滇西北羊拉銅礦區(qū)路農(nóng)巖體礦物學(xué)、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

邊曉龍 張靜 王瀟逸 余海軍

1. 中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 1000832. 云南省地質(zhì)調(diào)查院，昆明 6502161.

金沙江縫合帶是三江地區(qū)重要成礦帶之一(潘桂棠等, 2003; Mengetal., 2016)，位于該帶中部的羊拉銅礦已探明銅儲量150萬噸，銅平均品位1.03%，是該成礦帶規(guī)模最大的銅礦床(Zhuetal., 2015)。近年來，前人對該礦床的基礎(chǔ)地質(zhì)(王彥斌等, 2010)、巖體特征(朱經(jīng)經(jīng)等, 2011; 李潔等, 2014; Mengetal., 2016)、成礦流體(陳思堯等, 2013; Duetal., 2017)及礦床地球化學(xué)(Yangetal., 2012a, b, 2013; Zhuetal., 2011, 2015)等開展了大量研究工作，取得了一系列成果；已經(jīng)達(dá)成的共識包括：羊拉銅礦床屬于斑巖-矽卡巖成礦系統(tǒng)(陳思堯等, 2013; Zhuetal., 2015; Duetal., 2017)，與成礦有關(guān)的中酸性侵入體為殼幔巖漿混合成因(Zhuetal., 2011; Mengetal., 2016)。然而，已有的研究主要集中于礦區(qū)中部的里農(nóng)礦段，而對礦區(qū)南部路農(nóng)礦段的研究卻非常薄弱。路農(nóng)巖體與圍巖接觸帶上廣泛發(fā)育層狀矽卡巖型礦體，而斑巖型礦化較弱。近年來，隨著采礦的進(jìn)行，在路農(nóng)巖體中新發(fā)現(xiàn)暗色包體存在，其地球化學(xué)特征和巖石成因尚不明確，與寄主巖石之間成因關(guān)系不明，以及路農(nóng)斑巖型銅礦化的潛力如何？這些科學(xué)問題限制了對該礦區(qū)巖漿起源演化過程理解，阻礙了礦區(qū)進(jìn)一步礦產(chǎn)勘查工作。

基于上述，本文選取羊拉銅礦區(qū)路農(nóng)巖體中新發(fā)現(xiàn)的暗色包體及其寄主花崗閃長巖為研究對象，開展了全巖主量元素、稀土元素及微量元素測試，并對其中的角閃石、黑云母、長石等造巖礦物進(jìn)行電子探針分析，通過研究全巖及礦物的元素地球化學(xué)特征，分析了路農(nóng)花崗閃長巖及其暗色包體的深度、溫度、壓力、氧逸度等物理化學(xué)條件，進(jìn)而探討了巖石成因、構(gòu)造背景及成礦潛力，為深刻理解路農(nóng)礦段的巖漿演化過程、成礦條件和成礦潛力提供可靠依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西南三江地區(qū)是研究特提斯演化與成礦的熱點區(qū)域(莫宣學(xué)等, 1993; 潘桂棠等, 1997, 2002, 2003; Dengetal., 2014a, b, 2017, 2018; 鄧軍等, 2018, 2019; Zhangetal., 2014, 2017; 邊曉龍等, 2019)。自晚古生代以來，從岡瓦納大陸西北緣裂解出來一系列微地塊，該區(qū)域古特提斯洋演化階段由此開始(Metcalfe, 2013)，昌寧-孟連洋和龍木錯-雙湖洋南北貫通組成古特提斯主洋，而金沙江洋、哀牢山洋及甘孜-理塘洋為分支洋(圖1a)，金沙江縫合帶為古特提斯分支洋閉合俯沖的產(chǎn)物(Metcalfe, 2013; Dengetal., 2014a)。金沙江洋盆經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，早-中泥盆世金沙江洋開啟，于早石炭世迅速擴(kuò)張，晚石炭世末期開始西向俯沖(潘桂棠等, 2002; Dengetal., 2014a)，至早三疊世初期洋殼消減于東羌塘地塊之下，洋盆于中三疊世消減完畢，發(fā)生增生造山作用，造山過程可能持續(xù)到晚三疊世，造山帶地殼強(qiáng)烈伸展并減薄。羊拉大型銅多金屬礦床(輝鉬礦Re-Os年齡，～232Ma)就形成于構(gòu)造背景由擠壓環(huán)境到伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)折期(潘桂棠等, 2003; Zhuetal., 2011, 2015)。

圖1 東南亞主要陸塊及縫合線的大地構(gòu)造位置(a, 據(jù)Metcalfe, 2013)和羊拉銅礦床礦區(qū)地質(zhì)簡圖(b, 據(jù)Zhu et al., 2015 修編)Fig.1 Distribution of principal continental blocks and sutures of Southeast Asia (a, modified after Metcalfe, 2013) and geological map of the Yangla copper district (b, modified after Zhu et al., 2015)

區(qū)域內(nèi)志留系、泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系地層均有出露，主要為碳酸鹽巖、碎屑巖及火山巖等，巖性包括石英巖、片巖、大理巖、玄武巖、流紋巖及安山巖等(Dengetal., 2014a; Mengetal., 2016)。構(gòu)造主要為NS向區(qū)域性斷裂和線性褶皺，控制著帶上礦床、侵入巖、沉積和變質(zhì)作用的展布。區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，火山巖主要分布于羊拉-奔子欄一帶，包括晉寧-喜山期的蛇綠巖、脊型及弧型火山巖；侵入巖則沿羊拉和金沙江斷裂等區(qū)域性斷裂帶分布，主要包括海西期基性-超基性巖和印支期中酸性巖(Zhuetal., 2011; Mengetal., 2016)。

2 礦區(qū)地質(zhì)與巖體特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

羊拉銅多金屬礦床位于金沙江縫合帶的中部，由路農(nóng)、里農(nóng)、江邊、貝吾以及加仁等7個礦段組成(圖1b)，其中里農(nóng)礦段規(guī)模最大。礦區(qū)主要出露泥盆系和石炭系大理巖、板巖、硅質(zhì)巖、角閃安山巖、變質(zhì)石英砂巖，中-上泥盆統(tǒng)里農(nóng)組一段(D2+3l1)變質(zhì)石英砂巖夾石榴子石矽卡巖為主要賦礦地層(Duetal., 2017)。構(gòu)造活動以斷裂為主，NS向金沙江斷裂和羊拉斷裂規(guī)模較大；巖漿活動以印支期中酸性侵入巖為主(圖1b, 王彥斌等, 2010)。礦區(qū)中部里農(nóng)巖體與成礦關(guān)系最為密切，主礦體KT2和KT5就產(chǎn)于其與地層的外接觸帶上(Mengetal., 2016)。礦體呈層狀、似層狀、脈狀產(chǎn)出，總體傾向西，傾角20°～80°(圖1b)；礦石類型以矽卡巖型、斑巖型、隱爆角礫巖型、角巖型為主；礦石礦物主要為黃銅礦，其次為斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、磁鐵礦等；脈石礦物包括石英、方解石、石榴子石、透輝石、透閃石、陽起石、綠簾石及綠泥石。

2.2 巖體及巖相學(xué)特征

礦區(qū)巖體大致呈NS向線性展布于金沙江斷裂(F1)西岸(圖1b)，從南向北依次為路農(nóng)巖體(238±5.3Ma，SHRIMP鋯石U-Pb年齡，王彥斌等, 2010)、里農(nóng)巖體(234±1.2Ma，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡，Mengetal., 2016)、江邊巖體(233±1.5Ma，SIMS鋯石U-Pb年齡，Zhuetal., 2011)及貝吾巖體(213.6±6.9Ma，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡，Mengetal., 2016)，顯示出由老到新的侵位時序，表明巖漿活動由南向北多次涌動侵位，持續(xù)約25Ma(王彥斌等, 2010)。各巖體的巖性以花崗閃長巖為主，其次二長花崗巖，少量石英二長斑巖等，可能暗示了相同的巖漿源區(qū)(朱經(jīng)經(jīng)等, 2011; Mengetal., 2016)。

圖2 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體野外及鏡下顯微照片(a)路農(nóng)巖體露頭受后期剪節(jié)理破壞；(b)花崗閃長巖中發(fā)育橢圓狀暗色包體；(c)寬大石英脈切錯花崗閃長巖和暗色包體；(d)中粗粒結(jié)構(gòu)的花崗閃長巖；(e)花崗閃長巖與暗色包體接觸界線截然；(f)花崗閃長巖中發(fā)育暗色包體；(g)花崗閃長巖中的鉀長石+斜長石+角閃石+黑云母礦物組合(+)；(h)暗色包體中發(fā)育綠色長柱狀角閃石(-)；(i)似斑狀花崗閃長巖與暗色包體呈截然接觸關(guān)系(-). MMEs-鎂鐵質(zhì)暗色包體；Hb-角閃石；Bt-黑云母；Qtz-石英；Pl-斜長石；Kfs-鉀長石；Mt-磁鐵礦Fig.2 The field outcrops, hand specimen and micrographs of the Lunong granodiorite and its MMEs(a) the field outcrop of Lunong intrusion damaged by later shear joint; (b) elliptical MMEs exist in the granodiorite; (c) wide quartz vein cut through granodiorite and MMEs; (d) granodiorite with medium-coarse grained granitoid texture; (e) the clear boundary between MMEs and granodiorite; (f) MMEs exist in the granodiorite; (g) mineral assemblages of K-feldspar+plagioclase+hornblende+biotite in granodiorite (+); (h) long columnar green hornblende exist in the MMEs (-); (i) the clear boundary between MMEs and porphyry like granodiorite (-). MMEs-mafic microgranular enclaves; Hb-hornblende; Bt-biotite; Qtz-quartz; Pl-plagioclase; Kfs-potassium feldspar; Mt-magnetite

路農(nóng)巖體南接加仁花崗巖帶，北端與里農(nóng)巖體以斷層F4為界，呈巖株產(chǎn)出，出露面積約2.5km2(圖1b)。巖性主體為花崗閃長巖，灰白色，他形-半自形中粗粒結(jié)構(gòu)，似斑狀構(gòu)造及塊狀構(gòu)造(圖2d-f)；造巖礦物為斜長石(45%)、鉀長石(15%)、石英(25%)、角閃石(10%)、黑云母(5%)，副礦物主要為鋯石、榍石和磁鐵礦等(圖2g)。斜長石呈自形-半自形板狀，粒度0.2～1.5mm，發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)和聚片雙晶，局部見輕微高嶺土化及絹云母化；鉀長石含量較少，呈半自形-他形板狀，粒度0.1～0.5mm，發(fā)育卡式雙晶，核部見高嶺土化；石英呈不規(guī)則粒狀，粒度0.1～2.5mm；角閃石為褐色自形柱狀，粒度大多在0.2～1mm；黑云母呈黃褐色，不規(guī)則片狀且發(fā)育韌性變形(圖2g)。

在路農(nóng)花崗閃長巖體中，新發(fā)現(xiàn)大量暗色包體，多為圓形、橢圓形，大小不一(3～20cm)，礦物組成與寄主巖石基本一致，差異主要體現(xiàn)在：包體中暗色礦物的含量比寄主巖石高，色率大(圖2f)，而粒度明顯小于寄主巖石。包體顏色為灰黑色，自形-半自形細(xì)粒結(jié)構(gòu)，造巖礦物為斜長石(35%)、石英(15%)、鉀長石(5%)、角閃石(40%)、黑云母(<5%)；斜長石呈板狀，粒度0.02～0.2mm，局部見輕微高嶺土化及絹云母化，發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)和聚片雙晶；石英呈不規(guī)則粒狀，粒度0.01～0.1mm；角閃石呈綠色長板狀或長柱狀，粒度較小，為0.1～0.5mm，可見兩組完全解理，解理角約56°(圖2g)。

3 樣品采集與測試方法

本次研究樣品采自路農(nóng)巖體的不同部位(圖1b)，其中LUN51、LUN61、LUN71為寄主花崗閃長巖，LUN51B、LUN61B、LUN71B分別為其內(nèi)的暗色包體。所采樣品新鮮，未明顯發(fā)育蝕變作用。將每個采集的樣品分成兩半，一半用于磨制粉末進(jìn)行全巖地球化學(xué)分析測試，另一半制成探針片，進(jìn)行巖相學(xué)觀察，選擇代表性的角閃石、黑云母及長石，進(jìn)行電子探針分析測試。

圖3 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體巖石地球化學(xué)分類圖解(a)侵入巖TAS圖解(Middlemost, 1994)；(b) SiO2-K2O圖解(Peccerillo and Taylor, 1976)；(c) A/CNK-A/NK圖解(Maniar and Piccoli, 1989)；(d) Zr+Nb+Ce+Y-(Na2O-K2O)/CaO巖石類型判別圖解(Whalen et al., 1987). 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源：Zhu et al., 2011; Yang et al., 2012a, b, 2013; 李潔等, 2014; 圖6、圖7文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源同此圖Fig.3 Geochemical classification diagrams for the Lunong granodiorite and MMEs(a) TAS diagram (Middlemost, 1994); (b) SiO2 vs. K2O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976); (c) A/CNK vs. A/NK diagram (Maniar and Piccoli, 1989); (d) Zr+Nb+Ce+Y vs. (Na2O-K2O)/CaO diagram (Whalen et al., 1987). The literature data from Zhu et al., 2011; Yang et al., 2012a, b, 2013; Li et al., 2014; the literature data in Fig.6 and Fig.7 is same as in this figure

圖4 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體的SiO2與Mg#、DI、Pb關(guān)系圖(a) SiO2-Mg#鎂指數(shù)圖解(Lu et al., 2015)；(b) SiO2-DI分異指數(shù)圖解；(c) SiO2-Pb巖石成因類型判別圖解(I型花崗巖趨勢引自Whalen et al., 1987)Fig.4 Geochemical parameters diagrams for the Lunong granodiorite and MMEs(a) SiO2 vs. Mg# diagram (after Lu et al., 2015); (b) SiO2 vs. DI diagram; (c) SiO2 vs. Pb diagram (I-type granite trend is after Whalen et al., 1987)

圖5 路農(nóng)暗色包體和寄主花崗閃長巖哈克圖解(I型花崗巖趨勢引自Li et al., 2007)Fig.5 Harker diagrams for the Lunong granodiorite and MMEs (I-type granite trend is after Li et al., 2007)

將6件清洗后的樣品，粉碎研磨至200目，然后將粉末樣品送至澳實礦物實驗室(廣州)進(jìn)行全巖地球化學(xué)分析測試。常量元素測試使用X熒光光譜分析，儀器型號為荷蘭PANalytical公司生產(chǎn)的Axios Max熒光光譜分析儀，分析方法為ME-XRF26d，檢測準(zhǔn)確度和精度均優(yōu)于0.01%。微量元素及稀土元素測試使用等離子質(zhì)譜儀分析，儀器型號為美國的Perkin Elmer Elan 9000型電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀，分析方法為M61-MS81，檢測準(zhǔn)確度和精度均優(yōu)于10×10-6。

礦物電子探針測試在山東省地質(zhì)科學(xué)研究院國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室完成，利用JEOL JXA-8230型電子探針儀，加速電壓為20kV，束電流為20nA，束斑直徑1～5μm。采用ZAF校正程序進(jìn)行矩陣校正，檢測精度及準(zhǔn)確度優(yōu)于0.02%。

4 測試結(jié)果

4.1 全巖成分

4.1.1 主量元素

路農(nóng)巖體寄主花崗閃長巖的主量元素測試數(shù)據(jù)(表1)顯示：SiO2含量為66.75%～67.34%，屬于酸性巖；具有低TiO2(0.36%～0.39%)、MnO(0.04%～0.07%)及P2O5含量(0.07%～0.08%)，高Al2O3(15.21%～15.40%)、Fe2O3T(3.19%～4.22%)、MgO(1.33%～1.52%)、CaO(3.72%～4.30%)、Na2O(3.17%～3.57%)和K2O含量(3.30%～3.63%)的特點。

與寄主巖石相比，3件暗色包體樣品SiO2含量相對較低(53.83%～63.91%)，屬于中性巖類；同樣表現(xiàn)出低TiO2(0.49%～0.80%)、MnO(0.10%～0.23%)及P2O5含量(0.09%～0.13%)，高Al2O3(14.88%～15.18%)、Fe2O3T(4.72%～10.34%)、MgO(2.30%～4.46%)、CaO(5.54%～7.92%)、Na2O(3.75%～4.39%)、K2O含量(1.64%～3.08%)的特點，但Fe2O3T和MgO的含量明顯高于寄主巖石(表1)。

樣品的燒失量(LOI)為0.61%～0.81%，說明巖石較新鮮基本未受到后期蝕變影響；二者里特曼指數(shù)σ(1.88～3.36)整體小于3.3，為鈣堿性巖石；在TAS圖解中，寄主巖石均落入花崗閃長巖區(qū)域，2件包體樣品落在閃長巖區(qū)域，1件落在二長閃長巖區(qū)域(圖3a)，巖石類型與室內(nèi)鏡下鑒定結(jié)果一致。SiO2-K2O巖石系列判別圖解顯示，暗色包體和寄主巖石均落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域(圖3b)，反映了巖石的高鉀特征；寄主巖石的鋁飽和指數(shù)A/CNK(0.89～0.96)與包體(0.65～0.78)相比略高，但兩者整體為準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石特征(圖3c)。較高的Mg#(41.6～49.1)，指示巖漿作用過程中有幔源物質(zhì)參與(圖4a)。其中，寄主巖石全堿含量(Na2O+K2O)為6.77%～6.87%，K2O/Na2O比值為0.92～1.15，分異指數(shù)(DI)為72.94～74.17；暗色包體全堿含量(6.03%～6.83%)及分異指數(shù)(47.85～67.23)相對較低，K2O/Na2O為0.37～0.82，表明包體相對貧鉀且分異程度明顯低于寄主巖石(圖4b)。在哈克圖解中，暗色包體與寄主巖石具有一致的線性演化趨勢，TiO2、P2O5、Fe2O3T、MnO、MgO、CaO、Na2O的含量隨SiO2含量增加而呈線性降低趨勢(圖5)，而K2O、Al2O3隨著SiO2含量增加逐漸升高(圖5b, e)。

4.1.2 微量及稀土元素

寄主巖石和暗色包體的稀土元素含量(∑REE)中等，分別為：114.8×10-6～140.2×10-6和180.7×10-6～261.6×10-6，后者明顯高于前者(表1)；輕/重稀土比值(LREE/HREE)分別為12.31～13.96和3.81～11.20，(La/Yb)N分別為14.14～17.25和2.51～13.05，(Gd/Yb)N分別為1.48～1.69和1.30～1.41，二者與里農(nóng)巖體具有相似的稀土元素配分模式，均為右傾型(圖6a)，輕重稀土分異明顯，中稀土和重稀土分異不明顯，表現(xiàn)為輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損，但寄主巖石的分異程度明顯高于包體；暗色包體(δEu=0.31～0.47)顯示明顯的負(fù)Eu異常特征，而寄主巖石(0.66～0.78)Eu異常相對較弱，表明巖漿演化過程中可能存在斜長石的分離結(jié)晶(張宏飛和高山, 2012)。

表1 路農(nóng)巖體及其中暗色包體的主量元素(wt%)和稀土、微量元素(×10-6)測試結(jié)果

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6b)顯示，暗色包體和寄主巖石具有一致的微量元素組成特征：相對富集大離子親石元素(LILEs)Rb、K、Pb和不相容元素Th、U；虧損高場強(qiáng)元素(HFSEs)Nb、Ta、Ti、P和大離子親石元素Ba、Sr，類似弧型巖漿巖常見的微量元素特征(Niuetal., 2013)。二者Sr/Y比值(4.12～24.08)較低，而Y含量(12.5×10-6～59.9×10-6)和YbN(2.82～13.2)相對較高，結(jié)合Y-Sr/Y圖解(圖7b)，可判斷暗色包體和寄主巖石均具典型島弧型巖漿親和性特征；在(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na2O+K2O)/CaO花崗巖判別圖解中(圖3d)，寄主巖石全部落入未分異的I型和S型花崗巖區(qū)域。與寄主巖石(Ni=3.4×10-6～3.6×10-6、Cr=8.0×10-6～9.0×10-6)相比，包體含有較高的相容元素(Ni=4.5×10-6～8.5×10-6、Cr=25×10-6～60×10-6)含量，同時具高M(jìn)gO和低SiO2特征，綜上，認(rèn)為暗色包體屬于高M(jìn)g閃長巖(Shirey and Hanson, 1984)，寄主巖石為花崗閃長巖。

4.2 礦物成分

4.2.1 角閃石

暗色包體和寄主巖石中的38個角閃石電子探針元素分析結(jié)果歸納列于表2。其中，寄主花崗閃長巖中角閃石具有相對較高的FeOT(18.83%～20.83%)、CaO(10.77%～11.51%)、MgO(8.92%～10.27%)、Al2O3(7.13%～8.68%)、Na2O(1.03%～1.61%)含量，相對較低的TiO2(0.64%～1.16%)、MnO(0.38%～0.77%)、K2O(0.56%～1.00%)含量；Na2O/K2O>1.0(1.52～2.24)，顯示富鈉特點。

暗色包體中的角閃石也顯示富FeOT(17.18%～21.48%)、CaO(10.89%～12.52%)、MgO(8.87%～11.84%)、Al2O3(7.04%～ 9.00%)和Na2O(0.70%～1.62%)，貧TiO2(0.15%～1.83%)、MnO(0.23%～0.76%)和K2O(0.22%～1.02%)的特點(表2)；Na2O/K2O>1.0(0.73～3.11)，顯示富鈉特征。

圖6 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram of Lunong granodiorite and MMEs (b) (normalized values after Sun and McDonough, 1989)

圖7 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a、c) Ta×3-Rb/30-Hf和Ta/Yb-Th/Yb圖解(Pearce et al., 1984)；(b) Y-Sr/Y圖解(Defant and Drummond, 1990)Fig.7 Tectonic discrimination diagrams for Lunong granodiorite and MMEs(a, c) Ta×3 vs. Rb/30 vs. Hf and Ta/Yb vs. Th/Yb diagram (Pearce et al., 1984); (b) Y vs. Sr/Y diagram (Defant and Drummond, 1990)

圖8 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體中角閃石物化條件及分類圖解(a)角閃石分類圖解(Leake et al., 1997)；(b、c)溫度與水含量、氧逸度的關(guān)系圖(Ridolfi et al., 2010). ΔNNO-鎳和氧化鎳Fig.8 Physicochemical conditions and classification diagram of hornblende from the Lunong granodiorite and MMEs(a) classification diagram of hornblende (Leake et al., 1997); (b, c) temperature vs. water content and oxygen fugacity diagram (Ridolfi et al., 2010). ΔNNO-Ni and NiO

以23個氧原子為基準(zhǔn)計算出角閃石的陽離子數(shù)及部分參數(shù)(表2)，然后按照電價差值法(鄭巧榮, 1983)計算出Fe2+和Fe3+離子。暗色包體和寄主巖石中角閃石的全堿(Na+K)離子與Si離子呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的線性關(guān)系；二者BCa離子數(shù)分別為1.77～2.00和1.72～1.87，屬于鈣質(zhì)角閃石(BCa≥1.50)；在Si-Mg/(Mg+Fe2+)角閃石分類圖解中，二者成分較均一，全部落入鎂角閃石區(qū)域(圖8a)。

4.2.2 黑云母

暗色包體中黑云母含量極少， 本次25個黑云母電子探針測試數(shù)據(jù)(表3)全部來自寄主花崗閃長巖，其中的黑云母含有相對較高的SiO2(32.14%～35.43%)、FeOT(22.76%～25.12%)、Al2O3(13.51%～14.48%)、MgO(7.93%～ 9.49%)、K2O(7.67%～9.39%)、TiO2(2.00%～3.60%)，相對較低的MnO(0.08%～0.38%)、CaO(0.01%～0.57%)、Na2O(0.04%～0.13%)、F(0.01%～0.41%)特征。

表2 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體中角閃石的化學(xué)成分(wt%)和相關(guān)參數(shù)

圖9 路農(nóng)花崗閃長巖中黑云母化學(xué)成分圖(a)黑云母分類圖解(Foster, 1960)；(b) Mg2+-Fe3+-Fe2+圖解(David and Hans, 1965)；(c) MgO-FeOT/(FeOT+MgO)圖解(Elliott, 2001). ΔFMQ-鐵橄欖石、磁鐵礦、石英；ΔNNO-鎳和氧化鎳；ΔHM-赤鐵礦和磁鐵礦Fig.9 Chemical compositions of biotites from Lunong granodiorite(a) classification diagram of biotins (Foster, 1960); (b) Mg2-Fe3+-Fe2+ diagram (David and Hans, 1965); (c) MgO vs. FeOT/(FeOT+MgO) diagram (Elliott, 2001). ΔFMQ-fayalite, magnetite, quartz; ΔNNO-Ni and NiO; ΔHM-hematite and magnetite

表3 路農(nóng)花崗閃長巖中黑云母的化學(xué)成分(wt%)和相關(guān)參數(shù)

黑云母Fe2+和Fe3+離子數(shù)按照23個陰離子和8個陽離子的計算方法(林文蔚和彭麗君, 1994)獲得，并以22個氧原子為基準(zhǔn)計算出的陽離子數(shù)及部分參數(shù)(表3)。黑云母Mg/(Mg+Fe2+)介于0.40～0.45，具有富鐵的特征；Fe2+/(Mg+Fe2+)比值均一(0.55～0.60)，表明黑云母未遭受后期熱液的影響，同時指示了巖漿為氧化態(tài)；其六次配位鋁(ⅥAl)的含量較低(0.01～0.12)、Ti含量較高(0.12～0.22)的特征指示了其形成時高溫、相對較高的氧逸度物化環(huán)境(Buddington and Lindsley, 1964; De Albuquerque, 1973)。在Mg-(Mn+Fe2+)-(ⅥAl+Fe3++Ti)黑云母分類圖解(Foster, 1960; 圖9a)中，樣品均落入鐵質(zhì)黑云母區(qū)域。

4.2.3 長石

暗色包體中的長石含有相對較高的SiO2(55.09%～65.53%)、Al2O3(22.79%～28.85%)、Na2O(6.41%～10.31%)、CaO(2.67%～10.33%)含量和相對較低的FeOT(0.03%～0.20%)、K2O(0.11%～0.25%)含量(表4)。以32個氧原子為基準(zhǔn)計算出陽離子數(shù)及長石牌號，An為12%～47%、Ab為53%～87%、Or為0.6%～1.3%；在An-Ab-Or長石分類圖解中，樣品全部落在鈣長石-鈉長石一側(cè)(圖10)，屬于斜長石系列。

寄主花崗閃長巖中的長石具高SiO2(51.38%～63.15%)、Al2O3(18.09%～29.21%)、Na2O(0.38%～9.18%)、 K2O(0.09%～15.79%)、 CaO(0.01%～13.21%)含量和低FeOT(0.04%～2.59%)的含量特征(表4)。An為0.1%～60%、Ab為3.8%～73%、Or為0.5%～96%；在An-Ab-Or長石分類圖解中，大多數(shù)樣品落在鈣長石-鈉長石一側(cè)，屬于斜長石系列，少量樣品落在正長石-鈉長石(An<5)一側(cè)(圖10)，屬于堿性長石系列。

表4 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體中長石的化學(xué)成分(wt%)和相關(guān)參數(shù)

圖10 路農(nóng)花崗閃長巖和暗色包體中的長石分類圖解(據(jù)Deer et al., 1992)An-鈣長石；Ab-鈉長石；Or-正長石Fig.10 Classification diagram of the feldspars from Lunong granodiorite and MMEs (after Deer et al., 1992)An-anorthite; Ab-albite; Or-orthosite

5 討論

5.1 巖體侵位時的物理化學(xué)條件

5.1.1 結(jié)晶溫度

本文采用Ridolfietal.(2010)校正過的溫度計算公式：T(℃)=-151.487Si*+2041(Si*=Si+ⅣAl/15-2ⅣTi-ⅥAl/2-ⅥTi/1.8+Fe3+/9+Fe2+/3.3+Mg/26+BCa/5+BNa/1.3-ANa/15+A[]/2.3)，計算獲得暗色包體和寄主巖石中的角閃石結(jié)晶溫度分別為786～837℃和777～836℃(表2)，二者相近(圖8b)。

5.1.2 侵位深度和壓力

路農(nóng)巖體暗色包體和寄主花崗閃長巖中角閃石和斜長石平衡共生(圖2g-i)，符合角閃石全鋁壓力計有效限定巖體固結(jié)壓力的使用前提。根據(jù)公式(Ridolfietal., 2010)：P(×100MPa)=19.201e(1.438AlT)，其中AlT=ⅣAl+ⅥAl，計算后獲得暗色包體和寄主花崗閃長巖結(jié)晶時的壓力分別為115～192MPa和121～178MPa(表2)，二者相近且接近巖體固相線壓力。

根據(jù)P=ρgH(ρ=2.7t/m3，g=9.8m/s2)計算得到路農(nóng)巖體暗色包體和寄主巖石中角閃石的結(jié)晶深度分別為4.4～7.2km和4.6～6.7km(表2)。由于角閃石結(jié)晶壓力接近巖漿固相線，因此其可以反映路農(nóng)巖體的侵位深度，為中-深成侵位(Richards, 2003; Sillitoe, 2010)。

5.1.3 巖漿氧逸度和水含量

利用角閃石氧逸度計算公式(Ridolfietal., 2010)：logfO2=-25018.7/(T+273.15)+12.981+0.046(10P-1)/(T+273.15)-0.5117ln(T+273.15)+ΔNNO，其中T、P分別為結(jié)晶溫度和壓力，ΔNNO=1.644Mg*-4.01，Mg*=Mg+Si/47-ⅥAl/9-1.3ⅥTi+Fe3+/3.7+Fe2+/5.2-BCa/20-ANa/2.8+A[]/9.5；據(jù)此公式計算得到暗色包體和寄主巖石中角閃石的結(jié)晶氧逸度分別為ΔNNO+0.06～+1.09和ΔNNO+0.05～+0.60，對應(yīng)logfO2值為-13.78～-12.77和-13.84～-12.97(表2)，二者相近且位于Ni-NiO緩沖線上(圖8d)，說明氧逸度相對較低。

同時，路農(nóng)花崗閃長巖在顯微鏡下可以觀察到鉀長石+黑云母+磁鐵礦共生礦物組合(圖2g, i)，因此也可以利用黑云母的Mg2+、Fe2+、Fe3+值來獲得巖漿結(jié)晶時的氧逸度(David and Hans, 1965; Wones, 1989)，圖9b顯示所有樣品點在Ni-NiO緩沖線上，與角閃石指示的巖漿氧逸度特征一致，即路農(nóng)巖體形成時，巖漿系統(tǒng)環(huán)境為相對較低的氧逸度條件。

根據(jù)角閃石中巖漿水含量的公式(Ridolfietal., 2010)：H2Omelt=5.215ⅥAl*+12.28，其中ⅥAl*=ⅥAl+ⅣAl/13.9-(Si+ⅥTi)/5-CFe2+/3-Mg/1.7+(BCa+A[])/1.2+ANa/2.7-1.56K-Fe#/1.6，計算獲得暗色包體和寄主巖石的巖漿含水量分別為：5.19%～7.64%和5.58%～7.58%(表2、圖8b)，暗示了路農(nóng)巖體巖漿源區(qū)富水的特點。

5.2 巖石成因和源區(qū)

羊拉礦區(qū)內(nèi)玄武巖與包括路農(nóng)巖體在內(nèi)的所有巖體，具顯著不同的Sr-Nd同位素組成(Zhuetal., 2011)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)三疊世花崗巖巖漿活動的大范圍存在，可以排除玄武巖巖漿結(jié)晶分異的可能性，因此，路農(nóng)巖體花崗閃長巖不是M型花崗巖。本次測試的樣品均含較多角閃石，虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti、P，F(xiàn)eOT/MgO(1.85～2.50)比值較低，有別于A型花崗巖顯著富鐵特征，在(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na2O+K2O)/CaO花崗巖類型判別圖解中(圖3d)，均落入未分異的I型和S型花崗巖區(qū)域，故排除了A型花崗巖的可能性(Wuetal., 2003; 張靜等, 2010)。路農(nóng)巖體寄主巖石為花崗閃長巖，暗色包體為閃長質(zhì)巖石(圖3a)，二者都屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石系列(圖3b, c)，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=0.65～0.96)小于1.1，K2O/Na2O比值(0.37～1.15)小于1.0(表1)，寄主巖石具I型花崗巖特征；而暗色包體地球化學(xué)特征則類似于高鎂閃長巖(較低的SiO2含量、較高的MgO含量和Mg#值，圖4a)。巖漿分異過程中，磷灰石在準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖中溶解度很低，P2O5隨SiO2含量增加而減少，S型花崗巖則為相反的演化趨勢(Chappell, 1999; Wuetal., 2003)，哈克圖解顯示，樣品的P2O5含量低，且與SiO2呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5f)，符合I型花崗巖演化趨勢；此外，Pb隨SiO2含量的升高而增加的演化趨勢(圖4c)，同樣與I型花崗巖一致(Lietal., 2007; Zhuetal., 2011)。綜上研究認(rèn)為，路農(nóng)巖體寄主花崗閃長巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列I型花崗巖，暗色包體具有高M(jìn)g閃長巖的特征(Shirey and Hanson, 1984)。

雖然路農(nóng)花崗閃長巖和其內(nèi)暗色包體的形成溫度、深度及氧逸度等條件相近(表2、圖8)，但是它們在礦物組成、地球化學(xué)特征等方面存在明顯差異，且暗色包體中缺少典型的堆晶結(jié)構(gòu)，說明兩者并非為同源的堆晶體，這些差異及可能的源區(qū)分析如下：

(1)礦物組成。暗色包體中的角閃石為綠色長板狀或長柱狀、粒度較小，長石更偏酸性，甚至出現(xiàn)接近鈉長石的酸性斜長石(圖10)，黑云母極少，顯示富鎂閃長巖的特征；而寄主巖石的角閃石呈褐色柱狀、顆粒粗大，出現(xiàn)拉長石，黑云母較多，顯示花崗質(zhì)巖石特點。二者礦物特征迥異，暗示兩者巖漿源區(qū)不同。而已有研究表明，花崗質(zhì)巖漿大多由殼源物質(zhì)部分熔融產(chǎn)生，而閃長質(zhì)巖石的源區(qū)可能與幔源物質(zhì)有關(guān)(Lietal., 2007; Zhuetal., 2011; Mengetal., 2016)。同時，路農(nóng)巖體寄主巖石中黑云母MgO含量為7.93%～9.49%，介于典型殼源巖漿成因黑云母(MgO<6%)和幔源巖漿黑云母(MgO>15%)(David and Hans, 1965)之間，顯示殼幔過渡特征；在MgO-FeOT/(MgO+FeOT) 黑云母源區(qū)判別圖中，樣品大多數(shù)落在殼源區(qū)域內(nèi)，少數(shù)落在殼?；煸催吔缇€上(圖9c)，表明了花崗閃長巖的巖漿源區(qū)以殼源為主，有少量幔源物質(zhì)參與。

(2)元素地球化學(xué)特征。暗色包體與寄主巖石在哈克圖解中呈線性演化趨勢(圖5)，揭示了路農(nóng)巖體形成過程中發(fā)生過巖漿混合作用。暗色包體的的稀土總量較高、輕重稀土分異不明顯、具有較強(qiáng)的負(fù)Eu異常(圖6a)，表明斜長石分離結(jié)晶程度較弱，指示了無斜長石富角閃石的源區(qū)熔漿低度分異成因。而寄主巖石輕重稀土分異明顯、具弱的Eu負(fù)異常，顯示結(jié)晶分異特征，進(jìn)一步暗示了下地殼物質(zhì)參與了巖漿混合作用(Lietal., 2007; Zhuetal., 2011)；這一特征也與巖漿混合作用相一致。同時，寄主巖石虧損Nb、Ta、Ti、P，富集Rb、K、Pb(圖6b)，顯示陸殼地球化學(xué)特征。

(3)據(jù)前人研究，路農(nóng)花崗閃長巖(87Sr/86Sr)i為0.7097～0.7105，εNd(t)為-5.4～-5.1，指示了較為均一的源區(qū)特征；Hf同位素二階段模式年齡(tDM2=1.30～1.51Ga)無法對應(yīng)區(qū)域上主要的前寒武紀(jì)巖漿構(gòu)造事件(2.7～2.6Ga、2.5～2.4Ga、2.0～1.9Ga、1.1～1.0Ga、0.9～0.7Ga)，暗示其源區(qū)可能為中元古代的新生下地殼和少量注入的新生幔源物質(zhì)(Zhuetal., 2011; Mengetal., 2016)。

此外，路農(nóng)巖體鋯石U-Pb年齡為238～230Ma(王彥斌等, 2010; Mengetal., 2016)，金沙江古特提斯洋于中三疊世(～265Ma)已經(jīng)閉合(Dengetal., 2014a)，指示了路農(nóng)巖體形成的構(gòu)造背景可能為后碰撞環(huán)境。路農(nóng)巖體寄主巖石和暗色包體在Ta×3-Rb/30-Hf圖解中落入后碰撞或火山弧區(qū)域內(nèi)(圖7a)；在Y-Sr/Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解中，樣品落入經(jīng)典島弧巖石區(qū)域(圖7b)；在Ta/Yb-Th/Yb圖解中，樣品落入活動大陸邊緣區(qū)域(圖7c)，表明路農(nóng)巖體形成于碰撞晚期或后碰撞伸展的陸緣弧環(huán)境，為經(jīng)典島弧巖石。

綜合上述分析，本文認(rèn)為在后碰撞或碰撞晚期的伸展背景下，受到伸展裂解作用板片斷離，造成軟流圈物質(zhì)沿斷裂等薄弱帶上涌，并攜帶部分鎂鐵質(zhì)幔源巖漿，底侵于下地殼，受帶來大量的水和熱及伸展減壓作用的影響，下地殼重熔形成長英質(zhì)熔漿，并與幔源鎂鐵質(zhì)熔漿在深部巖漿房混合，混合后的母巖漿侵位至地殼淺部。暗色包體和寄主巖石曾同為熔融態(tài)，經(jīng)過結(jié)晶分異，形成路農(nóng)花崗閃長巖，暗色包體代表了幔源熔漿的殘余體。

5.3 對成礦的指示

大型-超大型斑巖銅礦床成礦巖體，往往具侵位淺、氧逸度高及富水的特點(Sillitoe, 2010; Houetal., 2015; Luetal., 2015)。通過前文研究，對路農(nóng)巖體所屬的路農(nóng)礦段的斑巖型礦化潛力評價如下：(1)角閃石估算的路農(nóng)巖體結(jié)晶深度為4.4～7.2km(表2)，表明侵位較深，導(dǎo)致成礦流體難以出溶，不易形成構(gòu)造裂隙，同時抑制了流體不混溶作用的發(fā)生，減小了流體對成礦金屬物質(zhì)的富集能力，不利于斑巖型礦化的發(fā)生；(2)路農(nóng)巖體花崗閃長巖的巖漿氧逸度為ΔNNO+0.05～ΔNNO+0.60(表2)，位于Ni-NiO緩沖線上(圖8c、圖9b)，表明巖漿體系氧逸度相對較低，遠(yuǎn)小于形成大-中型斑巖銅礦所需要的氧逸度(ΔNNO+2.0, Shenetal., 2015)；(3)路農(nóng)花崗閃長巖中含有較多角閃石，據(jù)其成分計算得到巖漿含水量相對較高(5.58%～7.58%，表2)，而且在SiO2-Mg#圖解中，主要落入下地殼加水熔融區(qū)域內(nèi)(圖4a)，表明存在外來水的加入。這些特征暗示巖漿源區(qū)富水，符合斑巖銅礦床成礦巖體富水的特征(Richards, 2003; Sillitoe, 2010)。

綜上，路農(nóng)巖體雖然具備相對較高的水量特征，但其侵位較深，巖漿氧逸度較低，不利于成礦流體出容，因而路農(nóng)巖體斑巖型礦化不發(fā)育。與路農(nóng)巖體相比，其北側(cè)的里農(nóng)巖體花崗閃長巖的巖漿氧逸度(ΔNNO+0.13～+0.56)和含水量(6.14%～7.41%)更高，巖體侵位深度(5.1～6.4km)相對較淺、溫度(778～793℃)相對較低(Mengetal., 2016)，因而里農(nóng)巖體斑巖型礦化的潛力相對較大。這也從巖石學(xué)的角度解釋了為什么路農(nóng)巖體(礦段)斑巖型礦化不發(fā)育，僅在與地層接觸帶發(fā)育矽卡巖型礦化，而里農(nóng)巖體(礦段)發(fā)育相對較為完整的斑巖-矽卡巖成礦系統(tǒng)。

6 結(jié)論

(1)路農(nóng)巖體寄主花崗閃長巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)-高鉀鈣堿性系列的I型花崗巖，暗色包體具有高M(jìn)g閃長巖的特征，二者均屬于經(jīng)典弧巖漿巖。

(2)在后碰撞或碰撞晚期的伸展背景下，路農(nóng)花崗閃長巖由鎂鐵質(zhì)幔源巖漿注入長英質(zhì)殼源熔漿形成的混合熔漿經(jīng)過結(jié)晶分異形成，殘余的幔源熔漿低度分異形成暗色包體。

(3)路農(nóng)巖體侵位深、壓力大、氧逸度較低，不利于該礦段大規(guī)模斑巖型銅礦化的形成。

致謝野外工作得到了云南迪慶礦業(yè)羊拉銅礦的大力支持；電子探針分析測試得到了山東省地質(zhì)科學(xué)研究院李增勝和舒磊老師的指導(dǎo)和幫助；兩位匿名審稿人提出的寶貴意見對本文的提高大有裨益；在此一并表示衷心的感謝。