元谋地区超基性岩浆型铂钯矿成矿作用探讨

姬 琦，张世涛，邹国富，罗书斌

（1．中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明650051；2．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）

0 引言

攀西裂谷的形成及峨眉山玄武岩的喷发是晚古生代扬子板块西缘重要的构造－热事件，对于裂谷的动力学机制、峨眉山玄武岩的成矿作用及与裂谷基性－超基性岩浆岩有关的铜镍铂族元素矿床一直是国内外学者研究的热点问题，熊舜华等［1］、黄开年［2－4］、宋谢炎等［5－6］、陶琰等［7－10］和朱丹等［11］对此已进行了大量研究，本文就云南元谋地区与超基性岩有关的岩浆型铂钯矿成矿作用进行探讨。

1 裂谷作用与岩浆活动

云南元谋地区地处扬子地块西缘的康滇地轴中段［12］。自元古宙以来，区内经历了多期的裂谷作用［13］，基性岩浆活动频繁，矿产丰富。裂谷活动主要有2个大的活动周期，即古元古代—新元古代的古裂谷和晚古生代晚期—早新生代的新裂谷。

长期以来，国内许多学者对该地区的裂谷作用给予了不同名称和涵义，如“康滇裂谷带”、“攀枝花—西昌古裂谷带”、“昆阳裂谷”、“川滇裂谷带”等，泛指康滇地区的古裂谷带；“攀西裂谷”、“康滇大陆裂谷”等，泛指康滇地区的新裂谷带。前人所用名称相近，而所代表的裂谷时代不同，容易混淆。本文将古元古代—新元古代的古裂谷带称为“川滇古裂谷带”，将晚古生代晚期—早新生代的新裂谷带称之为“川滇新裂谷带”。

（1）川滇古裂谷带：古元古代—新元古代时，元谋地区受拉张应力作用，沿裂谷带有碱性－基性岩浆喷发，如在云南大红山、元谋、四川河口、黎溪等地区有中心式碱性细碧角斑岩喷发，形成大红山群、普登岩群、会理群中的基性火山岩建造，形成了大红山、拉拉厂等海相火山－沉积型铜矿。

（2）川滇新裂谷带：晚古生代晚期—中生代时期，随着联合大陆Ⅱ的解体，位于扬子地块西缘的元谋地区在全球裂谷作用与元谋变质核杂岩的双重控制下，从晚古生代末开始了裂谷活动，同时伴有大规模玄武质岩浆喷溢和基性－超基性岩体入侵，如峨眉山玄武岩和黑泥坡、朱布岩体。

2 岩体特征

元谋地区岩浆活动持续时间长、期次多、岩性复杂，酸性—超基性岩浆均有活动。

区内的基性－超基性侵入岩以华力西期岩浆活动为主，平面上呈近SN向带状分布（图1），南起羊九河，向北经热水塘、罗叉、朱布至黑泥坡，平行分布于元谋—绿汁江大断裂或其次级断裂带西侧。本文将以黑泥坡岩体和朱布岩体为例进行阐述。

图1 元谋地区岩体及矿（化）点分布简图（据元谋幅、老城幅、大姚幅地质图修编）Fig．1 Simplified geological map showing intrusive body and ore occurrence distribution in Yuanmou district

（1）黑泥坡岩体：出露于黑泥坡村西及海朴山一带，呈小岩株产于普登岩群或晋宁期花岗岩中，呈近SN向展布，共可见5个侵入体，岩体面积0．05～0．8km2。岩体具明显的分异现象，由边缘至中心，由橄榄岩－橄辉岩过渡为辉长岩，中心出现少量闪长岩。岩石具蛇纹石化、绢云母化、钠黝帘石化等。岩石中含有少量磁铁矿及硫化物等，常见方解石、蛇纹石呈细脉穿插在岩石裂隙中。

（2）朱布岩体：出露于朱布村一带，近SN向椭圆形分布，呈西陡东缓、极不对称之岩盆，侵位于普登岩群片麻岩、片岩中，岩盆面积0．2km2。岩盆在西侧陡倾斜部位呈现出较完整的岩相带，由下至上依次为橄榄石带、辉石岩带、辉长岩带，各岩相厚度较大；东部缓倾斜部位的岩相带出露不完全，厚度也较小。各岩相带之间为渐变过渡关系。

3 地球化学特征

2007年4—8月，对黑泥地区进行了1∶1万土壤测量，采集土壤化探样品1 530件，样品送云南省地质矿产勘查开发局中心实验室，分析Au，Cu，Ni等3个元素。通过统计分析，得知元素在土壤中的含量均服从对数正态分布，并依次确定了Au，Cu，Ni等异常的下限值。Ni异常下限值为200×10－6，圈定出Ni异常区12个。其中，最具找矿意义的为华力西期超基性岩体周围的Ni9异常。

2008年3月，由云南省地质矿产勘查开发局中心实验室对Ni9异常内的79件样品进行了Pt，Pd等元素的分析。Pt元素在异常区土壤中的最大值为57．20×10－6，最小值为0．22×10－6，算术平均值为7．33×10－6；Pd元素在异常区土壤中的最大值为86．92×10－6，最小值为0．89×10－6，算术平均值为10．03×10－6。Pt，Pd的算术平均值远高于该元素在土壤中的质量分数平均值。

运用SPSS 13．0对 Ni9异常内 Ni，Pt，Pd 3个元素的79组数据进行统计分析，结果显示，Ni与Pt元素的对数相关系数为0．86，Ni与Pd元素的对数相关系数为0．78，Pt与Pd元素的对数相关系数为0．91。分别以Pt异常下限10×10－6，Pd异常下限15×10－6，运用 MapGis绘制 Ni9异常区 Ni，Pt，Pd的等值线图（图2）。

从图2可以看出，异常分布与超其性岩体吻合，Ni，Pt，Pd元素的异常重叠，浓度中心多，浓度分带完全，峰值大多沿异常区边缘分布。通过地球化学测量证实了在岩体外层和底部存在寻找一定规模铂钯矿床的可能。

4 岩石化学特征

朱布、黑泥坡超基性岩体中橄榄岩、辉石岩和辉长岩的 m′／f′值分别为2．64～4．32和0．64～1．47，橄榄岩的w（MgO）＝28．55%～33．59%［3］。一般 认为m′／f′低于6～7的超基性岩是由玄武质岩浆分异形成的［4］。朱布岩体辉长岩锆石 U－Pb年龄为（256．0±1）Ma，与峨眉山玄武岩的年龄一致［4］。

图2 Ni9异常区Ni、Pt、Pd元素综合异常图Fig．2 Map showing the nickel－platinum－palladium－Composite anomaly in Ni9anomaly area

朱布岩体的岩石化学成分（表1）显示，随着岩石基性程度的增加，MgO，CaO逐步增加，TiO2，Al2O3和Na2O相应减少。橄榄岩中 MgO，CaO，MnO，Al2O3，Na2O，K2O与原始地幔地球化学元素丰度（Taylor等，1985）类似，说明朱布岩体属于幔源铁镁质岩。从橄榄岩到辉长岩，MgO的质量分数由30．97%下降至7．70%，说明岩体的分异较为彻底。

稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（图3）反映，朱布岩体与峨眉山玄武岩的球粒陨石标准化曲线基本平行，只是朱布岩体总体上存在Eu负异常；各岩性的REE配分模式相互平行，随着岩石基性程度增加，REE含量相对减少；峨眉山玄武岩REE球粒陨石标准化曲线平行分布于辉长岩和辉石岩之间。

图3 峨眉山玄武岩和朱布岩体稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（据 Taylor and McLennan，1985）Fig．3 Chondrite normalized REE patterns of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

图4 峨眉山玄武岩和朱布岩体MORE标准化蛛网图（据Pearce，1983）Fig．4 MORB normalized spider diagram of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

洋中脊玄武岩（MORB）标准化蛛网图（图4）显示，朱布岩体与峨眉山玄武岩的MORB标准化曲线都呈现一个“大隆起”，曲线都略有右倾，强相容元素Y，Yb，Sc亏损，同属于拉斑－碱性板内玄武岩，这与川滇新裂谷的构造环境相一致。

朱布岩体不同岩石的稀土元素球粒陨石标准化配分模式表现为轻稀土元素富集型，曲线向右倾斜，且大体上平行。上悬矿体和边缘矿体的∑REE与橄榄岩相近，较其他岩石类型低（约为1／3～1／5），（La／Yb）N＝13～15，表明轻、重稀土已明显分馏。同时橄榄岩∑REE值和含矿橄榄岩∑REE值无明显差异，说明朱布岩体与矿石为深部熔离作用的产物［4］。

图5 朱布、金川、红旗岭、喀拉通岩石稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（据 Taylor and McLennan，1985）Fig．5 Chondrite normalized REE patterns of Zhubu，Jinchuan，Hongqiling and Kalatong intrusive bodies

在朱布岩体与金川、红旗岭、喀拉通的稀土元素球粒陨石标准化配分模式对比图（图5）中，除红旗岭REE总量低，轻、重稀土分馏较不明显外，朱布、金川、喀拉通配分模式都表现出轻稀土元素相对富集，并且曲线倾斜程度相似，同具Eu的负异常，说明朱布岩体具有较好的成矿地球化学条件。

朱布矿石的PGE质量分数从非含矿岩石→贫矿→富矿依次增加，显示与金属硫化物含量具有正消长关系［4］。从 Cu－Ni－PGE原始地幔标准化配分模式（图6）看出，矿石与非矿岩石的原始地幔标准化配分模式呈互补关系，这是分异结晶作用的证据；而上悬矿体和边缘矿体的原始地幔铂族元素标准化配分模式曲线大致平行，反映二者均为深部熔离作用的产物。

从表1不难看出，朱布岩体主要成矿元素Pt，Pd，Ni和S之间表现出正相关关系。

5 成矿模式探讨

朱布矿体中Pt和Pd的质量分数为原始地幔的100～1 000倍，表明朱布、黑泥等超基性岩体在侵入前就已在深部熔离为富含成矿元素Pt，Pd的超基性岩浆；同时，对朱布岩体稀土元素地球化学特征的研究也证明了矿石为深部熔离作用的产物。结合朱布铂族元素矿床的特征，我们认为元谋地区的超基性岩浆熔离型Pt－Pd矿成矿作用与华力西期基性－超基性岩有关；成矿作用不是一次简单的岩浆侵入作用成矿，而是与川滇新裂谷的构造演化密切相关，可分为以下3个阶段：

图6 朱布非矿石和矿石Cu－Ni－PGE原始地幔标准化配分模式图（据 Toylor，1985）Fig．6 Primitive mantle normalized Cu，Ni，PGE patterns of the rocks and ores in the Zhubu intrusive body

（1）深部熔离阶段：从核幔边界不断上升、演化形成的含矿岩浆，在到达地壳中间岩浆房后，由于构造应力的释放，岩浆上侵活动也随之停滞下来。随着温度、压力的降低，岩浆的物理化学条件也随之发生变化，产生深部熔离作用，即熔离出来的硫化物熔体在重力场效应下，呈“珠球”状不断向岩浆房下部沉聚，形成含矿岩浆和矿浆。

（2）就地熔离阶段：晚古生代晚期，伴随联合大陆Ⅱ的解体，川滇新裂谷开始裂化，并伴有大规模玄武质岩浆喷溢。处于地壳穹隆部位的元谋地区有源自上地幔的低位二次岩浆房，在地壳穹隆的深层次周期性拉张活动下，产生脉动性补给作用，形成多旋回堆积的层状富Pt－Pd基性－超基性岩体，在玄武质熔浆大量喷溢之后，穹隆轴部产生垂直差异运动，形成初始地堑。这些地堑产生的正断层为富含成矿元素的超基性岩浆和矿浆提供了上升的通道，当岩浆侵入到成岩空间，岩浆流动的速度减慢，由于温度的逐渐降低，压力随之减小，富矿浆熔离结晶成矿，在岩体底部形成厚度较大的原生富矿体。

（3）后期交代阶段：朱布矿体的围岩云英片麻岩显示强亏损Sr，Eu和强富集U，Th的特征，岩体的围岩与矿体、岩石有相同的微量元素特征［4］，表明岩体与围岩发生过混染作用，但这种交代作用较弱，尚未发现接触交代型矿体。

表1 朱布岩体岩石化学成分一览表Table 1 Chemical composition of the Zhubu intrusive body

［1］熊舜华，李建林．峨眉山区晚二叠世大陆裂谷边缘玄武岩系的特征［J］．成都地质学院学报，1984（3）：43－57．

［2］黄开年．峨眉山玄武岩的辉石研究［J］．地质科学，1988（1）：43－56．

［3］黄开年．峨眉山玄武岩是弧后扩张的产物吗？［J］．地质科学，1988（3）：289－298．

［4］黄开年，杨瑞英，王小春，等．峨眉山玄武岩微量元素地球化学的初步研究［J］．岩石学报，1988（4）：49－60．

［5］宋谢炎，王玉兰，曹志敏，等．峨眉山玄武岩、峨眉地裂运动与幔热柱［J］．地质地球化学，1998（1）：47－52．

［6］宋谢炎，侯增谦，汪云亮，等．峨眉山玄武岩的地幔热柱成因［J］．矿物岩石，2002，22（4）：27－32．

［7］陶琰，胡瑞忠，王兴阵，等．峨眉大火成岩省Cu－Ni－PGE成矿作用——几个典型矿床岩石地球化学特征分析［J］．矿物岩石地球化学通报，2006，25（3）：236－244．

［8］陶琰，朱丹，高振敏，等．云南金宝山铂钯矿Pd赋存状态的补充研究［J］．矿物学报，2007，27（3／4）：262－264．

［9］陶琰，胡瑞忠，漆亮，等．四川力马河镁铁－超镁铁质岩体的地 球化学特征及成矿分析［J］．岩石学报，2007，23（11）：2785－2800．

［10］陶琰，朱丹，高振敏，等．云南金宝山铂钯矿Pd赋存状态的补充研究［J］．矿物学报，2007，27（3／4）：262－264．

［11］朱丹，徐义刚，罗泰义，等．峨眉山玄武岩的输送通道：云南元谋朱布岩体［J］．矿物学报，2007，27（3／4）：273－280．

［12］云南省地质矿产局．云南省区域地质志［M］．北京：地质出版社，1990：611－634．

［13］云南省地质局．中华人民共和国共和国地质图说明书，1∶20万永仁幅［R］．昆明：云南省地质矿产局，1966．

［14］云南省地质矿产局．中华人民共和国共和国地质图说明书，1∶5万元谋幅［R］．昆明：云南省地质矿产局，1995．

［15］朱丹，徐义刚，等．峨眉山玄武岩的输送通道：云南元谋朱布岩体［J］．矿物学报，2007，（Z1）：273－280．

［16］朱丹，罗泰义，徐义刚，等．朱布岩体Soret分异成矿模型［J］．矿物岩石地球化学通报，2004，23（增刊）：109－110．

［17］刘民武，赫英．金川铜镍硫化物矿床深熔－就地成矿作用过程研究［J］．矿床地质，2003，22（3）：301－308．

［18］地质矿产部成都地质矿产研究所．康滇构造与裂谷作用［M］．重庆：重庆出版社，1987．

［19］中国科学院地球化学研究所．高等地球化学［M］．北京：科学出版社，1998．

［20］刘肇昌，李凡友，钟康惠，等．扬子地台西缘构造演化与成矿［M］．成都：电子科技大学出版社，1996．

［21］花友仁．扬子板块的地壳演化与地层对比［J］．地质与勘探，1995，（2）：15－22．

［22］汤中立，闫海卿，焦建刚，等．中国岩浆硫化物矿床新分类与小岩体成矿作用［J］．矿床地质，2006，25（1）：1－9．

［23］聂爱国，秦德先，管代云，等．峨眉山玄武岩浆喷发对贵州西部区域成矿贡献研究［J］．地质与勘探，2007（2）：50－54．

［24］Melenevsky V N，Fomin A N，Konyshev A S，et al．Contact coal transformation under the influence of dolerite dike（Kaierkan deposit，Noril’sk district）［J］．Russian Geology and Geophysics，2008，49：667－672．

［25］Chusi Li，Anthony J．NALDRETT，Edward M RIPLEY．Controls on the Fo and Ni Contents of Olivine in Sulfide bearing Mafic／Ultramafic Intrusions：Principles，Modeling，and Examples from Voisey’s Bay［J］．Earth Science Frontiers，2007，14（5）：177－185．

［26］Jaques A L，Huleatt M B，Ratajkoski M，et al．Exploration and discovery of Australia’s copper，nickel，lead and zinc resources 1976—2005［J］．Resources Policy，2005，30：168－185．

［27］Zhang Hongxiang，Liu Congqiang，Xu Zhifang，et al．A lower Proterozoic subduction system on the western margin of Yangtze Plate［J］．Scientia Geologica Sinica，2000，9（2）：133－150．