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      迤納廠礦床鋯石和黃銅礦稀土元素研究

      2013-05-28 15:41 來源:冶金工業論文 人參與在線咨詢

      本文結果不但有利于了解康滇地區鐵-銅礦床的形成時代和成因,有利于康滇地區的地層層序對比,而且有利于揭示約1.7Ga的全球Columbia超大陸裂解事件(RogersandSantosh,2002;Zhaoetal.,2002)和成礦響應事件之間的關系。

      區域地質背景

      康滇地區位于揚子地塊西緣,一般是指位于綠汁江斷裂與小江斷裂之間(圖1)。目前認為該地區較老基底巖石是古元古代晚期-中元古代夾長英質和鎂鐵質火山巖的變質沉積巖,它們分別被稱為大紅山群(GreentreeandLi,2008)、東川群(下昆陽群)(Zhaoetal.,2010)和河口群等(何德鋒,2009)。大紅山群為一套變質火山巖及沉積巖(吳懋德等,1990;Huetal.,1991),產出大紅山鐵-銅礦床。大紅山變質火山巖主要分布在曼崗河組,前人通過對大紅山群曼崗河組中火山巖的鋯石U-Pb定年分析得到了三組年齡數據,分別為1687±8Ma(吳孔文,2008)、1675±8Ma(GreentreeandLi,2008)、1659±16Ma(ZhaoandZhou,2011)。河口群也是一套夾變質火山巖的變質火山-沉積巖,主要分布于四川會理縣河口地區一帶。該地層中產出拉拉銅礦床,地層下部的變質火山巖為(石英)角斑巖,上部的變質火山巖為細碧巖(何德鋒,2009;尹福光等,2011);拉拉礦區角斑巖的鋯石U-Pb年齡為1695±20Ma(何德鋒,2009)。

      昆陽群分布于云南的中部和北部,被劃分為上、下兩個亞群(吳懋德等,1990;孫志明等,2009),其中下昆陽群現在也被稱為東川群(Zhaoetal.,2010)。下昆陽群由因民組、落雪組、鵝頭廠組和綠汁江組構成,上昆陽群由黃草嶺組(大營盤組)、黑山頭組、大龍口組和美黨組構成(圖2)。因民組地層中火山巖由火山角礫巖、中-基性條帶狀鈉質凝灰巖、沉凝灰巖、細碧巖-角斑巖等在多個旋回中呈互層產出,凝灰巖樣品的鋯石U-Pb年齡為1742±13Ma(Zhaoetal.,2010),而侵入因民組中輝長巖樣品的鋯石U-Pb年齡為1690±32Ma(Zhaoetal.,2010),表明因民組形成年齡也在1.7Ga左右。落雪組為青灰、灰白、肉紅色厚層-塊狀含藻白云巖,夾硅質白云巖和泥砂質白云巖,白云巖的Pb-Pb等時線年齡為1716±56Ma(常向陽等,1997)。鵝頭廠組為一套黑色板巖夾凝灰質火山巖的火山-沉積巖組合,凝灰質火山巖的鋯石SHRIMP年齡為1503±17Ma(孫志明等,2009)。因此,下昆陽群可能形成于1.8~1.5Ga之間。上昆陽群黑山頭組中火山巖為細碧巖及變質基性熔巖,呈層狀產出,火山巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為995±15Ma(Greentreeetal.,2006)和1032±9Ma(張傳恒等,2007)。美黨組中火山巖僅有少量凝灰質板巖、凝灰巖,呈夾層狀產出。可見,昆陽群形成時代在約1.8~1.0Ga之間。

      礦床地質特征和樣品描述

      迤納廠Fe-Cu-REE礦床位于云南省武定縣。該礦床所處的大地構造位置屬于揚子地塊西南緣,康滇地軸云南段中部(冉崇英,1989)。礦區處于核桃阱大尖山逆斷層西側、綠汁江斷裂東側,還分布其它不同規模的斷裂,構造交錯復雜(圖3)。該礦床的賦存地層為昆陽群迤納廠組,主要是由炭質板巖,泥質白云巖和白云巖組成,然而目前迤納廠組在昆陽群中的層位還有爭議。地層中的凝灰巖與火山角礫巖位于該含礦層的上部,其呈似層狀產出,與地層的產狀基本一致,總體上屬于迤納廠組中上部。凝灰巖呈淺綠色,與火山角礫巖有明顯的邊界,凝灰巖中未見明顯的角礫(圖4a),鏡下可見基質蝕變嚴重,多數長石都已蝕變,石英呈不規則粒狀分布,石英與蝕變的長石約占70%(圖4c)。火山角礫巖也呈淺綠色,從手標本中可見火山噴發時從地層中帶上來的灰巖和砂巖角礫,角礫大小不一,直徑從0.5~20cm,棱角不明顯(圖4b)。鏡下可見磨圓程度較好的地層角礫,基質蝕變嚴重(圖4d)。

      迤納廠礦床分為8個礦段,東部有大寶山、辣椒礦、東部礦等3個礦段,西部有下獅子口、八層礦、東方紅、過水溝、撒卡拉等5個礦段,各礦段均賦存于迤納廠組。其中,東方紅礦段和大寶山礦段的規模相對較大,也是本文的主要研究區域。礦體與頂底板圍巖整合接觸,且與地層產狀基本一致。圍巖變質比較強烈,主要為石榴石黑云母片巖和黑云母片巖。礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀產出,一般長400~700m,較長大于1000m,厚3.93~4.31m,寬200m。礦石以條帶狀、紋層狀和浸染狀構造為主,除此之外還有塊狀構造。礦石平均含銅0.85%~0.97%,含鐵高達41.93%~44.53%(楊耀民,2004)。在空間上,礦體的形成與三個火山噴發-沉積旋回相關(楊耀民,2004),浸染狀礦石位于條帶狀礦石的下方,表明浸染狀礦石形成要比條帶狀礦石早。而塊狀黃銅礦石往往呈脈狀穿插于條帶狀礦石中,因此,塊狀黃銅礦石應是較晚形成。條帶一般寬幾毫米,一般不超過1cm,紋層只有1mm左右。礦石礦物組成比較復雜,主要有磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、菱鐵礦,而輝銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、斑銅礦很少。塊狀黃銅礦往往呈脈狀穿插于磁鐵礦之中,表明黃銅礦的形成時間比磁鐵礦稍晚(圖5a,b);條帶狀、紋層狀礦石中黃銅礦、磁鐵礦以及方解石等常互層產出(圖5c,d);浸染狀礦石中,磁鐵礦與黃銅礦顆粒緊密共生,反映了這類礦石中兩種礦物幾乎同時形成(圖5e)。該礦床礦石中的脈石礦物主要為石英、方解石、螢石,其次為磷灰石、透閃石、透輝石和黑云母。其中,方解石和石英是較常見的脈石礦物,且方解石與磷灰石緊密共生(圖5f)。方解石脈主要有三種產狀。塊狀磁鐵礦礦石中的方解石呈白色(圖5g),塊狀黃銅礦礦石中的方解石呈淺黃色(圖5h),而圍巖中方解石呈乳黃色(圖5i)。

      分析方法

      本研究進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的鋯石顆粒從迤納廠組中上部的凝灰巖(DFH1101;N25°32'53.1″,E102°13'34.3″)和火山角礫巖(DFH1102;N25°32'53.1″,E102°13'34.3″)中分選出來。首先對樣品粗碎,再采用重選和磁選的方法從樣品中分選出鋯石顆粒,然后在雙目鏡下將具代表性的鋯石顆粒和鋯石標樣一起黏貼在環氧樹脂表面,拋光后將待測鋯石做透射光、反射光顯微照相和陰極發光(CL)照相,以檢查鋯石的外部和內部結構。挑選出干凈、透明、無裂紋、沒有包裹體、較自形的鋯石進行測定。鋯石U-Pb定年在中國科學院地球化學研究所礦床地球化學國家重點實驗室完成,實驗中所用的準分子激光剝蝕系統由德國哥廷根LamdaPhysik公司制造,型號為GeoLasPro。電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)由日本東京安捷倫公司制造,型號為Agilent7700x。實驗中激光剝蝕系統產生的紫外光束能量密度為10J/cm2,束斑直徑為32μm,頻率為5Hz,共剝蝕40s,剝蝕氣溶膠由氦氣送入ICP-MS完成測試。測試過程中以標準鋯石91500為外標,校正儀器質量歧視與元素分餾;以標準鋯石GJ-1與Ple?ovice為盲樣,檢驗U-Pb定年數據質量;以NISTSRM610為外標,以Si為內標,標定鋯石中的Pb元素含量;以Zr為內標,標定鋯石中其余微量元素含量(Liuetal.,2010a;Huetal.,2011)。原始的測試數據用ICPMSDataCal軟件進行處理(Liuetal.,2010a,b)。

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