云南中甸普朗斑岩铜矿成因探讨

尹 静, 邱文龙, 胡清华

(1.昆明理工大学,云南昆明 650093;2.云南省地质调查局,云南昆明 650051)

云南中甸普朗斑岩铜矿成因探讨

尹 静1, 邱文龙1, 胡清华2

(1.昆明理工大学,云南昆明 650093;2.云南省地质调查局,云南昆明 650051)

普朗斑岩铜矿位于义敦岛弧带南段,产于印支 -燕山早期普朗复式斑(玢)岩中。主要岩性由石英闪长玢岩、石英二长斑岩和花岗闪长斑岩组成,岩石化学和地球化学特征显示为碱性岩石系列 I型花岗岩。成矿流体具高盐度和成矿温度 150～300℃变化。硫同位素δ34SCDT为 -2.23‰～3.75‰,来源于深源岩浆。矿床的构造作用、液压致裂作用和蚀变脉体形成等成矿机理经历了一个复杂过程。成岩和成矿作用的时间大致为 235～206 Ma,具多阶段性,其中石英 -辉钼成矿阶段为(213±3.8)Ma,成岩和成矿时代主体为印支期。矿床蚀变由中心向外依次为硅化钾化带—绢英岩化带—青磐岩(角岩)化带的面型蚀变特征。成因类型属岛孤斑岩型铜矿床。

斑岩铜矿;地球化学特征;流体包裹体;硫同位素;测年同位素;中甸;普朗;云南

普朗铜矿位于义敦岛弧南段的格咱印支期火山 -岩浆弧的普朗铜矿床,规模达大型,伴生金、钼等,是一个具有超大型找矿潜力的斑岩型矿床。前人在矿床形成构造环境、矿床和岩石(体)特征及其时代等方面作了较多研究 (侯增谦等,2001,2004;李文昌等,2007;曾普胜等,2003,2006)。成矿规律和矿床地质特征也有较多的讨论与报道 (范玉华等,2006;李光军等,2005);矿床的辉钼矿 Re-Os成矿和矿化关系密切的钾化钾长石的 K-Ar年龄已经获得,矿化母岩石英二长斑岩中亦有少量Ar-Ar成果(曾普胜等,2006)等。但是,与超大型斑岩矿床匹配,与成矿有关斑岩的包裹体及其成矿温度、硫同位素及其成因系统总结等研究还较少。因此,笔者在原来研究成果基础上,以近年来对该矿床研究成果,系统分析成矿机理,对矿床成因进行探讨。

1 地质背景

普朗铜矿构造处于中咱微陆块东,甘孜—理塘结(缝)合带南段西则,二者夹持的义敦岛弧南段(侯增谦等,2004;尹光侯等,2009)(图 1),并属于东斑岩(斑岩 -夕卡岩成矿)带。带内主要出露上三叠统曲嘎寺组 (T3q)、图姆沟组 (T3t)、喇嘛垭组(T3lm)以及尼汝组 (Tn),岩石组合为碎屑岩夹火山岩、碳酸盐岩、硅质岩等。区内印支期中酸性浅成斑(玢)岩体发育,由石英闪长玢岩、石英二长斑岩及花岗闪长斑岩组成,属钙碱性系列的富钠质岩石①云南省地质调查局.2009.西南三江南段重大找矿疑难问题研究报告.。

矿床产于红山复式背斜南段东翼的次级黑水塘 -牙树背斜中。出露地层主要为上三叠统图姆沟组 (T3t),第四系冰川堆积 (图 1)。图姆沟组中有印支期普朗复式中酸性斑 (玢)岩体侵位。北北西向普朗河断裂和北东东向力中全达断裂控制了普朗岩体展布。

印支期普朗复式中酸性斑 (玢)岩体侵位于图姆沟组中。北北西向的普朗河断裂和北东东向的力中全达断裂控制了普朗岩体的展布。普朗复式岩体呈不规则状出露地表,面积约 12 km2,由石英闪长玢岩、石英二长斑岩及花岗闪长斑岩组成。岩体中构造裂隙发育,岩石蚀变强烈,具典型的“斑岩型”蚀变分带的特点。岩浆岩、围岩岩性、热液蚀变作用,以及热液运移和矿质沉淀的构造空间,控制了本矿床的产出 (范玉华等,2006;李光军等,2005)②云南省地质调查院.2008.中甸地区铜矿资源评价.。

2 矿区岩浆岩及其地球化学

矿区岩浆岩以侵入岩为主,次为火山岩,活动时限主要为 242～206 Ma(李文昌等,2007;曾普胜等,2003,2006),形成于印支期,侵入岩为与火山岩同源的浅成 -超浅成中酸性斑(玢)岩。要由半自形角闪石及黑云母组成;基质具玻基交织结构。安山岩类的化学成分如表 1所示,SiO2含量变化不大,属典型的中性岩,碱金属和碱土金属元

图1 普朗铜矿区地质图Fig.1 The geologicalmap of Pulang Cu orefield

2.1 火山岩

普朗铜矿区火山岩层位图姆沟组中段第一层(T3t2-1)中,以安山岩为主,斑状结构明显,斑晶主素含量虽有一定变化,在 w(Na2O+K2O)/%对 w(Si O2)/%硅碱图中样品基本集中在碱性和亚碱性分界附近,并与格咱印支期火山 -岩浆弧(区域)安山岩一致,表明相对于区域上变化则比较小。矿区安山岩w(Na2O)/w(K2O)值变化在0.61～1.80,区域安山岩变化在0.62～2.00之间。前者平均1.34;后者 1.94,说明矿区安山岩的 K2O含量相对较高,与含矿超浅成岩的侵入改造有关。样品总体w(Na2O)

安山岩微量元素 Sc 15×10-6,Rb 105×10-6,Sr 684×10 ,Zr 208×10 ,Nb 42×10 ,Ba 188×10-6,Hf 5.7×10-6,Th 5.6×10-6,V 171×10-6,Cu 58×10-6,Pb 49×10-6,Zn 84×10-6,W 1.4×10-6,Sn 2.2×10-6,Bi 0.09×10-6,Mo 0.51×10-6,与微氏值相比,Rb,Sr,Ba大离子亲石元素偏低,Nb,Zr,Hf非活动性元素偏高,余者与岛弧钙碱性玄武岩元素特征一致。

表 1 普朗矿区安山岩类化学成分Tab.1 The chem ical composition of andesite Pulang Cu orefield %

安山岩稀土元素ΣREE 210.9×10-6,LREE/HREE 5.24,(La/Yb)N15.6,(La/Sm)N4.4,(Gd/Yb)N2.3,δEμ0.96,稀土配分型式为右斜轻稀土富集型,具稀土总量较高,δEμ异常不明显,轻重稀土分馏程度较高等特征,与岛弧钙碱性岩石岛弧碱性玄武岩的稀土配分型式相似 (尹光侯等,2009;武汉地质学院,1980;程春华等,2010)。属钙碱性系列的富钠质岩石。

2.2 侵入岩

矿区普朗复式中酸性 -酸性斑 (玢)岩体。受北西向黑水塘(图 1中NW向断裂)及北东东向全干力达 (矿区不清,区域上明显)断裂控制,在平面上呈“喇叭”状,由 5个单岩体组成,遥感解译 5个单岩体在深部相连成一个。岩体与围岩呈港湾状接触,围岩具角岩化。主要岩石类型有石英闪长玢岩、石英二长斑岩、花岗闪长斑岩,岩浆分异过程具有从中性→酸性分异演化趋势。

2.2.1 中酸性侵入岩

矿区中酸性侵入岩主要是石英闪长玢岩、石英二长斑岩等,具斑状结构,基质具蚀变微细粒状结构,块状构造,斑晶成份主要为斜长石 (10%～15%)、钾长石(6%～10%)、少量黑云母,基质成份为斜长石(42%)、石英(20%)、黑云母(4%)、绢云母(5%)、方解石(5%),副矿物磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、锆石等,锆石晶型较复杂。岩石蚀变见绢云母化、钾化及硅化、绿泥石化。

岩石的化学成分 (表 2):SiO2一般为61.03%～70.58%,TiO20.46%～0.79%,与中国同类岩石平均化学成分相比 (武汉地质学院,1980),具 Si O2偏高 、低 Ti、贫Al及富碱等特征,岩石化学分类,总体与偏碱性的中酸性浅成斑岩相似。δ指数一般 1.32～2.77,属碱性系列,固结指数 SI为 10.02～28.5,变化大,铁质指数53.7～76.9,显示富铁的特征。铝碱指数0.79～1.16,大部分 <1.1,镁质指数 23.1～52.3低,MgO/(FeO)=0.7～3.8,属 I型花岗岩范畴。在 wSiO2(%)/w(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)(%)碱度划分图解中,大部分样品投入碱性区内,少量位于钙碱性区。在A-C-F图(图 2)中,样品分别投入 S型和 I型花岗岩区及其过渡区,在 Rb-(Yb+Nb)判别图解(图3)中位于同碰撞和火山弧区及其过渡区,总体表明属造山带花岗岩,并与源区性质和桥幔混染交代有关。

岩石的稀土元素丰度见表 3,∑REE一般为33.3×10-6～218.6×10-6,LREE/HREE 2.92～5.86,(La/Yb)N8.5～19.4,(La/Sm)N2.7～3.9,(Gd/Yb)N1.3～2.7,δEu 0.76～2.12,稀土配分型式为右斜轻稀土富集型 (图 4),稀土总量较高,δEu为较弱的负异常,总体一致。

岩石的主要微量元素丰度见表 4,一般为:Zr 165×10-6～239×10-6,Rb 63×10-6～154×10-6,Sr 601×10-6～813×10-6,Ba 718×10-6～2805×10-6,Nb 6×10-6～13×10-6,Ta 0～1×10-6,Hf 4.7×10-6～7×10-6,Th 8×10-6～12×10-6,U 1.5×10-6～2.9×10-6,V 81×10-6～162×10-6,Cu 20×10-6～10730×10-6,Mo 0.65×10-6～81×10-6,Pb 7.5×10-6～24×10-6,Zn 15×10-6～90×10-6,总体变化较大,大部分 Cu,Mo及少量Pb,Zn等元素高度富集。

2.2.2 酸性侵入岩

酸性侵入岩主要有花岗闪长岩、花岗闪长斑岩,具斑状结构和似斑状结构,基质具蚀变微细粒状结构,块状构造,斑晶成份主要为斜长石 (15%～20%)、钾长石(3%～5%)、少量角闪石和黑云母,基质成份为斜长石(15%～45%)、钾长石(1%～5%)石英 (20%～25%)、角闪石 (3%～5%)、黑云母(1%～4%),副矿物磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、锆石等。岩石蚀变见绢云母化、钾化及硅化、绿泥石化。

岩石化学成分见表 2,与中国同类岩石平均化学成分相比,Na2O最高达 5.66%,K2O 1.03%～2.51%,二者变化很大,可能与成岩后期广泛的热液蚀变交代作用有关 (曾普胜等,2006)。Si O262.97%～65.97%,Al2O314.80%～15.40%,Ti O20.75%～0.76%较接近,岩石化学分类总体与花岗岩类相似。δ指数一般 1.96～2.03,为钙碱性岩石系列,固结指数 SI在 29.3～32.8,分异程度高,铁质指数一般 30.2～49.8,较低,镁质指数 50.2～69.8,较高,属镁质岩石。铝碱指数 0.76～1.08<1.1,属非铝质钙碱性岩石。在 A-C-F图解中 (图2)主要投入 I型花岗岩区内,在 Rb-(Yb+Nb)判别图解(图 3)中位于同碰撞与火山弧过渡区。

表2 普朗复式岩体岩石化学成分及特征参数表Tab.2 The parameters and chem ical composition of Pulang double rockes %

岩石的稀土元素丰度见表 3,∑REE一般为55.1×10-6～151.6×10-6,LREE/HREE 2.68～4.58,(La/Yb)N6～15.7,(La/Sm)N2～3.7,(Gd/Yb)N2.2～2.6,δEu一般 0.71～0.85,稀土配分型式为右斜轻稀土富集型(图 4),δEu为较弱的负异常,总体与中酸性岩一致,稀土分馏程度较高,与活动大陆边缘 I型花岗岩稀土配分型式相似。

微量元素丰度见表 4,一般为:Zr 176×10-6～184×10-6,Rb 114×10-6～154×10-6,Sr 686×10-6～752×10-6,Ba 197×10-6～945×10-6,Nb 10×10-6～11×10-6,Hf 5.1×10-6～5.2×10-6,Th 14×10-6,U 2.2×10-6～3.5×10-6,V 128×10-6～155×10-6,Cu 30×10-6～1 052×10-6,Mo 1.1×10-6～1.9×10-6,Pb 8.6×10-6～10.9×10-6,Zn 38×10-6～46×10-6。Rb,Sr,及 Zr,Hf,Th较稳定,其余变化大,部分 Cu,Mo高度富集,前者可高达 200～300余倍,与中酸性岩十分相似 (李昌年,1992;韩吟文,2004;尹征平等,2010)。

普朗复式中酸性斑(玢)岩体总体 Cu,Mo,Au,Ag,Pb,Zn,W,Bi等金属元素,具有以复式中酸性斑 (玢)岩体为中心的对称环带状分带特点,Mo,W,Bi在内带,Cu,Au等贯通岩体和围岩,Ag,Pb,Zn等在外带。显示了“斑岩型”矿床矿化分带的典型特征 (李昌年,1992;韩吟文,2004)。

在岩浆热液与斑岩体发生水岩反应过程中,由于轻稀土元素离子半径较大、电位低,化学性质相对较活泼,易于被淋滤带出,致使岩体中的重稀土元素含量相对增高,其结果使得含矿斑岩稀土配分曲线随Cu品位增高而趋于平缓。由于 Eu元素更易于被富 Cl流体淋滤带出,使得含矿斑岩负 Eu异常通常呈现随矿化作用增强而增强的演化趋势。部分含矿斑岩叠加有后期形成的钾长石脉或钾长石 -石英脉,由于钾长石对 Eu元素的分配系数较大,使其 Eu亏损程度相对降低。

表3 普朗复式岩体稀土元素丰度及特征参数表Tab.3 The param eters and REE abundances of Pulang double rockes 10-6

表4 普朗复式岩体微量元素丰度及特征参数表Tab.4 The parameters and trace element abundances of Pulang double rockes 10-6

3 成矿流体包裹体

3.1 一般特征

普朗铜矿床的矿(岩)石矿物中流体包裹体比较发育,对不同部位铜矿化石英二长斑岩或铜矿石,以及穿插于矿石中的黄铜矿 -石英脉中石英、黄铁矿等 10件样品分析显示包裹体大多发育分布于石英颗粒中,原生包裹体多呈小群状、自由状分布。形态多样,呈米粒状、椭圆状多边形,少数为负晶形,大小为 2～50μm不等,多数在 2～20μm之间。常见有:①单相盐水溶液包裹体 (LH2O);②两相盐水溶液包裹体 (LH2O+VH2O);③纯 CO2两相包裹体 (LCO2+VCO2);④富含 CO2三相包裹体 (LH2O+LCO2+VCO2),可能含有 CH4和 H2S等成分);⑤含NaCl子晶矿物三相包裹体 (LH2O+VH2O+SNaCl)等 7种类型(表 5)。

在两相盐水溶液包裹体 (LH2O+VH2O)中其体系(表6)归属多数为NaCl-H2O-CaCl2体系,少数为NaCl-H2O-MgCl2体系,密度在 0.94～1.06(g/cm3)之间。

在富含 CO2三相包裹体 (LH2O+LCO2+VCO2)中其体系(表 7)归属均为 H2O-NaCl-CO2体系,密度在 0.24～0.73(g/cm3)之间。

含 NaCl子晶矿物多相包裹体 (LH2O+VH2O+SNaCl)中,气泡的均一温度为 140～230℃的范围,NaCl子矿物的均一温度为 280～450℃的范围,气泡比NaCl子晶矿物先消失,NaCl子晶矿物消失后的相应盐度为 37.22%～46.80%(表 8)。说明含NaCl子晶矿物多相包裹体 (LH2O+VH2O+SNaCl)为NaCl过饱和的盐水包裹体。同时也说明成矿流体为高盐度流体。

表 5 普朗矿区石英中流体包裹体类型大小及含量Tab.5 The type size and content of fluid inclusi ons in quartz of Pulang Cu orefield

表 6 普朗矿区LH2O+VH2O两相盐水溶液包裹体特点Tab.6 The inclusion characteristics of aqueous two-phase(LH2O+VH2O)salt of Pulang Cu orefield

因此,普朗铜矿成矿流体具有高盐度、中低温和NaCl过饱和的特点。而每件样品中流体包裹体组合多以 (LH2O)+(LH2O+VH2O)±(LCO2+VCO2)±(LH2O+LCO2+VCO2)+(LH2O+VH2O+SNaCl)组合特征,形成温度与均一温度不相当,密度相差较大。此外,含有 CH4和 H2S等成分,说明循环地下水和地下水 -岩浆流体的混和水是区或流体主要来源,显示多来源特点。

3.2 包裹反映的成矿温度

普朗斑岩型铜矿床的成矿温度与阶段性,从不同部位(深度)铜矿化石英二长斑岩或铜矿石中石英、黄铁矿的流体包裹体不同体系、不同相 5种类型均一温度。统计分析的包裹体测温频数直方图(图 5)呈现出明显的多峰值分布,温度集中在 160～240℃,280～320℃,340～380℃等,并从高温440℃到低温 120℃。表明斑岩热液成矿作用具有多期次、多阶段性,与斑岩成矿作用 (多阶段性)一致。也与野外宏观观察和围岩蚀变由一个蚀变中心向外呈带状分布的特点一致(郭欣等,2009)。

普朗斑岩型铜矿床的成矿温度温度集中在200～360℃,而穿插于矿石中的黄铜矿 -石英脉的均一温度为150～160℃。

此外,从表 5—8看出,流体包裹体研究还表明,成矿热液是一种以岩浆热液为主的富含 Cl-,HCO3-,CO32-,Na﹢,K﹢,Ca2﹢等离子的高温高盐度卤水体系。

表 7 普朗矿区含 CO2三相包裹体 (LH2O+LCO2+VCO2)特点Tab.7 The inclusion characteristics of contain CO2three-phase(LH2O+LCO2+VCO2)of Pulang Cu orefield

表 8 普朗矿区含NaCl子矿物三相包裹体 (LH2O+VH2O+SNaCl)特点Tab.8 The inclusion characteristics of contain NaC l three-phase(LH2O+VH2O+SNaCl)of Pulang Cu orefield

4 硫同位素

硫是斑岩铜矿得以形成的重要矿化剂,亦是探讨成矿物质来源的一种有效手段。对普朗代表性的金属矿物进行了单矿物分析(表 9)。矿石矿物硫同位素组成较为均一,δ34S=-2.2‰～3.8‰,平均值为 1.5‰,极差为 6.0‰。其中,黄铜矿的平均值δ34S黄铜矿为 1.2‰,黄铁矿的平均值δ34S黄铁矿为2.1‰,辉钼矿的平均值 δ34S辉钼矿为2.2‰,δ34S黄铜矿<δ34S黄铁矿<δ34S辉钼矿,该顺序与硫化物结晶过程中的34S富集顺序一致,表明在硫化物沉淀过程中硫同位素分馏基本达到平衡。一般而言,矿石矿物的δ34S并不等同于成矿流体的总硫同位素 (δ34SΣS)组成,但也可以根据矿物沉淀时的化学环境大致估计成矿热液的硫同位素组成。出现黄铁矿 -磁黄铁矿 -方解石组合时,黄铁矿的δ34S值大致相当于热液中的δ34S值。由此推测普朗斑岩铜矿成矿热液的δ34SΣS约为 2.0‰～2.3‰。普朗斑岩铜矿硫化物硫同位素组成直方图 (图 6)显示出δ34S基本呈塔式分布的特征,说明矿石硫具有单一来源 (王守旭等,2007)。由此可以推断,普朗斑岩铜矿硫同位素主要来源于上地幔或下地壳的深源岩浆,基本上没有受到上地壳沉积物硫源的混染。

表9 普朗铜矿硫同位素组成表Tab.9 The sulfur isotopic compositi on of Pulang Cu orefield

图 5 普朗铜矿区原生包裹体测温频数直方图Fig.5 Temperature histogram of p ri mary inclusions in the Pulang Cu orefield

图6 普朗铜矿硫化物硫同位素组成直方图Fig.6 The histogram of sulfide sulfur isotopic composition of Pulang Cu orefield

5 构造作用、液压致裂作用和蚀变脉体的形成

很多斑岩型铜矿都与隐爆作用有关,而普朗斑岩型铜矿地表调查和首产区多个钻孔地下 700余米深勘查中均未见到隐爆角砾岩,因此,普朗铜矿与隐爆作用关系不大。普朗铜矿产出的岩体中发育五组节理,裂隙发育程度一般每米十几条—数十条,铜矿化越好越强地段裂隙越发育。那么,普朗矿区矿体产出的矿石怎么会有那么多的裂隙存在呢?首先,岩浆活动晚期,冷却凝固产生的原生节理是裂隙形成的一个原因。第二,由于区域上大规模的走滑拉分作用形成的脆性断裂,影响到局部地区,形成更次一级的断裂或微裂隙。在俯冲造山过程中,形成的金属矿床与岩浆热液活动具有密切联系,含矿热液运移的通道和矿质沉淀的构造空间,直接影响着矿床的发育。普朗复式背斜构造的存在有利于深部岩浆向地壳浅部的升移,格咱深大断裂的存在及长期活动是诱发岩浆及热液迅速向地表运动并改变区域地球物理场的重要条件。是影响中甸岛弧带岩浆活动的关健。格咱深大断裂限制了岩浆活动的范围,使岩浆活动仅发育在该断裂的东侧,而该大断裂附近次一级构造裂隙的发育,为该区浅成 -超浅成岩浆的活动创造了有利的条件。受格咱深大断裂频频活动影响,次一级构造活动也频频发生,致使岩体中产生了大量的微裂隙,为含矿热液的活动提供了必要的空间,从而导致了矿质的运移和沉淀。在微细浸染型矿石形成后,伴随区域性的断裂活动,在矿体中又产生新的构造裂隙,在诱发新的含矿热液活动同时,产生了富黄铜矿的石英脉型矿石。第三,由于岩浆上升,驱动了热液活动,形成一系列热液活动中心,含盐度很高的热液反复在热循环中心循环,因为压力的作用使岩石破裂形成裂隙。

在研究岩、矿石的蚀变作用时,还注意到新生成的黑云母主要呈细鳞片状集合体沿岩石裂隙呈脉状分布。次生钾长石和碳酸盐等矿物一起呈脉状分布。绢云母常和石英、金属硫化物一起以脉的形式产出。晚期硅化以脉状发育为特征,特别是含黄铜矿脉体的存在,是富矿体的重要标志。

据容矿断裂与其脉状充填物之间的关系,可将容矿断裂形成的脉分为两类:一类称为后构造脉体,即在外力作用下形成断裂,后被脉体充填,断裂的形成与脉体沉淀之间无任何内在的联系。另一类是同构造脉体,即裂隙一旦形成,就被含矿热液所充填,且裂隙的形成是流体压力所为,它们近于同时形成,时差极小。前者强调裂隙的形成与脉体的充填是两个独立的阶段,且裂隙的产生与张开为外力所致;后者认为容矿断裂的形成和张力为流体所致,即含矿流体促使裂隙产生,并驱使裂纹扩展,最后形成含矿断裂,断裂(液压致裂作用)。

在岩浆晚期和岩浆期后热液阶段,普朗矿区成矿构造域内,岩石的渗透率下降,从而使汇聚在该成矿构造域内含矿流体压力增大,温度升高,形成高压热流体,当 P1≥σ3+T时 (T为岩石的抗张强度,σ3构造应力)则发生液压致裂作用。导致由流体压力劈开岩石而形成张裂隙,在张开的瞬间,因巨大的压力差,促使高压热流体迅速涌入张裂隙,形成含Cu,Au,Mo以及绿泥石、方解石、石英等含矿脉体,同时由于高温高压的热流体灌入,也促使裂隙周围的岩石发生一系列蚀变反应。在相互交代中形成星点状、浸染状或细脉浸染状乃致微细脉浸染状的矿石。在相互交代过程中也形成新的脉石矿物,从而使裂隙愈合。如角闪石蚀变成绿泥石、绿帘石以及黄铁矿脉,硅化、绢云母化后形成的石英脉,碳酸盐化形成的方解石脉等等。液压致裂作用既促进了普朗矿区矿体的形成,也促进了裂隙的愈合,是一个反复的过程。

同时普朗斑岩铜矿的成矿流体可能属超临界流体,超临界流体富含 Cu,Fe等成矿元素及 Cl-,HCO3-,CO32-,CO2,H2S,Na﹢,K﹢,Ca2﹢等组分。随着超临界流体的不断聚集,流体内压亦逐渐增大,当超过负荷压力时,即会发生液压致裂作用,并驱使裂纹扩展,致使斑岩体形成开放的裂隙群。成矿系统开放后,岩浆热液即在斑岩体周围对流循环。伴随成矿热液温度、酸碱度、成分等因素的变化,在岩体和围岩中形成了不同矿物组合的蚀变分带。由于成矿热液的物理化学条件发生重大变化,溶于其中的金属络合物开始分解,并沉淀成矿。值得注意的是,赋存于斑岩体矿物颗粒之间的岩浆期后热液,在成矿热液对流循环、蚀变矿化过程中,可以再次活化,对浸染状矿化起到一定的作用。

由此可以推断,普朗矿区岩石的破裂多为脆性破裂,这种脆性破裂的形成,不仅是不同时期、不同阶段、不同应力场作用下的产物,更重要的是在高压流体汇聚作用下递进变形的结果。“裂开”和“封闭”作用是裂隙形成和矿脉定位的对立统一过程,加上岩浆期后,多期次构造事件的叠加,使“裂开”和“封闭”的过程反复上演。这也标志着普朗矿区成矿作用的构造演化进入了一个最活跃的阶段,经历了一个漫长过程。这在普朗矿区同位素地球化学中得到证实。

6 成矿时代与期次

6.1 成矿时代

辉钼矿的 Re-Os体系可确定硫化物成矿的精确年龄,且允许诂计热液系统和成矿省的硫化物成矿的时限。普朗矿区的 Re-Os同位素年龄测样品取自普朗铜矿 KT1矿体,为含辉钼矿 -石英细脉之钾化硅化石英二长斑岩。其中 PL2-1-1,PL2-1-2,PL2-1-3是由 PL2-1的 3块样品分离出的辉钼矿,PL2-1-2点仅有 1块样品分离出辉钼矿,共 4件辉钼矿。辉钼矿单矿物是将样品在陶瓷盘磨机碾碎进行重液分离后,在双目镜下手选去除杂质而得的。各样品首先取自 1～20 mm宽的呈 X型分布于钾长石化黑云角闪石英二长斑岩中含辉钼矿石英脉。辉钼矿主要沿石英脉脉壁呈薄膜状分布,粒度极细。辉钼矿187Re和187Os含量由国家地质实验测试中心 (北京)Re-Os实验室用 TJA PQ ExCell I CPMS测定。分析可靠性用采自中国陕西省金堆城 -黄龙铺地区的碳酸盐岩脉型钼 -铀矿床的辉钼矿标样HLP-5进行检测。单个样品年龄测定的不确定性约为 2%。辉钼矿的总 Re,187Re,187Os和Re,Os模式年龄 (2σ),其等时线年龄为 (213±3.8)Ma(曾普胜等,2003,2006)。同时,普朗复式岩体的石英二长斑(玢)岩、花岗闪长斑岩黑云母或角闪石 Ar-Ar年龄212.1 Ma→211.0 Ma→206.4 Ma(李文昌等,2009)。因此,普朗铜矿矿化母岩、石英 -辉钼矿时代相近,成矿作用完成于印支期。

6.2 成矿期次

根据矿区矿床矿物组合、产出特征,矿化成矿期次可划分为以下几个期次:

(1)岩浆晚期矿化。岩浆晚期矿化是指富含钾质的岩浆气液的矿化作用,无天水参与,它由岩体内部向上、向外进行,与钾化相伴形成黑云母 -钾长石 -金属硫化物组合。

(2)岩浆期后热液成矿期。是最主要的成矿时期,各类主要矿化都由这种成矿作用形成。由早到晚、由内到外,由高温到低温分为三个矿化阶段:

高温阶段。在斑岩体内形成石英 -黑云母 -钾长石 -金属硫化物组合。

中温阶段。在斑岩体内形成石英 -绢云母 -金属硫化物组合。

低温阶段。矿化微弱,仅有少量青盘岩 -黄铜矿 -黄铁矿组合的细脉产出,未成矿体。

(3)表生期。KT1矿体西部、南东部附近,矿体浅部表生作用强烈,致使金属矿物黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿氧化成褐铁矿、孔雀石 (Cu2CO3(OH)2)。氧化带深 10～40 m,氧化带中铜部分淋失,矿体铜品位降低,在氧化过程中所形成的硫酸铜溶液,形成碳酸盐铜矿物。

7 结论

(1)普朗铜矿床成因为印支—燕山早期普朗复式斑(玢)岩体有关的斑岩铜矿床。岩体构造裂隙发育,岩石蚀变强烈,具有由中心向外依次为硅化核—硅化钾化带—绢英岩化带—青磐岩化带—角岩化带的面型蚀变特征。其岩石化学和地球化学特征与围岩安山质火山岩相似,并显示为碱性岩石系列 I型花岗岩,并发生壳幔混染交代作用。岩石Cu,Mo及 Pb,Zn等元素高度富集。

(2)流体包裹体类型多、形态复杂。成矿流体特征表现出来源广、高盐度、中低温的特点,矿区成矿温度为 150～300℃。测温频数直方图呈现出多峰值分布,表明热液成矿作用具多期次、多阶段性。

(3)硫同位素显示硫主要来源于上地幔或下地壳的深源岩浆,具有相对单一的硫源,基本未受上地壳沉积物硫源的混染。

(4)普朗斑岩铜矿主要含矿岩性为石英二长斑岩,成矿作用的时间大致为 235～206 Ma,具多阶段性,而石英 -辉钼成矿阶段年龄大致为(213±3.8)Ma,两者十分相近,明显区别于本岛弧带上的燕山期辉钼成矿作用,为印支期产物。

(5)普朗斑岩铜矿床的成矿史可以分为岩浆晚期矿化、岩浆期后热液成矿期 (高温、中温、低温阶段)、表生期,最重要的是岩浆期后热液成矿期中的高温阶段和中温阶段。

本文为国家 2006年科技支撑计划第七课题“三江”中南段铜、铅锌、金、多金属矿床综合勘查评价技术研究(2006BAB01A07)和云南省中甸地区铜多金属矿评价(12120107810017)项目成果,也是多年来在该矿区工作和勘查人员的成果,在此一并致谢。

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The Genesis i n Yunnan of Zhongdian Pulang Porphyry Copper Deposit

YI N Jing1, Q I U Wen-long1, HU Qing-hua2
(1.Kunming University of Science and Technology,Kunming,YN 650093,China;2.Yunnan Geological Survey,Kunming,YN 650051,China)

The Pulang porphyry copper deposit located in the Yidun arc with the southern section,produced in the Indo-porphyry in the early Yanshan Pulang duplex.Main rocks from the quartz diorite porphyry、quartzmonzonite porphyry and composed of granodiorite porphyry,the feature of petrochemistry and geochemistry show alkaline rock series of I-type granite.Ore-forming fluids high salinity and forming temperature from 150 to 300℃.Sulfur isotopeδ34SCDT:-2.23‰～3.75‰,from deep magma.Themetallogenicmechanis m of the construction of the role of deposit、hydraulic fracturing and the formation of alteration veins etc undergone a complex process.Diagenesis and mineralization time is roughly 235～206 Ma.with a multi-stage,and the one quartz-molybdenite mineralization stage for(213±3.8)Ma,nThe principal age of diagenesis and mineralization is the Indo-Chinese epoch.Alteration out ward from the centerwere:K of silicified zone-sericite alteration zone-propylitic alteration zone(hornfels)of face alteration features.The genetic type is the island arc porphyry copper deposit.

porphyry copper;geochemistry characteristic;fluid inclusion;Sulfur isotope;isotopic dating;Zhongdian;Pulang;Yunnan province

P618.41

A

1674-3504(2010)03-219-12

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.03

2010-04-05

国家科技支撑计划项目“‘三江’中南段铜、铅锌、金、多金属矿床综合勘查评价技术研究”(2006BAB01A07)

尹 静(1984—),女,硕士研究生,研究方向:矿床地球化学。E-mail:Jas mine031626@yahoo.com.cn