四川會理河口地區(qū)輝長巖地質(zhì)特征及其成礦作用

龔曉波，胡陽，廖阮穎子，郭道軍

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇六地質(zhì)隊，成都 611130)

0 引言

四川會理黎溪鎮(zhèn)至河口鄉(xiāng)一帶出露的古元古代河口群，曾先后被命名為“河口層”、“河口組”、“河口群”等[1]，是一套由石英鈉長巖(細(xì)碧-角斑巖系)、片巖、大理巖等組成的，且具有3個典型旋回特征的變質(zhì)火山-沉積巖系。由于經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造巖漿活動，河口群現(xiàn)表現(xiàn)為以鈉長巖、鈉長斑巖、鈉長淺粒巖、細(xì)碧巖、變火山角礫巖等火山巖與石英片巖、云母片巖等副變質(zhì)巖系呈“整合”層狀賦存。而拉拉式鐵銅礦的銅礦體即賦存于中部旋回的上部鈉質(zhì)火山巖中(落凼巖組)，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，疊瓦式排列，與圍巖產(chǎn)狀基本一致，因此曾被認(rèn)為是火山噴發(fā)-沉積成礦形成[2]，但近年來的研究表明，拉拉式鐵銅礦應(yīng)為IOCG礦床[3-4]。眾多學(xué)者采用鋯石U-Pb、K-Ar、Rb-Sr等測年手段，對河口群中的富鈉質(zhì)火山巖、變質(zhì)凝灰?guī)r、石英鈉長巖、凝灰質(zhì)片巖、石英角斑巖等進行年代學(xué)研究，獲得的大量數(shù)據(jù)基本一致地將河口群的形成時代限定于1.72 Ga—1.65 Ga左右(古元古代未—中元古代早期)[5-11]。

筆者在開展中國地質(zhì)調(diào)查局項目“龍門山-滇中成礦帶通安和寧蒗地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”工作中發(fā)現(xiàn)，河口群中有大量的輝長巖體呈巖墻和巖床狀侵入，多具順層貫入之勢，局部可見有銅礦化現(xiàn)象。研究區(qū)輝長巖與拉拉式鐵銅礦在時空上具有密切關(guān)系，尤其是在落凼等礦區(qū)輝長巖與礦體在空間上緊密相伴。前人認(rèn)為拉拉式鐵銅礦的主成礦時期限定于1000 Ma—900 Ma，與Rodinia超大陸有關(guān)[12-13]；輝長巖與成礦關(guān)系不大，僅起到局部改造或破壞作用[10]。為了弄清楚研究區(qū)內(nèi)各類輝長巖的形成、演化特征，以及與區(qū)域鐵銅礦床成礦的時空關(guān)系和成礦作用，基于前人在河口群已有大量研究的基礎(chǔ)上，本文采集了侵入于河口巖群的輝長巖樣品進行巖石化學(xué)、年代學(xué)研究，以期對河口群的時代及地質(zhì)特征、成礦作用進行探討。

1 地質(zhì)背景

河口群整體呈近東西向延伸展布，西為昔格達斷裂所切，東被三疊系地層覆蓋，由變質(zhì)火山巖層和變質(zhì)沉積巖層組成，自下而上分為大營山(巖)組、落凼(巖)組、長沖(巖)組三個旋回(或巖性組合)。其中變質(zhì)火山巖層主要由角斑巖、角斑質(zhì)凝灰?guī)r、(石英)鈉長巖、鉀長石英變粒巖等角斑質(zhì)巖石組成；變質(zhì)沉積巖層主要由(石英)云母片巖、二云片巖、石榴石二云片巖夾碳質(zhì)板巖、絹云千枚巖、絹云板巖、透鏡狀大理巖、變砂巖等組成。其中落凼(巖)組的變質(zhì)火山巖層是落凼式大型銅礦床和石龍式磁鐵礦床的含礦層位(圖1)。

圖1 河口群地質(zhì)簡圖Fig.1 The geological sketch of Hekou group

研究區(qū)內(nèi)輝長巖在會理縣黎溪鎮(zhèn)以南西的白云山一帶和綠水鎮(zhèn)拉拉銅礦區(qū)周邊廣泛出露，主要呈巖墻、巖床狀產(chǎn)出，少量呈巖脈、巖枝狀侵入。尤其是拉拉銅礦區(qū)內(nèi)出露的輝長巖，受斷裂構(gòu)造控制呈東西向延伸，長度達4.5 km，南北最寬2～3 km，局部可見順層貫入的趨勢，且局部發(fā)育有銅礦化現(xiàn)象。在巖體邊緣的圍巖中常有同化混染現(xiàn)象，對礦體有破壞和捕虜作用。

2 樣品采集及測試分析

筆者采集了侵入于河口群的輝長巖樣品開展巖石化學(xué)分析和鋯石U-Pb測年分析，樣品巖石類型均為變輝長巖，呈塊狀構(gòu)造，由普通角閃石，斜長石，石英及不透明金屬礦物等組成，具有變余輝長結(jié)構(gòu)。其中普通角閃石呈0.1～2.03 mm他形-半自形柱狀，以細(xì)粒為主，強烈陽起石化僅存其假象，均勻分布；斜長石呈0.05～1.61 mm他形-半自形板狀，部分呈自形板狀，以細(xì)粒為主，強烈鈉長石化，可見聚片雙晶，較均勻分布；石英呈0.23～0.45 mm他形粒狀，零星分布；不透明金屬礦物呈0.01～0.14 mm他形-半自形粒狀，零星分布。個別巖石中約80%以上礦物已蝕變。

樣品巖石化學(xué)測試全部由四川地礦局德陽化探隊測試中心完成。其中，硅酸鹽測試采用重量法、容量法、ICP-AES法完成；稀土元素分析采用ICP-MS法檢測；微量元素采用ICP-MS法及XRF法檢測完成。

樣品巖石分選的鋯石樣經(jīng)制靶、陰極發(fā)光下的鋯石結(jié)構(gòu)觀察與拍照后，選擇確定最佳的待測鋯石部位進行LA-ICP-MS測年；LA-ICP-MS測年工作由中國冶金地質(zhì)總局山東測試中心完成。

3 巖石地球化學(xué)特征

結(jié)合前人對拉拉銅礦區(qū)的輝長巖測試成果，輝長巖樣品中w(SiO2)一般為47.14%～50.74%，平均為47.45%。D1-1—D1-3號樣品中的w(Na2O+K2O)、w(TiO2)值最低，w(Na2O+K2O)平均為3.29%、w(TiO2)平均為0.48%；D3-1—D3-8號樣品中的w(Na2O+K2O)、w(TiO2)值最高，w(Na2O+K2O)平均為6.13%，w(TiO2)平均值為1.70%。D1-1—D1-3號樣品w(Al2O3)值最高，平均為17.13%；D2-1、D2-2號樣品中w(Al2O3)值最低，平均為12.13%。周家云等[8]采自拉拉銅礦區(qū)的輝長巖(樣品號D3-1—D3-8)的巖石化學(xué)特征具有總體上接近于弱堿性玄武巖、明顯不同于島弧玄武巖的特點。

巖石的稀土元素總量具有較明顯的分帶性，越靠近礦區(qū)含量越高。在黎溪鎮(zhèn)一帶采集的D1-1、D1-2、D1-3號樣品，w(ΣREE)=45.7×10-6～71.7×10-6，w(LREE)/w(HREE)=3.63～4.99，w(La)N/w(Yb)N=2.62～6.54，δEu=1.15～1.21，δCe=1.32～1.68；而在石頭溝一帶采集的D2-1、D2-2樣品，w(ΣREE)=102.79×10-6～111.24×10-6，w(LREE)/w(HREE)=4.21～5.64，w(La)N/w(Yb)N=3.05～4.81，δEu=0.87～0.94，δCe=1.08～1.13。礦區(qū)采集的D3-1—D3-8號樣品，w(ΣREE)明顯高于前2組樣品，w(ΣREE)=255.83×10-6～591.52×10-6；w(LREE)/w(HREE)值除2個樣品為3.25～3.60外，其余均大于前2組樣品，最大值為14.92；δEu有6個樣品為正異常；δCe普遍小于1，處于0.85～0.95之間。在巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解(圖2a)中，所有樣品均具右傾的配分模式特征，說明巖石具有相似的源區(qū)和巖漿演化特征。配分曲線具有略大的斜率，說明巖石輕、重稀土元素分餾較強烈，巖漿發(fā)生長時間的分餾作用。

巖石微量元素組成相對于原始地幔來說均表現(xiàn)為不同程度的富集，在標(biāo)準(zhǔn)化配分蛛網(wǎng)圖(圖2b)上，曲線呈右傾、駝峰狀，K、U、Sr、Nb、P等在曲線上呈谷值深陷，且不存在負(fù)相關(guān)性。

圖2 輝長巖的稀土元素配分模式圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun和McDonough，1989)Fig.2 Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) of the gabrto

4 鋯石LA-ICP-MS測年

對采集的新鮮輝長巖樣品進行破碎、鋯石單礦物的挑選，并進行透射光鋯石研究、制靶和鋯石陰極發(fā)光(CL)圖的攝制。

輝長巖中的多數(shù)鋯石顆粒長寬比介于2∶1～3∶1，部分顆粒接近1∶1，僅少數(shù)顆粒長寬比達4∶1～5∶1。CL圖顯示多數(shù)長軸狀鋯石均具有完好的核邊結(jié)構(gòu)特征，其中核部具有殘余巖漿鋯石的震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)特征。應(yīng)用LA-ICP-MS技術(shù)對核部殘余巖漿鋯石進行測試，其數(shù)據(jù)顯示，多數(shù)具巖漿環(huán)帶核部鋯石的w(Th)/w(U)值在0.4～4.8左右，進一步確定了其核部鋯石的巖漿成因特點。

選取較為集中的數(shù)據(jù)求其加權(quán)平均年齡值，獲得2個樣品的年齡值分別為1728 Ma±19 Ma(圖3a)和1037 Ma±22 Ma(圖3b)，均代表了多期巖體巖漿的結(jié)晶年齡。

圖3 變輝長巖鋯石U-Pb諧和年齡圖Fig.3 Zircon U-Pb age concordance diagram of metagabbro

5 討論與結(jié)論

前人認(rèn)為河口群的火山巖具有無混染作用的玄武巖特征[14]，形成于大陸島弧的拉張環(huán)境[10]。輝長巖的巖石地球化學(xué)特征和部分圖解表明巖石樣品與洋中脊玄武巖、陸內(nèi)及陸緣裂谷拉斑玄武巖等環(huán)境的巖石具有相似性，且具過渡型地幔巖漿源區(qū)特征和部分熔融巖漿特征。而在礦區(qū)的輝長巖則顯示為堿性玄武巖成分，具有板內(nèi)裂谷環(huán)境成因特征。

前人采用不同的測年方法對河口群的各種巖石進行了研究，主要方法包括K-Ar法、Rb-Sr法、Pb-Pb法和U-Pb法等。李復(fù)漢等[14]在河口群中獲得1987 Ma±8 Ma(207Pb/206Pb)、1712Ma、1725Ma(鋯石U-Pb)、1235 Ma±66 Ma、969 Ma±52 Ma、1006 Ma±60 Ma(Rb-Sr)等年齡數(shù)據(jù)；王獎?wù)榈萚3]獲得拉拉銅礦輝鉬礦的Re-Os同位素年齡為928 Ma—1005 Ma，認(rèn)為其代表了拉拉銅礦的成礦時代；周家云等[8]在石英鈉長巖樣品中獲得SHRIMP U-Pb年齡為1680 Ma±13 Ma；宋昊[5]在鈉長巖中獲得1725 Ma±98 Ma的鋯石U-Pb年齡，其代表巖漿的結(jié)晶成巖年齡。上述年齡值明顯地集中在1700 Ma—2000 Ma和800 Ma—1000 Ma兩個年齡區(qū)段，與康滇地軸上元古代的3次重大地質(zhì)事件對應(yīng)[16]，也分別代表了河口群的生成年齡和變質(zhì)作用事件時間[15,17]。

出露于河口群中的侵入巖體，周家云等采用Sm-Nd同位素定年法獲得侵入于拉拉礦區(qū)的輝長巖850 Ma±10 Ma的等時線年齡，并認(rèn)為其代表了拉拉礦區(qū)輝長巖的年齡，屬于揚子地臺西緣新元古代Rodinina超大陸裂解期[9]，指示了新元古代輝長巖漿活動對礦床的形成具有重要意義[18]。筆者在黎溪鎮(zhèn)一帶采集的一件變輝長巖樣品顯示具有1037 Ma±22 Ma的鋯石U-Pb年齡；1∶5萬河口幅區(qū)調(diào)獲得了輝長巖體1695 Ma±16 Ma的鋯石U-Pb年齡[19]；關(guān)俊雷等在變輝綠巖樣品中獲得了1710 Ma±8 Ma的不一致線與諧和線的上交點年齡[19]，與本次獲得鋯石U-Pb年齡(1728 Ma±19 Ma)大致相當(dāng)。宋昊[5]對拉拉礦區(qū)附近河口群的花崗斑巖開展鋯石測年獲得1647 Ma±23 Ma的花崗巖成巖年齡，認(rèn)為由于輝長巖巖體Sm-Nd同位素體系存在較大的不均一性或其同位素封閉體系在后期遭受了破壞，拉拉地區(qū)的侵入巖均形成于早元古代末期。以上這些數(shù)據(jù)從一定程度上也印證了河口群原巖成巖時代在早元古代晚期的觀點。

李復(fù)漢等在河口群的輝長巖、輝綠巖中獲得了1137 Ma、1488 Ma、1004 Ma、1145 Ma等K-Ar年齡，與筆者在黎溪鎮(zhèn)采集的輝長巖鋯石年齡大致相近。王獎?wù)榈萚3]認(rèn)為拉拉銅礦具有2期成礦作用，第1期(集中在1712 Ma—1680 Ma BP)是康滇裂谷事件的產(chǎn)物，與拉拉礦床火山噴發(fā)成礦期對應(yīng)；第2期(1000 Ma—900 Ma BP)是Rodinia超大陸裂解的響應(yīng)，與拉拉銅礦變質(zhì)熱液成礦期[16]相對應(yīng)。

綜上，前人在河口群中獲得的年齡數(shù)據(jù)大致相近，其中絕大多數(shù)年齡樣品采集于河口群第二旋回(落凼組)，用這些獲得的具體年齡數(shù)據(jù)可以將河口群的主要形成限定于古元古代晚期—中元古代，而拉拉鐵銅礦的成礦年齡明顯晚于河口群的形成年齡，從而也否定了拉拉鐵銅礦屬于火山噴發(fā)-沉積成礦的說法。

本次研究獲得的年齡數(shù)據(jù)反映了研究區(qū)主要的區(qū)域巖漿構(gòu)造熱事件，1728 Ma±19 Ma年齡樣品采集自侵入于河口群最下部的第一個巖性旋回中的輝長巖，其年齡數(shù)據(jù)與1∶5萬河口幅區(qū)調(diào)、關(guān)俊雷等[19]獲得的年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)一致；在黎溪鎮(zhèn)附近采集的輝長巖樣品中獲得1037 Ma±22 Ma的侵位年齡并發(fā)現(xiàn)其巖漿鋯石邊部較窄的變質(zhì)邊；而拉拉礦區(qū)還存在850 Ma±10 Ma[9]的輝長巖，拉拉礦區(qū)銅礦體在石英鈉長巖與黑云片巖的接觸處和交替頻繁的部位尤為富集。因此，可以認(rèn)為河口群中的鈉質(zhì)火山巖為拉拉式鐵銅礦的形成提供了物質(zhì)來源，不同時期的輝長巖先后為成礦提供了動力，并對礦體進行了一定的富集改造。