攀枝花大田地区辉绿岩脉/花岗质岩脉年代学特征及其地质意义

2019-03-25柏勇徐争启秦琪瑞张成江陈友良

铀矿地质 2019年2期

柏勇，徐争启，2，秦琪瑞，张成江，3，陈友良

（1.成都理工大学地球科学学院，四川成都610059；2.地球勘探与信息技术教育部重点实验室，四川成都610059；3.地学核技术四川省重点实验室，四川成都 610059）

新元古代铀成矿期是世界上最重要的铀成矿期次之一，长期以来，大家普遍认为我国新元古代铀成矿作用不强，铀成矿条件不好。近年来在米易海塔地区、攀枝花大田地区发现了产于新元古代混合岩中以巨粒的晶质铀矿为主要矿物的特富铀矿，显示出巨大的铀成矿前景。前人的研究表明，大田地区铀矿化与晚期形成的混合岩有着密切的关系［1-3］。米易海塔地区巨粒晶质铀矿晶形特征及Th/U比值显示晶质铀矿的形成具有高温的成矿地质背景，可能与韧-脆性构造的中高温热液活动有关［4］。徐争启通过对大田地区的年代学研究认为大田地区780 Ma左右发生了一次大的岩浆构造热事件，使得酸性岩浆萃取混合岩中的铀元素，沿构造蚀变带上升并在其次级构造中富集成矿［5］。但关于该区混合岩型铀矿成矿规律及巨粒晶质铀矿的形成机理研究还不够深入。同时，该区混合岩的形成年代一直还未厘清，制约着对大田地区铀成矿规律的认识。该地区混合岩，属于康定杂岩，其成因和时代一直是康滇地轴地区研究的热点，前期研究由于测年技术的限制，测定康定杂岩的形成时代一般大于1 000 Ma［6-9］，而随着测年技术方法的发展，越来越多的年龄分布在700～900 Ma之间［10-13］，但形成年龄还存在着不同认识，其成岩年代的波动让人难以确定其与铀矿的具体关系。

在攀枝花大田505地区的野外调查中发现在铀矿化点附近均有辉绿岩脉的出现。辉绿岩脉广泛分布于大田地区，其脉体侵入混合岩中，表明其形成在混合岩化之后，空间上大体呈现出三个方向，可能反映了辉绿岩脉的多期次性。辉绿岩作为基性岩，其岩浆来源于地下深处，一般代表着拉张环境下的岩浆活动；同时在混合岩中发现了花岗质岩脉，其形成时代也未查明。辉绿岩脉和花岗质岩脉形成的地质背景可能与Rodinia大陆裂解的大构造热事件有关［5］。这些脉岩的形成时代及其与该区铀矿化的关系一直不明，制约了铀矿成矿规律的认识，因而本研究具有十分重要的意义。本文旨在对产于混合岩中的辉绿岩脉和花岗质岩脉进行年代学研究，厘清该区构造岩浆演化历史和形成时的地质背景，进而探讨脉岩与铀成矿的关系，为该区铀矿成矿规律研究及找矿提供依据。

1 区域地质概况

图1 攀枝花大田地区地质简图与采样位置图（改自核工业280所）Fig.1 Simplified geological map and sampling location in Datian areaa—构造位置图；b—矿区地质简图；Ⅰ—盐边抬拱；Ⅱ—泸定-米易抬拱；Ⅲ—昆明抬拱束；Q—第四系冲积、洪积、坡积物；δO2—石英闪长岩；Mδ2—混合岩化闪长岩；δ2M—闪长岩质混合岩；Pt1KMb—黑云母斜长片麻岩混合岩；Pt1m—花岗质岩脉；βμ—辉绿岩脉；○K—构造蚀变带；γК—长英岩脉；1—地质界限；2—断层及性质；3—采样点位置；4—505铀矿化点；5—指示线。

大田505地区位于攀枝花市仁和区大田镇附近，其大地构造位置处于扬子地台康滇地轴中段的泸定-米易抬拱之上，元谋-绿汁江断裂西侧（图1a），研究区出露的岩性主要为大田混合岩、大田石英闪长岩和晋宁期花岗岩。同时该区还广泛发育基性-酸性的小型岩脉，包括辉绿岩脉、花岗岩脉和长英质岩脉等。区内断裂包含NE向贯穿全区的F3断裂、多条近WE向断裂和NS向断裂，本文研究的辉绿岩脉在各种混合岩、花岗岩、闪长岩中均有产出，分布广泛，该类岩脉的产出大致可分为三个方向，即NE、NW及近WE分布。花岗质岩脉分布于混合岩和石英闪长岩中，岩脉方向性较弱（图1b）。

2 样品采集与分析方法

为了研究大田地区辉绿岩脉和花岗质岩脉形成是否与大田505铀矿床的形成具有关系和对比不同方向的辉绿岩脉形成的时代归属，确定花岗质岩脉的形成时代，本次采集4件辉绿岩样品和2件花岗质岩石样品进行锆石U-Pb定年，辉绿岩样品分别是NW向的样品 2件（NW02、 NW04）， NE方向 1件（NE02）、 WE 方向 1件（WE01），花岗质岩脉样品2件（RM01、RM02），采样位置见图1b。辉绿岩样品总体上较为新鲜，个别样品表现出一定程度的蚀变，蚀变程度较弱（绢云母化、绿帘石化、绿泥石化），其成分辉石＋基性斜长石大于85%，另含有少量的角闪石。花岗质岩脉较为新鲜，基本无蚀变，长英质矿物含量大于85%，同时还含有少量的黑云母和角闪石。

锆石样品的挑选、制靶和阴极发光图像（CL）均由广州市拓岩检测技术有限公司完成。制备好的样品靶由南京聚谱检测分析有限公司实验室进行LA-MC-ICP-MS法测年。所用分析仪器为193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），193 nm ArF准分子激光剥蚀系统由Australian Scientific Instruments制造，型号为Resolution LR。电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）由Agilent公司制造，型号为7700 x。准分子激光发生器产生的深紫外光束经匀化光路聚焦于锆石表面，能量密度为3.5 J/cm2，束斑直径为33μm，频率为5 Hz，共剥蚀50 s。

实验中采用氦气作为锆石测年的保护气和载气，用激光单点剥蚀进行锆石的原位分析，数据采集采用跳峰方式，每隔8个样品插入标准样品测试来持续监控测试的精度。实验采用常用的91500std、GJ-1和Ple-337［14］多种外部锆石年龄标准监控锆石年龄值，采用NIST 610玻璃标样为外标监控Pb、U、Th的含量，用208Pb的含量来进行普通铅校正，后期数据处理用ICPMS-Datecal程序和Isoplot来实现，详细步骤和数据处理方式见参考文献［15-16］。

3 岩脉锆石U-Pb年龄测年结果

本次锆石测年颗粒阴极发光图像见图2，锆石多呈灰白色-灰色，金刚光泽，形态为短柱状或者长柱状，部分可见清晰的岩浆环带，锆石表面光滑，部分锆石晶体遭到破碎和熔蚀，6个样品选取118粒锆石，在较好的晶域进行 LA-MC-ICP-MS 定年数据分析［17］。

3.1 辉绿岩脉锆石U-Pb年龄测年结果

NW02样品中，锆石年龄数据共有9组，大部分年龄数据相对集中（图3），其中2，3，5～7号锆石点在误差范围内具有较好的一致性，谐和度高，锆石投点均分布在谐和一致曲线上（图3），206Pb/238U表面年龄加权平均值为（773.5±11）Ma， MSWD 值为 1.08，这一类锆石的年龄代表了该辉绿岩样品的成岩年龄；1，4，8号锆石数据具有较好谐和性，其年龄分布在705～910 Ma的范围内，年龄值稍有偏差，应该为同一构造运动的产物，但可能受到了早期的捕获锆石和后期改造事件的影响。

图2 大田505地区辉绿岩和花岗质脉岩锆石阴极发光图像（CL）Fig.2 Zircon CL images of disabuse and granitic vein in Datian 505 areaNW02、NW04、NE02、WE01为辉绿岩样品；RM01、RM02为花岗质岩石样品。

NW04样品中，锆石年龄数据共有21组，其中2号锆石的年龄数据谐和性较差，可能与锆石封闭体系破坏后放射性铅不同程度的丢失有关，其他20组锆石年龄具有较好的谐和性，但其年龄数据也并不单一（图4），其中10 颗锆石（4， 5， 7， 10， 12， 14～15，19，20，21）年龄具有一致性，206Pb/238U表面年龄加权平均值为（771.9±5.3）Ma， MSWD＝0.30 （图 4）；另外 7 颗（1，6，8，13，16～18）锆石数据之间也具有较好的一致性，206Pb/238U表面年龄加权平均值为（825.5±9.1）Ma，MSWD＝1.2（图4）；这两个时间段的锆石年龄相差不大，但年轻锆石数据年龄跟同方向的NW02样品的年龄十分相似，暗示（771.9±5.3）Ma更有可能代表了 NW04样品的成岩年龄，而年龄较老的锆石应该是辉绿岩形成时所捕获的继承锆石；同时还有3颗（3，9，11）锆石表面年龄数据集中在140～150 Ma之间，可能代表了后期一次改造事件对辉绿岩脉的影响。

图3 辉绿岩（NW02）锆石U-Pb谐和图Fig.3 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NW02）

NE02样品中锆石年龄数据共有24组，锆石年龄数据并不单一，但除了18号锆石以外，其他锆石年龄数据能够较好的构成一条等时线，这暗示除18号锆石外，其他锆石均来自一封闭体系的锆石，其等时线与谐和曲线上交点206Pb/238U加权平均年龄为（772.0±5.7）Ma， MSWD＝0.023（图 5），其可以代表该样品的成岩年龄，等时线与谐和曲线下交点206Pb/238U加权平均年龄为（157.8±1.2）Ma，MSWD＝0.12（图5），反应了后期变质事件中发生放射性成因铅丢失的时间；这个结果与位置上相差不远的NW04样品相同，表明该区域在150 Ma左右发生过小范围的改造事件。而18号锆石的表面年龄为（1027.7±5.7）Ma，应是捕获的继承锆石的年龄。

图5 辉绿岩（NE02）锆石U-Pb谐和图Fig.5 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NE02）

图4 辉绿岩（NW04）锆石U-Pb谐和图Fig.4 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （NW04）

WE01样品的锆石年龄数据较为单一，8颗（1，2，5～9，11）锆石年龄相对集中，谐和度高，206Pb/238U表面年龄加权平均值为（780.9±5.9）Ma， MSWD＝0.086（图 6），代表了WE向辉绿岩脉的成岩年龄，10、3号锆石的谐和度也相对较好，其206Pb/238U表面年龄分布于718 Ma左右，年龄值偏差较小，可能受到改造作用的影响。4号锆石的206Pb/238U表面年龄为1 448 Ma左右，是捕获的继承锆石的年龄。

图6 辉绿岩（WE01）锆石U-Pb谐和图Fig.6 U-Pb concordant diagram of zircon in diabase （WE01）

综上所述，虽然NW04样品的年龄主要集中在两段（（825.5±9.1） Ma，（771.9±5.3）Ma），其他的辉绿岩脉的形成时代均集中分布在770～780 Ma左右，认为NW04样品和其他的辉绿岩脉的形成时代一致，为同一构造运动的产物，其形成的年龄在770～780 Ma左右，属于澄江期构造岩浆活动的产物。

3.2 花岗质脉体锆石U-Pb测年结果

RM01样品和RM02样品的锆石年龄数据均较好，年龄相对集中，谐和度高，RM01样品（1～9， 11～15， 17， 19～20，22～28）24 颗锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为（764.7±3.4） Ma， MSWD＝0.14（图 7），代表RM01所在花岗质岩脉的形成年龄，RM02样品25颗锆石（1～25）206Pb/238U表面年龄加权平均值为（771.7±3.3）Ma， MSWD＝0.109（图 7），代表着RM02样品所在岩脉的形成年龄。RM01和RM02的其他锆石年龄的谐和度也较好，年龄分布在754.6～786.9 Ma之间，与岩脉形成的年龄偏差较小，应该是同一构造运动的产物。综上所述，花岗质岩脉的形成时间集中分布于760～770 Ma左右，属于澄江期构造岩浆活动的产物。

4 结果与讨论

4.1 大田地区混合岩的形成时代

在野外调查中根据穿插关系发现，辉绿岩侵入于黑云斜长混合岩中。因此黑云斜长混合岩应该早于辉绿岩脉形成，其整体形成的时代应该大于780 Ma，这与徐争启和姚建的研究结果相相吻合［5，18］。李莎莎在对混合岩浅色体的地球化学特征的研究中表明，混合岩化后期有外部流体的加入［19］，其表现为轻稀土富集，重稀土亏损，具有Eu正异常，显示出与其他混合岩不同的稀土配分模式的特征。结合区域地质背景，可以推测该流体应该与形成辉绿岩脉和花岗质岩脉的岩浆活动有关。

4.2 大田辉绿岩脉和花岗质岩脉的地质背景

图7 花岗质岩（RM01、RM02）锆石U-Pb谐和图Fig.7 U-Pb concordant diagram of zircon in granitic rocks （RM01， RM02）

在前人的研究中， Z.X.Li等［20-22］对比桂北基性岩席/岩脉和澳大利亚Guirder岩墙群的产出时代和野外地质特征、各大陆之间相对应的750～860 Ma广泛存在的双峰式的岩浆活动，提出了在750～860 Ma期间Rodinia超级大陆下存在着一个超级地幔柱的学说，其地幔柱的主要爆发期分为两个阶段（825 Ma，750～780 Ma）；以往对康滇地轴地区的研究也显示，新元古代的基性岩形成时代主要集中在750～860 Ma，其形成均与地幔柱的活动有关，如同德苦橄岩（（796±5）Ma））［23］、石棉北基性岩墙（760～780 Ma）［24］、盐边基性岩墙等（760～790 Ma）［25］等。本次大田地区不同方向的辉绿岩脉的锆石年龄测定时限为705～910 Ma，主要集中在770～780 Ma之间，花岗质岩脉的测定时限为754.6～786.9 Ma，主要集中在760～770 Ma，两者的成岩时代与Z.X.Li提出的地幔柱第二次爆发期时间相吻合。同时，花岗质岩脉同辉绿岩脉的形成时间十分接近，辉绿岩脉和花岗质岩脉在空间上的位置也相距不远，整体上类似于双峰式岩浆活动的特点。所以笔者认为两者应该形成于同一构造运动，其形成应与新元古代康滇地区大多数的基性岩的形成原因相似，是Rodinia大陆下的地幔柱活动背景下双峰式岩浆活动的体现。

4.3 大田地区辉绿岩脉/花岗质岩脉与铀成矿关系探讨

大田地区辉绿岩脉和花岗质岩脉的形成是地幔柱活动的产物，其岩浆活动具有高热能的特点。本区的构造蚀变带的花岗质岩脉成岩年代（770 Ma左右）和长英质岩脉的成岩时代（779 Ma 左右）［5］与辉绿岩脉/花岗质岩脉的成岩时代一致，表明构造蚀变带中长英质脉体和花岗质脉体与混合岩中的辉绿岩脉/花岗质岩脉形成于同一次构造岩浆活动，是地幔柱活动高热能背景下康滇地轴下层物质重熔上升的结果；而大田铀矿的年代学研究［5，26］表明，大田晶质铀矿形成于774.9～785.5 Ma，在空间位置上产于构造蚀变带的次级断裂中，同时晶质铀矿形成具有高温的地质背景［4-5］，而晶质铀矿形成时，混合岩化已经完成，不能提供巨粒晶质铀矿形成时的高温背景，推断高温的地质背景应是这次岩浆活动提供的。上述证据指明大田铀矿的形成跟本次岩浆活动具有十分密切的关系。

根据前文的年代学证据推断，在大田地区的构造演化中，混合岩应该形成于晋宁期造山运动，即Rodinia大陆聚合的期间（800～1 000 Ma）［27］，在这期间康滇地轴上古老的地槽在造山运动中发生了深部重熔和混合岩化作用，形成了该区较老的混合岩和花岗质的岩石（部分富铀）。而在Rodinia大陆聚合结束到开始裂解的转折期间，受到了裂解时期地幔柱活动的影响，双峰式的岩浆活动形成了大田地区的辉绿岩脉和花岗质岩脉，同时在岩浆活动的过程中，具有高热能的地幔源岩浆使得已形成花岗质岩石和混合岩（富铀）部分熔融，其酸性岩浆在上升过程中进一步萃取混合岩中的铀，最后侵入到构造蚀变带的次级断裂当中成矿。