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迤纳厂矿床锆石和黄铜矿稀土元素研究

2013-05-28 15:41 来源:冶金工业论文 人参与在线咨询

本文结果不但有利于了解康滇地区铁-铜矿床的形成时代和成因,有利于康滇地区的地层层序对比,而且有利于揭示约1.7Ga的全球Columbia超大陆裂解事件(RogersandSantosh,2002;Zhaoetal.,2002)和成矿响应事件之间的关系。

区域地质背景

康滇地区位于扬子地块西缘,一般是指位于绿汁江断裂与小江断裂之间(图1)。目前认为该地区较老基底岩石是古元古代晚期-中元古代夹长英质和镁铁质火山岩的变质沉积岩,它们分别被称为大红山群(GreentreeandLi,2008)、东川群(下昆阳群)(Zhaoetal.,2010)和河口群等(何德锋,2009)。大红山群为一套变质火山岩及沉积岩(吴懋德等,1990;Huetal.,1991),产出大红山铁-铜矿床。大红山变质火山岩主要分布在曼岗河组,前人通过对大红山群曼岗河组中火山岩的锆石U-Pb定年分析得到了三组年龄数据,分别为1687±8Ma(吴孔文,2008)、1675±8Ma(GreentreeandLi,2008)、1659±16Ma(ZhaoandZhou,2011)。河口群也是一套夹变质火山岩的变质火山-沉积岩,主要分布于四川会理县河口地区一带。该地层中产出拉拉铜矿床,地层下部的变质火山岩为(石英)角斑岩,上部的变质火山岩为细碧岩(何德锋,2009;尹福光等,2011);拉拉矿区角斑岩的锆石U-Pb年龄为1695±20Ma(何德锋,2009)。

昆阳群分布于云南的中部和北部,被划分为上、下两个亚群(吴懋德等,1990;孙志明等,2009),其中下昆阳群现在也被称为东川群(Zhaoetal.,2010)。下昆阳群由因民组、落雪组、鹅头厂组和绿汁江组构成,上昆阳群由黄草岭组(大营盘组)、黑山头组、大龙口组和美党组构成(图2)。因民组地层中火山岩由火山角砾岩、中-基性条带状钠质凝灰岩、沉凝灰岩、细碧岩-角斑岩等在多个旋回中呈互层产出,凝灰岩样品的锆石U-Pb年龄为1742±13Ma(Zhaoetal.,2010),而侵入因民组中辉长岩样品的锆石U-Pb年龄为1690±32Ma(Zhaoetal.,2010),表明因民组形成年龄也在1.7Ga左右。落雪组为青灰、灰白、肉红色厚层-块状含藻白云岩,夹硅质白云岩和泥砂质白云岩,白云岩的Pb-Pb等时线年龄为1716±56Ma(常向阳等,1997)。鹅头厂组为一套黑色板岩夹凝灰质火山岩的火山-沉积岩组合,凝灰质火山岩的锆石SHRIMP年龄为1503±17Ma(孙志明等,2009)。因此,下昆阳群可能形成于1.8~1.5Ga之间。上昆阳群黑山头组中火山岩为细碧岩及变质基性熔岩,呈层状产出,火山岩的锆石SHRIMPU-Pb年龄为995±15Ma(Greentreeetal.,2006)和1032±9Ma(张传恒等,2007)。美党组中火山岩仅有少量凝灰质板岩、凝灰岩,呈夹层状产出。可见,昆阳群形成时代在约1.8~1.0Ga之间。

矿床地质特征和样品描述

迤纳厂Fe-Cu-REE矿床位于云南省武定县。该矿床所处的大地构造位置属于扬子地块西南缘,康滇地轴云南段中部(冉崇英,1989)。矿区处于核桃阱大尖山逆断层西侧、绿汁江断裂东侧,还分布其它不同规模的断裂,构造交错复杂(图3)。该矿床的赋存地层为昆阳群迤纳厂组,主要是由炭质板岩,泥质白云岩和白云岩组成,然而目前迤纳厂组在昆阳群中的层位还有争议。地层中的凝灰岩与火山角砾岩位于该含矿层的上部,其呈似层状产出,与地层的产状基本一致,总体上属于迤纳厂组中上部。凝灰岩呈浅绿色,与火山角砾岩有明显的边界,凝灰岩中未见明显的角砾(图4a),镜下可见基质蚀变严重,多数长石都已蚀变,石英呈不规则粒状分布,石英与蚀变的长石约占70%(图4c)。火山角砾岩也呈浅绿色,从手标本中可见火山喷发时从地层中带上来的灰岩和砂岩角砾,角砾大小不一,直径从0.5~20cm,棱角不明显(图4b)。镜下可见磨圆程度较好的地层角砾,基质蚀变严重(图4d)。

迤纳厂矿床分为8个矿段,东部有大宝山、辣椒矿、东部矿等3个矿段,西部有下狮子口、八层矿、东方红、过水沟、撒卡拉等5个矿段,各矿段均赋存于迤纳厂组。其中,东方红矿段和大宝山矿段的规模相对较大,也是本文的主要研究区域。矿体与顶底板围岩整合接触,且与地层产状基本一致。围岩变质比较强烈,主要为石榴石黑云母片岩和黑云母片岩。矿体呈层状、似层状和透镜状产出,一般长400~700m,较长大于1000m,厚3.93~4.31m,宽200m。矿石以条带状、纹层状和浸染状构造为主,除此之外还有块状构造。矿石平均含铜0.85%~0.97%,含铁高达41.93%~44.53%(杨耀民,2004)。在空间上,矿体的形成与三个火山喷发-沉积旋回相关(杨耀民,2004),浸染状矿石位于条带状矿石的下方,表明浸染状矿石形成要比条带状矿石早。而块状黄铜矿石往往呈脉状穿插于条带状矿石中,因此,块状黄铜矿石应是较晚形成。条带一般宽几毫米,一般不超过1cm,纹层只有1mm左右。矿石矿物组成比较复杂,主要有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、菱铁矿,而辉铜矿、辉钼矿、方铅矿、斑铜矿很少。块状黄铜矿往往呈脉状穿插于磁铁矿之中,表明黄铜矿的形成时间比磁铁矿稍晚(图5a,b);条带状、纹层状矿石中黄铜矿、磁铁矿以及方解石等常互层产出(图5c,d);浸染状矿石中,磁铁矿与黄铜矿颗粒紧密共生,反映了这类矿石中两种矿物几乎同时形成(图5e)。该矿床矿石中的脉石矿物主要为石英、方解石、萤石,其次为磷灰石、透闪石、透辉石和黑云母。其中,方解石和石英是较常见的脉石矿物,且方解石与磷灰石紧密共生(图5f)。方解石脉主要有三种产状。块状磁铁矿矿石中的方解石呈白色(图5g),块状黄铜矿矿石中的方解石呈浅黄色(图5h),而围岩中方解石呈乳黄色(图5i)。

分析方法

本研究进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的锆石颗粒从迤纳厂组中上部的凝灰岩(DFH1101;N25°32'53.1″,E102°13'34.3″)和火山角砾岩(DFH1102;N25°32'53.1″,E102°13'34.3″)中分选出来。首先对样品粗碎,再采用重选和磁选的方法从样品中分选出锆石颗粒,然后在双目镜下将具代表性的锆石颗粒和锆石标样一起黏贴在环氧树脂表面,抛光后将待测锆石做透射光、反射光显微照相和阴极发光(CL)照相,以检查锆石的外部和内部结构。挑选出干净、透明、无裂纹、没有包裹体、较自形的锆石进行测定。锆石U-Pb定年在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成,实验中所用的准分子激光剥蚀系统由德国哥廷根LamdaPhysik公司制造,型号为GeoLasPro。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)由日本东京安捷伦公司制造,型号为Agilent7700x。实验中激光剥蚀系统产生的紫外光束能量密度为10J/cm2,束斑直径为32μm,频率为5Hz,共剥蚀40s,剥蚀气溶胶由氦气送入ICP-MS完成测试。测试过程中以标准锆石91500为外标,校正仪器质量歧视与元素分馏;以标准锆石GJ-1与Ple?ovice为盲样,检验U-Pb定年数据质量;以NISTSRM610为外标,以Si为内标,标定锆石中的Pb元素含量;以Zr为内标,标定锆石中其余微量元素含量(Liuetal.,2010a;Huetal.,2011)。原始的测试数据用ICPMSDataCal软件进行处理(Liuetal.,2010a,b)。

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