保山金厂河铜锌铁多金属矿区辉绿岩锆石U-Pb年龄及意义

刘仕承，李加斌，王基元，谢 俊

(云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650200)

保山金厂河隐伏矽卡岩型铜锌铁多金属矿床位于云南保山市区360°方向，平距约24km处，矿床规模达中型。近年，不少专家学者对矿区成矿地质背景、矿床矿物特征、流体演化及成矿物质来源、成岩成矿时代等方面进行了探讨[1-14]，总结了成矿系统控矿因素和成矿模式[15-16]。然而，至今未揭露与成矿相关的中酸性岩体，沿断裂大量分布的辉绿岩也缺乏系统厘定，岩浆活动与成矿流体演化的互馈关系不明确。本文以金厂河辉绿岩为主要研究对象，分析成岩时代和空间分布，为金厂河构造-岩浆-成矿系统及其成矿时限提供进一步约束。

1 矿区地质

金厂河矿区大地构造位置处于三江特提斯构造域保山地块北缘，喜马拉雅东构造结“蜂腰”弧形构造南侧散开端近根部[17]，属冈底斯-念青唐古拉褶皱系南段，福贡-镇康褶皱带，保山-永德褶皱束北段之核桃坪复背斜东翼，保山-镇康铅锌多金属成矿带北段。已发现金厂河、核桃坪、黄家地、打厂凹、黑牛凹等十余个金、铜、铅、锌、金、铁等多金属矿床(点)[18-21]。

矿区地层主要出露寒武系上统核桃坪组(∈3h)灰绿、青灰色板岩夹灰白色大理岩、灰岩，沙河厂组(∈3h)大理岩化灰岩夹鲕状灰岩、砂岩、泥灰岩及板岩；位于核桃坪次级背斜东侧的北东向、北西向、近南北向组“入”字形断裂构造复合部位(图1)。受多期次构造叠加作用影响，多被切割成大小不等、形态各异的断块，总体显示轴线近南北向破背斜形态；区内主要见辉绿岩，局部少量辉长岩、辉绿玢岩，辉绿岩展布方向以北西向和近南北向为主，呈岩脉、岩墙及岩枝状沿构造带产出，一般长几米至几百米，宽几厘米至数十米，与围岩接触带局部显示多金属矿化；矿区主要有区域变质作用、热接触变质作用和动力变质作用，岩石普遍发生重结晶作用，形成大理岩化灰岩-大理岩、千枚岩、板岩及变质砂岩等，热接触变质作用主要形成矽卡岩、大理岩化灰岩等，动力变质作用主要沿断裂带形成构造角砾岩、碎裂岩及糜棱岩、断层泥等。

图1 金厂河矿区地质简图

1.1 矿床特征

矿床是以铜锌铁为主，共伴生铅、铜、金、银、硫等隐伏矽卡岩型多金属矿床。隐伏矿体位于地表下244m～900m，赋存标高1177m～1869m。主要产于核桃坪组中部矽卡岩带中，层状-似层状、透镜状为主，成群成带缓倾产出；受“矽卡岩层位”、“褶皱构造”双重因素控制；从上往下、由西向东均具Pb-Zn→Cu→mFe垂直分带和水平分带特征。

1.2 矿石类型

矿石自然类型：铜、铅锌矿为硫化矿石，铁矿为原生矿石。铅锌矿石中以硫化铅、硫化锌为主，其它为硫酸铅、碳酸铅、碳酸盐和硅酸盐中氧化物；铜矿石以硫化铜为主，其它为游离氧化铜和结合氧化铜；铁矿石以磁铁矿为主，含少量菱铁矿、赤铁矿，主要铁矿物为磁铁矿石。

1.3 围岩蚀变

铅锌矿围岩主要为大理岩，铜矿围岩主要为矽卡岩，磁铁矿围岩主要为矽卡岩及少量大理岩、钙质板岩、辉绿岩等。围岩蚀变总体中部强、上下部较弱，铅锌矿化主要发育于上部矽卡岩带，铜矿化主要发育于中部矽卡岩带，铁矿化主要发育于下部矽卡岩带。围岩中Cu、Pb、Zn、mFe等含量普遍较高，已接近矿化(矿体边界品位的二分之一)，少部分已达矿化甚至接近边界品位，特别是矿体顶底板等近矿围岩主金属矿化程度较高，与围岩界线大部分为渐变过渡。

2 辉绿岩特征及样品采集

金厂河矿区辉绿岩整体上沿区域主断层呈岩株状或岩脉状断续状线性分布，规模差异较大，其中以四房庙-魏家大山-护林房一带出露规模最大，面积0.4km2，其次为矿区西南部上坪子一带。整体上以成矿中心地带金厂河隆起-银汞山-四方庙一带辉绿岩蚀变现象最强烈，远离矿山辉绿岩蚀变程度逐渐降低。岩脉主要呈低角度相交或顺层状侵入寒武系沙河厂组；矿区1750m中段，辉绿岩展布受北东向中低角度断层控制，整体破碎；在钻探岩芯中，辉绿岩与矽卡岩接触部位，显示辉绿岩遭受矽卡岩热液渗透和蚀变，发育蚀变边，指示辉绿岩成岩时代早于矽卡岩(图2)。

图2 辉绿岩与矽卡岩接触关系

辉绿岩样品采自矿区地下开拓系统1720m中段8勘探线钻孔1720-ZK8K-7X中，采样标高约1580m，辉绿岩脉夹持于FeV9和FeV15矿体之间，总体厚度10m左右(图3)。辉绿岩矿化蚀变程度较高，选择相对新鲜的辉绿岩样品，进行薄片制备和后续年代学实验。

图3 辉绿岩剖面取样位置

样品编号1720-ZK8K-7X-TW1(图4)，主要为板柱状斜长石、细粒状辉石、鳞片状绿泥石、细脉状方解石及少量星点状金属矿物等组成，裂隙面见绿泥石薄膜；镜下观察岩石蚀变及变质较强(图5)，多数矿物已蚀变，新生矿物组合为绿泥石+白云石，大致可分辨原岩部分矿物晶形和结构。板柱状斜长石普遍碳酸盐化，杂乱分布搭成格架，沿格架间不均匀分布蚀变暗色矿物、绿泥石和显微粒状金属矿物，蚀变暗色矿物已碳酸盐化、绿泥石化，有不透明矿物析出，局部残留辉石，可能由辉石蚀变形成，具变余辉绿结构，局部蚀变暗色矿物大晶体粒内含半自形柱状蚀变斜长石假象，具变余嵌晶含长结构，晚期它形粒状方解石略均匀交代。次生及新生绿泥石、碳酸盐矿物占岩石90%。金属矿物主要由粒径≤0.1mm钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿等组成，星散浸染状，钛铁矿显微粒状、它形粒状，浸染状分布。它形粒状黄铁矿、黄铜矿零星分布。

图4 辉绿岩手标本

图5 白云石化绿泥石化辉绿岩(左为透射单偏光，右为透射正交偏光)

3 分析方法

锆石制靶及测试在河北廊坊尚艺岩矿检测技术服务有限公司完成，首先将挑选的锆石置于环氧树脂内，7000目碳化硅砂纸对其粗抛，然后用三氧化二铝0.05um细抛并清洗干净表面，露出锆石表面制成靶样。利用发射扫描电镜MIRA3进行CL成像，扫描时间2分钟，电压7Kv，得到环带清晰的阴极发光图像，选择锆石颗粒表面无裂隙、内部环带清晰、无包裹体位置作定年测试点。

辉绿岩中锆石U-Pb同位素测年测试利用LA-ICP-MS完成。New Wave Research(NWR)激光剥蚀系统由ArF193nm准分子激光器和光学系统组成，ICP-MS型号为iCAP RQ。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度。分析的激光束斑和频率分别为30μm和6Hz，激光能量密度5J/cm2。U-Pb同位素定年和微量元素含量处理中采用锆石标准91500(Wiedenbeck et al.，1995[22])和玻璃标准物质NIST SRM 610(Reed，1992[23])作外标分别进行同位素和微量元素分馏校正，以标准锆石Plešovice(Slama et al.，2008[24])为盲样，检验U-Pb定年数据质量。每个时间分辨分析数据包括大约30s空白信号和40s样品信号。分析数据离线处理(包括样品和空白信号选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal(Liu et al.，2008[25])完成。锆石谐和年龄图绘制使用Isoplot软件。所获同位素比值和年龄误差均在1δ程度，锆石采用206Pb/238U年龄。

4 分析结果

本次对金厂河矿区辉绿岩样品中岩浆锆石进行LA-CP-MS锆石原位U-Pb定年。锆石整体为透明无色，呈半自形柱状-椭圆状，局部受机械破碎而残缺，粒径100μm～120μm为主，具有较大的长宽比值(1.0～2.2)。透反射光照片显示，锆石裂隙和包体较为发育，在CL图像中，锆石除少部分为云雾状热液锆石和继承锆石外，发育振荡环带，且环带较宽，显示基性岩浆锆石特征[26](图6)。剔除热液锆石，选择无裂隙、无包体，震荡环带清晰部位进行LA-ICP-MS分析。本次样品年龄小于1000Ma，采用206Pb/238U组数据。

图6 金厂河矿区辉绿岩锆石阴极发光(CL)图像和U-Pb同位素分析点位

辉绿岩样品25个测试点LA-CP-MS锆石原位U-Pb定年。剔除10个谐和度低于90%数据后，最终获得15个有效数据点，数据见(表1)。样品U含量216.26×10-6～1032.83×10-6，Th含量61.35×10-6～152.43×10-6，Th/U比值0.08～0.48，平均比值0.18，除20211008G32中Th/U比值较小(0.08)外，其余点Th/U比值均大于0.1，具岩浆锆石特征。15个分析点落在一致曲线上及其附近，线性拟合较好，锆石206Pb/238U年龄分布区间457.26±3.06Ma～491.67±3.29Ma，锆石协和年龄470.56±0.87Ma(n=15，MSWD=1.8)，锆石加权平均年龄468.6±4.4Ma(n=15，MSWD=4.8)(见图7)，测试年龄数据整体谐和度较好，置信度约95%，数据可靠。

表1 金厂河矿区辉绿岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

图7 锆石协和年龄图(左)和及加权平均年龄图(右)

5 讨 论

金厂河矿区至今未揭露与成矿有关的中酸性岩体，仅见辉绿岩呈大量岩株、岩脉状沿区域断层断续分布，目前对辉绿岩年龄及地质意义的认识还存在分歧。早期研究者认为矿区内核桃坪矿区辉绿岩与矿体或矽卡岩接触面附近，矿化作用可见明显增强，辉绿岩可能提供了一部分矿质来源[27]，矿体走向延伸局部可见被辉绿岩截断现象[28]；然而矿石和矽卡岩中δ30Si值分别为0.3‰～0.6‰和0.7‰～0.6‰，二者较为一致，而辉绿岩δ30Si值0.00‰～0.3‰，存在较大差异[3]，此外通过辉绿岩锆石U-Pb年龄[12、29、30-31])与区域成矿Rb-Sr等时线年龄对比[11、32，均显示辉绿岩形成时代远早于成矿，在成矿中作为化学障，使矿化局部增强[33]。

近年矿区不同部位出露的基性岩相关成果显示，核桃坪矿区辉绿岩成岩年龄195.0±5.3Ma[29]，黑牛凹矿区辉绿玢岩成岩年龄212±4.9Ma[30]，金厂河辉绿岩侵位结晶年龄214.3±3.8Ma～213.9±2.9Ma[31]，刘学龙对金厂河辉绿岩进行岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究后认为，辉绿岩富CaO、MgO和Al2O3，贫TiO2和P2O5，形成于板内伸展构造环境中下地幔物质上涌过程，结晶和侵位时代213.9Ma～216.9Ma[14]，结论均比较一致，属晚三叠世侵入岩。

本次岩浆锆石年龄457.26±3.06Ma～491.67±3.29Ma，指示金厂河辉绿岩侵位时代属早古生代奥陶世。与保山地块早古生代平河花岗岩锆石U-Pb年龄480Ma～486Ma具有一致性[34]。在此阶段，原特提斯洋板片俯冲于冈瓦纳大陆之下，在腾冲、保山、贡山等地区形成广泛分布的岩浆响应[35-36]。早古生代奥陶世锆石和晚三叠世锆石均有清晰的震荡环带且在矿区广泛分布，表明辉绿岩是不同时代岩浆活动的产物，形成时代可能具有多期性。

根据本次样品岩相特征，金厂河辉绿岩与矽卡岩接触面清晰，未发生交代作用，并在辉绿岩一侧遭受热液蚀变，且在辉绿岩岩芯中远离接触面，蚀变程度明显降低。本次采样的辉绿岩脉两侧矽卡岩矿化均见显著增强，磁铁含量达工业品位，结合核桃坪矿区内闪锌矿Rb-Sr等时线年龄117～120Ma[11]。认为辉绿岩样品成岩时代应早于成矿，与矽卡岩不存在矿质的亲缘性。另外，辉绿岩侵入体作为早于成矿的隔水层，在成矿过程中，起到遮挡矿液流动的作用，在局部形成地球化学障，使矿质相对富集。

6 结论

金厂河矿区辉绿岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄470.56±0.87Ma，属保山地块内早古生代岩浆活动产物；辉绿岩成岩可能具多期性，本次测得辉绿岩成岩年龄应早于成矿年龄。