元謀地區超基性巖漿型鉑鈀礦成礦作用探討

姬 琦，張世濤，鄒國富，羅書斌

（1．中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院，昆明650051；2．昆明理工大學國土資源工程學院，昆明650093）

0 引言

攀西裂谷的形成及峨眉山玄武巖的噴發是晚古生代揚子板塊西緣重要的構造－熱事件，對于裂谷的動力學機制、峨眉山玄武巖的成礦作用及與裂谷基性－超基性巖漿巖有關的銅鎳鉑族元素礦床一直是國內外學者研究的熱點問題，熊舜華等［1］、黃開年［2－4］、宋謝炎等［5－6］、陶琰等［7－10］和朱丹等［11］對此已進行了大量研究，本文就云南元謀地區與超基性巖有關的巖漿型鉑鈀礦成礦作用進行探討。

1 裂谷作用與巖漿活動

云南元謀地區地處揚子地塊西緣的康滇地軸中段［12］。自元古宙以來，區內經歷了多期的裂谷作用［13］，基性巖漿活動頻繁，礦產豐富。裂谷活動主要有2個大的活動周期，即古元古代—新元古代的古裂谷和晚古生代晚期—早新生代的新裂谷。

長期以來，國內許多學者對該地區的裂谷作用給予了不同名稱和涵義，如“康滇裂谷帶”、“攀枝花—西昌古裂谷帶”、“昆陽裂谷”、“川滇裂谷帶”等，泛指康滇地區的古裂谷帶；“攀西裂谷”、“康滇大陸裂谷”等，泛指康滇地區的新裂谷帶。前人所用名稱相近，而所代表的裂谷時代不同，容易混淆。本文將古元古代—新元古代的古裂谷帶稱為“川滇古裂谷帶”，將晚古生代晚期—早新生代的新裂谷帶稱之為“川滇新裂谷帶”。

（1）川滇古裂谷帶：古元古代—新元古代時，元謀地區受拉張應力作用，沿裂谷帶有堿性－基性巖漿噴發，如在云南大紅山、元謀、四川河口、黎溪等地區有中心式堿性細碧角斑巖噴發，形成大紅山群、普登巖群、會理群中的基性火山巖建造，形成了大紅山、拉拉廠等海相火山－沉積型銅礦。

（2）川滇新裂谷帶：晚古生代晚期—中生代時期，隨著聯合大陸Ⅱ的解體，位于揚子地塊西緣的元謀地區在全球裂谷作用與元謀變質核雜巖的雙重控制下，從晚古生代末開始了裂谷活動，同時伴有大規模玄武質巖漿噴溢和基性－超基性巖體入侵，如峨眉山玄武巖和黑泥坡、朱布巖體。

2 巖體特征

元謀地區巖漿活動持續時間長、期次多、巖性復雜，酸性—超基性巖漿均有活動。

區內的基性－超基性侵入巖以華力西期巖漿活動為主，平面上呈近SN向帶狀分布（圖1），南起羊九河，向北經熱水塘、羅叉、朱布至黑泥坡，平行分布于元謀—綠汁江大斷裂或其次級斷裂帶西側。本文將以黑泥坡巖體和朱布巖體為例進行闡述。

圖1 元謀地區巖體及礦（化）點分布簡圖（據元謀幅、老城幅、大姚幅地質圖修編）Fig．1 Simplified geological map showing intrusive body and ore occurrence distribution in Yuanmou district

（1）黑泥坡巖體：出露于黑泥坡村西及海樸山一帶，呈小巖株產于普登巖群或晉寧期花崗巖中，呈近SN向展布，共可見5個侵入體，巖體面積0．05～0．8km2。巖體具明顯的分異現象，由邊緣至中心，由橄欖巖－橄輝巖過渡為輝長巖，中心出現少量閃長巖。巖石具蛇紋石化、絹云母化、鈉黝簾石化等。巖石中含有少量磁鐵礦及硫化物等，常見方解石、蛇紋石呈細脈穿插在巖石裂隙中。

（2）朱布巖體：出露于朱布村一帶，近SN向橢圓形分布，呈西陡東緩、極不對稱之巖盆，侵位于普登巖群片麻巖、片巖中，巖盆面積0．2km2。巖盆在西側陡傾斜部位呈現出較完整的巖相帶，由下至上依次為橄欖石帶、輝石巖帶、輝長巖帶，各巖相厚度較大；東部緩傾斜部位的巖相帶出露不完全，厚度也較小。各巖相帶之間為漸變過渡關系。

3 地球化學特征

2007年4—8月，對黑泥地區進行了1∶1萬土壤測量，采集土壤化探樣品1 530件，樣品送云南省地質礦產勘查開發局中心實驗室，分析Au，Cu，Ni等3個元素。通過統計分析，得知元素在土壤中的含量均服從對數正態分布，并依次確定了Au，Cu，Ni等異常的下限值。Ni異常下限值為200×10－6，圈定出Ni異常區12個。其中，最具找礦意義的為華力西期超基性巖體周圍的Ni9異常。

2008年3月，由云南省地質礦產勘查開發局中心實驗室對Ni9異常內的79件樣品進行了Pt，Pd等元素的分析。Pt元素在異常區土壤中的最大值為57．20×10－6，最小值為0．22×10－6，算術平均值為7．33×10－6；Pd元素在異常區土壤中的最大值為86．92×10－6，最小值為0．89×10－6，算術平均值為10．03×10－6。Pt，Pd的算術平均值遠高于該元素在土壤中的質量分數平均值。

運用SPSS 13．0對 Ni9異常內 Ni，Pt，Pd 3個元素的79組數據進行統計分析，結果顯示，Ni與Pt元素的對數相關系數為0．86，Ni與Pd元素的對數相關系數為0．78，Pt與Pd元素的對數相關系數為0．91。分別以Pt異常下限10×10－6，Pd異常下限15×10－6，運用 MapGis繪制 Ni9異常區 Ni，Pt，Pd的等值線圖（圖2）。

從圖2可以看出，異常分布與超其性巖體吻合，Ni，Pt，Pd元素的異常重疊，濃度中心多，濃度分帶完全，峰值大多沿異常區邊緣分布。通過地球化學測量證實了在巖體外層和底部存在尋找一定規模鉑鈀礦床的可能。

4 巖石化學特征

朱布、黑泥坡超基性巖體中橄欖巖、輝石巖和輝長巖的 m′／f′值分別為2．64～4．32和0．64～1．47，橄欖巖的w（MgO）＝28．55%～33．59%［3］。一般 認為m′／f′低于6～7的超基性巖是由玄武質巖漿分異形成的［4］。朱布巖體輝長巖鋯石 U－Pb年齡為（256．0±1）Ma，與峨眉山玄武巖的年齡一致［4］。

圖2 Ni9異常區Ni、Pt、Pd元素綜合異常圖Fig．2 Map showing the nickel－platinum－palladium－Composite anomaly in Ni9anomaly area

朱布巖體的巖石化學成分（表1）顯示，隨著巖石基性程度的增加，MgO，CaO逐步增加，TiO2，Al2O3和Na2O相應減少。橄欖巖中 MgO，CaO，MnO，Al2O3，Na2O，K2O與原始地幔地球化學元素豐度（Taylor等，1985）類似，說明朱布巖體屬于幔源鐵鎂質巖。從橄欖巖到輝長巖，MgO的質量分數由30．97%下降至7．70%，說明巖體的分異較為徹底。

稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（圖3）反映，朱布巖體與峨眉山玄武巖的球粒隕石標準化曲線基本平行，只是朱布巖體總體上存在Eu負異常；各巖性的REE配分模式相互平行，隨著巖石基性程度增加，REE含量相對減少；峨眉山玄武巖REE球粒隕石標準化曲線平行分布于輝長巖和輝石巖之間。

圖3 峨眉山玄武巖和朱布巖體稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（據 Taylor and McLennan，1985）Fig．3 Chondrite normalized REE patterns of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

圖4 峨眉山玄武巖和朱布巖體MORE標準化蛛網圖（據Pearce，1983）Fig．4 MORB normalized spider diagram of Emeishan basalts and Zhubu intrusive body

洋中脊玄武巖（MORB）標準化蛛網圖（圖4）顯示，朱布巖體與峨眉山玄武巖的MORB標準化曲線都呈現一個“大隆起”，曲線都略有右傾，強相容元素Y，Yb，Sc虧損，同屬于拉斑－堿性板內玄武巖，這與川滇新裂谷的構造環境相一致。

朱布巖體不同巖石的稀土元素球粒隕石標準化配分模式表現為輕稀土元素富集型，曲線向右傾斜，且大體上平行。上懸礦體和邊緣礦體的∑REE與橄欖巖相近，較其他巖石類型低（約為1／3～1／5），（La／Yb）N＝13～15，表明輕、重稀土已明顯分餾。同時橄欖巖∑REE值和含礦橄欖巖∑REE值無明顯差異，說明朱布巖體與礦石為深部熔離作用的產物［4］。

圖5 朱布、金川、紅旗嶺、喀拉通巖石稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（據 Taylor and McLennan，1985）Fig．5 Chondrite normalized REE patterns of Zhubu，Jinchuan，Hongqiling and Kalatong intrusive bodies

在朱布巖體與金川、紅旗嶺、喀拉通的稀土元素球粒隕石標準化配分模式對比圖（圖5）中，除紅旗嶺REE總量低，輕、重稀土分餾較不明顯外，朱布、金川、喀拉通配分模式都表現出輕稀土元素相對富集，并且曲線傾斜程度相似，同具Eu的負異常，說明朱布巖體具有較好的成礦地球化學條件。

朱布礦石的PGE質量分數從非含礦巖石→貧礦→富礦依次增加，顯示與金屬硫化物含量具有正消長關系［4］。從 Cu－Ni－PGE原始地幔標準化配分模式（圖6）看出，礦石與非礦巖石的原始地幔標準化配分模式呈互補關系，這是分異結晶作用的證據；而上懸礦體和邊緣礦體的原始地幔鉑族元素標準化配分模式曲線大致平行，反映二者均為深部熔離作用的產物。

從表1不難看出，朱布巖體主要成礦元素Pt，Pd，Ni和S之間表現出正相關關系。

5 成礦模式探討

朱布礦體中Pt和Pd的質量分數為原始地幔的100～1 000倍，表明朱布、黑泥等超基性巖體在侵入前就已在深部熔離為富含成礦元素Pt，Pd的超基性巖漿；同時，對朱布巖體稀土元素地球化學特征的研究也證明了礦石為深部熔離作用的產物。結合朱布鉑族元素礦床的特征，我們認為元謀地區的超基性巖漿熔離型Pt－Pd礦成礦作用與華力西期基性－超基性巖有關；成礦作用不是一次簡單的巖漿侵入作用成礦，而是與川滇新裂谷的構造演化密切相關，可分為以下3個階段：

圖6 朱布非礦石和礦石Cu－Ni－PGE原始地幔標準化配分模式圖（據 Toylor，1985）Fig．6 Primitive mantle normalized Cu，Ni，PGE patterns of the rocks and ores in the Zhubu intrusive body

（1）深部熔離階段：從核幔邊界不斷上升、演化形成的含礦巖漿，在到達地殼中間巖漿房后，由于構造應力的釋放，巖漿上侵活動也隨之停滯下來。隨著溫度、壓力的降低，巖漿的物理化學條件也隨之發生變化，產生深部熔離作用，即熔離出來的硫化物熔體在重力場效應下，呈“珠球”狀不斷向巖漿房下部沉聚，形成含礦巖漿和礦漿。

（2）就地熔離階段：晚古生代晚期，伴隨聯合大陸Ⅱ的解體，川滇新裂谷開始裂化，并伴有大規模玄武質巖漿噴溢。處于地殼穹隆部位的元謀地區有源自上地幔的低位二次巖漿房，在地殼穹隆的深層次周期性拉張活動下，產生脈動性補給作用，形成多旋回堆積的層狀富Pt－Pd基性－超基性巖體，在玄武質熔漿大量噴溢之后，穹隆軸部產生垂直差異運動，形成初始地塹。這些地塹產生的正斷層為富含成礦元素的超基性巖漿和礦漿提供了上升的通道，當巖漿侵入到成巖空間，巖漿流動的速度減慢，由于溫度的逐漸降低，壓力隨之減小，富礦漿熔離結晶成礦，在巖體底部形成厚度較大的原生富礦體。

（3）后期交代階段：朱布礦體的圍巖云英片麻巖顯示強虧損Sr，Eu和強富集U，Th的特征，巖體的圍巖與礦體、巖石有相同的微量元素特征［4］，表明巖體與圍巖發生過混染作用，但這種交代作用較弱，尚未發現接觸交代型礦體。

表1 朱布巖體巖石化學成分一覽表Table 1 Chemical composition of the Zhubu intrusive body

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