云南北衙富堿斑巖體特征與成礦關系

左瓊華，朱婉明，楊加慶，趙蓓蕾，徐永全，王文賢

(云南國土資源職業學院，云南 昆明 650217)

0 引言

北衙金多金屬礦床開采歷史悠久，經歷了明清時期的采鉛煉銀—解放初期的探鐵礦和鉛鋅礦—近期的鉛鋅銀金多金屬的開采過程。研究程度較高，主要集中在礦區金礦的礦床類型、成礦特征及成礦預測等方面(晏建國等，2002;崔銀亮等，2003;郭遠生等，2005;尹潘等，2005;姜華等，2007)和礦區熱水角礫巖成因(徐興旺等，2006)，而對與成礦關系密切的富堿斑巖體研究較少(胡祥昭等，1995;鄧萬明等，1998;吳開興等，2004;徐興旺等，2006)。根據筆者多次的實地調查研究，結合前人資料，著重探討了北衙金礦富堿斑巖體與成礦的關系，以期對尋找類似礦床起到一定的指導意義。

1 區域地質背景及礦區地質

1.1 區域地質背景

北衙金多金屬礦床位于揚子陸塊西緣的麗江—鹽源中生代地塊的南西端邊緣(宋煥斌等，1994)，是金沙江—哀牢山富堿斑巖金礦帶的一個重要的金礦床，處在巖帶由北西向轉為北北西向的轉折部位(薛步高，2011)，是與喜山期富堿斑巖有成因聯系的金礦床(圖1)。

1.2 礦區地質

礦區內出露的地層有二疊系上統峨眉山玄武巖(P2β)、三疊系下統(T1)、中統北衙組(T2b)，古近系麗江組(E2l)及新近系(N)，賦礦層位是三疊系中統北衙組(T2b)。

礦區構造與區域構造線方向一致，均呈近南北向展布。區內構造活動強烈，次級褶皺、斷層及節理(裂隙)發育。北衙組灰巖中溶洞、溶蝕構造普遍。

礦區內出露的巖漿巖以喜馬拉雅期形成的淺成富堿斑巖體為主，其邊部及外圍大面積出露華力西期峨眉山玄武巖(P2β)。主要斑巖體有石英正長斑巖、正長斑巖、黑云母正長斑巖及煌斑巖脈等，紅泥塘礦段還發育有次火山角礫巖。

北衙金礦床可分為東西2個成礦帶，其中西礦帶位于北衙向斜西翼，由萬硐山礦段、紅泥塘礦段、金鉤壩礦段組成;東礦帶處于北衙向斜東翼，由五里盤、筆架山、鍋蓋山礦段組成。

圖1 滇西地質構造略圖(a)及北衙礦區地質圖(b)

萬硐山礦段是礦區內礦化最好、規模最大的一個礦段，目前共圈出礦體60余個。礦體分布于石英正長斑巖體(脈)內、接觸帶的矽卡巖體中以及外側的北衙組灰巖節理裂隙及層間破碎帶中，產狀受巖體節理裂隙、接觸帶構造及圍巖的層間破碎帶控制。其中，萬硐山 KT52礦體單樣 Au品位最高41.76 g/t，一般 0.26 ～ 38.40 g/t，礦體平均品位3.14 g/t。從總體上看，礦體上部較富，往下變貧。“紅土型”KT4礦體單樣Au最高品位7.69 g/t，一般0.3～6.5 g/t，礦石品位普遍較低。

2 富堿斑巖體特征

2.1 產出特征

礦區共有8個富堿斑巖體，出露面積0.34 km2，約占礦區總面積的2.51%，巖體規模較小，最大的紅泥塘巖體也大概只有0.12 km2，主要是以巖墻(圖2)、巖床、巖株、巖枝等侵入到北衙組灰巖和麗江組碎屑巖中，分異、分帶不明顯，與圍巖呈不規則侵入接觸和斷層接觸，礦區多數石英正長斑巖體與礦化關系密切(表1)。

2.2 巖石學特征

北衙地區的富堿斑巖體巖石具明顯的斑狀結構，斑晶中除石英具溶蝕外，其他多是半自形—他形晶，基質為微晶—隱晶質結構。各類巖石學特征分述如下。

圖2 斑巖呈巖墻侵入到北衙組灰巖中

石英正長斑巖:呈巖株狀出露于西礦帶紅泥塘、萬硐山礦段，在筆架山礦段也有分布。巖石為灰色，斑狀結構，斑晶主要由正長石35%、斜長石10% ～15%和石英(2% ～5%)組成。正長石斑晶具多世代，呈自形—半自形板柱狀，粒度一般在1～5 mm，可見卡氏雙晶，多具正長石環邊，大多數已蝕變，質量分數占斑晶量的90%左右;石英斑晶表面非常干凈，具熔蝕，多呈似圓狀、港灣狀，粒度在1～3 mm，表面有少量裂紋;偶見鈉、更長石斑晶，以清晰的聚片雙晶為特征。基質具微粒—細粒結構，由鉀長石、石英組成。副礦物為鋯石、磷灰石、榍石、磁鐵礦(圖3)。

表1 北衙金礦區石英正長斑巖體特征及其與礦化關系

正長斑巖:主要分布于東礦帶桅桿坡—筆架山一帶，一般呈北北西向展布，大致呈巖床狀產出。巖石呈灰褐色，斑狀結構。斑晶為正長石30% ～50%、斜長石10% ～0%，其他含鐵礦物占10% ～30%，基質占 30% ～40%，蝕變微弱，僅見絹云母化。

黑云母正長斑巖:呈白色、灰白色，斑狀結構。斑晶主要由正長石(25% ～40%)、斜長石(30% ～40%)和少量的黑云母組成。基質約占25%，主要由斜長石、輝石和黑云母組成。在萬硐山見有2條巖脈，較大的7號巖脈穿切石英正長斑巖體及北衙組灰巖，呈近東西向展布，出露長約172 m，寬8～20 m，東端穿插于石英斑巖體中，接觸界線清楚。接觸帶有厚1～2 m的褐鐵礦，平均含Au 0.32 g/t，Ag 30 g/t，Cu 0.48%，Pb 0.04%，Zn 0.92%。

角閃正長斑巖:分布在碼頭灣一帶。巖石呈灰黃色，斑狀結構。斑晶質量分數50%，主要由正長石，角閃石和石英組成。正長石斑晶為自形—半自形柱粒狀，質量分數占斑晶的90%。角閃石為自形—半自形晶，質量分數8%左右，石英斑晶少量，具熔蝕，具浸染狀黃銅礦化。

2.3 巖石化學特征

從富堿斑巖體主要元素分析結果表看(表2)(徐受民等，2006)，北衙地區斑巖SiO2的質量分數指數在68.55% ～72.82%，屬硅酸過飽和。里特曼指數 σ 為3.51 ～4.96，為堿性巖，A/CNK 為 0.91 ～1.14，多數大于1.1，屬過鋁質巖，w(Na2O)+w(K2O)均大于9%。w(K2O)/w(Na2O)的比值變化較大，在1.51～20.21之間;所有富堿斑巖的MgO質量分數較低，在0.05% ～0.42%之間;Al2O3質量分數高且變化較小，在13.45% ～15.22%之間;w(CaO)值為0.03% ～1.64%之間。TiO2質量分數普遍較低，在0.15% ～0.45%之間。在全堿－硅圖解(圖4a)中全部落在堿性系列區，在K2O-SiO2圖解(圖4b)中落入鉀玄巖系列區，說明該類巖石屬于硅酸過飽和、過鋁質的富堿性巖石(晏建國等，2002)。

從圖5中可看出，雖然含礦斑巖與無礦斑巖微量元素配分曲線形態相似，但二者還是存在差異:含礦斑巖具有更高的LILE質量分數，強虧損HREE。含礦斑巖較無礦斑巖具有低的REE總量，含礦斑巖具弱的負Eu異常(圖6)。

圖3 北衙礦集區侵入巖顯微特征

2.4 富堿斑巖體同位素年齡

根據近年的測試成果(徐受民等，2006;郭遠生等，2005;宋保昌，2006;徐興旺等，2006)，礦區石英正長斑巖類年齡在24.56～38.36 Ma之間;2005年測得萬硐山60ZK5鉆孔中石英正長斑巖同位素年齡為(33.3±1.5)Ma(圖7)。表現多次侵位，萬硐山、紅泥塘巖體有一期侵位較晚外［(24.56～25.8)±0.13］Ma，其他巖體形成時段基本一致(33～38 Ma)，總體處于喜馬拉雅期(表3)。

根據野外觀察，礦區煌斑巖脈之間有相互穿插現象，呈穿插石英正長斑巖體產出，而黑云母石英正長斑巖侵入于古近紀麗江組上段(E2l2)和麗江組下段(E2l1)中(萬硐山56ZK10號鉆孔)，形成較晚，在3.66～3.78 Ma之間(晏建國等，2002)。

2.5 富堿斑巖體的成巖時期

富堿斑巖體的成巖時代有3期:早期是石英鈉長斑巖和煌斑巖在60～65 Ma侵位;中期石英正長斑巖在(33.3±1.5)Ma侵入，并伴有煌斑巖的侵入;晚期的黑云母正長斑巖在3.66～3.78 Ma侵位(徐興旺等，2006)。

與成礦密切相關的是33 Ma之后侵入的石英正長斑巖。堿性斑巖鋯石SHRIMP U-Pb方法測定的年齡值為34～33 Ma，可代表富堿斑巖體侵位的時間。

表2 富堿斑巖體主要元素分析結果表

圖4 北衙富堿斑巖全堿－硅圖(a)和K2O－SiO2圖(b)

圖5 含礦斑巖與無礦斑巖微量元素對比蜘蛛圖

圖6 含礦斑巖與無礦斑巖對比(圖4b)稀土元素配分模式圖

圖7 萬銅山石英正長斑巖SHRIMP年齡圖譜

3 富堿斑巖體與成礦的關系

礦體的產出在空間上無不與喜馬拉雅期富堿斑巖體有關，既產于外接觸帶圍巖之中，也產于斑巖體內，礦體一般分布在距巖體0～60 m的范圍內，在礦區北衙向斜兩翼紅泥塘、萬硐山、桅桿坡、筆架山等巖體內均發現有金多金屬礦體產出。巖體類型及規模控制了礦床(體)的分布、產狀、形態及規模，巖體產狀變化控制著金礦化的強度，產狀平直，礦化較差(筆架山);產狀變化大則礦化相對較好(紅塘山—萬硐山)。

表3 北衙礦區石英正長斑巖巖體同位素年齡

由表4可見，礦區石英正長斑巖及煌斑巖成礦元素的質量分數較高。石英正長斑巖中 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mn質量分數一般高出正長巖和花崗巖平均數倍至數十倍，為礦區成礦物質的主要來源，其在不同巖石類型、不同規模及不同產狀巖體中的表現各不相同，以小規模的石英正長斑巖巖枝與成礦最為有利，其多期次侵入及相伴的流體活動直接影響了成礦元素的富集和不同元素的組合形式，形成該區復雜的礦化類型和礦床類型。

表4 北衙金礦區石英正長斑巖主要礦化元素質量分數表

富堿斑巖體與成礦作用的關系主要表現如下。

(1)富堿斑巖對成礦作用的控制。地層蝕變前、后元素含量的變化關系反映圍巖熱液蝕變沒有發生成礦元素的大量帶出，而是不同程度地從流體中汲取了成礦元素。因此，地層不是成礦物質的主要來源，成礦元素的高富集是巖漿和含礦熱液活動的結果;區域地球化學異常與北衙地區富堿斑巖體的分布范圍相吻合;礦石中黃鐵礦中的Co，Ni質量分數及比值(w(Co)/w(Ni)﹥1)具巖漿或熱液成因黃鐵礦特征(吳開興，2004);礦石及礦化巖石的Pb同位素在組成范圍和分布趨勢上都與礦區及外圍富堿斑巖一致，說明富堿斑巖巖漿為成礦物質的主要來源。

(2)揮發組分對成礦作用的控制。富堿斑巖巖漿也是成礦流體的主要來源:富堿斑巖正長石斑晶具富Or的環邊，說明富堿性巖漿在成巖過程中已結晶分異出獨立的流體相;代表熱液成因的斑巖中礦化的石英網脈流體包裹體及黃鐵絹英巖化斑巖，次生石英具有斑巖的稀土元素配分模式，初始流體稀土配分模式的定量模擬也反映出類似的結果(宋保昌，2005)。因此，成礦流體最有可能由堿性巖漿分異而來;流體包裹體研究也表明初始流體為高溫(﹥460℃)、高壓(＞2 400 Pa)、高鹽度(40% ～50%NaCl)、富CO2(0.3～0.4 mol)的深源巖漿流體(宋保昌，2005);金屬硫化物硫同位素組成顯示較窄的 δ34S值變化范圍:－2.4×10－3～ +3.7×10－3，反映成礦流體的硫同位素較均一，顯示了巖漿來源的硫同位素特征。磁鐵礦的δ18O值很低，為2.7×10－3～5.1 ×10－3，相當于巖漿型磁鐵礦 δ18O值或其下限，代表熱液成因產于斑巖中的方解石脈和石英脈及磁鐵礦中白云石的δ18O為11.57×10－3～11.9 ×10－3，δ13C 為 －5.5 ×10－3～ －5.05 ×10－3，以及殼－幔混合He-Ar同位素組成(3He/4He=1.80～1.94 Ra，3He/36Ar=1.19 ×10－3～3.93 ×10－3)，并顯示明顯的He-Ar分異(40Ar*/4He=0.34～0.75)(宋保昌，2005)，這些特征強烈反映初始流體為由堿性巖漿分異而來的富揮發份巖漿流體。

北衙地區現已發現含揮發組分較高的礦物有:方柱石、綠色云母(含鐵金云母)、螢石和含氯角閃石等。含氯角閃石在單偏光下具有非常鮮艷的藍綠色，多色性顯著。與成礦有關的揮發組分富集的程度，不僅反映在巖漿期后氣液交代作用的產物上，而且還能在流體包裹體中顯現出來。在流體包裹體的液相成分中，F質量分數為0.10～7.10 g/t，Cl質量分數為1.31～10.2 g/t。上述事實說明，北衙地區的成礦流體富含揮發組分。揮發組分的存在為成礦金屬元素形成配合物并遷移、富集和沉淀提供了條件。

從北衙地區的地質特征和碳、氧同位素特征來看，造成金屬沉淀富集的主導機制是成礦流體與碳酸鹽巖或矽卡巖反應和成礦流體與大氣降水的混合。

許多研究成果表明，熱液系統在350℃以上，成礦物質主要處于遷移形式;熱液系統在350℃以下，尤其在300～180℃之間是矽卡巖型和斑巖型礦石沉淀富集階段。北衙地區矽卡巖石榴石包裹體均一溫度多數集中在230～280℃之間，斑巖中脈石英包裹體均一溫度為280～430℃，平均值為358℃。這可能是造成北衙金多金屬礦床以矽卡巖型礦床為主、斑巖型礦床為次的因素之一。

總體認為:與富堿斑巖有關的北衙金多金屬礦床具有成巖成礦多階段，形成礦種多的特點。其主要成礦物質來源于巖漿，成礦作用與巖漿的形成和演化分異密切相關。地殼運動及斷裂構造起到了礦源的激活以及導礦作用;上侵的富堿斑巖體及相關巖漿富含成礦元素，為成礦提供了豐富的礦液和熱源;當成礦母巖上侵到近地表時，由于周圍壓力的突然下降，形成隱爆角礫巖及其礦化。此外，圍巖是碳酸鹽巖，化學性質活潑，為礦液的沉淀提供良好的化學環境，形成了矽卡巖型金多金屬礦床。隨著溫度的繼續下降，巖體的接觸帶收縮形成裂隙，熱液中的金屬沿巖體裂隙和圍巖裂隙沉淀，形成了斑巖型脈狀、似層狀金多金屬礦體。原生金礦化體形成后，硫化物經后期強烈氧化改造發生氧化次生富集，形成了工業金多金屬礦床(崔銀亮等，2003)。

4 結論

礦區在喜馬拉雅期存在多期大陸巖漿活動，中期［(24.56～38.36)Ma］的富堿斑巖(石英正長斑巖)沿近南北向褶皺—斷裂分布，是成礦物質的主要來源。

巖體類型及規模控制了礦床(體)的分布、產狀、形態及規模，巖體產狀變化控制著金礦化的強度，產狀平直，礦化較差(筆架山);產狀變化大則礦化相對較好(紅塘山—萬硐山)。總的來說，以小規模的石英正長斑巖巖枝與成礦最為有利。

富堿斑巖體侵位于三疊紀中統北衙組(T2b)地層中，該地層為不純的碳酸鹽地層，化學性質活潑，巖溶構造、裂隙、層間破碎帶發育，形成礦液運移的通道或礦質沉淀的空間。

巖體與金礦化空間關系密切。礦體主要產于石英正長斑巖體(脈)內、接觸矽卡巖－構造破碎帶及外側的北衙組(T2b)灰巖的節理裂隙、層間破碎中。

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