攀枝花大田地區(qū)輝綠巖脈/花崗質(zhì)巖脈年代學(xué)特征及其地質(zhì)意義

柏勇 ， 徐爭(zhēng)啟 ，2， 秦琪瑞 ， 張成江 ，3， 陳友良

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059；2.地球勘探與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610059；3.地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059）

新元古代鈾成礦期是世界上最重要的鈾成礦期次之一，長(zhǎng)期以來(lái)，大家普遍認(rèn)為我國(guó)新元古代鈾成礦作用不強(qiáng)，鈾成礦條件不好。近年來(lái)在米易海塔地區(qū)、攀枝花大田地區(qū)發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于新元古代混合巖中以巨粒的晶質(zhì)鈾礦為主要礦物的特富鈾礦，顯示出巨大的鈾成礦前景。前人的研究表明，大田地區(qū)鈾礦化與晚期形成的混合巖有著密切的關(guān)系［1-3］。米易海塔地區(qū)巨粒晶質(zhì)鈾礦晶形特征及Th/U比值顯示晶質(zhì)鈾礦的形成具有高溫的成礦地質(zhì)背景，可能與韌-脆性構(gòu)造的中高溫?zé)嵋夯顒?dòng)有關(guān)［4］。徐爭(zhēng)啟通過(guò)對(duì)大田地區(qū)的年代學(xué)研究認(rèn)為大田地區(qū)780 Ma左右發(fā)生了一次大的巖漿構(gòu)造熱事件，使得酸性巖漿萃取混合巖中的鈾元素，沿構(gòu)造蝕變帶上升并在其次級(jí)構(gòu)造中富集成礦［5］。但關(guān)于該區(qū)混合巖型鈾礦成礦規(guī)律及巨粒晶質(zhì)鈾礦的形成機(jī)理研究還不夠深入。同時(shí)，該區(qū)混合巖的形成年代一直還未厘清，制約著對(duì)大田地區(qū)鈾成礦規(guī)律的認(rèn)識(shí)。該地區(qū)混合巖，屬于康定雜巖，其成因和時(shí)代一直是康滇地軸地區(qū)研究的熱點(diǎn)，前期研究由于測(cè)年技術(shù)的限制，測(cè)定康定雜巖的形成時(shí)代一般大于1 000 Ma［6-9］，而隨著測(cè)年技術(shù)方法的發(fā)展，越來(lái)越多的年齡分布在700～900 Ma之間［10-13］，但形成年齡還存在著不同認(rèn)識(shí)，其成巖年代的波動(dòng)讓人難以確定其與鈾礦的具體關(guān)系。

在攀枝花大田505地區(qū)的野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在鈾礦化點(diǎn)附近均有輝綠巖脈的出現(xiàn)。輝綠巖脈廣泛分布于大田地區(qū)，其脈體侵入混合巖中，表明其形成在混合巖化之后，空間上大體呈現(xiàn)出三個(gè)方向，可能反映了輝綠巖脈的多期次性。輝綠巖作為基性巖，其巖漿來(lái)源于地下深處，一般代表著拉張環(huán)境下的巖漿活動(dòng)；同時(shí)在混合巖中發(fā)現(xiàn)了花崗質(zhì)巖脈，其形成時(shí)代也未查明。輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈形成的地質(zhì)背景可能與Rodinia大陸裂解的大構(gòu)造熱事件有關(guān)［5］。這些脈巖的形成時(shí)代及其與該區(qū)鈾礦化的關(guān)系一直不明，制約了鈾礦成礦規(guī)律的認(rèn)識(shí)，因而本研究具有十分重要的意義。本文旨在對(duì)產(chǎn)于混合巖中的輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈進(jìn)行年代學(xué)研究，厘清該區(qū)構(gòu)造巖漿演化歷史和形成時(shí)的地質(zhì)背景，進(jìn)而探討脈巖與鈾成礦的關(guān)系，為該區(qū)鈾礦成礦規(guī)律研究及找礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 攀枝花大田地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖與采樣位置圖 （改自核工業(yè)280所）Fig.1 Simplified geological map and sampling location in Datian areaa—構(gòu)造位置圖；b—礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖；Ⅰ—鹽邊抬拱；Ⅱ—瀘定-米易抬拱；Ⅲ—昆明抬拱束；Q—第四系沖積、洪積、坡積物；δO2—石英閃長(zhǎng)巖；Mδ2—混合巖化閃長(zhǎng)巖；δ2M—閃長(zhǎng)巖質(zhì)混合巖；Pt1KMb—黑云母斜長(zhǎng)片麻巖混合巖；Pt1m—花崗質(zhì)巖脈；βμ—輝綠巖脈；○K—構(gòu)造蝕變帶；γК—長(zhǎng)英巖脈；1—地質(zhì)界限；2—斷層及性質(zhì)；3—采樣點(diǎn)位置；4—505鈾礦化點(diǎn)；5—指示線。

大田505地區(qū)位于攀枝花市仁和區(qū)大田鎮(zhèn)附近，其大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子地臺(tái)康滇地軸中段的瀘定-米易抬拱之上，元謀-綠汁江斷裂西側(cè)（圖1a），研究區(qū)出露的巖性主要為大田混合巖、大田石英閃長(zhǎng)巖和晉寧期花崗巖。同時(shí)該區(qū)還廣泛發(fā)育基性-酸性的小型巖脈，包括輝綠巖脈、花崗巖脈和長(zhǎng)英質(zhì)巖脈等。區(qū)內(nèi)斷裂包含NE向貫穿全區(qū)的F3斷裂、多條近WE向斷裂和NS向斷裂，本文研究的輝綠巖脈在各種混合巖、花崗巖、閃長(zhǎng)巖中均有產(chǎn)出，分布廣泛，該類巖脈的產(chǎn)出大致可分為三個(gè)方向，即NE、NW及近WE分布?；◢徺|(zhì)巖脈分布于混合巖和石英閃長(zhǎng)巖中，巖脈方向性較弱（圖1b）。

2 樣品采集與分析方法

為了研究大田地區(qū)輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈形成是否與大田505鈾礦床的形成具有關(guān)系和對(duì)比不同方向的輝綠巖脈形成的時(shí)代歸屬，確定花崗質(zhì)巖脈的形成時(shí)代，本次采集4件輝綠巖樣品和2件花崗質(zhì)巖石樣品進(jìn)行鋯石U-Pb定年，輝綠巖樣品分別是NW向的樣品 2件 （NW02、 NW04）， NE方向 1件（NE02）、 WE 方向 1件（WE01）， 花崗質(zhì)巖脈樣品2件（RM01、RM02），采樣位置見(jiàn)圖1b。輝綠巖樣品總體上較為新鮮，個(gè)別樣品表現(xiàn)出一定程度的蝕變，蝕變程度較弱 （絹云母化、綠簾石化、綠泥石化），其成分輝石＋基性斜長(zhǎng)石大于85%，另含有少量的角閃石?；◢徺|(zhì)巖脈較為新鮮，基本無(wú)蝕變，長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量大于85%，同時(shí)還含有少量的黑云母和角閃石。

鋯石樣品的挑選、制靶和陰極發(fā)光圖像（CL）均由廣州市拓巖檢測(cè)技術(shù)有限公司完成。制備好的樣品靶由南京聚譜檢測(cè)分析有限公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行LA-MC-ICP-MS法測(cè)年。所用分析儀器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)由Australian Scientific Instruments制造，型號(hào)為Resolution LR。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 （ICP-MS）由Agilent公司制造，型號(hào)為7700 x。準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生的深紫外光束經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面，能量密度為3.5 J/cm2，束斑直徑為33μm，頻率為5 Hz，共剝蝕50 s。

實(shí)驗(yàn)中采用氦氣作為鋯石測(cè)年的保護(hù)氣和載氣，用激光單點(diǎn)剝蝕進(jìn)行鋯石的原位分析，數(shù)據(jù)采集采用跳峰方式，每隔8個(gè)樣品插入標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試來(lái)持續(xù)監(jiān)控測(cè)試的精度。實(shí)驗(yàn)采用常用的91500std、GJ-1和Ple-337［14］多種外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控鋯石年齡值，采用NIST 610玻璃標(biāo)樣為外標(biāo)監(jiān)控Pb、U、Th的含量，用208Pb的含量來(lái)進(jìn)行普通鉛校正，后期數(shù)據(jù)處理用ICPMS-Datecal程序和Isoplot來(lái)實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)步驟和數(shù)據(jù)處理方式見(jiàn)參考文獻(xiàn)［15-16］。

3 巖脈鋯石U-Pb年齡測(cè)年結(jié)果

本次鋯石測(cè)年顆粒陰極發(fā)光圖像見(jiàn)圖2，鋯石多呈灰白色-灰色，金剛光澤，形態(tài)為短柱狀或者長(zhǎng)柱狀，部分可見(jiàn)清晰的巖漿環(huán)帶，鋯石表面光滑，部分鋯石晶體遭到破碎和熔蝕，6個(gè)樣品選取118粒鋯石，在較好的晶域進(jìn)行 LA-MC-ICP-MS 定年數(shù)據(jù)分析［17］。

3.1 輝綠巖脈鋯石U-Pb年齡測(cè)年結(jié)果

NW02樣品中，鋯石年齡數(shù)據(jù)共有9組，大部分年齡數(shù)據(jù)相對(duì)集中（圖3），其中2，3，5～7號(hào)鋯石點(diǎn)在誤差范圍內(nèi)具有較好的一致性，諧和度高，鋯石投點(diǎn)均分布在諧和一致曲線上（圖3），206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為（773.5±11）Ma， MSWD 值為 1.08， 這一類鋯石的年齡代表了該輝綠巖樣品的成巖年齡；1，4，8號(hào)鋯石數(shù)據(jù)具有較好諧和性，其年齡分布在705～910 Ma的范圍內(nèi)，年齡值稍有偏差，應(yīng)該為同一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，但可能受到了早期的捕獲鋯石和后期改造事件的影響。

圖2 大田505地區(qū)輝綠巖和花崗質(zhì)脈巖鋯石陰極發(fā)光圖像 （CL）Fig.2 Zircon CL images of disabuse and granitic vein in Datian 505 areaNW02、NW04、NE02、WE01為輝綠巖樣品；RM01、RM02為花崗質(zhì)巖石樣品。

NW04樣品中，鋯石年齡數(shù)據(jù)共有21組，其中2號(hào)鋯石的年齡數(shù)據(jù)諧和性較差，可能與鋯石封閉體系破壞后放射性鉛不同程度的丟失有關(guān)，其他20組鋯石年齡具有較好的諧和性，但其年齡數(shù)據(jù)也并不單一（圖4），其中10 顆 鋯 石 （4， 5， 7， 10， 12， 14～15，19，20，21）年齡具有一致性，206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為 （771.9±5.3）Ma， MSWD＝0.30 （圖 4）； 另外 7 顆 （1，6，8，13，16～18）鋯石數(shù)據(jù)之間也具有較好的一致性，206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為 （825.5±9.1）Ma，MSWD＝1.2（圖4）；這兩個(gè)時(shí)間段的鋯石年齡相差不大，但年輕鋯石數(shù)據(jù)年齡跟同方向的NW02樣品的年齡十分相似，暗示（771.9±5.3）Ma更有可能代表了 NW04樣品的成巖年齡，而年齡較老的鋯石應(yīng)該是輝綠巖形成時(shí)所捕獲的繼承鋯石；同時(shí)還有3顆（3，9，11）鋯石表面年齡數(shù)據(jù)集中在140～150 Ma之間，可能代表了后期一次改造事件對(duì)輝綠巖脈的影響。

圖3 輝綠巖（NW02）鋯石U-Pb諧和圖Fig.3 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NW02）

NE02樣品中鋯石年齡數(shù)據(jù)共有24組，鋯石年齡數(shù)據(jù)并不單一，但除了18號(hào)鋯石以外，其他鋯石年齡數(shù)據(jù)能夠較好的構(gòu)成一條等時(shí)線，這暗示除18號(hào)鋯石外，其他鋯石均來(lái)自一封閉體系的鋯石，其等時(shí)線與諧和曲線上交點(diǎn)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（772.0±5.7）Ma， MSWD＝0.023（圖 5），其可以代表該樣品的成巖年齡，等時(shí)線與諧和曲線下交點(diǎn)206Pb/238U加權(quán)平均年齡為 （157.8±1.2）Ma，MSWD＝0.12（圖5），反應(yīng)了后期變質(zhì)事件中發(fā)生放射性成因鉛丟失的時(shí)間；這個(gè)結(jié)果與位置上相差不遠(yuǎn)的NW04樣品相同，表明該區(qū)域在150 Ma左右發(fā)生過(guò)小范圍的改造事件。而18號(hào)鋯石的表面年齡為（1027.7±5.7）Ma，應(yīng)是捕獲的繼承鋯石的年齡。

圖5 輝綠巖 （NE02）鋯石U-Pb諧和圖Fig.5 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NE02）

圖4 輝綠巖（NW04）鋯石U-Pb諧和圖Fig.4 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NW04）

WE01樣品的鋯石年齡數(shù)據(jù)較為單一，8顆（1，2，5～9，11）鋯石年齡相對(duì)集中，諧和度高，206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為（780.9±5.9）Ma， MSWD＝0.086（圖 6）， 代表了WE向輝綠巖脈的成巖年齡，10、3號(hào)鋯石的諧和度也相對(duì)較好，其206Pb/238U表面年齡分布于718 Ma左右，年齡值偏差較小，可能受到改造作用的影響。4號(hào)鋯石的206Pb/238U表面年齡為1 448 Ma左右，是捕獲的繼承鋯石的年齡。

圖6 輝綠巖 （WE01）鋯石U-Pb諧和圖Fig.6 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （WE01）

綜上所述，雖然NW04樣品的年齡主要集中在兩段 （（825.5±9.1） Ma， （771.9±5.3）Ma），其他的輝綠巖脈的形成時(shí)代均集中分布在770～780 Ma左右，認(rèn)為NW04樣品和其他的輝綠巖脈的形成時(shí)代一致，為同一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，其形成的年齡在770～780 Ma左右，屬于澄江期構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

3.2 花崗質(zhì)脈體鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

RM01樣品和RM02樣品的鋯石年齡數(shù)據(jù)均較好，年齡相對(duì)集中，諧和度高，RM01樣品（1～9， 11～15， 17， 19～20，22～28）24 顆鋯石206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為（764.7±3.4） Ma， MSWD＝0.14（圖 7）， 代表RM01所在花崗質(zhì)巖脈的形成年齡，RM02樣品25顆鋯石（1～25）206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為（771.7±3.3）Ma， MSWD＝0.109（圖 7），代表著RM02樣品所在巖脈的形成年齡。RM01和RM02的其他鋯石年齡的諧和度也較好，年齡分布在754.6～786.9 Ma之間，與巖脈形成的年齡偏差較小，應(yīng)該是同一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。綜上所述，花崗質(zhì)巖脈的形成時(shí)間集中分布于760～770 Ma左右，屬于澄江期構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

4 結(jié)果與討論

4.1 大田地區(qū)混合巖的形成時(shí)代

在野外調(diào)查中根據(jù)穿插關(guān)系發(fā)現(xiàn)，輝綠巖侵入于黑云斜長(zhǎng)混合巖中。因此黑云斜長(zhǎng)混合巖應(yīng)該早于輝綠巖脈形成，其整體形成的時(shí)代應(yīng)該大于780 Ma，這與徐爭(zhēng)啟和姚建的研究結(jié)果相相吻合［5，18］。李莎莎在對(duì)混合巖淺色體的地球化學(xué)特征的研究中表明，混合巖化后期有外部流體的加入［19］，其表現(xiàn)為輕稀土富集，重稀土虧損，具有Eu正異常，顯示出與其他混合巖不同的稀土配分模式的特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，可以推測(cè)該流體應(yīng)該與形成輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈的巖漿活動(dòng)有關(guān)。

4.2 大田輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈的地質(zhì)背景

圖7 花崗質(zhì)巖（RM01、RM02）鋯石U-Pb諧和圖Fig.7 U-Pb concordant diagram of zircon in granitic rocks （RM01， RM02）

在前人的研究中， Z.X.Li等［20-22］對(duì)比桂北基性巖席/巖脈和澳大利亞Guirder巖墻群的產(chǎn)出時(shí)代和野外地質(zhì)特征、各大陸之間相對(duì)應(yīng)的750～860 Ma廣泛存在的雙峰式的巖漿活動(dòng)，提出了在750～860 Ma期間Rodinia超級(jí)大陸下存在著一個(gè)超級(jí)地幔柱的學(xué)說(shuō)，其地幔柱的主要爆發(fā)期分為兩個(gè)階段 （825 Ma，750～780 Ma）；以往對(duì)康滇地軸地區(qū)的研究也顯示，新元古代的基性巖形成時(shí)代主要集中在750～860 Ma，其形成均與地幔柱的活動(dòng)有關(guān)， 如同德苦橄巖（（796±5）Ma））［23］、 石棉北基性巖墻（760～780 Ma）［24］、 鹽邊基性巖墻等（760～790 Ma）［25］等。 本次大田地區(qū)不同方向的輝綠巖脈的鋯石年齡測(cè)定時(shí)限為705～910 Ma，主要集中在770～780 Ma之間，花崗質(zhì)巖脈的測(cè)定時(shí)限為754.6～786.9 Ma，主要集中在760～770 Ma，兩者的成巖時(shí)代與Z.X.Li提出的地幔柱第二次爆發(fā)期時(shí)間相吻合。同時(shí)，花崗質(zhì)巖脈同輝綠巖脈的形成時(shí)間十分接近，輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈在空間上的位置也相距不遠(yuǎn)，整體上類似于雙峰式巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)。所以筆者認(rèn)為兩者應(yīng)該形成于同一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其形成應(yīng)與新元古代康滇地區(qū)大多數(shù)的基性巖的形成原因相似，是Rodinia大陸下的地幔柱活動(dòng)背景下雙峰式巖漿活動(dòng)的體現(xiàn)。

4.3 大田地區(qū)輝綠巖脈/花崗質(zhì)巖脈與鈾成礦關(guān)系探討

大田地區(qū)輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈的形成是地幔柱活動(dòng)的產(chǎn)物，其巖漿活動(dòng)具有高熱能的特點(diǎn)。本區(qū)的構(gòu)造蝕變帶的花崗質(zhì)巖脈成巖年代（770 Ma左右）和長(zhǎng)英質(zhì)巖脈的成巖時(shí)代（779 Ma 左右）［5］與輝綠巖脈/花崗質(zhì)巖脈的成巖時(shí)代一致，表明構(gòu)造蝕變帶中長(zhǎng)英質(zhì)脈體和花崗質(zhì)脈體與混合巖中的輝綠巖脈/花崗質(zhì)巖脈形成于同一次構(gòu)造巖漿活動(dòng)，是地幔柱活動(dòng)高熱能背景下康滇地軸下層物質(zhì)重熔上升的結(jié)果；而大田鈾礦的年代學(xué)研究［5，26］表明，大田晶質(zhì)鈾礦形成于774.9～785.5 Ma，在空間位置上產(chǎn)于構(gòu)造蝕變帶的次級(jí)斷裂中，同時(shí)晶質(zhì)鈾礦形成具有高溫的地質(zhì)背景［4-5］，而晶質(zhì)鈾礦形成時(shí)，混合巖化已經(jīng)完成，不能提供巨粒晶質(zhì)鈾礦形成時(shí)的高溫背景，推斷高溫的地質(zhì)背景應(yīng)是這次巖漿活動(dòng)提供的。上述證據(jù)指明大田鈾礦的形成跟本次巖漿活動(dòng)具有十分密切的關(guān)系。

根據(jù)前文的年代學(xué)證據(jù)推斷，在大田地區(qū)的構(gòu)造演化中，混合巖應(yīng)該形成于晉寧期造山運(yùn)動(dòng)，即Rodinia大陸聚合的期間（800～1 000 Ma）［27］， 在這期間康滇地軸上古老的地槽在造山運(yùn)動(dòng)中發(fā)生了深部重熔和混合巖化作用，形成了該區(qū)較老的混合巖和花崗質(zhì)的巖石 （部分富鈾）。而在Rodinia大陸聚合結(jié)束到開(kāi)始裂解的轉(zhuǎn)折期間，受到了裂解時(shí)期地幔柱活動(dòng)的影響，雙峰式的巖漿活動(dòng)形成了大田地區(qū)的輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈，同時(shí)在巖漿活動(dòng)的過(guò)程中，具有高熱能的地幔源巖漿使得已形成花崗質(zhì)巖石和混合巖 （富鈾）部分熔融，其酸性巖漿在上升過(guò)程中進(jìn)一步萃取混合巖中的鈾，最后侵入到構(gòu)造蝕變帶的次級(jí)斷裂當(dāng)中成礦。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)攀枝花大田地區(qū)產(chǎn)于混合巖中的輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈的年代學(xué)研究，取得認(rèn)識(shí)如下：

1）攀枝花大田地區(qū)輝綠巖脈和花崗質(zhì)巖脈形成于760～780 Ma，屬于澄江期構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。大田地區(qū)混合巖形成時(shí)代大于780 Ma，屬于新元古代早期。

2）大田地區(qū)的輝綠巖及花崗質(zhì)巖脈是在Rodinia大陸聚合結(jié)束到開(kāi)始裂解的轉(zhuǎn)折期間，受到了地幔柱活動(dòng)的影響而形成的具有雙峰式巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

3）大田地區(qū)的特富鈾礦與該區(qū)的輝綠巖及花崗質(zhì)巖脈形成時(shí)代一致，關(guān)系明顯。巖脈所屬的巖漿活動(dòng)為鈾成礦提供了熱源和流體，促使混合巖等富鈾地質(zhì)體中的鈾活化遷移到構(gòu)造合適地段富集成礦。在發(fā)育輝綠巖及花崗巖脈巖和蝕變帶的混合巖區(qū)，是尋找鈾礦的有利靶區(qū)。