四川丹巴石锅棚子与杨柳坪Cu-Ni-PGE矿区基性—超基性岩PGE地球化学特征对比及其意义

于林松，邹安德

(山东省物化探勘查院，山东 济南 250013)



四川丹巴石锅棚子与杨柳坪Cu-Ni-PGE矿区基性—超基性岩PGE地球化学特征对比及其意义

于林松，邹安德

(山东省物化探勘查院，山东 济南 250013)

通过对四川丹巴石锅棚子与杨柳坪基性—超基性岩的PGE地球化学对比分析认为，2处岩体均为S不饱和态，块状铜镍硫化物基性—超基性岩石为铂族元素的主要载体；石锅棚子和杨柳坪侵入岩的铂族元素丰度高于峨眉山玄武岩，表明玄武岩为分异后的玄武质岩浆的喷出物，属于典型的铁质基性—超基性岩的范畴；Cu/(Cu+Ni)、Cu/Pd比值表明，母岩浆经历了硫化物的部分熔离；Pt/Pt*，Pd/Pt等比值和PGE配分模式图的研究表明，石锅棚子和杨柳坪Cu-Ni-PGE硫化物矿床可能与地幔柱成因或下地幔来源的基性—超基性岩相关，岩体成矿过程中经历了部分硫化物熔离作用，且岩浆在向高位岩浆房侵位过程中发生了地壳物质的混染作用，而石锅棚子岩体相对杨柳坪岩体所受地壳混染作用要强。

Cu-Ni-PGE硫化物矿床;PGE地球化学;基性—超基性岩；四川丹巴

0 引言

与基性—超基性岩有关的Cu-Ni-PGE硫化物矿床是赋存Cu、Ni及铂族元素的重要矿床类型。该类矿床赋矿岩体规模小、成矿规模大，矿体相对较富[1]。我国西南地区峨眉山地幔柱造就了许多典型的PGE矿床，比如金宝山铂族元素矿床，力马河、白马寨铜镍硫化物矿床和杨柳坪铜镍铂族元素硫化物矿床等[2]，其中，杨柳坪矿田铜镍铂族元素硫化物矿床与峨眉山玄武岩的地质联系最为清楚。随着近十多年来找矿勘查的深入，陆续在杨柳坪西北部的石锅棚子、竹子沟一带发现较好的铂镍矿化信息。该文试图通过对石锅棚子与杨柳坪矿区基性—超基性岩PGE地球化学特征对比研究，探寻2处侵入体PGE成矿的时空联系，以期为明确该区PGE成矿作用的地球化学过程及找矿勘查提供参考*四川省地矿局402队,四川省丹巴格宗乡竹子沟及石锅棚子铂镍矿调查报告，2006年。。

1 地质概况

研究区地处松潘-甘孜造山带(松潘甘孜褶皱系和龙门山褶皱带[3])之巴颜喀拉褶皱带东部，为鲜水河走滑断层、小金弧、金汤弧所围限(图1)。有关杨柳坪Cu-Ni-PGE矿床地质特征的论述，前人已有详尽报道[4-11]。其总体构造格架为一个近等轴的穹状体，层间剪切破碎相对发育。核部宽阔、产状平缓，翼部缓倾状。穹状体经历了由北向南的推覆剪切及EW向挤压收缩的成穹过程，并受晚期韧脆性断裂叠加改造，为多期变形作用综合结果的产物。石锅棚子构造上位于东谷-世垭断裂以北，瓦坝-水子-达龙断裂以西，夹持于西部公差穹隆体东翼和东部石锅棚子倒转向斜之间，隶属于石锅棚子向斜NE翼，整体可见破穹隆状构造。其赋矿地层为晚古生代泥盆纪危关群第二岩组，容矿岩石及其产出同于杨柳坪矿区。

1—蛇绿混杂岩带；2—滑脱带；3—逆冲断层；4—走滑断层；5—穹隆状变形变质体；6—多层次剪切带；7—褶皱轴线；8-挤压应力；图中黑色线框为研究区位置；Ⅰ—金沙江蛇绿混杂岩；Ⅱ—甘孜-理塘蛇绿混杂岩带；Ⅲ—鲜水河走滑断层；B1—小金弧；B2—金汤弧；B3—雅江弧；B4—摩天岭构造带；C1—龙门 山构造带 图1 研究区大地构造位置图 (据许志琴等, 1992修改)

杨柳坪-石锅棚子含矿基性—超基性岩体存在时空上的相似性[12]，是一次侵入形成的多岩相“杂岩体”。组成岩体的岩石包括蚀变辉长岩、次闪石岩、滑石岩和蛇纹岩类，以及一些过渡性岩石，有次闪滑石岩、滑石次闪岩、绿泥次闪石、滑石蛇纹岩、蛇纹滑石岩、菱镁滑石岩等。由于岩石蚀变强烈，原岩面貌全非，准确恢复原岩非常困难[5]。据杨柳坪矿区53件光、薄片样品的分析认为，含矿岩石主要为蚀变橄榄岩类、蚀变辉石橄榄岩类、蚀变角闪辉石岩类和蚀变滑石岩类；而石锅棚子岩体23件样品的薄片分析认为，岩石多以蚀变辉长岩、次闪石及滑石岩为主，总体显示较杨柳坪-竹子沟矿区同类岩石变质程度较高，变形相对较强。石锅棚子区见有5个较大的基性—超基性岩体(图2)，呈岩床状顺层侵入。具向北分散变小、向南散开的特点。在岩体膨大部位分异较好，顶底盘为蚀变辉长岩，底部为次闪岩，中部为滑石岩，该区初步圈定矿(化)体4处(图2)。

D2wg3—泥盆纪危关组上段片岩、炭质板岩；D2wg2—泥盆纪危关组中段云母片岩、大理岩；φ4—次闪石岩；φ6—次闪石及滑石岩;v—蚀变辉长岩；①—矿化体；图中黑点画线为岩相界线 图2 石锅棚子地区地质简图

2 样品采集与测试

为了确定石锅棚子勘查区铂族元素的分布特征，系统采集了ZK03的-70m～-120m、ZK04的-150m～-350m标高中的基性-超基性岩样品。将所取岩心样品的新鲜部分在玛瑙研钵中磨至200目以下，然后称取5 g过筛样品进行试液制备及Pt，Pd，Rh和Au，Cu元素的测定。元素含量的测定在国土资源部成都矿产资源监督检测中心的ICP-MS仪上检测完成。实验结果列于表1。

3 铂族元素地球化学

3.1 S饱和态

与基性—超基性岩相关的Cu-Ni-PGE硫化物矿床形成的关键在于初始岩浆处于S-不饱和态，且要有足够的PGE，在岩浆上升过程中达到S饱和，PGE与亲铜元素结合形成硫化物。Vogel和Keays等认为可以通过Pd-Cu地球化学散点图来初步判断岩浆S饱和情况，即利用Pd，Cu在硫化物/硅酸盐熔体中不同的分配系数作为区分依据[14]。从石锅棚子2处钻孔样品的Pd-Cu判别图(图3)可以看出，Cu，Pd呈正相关关系，样品主体集中分布在S-不饱和熔体区域，且只有零星样品落入S-饱和熔体区，这与峨眉山玄武岩及杨柳坪地区矿石样特征基本一致，显示了时空上的成生联系；其中，石锅棚子样品多集于东格陵兰古近纪玄武岩下段(Ⅱ)和Skacrgaard型岩脉(Ⅲ)区域，并向判别图(图3)右上方有一定延伸，与峨眉山玄武岩的分布区一致， 而杨柳坪2件矿石样则相对偏向样品散点图分布区外围。由此可认为，在岩浆房及其向高地壳水平运移的过程中，石锅棚子与杨柳坪地区存在硫化物达到饱和带析出成矿的可能，且成矿期的样品数据可能更加偏离S-饱和/不饱和熔体区域线，显示其S-饱和过程应该是一个快速发生的过程，推测可能是受到了上部地壳的同化混染作用，即岩浆在高位岩浆房中受到地壳物质的混染作用。

Ⅰ—Muuni Muuni超基性岩带；Ⅱ—东格陵兰第三系玄武岩下段；Ⅲ—Skacrgaard型岩脉；Ⅳ—Muuni Muuni辉长岩带；●- ZK0418样品及○-ZK0426样品据四川省英铂勘探有限公司(2008)，据文献[13]；DB-大石包组玄武岩样品及ZD-杨柳坪 样品据文献[7]图3 石锅棚子、杨柳坪地区基性超基性岩Pd-Cu判别图 (底图据Brooks et al[14])

3.2 PGE地球化学

由于PGE相似且稳定的地球化学性质，被广泛用于峨眉山地区与基性—超基性岩相关的岩石成因、演化以及与其有关的成矿作用的示踪研究。从石锅棚子—杨柳坪地区不同类型岩/矿石中PGE，Au，Cu含量及铂族元素特征参数(表1)中可以看出，岩石及矿石中铂族元素总量差异显著，硫化岩(矿)石明显高于一般岩石，表明硫化物基性—超基性岩石为铂族元素的主要载体，铂族元素与硫化物明显相容；其次，2处基性—超基性岩PGE丰度远高于大陆拉斑玄武岩、洋岛玄武岩均值，且石锅棚子和杨柳坪岩石样中铂族元素丰度与峨眉山玄武岩近于一致，表明了岩浆演化的同源属性，同时，矿石样中PGE明显高于峨眉山玄武岩，这也进一步证实了该地区岩体为分异后的玄武质岩浆的喷出物；再者，石锅棚子与杨柳坪岩体及玄武岩中Pt，Pd丰度明显高于Ir，Ru，Rh，属于典型的铁质基性—超基性岩的范畴[15]，这与该区岩石化学的判断相一致[13](m/f为0.82～4.58)。

Maier等[16]研究认为，岩浆中PGE与Cu，Ni等发生分异过程中，可以通过Cu，Ni含量及Cu/Pd值来探讨岩浆硫化物的饱和、熔离及分凝作用。首先，从石锅棚子与杨柳坪岩体Cu，Ni的含量来看，石锅棚子岩/矿石(Cu+Ni)含量为(319.6～29323)×10-6，杨柳坪岩/矿石(Cu+Ni)为(145.33～51266.0)×10-6，大石包组玄武岩(Cu+Ni)含量为(188.55～288.37)×10-6，岩/矿石(Cu+Ni)含量差异明显，且Cu/(Cu+Ni)值均>0.01(据Talor等原始地幔值换算)，表明母岩浆经历了硫饱和态，并进而发生了硫化物的熔离；其次，2处岩体中Cu/Pd总体介于1896.08 ～13565.8间，较为离散，在原始地幔值(6500)上下皆有分布，而远小于金川地区岩体均值(50000)，表明该地区岩体为发生过部分硫化物熔离作用的岩浆及其产物，其熔离程度要大大低于金川地区岩体，且可能与后期强烈的热液活动有关[4]。

Garuti等[17]研究认为，Pt/Pt*参数提供了样品中Pt相对于原始地幔标准化后总体偏移趋势的衡量，正或负异常反映了不同地质作用所导致的Pt相对于Rh，Pd的分异。石锅棚子Pt/Pt*总体比值大于杨柳坪地区(0.07～0.1，个别达17.38)，表现为极不均衡变化，这可能表明石锅棚子相对于杨柳坪经历的地壳混染作用相对较强，致使PGE元素的分异明显；再者，石锅棚子与杨柳坪多数样品Pt/Pt*比值变化范围为0.24～3.43，总体呈现负Pt/Pt*异常，表明其岩浆演化过程中可能经历了Pt-Fe合金的析出，而Pt-Fe合金是Pt相对于Pd和Rh分异的物相。此外，杨柳坪岩/矿石样Pd/Rh<10.16，大石包组玄武岩总体<5.89；石锅棚子矿石样总体<22.1，最高达313.5，而其岩石样<10.41，比值总体偏大，显示出Pd的富集；同时，在较富含硫化物矿石中Pd/Rh>10，反映在硫化物-硅酸盐体系中Pd的分配系数要明显大于Rh的分配系数。此外，杨柳坪的Pt/Ir，Pd/Ir值均大于原始地幔值，而小于大陆拉斑玄武岩和洋岛玄武岩，表明其经历了地表混染过程，而未达到广泛混染的玄武质岩浆的程度[18]，其必然伴随后期热液活动的加大；再者，石锅棚子部分样品Au/Pd值较低，小于0.5，因为在热液活动中，Au较Pd更具活性，这反映了石锅棚子比杨柳坪热液活动相对较强，可能后期热液活动曾将Au大量迁出。

石锅棚子与杨柳坪普通岩石样中Pt/Pd均值为1.90(去除特高、特低值)，这与球粒陨石Pt/Pd比值(1.84)较为接近，低于原始地幔值，而高于大陆拉斑玄武岩；其次，石锅棚子矿石样Pt/Pd均小于0.5，表明Pd的富集明显高于Pt，而杨柳坪则Pt，Pd分布不均一。铂族元素在热液阶段，Pd比Pt更具亲硫性[19]，一般热液硫化物矿床中Pd>Pt(如我国多数热液脉型铜矿石Pd含量为0.2×10-6，明显高于Pt的含量；而美国内华达金铜石英脉中Pt为(1.6～31.1)×10-6，Pd为(3.4～34)×10-6[15]。因此，从成矿角度来看，石锅棚子与杨柳坪岩体应当是在经过深部熔离作用基础上，可能又叠加了热液作用的结果。

表1 石锅棚子、杨柳坪地区岩/矿石中PGE，Au，Cu含量及铂族元素特征参数

注：大石包组玄武岩、杨柳坪数据据宋谢炎等[7]；石锅棚子数据据于林松[13]; 原始地幔值据Talor et al.(1985)；Pt/Pt*= (PtN)2/(RhN×PdN)。表中：Cu，Cu+Ni计量单位为×10-6； 其余元素为×10-9；“/”表示无数据。

3.3 PGE地球化学配分模式

在石锅棚子岩体Au，Cu及PGE元素原始地幔标准化配分模式图上(图4)，呈现向左缓倾趋势，总体上自Ir至Cu富集程度逐渐增高，显示了与硫化物矿床相关的凸型模式。一般而言，地幔柱成因或下地幔来源的基性—超基性岩在铂族元素的标准化配分曲线图上呈左倾型，而上地幔或蛇绿岩的铂族元素配分曲线则可呈右倾型[22]。这与国外及国内大多数岩浆Cu-Ni-PGE硫化物矿床相似。同时，配分模式图中Ru峰为极弱或无，表现较为相对明显的Pt，Pd峰，这与峨眉山玄武岩“Pt-Pd”富集型模式一致，也佐证了其玄武质岩浆分异的铁质超镁铁质岩的同源岩浆属性。此外，在强不相容的PGE中，石锅棚子与杨柳坪岩/矿石样品存在一定差异，前者在Pt处不具明显拐点，依然呈现曲线的向左缓倾态势；后者样品中Pt相对于Pd和Rh表现出一定程度的亏损。虽然杨柳坪样品ZD-8反映了Pd的局部亏损，但这种小范围异常可能是块金效应的结果[8]。但从石锅棚子及杨柳坪大多数岩体及浸染状矿石样品中Pd含量增高的特点来看，更可能是后期热液作用过程中Pd丢失的结果，反映出Pd在热液活动中相对较强的活动性。有研究表明，热液作用除对Pd产生一定程度分馏外，对其他PGE未产生明显作用，故PGE配分曲线的总体特征是其原始岩浆及其岩浆分异、成矿作用等地质作用的结果；刘英俊等[15]也推测在变质过程中部分铂族元素能够发生转移，但转移的量不会太大。

图4 石锅棚子、杨柳坪地区岩/矿石PGE、Au、Cu原始 地幔标准化配分模式图 (标准化值据Talor et al., 1985)

4 结论

石锅棚子与杨柳坪基性—超基性侵入体位于峨眉山玄武岩外带，可能是在构造相对活跃的环境下发生侵位，致使其形态不规则。通过对二者岩/矿石PGE地球化学对比分析认为：

(1)2处基性—超基性体中铂族元素丰度均高于峨眉山玄武岩，为玄武质岩浆分异的铁质基性—超基性岩的同源岩浆；块状铜镍硫化物基性—超基性岩为铂族元素的主要载体，其成因可能与峨眉山玄武岩代表的地幔柱成因或下地幔来源的基性—超基性岩相关。

(2)2处侵入体处于S-不饱和态，在岩浆向高地壳水平运移的过程中，母岩浆经历了硫饱和态，并发生过部分硫化物的熔离作用，且其S饱和过程应该是一个快速发生的过程，推测可能与岩浆在高位岩浆房中受到地壳物质的混染作用有关，而石锅棚子岩体接受的地表混染程度要强于杨柳坪岩体，同时，PGE高含量及岩浆S的不饱和性表明，该类岩浆具有提供铜镍铂等成矿元素的能力。

(3)石锅棚子、杨柳坪与基性—超基性岩相关的Cu-Ni-PGE硫化物矿床在熔离成矿过程中发生过铂族元素的分异，后期经历了热液改造，且石锅棚子热液改造作用可能相对较强。该过程的探讨是建立在单个铂族元素及其之间相关性关系基础之上的，这个结果可能对该类矿床在不同成矿背景下的起源研究有一定意义。但从其成矿机理上看还是以熔离型为主，后期变质叠加作用对认识该区铂族元素迁移富集及热液改造程度也具有重要意义。

[1] 汤中立,钱壮志,姜常义.中国镍铜铂岩浆硫化物矿床与成矿预测[M].北京: 地质出版社，2006.

[2] 张照伟,李侃,张江伟,等.中国岩浆铜镍矿床的形成特点与找矿方向[J].中国地质调查,2016,3(3):7-15.

[3] 王椿镛,韩渭宾,吴建平,等.松潘-甘孜造山带地壳速度结构[J].地震学报,2003,25(3):229-241.

[4] 王登红,楚萤石,罗辅勋,等.杨柳坪Cu-Ni-PGE富矿体的成因和意义[J].地球学报, 2000, 21(3):260-265.

[5] 王登红,骆耀南,傅德明,等.四川杨柳坪Cu-Ni-PGE矿区基性超基性岩的地球化学特征及其含矿性[J].地球学报,2001,22(1):135-140.

[6] 胡晓强,李云泉,帅德权.四川丹巴Cu-Ni-Pt族元素矿床的矿石组构与成矿期次[J].成都理工学院学报, 2001,28(1):48-52.

[7] 宋谢炎,曹志敏,罗辅勋,等.四川丹巴杨柳坪铜镍铂族元素硫化物矿床成因初探[J].成都理工大学学报(自然科学版),2004,31(3):256-266.

[8] 郑建斌,曹志敏,宋谢炎,等.杨柳坪岩浆Ni-Cu-PGE硫化物矿床PGE地球化学特征[J].地质与勘探,2004,40(5):16-20.

[9] 赵传冬,成杭新,庄广民,等.四川杨柳坪Cu-Ni-PGE矿田区域地球化学异常特征[J].地质与勘探, 2005,41(5):53-57.

[10] 蒲登兴,陈加中,廖兴健,等.四川丹巴铜镍铂矿床矿化类型及其意义[J].四川地质学报,2008,28(2):100-104.

[11] 徐金沙,王凤玉.丹巴杨柳坪铜镍铂矿床中铂族元素赋存状态[J].四川地质学报,2015, 35(3):383-387.

[12] 顾茗心,李余生,余扶树, 等.四川丹巴石锅棚子Cu-Ni-PGE成矿作用研究[J].云南地质,2013,32(1):23-25.

[13] 于林松.丹巴石锅棚子基性-超基性岩岩石学、地球化学及Cu-Ni-PGE成矿作用研究[D].成都: 成都理工大学, 2008.

[14] C.K. Brooks, R.R. Keays, D.D. Lambert, et al. Re-Os isotope geochemistry of Tertiary picritic and basaltic magmatism of East Greenland: constraints on plume-lithosphere interactions and the genesis of the Platinova reef, Skaergaard intrusion [J].Lithos, 1999, 47(1):107-126.

[15] 刘英俊,曹励明.元素地球化学[M].北京: 地质出版社, 1987.

[16] Maier W D, Barnes S J, Deklerk W J, et al. Cu/Pd and Cu/Pt of silicate rocks in the Bushveld complex: implications for platinum-group element exploration[J].Economic Geology, 1996,(91):1151-1158.

[17] Garuti G, Fershtater G, BeaF, et al. Platinum-group elements as petrological indicators in mafic-ultramaf ic complexes of the central and southern Urals: preliminary results[J].Tectonophysics， 1997,(276):181-194.

[18] I. H. Campbell.大陆与大洋拉斑玄武岩的差异：流体动力学解释[J].基础地质译丛, 1987，(1):16-22.

[19] 杜玮,周伟,伍学恒,等.柴北缘尕秀雅平东含铜镍硫化物镁铁-超镁铁质岩体铂族元素地球化学特征研究[J].地质与勘探, 2015,51(2):203-211.

[20] Mc Donough W F. Constrains on the composition of the continental mantle [J].Earth Planet Sci Lett, 1990,(101): 1-18.

[21] Crocket J H, Kobri L J. PGE in Hawaiian Basalt: Implications of hydrothermal alteration on PGE mobility in volcanic fluids[A]// In: Prichard H M, Potts P J, Bow les F W, et al. Geo-platinum [C]. London: Elsevier,1988:259.

[22] 王登红,陈毓川,徐钰,等.中国大陆科学钻100～850m深度岩心的贵金属地球化学[J].地球学报,2005,26(6):535-540.

Comparison of PGE Geochemical Characteristics in Basic—UltrabasicRock in Shiguopengzi in Danba Area and Yangliuping Cu-Ni-PGEDeposit Area and Its Significance in Danba of Sichuan Province

YU Linsong,ZOU Ande

(Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Shandong Jinan 250013, China)

Through comparison of PGE geochemical of mafic-ultrabasic rocks in Shiguopengzi and Yangliuping area, it is regarded that sulfide is in unsaturated state, and massive Cu-Ni sulfide basic—ultrabasic rocks are main carrier of platinum group elements. The PGE abundance of Shiguopengzi and Yangliuping intrusions is higher than that of Emeishan basalt. It is indicated that basalt is the production of basaltic magma ejecta, and these two basic intrusive rocks belong to typical mafic ultrabasic rocks. The ratios of Cu/ (Cu+Ni), Cu/Pd and Ti/Pd show that the parent magma experienced the fusion of sulfide. The ratio of Pt/Pt* and Pd/Pt, and PGE distribution pattern diagram showed that the Cu-Ni-PGE sulfide deposits of Shiguopengzi and Yangliuping is related to the origin of mantle plume or lower mantle magma. During the mineralization process of rock mass, partial sulfide immiscible separation has been experienced; while during the ore-bearing magma tasporting to high crustal level, the crustal contamination occurred. Contamination is relatively higher in Shiguopengzi area than that in Yangliuping area.

Cu-Ni-PGE sulfide deposit；PGE geochemistry；basic-ultrabasic rock; Danba in Sichuan province

2017-02-07；

2017-03-04；编辑：陶卫卫

于林松(1980—)，男，山东烟台人，工程师，主要从事地球化学相关工作；E-mail：sean_yls@163.com

P611

A

于林松，邹安德.四川丹巴石锅棚子与杨柳坪Cu-Ni-PGE矿区基性—超基性岩PGE地球化学特征对比及其意义[J].山东国土资源，2017,33(8)：9-14. YU Linsong,ZOU Ande. Comparison of PGE Geochemical Characteristics in Basic—Ultrabasic Rock in Shiguopengzi in Danba Area and Yangliuping Cu-Ni-PGE Deposit Area and Its Significance in Danba of Sichuan Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(8)：9-14.