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云南格咱岛弧地苏嘎成矿岩体I型花岗岩年代学、地球化学特征及地质意义

2014-09-09刘学龙李文昌张娜尹光侯邓明国

地质论评 2014年1期
关键词:岛弧长玢岩斑岩

刘学龙 ,李文昌,张娜,尹光侯,邓明国

1)昆明理工大学国土资源工程学院,昆明,650093;

2)云南省地质调查局,昆明,650051

内容提要:本文通过锆石LA-ICP-MSU-Pb定年法对云南格咱岛弧中部的地苏嘎成矿斑岩体中不含矿石英闪长玢岩和含矿两类石英闪长玢岩进行了年代学研究,获得了不含矿石英闪长玢岩(DSG-1)的形成年龄为203.03±0.54Ma,含矿石英闪长玢岩(DSG-2)的年龄分为两组217.25±0.89Ma和208.5±1.0Ma,限定了地苏嘎岩体的岩浆活动时限为217~203Ma,表明与成矿作用相关的热事件主要发生在208Ma。地苏嘎石英闪长玢岩的地球化学特征表明岩石具岛弧岩浆岩的特征,岩石富钠(Na2 O/K2O=0.91~2.91,平均为1.65),准铝质(A/CNK=0.848~1.244,平均0.996),岩石富集轻稀土元素(LREE),LaN/YbN为 9.44~26.09,富集大离子亲石元素(LILE,K、Rb、Ba、Sr)和不相容元素(U、Th、Pb),亏损高场强元素(HFSE,Nb、Hf、P、Ti)。地苏嘎成矿岩体的成岩成矿时代均发生在印支晚期,区域构造演化和岩石地球化学特征反映岩体形成于岛弧构造环境,其形成与格咱岛弧印支期洋壳的俯冲作用密切相关。岩浆作用和成矿作用基本吻合,但岩浆作用的时限已接近燕山早期,说明云南格咱岛弧也存在燕山早期的岩浆活动,这对探讨格咱岛弧构造岩浆演化及成岩成矿作用的研究具有重要意义。

格咱岛弧是我国西南怒江—澜沧江—金沙江(简称“三江”)带构造火山岩带中重要的地质构造单元,位于义敦岛弧构造—岩浆—成矿带的南端,是近年来新发现的一个重要的有色金属成矿带。该区地质构造复杂多样,成矿地质条件优越,在斑岩型铜矿的地质找矿方面已实现了重大突破,先后发现了雪鸡坪大型斑岩铜矿、普朗超大型斑岩型铜矿和红山大型斑岩型—夕卡岩型铜多金属矿床。从岛弧造山带的发展阶段、侵入岩的空间分布、岩石组合类型、岩石地球化学特征,格咱岛弧侵入岩带从西到东可划分为:格咱—雪鸡坪岛弧斑岩亚带(西带)、欠虽—普朗岛弧斑岩亚带(中带)、亚杂—卓玛岛弧斑岩亚带(东带)3个侵入岩带(曾普胜等,2006;李文昌等,2007;2011)。地苏嘎岩体位于欠虽—普朗岛弧斑岩亚带的北端,位置偏远,海拔较高,地质工作程度较低,以往的勘查及研究工作表明该区具有较好的Cu、Pb、Zn多金属矿化异常,被认为是有望形成大型斑岩型铜矿的地区之一(尹光侯等,2008)。随着地质找矿工作的深入开展,对地苏嘎斑岩体的研究工作也越显重要,但对该岩体的研究目前尚无岩石地球化学、成岩成矿物质来源探讨和同位素年代学方面的系统资料。本次的研究工作对地苏嘎成矿岩体进行了锆石U-Pb年龄的测定和系统的岩石地球化学研究,对地苏嘎铜多金属成矿岩体的形成时代、岩石成因及构造环境进行了探讨研究,为该区地质找矿工作提供了基础信息。

1 区域地质概况及矿床特征

地苏嘎铜多金属矿床位于格咱岛弧中部,处于普朗—红山铜多金属矿亚带中段,出露地层主要为上三叠统曲嘎寺组二段(T3q2)、三段(T3q3),图姆沟组二段(T3t2)、三段(T3t3)(图 1)。曲嘎寺组二段(T3q2),分布于浪都断裂以东,岩性为深灰色板岩、变质砂岩,夹玄武岩、火山碎屑岩等;曲嘎寺组三段(T3q3),地层倾向北东,地层倾角一般为 45°~60°。岩性主要为深灰色板岩、变质砂岩、灰岩、夹变质副砾岩、角砾状灰岩、硅质岩;图姆沟组二段(T3t2),主要分布在矿区北东侧,岩性为灰、深灰色板岩、粉砂质绢云板岩、变质砂岩、安山岩、英安岩、流纹岩,夹火山碎屑,为矿区最主要的含矿围岩。图姆沟组三段(T3t3),分布于矿区东侧丹迈杂莫一带,岩性为深灰色板岩、粉砂质板岩、灰色薄至中厚层状变质砂岩,夹少量结晶灰岩。该区断裂构造发育,沿断裂有脉状铜铅锌银矿体产出。地苏嘎中酸性斑(玢)岩体与区内成矿关系密切,石英闪长玢岩是主要的含矿岩体,地表见有规模大小不等的矿化体,岩体剥蚀程度较浅,仅出露有外蚀变带(青磐岩化带)。岩石类型较为单一,主要为石英闪长玢岩,矿化较弱,地表见有规模不大的脉状铜铅锌银矿化体产于玢岩体内的构造裂隙中,靠近岩体的碎屑岩具角岩化。

区内矿体多数产于石英闪长玢岩体内,少量产于岩体和围岩的接触带附近。目前已有工程控制的矿体有3个。KT1:矿体呈脉状产出,矿体出露长约300m,厚 3.49~5.00m,含 Cu 0.13% ~0.75%,含矿岩性与围岩一致,均为石英闪长玢岩。矿体走向340°,倾向 NE,倾角 54°。KT2:分布于石英闪长玢岩体内及其和围岩的接触带附近,由地表3个工程控制,呈网脉状、大脉状产出,矿体长530m,厚1.00~2.00m,矿体走向330°,倾向 NE,倾角约为75°,含矿岩性与围岩一致,角岩中也发育有少量矿化。其中含Cu 0.66% ~1.24%,Pb 0.82% ~1.73%,Zn 1.13% ~10.18%,Ag 4.70 g/t~71.50 g/t,矿化程度不均。KT3:分布于石英闪长玢岩体内部,呈大脉状产出,矿体控制长度达280m,厚度在2~14m。矿体走向320°,倾向 NE,倾角约为 75°,矿化以 Pb—Zn—Ag为主,含Pb 0.83%~5.53%,Zn 0.21%~1.43%,Ag 1.89% ~61.30g/t,品位变化较大。另外遥感异常综合信息特征表明,地苏嘎地区有蚀变遥感异常浓集中心存在,异常均表现为一、二、三级羟基叠加异常及微弱铁染异常相伴,推测可能与斑岩型矿床钾化、绢云母化带的存在有关;区内遥感线环组合复杂,说明岩浆热液环发育,且岩体部位与蚀变遥感异常吻合,显示区域成矿背景十分有利❷。区内含矿岩体与围岩主要由石英闪长玢岩组成,石英闪长玢岩具斑状结构、半自形—它形粒状结构、充填结构、交代结构(图2a),块状构造。岩石具中等碳酸盐化,绿泥石化、绢云母化蚀变发育。斑晶成分主要为斜长石,呈半自形柱状,聚片双晶和环带状构造发育,(图2b)。基质主要由石英、绢云母、长石、绿泥石及粘土矿物构成。含矿石英闪长玢岩具黄铜矿化、黄铁矿化,呈浸染状、脉状、细脉状、星点状构造(图2c、d),少量为细脉浸染状、稀疏浸染状产出。金属矿物主要为孔雀石、黄铜矿、菱锌矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿等;脉石矿物主要为方解石、石英、绿泥石、萤石、绿帘石、绢云母等;副矿物有锆石、磷灰石。矿石类型有石英闪长玢岩型、石英脉型、角岩型,在围岩接触带分布有角岩型、矽卡岩型矿石,初步认为该矿床属与斑(玢)岩体岩浆侵入活动密切相关的热液脉型铜多金属矿床。

2 样品的采集和分析

2.1 采样位置

本次研究所需样品采自云南格咱岛弧成矿带中部的地苏噶成矿斑岩体。其中锆石LA-ICP-MS测年岩石样品均采自新鲜的岩体和矿体露头,单个样品质量大于5 kg,取样位置见图1所示,其中锆石样品DSG-1采自雪山丫口附近的岩体露头,岩性为弱黄铁矿化石英闪长玢岩,坐标为 X:3118899,Y:17592420,H:4683m;样品DSG-2采自矿化较好的岩体地表露头,岩性为青磐岩化带含矿石英闪长玢岩,坐标为 X:3118790,Y:1759178,H:4541m。

2.2 分析方法

锆石样品的分离、挑选和制靶工作由北京市锆年领航科技有限公司完成。样品经常规的粉碎、磁选和重选,分选出纯度较高的锆石,然后在双目显微镜下经人工挑选出纯度在99%以上的锆石。然后将锆石样品和标样(TEM)一起用环氧树脂固定于样品靶上,其直径为25mm,厚5mm。样品靶表面经研磨抛光,直至锆石新鲜截面露出。对靶上锆石进行镜下反射光、透射光照相后,进行CL分析,再进行镀金以备分析。阴极发光图像(CL)和LA-ICPMSU-Pb年龄测试在中国地质科学院矿产资源所成矿过程国家重点实验室完成。测试所采用Finnigan Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱仪(MCICP-MS)及Newwave UP 213 Nd:YAG激光剥蚀系统建立的锆石微区U-Pb定年,采样方式为单点剥蚀,数据采集采用所有信号同时静态方式接收。锆石年龄采用锆石91500或GJ1或TEM作为外标,标准和样品测试前先对空白进行测量,详细处理过程见(侯可军等,2009)。锆石年龄大于1000Ma时采用n(207Pb)/n(206Pb)表面年龄,年龄小于 1000Ma时采 用n(206Pb)/n(238U)表 面 年 龄 (Blacket al.,2003)。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U—Th—Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCa完成。详细的数据处理方法见(Liu et al.,2010)。

图1 地苏嘎铜多金属矿床地质略图(据云南省地质调查院资料❶修编):(a)区域大地构造位置;(b)地苏嘎岩浆岩分布图Fig.1 Simplified geological map of Disuga copper polymetallic deposit(revised after Yunnan Geological Survey❶):(a)tectonic map of Disuga porphyries,(b)distribution map of magmatic rocks in Disuga

全岩的主量元素和微量元素测试在核工业北京地质研究院分析测试中心完成,主量元素的测定采用X-荧光光谱仪(XRF)测定,精度优于5%。微量元素和稀土元素的分析测试仪器为Finnigan MAT制造的Element I型ElementII高分辨率电感藕合等离子质谱仪(ICP-MS),相对湿度30%,误差范围小于5%。

3 年代学与岩石地球化学

3.1 锆石U-Pb年代学

本次研究共选定地苏嘎样品中40颗单颗粒锆石作为测试对象,每颗锆石测定一个分析点,图3为被测锆石的阴极发光图像(CL)。锆石呈自形—半自形柱状结构,少数具有溶蚀结构,颗粒长度为100~200μm,长宽比为1.1:1~2:1,锆石中均发育有较为清晰的韵律环带结构,振荡环带的宽度较窄,属于典型的岩浆作用形成的锆石。

图2 地苏嘎成矿岩体岩相学特征及显微照片Fig.2 Petrographical characteristics of intrusions and microscope photographs of Disuga porphyries(a)石英闪长玢岩中的斑状结构;(b)石英闪长玢岩中斜长石(Pl)具聚片双晶和环带状构造;(c)含矿石英闪长玢岩中发育有大量的立方体

图3 地苏嘎复式岩体锆石阴极发光(CL)图像Fig.3 Cathodoluminescence(CL)images of zircon from Disuga composite pluton

图4 锆石n(206 Pb)/n(238U)—n(207Pb)/n(235U)谐和图Fig.4 Zircon n(206Pb)/n(238U)—n(207 Pb)/n(235U)concordia diagram from Disuga composite pluton

b)n(238U 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 σ.1.1.0.3.0.1.0.4.0.7.5.1.0.4.2.3.3.3.5.9.3.5.6.5.5.6.7.4)P(206 204.1测202.4值204.2 202.1 203.1 203.7 203.3 203.1 203.5 n 202.5 202.5 203.7 204.2 203.2 217.0 217.0 202.1 217.8 217.4 216.9 217.0 217.4 218.0 217.2 202.3))2 2 1 3 2 2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 5 2 2)n(235U a Pb 1σ.7.2.9.0.3.5.1.5.0.7.0.1.4.7.1.2.4.4.4.5.8.9.0.2.9.9.4.1年(207测龄n值.2.9.7.7.1.1.9.7.6.5.4.6.8.7.1.7.4.5.1.6.4.6.1.8.4.2.4.1 207 204 202204 205 209205205 204 203 208 202205 203 202.5 206 203 204 204 205 217 217 218 218 221(M 222 223 218 219)n(206Pb 1σ.3.8.1.2.8.0.1.5.1.8.3.4.0.7.1.1.8.0.2.3.0.4.9.2.5.0.2.4 33 27 24 35 27 62 24 43 24 26 33 19 25 40 24 23 27 25 22 21 25 20 13 22 18 62 22 20)Pb 203.7值.6.4.7.4.0.0.3.0.0.0.6.4.3.7.0.8.0.6.4.8.4.7.4.4.4.7.4.0 n测(207 220242 255 239 209 276 239 213 231233 yries 333 209 216 227 213 231 233 227 233 242 233 283 279 233 202.7 239 orp据p P b 0.0002数ga))n(238U 0.0002 0.0002 0.0002 239 1σ 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 h 0.0002 0.0002 239 0.0002 0.0003 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 0.0003 0.0002 0.0003 0.0002 0.0002 0.0004 0.0003值22 19 2析isu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0.03 21.03 2120 n(206测.03.03.03 319.03 0320 321.032 20 43.03.0.0.0.0.0002..值分D 0318 319 319 0321 318 320 342.0342 0344 322..0343.03.0.0.0.0.0.0342.0.0343.0342比素319位)-P th b e同b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0027.0033 ata .0023.0025 333.0027)n(235U U 1σ.0024.0036.0033.0037.0025.0029.0044.0030 P-MS for.0026.0026.0029.0029.0031.0022.0023.0024.0029.0026.0024.0073.0029.0025 19 d P值0.2235 n alyticalLA(207 0.2245测0.2264 0.0002 0.0002 0.2234体an 0.2238 0.2238 0.2212-IC 0.2294 0.2232 0.2219 0.2241 0.2281 0.2211 0.2222 0.2251 0.2221 0.2230 0.2231 0.2238 0.2390 0.2388 0.2403 0.2396 0.2441 0.2448 0.2458 0.2400 0.2409/U岩成zircon Th 1.4嘎S 1.1 1.5 1.9 1.4 1.4 1.3 1.6 1.9 1.6 1.3 1.3 1.8 1.5矿2.0 1.6 1.6 1.5 1.3 1.4 1.8 1.6 1.4 1.4 1.8 1.3 1.3 1.4苏-M地P.0042 1 U 10-L表A .9.9.3.6.4.4.9.6.4.5.3.9.2.5.9.5.8.5.3.8.2.8.9.4.0 6)-IC 45 48 81 40 66 46 77 32 67 67 41 62 53 28 73 58 53 50 70 96(×le1 128 238 108 123 114.2.0.8 61 78 92 ab 6)T T 10-h.3.3.1.3.8 64 67 92 60(×63 98 51 124.1.5.0.1.4 109.7.4.6.4.4 149.9.9.5.2.0.9.9.1.1.2 94 85 73 94 130 373 147 55 80 94 42 135 172 202.5.5.8 77 132103 P 10-6).0251 59 61 37 70 45 55 6 47 59 9 53 48 26 64 46 45 35 55 62.44.69 b.32.90 344.73.04.97.12.59.55.63.76.64.09.54.84.74.14.84 126 212.82.16.56 87 232 113 125 43.45.66 94 77(×.00.75-1-1-1-1-1-1-1-1位-1-2-3-4-5-6-7-8 DSG-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-2-2-2-2-2-2-2-2-2-12-10-14-13-11-15-16-17-18-19-20-1-2-3-4-5-6-7-8-9点DSG DSG DSG DSG DSG DSG.71 DSG DSG D SG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG D SGDSG D SG DSG DSG DSG DSG DSG DSG品样D S G-1弱黄铁矿化石英闪长玢岩 D S G-2含矿石英闪长玢岩

表1 1 1 1 3 1 1 1 2 1 2 1 1)n(238U b续)σ.8.6.7.0.1.1.0.8.3.5.3 P n(206值.7.2.3.3.3.5.2.1.9.9.8 208 208217 208测217 217 216 208 208 1σ.5.6.2.7.1.3.5.2.8.2.53 2 6 2 2 2 3 3 6 6 2 a P)n测(207龄218值.0.7.9 221 206 214.4.9.9 211年)b)n(235 U 218.3 220.9.3.5.4 210(M 224 213 1σ.0.6.2.8.9.1.2.1.8.6.6 b)n(206Pb 37 29 72 27 25 23 35 36 76 79 30)07P(2n值.4.3.5.7.4.8.6.2.3.6.9 272 194测233 279 283 253 231 261 231 264309 0.0002)n(238U Pb)1σ 217 0.0003 0.0003 0.0002 0.0003 0.0003 0.0004 0.0002 213 0.0002测.0.(206 342值343值0328..0328 0329 n 0329 0 0 0 0343 208 0.0328 0 0 0.0343 0.0343 0 0 0素.0.0329.0.0006位比b同0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0)n(235U )1σ.0032.0032.0042.0075.0026.0028.0043.0039.0075.0030.0083 P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.测.2395 n(207值.2440.2261.2351.2345.2321.2398.2431.2472.2304.2338.3.1.3.3.3.7.5.7.3.6.4 h/U T 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 U 10-6)(×.6.2.7.1.6 54 88 80 108 106.1.2.7 175 106.8.3.1 77 41 90 83 10-6).8.7.8.9.6.7.2.4 70 Th 107 141(×100 139 132 431 53 142 120 181.8.6.1 Pb 10-.08 6)37 83 83.03 134.86 93 54.38.91.93.37 340 60 149.91.91 135.46 89.86(×-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2-2位-14-10-11-15-16-13-17-12-18-19-20 0.0002点DSG D SG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG DSG品样D S G-2含矿石英闪长玢岩

样品DSG-1为弱黄铁矿化石英闪长玢岩,共测定20个点,分析结果表明被测锆石的U、Th含量较高且变化较小,Th含量为51.1×10-6~149.4×10-6,U含量为45.9×10-6~81.3×10-6,Th/U值为1.3~2.0,岩浆锆石中的Th/U比值较大一般>0.4,这同样说明这些锆石属典型的岩浆锆石。所获得的年龄值变化范围为202.1±1.3Ma~204.2±1.4Ma,表明年龄值的分布较为集中,在n(206Pb)/n(238U)—n(207Pb)/n(235U)谐和图上均投影在谐和线及其附近(图4),得到其加权平均年龄为203.03±0.54Ma(MWSD=0.37)。样品 DSG-2为含矿石英闪长玢岩,共测定了20个测点,测年位置见图3所示,分析结果见表1。样品中锆石的U、Th含量较高,其中 U含量为54.6×10-6~238.8×10-6,Th含量为53.8×10-6~431.2×10-6,Th/U比值较大,变化于1.3~2.5。锆石年龄的变化范围为208.3±3.7Ma~218.0±1.8Ma,其年龄值主要分布在两个集中区域(MWSD=0.37)且这两个集中区相差不远,得到加权平均年龄为217.25±0.89(MWSD=0.045)Ma和208.5±1.0Ma(MWSD=0.041),年龄值在n(206Pb)/n(238U)—n(207Pb)/n(235U)谐和图上均投影在谐和线及其附近(图4)。

3.2 岩石地球化学特征

地苏嘎岩体侵入岩岩石化学分析结果如表2所示。在侵入岩SiO2—(Na2O+K2O)岩石地球化学分类命名图解中(图5),样品都落入二长岩—闪长岩的岩区。岩石 SiO2含量分布于58.19% ~64.18%,平均为60.89%,Al2O3含量为12.11%~15.44%,平均为14.55%,TiO2的含量为0.56%~0.78%,MgO含量为1.8%~4.17%。全碱(Na2O+K2O)含量为5.71%~7.44%,Na2O/K2O为0.91~2.91,平均为 1.65。里特曼指数(σ)为 2.28~3.16,平均为2.51,小于3.3,岩石属钙碱性系列。在SiO2—K2O图解中主要落入钙碱性—高钾钙碱性岩区(图6a)。A/CNK值变化于0.848~1.244,平均为0.996(<1.1),岩石属准铝质,在 A/CNK—A/NK关系图解中(图6b),样品点主要落入准铝质岩区。固结指数(SI)为12.26~13.88,表明岩浆酸性程度较高,分异指数(DI)为61.33~67.9,表明岩浆分异演化彻底。

图5 地苏嘎岩体TAS图解(据Middlmost,1994)Fig.5 TASdiagram showing data from Disuga porphyries(After Middlmost,1994)

表2地苏嘎岩体主要岩石的主量(%)、微量元素(×10-6)分析结果Table 2 Major(%)and trace elements analyses(×10-6)of the Disuga pluton

图6 花岗岩SiO2—K2 O图解(a)和A/CNK—A/NK分类图解(b)Fig.6 SiO2—K2 O diagram and A/CNK—A/NK diagram for Disuga porphyries

岩石的 ΣREE为158.24×10-6~260.94×10-6,平均为 160.1×10-6,LREE/HREE为 8.70~16.95,轻稀土较为富集;LaN/YbN为9.44~26.09,显示岩石具较高的轻重稀土元素分馏程度。δEu为0.73~1.81,有两件样品表现出明显正δEu异常,其余无明显的δEu异常,δCe也表现出在无异常的范围(0.81~0.94),稀土曲线呈典型的轻稀土富集型(图7a)。全岩微量元素地幔标准化图呈现出右倾的多峰谷模式(图7b),主要表现出富集大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba、Sr和亲铜元素 Cu、Pb,亲铁元素 Mo、Ni,亏损高场强元素 Nb、Ta、Hf、Ti的特征,其中Pb的明显富集,应该与成矿作用密切相关。

4 讨论

4.1 成岩成矿时代

图7 (a)稀土元素球粒陨石标准化图(标准化值据Sun and McDonough,1989);(b)微量元素蛛网图(标准化值据Taylor and McLennan,1985)Fig.7(a)Chlondrite normalized patterns(normalizing values are from Sun and McDonough,1989)and(b)Primitative mantle normalized patterns(normalizing values are from Taylor and McLennan,1985)of Pulang composite pluton

锆石封闭温度一般较高(>850℃),锆石的UPb年龄一般代表了岩体发生侵位的年龄。本次锆石研究的测年数据显示,所测的2件岩石样品中,锆石Th/U比值远大于0.4,振荡环带结构发育,属于岩浆成因的锆石(吴元保等,2004)。在谐和年龄图中,40个测年数据点都投影在谐和线及其附近,这一特征说明锆石中没有或较少有Pb的丢失。通过本次的研究工作,得到样品DSG-1的加权平均年龄为203.03±0.54Ma,代表了地苏嘎石英闪长玢岩岩体后期的岩浆结晶年龄。样品DSG-2的年龄值主要分为两组217.25±0.89Ma和208.5±1.0Ma,但这两组年龄的锆石形态及阴极发光并无明显的差别,U、Th含量也无明显的变化。两组年龄相差近10Ma,也在有效的分析误差范围之内。对这一结果可能的解释是早期的岩浆作用形成的锆石受到后期热液作用的叠加,导致锆石发生重结晶形成新的锆石,这一解释较为合理。因为在一定的温度条件下(>400℃),锆石的晶格会发生新的愈合和调整,导致重结晶作用发生(苏慧敏等,2010)。对于遭受彻底的热液蚀变作用所形成的锆石进行锆石微区的U-Pb定年,可以获得其热液蚀变作用发生的准确时代;对其中没有受热液蚀变作用的锆石区域进行UPb定年,可以得到这些岩石的形成年龄(Tomaschek et al.,2003;吴元保等,2004)。因此,本文认为地苏嘎成矿岩体的岩浆侵位时限主要发生在217~203Ma,属印支晚期,而成矿热液蚀变作用发生的时间在208Ma左右,说明成矿作用的发生略晚于岩浆侵入活动的时限。同时不容忽视的是该区也存在更晚一期的岩浆热液侵入活动,岩浆侵入时限可能已经跨入燕山早期。

4.2 岩石成因与构造环境

主量元素特征表明,地苏嘎岩体的岩石属钙碱性准铝质花岗岩类。稀土元素特征表明岩石轻重稀土元素分馏明显,且富集轻稀土、重稀土相对亏损的特征;岩石的微量元素地球化学特征表明,岩石富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSF),Ta、Nb、P、Ti的明显亏损,表明岩石具岛弧花岗岩的特征,说明源岩可能来自岛弧型火山岩的部分熔融或是岛弧型的火山岩同源岩浆演化的产物。在SiO2—Ce图解中(图8),岩石全部落入I型花岗岩的岩区。在Pearce(1984)给出的构造环境判别图解上,地苏嘎斑岩体的岩浆岩主要落入岛弧花岗岩/岛弧—同碰撞花岗岩区域(图9),以上岩石学特征表明地苏嘎岩体的岩石属I型花岗岩,岩石的成因与洋壳的俯冲作用存在密切的联系。

图8 地苏嘎花岗岩SiO2—Ce判别图解Fig.8 SiO2—Ce diagram for Disuga porphyry

4.3 地球动力学背景

格咱岛弧形成于晚三叠纪甘孜—理塘洋壳向西发生俯冲的造山作用过程,其主要的构造岩浆事件发生于230~199Ma之间,这一事实说明区内众多的中酸性斑(玢)岩体正是洋壳俯冲造山作用诱发火山岩浆活动的产物。从地苏噶成矿岩体的岩石学特征来看,岩石属I型花岗岩,岩石的成因与洋壳的俯冲作用存在密切的联系,这表明地苏嘎岩体显然也是洋壳俯冲造山作用的产物。从区域分析来看,位于同一构造岩浆岩成矿带中的普朗复式岩体、欠虽斑岩体、松诺复式岩体、帕纳牛场斑岩体相比较,普朗复式岩体的成岩成矿时限主要为221~206.3Ma(曾普胜等,2006;李文昌,2007;杜杨松等❸;王守旭等,2008)。格咱—雪鸡坪斑岩亚带中雪鸡坪岩体的形成时代为249.92~215.2Ma(曾普胜等,2003;曹殿华等,2009;刘学龙等,2012);欠虽岩体石英闪长玢岩的锆石U-Pb年龄为217.1±1.5Ma(任江波等,2011);松诺岩体含矿石英二长斑岩的侵位年龄为220.9±3.5Ma(冷成彪等;2008);帕纳牛场辉锑矿化石英二长斑岩的Ar-Ar年龄为199Ma(李文昌等,2010)。亚杂—卓玛岛弧斑岩亚带中亚杂英安斑岩的锆石U-Pb年龄为217Ma(李文昌等,2011);卓玛石英闪长玢岩成矿岩体的锆石UPb年龄为218.88±0.63(作者未发表资料)。上述表明,地苏嘎岩体的年龄值明显偏晚,属于洋壳俯冲造山作用晚期的产物,但结合格咱岛弧的岩浆活动的侵位时限来看,各种测年方法所获得的同位素年龄大致相当,与地苏嘎岩体的形成时代也基本一致。

图9 花岗岩构造环境判别图解(据Pearce等,1984)Fig.9 Discriminant diagrams of tectonic settings for Disuga porphyry(after Pearce et al.,1984)

综上所述,地苏嘎斑(玢)岩体及铜多金属矿床所处的大地构造位置属义敦岛弧南端的格咱岛弧带,区域构造演化、岩浆侵位活动及铜多金属矿床的成矿作用具有一定的复杂性和多期性的特点。通过本次研究所获得的同位素年龄来看,本文认为地苏嘎铜多金属矿床的成矿作用的时限主要发生在印支期与区内的其它成矿斑(玢)岩体的形成时代相一致,同时成岩成矿时代的时限已跨入燕山早期,表明了该地区存在燕山早期的构造—岩浆岩活动,这为格咱岛弧铜多金属成矿带存在跨期的构造岩浆成矿事件增加了新的例证。另外,结合以往对欠虽—普朗多金属成矿亚带北段帕纳牛场斑岩体的同位素定年(199 Ma)研究来看,其成矿作用已延续至燕山早期,这为该区地质找矿工作提供了新的方向。持续时间较长的岩浆热液活动对于格咱岛弧成矿带斑岩型铜多金属矿床的形成是非常有利的,这种长期而复杂的岩浆热液活动才最终形成了本区独特的斑岩型铜多金属成矿系统。

5 结论

(1)本文通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法对地苏嘎石英闪长玢岩成矿岩体进行的年代学研究表明,地苏嘎岩体的岩浆活动时限为217~203Ma,而与热液蚀变作用相关的热事件主要发生在208Ma。

(2)岩石地球化学特征表明,岩石具岛弧花岗岩的特征,属I型花岗岩,源岩可能来自岛弧型火山岩的部分熔融或是岛弧型的火山岩同源岩浆演化的产物,其形成与印支期洋壳的俯冲作用存在密切的联系。

(3)地苏嘎岩体的成岩成矿时代主要发生在印支晚期,但是不容忽视也存在燕山早期的构造岩浆活动,也为格咱岛弧成矿带存在燕山早期岩浆活动增加了新的例证。

致谢:样品的分析测试得到中国地质科学院矿产资源所侯可军助理研究员的帮助,在此表示衷心感谢。感谢审稿专家对本文提出的宝贵意见。

注 释 / Notes

❶云南省地质调查院.2006.云南中甸地区铜矿资源评价阶段性地质报告.

❷云南省地质调查院.2006.云南中甸地区铜矿资源评价物探工作阶段性成果报告

❸杜杨松,庞振山,王功文,郭欣,李青.2007.云南省普朗铜矿成矿规律与成矿预测研究.北京:中国地质大学.

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