云南羊拉銅礦含礦巖系稀土元素特征及其意義

尹光候，朱 俊，尹 靜

(1.云南省地質調查局，云南 昆明，650051；2.昆明理工大學，云南 昆明 650093；3. 云南省地質調查院，云南 昆明 650051)

羊拉銅礦位于江達—維西陸緣火山弧(李定謀等，2002；王立全等，1999)[1、2]加仁巖體的北傾覆端。礦區由里農、路農、江邊3個礦段組成，其銅資源量達大型，且品位富，伴生金、鉬等。是一個具有巨大找礦潛力的沉積—矽卡巖—大脈型/斑巖型疊加礦床，已引起國內外眾多學者的關注。有關礦床產出環境、含礦地層、礦床地質特征、礦床的成因、成礦機制、成礦學等方面已有較多的報道(劉增乾等，1993；何龍清，1998；魏君奇等，2000，1998，1997；路遠發等，2000，1998；李光軍，1997；何龍清等，1998)[3-11]。筆者僅通過所承擔的“羊拉銅多金屬礦集區疊加成礦及資源利用研究”課題研究，提供礦床的廣義含礦巖系的稀土元素地球化學成果，為礦床的疊加成因進一步研究提供依據。

1 礦區及外圍地質概況

羊拉銅礦區及外圍主要出露有泥盆紀(D)、石炭紀—二疊紀(C-P)、三疊紀(T)地層等(朱俊等，2009)等[12]，為一套中—基性火山巖和火山碎屑巖、砂泥巖質巖及碳酸鹽巖類構成的類復理石建造。其中，泥盆系為主要賦礦層位，并與花崗閃長巖接觸帶和伸入圍巖中發育(順層層狀)矽卡巖或矽卡巖化、角巖化等，及不同程度的矽卡巖型銅礦，或矽卡巖型銅、鉛鋅礦化(圖1)。

區內巖漿活動有海西期、印支晚期(T3)，燕山期及喜馬拉雅期。其中，海西期以火山活動為主，形成玄武巖、角閃安山巖等，屬于(大洋)島弧玄武巖(李定謀等，2002；魏君奇等，1999)[2、7]。印支晚期—燕山早期僅為中酸巖的侵入活動，發育有花崗閃長巖、斜長花崗巖、石英閃長巖、二長花崗巖及花崗斑巖等，并顯示由中性到酸性演化的趨勢，形成了受金沙江斷帶控制與沿其展布的加仁花崗巖帶(劉增乾等，1993)[4]及其相關的成礦作用，圍繞該巖帶具有眾多的礦床、礦點及化探異常分布。該巖帶中的江邊礦段(圖1)花崗閃長巖Rb-Sr年齡227.08±1.38Ma(課題組)；加仁村的花崗閃長巖、石英閃長巖的Rb-Sr年齡208.25±5.245Ma(魏君奇等，1997；路遠發等，2000；魏君奇等，1997)[6、8]，屬印支晚期。里農礦段西部爆破角礫巖筒花崗斑巖(圖1)，全巖Rb-Sr等時線年齡202Ma(潘家永等，2000)[13]，屬燕山早期。據巖石學及巖石地球化學特征分析，源區具有殼幔混合特征，屬同熔型花崗巖(魏君奇等，1997，1999)[7、8]

該區SN向延伸的羊拉和金沙江斷裂是控制全區沉積和變質作用、巖漿活動和相關的成礦構造，NE向次級斷裂與派生的“入”字型斷層為控礦斷裂，并切錯了早期SN向斷裂及褶皺構造(圖1.F4)。

圖 1 羊拉銅礦區地質略圖

2 含礦巖系特征及其意義

羊拉礦區賦礦地層，或礦體圍巖為一套火山—沉積巖系，由火山巖、砂巖和粉砂巖、板巖、硅質巖、碳酸鹽巖類等組成。1∶20萬得榮幅(四川區調隊，1977)依據層序地層方法命名為二疊紀嘎金雪山群上亞群(Pgj)。課題依據含礦巖系上部層位中發現中晚泥盆世牙形石(朱俊等，2009)[12]，以及上覆與成礦無關的貝吾組(C1b)裂谷洋盆玄武巖中鋯石U-Pb年齡361±8.5Ma、296.1Ma(魏君奇等，1999)[7]，及下伏有志留系出露等，將其劃歸為早泥盆世江邊組(D1j)，分三段，及中、晚泥盆世里農組(D2+3l)，分二段(圖1、2)。此外，含礦或成礦有關的巖石為前述印支期—燕山期花崗閃長巖、花崗斑巖、隱爆角礫巖筒(斑巖)，及其圍巖接觸帶形成的層狀矽卡巖、塊狀矽卡巖等。

圖2 羊拉銅礦含礦巖系綜合柱狀圖

綜合礦區含礦巖石、礦體圍巖，成礦有關的各類巖石，含礦巖系的主要巖石類型有綠泥石板巖類、砂質板巖類和硅質巖、碳酸鹽類及火山碎屑巖、矽卡巖類，部分變質基性火山巖及斑巖類。

2.1 主要巖石類型及其特征

變質基性火山巖：分布于中晚泥盆世里農組中，常以<1m厚的層狀，夾持于碳酸鹽巖和砂板巖中，輝綠結構的特征明顯，見有杏仁狀和氣孔狀構造。基質中輝石約35%自形板狀培長石約60%。蝕變主要有次閃石化和透輝石化、綠泥石化與黃銅礦及黃鐵礦化物等。

變質砂巖、板巖：具層(板)狀構造，局部顯示流動狀凝灰構造，表明巖石中含有火山質特點。巖石具有較強的絹云母化，可構成絹云母(微晶)片巖，并不均勻的微細粒石英分布。

綠泥板巖：分布于泥盆系中，含有較多的綠泥石，顏色較深，恢復原巖為火山碎屑沉積物巖，屬中基性火山碎屑物質經海解變質而成，具變余凝灰質、泥質結構，塊狀構造。

絹云板巖、砂質板巖：主要由絹云母組成，少量石英組成。巖石色淺，為原砂質、粉砂質、泥質巖石經絹云母化變質而成，巖石中可見絹云母集合體呈揉皺狀等。

花崗閃長巖、花崗(斑)巖類：屬于印支晚期加仁花崗巖帶北段部分。據巖石特征和相變關系等，此類巖石(體)為巖漿的多次活動產物，侵入泥盆系中，與圍巖接觸帶，乃至延伸到外圍順層均有強度不同的(層狀)矽卡巖化與角巖化。邊部見圍巖頂垂體及捕虜體。屬鈣堿性巖石系列。

石英二長花崗斑巖：出露于里農礦段泥盆系大理巖塊體內，呈一橢圓形小巖株，巖石類型為石英二長花崗斑巖，斑晶主要為石英、斜長石、鉀長石，另外還含有少量黑云母斑晶。斑晶為自形—半自形晶，一般為0.1～1cm，基質為隱晶—微晶結構的長英質礦物，與斑晶成分差異不大。礦化發育在斑巖內及其邊部相關的巖石中，主要為銅、鉛鋅銀多金屬礦化。

爆破角礫巖：呈不規則筒狀分布里農巖體西部。角礫成分為石英黑云母花崗斑巖，其次為板巖、碳酸鹽巖等。圍巖角礫不規則，多呈棱角狀、次棱角狀。其中大理巖的角礫最大，可大于5m。長英質膠結，并被后期熱液交代而發生綠泥石化、硅化、絹云母化、方解石化、黃鐵礦化等。尤其是發生礦化的角礫巖，膠結物中以硫化礦物為主。屬于巖漿上侵演化晚期隱爆角礫巖及形成的角礫巖筒。

矽卡巖：由透輝石、石榴石，及透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石、絹云母、鉀長石等組成。其中分布硫化物主要有黃銅礦、黃鐵礦及磁黃鐵礦，氧化物為磁鐵礦，少量赤鐵礦，以及方解石為主，白云石次之，少量菱鐵礦的碳酸鹽巖類。通常礦體、近礦圍巖中矽卡巖化較為強烈，而礦體與礦體之間的矽卡巖化較為弱，多層大理巖中僅有熱變質現象。部分中基性火山碎屑巖也受到矽卡巖化作用發生透閃石化、透輝石化、絹云母化，可能為氣水溶液交代中基性火山碎屑巖中的鈣質膠結物所致。

硅質巖：礦區中晚泥盆世里農組中至少有7層，多層硅質巖產出的部位正是礦床的重要賦礦層位，與里農礦段的KT2-KT5礦體在空間上有密切的關系，硅質巖附近均有礦體產出。硅質巖多呈透鏡狀、層狀，和周圍的產狀較為一致。硅質巖的厚度一般不大，通常小于3m，但產狀穩定，延伸很遠，通常達數百米。硅質巖的主要成分為石英，含量>70%，有少量自形粒狀黃鐵礦、云母、碳質、分布，偶見重晶石，石英以不規則粒狀為主，多數顆粒小于0.1mm，大小不等，具明顯條紋條帶狀構造。

2.2 稀土元素特征及其指示意義

(1)花崗巖類，采貝吾巖體1件、路農巖體3件、江邊巖體和里農巖體各4件進行了分析(鑒于篇幅，測試成果和稀土曲線圖等略)，結果表明稀土元素總量為118.66×10-6～271.43×10-6，平均158.15×10-6；ΣCe/ΣY為3.23～10.67，(La/Yb)N為8.68～48.04，顯示輕重稀土具有明顯分餾，GdN/YbN值為1.12～2.38，平均1.72，重稀土部分分餾微弱。多數樣品的Eu0.67～0.94，少數Eu1～1.05，在稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖顯示輕稀土富集的右傾平滑曲線型，其中里農巖體Eu弱異常，而路農、貝吾和江邊巖體無明顯Eu異常。與中國廣泛出露的殼源型中酸性巖類的δEu一般<0.6、華南的殼源型花崗巖類平均值0.46(黎彤，倪守斌，1990；潘家永等，2000)[13、14]的特征顯著不同。具有同碰撞殼幔混合物源特征。

結合微量元素Nb、Ta、Rb的相關的判別圖解3中，樣品的投影集中分布在火山弧與同碰撞花崗巖區的界線附近，總體形成于金沙江洋印支晚期向西俯沖期配套的火山弧環境，具有消減I型花崗巖特征。

圖3 羊拉礦區花崗巖類構造環境判別圖

(2)石英二長花崗斑巖，主要分布于里農礦段，為石英二長花崗斑巖，與斑巖相伴產出一角礫巖筒。采斑巖樣2件、角礫巖筒中隱爆角礫巖2件進行分析測試。

兩件斑巖的稀土總量分別為140×10-6和142×10-6，與礦區酸性巖體相似(平均158.15)，比世界平均花崗巖ΣREE低，輕重稀土元素比值ΣCe/ΣY分別為3.78和4.58、δEu分別為0.73和0.77，具有強富集輕稀土，Eu中等負異常的特點。巖石Sm/Nd平均0.18，低于陸殼巖石平均值0.3，反映殼源特征。

兩件斑巖的稀土總量分別為111×10-6和66.4×10-6，低于礦區其它侵入巖，輕重稀土元素比值ΣCe/ΣY分別為2.77和10.16，強富集輕稀土。δEu分別為0.87和0.29，Eu中—強負異常。Sm/Nd分別為0.54和0.31，高于陸殼巖石平均值0.3，具殼源型特征。

(3)大理巖，6件樣品均采自里農礦段。大理巖稀土元素總量3.01×10-6～12.92×10-6(表1)，平均6.89×10-6，僅為世界典型碳酸鹽巖的1/1000。LiN1稀土元素總量相對PD3590-1等樣品稀土總量偏高，為12.92×10-6，輕重稀土比值為2.6。PD3590-1等5件大理巖樣品稀土總量相對較低，為3.01×10-6～8.22×10-6，平均為5.68×10-6，輕重稀土比值平均為2.76。從圖4可以看出，6件大理巖樣品輕、重稀土比值大體相當，說明其稀土具大體相同的分餾特征。Sm/Nd為2.41～4.55，平均為3.67，均大于球粒隕石0.333(陳德潛等. 1990)[15]為輕稀土虧損型。表明其形成于氧化的環境，原巖為正常化學沉積巖。

(4)硅質巖，采自里農礦段3個硅質巖樣品，稀土元素含量與特征見表1。稀土總量偏高：50×10-6～104×10-6，介于礦區砂質板巖與大理巖之間，而高于其它環境下形成的硅質巖。用球粒隕石標準化配分模式為右傾曲線，顯示出輕重稀土明顯的分異，表明與洋盆—大陸邊緣過渡的硅質巖接近。δEu 0.42～0.61，平均0.53，δCe弱負異常(0.75～0.84，平均0.80)，是形成時受到了海水的影響。用Haskin[16]北美的頁巖組合樣品(NASC)作為標準化，3個硅質巖其標準化配分模式圖5，接近平坦型，重稀土略有富集。類似于熱水成因的金屬沉積[17]，不同于重稀土虧損的非熱水沉積成因的金屬沉積。對比Murray等[18]的研究，本文3個硅質巖樣品的δCe值 0.75～0.84，平均0.80，低于平均為1.09的大陸邊緣之硅質巖，而高于0.50～0.76，平均0.6的深海平原硅質巖。遠高于0.22～0.38，平均0.3的洋脊附近硅質巖。結合地質演化，該硅質巖形成與熱水活動有關，產于陸內裂谷向洋盆轉化過渡階段快速裂陷的海盆環境。

表1 里農礦段大理巖、硅質巖稀土元素分析結果(×10-6)

(5)綠泥板巖、綠泥石巖、變火山碎屑巖，礦區規模最大的層狀—似層狀礦體產于其中。稀土元素分析結果見表2。綠泥板巖與綠泥石巖具有相同的稀土元素組成特征，稀土總量比礦區花崗巖類略低，為106×10-6～159×10-6，輕重稀土比值為4.3～6.9，LaN/YbN達3.8～10.5，顯示巖石分餾明顯，δEu值為0.7～0.9，與礦區巖系中其它非礦巖石一致，球粒隕石標準化δCe無明顯異常，表明與正常海洋沉積物有一定差異，含有一定量的火山碎屑物質。變火山碎屑巖的稀土元素組成與以上兩類巖石接近，其中兩個樣品顯得更富集輕稀土，重稀土元素的組成與前兩類巖石幾乎無區別。在稀土配分曲線圖6中，所有樣品的配分曲線均呈右傾型。

表2 里農礦段綠泥板巖、綠泥石巖、變火山碎屑巖稀土元素分析結果(×10-6)

利用綠泥板巖、綠泥石巖元素分析數據對巖石進行原巖恢復，在ΣREE-La/Yb圖解圖7中，巖石落入沉積巖與火山巖的分界附近，結合鏡下觀察結果，可以得出綠泥石巖、綠泥板巖的形成非化學沉積的結果，其形成既有火山作用的屬性，又有沉積作用的特征，應為火山凝灰巖、凝灰質流紋巖經強綠泥石化的產物，顯示了泥盆紀有火山噴發與成礦作用的存在。

(6)矽卡巖，主要為鈣矽卡巖，按矽卡巖產出的空間位置大致可分為接觸帶塊狀矽卡巖和遠離接觸帶層狀矽卡巖。塊狀矽卡巖主要礦物組成有石榴石，透輝石—鈣鐵輝石、透閃石、磁鐵礦、陽起石、絹云母等，呈中—粗粒結構，層狀矽卡巖通常呈層狀、似層狀順層展布，巖石中石榴石較少，礦化較普遍，細粒結構，呈致密塊狀。采集了3件無礦(塊狀、層狀)矽卡巖，1件含礦(層狀)矽卡巖。稀土元素分析結果列于表3中，稀土元素含量及參數可以分為Ⅰ、Ⅱ兩類。第Ⅰ類樣品為無礦矽卡巖，包括PD3590-6、LiNKT1-1、PD3590-7，稀土總量4.03～8.48×10-6，平均為7.96×10-6，(La/Yb)N為0.02～0.12，較低，平均為0.06，輕重稀土比值0.5～2.13，平均1.1，具弱的δEu負異常(0.32～1.54)及弱的δCe異常(0.57～0.79)。在球粒隕石標準化圖(圖8)中，重稀土相對輕稀土富集，與前述含礦巖系中各類巖石有著顯著差異。在北美頁巖標準化圖(圖8)中，樣品輕稀土相對虧損。第Ⅱ類樣品為含礦矽卡巖(LiN08)稀土總量相對較高，為13.32×10-6，(La/Yb)N=0.51×10-6，輕重稀土比值4.34×10-6，與第Ⅰ類樣品不同的是具弱的δEu正異常，δCe呈弱的負異常。在球粒隕石標準化圖(圖8)中，曲線呈緩右傾分布模式。在北美頁巖標準化圖(圖8)中，曲線近于平坦型。

表3 矽卡巖稀土元素分析結果(×10-6)

圖8 里農礦段礦石稀土元素配分模式(1-無礦矽卡巖，2-含礦矽卡巖)

無矽卡巖稀土元素組成受到原巖、流體成分及物理化學條件的影響，對比大理巖、花崗巖稀土配分模式，相對虧損重稀土，且出現較低的(La/Yb)N值，且較花崗巖稀土總量較低，但明顯高于大理巖。與含礦巖系中其它巖石右傾曲線形式明顯不同，但接近大理巖。矽卡巖具明顯Eu負異常。矽卡巖Y/Ho值為30.49～37.99，平均為34.72，接近球粒隕石28的比值，Y/Ho值在礦區不同類型火成巖、硅酸鹽碎屑沉積巖中沒有明顯的變化，表明Y、Ho在熱液蝕變過程中沒有明顯分離。含礦矽卡巖表現為右傾分配曲線型式、Eu的正異常，為含礦矽卡巖與大理巖、花崗閃長巖均有成因聯系，但交代熱液性質與非礦矽卡巖形成的熱液性質存在差異。表明含礦矽卡巖和非礦矽卡巖的形成繼承了大理巖和花崗巖的某些特征，但形成于不同階段、多種不同性質熱液交代結果。

3 結 論

(1)羊拉銅礦含礦巖系為變質基性火山巖，變質砂巖、板巖、綠泥板巖、絹云板巖、砂質板巖，花崗閃長巖、花崗(斑)巖類、石英二長花崗斑巖、爆破角礫巖(筒)，大理巖、硅質巖，及矽卡巖。

(2)綠泥板巖、綠泥石巖與成礦和礦體關系極為密切，其稀土元素特征表明是火山作用和沉積作用形成的火山凝灰巖、凝灰質流紋巖經變質和強綠泥石化的產物，與變質基性火山(碎屑)巖類顯示泥盆紀有火山噴發及其成礦作用的存在。

(3)硅質巖也與成礦和礦體關系密切，其稀土元素特征表明硅質巖的形成與泥盆紀火山作用(綠泥板巖)相關的熱水活動有關，產于陸內裂谷向洋盆轉化過渡階段快速裂陷的海盆環境。

(4)中酸性侵入巖類形成于與金沙江洋印支晚期俯沖期配套的島弧環境，屬同碰撞消減I型花崗巖，并(疊加)形成矽卡巖和矽卡巖型礦體的成礦類型。

(5)含礦矽卡巖和非礦矽卡巖的形成繼承了大理巖和花崗巖的某些特征，但形成于不同階段、不同性質熱液交代。

綜上所述，羊拉銅礦至少經歷了泥盆紀火山—沉積及印支晚期矽卡巖疊加之兩期成礦作用。

參 考 文 獻

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