云南馬廠箐銅鉬礦床石榴子石LA-ICP-MS原位U-Pb定年及成分研究 *

王瀟逸 張靜 邊曉龍 佟子達 李登峰

1. 中國地質大學地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083 2. 中山大學海洋科學學院，廣州 510006 3. 廣東省海洋資源與近岸工程重點實驗室，廣州 510006

自然界中的石榴子石一般具有較低的U含量和較高的普通Pb含量，故不是U-Pb定年的最佳對象；然而石榴子石U-Pb同位素體系封閉溫度可達850℃以上，存在U-Pb同位素測年的潛在可能性(Mezgeretal., 1989；Lietal., 2018, 2019；林彬等, 2020；張小波等, 2020； Tangetal., 2021)。近年來，隨著測試儀器和技術的不斷提高，石榴子石U-Pb定年已經(jīng)被逐漸應用并取得了良好的效果，例如：Dengetal.(2017a)通過對邯邢地區(qū)矽卡巖鐵礦中的鈣鐵榴石進行原位U-Pb定年，限定了矽卡巖礦化年齡，這對準確限定成礦年齡提供了可靠的參考；此外，目前在矽卡巖型鎢礦、鉛鋅礦、銅礦等礦床中均已應用石榴子石U-Pb定年且獲得了較好的研究成果(Lietal., 2018, 2019；Duanetal., 2020；劉益等，2021)。同時，石榴子石作為矽卡巖礦床中典型的蝕變礦物之一，其結構與化學成分特征可以反映矽卡巖化熱液流體的演化(Jamtveit and Hervig, 1994; Jamtveitetal., 1995；Meinertetal., 2005)，因此，石榴子石原位微區(qū)成分也在矽卡巖型礦床成因、物理化學條件、物質來源示蹤等研究方面受到廣泛重視(Gasparetal., 2008；邊曉龍等, 2019；Yangetal., 2020)。

云南馬廠箐礦床是金沙江-哀牢山成礦帶與喜馬拉雅期富堿斑巖侵入有關的典型斑巖-矽卡巖型多金屬礦床，目前在礦區(qū)內已發(fā)現(xiàn)斑巖型鉬銅礦化、矽卡巖型銅鉬礦化以及淺成低溫熱液型金礦化(葛良勝等，2002；王治華等，2011；Fuetal., 2018)。因礦區(qū)內以斑巖型礦化占主導，故前人已有成果主要集中在斑巖體的地球化學特征和年代學研究(梁華英等，2004；郭曉東等，2012)、礦石礦物的輝鉬礦Re-Os定年(王登紅等，2004；曾普勝等，2006)等。相對而言，矽卡巖型礦化在礦區(qū)內分布有限、且受測試手段的限制，對矽卡巖型礦化的特點、形成條件和時間等研究較少，目前僅有學者進行了礦化矽卡巖中熱液成因榍石的U-Pb定年、矽卡巖型礦石中白云母Ar-Ar定年以及流體包裹體研究(郭曉東等，2013；Fuetal., 2018；Liuetal., 2020)，矽卡巖型礦床與斑巖型礦床之間成因聯(lián)系尚不明確?；诖?，本文以馬廠箐矽卡巖型礦化中的石榴子石為研究對象，在詳細巖相學研究的基礎上，進行電子探針成分分析(EMPA)和LA-ICP-MS原位U-Pb定年、微量元素成分測試，精確厘定了礦區(qū)矽卡巖礦化的時間，約束了石榴子石形成過程中的物理化學條件，為深入了解馬廠箐矽卡巖型礦化機制及巖漿-熱液成礦過程提供可靠證據(jù)。

1 區(qū)域地質

西南“三江”地區(qū)位于全國三大成礦域之一的特提斯-喜馬拉雅成礦域東段，為岡瓦納古陸與歐亞古陸碰撞地帶，是我國重要的銅、鉬、鉛、鋅等金屬資源產(chǎn)區(qū)(鄧軍等，2010；Dengetal., 2014, 2017b；Zhangetal., 2014)。金沙江-哀牢山成礦帶是三江特提斯成礦域東段的重要組成部分，位于揚子板塊與印支大陸之間的縫合帶(圖1a)，呈NNW向展布，延伸可達3000km以上，經(jīng)歷過復雜的特提斯構造演化、陸內造山運動及新生代構造活動的改造(潘桂棠等，1997)，沿縫合帶廣泛發(fā)育新生代富堿巖體，被認為與區(qū)內大型-超大型礦床的形成有關(鄧軍等, 2011；Zhangetal., 2017)。

圖1 金沙江-哀牢山成礦帶大地構造位置(a)及礦床分布圖(b)(據(jù)He et al., 2016)Fig.1 The tectonic setting of Jinshajiang-Ailaoshan metallogenic belt (a) and distribution of ore deposits in this area(after He et al., 2016)

研究區(qū)位于金沙江-哀牢山深大斷裂與揚子板塊西緣交匯部位的東側(圖1b)，區(qū)內主要構造有呈NW向展布的復式背斜，南端傾沒于馬廠箐礦床附近，斷裂為揚子板塊內近EW向基底斷裂和金沙江-哀牢山深大斷裂帶(圖1b)。區(qū)內地層從元古宇至新生界均有出露，中生界地層分布最廣，主要為頁巖、泥巖和砂巖。區(qū)域內巖漿活動頻繁，酸性-基性巖漿巖均有出露，按巖體形成時代可劃分為晉寧期酸性巖漿巖，海西期中性、基性及超基性巖，印支-燕山期酸性巖及喜馬拉雅期酸性、堿性、富堿性巖，其中喜馬拉雅期富堿斑巖(斑狀花崗巖、花崗斑巖及正長斑巖等)與成礦作用關系最為密切(和文言等，2011；Zhangetal., 2014)。

2 礦床地質

馬廠箐多金屬礦床位于云南省大理州彌渡縣，坐標為25°31′19″N、100°26′23″E。礦區(qū)出露地層主要為下奧陶統(tǒng)向陽組(O1x4)濱海相碎屑巖、下泥盆統(tǒng)康廊組(D1k)白云質灰?guī)r、青山組(D1q)灰?guī)r、蓮花曲組(D1l)互層狀粉砂質頁巖與石英砂巖，北部和南部分別出露少量二疊紀玄武巖和第四系(Q)堆積物(圖2a)。礦床位于區(qū)域性向陽復式背斜的南端，整體上受NNE向展布的褶皺控制，礦區(qū)內主要存在NW向、SN向及近EW向控礦斷裂構造。礦區(qū)內巖漿巖出露主要為馬廠箐雜巖體，屬于滇西喜馬拉雅期富堿侵入巖帶的重要組成部分，具備多期次侵入特點，巖性以斑狀花崗巖為主，局部有正長巖、花崗斑巖、二長花崗巖，呈巖株、巖脈、巖墻狀產(chǎn)出(圖2a)。

礦區(qū)內由北向南依次劃分為金廠箐-人頭箐、亂硐山、寶興廠和雙馬槽礦段，目前已發(fā)現(xiàn)了幾十條銅、鉬、鉛鋅、磁鐵等礦化脈體，多呈透鏡狀和似層狀產(chǎn)出(圖2b)。已探明Cu金屬量39Mt，平均品位為0.64%；Mo金屬量為56Mt，平均品位為0.08%(Houetal., 2006)。已發(fā)現(xiàn)的鉬礦化類型以斑巖型為主，主要分布在寶興廠礦段，金屬礦物以輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦為主(郭曉東等，2012, 2013)。Cu、Fe礦化以矽卡巖型礦化為主，主要分布在亂硐山、寶興廠礦段，礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦為主(圖3a-c、圖4f)，含少量輝鉬礦(圖3a, d、圖4e)；脈石礦物以石榴子石為主，其次為透輝石、綠泥石等(圖3d、圖4d, f)。礦石組構主要是半自形-他形粒狀結構(圖4a, b)、交代結構(圖4f)、浸染狀構造(圖3a)、細脈狀構造(圖3a, d)等。

圖3 馬廠箐礦床礦石及野外照片(a)石榴子石矽卡巖，脈狀石榴子石，局部發(fā)育細脈狀輝鉬礦、浸染狀黃銅礦；(b)石榴子石矽卡巖中的自形黃鐵礦及團塊狀石榴子石；(c)矽卡巖化大理巖，發(fā)育強烈的黃銅礦化、斑銅礦及塊狀石榴子石；(d)矽卡巖，發(fā)育浸染狀輝鉬礦和黃鐵礦、粒狀石榴子石及脈狀方解石，綠泥石化. Grt-石榴子石；Ccp-黃銅礦；Mot-輝鉬礦；Py-黃鐵礦；Bn-斑銅礦；Cal-方解石；Chl-綠泥石Fig.3 Photos of rocks and ores of the Machangqing skarn deposit(a) garnet veins in Garnet-skarn with local disseminated molybdenite and veinlet-chalcopyrite; (b) euhedral-pyrite and massive-garnet in the garnet-skarn; (c) skarn-marble with chalcopyrite, bornite and garnet; (d) disseminated molybdenite, pyrite, garnet, calcite and chlorite in skarn. Abbreviation: Grt-garnet; Ccp-chalcopyrite; Mot-molybdenite; Py-pyrite; Bn-bornite; Cal-calcite; Chl-chlorite

圖4 馬廠箐矽卡巖礦床礦物顯微照片(a)石榴子石矽卡巖中Grt Ⅰ的BSE圖；(b)反射單偏光下具生長環(huán)帶的石榴子石，裂隙間發(fā)育黃鐵礦；(c)正交光下發(fā)育聚片雙晶結構及交替變換的生長環(huán)帶的石榴子石；(d)透輝石矽卡巖中的透輝石；(e)輝鉬礦化矽卡巖，呈葉片狀、膝折狀結構；(f)矽卡巖金屬礦化，存在閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦等，磁鐵礦被閃鋅礦交代，黃銅礦以固溶體結構發(fā)育. Di-透輝石；Spe-閃鋅礦；Mag-磁鐵礦Fig.4 Photomicrographs of minerals from Machangqing skarn deposit(a) the BSE image of Grt Ⅰ in garnet-skarn; (b) oscillatory zoned Grt Ⅲ; (c) polysynthetic twin and oscillatory zoning in the garnet under crossed polarized light; (d) diopside-skarn; (e) molybdenite-skarn; (f) sphalerite, chalcopyrite and magnetite in skarn, magnetite was cut by sphalerite. Di-diopside; Spe-sphalerite; Mag-magnetite

根據(jù)礦物共生組合、交代關系及蝕變特征等，可將馬廠箐矽卡巖型礦床的蝕變礦化期次劃分為三期(圖5)：進化蝕變階段、退化蝕變階段及石英-硫化物階段。進化蝕變階段又稱干矽卡巖階段，主要發(fā)育無水礦物組合，如石榴子石和透輝石(圖3a、圖4d)；退化蝕變階段主要發(fā)育含水礦物組合，早期生成綠簾石、綠泥石、黑云母等(圖3d)，晚期主要生成大量磁鐵礦，少量黃銅礦、黃鐵礦，極少量輝鉬礦，脈石礦物發(fā)育方解石、石英等(圖4c, f)；石英-硫化物階段主要生成大量石英、黃鐵礦、少量黃銅礦、斑銅礦等(圖3b, c)。

圖5 馬廠箐矽卡巖型礦床蝕變礦化期次Fig.5 Alteration and mineral paragenesis of the Machangqing skarn deposit

3 樣品及測試方法

3.1 石榴子石巖相學特征

本文研究的石榴子石樣品采自寶興廠礦段的石榴子石矽卡巖(圖2b)，為進化蝕變階段產(chǎn)物。在手標本上呈現(xiàn)紅褐色-紅棕色，以團塊狀、粒狀集合體、細脈狀(圖3a, b)產(chǎn)出，粒徑0.2～4mm，手標本上發(fā)育強烈的黃銅礦化、斑銅礦化、黃鐵礦化及微弱的輝鉬礦化(圖3a-c)，其他脈石礦物包括透輝石、綠泥石、方解石等(圖3d、圖4d)。根據(jù)鏡下礦物生長順序及光學特征，可將該礦床的石榴子石分為早(Grt I)、中(Grt II)、晚(Grt III)三個世代，三者均呈現(xiàn)自形-半自形結構，以菱形十二面體為主，少數(shù)為四角三八面體；單偏光下為正極高突起，干涉色為I級灰白；正交光下顯示出非均質性，可見聚片雙晶結構(圖4c)。主要區(qū)別如下：① Grt I：核部無明顯生長環(huán)帶發(fā)育，邊部出現(xiàn)少量振蕩環(huán)帶，且在BSE圖解中顏色較暗，與Grt II形成明顯對比(圖4a、圖6a)；② Grt II：主要發(fā)育于Grt I邊部，無明顯生長環(huán)帶發(fā)育，在BSE圖解中顏色較亮(圖6a)；③ Grt III：晶體表面粗糙，裂隙間發(fā)育有黃鐵礦，具明顯的生長環(huán)帶，在正交光下呈明暗交替變換(圖4b, c)。

圖6 馬廠箐矽卡巖礦床石榴子石環(huán)帶成分變化示意圖Fig.6 The composition variation diagrams of garnet zonation from the Machangqing skarn deposit

3.2 測試方法

將挑選后的手標本制成探針片，經(jīng)詳細的顯微鏡下觀察鑒定后，選取具代表性的、不含包裹體的、未經(jīng)蝕變的石榴子石樣品進行電子探針成分分析(EMPA)，再利用激光剝蝕等離子質譜(LA-ICP-MS)測試進行原位U-Pb定年及成分分析。

EMPA及背散射電子(BSE)圖像在山東省地質科學研究院原國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室完成。使用儀器型號為JEOLJXA-8230，測試加速電壓為20kV，束電流為20nA，束斑直徑為1～10μm(根據(jù)粒徑選擇)。采用ZAF校正程序，檢測精度為0.02%。

LA-ICP-MS原位U-Pb定年和微量元素分析在中山大學廣東省海洋資源與近岸工程重點實驗室完成。石榴子石樣品使用電感耦合等離子體質譜儀(Agilent 7700x)和193nm ArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)(GeoLasPro)聯(lián)機分析。激光剝蝕束斑為32μm，激光能量密度為5J/cm2，剝蝕頻率為5Hz。微量元素含量采用國際標樣NIST610作為外標，利用電子探針分析獲得的石榴子石Si元素平均含量作為內標。石榴子石U-Pb年齡計算采用標準鋯石91500作為外標進行校正。所用石榴子石標樣為WS20，其206Pb/238U加權平均年齡為1158±7Ma(MSWD=0.53；n=14)，符合誤差范圍(～1160Ma；Yangetal., 2018)。樣品剝蝕前先采集20s的背景信號，隨后進行45s的樣品剝蝕。分析數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDATACal軟件(Liuetal., 2010)完成，石榴子石年齡T-W圖解使用IsoplotR(Vermeesch，2018)軟件繪制，絕大多數(shù)微量元素的檢出限為0.01×10-6。

4 分析結果

4.1 主量元素

50個石榴子石電子探針測試數(shù)據(jù)列于表1。所有樣品中SiO2(34.15%～36.97%)和CaO(32.55%～34.40%)含量變化范圍不大，而FeO(15.6%～28.3%)和Al2O3(0.03%～10.47%)含量變化較大，為明顯的負相關關系(圖6d-f)；MnO(0.18%～0.55%)和MgO(0.01%～0.26%)含量較低。

計算獲得石榴子石端元組分含量為：鈣鋁榴石(Gro)=0.29%～46.38%；鈣鐵榴石(And)=50.60%～99.08%；錳鋁榴石(Spe)=0.43%～1.27%；鎂鋁榴石(Pyr)=0%～1.04%(大多數(shù)<1%)；鐵鋁榴石(Alm)=0%～1.07%(大多數(shù)含量為0%)(表1)，數(shù)據(jù)表明馬廠箐礦床的石榴子石以鈣鐵榴石組分含量居多，其次為鈣鋁榴石及少量的錳鋁榴石，幾乎不含鎂鋁榴石和鐵鋁榴石，屬于鈣鋁榴石-鈣鐵榴石(Gro1-47And51-99)固溶體系列(圖7)。

對3個世代石榴子石進行了詳細分析(圖6)：Grt I中FeO含量為15.60%～19.64%，Al2O3含量為7.09%～10.47%，鈣鐵榴石端元組分含量為50.06%～65.90%(平均含量56.99%)，鈣鋁榴石端元組分含量為33.39%～46.38%(平均含量為41.46%)；Grt II中FeO含量為15.83%～28.30%，Al2O3含量為0.03%～10.41%，鈣鐵榴石端元組分含量為51.18%～99.08%(平均含量92.09%)，鈣鋁榴石端元組分含量為0.29%～46.74%(平均含量為7.17%)；Grt III中FeO含量為16.38%～27.95%，Al2O3含量為1.04%～9.68%，鈣鐵榴石端元組分含量為54.26%～94.92%(平均含量79.71%)，鈣鋁榴石端元組分含量為3.54%～44.03%(平均含量為19.17%)。主量元素的變化趨勢表明從早期到晚期石榴子石中FeO含量逐漸增加，Al2O3含量逐漸降低， Grt I中鈣鋁榴石組分含量較高，而Grt II和Grt III中鈣鐵榴石組分逐漸增加，到后期幾乎有純鈣鐵榴石出現(xiàn)(And含量>99%)。

4.2 微量元素

31個石榴子石原位LA-ICP-MS微量元素測試數(shù)據(jù)見表2。相較原始地幔(Sun and McDonough, 1989)，該區(qū)石榴子石中明顯富含高場強元素(Th、U、Nb、Ti等)，虧損大離子親石元素(Rb、Ba、Sr、Sc、Y、Sn等)。稀土元素總量較低(∑REE=48.79×10-6～122×10-6)，輕重稀土分異明顯(LREE/HREE=0.75～265，絕大多數(shù)比值大于1)，總體顯示輕稀土相對富集、重稀土相對虧損的右傾型(圖8)，且U與∑REE呈現(xiàn)正相關性(圖9c)；(La/Sm)N=0.01～44.65，(La/Yb)N=0.03～454，輕重稀土分異明顯。δCe (0.52～1.47)變化較小，大多數(shù)呈現(xiàn)微弱的正異常。對于Grt I而言，Eu從核到邊均呈現(xiàn)出較為明顯的Eu負異常，且邊部較核部更易富集HREE(圖8a)，而Grt II和Grt III則表現(xiàn)出從核部到邊部由Eu負異常逐漸過渡為強烈的Eu正異常，且核部較邊部而言更加富集HREE(圖8b, c)。

4.3 原位U-Pb定年

49個石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb同位素測試數(shù)據(jù)列于表3。其中U含量相對較高(1.95×10-6～56.85×10-6)，Th(0.01×10-6～4.74×10-6)和Pb含量較低(0.10×10-6～9.45×10-6)。通過Tera-Wasserburg圖解來降低普通鉛對測年結果的影響(張小波等，2020)后得到T-W下交點206Pb/238U年齡為34.77±0.38Ma(n=49，MSWD=1.5)，初始207Pb/206Pb值為0.817(圖10)。

表2 石榴子石LA-ICP-MS微量元素(×10-6)測試結果

表3 馬廠箐矽卡巖礦床石榴子石LA-ICP-MS U-Pb同位素測年結果

圖7 馬廠箐銅鉬礦床石榴子石端元三角圖解Ura-鈣鉻榴石；Pyr-鎂鋁榴石；Spe-錳鋁榴石；Alm-鐵鋁榴石；Gro-鈣鋁榴石；And-鈣鐵榴石Fig.7 The end member component diagrams of garnets from Machangqing Cu-Mo depositUra-uvarovite; Pyr-pyrope; Spe-spessartine; Alm-almandine; Gro-grossularite; And-andradite

圖8 馬廠箐矽卡巖礦床石榴子石球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns of garnets of Machangqing skarn deposit(normalizing values from Sun and McDonough, 1989)

圖9 U與HREE (a)、LREE (b)、∑REE (c)及Ca (d)的相關性圖解Fig.9 The correlation diagrams of U against HREE (a), LREE (b), ∑REE (c) and Ca (d)

圖10 馬廠箐矽卡巖礦床石榴子石U-Pb年齡T-W圖解Fig.10 Tera-Wasserburg diagram of garnet from the Machangqing skarn deposit

5 討論

5.1 矽卡巖化的物理化學條件

5.1.1 動力學條件

在矽卡巖礦床中，熱液接觸交代作用主要存在擴散交代和滲濾交代作用，而水巖反應是熱液流體與巖石之間進行的物理化學作用，可以用來解釋地質過程中的動力學環(huán)境，其中水巖比(W/R)是研究水巖反應的重要參數(shù)。Gasparetal.(2008)認為熱液中高場強元素(Nb、Ta、Zr、Hf)的分布系數(shù)隨著水巖比(W/R)的增加而降低，大量研究也表明當W/R比值較高時，成礦系統(tǒng)處于開放、振蕩環(huán)境，該過程中礦物迅速結晶，石榴子石發(fā)育大量生長環(huán)帶，且富Fe3+石榴子石也更易在較高的W/R環(huán)境中形成，巖漿熱液作用也以滲濾交代作用為主(Bau, 1991；Smithetal., 2004)。馬廠箐礦床中Grt I核部不發(fā)育生長環(huán)帶，且核部Zr和Nb含量分別為4.09×10-6和1.86×10-6，均大于發(fā)育明顯振蕩環(huán)帶的Grt III(Zr和Nb平均含量為0.99×10-6和0.73×10-6)，表明Grt I結晶時處于相對較低的W/R條件下，系統(tǒng)處于一個相對封閉的環(huán)境中，雖然其邊緣極少量生長環(huán)帶的發(fā)育暗示著封閉環(huán)境出現(xiàn)了細微的變化，但Grt II與Grt I緊密生長，且Grt II并無生長環(huán)帶發(fā)育，這說明Grt I與Grt II仍以擴散交代為主，Grt I結晶末期環(huán)境可能由于外界物理化學條件的改變使封閉狀態(tài)受到影響，但持續(xù)時間較短，體系又重新成為封閉狀態(tài)，而到了晚期Grt III結晶時，熱液接觸交代方式發(fā)生變化，系統(tǒng)由封閉狀態(tài)轉為開放、振蕩的環(huán)境，導致其出現(xiàn)明顯的生長環(huán)帶。

5.1.2 酸堿度與氧化還原條件

石榴子石振蕩環(huán)帶結構及其化學成分能很好的記錄石榴子石在生長過程中熱液系統(tǒng)的演化過程(Smithetal., 2004；Gasparetal., 2008；Feietal., 2019；Tianetal., 2019；Jiangetal., 2020)。實驗研究發(fā)現(xiàn)，鈣鋁榴石-鈣鐵榴石固溶體系列的形成與其所處的氧化還原環(huán)境密切相關，且鈣鐵榴石更易在氧化-弱氧化環(huán)境中形成，而鈣鋁榴石則傾向于弱氧化-弱還原環(huán)境(趙斌等，1983)，因為鈣鐵榴石(Ca3Fe2[SiO4]3)中Fe3+的存在需要在高氧逸度條件。該礦床中Grt I、Grt II和Grt III中鈣鐵榴石含量始終高于鈣鋁榴石，說明石榴子石形成環(huán)境整體上處于一個較為氧化的環(huán)境中。但Grt I中鈣鐵榴石組分含量僅略高于鈣鋁榴石，表明其結晶時熱液體系處于一個相對弱氧化環(huán)境中；緊隨其生長的Grt II中鈣鐵榴石組分含量明顯增高，說明氧逸度逐漸升高；Grt III中鈣鐵榴石組分含量與Grt II基本一致，表明二者均處于一個高氧逸度環(huán)境中。

表4 馬廠箐礦床同位素年齡數(shù)據(jù)

圖11 馬廠箐銅鉬礦床成巖成礦年齡分布圖Fig.11 Geochronology of Machangqing Cu-Mo deposit

基于上述，馬廠箐矽卡巖型礦床中的石榴子石從早期到晚期處于一個逐漸變高的氧逸度和由近中性向弱酸性過渡的環(huán)境中。

5.2 矽卡巖礦化時間

石榴子石中U的賦存狀態(tài)對U-Pb定年結果的準確性至關重要(Lietal., 2018；Duanetal., 2020)。目前發(fā)現(xiàn)U在石榴子石中主要有三種賦存狀態(tài)：①以含鈾包裹體形式存在；②吸附在晶體表面；③以類質同象形式存在于石榴子石礦物晶格中。當U以前兩種賦存狀態(tài)存在時會對U-Pb測年造成一定的干擾(DeWolfetal., 1996；Baxter and Scherer, 2013)，所以U出現(xiàn)在石榴子石晶格中且無包裹體時可作為理想的測年對象(Zhangetal., 2019)。而本文用于測年的石榴子石為經(jīng)過鏡下詳細觀察后挑選的不含包裹體的顆粒(圖4b, c)，且近來發(fā)現(xiàn)的矽卡巖型礦床中的鈣鐵(鋁)榴石內很少存在含鈾礦物包裹體(Dengetal., 2017a；Zhangetal., 2019)，故可排除含鈾包裹體對馬廠箐定年結果的影響。

一次巖漿熱液活動的周期為1Ma甚至更短(von Quadtetal., 2011; Weisetal., 2012; Chiaradiaetal., 2013)，所以石榴子石U-Pb年齡能精確厘定矽卡巖礦化時間(Dengetal., 2017a; Lietal., 2018, 2019; Duanetal., 2020)。本文石榴子石LA-ICP-MS原位U-Pb 年齡T-W圖解下交點年齡為34.77±0.38Ma(n=49, MSWD=1.5; 2s)，說明矽卡巖礦化年齡開始時間為34.77±0.38Ma。這一年齡結果與Fuetal.(2018)測得該礦床的退化蝕變階段熱液成因榍石的LA-ICP-MS原位U-Pb年齡34.3±1.2Ma在誤差范圍內基本一致，但精度更高；同時也顯示石榴子石代表的進化蝕變階段略早于退化蝕變階段，與成礦理論和地質事實吻合。

5.3 巖漿-熱液成礦時序

巖漿-熱液成礦過程具有多期多階段性，且礦化類型復雜多樣。在全面收集馬廠箐銅鉬礦床已發(fā)表的成巖、成礦同位素年齡的基礎上，結合本文新獲得的矽卡巖礦化時間(表4)，將馬廠箐礦區(qū)巖漿、熱液活動的時序精細厘定如下。馬廠箐為一復式雜巖體，侵入活動主要分為三個階段(圖11)：最早的巖漿活動開始于64.8Ma(羅君烈等，1994；彭建堂等，2005)，此時印度板塊與歐亞板塊發(fā)生了大規(guī)模碰撞，第一期斑狀花崗巖侵入；在48.0～46.5Ma進入主碰撞階段時，中期巖漿活動開始，這兩期主要為第二期斑狀花崗巖侵入(張玉泉和謝應雯，1997；郭曉東等, 2012；Liuetal., 2020)；在印度-歐亞板塊持續(xù)會聚擠壓時，晚碰撞造山運動開始于約40Ma，形成了大規(guī)模走滑剪切斷裂，也是巖漿活動最為強烈的一期，發(fā)育斑狀花崗巖+花崗斑巖+煌斑巖+正長斑巖+二長花崗巖組合，巖體年齡為37.93～33.77Ma左右，為最主要的成礦期(Luetal., 2012；Fuetal., 2018)。而矽卡巖型礦床礦化時間為34.54～34.3Ma、斑巖型礦化時間為35.8～33.9Ma(表4)，在誤差范圍內斑巖型礦化與矽卡巖礦化發(fā)生時間一致；且發(fā)生在正長斑巖和花崗斑巖侵位后(<2Myr)。成礦時間與晚期巖漿活動時間較為接近，可認為斑巖型礦化與矽卡巖型礦化為同期巖漿熱液活動所致，二者為同一巖漿-熱液系統(tǒng)的產(chǎn)物，喜馬拉雅期富堿斑巖的侵入為成礦提供了物質與動力來源，在侵入巖體和圍巖接觸的不同位置，分別形成斑巖型和矽卡巖型礦體。

6 結論

(1)馬廠箐石榴子石屬于鈣鋁榴石-鈣鐵榴石固溶體(Gro1-47And51-99)系列，可區(qū)分出三個世代，早世代石榴子石相對富鋁，晚世代以鈣鐵榴石為主。熱液接觸交代方式由早-中期的擴散交代作用過渡到晚期的滲透交代作用。石榴子石也從一個相對封閉的狀態(tài)變?yōu)檎袷?、開放的環(huán)境。物理化學條件為逐漸變高的氧逸度和由近中性向弱酸性變化。

(2)石榴子石的LA-ICP-MS U-Pb年齡限定了馬廠箐矽卡巖型礦床礦化年齡為34.77±0.38Ma，與斑巖型礦化年齡(35.8～33.9Ma)一致，二者形成于正長斑巖和花崗斑巖侵入之后的2Myr內，屬于同一個巖漿-熱液成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物。

致謝野外工作過程中得到云南地質調查局的幫助；電子探針分析實驗上得到山東省地質科學研究院李增勝研究員和宋英昕高級工程師的指導；審稿專家提出的寶貴意見使本文質量得到提高；在此一并表示衷心感謝。