云南维西阿南多塘石英斑岩地球化学特征及其地质意义

李 强,左琼华,彭明兴,刘陈明，杨德敏

(云南国土资源职业学院，云南昆明 650217)

0 引言

石英斑岩是一种以石英为主要斑晶，基质主要为长英质的浅成岩、超浅成岩。石英斑岩主要产于陆内造山带和岛弧、陆缘弧等特定构造环境(黄祥林等，2018；Santos et al.,2019；王琦崧等，2019)。通过岩石主量元素、微量元素和稀土元素等地球化学特征研究以及地质年代学、岩相学研究，可以判别其地质构造环境和岩浆来源(Debbie et al.,2018；Zhou et al.,2018；Hu et al.,2019；Razieh et al.,2019)。

研究区位于云南兰坪-思茅盆地的北端，大地构造位置属“三江”成矿带中段江达-德钦-维西陆缘弧(王立全等，2000;胡清华等，2014)。该陆缘弧在中新生代相继发生了板块俯冲、碰撞、局部拉张成盆和陆陆碰撞等多期构造演化及复杂的岩浆-成矿作用，发育众多与板块俯冲、碰撞有关的含矿斑岩体(Sengor,1979；沈上越等，1995；莫宣学等，2001；李文昌等，2001；肖晓牛等，2009；陈建航等，2019；陈琪等，2021；段召艳等，2021；刘俊等，2021)。云南维西阿南多塘石英斑岩是研究区规模较大的含矿斑岩体。岩体东侧格坡落村附近的内外接触带北西向及北东向压扭性断裂破碎带中产有中等规模热液脉型锑矿床，与锑矿化密切相关，在“三江”地区以铜(钼)和金为主的斑岩型矿床中较为少见(王登红等，2004；曾普胜等，2004；董方浏等，2005；Hou et al.,2007；邓军等，2010；李文昌等，2011；Yu et al.,2014；杨富成等，2017；周晓丹等,2018)，值得重点关注。

前人对云南维西县格坡落锑矿床开展过一定程度研究，对阿南多塘石英斑岩研究较少。自20世纪50年代始，云南省地质矿产局区域地质调查队、丽江专区地质队、云南省有色地质局楚雄勘查院和云南国土资源职业学院等单位先后开展区域地质调查、矿产普查及详查①。蒋志荣和罗显辉(2009)总结了格坡落锑矿床地质特征及矿床原因，提出斑岩型锑矿床的观点。李强等(2017)分析了锑矿床构造控矿规律，认为该矿床是与阿南多塘石英斑岩密切相关的热液脉型矿床。

为进一步分析该岩体与格坡落锑矿的成矿关系,本次开展阿南多塘石英斑岩主量元素、微量元素和稀土元素地球化学特征研究，讨论了斑岩的形成背景、岩浆来源及成矿元素组合特征，为该类型含矿斑岩的研究提供有用信息。

1 地质概况

云南维西阿南多塘石英斑岩体位于维西县城NW约21 km处，岩体受风化剥蚀直接出露于地表。岩体沿北北西向攀天阁大断裂出露，侵位于三叠系上统石钟山组一段(T3s1)石英砂岩中，呈岩株产出,出露面积约5 km2(图1)。

图1 云南维西区域地质简图①Fig.1 Regional geological map of Weixi County,Yunnan①1-第四系；2-上新统三营组；3-中新统双河组；4-始新统美乐组；5-古新统云龙组；6-白垩系下统景星组一段；7-侏罗系上统坝注路组；8-侏罗系中统花开佐组1～3段；9-上三叠统石钟山组1～3段；10-上三叠统崔依比组1～3段；11-上三叠统攀天阁组；12-中三叠统上兰 组；13-上二叠统1～2段；14-下二叠统；15-二叠系片麻岩；16-泥盆系；17-石英斑岩；18-辉长岩；19-断裂；20-地质界线；21-矿床1-Quaternary；2-Pliocene Sanying Formation；3-Miocene Shuanghe Formation；4-Eocene Meile Formation；5-Paleocene Yunlong Formation；6-first member of Lower Cretaceous Jingxing Formation；7-Upper Jurassic Bazhulu Formation；8-member 1 ～ 3 of Middle Jurassic Huakaizuo Formation；9-member 1 ～ 3 of Upper Triassic Shizhongshan Formation；10-member 1 ～ 3 of Upper Triassic Cuiyibi Formation；11-Upper Triassic Pantiange Formation；12-Middle Triassic Shanglan Formation；13-member 1 ～ 2 of Upper Permian；14-Lower Permian；15-Permian gneiss；16-Devonian；17-quartz porphyry；18-gabbro；19-fracture；20-geological boundary；21-deposit

岩体东侧内外接触带发育多期活动断裂，格坡落锑矿床产于北东向和北西向压扭性断裂带中(图2)。矿体主要呈脉状、透镜状、囊状产出。矿石矿物以辉锑矿、脆硫锑矿为主，次为锑华、方铅矿、孔雀石和黄铁矿等。脉石矿物以方解石为主。矿石结构为它形、半自形细-粗粒结构，矿石构造有脉状、细脉状、块状和浸染状构造。矿区围岩蚀变有碳酸盐化、硅化、青磐岩化等，其中锑矿与碳酸盐化蚀变密切相关(图3a)。

图2 云南维西格坡落锑矿床地质简图①Fig.2 Geological sketch map of the Gepoluo antimony deposit in Weixi，Yunnan① 1-石钟山组一段;2-石钟山组二段;3-石钟山组三段;4-辉长岩体;5-石英斑岩体;6-断层及编号;7-地质界线;8-矿化带及编号； 9-采样位置及编号1-first member of Shizhongshan Formation；2-second member of Shizhongshan Formation；3-third member of Shizhongshan Formation；4-gabbro body；5-quartz porphyry；6-fault and number；7-geological boundary；8-mineralization zone and number；9-sampling site and number

2 样品采集及测试分析

在云南维西格坡落锑矿区采集新鲜无矿化石英斑岩样品7件，矿石样品5件(采样位置见图2)，委托澳石分析检测(广州)有限公司进行样品测试分析。制样方法：样品破碎后缩分出300克，研磨至200目。检测方法：M61-MS81电感耦合等离子体质谱稀土元素和微量元素分析；ME-XRF26d X射线荧光光谱熔融法岩石主量分析。分析精度大于5%。

3 地球化学特征

3.1 岩石学特征

云南维西阿南多塘石英斑岩新鲜岩石呈灰白色，风化面带灰绿色、灰黄色调，具斑状结构，块状构造。斑晶以石英(约占12%)和钾长石(10%～12%)为主，斜长石次之(2%～3%)；斑晶粒径为1～3 mm。基质以长英质为主，隐晶质结构，约占70%～75%。阿南多塘石英斑岩体结晶分异明显，具明显中心相和边缘相分带。中心相斑晶粒径较粗大，达4～5 mm，以石英斑晶为主。边缘相钾长石增加，斑晶粒径略小。该斑岩体东侧格坡落锑矿区热液交代蚀变明显，可见粘土化、硅化、碳酸盐化、绿帘石化等蚀变现象(图3)。

图3 阿南多塘石英斑野外及显微照片Fig.3 Field photos and micrographs of quartz porphyry in Ananduotanga-方解石辉锑矿脉；b-6号坑内石英斑岩；c-石英斑岩标本；d-斑岩显微照片(正交偏光);Q-石英；Kp-钾长石a-calcite stibnite vein；b-quartz porphyry in pit No.6；c-quartz porphyry specimen；d-porphyry micrograph (orthogonal polarization);Q-quartz；Kp-potassium feldspar

3.2 主量元素地球化学特征

7件石英斑岩主量元素含量及相关参数见表1。该斑岩主要有以下特点：ω(SiO2)含量较高，在68.74%～78.38%之间，平均含量为72.09%；ω(Al2O3)含量为11.54%～14.62%,平均13.45%。铝饱和指数为1.21～2.16，平均值1.56>1.1，属过铝质类型。ω(Na2O+K2O) 为4.5%～7.57%，平均值为6.03%，其中K2O/Na2O为9.09～150.25，平均112.94，K2O>>Na2O；在K2O-SiO2投影图中落入高钾钙碱性系列和钾玄武岩系列(图4a)。里特曼指数σ=0.57～2.23,<3.3,为钙碱性系列。铁镁指数(FMI)72.06～92.56，平均81.41，与世界花岗岩平均值(80)相当。

表1 阿南多塘石英斑岩化学成分表(%)Table 1 Chemical composition(%) of Ananduotang quartz porphyry

综上所述，云南维西阿南多塘石英斑岩总体表现为高钾高硅过铝质特征,在全碱-硅(TAS)分类图上投影到花岗岩及花岗闪长岩区域(图4b)，属高钾钙碱性系列。

图4 阿南多塘石英斑岩K2O-SiO2投影图(a) 和TAS投影图(b)(a-底图据Middlemost,1994；b-底图据Richwood,1989)Fig.4 K2O-SiO2 projection diagram (a) and TAS projection diagram (b) of Ananduotang quartz porphyry(a,base diagram from Middlemost，1994；b,base diagram from Richwood，1989)1-橄榄辉长岩；2a-碱性辉长岩；2b-亚碱性辉长岩；3-辉长闪长岩；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-花岗岩；7-硅英岩；8-二长辉长岩；9-二长闪长岩；10-二长岩；11-石英二长岩；12-正长岩；13-副长石辉长岩；14-副长石二长闪长岩；15-副长石二长正长岩；16-副长正 长岩；17-副长深成岩；18-霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩1-olivine gabbro；2a-alkaline gabbro；2b-subalkaline gabbro；3-gabbro diorite；4-diorite；5-granodiorite；6-granite；7-siliceous rock；8-monzogabbro；9-monzodiorite；10-monzonite；11-quartz monzonite；12-syenite；13-parafeldspar gabbro；14-parafeldspar monzonitic diorite；15-parafeldspar monzonitic syenite;16-syenoide;17-foidolite;18-dawsonite/phosphorite/coarse leucite

3.3 稀土元素地球化学特征

将云南维西阿南多塘石英斑岩稀土元素分析数据进行球粒陨石标准化处理及相关参数计算，见表2和图5a。该岩体稀土元素总量为242.87×10-6～299.51×10-6，平均259.45×10-6。LREE/HREE为2.42～3.26，平均3.03，属轻稀土相对富集型。(La/Yb)N平均为8.57>1，稀土元素球粒陨石标准化模式图较陡向右倾斜。δCe接近正常值，δEu为0.43～0.56，平均为0.47，属中等负亏损。

表2 阿南多塘石英斑岩稀土元素含量及其相关特征参数表(×10-6)Table 2 REE content(×10-6) and relevant characteristic parameters of Ananduotang quartz porphyry

图5 阿南多塘石英斑岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(a据Boynton,1984标准化数值;b据Sun and Mcdonough,1989标准化数值)Fig.5 Standardized distribution pattern of REE chondrites (a) and trace element primitive mantle normalized spider diagram (b) of Ananduotang quartz porphyry(a,after Boynton,1984;b,after Sun and Mcdonough,1989)

3.4 微量元素地球化学特征

将云南维西阿南多塘石英斑岩微量元素数据进行原始地幔标准化处理得图5b。根据表3和图5b分析可知，云南维西阿南多塘石英斑岩富集不相容元素Cs、Rb和产热元素Th、U、K，高场强元素Zr、Hf等也相对富集，亏损Nb、Sr和Ti。在微量元素蛛网图上，有明显的Th、Pb峰和尖锐的Ba、Nb、Sr、Ti谷。

表3 阿南多塘石英斑岩微量元素含量表(×10-6)Table 3 Contents of trace elements(×10-6) of Ananduotang quartz porphyry

阿南多塘石英斑岩元素对比值Ba/Sr变化较大，在3.59～16.59之间，平均值为7.80，高于正常花岗岩。Rb/Sr平均值为3.97>1。阿南多塘石英斑岩 Rb元素强烈富集，而Ba和Sr相对亏损，可能与斑岩中钾长石分离有关，说明岩浆经过充分分异。

该斑岩成矿元素以Sb-Pb-As组合异常为特征，其中Sb是黎彤和侥纪龙(1963)大陆地壳丰度值(Sb 0.5×10-6；Pb 13×10-6；As 2.2×10-6)的22～113倍，Pb为2倍左右 ，As为7～20倍。

本次实验还用光谱法测试了5件辉锑矿方解石样品微量元素含量(表4),5件矿石样品均出现了Sb-Pb-As组合异常，其中2件还出现了Zn异常，与阿南多塘石英斑岩成矿元素组合异常一致，说明阿南多塘石英斑岩可能提供了部分成矿物质，与格坡落锑矿密切相关。

表4 云南维西格坡落锑矿床矿石微量元素含量表(×10-6)Table 4 Contents of trace elements (×10-6) of the ore in Gepoluo antimony deposit

4 讨论

4.1 源区分析

矿区石英斑岩微量元素原始地幔标准化蛛网图显示(图5b)，该斑岩富集不相容元素Cs、Rb和产热元素Th、U、K及相关元素蜕变产物Pb，高场强元素Zr、Hf等也相对富集，亏损Nb和Ti，这些特征与大陆地壳微量元素原始地幔标准化蛛网图一致(Rudnick and Gao，2003)。同时矿区石英斑岩Rb/Sr均大于1，指示源区可能为上地壳(Taylor et al.，1985)。

Rudnick and Gao(2003)根据地壳稀土元素分布特征提出以下观点：上、(中)地壳较下地壳明显富集LREE，上地壳具δEu负异常，(中)地壳基本无异常，下地壳为正异常。阿南多塘石英斑岩LREE/HREE为2.42～3.26，平均3.03，属轻稀土富集型。δEu为0.43～0.56，平均0.47，中等负亏损(表2)，进一步证实了阿南多塘石英斑岩源区主要为上地壳。

另外，该斑岩铝饱和指数(A/NKC)在1.21～2.16之间，平均值为1.56>1.1，属过铝质类型，具S型花岗岩特征，说明岩源主要为上地壳沉积物(Chappell et al.,1974;Maniar et al.，1989) 。

4.2 大地构造背景

利用Pearce et al.(1984)的大地构造背景判别图作底图进行投影，在Ta-Yb图解中7个投点投在火山弧花岗岩区，在Y-Nb图解中全部落在火山弧和同碰撞花岗岩区，在Rb-Yb+Nb和Rb-Yb+Ta图解中投在同碰撞花岗岩区(图6)。与研究区所处大地构造位置江达-德钦-维西陆缘弧相吻合，形成环境主要与陆内板块碰撞有关。

图6 阿南多塘石英斑岩构造环境判别图 (底图据Pearce et al.,1984)Fig.6 Discrimination diagrams of tectonic environment of Ananduotang quartz porphy(base diagram from Pearce et al.，1984)VAG-火山弧花岗岩；WPG-板内花岗岩；Syn-COLG-同碰撞花岗岩；ORG-洋中脊花岗岩VAG-volcanic arc granite；WPG-intraplate granite；Syn-COLG-syn-collisional granite；ORG-mid-ocean ridge granite

早二叠世至晚三叠世是古特提斯洋向西消减、碰撞、封闭的关键时期。据王立全等(2000)研究，西南三江成矿带在二叠系至三叠系经历了俯冲造弧(P12-P2)-碰撞成弧(T1-2)-张裂成盆(T31-K)的复杂演化，相应的发育了一系列俯冲型弧火山岩、碰撞型弧火山岩和“双峰式”火山岩等。始新世的喜马拉雅构造运动，多次发生陆内板块碰撞造山运动，引发大规模的碱性岩浆活动，形成一系列富碱斑岩体,如云南马厂箐和大理北衙富碱含矿斑岩等(邓万明等，1998；葛良胜等，2002；温汉捷等，2003；徐受民等，2006；薛传东等，2008；谈荣钰等,2019；Liu et al.,2020)。

云南维西阿南多塘石英斑岩目前尚无同位素定年数据。利用传统的相对地质年代法，该岩体与晚三叠统石钟山组石英砂岩呈侵入接触关系，其侵入时代应晚于晚三叠世，推测为喜山期陆内板块碰撞(同碰撞)形成的火山岩。莫宣学等(2001)将这类火山岩称为“碰撞后火山岩”，认为“碰撞后火山岩”具有碰撞火山岩的岩石组合与特征，却形成于碰撞之后陆内环境。具有高Si和高K2O的特征，K2O>Na2O，A1/(Na+K+Ca)值为1.20～1.69，源区与S型花岗岩相似。

云南维西阿南多塘石英斑岩SiO2含量高，在68.74%～78.38%之间,铝饱和指数为1.21～2.16,K2O/Na2O为9.09～150.25，平均112.94，K2O>Na2O(表1),源区来自上地壳，也具有S型花岗岩特征，基本具备上述“碰撞后火山岩”特点。

5 结论

(1)云南维西阿南多塘石英斑岩属高钾过铝质钙碱性花岗岩，主量元素、微量元素和稀土元素特征显示其岩浆主要来源于上地壳，具S型花岗岩特征。

(2)云南维西阿南多塘石英斑岩形成于火山陆缘弧环境，是喜马拉雅造山期陆内板块碰撞形成的“碰撞后火山岩”，具有“碰撞后火山岩”高硅富钾的特征。

[注 释]

①云南宏昆矿业有限公司.2015.云南省维西县格坡落锑金多金属矿床详查报告[R].

[附中文参考文献]

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