馬松嶺銅礦區(qū)變火山－沉積巖系形成環(huán)境研究

楊鉆云 施澤進(jìn) 鐘康惠 陳 波 劉珂辛

（1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.四川省冶金地質(zhì)勘查局606大隊(duì)，四川 郫縣611730）

揚(yáng)子陸塊西緣是中國(guó)重要的鐵銅、稀土及貴金屬成礦帶，東連揚(yáng)子地塊，西接松潘－甘孜褶皺系，地理地質(zhì)位置十分特殊，被譽(yù)為中國(guó)南方最重要的地質(zhì)樞紐［1］。龍門(mén)山構(gòu)造帶位于揚(yáng)子陸塊西緣北段，由南而北分布著碧口群、劉家坪群、通木梁群、黃水河群（白水河群被統(tǒng)稱(chēng)為黃水河群）等前震旦紀(jì)變火山－沉積巖系［5］。上述變火山－沉積巖系對(duì)帶內(nèi)的有色貴金屬成礦有重要控制作用，但由于其原始面貌被強(qiáng)烈變形、變質(zhì)破壞，原巖和構(gòu)造環(huán)境鑒別較為困難。龍門(mén)山構(gòu)造帶中段的黃水河群，因產(chǎn)有彭州式銅礦（馬松嶺銅礦）而受到人們的長(zhǎng)期關(guān)注。彭縣銅礦科研組（1977）曾對(duì)其中的變火山巖進(jìn)行專(zhuān)門(mén)取樣測(cè)試，匡學(xué)文等（1996）對(duì)馬松嶺組變火山巖的形成環(huán)境進(jìn)行了初步探討，劉肇昌等（1996）根據(jù)地體結(jié)構(gòu)與巖石組合，將其劃為親弧地體［4］。但因?yàn)樽匀粭l件惡劣，工作一直未能深入，妨礙了對(duì)彭州式銅礦成礦機(jī)制和找礦方向的正確認(rèn)識(shí)。

本文在全面搜集前人相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)馬松嶺礦區(qū)出露廣泛的變火山巖及其準(zhǔn)同期變輝綠巖、賦礦變火山－沉積圍巖進(jìn)行補(bǔ)充采樣和測(cè)試基礎(chǔ)上，擬從巖石地球化學(xué)角度，對(duì)馬松嶺組變火山巖系及其準(zhǔn)同期變輝綠巖的特征、形成環(huán)境進(jìn)行分析。

1 變火山巖巖石地球化學(xué)特征

馬松嶺礦區(qū)火山巖具典型的雙峰式分布特征（表1），按SiO2含量，絕大部分樣品屬于基性－中基性及中酸性－酸性巖?？飳W(xué)文等（1996）根據(jù)SiO2含量將其劃分為2類(lèi)，即基性－中基性火山碎屑巖組合和酸性－中酸性火山碎屑巖組合。這兩類(lèi)組合的δ均小于3.3，CA＝62，均為鈣堿性巖石系列。在化學(xué)成分上，變基性－中基性火山巖及變輝綠巖的常量元素平均值與大陸拉斑玄武巖和世界大洋玄武巖不同，比較接近于島弧堿性玄武 巖。 在 TiO2－10MnO－10P2O5構(gòu) 造 判 別 圖（Mullem，1983）上，馬松嶺組玄武巖類(lèi)大部分投于島弧區(qū)，且大多數(shù)投在鈣堿性島弧玄武巖區(qū)（CAB），只有少數(shù)可能與原始巖漿中洋殼巖石的重熔組分有關(guān)，落在洋島區(qū)（OIA）（圖1）。Wood（1980）提出的 Hf／3－Th－Ta圖解上（圖2），基性－中基性巖組合和變輝綠巖大部分處于島弧火山巖區(qū)。在按微量元素不相容性降低順序排列的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化曲線(xiàn)（蛛網(wǎng)）圖上，馬松嶺組玄武質(zhì)火山巖均表現(xiàn)為類(lèi)似鋸齒狀變化的特征曲線(xiàn)，呈較明顯的“三隆起”型，總體上與島弧玄武巖相似，尤其是與新赫布里底群島的鈣堿性玄武巖相似，而與洋中脊玄武巖和大陸拉斑玄武巖則明顯不同。

表1 彭州式銅礦區(qū)馬松嶺組各主要變質(zhì)火山巖化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions of the main metavolcanites in Masongling Group of the Pengzhou－type cooper ore area

圖1 馬松嶺組變質(zhì)玄武巖類(lèi)火山碎屑巖TiO2－10MnO－10P2O5 構(gòu)造判別圖解Fig.1 TiO2－10MnO－10P2O5tectonic discrimination diagram for pyroclastic rock of Masongling metamorphic basalt

圖2 同構(gòu)造環(huán)境的 Hf／3－Th－Ta圖解Fig.2 Hf／3－Th－Ta diagram under different tectonic settings

匡學(xué)文（1996）、張鼐（1994）等對(duì)礦區(qū)內(nèi)、外變火山巖的稀土、微量元素研究表明，基性－中基性巖組合稀土總量低，接近島弧玄武巖，分配型式與現(xiàn)代島弧玄武巖類(lèi)似，而與大陸板內(nèi)玄武巖和MORB玄武巖（Condie，1976）不同，Eu／Sm 值接也近于匯聚板塊邊界的火山島弧，如日本島??；酸性、中酸性巖石組合的稀土總量及分配型式與日本黑礦型礦區(qū)長(zhǎng)英質(zhì)火山巖接近。在La／Sm－La圖解（Jrenil，1978）上，馬松嶺礦區(qū)變質(zhì)火山巖表現(xiàn)為相關(guān)的傾斜帶狀分布，表明其主要為地?；虻貧げ糠秩廴谛纬傻脑紟r漿產(chǎn)物。

2 變輝綠巖巖石地球化學(xué)特征

輝綠巖是馬松嶺礦區(qū)內(nèi)出露最多的基性火山巖，呈脈狀、巖床狀分布。輝綠巖一般具有順層侵入特征。四川省冶金地質(zhì)勘查局606大隊(duì)在馬松嶺獲得侵入黃水河群的變輝綠巖（角閃片巖）636 Ma的變質(zhì)年齡，顯示其為與變火山巖準(zhǔn)同期的基性淺成巖。輝綠巖呈暗綠色－綠灰色，少數(shù)因蝕變而色稍淺；致密塊狀構(gòu)造，具輝綠結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、嵌晶含長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等；主要由長(zhǎng)石、頑火輝石、石英、方解石等礦物組成，鏡下長(zhǎng)石多發(fā)育碳酸鹽化和絹云母化。

為了研究礦區(qū)輝綠巖的化學(xué)特征，選取了4件結(jié)構(gòu)不同的巖石樣品作了化學(xué)全分析（表2），并采用A.H.查瓦里茨基法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和作圖（表3），為了進(jìn)行對(duì)比，圖解中引用了4個(gè)較典型的不同系列的玄武巖的向量投影（圖3）。

圖3 A.H查瓦里茨基圖解Fig.3 A.H Zavaritskii diagram

表2 變輝綠巖化學(xué)全分析（w／%）Table 2 Results of total chemical analysis of diabase

表3 變輝綠巖的查瓦里茨基法向量投影統(tǒng)計(jì)表Table 3 Zavaritskii vector projection statistical chart of diabase

從表2和圖3可以看出，區(qū)內(nèi)的輝綠巖除具有輝綠巖類(lèi)共有的巖石化學(xué)特征外，還具有以下特點(diǎn)：

a.1號(hào)樣品a值高，較非堿性玄武巖的各系列巖石都高；其余樣品a值都較低，介于肯奈代的拉斑玄武巖均值與日本東北的拉斑玄武巖之間。

b.1號(hào)樣品b值較低，但仍比日本東北的高鋁玄武巖高。其余樣品的b值介于肯奈代的拉斑玄武巖平均值與日本東北的拉斑玄武巖之間，遠(yuǎn)高于日本東北高鋁玄武巖的高。

c.c′值較低，僅為一般玄武巖的1／5～1／8；2號(hào)、3號(hào)樣品出現(xiàn)了a′值，雖然較低，仍說(shuō)明巖石中的鋁稍過(guò)飽和；3號(hào)樣品的c值較其他樣品低。這些都與巖石中出現(xiàn)的角閃石、貧鈣易變輝石相吻合。

d.除1號(hào)樣品Q(chēng)值為正值外，其余樣品均為負(fù)值。這與1號(hào)樣品中出現(xiàn)了石英有關(guān)。

e.1號(hào)、3號(hào)樣品的n值較低，可能與巖石中斜長(zhǎng)石的絹云母化有關(guān)。

在都城秋穗圖解（圖4）上，4個(gè)樣品均落入拉斑玄武巖區(qū)間內(nèi)，2號(hào)及3號(hào)樣品更靠近兩個(gè)系列的分界線(xiàn)。

上述情況表明，礦區(qū)內(nèi)變輝綠巖介于拉斑玄武巖系列及高鋁玄武巖系列之間，屬過(guò)渡類(lèi)型；少部分巖石屬拉斑系列，大部分應(yīng)為高鋁系列。

圖4 都城秋穗圖解Fig.4 Miyashiro Akiho diagram

3 含礦變火山－沉積圍巖巖石地球化學(xué)特征

馬松嶺礦體的主要賦礦圍巖為變質(zhì)凝灰?guī)r（特別是酸性凝灰?guī)r）、變凝灰質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r和變質(zhì)硅質(zhì)巖石。

對(duì)含礦圍巖90件樣品（馬松嶺含礦層77件、新開(kāi)洞含礦層11件、馬槽含礦層2件）。對(duì)巖石化學(xué)分析結(jié)果（表4），分別采用P.尼格里、A.H.查瓦里茨基和都城秋穗的方法進(jìn)行了計(jì)算，得出了區(qū)內(nèi)含礦火山圍巖的主要特征為鋁過(guò)飽和，SiO2飽和或過(guò)飽和，屬于高鋁玄武巖性質(zhì)的鈣堿系列。

表4 馬松嶺、新開(kāi)洞、馬槽含礦層賦礦圍巖的巖石化學(xué)成分Table 4 Chemical compositions of ore－bearing surrounding rocks in Masongling，Xinkaidong and Macao

續(xù)表4

續(xù)表4

在90件樣品的尼格里巖石化學(xué)指標(biāo)中，有76件樣品t＞0，3件樣品t＝0，11件樣品t＜0，表明含礦圍巖除大理巖和變輝綠巖外，屬鉛過(guò)飽和；74件樣品qz＞0（其中69件樣品qz＞12；以變酸性凝灰?guī)r最高，為351），16件樣品（大理巖、變輝綠巖和變基性凝灰?guī)r）qz＜0（其中9件樣品qz＜－12），顯示含礦圍巖絕大多數(shù)SiO2過(guò)飽和；60件樣品K＜50，4件樣品K＝50，僅26件樣品K＞50，顯示含礦圍巖鈉含量普遍高于鉀含量；55件樣品mg＞50，1件樣品mg＝50，34件樣品mg＜50，顯示含礦圍巖鎂含量普遍高于鐵含量。

在尼格里圖解（圖5）上，90件樣品的投影點(diǎn)大部分在靠近分界線(xiàn)部位的巖漿巖區(qū)域中，少部分在靠近分界線(xiàn)的沉積巖區(qū)域中，極少部分在巖漿巖區(qū)域和沉積巖區(qū)域的分界線(xiàn)上，表明含礦圍巖中火山凝灰?guī)r較多、正常沉積巖較少，多屬過(guò)渡類(lèi)型巖石。

在以SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和FeO＊／MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值為參數(shù)的都城秋穗圖解（圖6）上，絕大多數(shù)樣品的投影點(diǎn)落在CA（鈣堿系列）區(qū)，只有極少數(shù)的幾件（主要是變輝綠巖）的投影點(diǎn)落在TH（拉斑玄武巖系列）區(qū)，說(shuō)明圍巖基本上屬鈣堿系列。

4 討論

上述分析表明，馬松嶺銅礦區(qū)變火山沉積巖系主體為變島弧鈣堿系列，少量為變大洋島堿性玄武巖和變正常沉積巖。

前人的研究已證實(shí)揚(yáng)子陸塊邊緣存在中晚元古代蛇綠巖套［2，7］，應(yīng)相伴巖漿弧；劉肇昌等從地體結(jié)構(gòu)和巖石組合的角度將其劃為親弧地體［4］；張沛等也認(rèn)為彭灌雜巖具消減板塊邊緣火山弧特征［8］。因此，其形成環(huán)境應(yīng)屬島弧環(huán)境。

圖5 含礦圍巖的尼格里巖石化學(xué)圖解Fig.5 P.Nigeli petro chemical diagram of the surrounding rock

圖6 都城秋穗圖解Fig.6 Miyashiro Akiho diagram

鑒于馬松嶺銅礦區(qū)變火山巖總體具有雙峰特征，并含少量變大洋島堿性玄武巖，故其形成環(huán)境應(yīng)為張裂島弧。這暗示彭州式銅礦可能是在VMS型礦胚基礎(chǔ)上經(jīng)后期改造而成。

礦區(qū)與火山－沉積巖系準(zhǔn)同期的變輝綠巖，主體為高鋁系列，少部分為拉斑系列。鑒于稍早的火山沉積巖系為張裂島弧環(huán)境產(chǎn)物，變輝綠巖應(yīng)為島弧背景下的島弧拉斑系列。所謂高鋁系列系，應(yīng)系受到不斷成熟的過(guò)渡殼物質(zhì)混雜的結(jié)果。

5 結(jié)論

a.馬松嶺銅礦區(qū)變火山－沉積巖系主體為島弧鈣堿系列，含少量變大洋島堿性玄武巖和變正常沉積巖。

b.馬松嶺銅礦區(qū)變火山－沉積巖系應(yīng)形成于張裂島弧環(huán)境；彭州式銅礦可能是在VMS型礦胚基礎(chǔ)上經(jīng)后期改造而成。

c.馬松嶺銅礦區(qū)與變火山沉積巖系準(zhǔn)同期的變輝綠巖應(yīng)為島弧拉斑系列，因受到不斷成熟的過(guò)渡殼物混雜，而主體顯高鋁系列特征。

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