四川会理河口地区辉长岩地质特征及其成矿作用

龚晓波，胡阳，廖阮颖子，郭道军

(四川省地质矿产勘查开发局一〇六地质队，成都 611130)

0 引言

四川会理黎溪镇至河口乡一带出露的古元古代河口群，曾先后被命名为“河口层”、“河口组”、“河口群”等[1]，是一套由石英钠长岩(细碧-角斑岩系)、片岩、大理岩等组成的，且具有3个典型旋回特征的变质火山-沉积岩系。由于经历了多期次的构造岩浆活动，河口群现表现为以钠长岩、钠长斑岩、钠长浅粒岩、细碧岩、变火山角砾岩等火山岩与石英片岩、云母片岩等副变质岩系呈“整合”层状赋存。而拉拉式铁铜矿的铜矿体即赋存于中部旋回的上部钠质火山岩中(落凼岩组)，矿体呈层状、似层状、透镜状产出，叠瓦式排列，与围岩产状基本一致，因此曾被认为是火山喷发-沉积成矿形成[2]，但近年来的研究表明，拉拉式铁铜矿应为IOCG矿床[3-4]。众多学者采用锆石U-Pb、K-Ar、Rb-Sr等测年手段，对河口群中的富钠质火山岩、变质凝灰岩、石英钠长岩、凝灰质片岩、石英角斑岩等进行年代学研究，获得的大量数据基本一致地将河口群的形成时代限定于1.72 Ga—1.65 Ga左右(古元古代未—中元古代早期)[5-11]。

笔者在开展中国地质调查局项目“龙门山-滇中成矿带通安和宁蒗地区地质矿产调查”工作中发现，河口群中有大量的辉长岩体呈岩墙和岩床状侵入，多具顺层贯入之势，局部可见有铜矿化现象。研究区辉长岩与拉拉式铁铜矿在时空上具有密切关系，尤其是在落凼等矿区辉长岩与矿体在空间上紧密相伴。前人认为拉拉式铁铜矿的主成矿时期限定于1000 Ma—900 Ma，与Rodinia超大陆有关[12-13]；辉长岩与成矿关系不大，仅起到局部改造或破坏作用[10]。为了弄清楚研究区内各类辉长岩的形成、演化特征，以及与区域铁铜矿床成矿的时空关系和成矿作用，基于前人在河口群已有大量研究的基础上，本文采集了侵入于河口岩群的辉长岩样品进行岩石化学、年代学研究，以期对河口群的时代及地质特征、成矿作用进行探讨。

1 地质背景

河口群整体呈近东西向延伸展布，西为昔格达断裂所切，东被三叠系地层覆盖，由变质火山岩层和变质沉积岩层组成，自下而上分为大营山(岩)组、落凼(岩)组、长冲(岩)组三个旋回(或岩性组合)。其中变质火山岩层主要由角斑岩、角斑质凝灰岩、(石英)钠长岩、钾长石英变粒岩等角斑质岩石组成；变质沉积岩层主要由(石英)云母片岩、二云片岩、石榴石二云片岩夹碳质板岩、绢云千枚岩、绢云板岩、透镜状大理岩、变砂岩等组成。其中落凼(岩)组的变质火山岩层是落凼式大型铜矿床和石龙式磁铁矿床的含矿层位(图1)。

图1 河口群地质简图Fig.1 The geological sketch of Hekou group

研究区内辉长岩在会理县黎溪镇以南西的白云山一带和绿水镇拉拉铜矿区周边广泛出露，主要呈岩墙、岩床状产出，少量呈岩脉、岩枝状侵入。尤其是拉拉铜矿区内出露的辉长岩，受断裂构造控制呈东西向延伸，长度达4.5 km，南北最宽2～3 km，局部可见顺层贯入的趋势，且局部发育有铜矿化现象。在岩体边缘的围岩中常有同化混染现象，对矿体有破坏和捕虏作用。

2 样品采集及测试分析

笔者采集了侵入于河口群的辉长岩样品开展岩石化学分析和锆石U-Pb测年分析，样品岩石类型均为变辉长岩，呈块状构造，由普通角闪石，斜长石，石英及不透明金属矿物等组成，具有变余辉长结构。其中普通角闪石呈0.1～2.03 mm他形-半自形柱状，以细粒为主，强烈阳起石化仅存其假象，均匀分布；斜长石呈0.05～1.61 mm他形-半自形板状，部分呈自形板状，以细粒为主，强烈钠长石化，可见聚片双晶，较均匀分布；石英呈0.23～0.45 mm他形粒状，零星分布；不透明金属矿物呈0.01～0.14 mm他形-半自形粒状，零星分布。个别岩石中约80%以上矿物已蚀变。

样品岩石化学测试全部由四川地矿局德阳化探队测试中心完成。其中，硅酸盐测试采用重量法、容量法、ICP-AES法完成；稀土元素分析采用ICP-MS法检测；微量元素采用ICP-MS法及XRF法检测完成。

样品岩石分选的锆石样经制靶、阴极发光下的锆石结构观察与拍照后，选择确定最佳的待测锆石部位进行LA-ICP-MS测年；LA-ICP-MS测年工作由中国冶金地质总局山东测试中心完成。

3 岩石地球化学特征

结合前人对拉拉铜矿区的辉长岩测试成果，辉长岩样品中w(SiO2)一般为47.14%～50.74%，平均为47.45%。D1-1—D1-3号样品中的w(Na2O+K2O)、w(TiO2)值最低，w(Na2O+K2O)平均为3.29%、w(TiO2)平均为0.48%；D3-1—D3-8号样品中的w(Na2O+K2O)、w(TiO2)值最高，w(Na2O+K2O)平均为6.13%，w(TiO2)平均值为1.70%。D1-1—D1-3号样品w(Al2O3)值最高，平均为17.13%；D2-1、D2-2号样品中w(Al2O3)值最低，平均为12.13%。周家云等[8]采自拉拉铜矿区的辉长岩(样品号D3-1—D3-8)的岩石化学特征具有总体上接近于弱碱性玄武岩、明显不同于岛弧玄武岩的特点。

岩石的稀土元素总量具有较明显的分带性，越靠近矿区含量越高。在黎溪镇一带采集的D1-1、D1-2、D1-3号样品，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；而在石头沟一带采集的D2-1、D2-2样品，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。矿区采集的D3-1—D3-8号样品，w(ΣREE)明显高于前2组样品，w(ΣREE)=255.83×10-6～591.52×10-6；w(LREE)/w(HREE)值除2个样品为3.25～3.60外，其余均大于前2组样品，最大值为14.92；δEu有6个样品为正异常；δCe普遍小于1，处于0.85～0.95之间。在岩石稀土元素球粒陨石标准化图解(图2a)中，所有样品均具右倾的配分模式特征，说明岩石具有相似的源区和岩浆演化特征。配分曲线具有略大的斜率，说明岩石轻、重稀土元素分馏较强烈，岩浆发生长时间的分馏作用。

岩石微量元素组成相对于原始地幔来说均表现为不同程度的富集，在标准化配分蛛网图(图2b)上，曲线呈右倾、驼峰状，K、U、Sr、Nb、P等在曲线上呈谷值深陷，且不存在负相关性。

图2 辉长岩的稀土元素配分模式图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准化值据Sun和McDonough，1989)Fig.2 Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) of the gabrto

4 锆石LA-ICP-MS测年

对采集的新鲜辉长岩样品进行破碎、锆石单矿物的挑选，并进行透射光锆石研究、制靶和锆石阴极发光(CL)图的摄制。

辉长岩中的多数锆石颗粒长宽比介于2∶1～3∶1，部分颗粒接近1∶1，仅少数颗粒长宽比达4∶1～5∶1。CL图显示多数长轴状锆石均具有完好的核边结构特征，其中核部具有残余岩浆锆石的震荡环带结构特征。应用LA-ICP-MS技术对核部残余岩浆锆石进行测试，其数据显示，多数具岩浆环带核部锆石的w(Th)/w(U)值在0.4～4.8左右，进一步确定了其核部锆石的岩浆成因特点。

选取较为集中的数据求其加权平均年龄值，获得2个样品的年龄值分别为1728 Ma±19 Ma(图3a)和1037 Ma±22 Ma(图3b)，均代表了多期岩体岩浆的结晶年龄。

图3 变辉长岩锆石U-Pb谐和年龄图Fig.3 Zircon U-Pb age concordance diagram of metagabbro

5 讨论与结论

前人认为河口群的火山岩具有无混染作用的玄武岩特征[14]，形成于大陆岛弧的拉张环境[10]。辉长岩的岩石地球化学特征和部分图解表明岩石样品与洋中脊玄武岩、陆内及陆缘裂谷拉斑玄武岩等环境的岩石具有相似性，且具过渡型地幔岩浆源区特征和部分熔融岩浆特征。而在矿区的辉长岩则显示为碱性玄武岩成分，具有板内裂谷环境成因特征。

前人采用不同的测年方法对河口群的各种岩石进行了研究，主要方法包括K-Ar法、Rb-Sr法、Pb-Pb法和U-Pb法等。李复汉等[14]在河口群中获得1987 Ma±8 Ma(207Pb/206Pb)、1712Ma、1725Ma(锆石U-Pb)、1235 Ma±66 Ma、969 Ma±52 Ma、1006 Ma±60 Ma(Rb-Sr)等年龄数据；王奖臻等[3]获得拉拉铜矿辉钼矿的Re-Os同位素年龄为928 Ma—1005 Ma，认为其代表了拉拉铜矿的成矿时代；周家云等[8]在石英钠长岩样品中获得SHRIMP U-Pb年龄为1680 Ma±13 Ma；宋昊[5]在钠长岩中获得1725 Ma±98 Ma的锆石U-Pb年龄，其代表岩浆的结晶成岩年龄。上述年龄值明显地集中在1700 Ma—2000 Ma和800 Ma—1000 Ma两个年龄区段，与康滇地轴上元古代的3次重大地质事件对应[16]，也分别代表了河口群的生成年龄和变质作用事件时间[15,17]。

出露于河口群中的侵入岩体，周家云等采用Sm-Nd同位素定年法获得侵入于拉拉矿区的辉长岩850 Ma±10 Ma的等时线年龄，并认为其代表了拉拉矿区辉长岩的年龄，属于扬子地台西缘新元古代Rodinina超大陆裂解期[9]，指示了新元古代辉长岩浆活动对矿床的形成具有重要意义[18]。笔者在黎溪镇一带采集的一件变辉长岩样品显示具有1037 Ma±22 Ma的锆石U-Pb年龄；1∶5万河口幅区调获得了辉长岩体1695 Ma±16 Ma的锆石U-Pb年龄[19]；关俊雷等在变辉绿岩样品中获得了1710 Ma±8 Ma的不一致线与谐和线的上交点年龄[19]，与本次获得锆石U-Pb年龄(1728 Ma±19 Ma)大致相当。宋昊[5]对拉拉矿区附近河口群的花岗斑岩开展锆石测年获得1647 Ma±23 Ma的花岗岩成岩年龄，认为由于辉长岩岩体Sm-Nd同位素体系存在较大的不均一性或其同位素封闭体系在后期遭受了破坏，拉拉地区的侵入岩均形成于早元古代末期。以上这些数据从一定程度上也印证了河口群原岩成岩时代在早元古代晚期的观点。

李复汉等在河口群的辉长岩、辉绿岩中获得了1137 Ma、1488 Ma、1004 Ma、1145 Ma等K-Ar年龄，与笔者在黎溪镇采集的辉长岩锆石年龄大致相近。王奖臻等[3]认为拉拉铜矿具有2期成矿作用，第1期(集中在1712 Ma—1680 Ma BP)是康滇裂谷事件的产物，与拉拉矿床火山喷发成矿期对应；第2期(1000 Ma—900 Ma BP)是Rodinia超大陆裂解的响应，与拉拉铜矿变质热液成矿期[16]相对应。

综上，前人在河口群中获得的年龄数据大致相近，其中绝大多数年龄样品采集于河口群第二旋回(落凼组)，用这些获得的具体年龄数据可以将河口群的主要形成限定于古元古代晚期—中元古代，而拉拉铁铜矿的成矿年龄明显晚于河口群的形成年龄，从而也否定了拉拉铁铜矿属于火山喷发-沉积成矿的说法。

本次研究获得的年龄数据反映了研究区主要的区域岩浆构造热事件，1728 Ma±19 Ma年龄样品采集自侵入于河口群最下部的第一个岩性旋回中的辉长岩，其年龄数据与1∶5万河口幅区调、关俊雷等[19]获得的年龄数据在误差范围内一致；在黎溪镇附近采集的辉长岩样品中获得1037 Ma±22 Ma的侵位年龄并发现其岩浆锆石边部较窄的变质边；而拉拉矿区还存在850 Ma±10 Ma[9]的辉长岩，拉拉矿区铜矿体在石英钠长岩与黑云片岩的接触处和交替频繁的部位尤为富集。因此，可以认为河口群中的钠质火山岩为拉拉式铁铜矿的形成提供了物质来源，不同时期的辉长岩先后为成矿提供了动力，并对矿体进行了一定的富集改造。