緣的康滇地軸中段［12］。自元古宙以來(lái)，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期的裂谷作用［13］，基性巖漿活動(dòng)頻繁，礦產(chǎn)豐富。裂谷活動(dòng)主要有2個(gè)大的活動(dòng)周期，即古元古代—新元古代的古裂谷和晚古生代晚期—早新生代的新裂谷。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)該地區(qū)的裂谷作用給予了不同名稱和涵義，如“康滇裂谷帶”、“攀枝花—西昌古裂谷帶”、“昆陽(yáng)裂谷”、“川滇裂谷帶”等，泛指康滇地區(qū)的古裂谷帶；“攀西裂谷”、“康滇大陸裂谷”等，泛指康滇地區(qū)的新裂谷帶。前人所用名稱相近，而所代表的裂谷時(shí)代不同，容易混淆。本文將古元古代—新元古代的古裂谷帶稱為“川滇古裂谷帶”，將晚古生代晚期—早新生代的新裂谷帶稱之為“川滇新裂谷帶”。

（1）川滇古裂谷帶：古元古代—新元古代時(shí)，元謀地區(qū)受拉張應(yīng)力作用，沿裂谷帶有堿性－基性巖漿噴發(fā)，如在云南大紅山、元謀、四川河口、黎溪等地區(qū)有中心式堿性細(xì)碧角斑巖噴發(fā)，形成大紅山群、普登巖群、會(huì)理群中的基性火山巖建造，形成了大紅山、拉拉廠等海相火山－沉積型銅礦。

（2）川滇新裂谷帶：晚古生代晚期—中生代時(shí)期，隨著聯(lián)合大陸Ⅱ的解體，位于揚(yáng)子地塊西緣的元謀地區(qū)在全球裂谷作用與元謀變質(zhì)核雜巖的雙重控制下，從晚古生代末開(kāi)始了裂谷活動(dòng)，同時(shí)伴有大規(guī)模玄武質(zhì)巖漿噴溢和基性－超基性巖體入侵，如峨眉山玄武巖和黑泥坡、朱布巖體。

2 巖體特征

元謀地區(qū)巖漿活動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、期次多、巖性復(fù)雜，酸性—超基性巖漿均有活動(dòng)。

區(qū)內(nèi)的基性－超基性侵入巖以華力西期巖漿活動(dòng)為主，平面上呈近SN向帶狀分布（圖1），南起羊九河，向北經(jīng)熱水塘、羅叉、朱布至黑泥坡，平行分布于元謀—綠汁江大斷裂或其次級(jí)斷裂帶西側(cè)。本文將以黑泥坡巖體和朱布巖體為例進(jìn)行闡述。

圖1 元謀地區(qū)巖體及礦（化）點(diǎn)分布簡(jiǎn)圖（據(jù)元謀幅、老城幅、大姚幅地質(zhì)圖修編）Fig．1 Simplified geological map showing intrusive body and ore occurrence distribution in Yuanmou district

（1）黑泥坡巖體：出露于黑泥坡村西及海樸山一帶，呈小巖株產(chǎn)于普登巖群或晉寧期花崗巖中，呈近SN向展布，共可見(jiàn)5個(gè)侵入體，巖體面積0．05～0．8km2。巖體具明顯的分異現(xiàn)象，由邊緣至中心，由橄欖巖－橄輝巖過(guò)渡為輝長(zhǎng)巖，中心出現(xiàn)少量閃長(zhǎng)巖。巖石具蛇紋石化、絹云母化、鈉黝簾石化等。巖石中含有少量磁鐵礦及硫化物等，常見(jiàn)方解石、蛇紋石呈細(xì)脈穿插在巖石裂隙中。

（2）朱布巖體：出露于朱布村一帶，近SN向橢圓形分布，呈西陡東緩、極不對(duì)稱之巖盆，侵位于普登巖群片麻巖、片巖中，巖盆面積0．2km2。巖盆在西側(cè)陡傾斜部位呈現(xiàn)出較完整的巖相帶，由下至上依次為橄欖石帶、輝石巖帶、輝長(zhǎng)巖帶，各巖相厚度較大；東部緩傾斜部位的巖相帶出露不完全，厚度也較小。各巖相帶之間為漸變過(guò)渡關(guān)系。

3 地球化學(xué)特征

2007年4—8月，對(duì)黑泥地區(qū)進(jìn)行了1∶1萬(wàn)土壤測(cè)量，采集土壤化探樣品1 530件，樣品送云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局中心實(shí)驗(yàn)室，分析Au，Cu，Ni等3個(gè)元素。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得知元素在土壤中的含量均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，并依次確定了Au，Cu，Ni等異常的下限值。Ni異常下限值為200×10－6，圈定出Ni異常區(qū)12個(gè)。其中，最具找礦意義的為華力西期超基性巖體周圍的Ni9異常。

2008年3月，由云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局中心實(shí)驗(yàn)室對(duì)Ni9異常內(nèi)的79件樣品進(jìn)行了Pt，Pd等元素的分析。Pt元素在異常區(qū)土壤中的最大值為57．20×10－6，最小值為0．22×10－6，算術(shù)平均值為7．33×10－6；Pd元素在異常區(qū)土壤中的最大值為86．92×10－6，最小值為0．89×10－6，算術(shù)平均值為10．03×10－6。Pt，Pd的算術(shù)平均值遠(yuǎn)高于該元素在土壤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值。

運(yùn)用SPSS 13．0對(duì) Ni9異常內(nèi) Ni，Pt，Pd 3個(gè)元素的79組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，Ni與Pt元素的對(duì)數(shù)相關(guān)系數(shù)為0．86，Ni與Pd元素的對(duì)數(shù)相關(guān)系數(shù)為0．78，Pt與Pd元素的對(duì)數(shù)相關(guān)系數(shù)為0．91。分別以Pt異常下限10×10－6，Pd異常下限15×10－6，運(yùn)用 MapGis繪制 Ni9異常區(qū) Ni，Pt，Pd的等值線圖（圖2）。

從圖2可以看出，異常分布與超其性巖體吻合，Ni，Pt，Pd元素的異常重疊，濃度中心多，濃度分帶完全，峰值大多沿異常區(qū)邊緣分布。通過(guò)地球化學(xué)測(cè)量證實(shí)了在巖體外層和底部存在尋找一定規(guī)模鉑鈀礦床的可能。

4 巖石化學(xué)特征

朱布、黑泥坡超基性巖體中橄欖巖、輝石巖和輝長(zhǎng)巖的 m′／f′值分別為2．64～4．32和0．64～1．47，橄欖巖的w（MgO）＝28．55%～33．59%［3］。一般 認(rèn)為m′／f′低于6～7的超基性巖是由玄武質(zhì)巖漿分異形成的［4］。朱布巖體輝長(zhǎng)巖鋯石 U－Pb年齡為（256．0±1）Ma，與峨眉山玄武巖的年齡一致［4］。

圖2 Ni9異常區(qū)Ni、Pt、Pd元素綜合異常圖Fig．2 Map showing the nickel－platinum－palladium－Composite anomaly in Ni9anomaly area

朱布巖體的巖石化學(xué)成分（表1）顯示，隨著巖石基性程度的增加，MgO，CaO逐步增加，TiO2，Al2O3和Na2O相應(yīng)減少。橄欖巖中 MgO，CaO，MnO，Al2O3，Na2O，K2O與原始地幔地球化學(xué)元素豐度（Taylor等，1985）類似，說(shuō)明朱布巖體屬于幔源鐵鎂質(zhì)巖。從橄欖巖到輝長(zhǎng)巖，MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由30．97%下降至7．70%，說(shuō)明巖體的分異較為徹底。

稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（圖3）反映，朱布巖體與峨眉山玄武巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線基本平行，只是朱布巖體總體上存在Eu負(fù)異常；各巖性的REE配分模式相互平行，隨著巖石基性程度增加，REE含量相對(duì)減少；峨眉山玄武巖REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線平行分布于輝長(zhǎng)巖和輝石巖之間。

圖3 峨眉山玄武巖和朱布巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（據(jù) Taylor and McLennan，1985）Fig．3 Chondrite normalized REE patterns of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

圖4 峨眉山玄武巖和朱布巖體MORE標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（據(jù)Pearce，1983）Fig．4 MORB normalized spider diagram of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

洋中脊玄武巖（MORB）標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4）顯示，朱布巖體與峨眉山玄武巖的MORB標(biāo)準(zhǔn)化曲線都呈現(xiàn)一個(gè)“大隆起”，曲線都略有右傾，強(qiáng)相容元素Y，Yb，Sc虧損，同屬于拉斑－堿性板內(nèi)玄武巖，這與川滇新裂谷的構(gòu)造環(huán)境相一致。

朱布巖體不同巖石的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式表現(xiàn)為輕稀土元素富集型，曲線向右傾斜，且大體上平行。上懸礦體和邊緣礦體的∑REE與橄欖巖相近，較其他巖石類型低（約為1／3～1／5），（La／Yb）N＝13～15，表明輕、重稀土已明顯分餾。同時(shí)橄欖巖∑REE值和含礦橄欖巖∑REE值無(wú)明顯差異，說(shuō)明朱布巖體與礦石為深部熔離作用的產(chǎn)物［4］。

圖5 朱布、金川、紅旗嶺、喀拉通巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（據(jù) Taylor and McLennan，1985）Fig．5 Chondrite normalized REE patterns of Zhubu，Jinchuan，Hongqiling and Kalatong intrusive bodies

在朱布巖體與金川、紅旗嶺、喀拉通的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式對(duì)比圖（圖5）中，除紅旗嶺REE總量低，輕、重稀土分餾較不明顯外，朱布、金川、喀拉通配分模式都表現(xiàn)出輕稀土元素相對(duì)富集，并且曲線傾斜程度相似，同具Eu的負(fù)異常，說(shuō)明朱布巖體具有較好的成礦地球化學(xué)條件。

朱布礦石的PGE質(zhì)量分?jǐn)?shù)從非含礦巖石→貧礦→富礦依次增加，顯示與金屬硫化物含量具有正消長(zhǎng)關(guān)系［4］。從 Cu－Ni－PGE原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式（圖6）看出，礦石與非礦巖石的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式呈互補(bǔ)關(guān)系，這是分異結(jié)晶作用的證據(jù)；而上懸礦體和邊緣礦體的原始地幔鉑族元素標(biāo)準(zhǔn)化配分模式曲線大致平行，反映二者均為深部熔離作用的產(chǎn)物。

從表1不難看出，朱布巖體主要成礦元素Pt，Pd，Ni和S之間表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。

5 成礦模式探討

朱布礦體中Pt和Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為原始地幔的100～1 000倍，表明朱布、黑泥等超基性巖體在侵入前就已在深部熔離為富含成礦元素Pt，Pd的超基性巖漿；同時(shí)，對(duì)朱布巖體稀土元素地球化學(xué)特征的研究也證明了礦石為深部熔離作用的產(chǎn)物。結(jié)合朱布鉑族元素礦床的特征，我們認(rèn)為元謀地區(qū)的超基性巖漿熔離型Pt－Pd礦成礦作用與華力西期基性－超基性巖有關(guān)；成礦作用不是一次簡(jiǎn)單的巖漿侵入作用成礦，而是與川滇新裂谷的構(gòu)造演化密切相關(guān)，可分為以下3個(gè)階段：

圖6 朱布非礦石和礦石Cu－Ni－PGE原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖（據(jù) Toylor，1985）Fig．6 Primitive mantle normalized Cu，Ni，PGE patterns of the rocks and ores in the Zhubu intrusive body

（1）深部熔離階段：從核幔邊界不斷上升、演化形成的含礦巖漿，在到達(dá)地殼中間巖漿房后，由于構(gòu)造應(yīng)力的釋放，巖漿上侵活動(dòng)也隨之停滯下來(lái)。隨著溫度、壓力的降低，巖漿的物理化學(xué)條件也隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生深部熔離作用，即熔離出來(lái)的硫化物熔體在重力場(chǎng)效應(yīng)下，呈“珠球”狀不斷向巖漿房下部沉聚，形成含礦巖漿和礦漿。

（2）就地熔離階段：晚古生代晚期，伴隨聯(lián)合大陸Ⅱ的解體，川滇新裂谷開(kāi)始裂化，并伴有大規(guī)模玄武質(zhì)巖漿噴溢。處于地殼穹隆部位的元謀地區(qū)有源自上地幔的低位二次巖漿房，在地殼穹隆的深層次周期性拉張活動(dòng)下，產(chǎn)生脈動(dòng)性補(bǔ)給作用，形成多旋回堆積的層狀富Pt－Pd基性－超基性巖體，在玄武質(zhì)熔漿大量噴溢之后，穹隆軸部產(chǎn)生垂直差異運(yùn)動(dòng)，形成初始地塹。這些地塹產(chǎn)生的正斷層為富含成礦元素的超基性巖漿和礦漿提供了上升的通道，當(dāng)巖漿侵入到成巖空間，巖漿流動(dòng)的速度減慢，由于溫度的逐漸降低，壓力隨之減小，富礦漿熔離結(jié)晶成礦，在巖體底部形成厚度較大的原生富礦體。

（3）后期交代階段：朱布礦體的圍巖云英片麻巖顯示強(qiáng)虧損Sr，Eu和強(qiáng)富集U，Th的特征，巖體的圍巖與礦體、巖石有相同的微量元素特征［4］，表明巖體與圍巖發(fā)生過(guò)混染作用，但這種交代作用較弱，尚未發(fā)現(xiàn)接觸交代型礦體。

表1 朱布巖體巖石化學(xué)成分一覽表Table 1 Chemical composition of the Zhubu intrusive body

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