马松岭铜矿区变火山－沉积岩系形成环境研究

杨钻云 施泽进 钟康惠 陈 波 刘珂辛

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都610059；2.四川省冶金地质勘查局606大队，四川 郫县611730）

扬子陆块西缘是中国重要的铁铜、稀土及贵金属成矿带，东连扬子地块，西接松潘－甘孜褶皱系，地理地质位置十分特殊，被誉为中国南方最重要的地质枢纽［1］。龙门山构造带位于扬子陆块西缘北段，由南而北分布着碧口群、刘家坪群、通木梁群、黄水河群（白水河群被统称为黄水河群）等前震旦纪变火山－沉积岩系［5］。上述变火山－沉积岩系对带内的有色贵金属成矿有重要控制作用，但由于其原始面貌被强烈变形、变质破坏，原岩和构造环境鉴别较为困难。龙门山构造带中段的黄水河群，因产有彭州式铜矿（马松岭铜矿）而受到人们的长期关注。彭县铜矿科研组（1977）曾对其中的变火山岩进行专门取样测试，匡学文等（1996）对马松岭组变火山岩的形成环境进行了初步探讨，刘肇昌等（1996）根据地体结构与岩石组合，将其划为亲弧地体［4］。但因为自然条件恶劣，工作一直未能深入，妨碍了对彭州式铜矿成矿机制和找矿方向的正确认识。

本文在全面搜集前人相关测试数据，对马松岭矿区出露广泛的变火山岩及其准同期变辉绿岩、赋矿变火山－沉积围岩进行补充采样和测试基础上，拟从岩石地球化学角度，对马松岭组变火山岩系及其准同期变辉绿岩的特征、形成环境进行分析。

1 变火山岩岩石地球化学特征

马松岭矿区火山岩具典型的双峰式分布特征（表1），按SiO2含量，绝大部分样品属于基性－中基性及中酸性－酸性岩。匡学文等（1996）根据SiO2含量将其划分为2类，即基性－中基性火山碎屑岩组合和酸性－中酸性火山碎屑岩组合。这两类组合的δ均小于3.3，CA＝62，均为钙碱性岩石系列。在化学成分上，变基性－中基性火山岩及变辉绿岩的常量元素平均值与大陆拉斑玄武岩和世界大洋玄武岩不同，比较接近于岛弧碱性玄武 岩。 在 TiO2－10MnO－10P2O5构 造 判 别 图（Mullem，1983）上，马松岭组玄武岩类大部分投于岛弧区，且大多数投在钙碱性岛弧玄武岩区（CAB），只有少数可能与原始岩浆中洋壳岩石的重熔组分有关，落在洋岛区（OIA）（图1）。Wood（1980）提出的 Hf／3－Th－Ta图解上（图2），基性－中基性岩组合和变辉绿岩大部分处于岛弧火山岩区。在按微量元素不相容性降低顺序排列的原始地幔标准化曲线（蛛网）图上，马松岭组玄武质火山岩均表现为类似锯齿状变化的特征曲线，呈较明显的“三隆起”型，总体上与岛弧玄武岩相似，尤其是与新赫布里底群岛的钙碱性玄武岩相似，而与洋中脊玄武岩和大陆拉斑玄武岩则明显不同。

表1 彭州式铜矿区马松岭组各主要变质火山岩化学成分Table 1 Chemical compositions of the main metavolcanites in Masongling Group of the Pengzhou－type cooper ore area

图1 马松岭组变质玄武岩类火山碎屑岩TiO2－10MnO－10P2O5 构造判别图解Fig.1 TiO2－10MnO－10P2O5tectonic discrimination diagram for pyroclastic rock of Masongling metamorphic basalt

图2 同构造环境的 Hf／3－Th－Ta图解Fig.2 Hf／3－Th－Ta diagram under different tectonic settings

匡学文（1996）、张鼐（1994）等对矿区内、外变火山岩的稀土、微量元素研究表明，基性－中基性岩组合稀土总量低，接近岛弧玄武岩，分配型式与现代岛弧玄武岩类似，而与大陆板内玄武岩和MORB玄武岩（Condie，1976）不同，Eu／Sm 值接也近于汇聚板块边界的火山岛弧，如日本岛弧；酸性、中酸性岩石组合的稀土总量及分配型式与日本黑矿型矿区长英质火山岩接近。在La／Sm－La图解（Jrenil，1978）上，马松岭矿区变质火山岩表现为相关的倾斜带状分布，表明其主要为地幔或地壳部分熔融形成的原始岩浆产物。

2 变辉绿岩岩石地球化学特征

辉绿岩是马松岭矿区内出露最多的基性火山岩，呈脉状、岩床状分布。辉绿岩一般具有顺层侵入特征。四川省冶金地质勘查局606大队在马松岭获得侵入黄水河群的变辉绿岩（角闪片岩）636 Ma的变质年龄，显示其为与变火山岩准同期的基性浅成岩。辉绿岩呈暗绿色－绿灰色，少数因蚀变而色稍浅；致密块状构造，具辉绿结构、斑状结构、嵌晶含长结构等；主要由长石、顽火辉石、石英、方解石等矿物组成，镜下长石多发育碳酸盐化和绢云母化。

为了研究矿区辉绿岩的化学特征，选取了4件结构不同的岩石样品作了化学全分析（表2），并采用A.H.查瓦里茨基法对分析结果进行计算和作图（表3），为了进行对比，图解中引用了4个较典型的不同系列的玄武岩的向量投影（图3）。

图3 A.H查瓦里茨基图解Fig.3 A.H Zavaritskii diagram

表2 变辉绿岩化学全分析（w／%）Table 2 Results of total chemical analysis of diabase

表3 变辉绿岩的查瓦里茨基法向量投影统计表Table 3 Zavaritskii vector projection statistical chart of diabase

从表2和图3可以看出，区内的辉绿岩除具有辉绿岩类共有的岩石化学特征外，还具有以下特点：

a.1号样品a值高，较非碱性玄武岩的各系列岩石都高；其余样品a值都较低，介于肯奈代的拉斑玄武岩均值与日本东北的拉斑玄武岩之间。

b.1号样品b值较低，但仍比日本东北的高铝玄武岩高。其余样品的b值介于肯奈代的拉斑玄武岩平均值与日本东北的拉斑玄武岩之间，远高于日本东北高铝玄武岩的高。

c.c′值较低，仅为一般玄武岩的1／5～1／8；2号、3号样品出现了a′值，虽然较低，仍说明岩石中的铝稍过饱和；3号样品的c值较其他样品低。这些都与岩石中出现的角闪石、贫钙易变辉石相吻合。

d.除1号样品Q值为正值外，其余样品均为负值。这与1号样品中出现了石英有关。

e.1号、3号样品的n值较低，可能与岩石中斜长石的绢云母化有关。

在都城秋穗图解（图4）上，4个样品均落入拉斑玄武岩区间内，2号及3号样品更靠近两个系列的分界线。

上述情况表明，矿区内变辉绿岩介于拉斑玄武岩系列及高铝玄武岩系列之间，属过渡类型；少部分岩石属拉斑系列，大部分应为高铝系列。

图4 都城秋穗图解Fig.4 Miyashiro Akiho diagram

3 含矿变火山－沉积围岩岩石地球化学特征

马松岭矿体的主要赋矿围岩为变质凝灰岩（特别是酸性凝灰岩）、变凝灰质白云质灰岩和变质硅质岩石。

对含矿围岩90件样品（马松岭含矿层77件、新开洞含矿层11件、马槽含矿层2件）。对岩石化学分析结果（表4），分别采用P.尼格里、A.H.查瓦里茨基和都城秋穗的方法进行了计算，得出了区内含矿火山围岩的主要特征为铝过饱和，SiO2饱和或过饱和，属于高铝玄武岩性质的钙碱系列。

表4 马松岭、新开洞、马槽含矿层赋矿围岩的岩石化学成分Table 4 Chemical compositions of ore－bearing surrounding rocks in Masongling，Xinkaidong and Macao

续表4

续表4

在90件样品的尼格里岩石化学指标中，有76件样品t＞0，3件样品t＝0，11件样品t＜0，表明含矿围岩除大理岩和变辉绿岩外，属铅过饱和；74件样品qz＞0（其中69件样品qz＞12；以变酸性凝灰岩最高，为351），16件样品（大理岩、变辉绿岩和变基性凝灰岩）qz＜0（其中9件样品qz＜－12），显示含矿围岩绝大多数SiO2过饱和；60件样品K＜50，4件样品K＝50，仅26件样品K＞50，显示含矿围岩钠含量普遍高于钾含量；55件样品mg＞50，1件样品mg＝50，34件样品mg＜50，显示含矿围岩镁含量普遍高于铁含量。

在尼格里图解（图5）上，90件样品的投影点大部分在靠近分界线部位的岩浆岩区域中，少部分在靠近分界线的沉积岩区域中，极少部分在岩浆岩区域和沉积岩区域的分界线上，表明含矿围岩中火山凝灰岩较多、正常沉积岩较少，多属过渡类型岩石。

在以SiO2质量分数和FeO＊／MgO质量分数比值为参数的都城秋穗图解（图6）上，绝大多数样品的投影点落在CA（钙碱系列）区，只有极少数的几件（主要是变辉绿岩）的投影点落在TH（拉斑玄武岩系列）区，说明围岩基本上属钙碱系列。

4 讨论

上述分析表明，马松岭铜矿区变火山沉积岩系主体为变岛弧钙碱系列，少量为变大洋岛碱性玄武岩和变正常沉积岩。

前人的研究已证实扬子陆块边缘存在中晚元古代蛇绿岩套［2，7］，应相伴岩浆弧；刘肇昌等从地体结构和岩石组合的角度将其划为亲弧地体［4］；张沛等也认为彭灌杂岩具消减板块边缘火山弧特征［8］。因此，其形成环境应属岛弧环境。

图5 含矿围岩的尼格里岩石化学图解Fig.5 P.Nigeli petro chemical diagram of the surrounding rock

图6 都城秋穗图解Fig.6 Miyashiro Akiho diagram

鉴于马松岭铜矿区变火山岩总体具有双峰特征，并含少量变大洋岛碱性玄武岩，故其形成环境应为张裂岛弧。这暗示彭州式铜矿可能是在VMS型矿胚基础上经后期改造而成。

矿区与火山－沉积岩系准同期的变辉绿岩，主体为高铝系列，少部分为拉斑系列。鉴于稍早的火山沉积岩系为张裂岛弧环境产物，变辉绿岩应为岛弧背景下的岛弧拉斑系列。所谓高铝系列系，应系受到不断成熟的过渡壳物质混杂的结果。

5 结论

a.马松岭铜矿区变火山－沉积岩系主体为岛弧钙碱系列，含少量变大洋岛碱性玄武岩和变正常沉积岩。

b.马松岭铜矿区变火山－沉积岩系应形成于张裂岛弧环境；彭州式铜矿可能是在VMS型矿胚基础上经后期改造而成。

c.马松岭铜矿区与变火山沉积岩系准同期的变辉绿岩应为岛弧拉斑系列，因受到不断成熟的过渡壳物混杂，而主体显高铝系列特征。

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