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云南中甸红牛—红山斑岩—矽卡岩型铜矿床成矿过程及义敦岛弧斑岩—矽卡岩成矿系统研究

彭惠娟  
【摘要】:红牛-红山矿床是中甸岛弧内典型的斑岩-矽卡岩型铜矿床。本文在野外地质调查、大量钻孔编录的基础上,结合偏光显微镜、阴极发光、背散射、电子探针、La-ICP-MS、包裹体测温、拉曼探针、PIXE(质子探针)等技术,对红牛-红山矿床进行了精细解剖,建立了该矿床自深部岩浆房开始,到成矿流体出溶,以及斑岩型和矽卡岩型蚀变及矿化系统演化,直至矿质沉淀的全部过程。红牛-红山矿床矿体的产出、矿化及蚀变分带明显受石英二长斑岩、花岗斑岩以及地层岩性的控制;岩体锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄和辉钼矿Re-Os同位素年龄结果表明红牛-红山矿床形成于78Ma,与矿区石英二长斑岩、花岗斑岩形成年龄基本一致,因此红牛-红山矿床的形成与晚燕山期岩浆活动具有密切的时空关系。该矿床的发现为中甸岛弧内寻找晚燕山期斑岩-矽卡岩型矿床提供了范例。在空间上,矿区存在两种蚀变分带:(1)石英二长斑岩岩浆侵入碳酸岩围岩,从岩体到大理岩依次发育内矽卡岩(Gar-Pyx-Ves),石榴石矽卡岩(GarPyx),透辉石矽卡岩(PyxGar)以及硅灰石矽卡岩(WoPyx-Gar);(2)花岗斑岩岩浆侵入角岩化变砂岩,蚀变分带主要受原岩岩性控制,由浅至深依次出现黑云母角岩→条带状黑云母角岩(含斑点角岩)→透辉石长英角岩→透辉石-石榴石矽卡岩→大理岩的韵律结构;石榴石在一定范围内(lkm)依然显示了明显的分带规律,由近端矽卡岩中的粗粒棕褐色变为远端矽卡岩带中的细粒肉红色。在时间上,矿床的形成经历了5个阶段,根据矿物学、流体包裹体以及H-O同位素研究,总结了各阶段流体来源及形成的物理化学条件,建立了斑岩型和矽卡岩型矿化蚀变系统:(1)早矽卡岩阶段伴随石英二长斑岩岩浆侵位,使围岩发生角岩化和大理岩化,在岩体周围形成富A1榴石(Adr22-57Grs78-23)、次透辉石等(Hd7-13)等内矽卡岩矿物;该阶段单相低盐度岩浆流体(566~650℃,10.8 wt% NaCl eq.)出溶于岩浆快速上升过程(2.5-3.5km);相分离发生于18-34 MPa,0.7~1.3 km;(2)晚矽卡岩阶段单相流体直接出溶于浅部岩浆房(580~600℃,18.7wt% NaCl eq.,155 MPa),伴随花岗斑岩岩浆等温上升,在上升过程中发生了相分离(55MP),形成高温高盐度液相和低密度气相;在地表2.2 km(沸腾包裹体群形成深度)左右与碳酸岩围岩发生交代反应,形成大量富钙铝-钙铁榴石(Adr75-98Grs25-2)、次透辉石-钙铁辉石(Hd10-99)、硅灰石、斧山石等外矽卡岩矿物;并使花岗斑岩及部分角岩发生钾化蚀变;(3)退化变质阶段形成绿帘石、透闪石、阳起石、叶绿泥石、萤石、磁铁矿等矿物的流体可能由浅部岩浆房直接出溶的蒸汽相冷凝而成(350~400℃,9wt% NaCl eq.);岩浆出溶流体使岩体发生青磐岩化蚀变;出溶流体上升到2.2kmn,静水压力22MPa发生减压沸腾;(4)石英硫化物脉阶段流体为多个来源的混合流体,H-O同位素结果指示了存在长时间水岩反应的交代剩余溶液;岩浆房直接出溶了少量低盐度气相(489℃,5wt% NaCl eq.)和高盐度液相(322~389℃,39.9~45.3wt% NaCl eq.,110MP),使岩体发生绢云母化;沸腾包裹体群及石英A1含量的双峰式分布显示了大气水的加入;(5)碳酸盐阶段为交代剩余流体与大气水的混合。根据石榴石分带特征、岩相学、矿物结构、矿物主微量元素等特征,将红牛-红山矿床石榴石分为三个世代;结合流体包裹体特征提出第一世代的富Al榴石是在低水/岩比值下,在空隙流体中以扩散交代的方式缓慢生长而成;流体由石英二长斑岩上升过程中,出溶的岩浆流体相分离形成的低密度气相冷凝而成;第二世代的富Fe榴石以渗滤交代形式形成于高水/岩比值的体高温高盐度流体,流体主要来源于岩浆流体相分离后的高盐度液相;第三世代的脉状富A1榴石可能形成于近于中性的交代残余流体。通过单个流体包裹体拉曼分析、PIXE分析,以及金属矿物S同位素分析,提出红牛-红山矿床中Cu及S都来源于地壳浅部岩浆房;在岩浆流体出溶过程中进入以水为主的挥发分相。矽卡岩阶段流体发生相分离后,Cu可能与S形成络合物而进入低密度气相;退化变质阶段出溶的岩浆流体中Cu则与C1形成络合物。退化变质阶段由于硫酸盐还原,使Cu-Cl络合物变为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿等硫化物,流体pH值的升高,造成金属沉淀;石英-硫化物脉阶段,由于成矿流体氧逸度升高,使剩余的Cu-S络合物分解形成硫化物,由于反复沸腾,压力的波动造成该阶段Cu硫化物沉淀。红牛-红山矿床及中甸岛弧热林、休瓦促等晚燕山期岩体具有Ⅰ型花岗岩特征;其地球化学特征与印支期侵入体较为相似,具有较高含量的Al2O3,MgO,和K20;明显富集LILE,亏损HFSE;具有低的HREE和Y含量,暗示了同一地区两期岩体岩浆源区具有“亲缘性”:具有高的Sr/Y比值和La/Yb比值,MREE与LREE分异高于MREE与HREE分异,表明晚燕山期岩体原始岩浆富水,且发生了角闪石分离结晶。在大量前人研究的基础上,总结了义敦岛弧成矿系统的时空格架以及各类型矿床的基本地质特征;对比了北段昌台弧、南段中甸弧印支期和燕山晚期的花岗岩岩性及元素地球化学特征,结果表明:①印支期昌台弧洋壳板片高角度俯冲,发育以弧间裂谷和弧后盆地为特征的张性弧,并在弧间裂谷形成以呷村为代表的VMS型矿床;在弧后盆地中形成与火山岩有关的浅成低温Au-Ag-Hg;中甸弧洋壳板片以低角度缓俯冲,形成以弧安山岩为特征的压性弧,发育斑岩型Cu-Au矿床;②晚燕山期昌台弧陆壳重熔,形成A型花岗岩以及与其相关的矽卡岩型Sn、 Ag多金属矿床;中甸岛弧长期受俯冲洋壳交代改造的岩石圈地幔和残余洋壳重熔,在上升过程中发生MASH过程,形成具有高氧逸度、富水的钙碱性“岛弧型”岩浆以及与之相关的晚燕山期斑岩-矽卡岩岩型Cu-Mo矿床。


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