云南個(gè)舊地區(qū)堿性巖和煌斑巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

云南個(gè)舊地區(qū)堿性巖和煌斑巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

在舊錫礦區(qū)分布著花崗巖、輝長(zhǎng)巖、堿性巖和黃巖巖的巖石組合。以往主要研究花崗巖，如花崗巖[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12]，但對(duì)其他巖石感興趣較少。前人曾經(jīng)對(duì)個(gè)舊地區(qū)的堿性巖進(jìn)行過(guò)年齡測(cè)定并存在不同的認(rèn)識(shí),有關(guān)堿性巖的時(shí)代爭(zhēng)議分別為80~90Ma、60~62Ma和29~49Ma。由于堿性巖和煌斑巖具有特殊的成巖成礦構(gòu)造的指示意義,從巖石組合及其組分探討大型-超大型礦床形成地質(zhì)背景是一個(gè)前沿性科學(xué)問(wèn)題。筆者針對(duì)個(gè)舊錫礦田內(nèi)的堿性巖和煌斑巖開展鋯石U-Pb年齡精測(cè),并結(jié)合地質(zhì)地球物理資料與區(qū)域地質(zhì)演化歷史,嘗試對(duì)該區(qū)晚中生代的大陸動(dòng)力學(xué)背景進(jìn)行初步的探討。1礦物地質(zhì)特征個(gè)舊是世界上最大規(guī)模的錫多金屬礦田,有色金屬總儲(chǔ)量超過(guò)1000萬(wàn)t,錫資源量超過(guò)200萬(wàn)t,是世界上為數(shù)不多的超大型錫礦床之一。個(gè)舊地區(qū)的大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子陸塊、華南褶皺系及三江褶皺帶三者的復(fù)合部位(圖1)。具體而言,個(gè)舊隸屬于華夏地塊西部的右江盆地,其北部以彌勒—師宗斷裂與揚(yáng)子陸塊分界,西南面以紅河斷裂與哀牢山斷塊毗鄰,南部為越北古陸。礦區(qū)范圍內(nèi)斷裂發(fā)育,小江巖石圈斷裂南緣的南北向個(gè)舊斷裂將礦區(qū)劃分為東西兩區(qū),礦床多位于東區(qū),北北東向的五子山復(fù)式背斜以及東西向的5條壓扭性大斷裂(龍樹腳斷裂、背陰山斷裂、老熊洞斷裂、仙人洞斷裂和白龍斷裂)將礦帶自北而南分為馬拉格、松樹腳、老廠、雙竹和卡房5個(gè)礦田;礦區(qū)內(nèi)其他控礦構(gòu)造還有:NNE向龍岔河、轎頂山和楊家田大斷裂以及NW向白沙沖大斷裂。印支期地層在個(gè)舊地區(qū)廣泛發(fā)育,包括:上三疊統(tǒng)火把沖組板巖、砂巖、砂礫巖,中三疊統(tǒng)法郎組砂巖、頁(yè)巖夾凝灰?guī)r和玄武質(zhì)熔巖,中三疊統(tǒng)個(gè)舊組碳酸鹽巖,下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組紫紅色砂巖夾綠色砂巖、泥灰?guī)r等。個(gè)舊地區(qū)的巖漿巖廣泛發(fā)育,分別有:二疊紀(jì)玄武巖,三疊紀(jì)玄武巖,燕山期輝長(zhǎng)巖、黑云母花崗巖(似斑狀、粗粒狀、細(xì)粒狀)、堿長(zhǎng)花崗巖、堿性巖(堿性正長(zhǎng)巖、霞石正長(zhǎng)巖)及巖脈。2長(zhǎng)嶺崗巖的巖石化學(xué)特征堿性巖主要有堿性正長(zhǎng)巖及霞石正長(zhǎng)巖。巖體為南北向,受北東向及南北向隱伏斷裂控制,呈“S”形分布,在螺絲寨、巴依寨一帶被肉紅色細(xì)粒黑云母花崗巖所分割,分為長(zhǎng)嶺崗和白云山南北兩個(gè)部分,三者呈連續(xù)過(guò)渡關(guān)系。南段(白云山)呈南北延長(zhǎng),北段(長(zhǎng)嶺崗)呈北東延長(zhǎng),呈巖株?duì)钋秩胗谥腥B統(tǒng)個(gè)舊組及法郎組地層中,出露面積約40km2(308隊(duì),1984)。堿性正長(zhǎng)巖均環(huán)繞霞石正長(zhǎng)巖分布,霞石正長(zhǎng)巖在堿性正長(zhǎng)巖中呈海島狀產(chǎn)出。白云山巖體的主要造巖礦物為霞石、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、黑榴石、黑云母及少量霓輝石和方鈉石,副礦物有螢石、榍石、鋯石、鈦鐵礦及少量的金紅石和褐簾石等;長(zhǎng)嶺崗巖體主要造巖礦物有霓輝石、黑云母和霞石,副礦物與前者基本一致。堿性巖樣品采自個(gè)舊市北部與建水縣交界處的普雄鎮(zhèn)鋼杯山地區(qū)(CYB0707037取樣位置:23°31′58″,103°05′32″,見圖1中的正方形),巖性為霞石正長(zhǎng)巖。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及年齡用于挑選鋯石的樣品重量約10kg,樣品的破碎和鋯石挑選工作由河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成,挑出鋯石約200粒。鋯石激光剝蝕等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析在南京大學(xué)地球科學(xué)系“內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”完成。本次實(shí)驗(yàn)所采用的激光束斑直徑為25μm。普通鉛校正采用Anderson的方法,年齡計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)程序Isoplot(ver3.0)。筆者對(duì)堿性巖樣品中的鋯石進(jìn)行了22個(gè)顆粒的22個(gè)點(diǎn)測(cè)定(表1)。它們?cè)趫D2-A中大多數(shù)位于諧和曲線上,表明鋯石形成以后,U-Pb同位素體系保持了封閉,故而測(cè)定的年齡值是可信的。鋯石206Pb/238Pb年齡的平均值為(76.6±3.6)Ma,代表堿性巖的巖漿結(jié)晶年齡。筆者對(duì)煌斑巖樣品中具有明顯振蕩環(huán)帶的巖漿鋯石進(jìn)行了22個(gè)顆粒的22個(gè)點(diǎn)測(cè)定(表2)。它們?cè)趫D2-B中都位于諧和曲線上,表明鋯石形成以后,U-Pb同位素體系保持了封閉,年齡值是可信的。鋯石206Pb/238Pb年齡的平均值為(77.2±2.4)Ma,代表煌斑巖的巖漿結(jié)晶年齡。4討論4.1晚白堊世巖漿-成礦熱事件的探討堿性巖和煌斑巖分別分布在東區(qū)和西區(qū),相距較遠(yuǎn),因此無(wú)法直觀地觀察這兩類巖石到與礦體及花崗巖之間的關(guān)系(圖1)。本文獲得的白云山堿性巖、東區(qū)煌斑巖脈2種侵入巖的侵位結(jié)晶年齡分別是:(76.6±3.6)Ma和(77.2±2.4)Ma,它們均形成于燕山晚期。結(jié)合個(gè)舊東區(qū)老卡巖體的年齡為(85±1)Ma,以及個(gè)舊東區(qū)南段的卡房礦田中的輝鉬礦Re-Os同位素等時(shí)線年齡為(83±2.10)Ma,這些數(shù)據(jù)的吻合程度較好,表明它們受到統(tǒng)一的構(gòu)造-熱事件影響。堿性巖和煌斑巖的形成代表了個(gè)舊錫礦區(qū)最后一期巖漿作用的結(jié)束,同時(shí)也基本可以限定個(gè)舊地區(qū)燕山晚期巖漿活動(dòng)結(jié)束的時(shí)限為75~80Ma。從年齡測(cè)試(表1~2)和諧和曲線圖(圖2)中的年齡值均表現(xiàn)出“分堆”的現(xiàn)象。由于堿性巖和煌斑巖的年齡基本相同且同時(shí)存在這種現(xiàn)象,表明這兩種巖性的鋯石中均有對(duì)70Ma左右發(fā)生在個(gè)舊地區(qū)的一起熱事件的記錄。它們暗示了在70Ma時(shí)期,個(gè)舊地區(qū)可能發(fā)生過(guò)一起熱事件,其發(fā)生的時(shí)間略晚于個(gè)舊地區(qū)最后一次巖漿作用——即煌斑巖和堿性巖侵入的時(shí)間,從而使得剛剛就位的巖漿再次受到熱事件的干擾,在熱和能量的作用下,尚未完全固結(jié)的巖漿內(nèi)的鋯石繼續(xù)生長(zhǎng)而記錄了這次熱事件。推測(cè)這次熱擾動(dòng)可能受晚白堊世—新生代的印度板塊開始向北俯沖的影響。印度板塊與亞歐板塊陸陸碰撞造山最早開始約為70Ma,這與本區(qū)受擾動(dòng)的鋯石所記錄的年齡基本一致。中國(guó)華南西部地區(qū)廣泛出現(xiàn)白堊紀(jì)成巖成礦事件,如:廣西大廠的龍箱蓋復(fù)式花崗巖體,其SHRIMP定年結(jié)果表明含斑黑云母花崗巖與斑狀花崗巖形成于(91±1)~(93±1)Ma;廣西賓陽(yáng)昆侖關(guān)巖體的形成時(shí)代為119Ma;通過(guò)對(duì)都龍錫礦的形成年代進(jìn)行精測(cè)獲得的數(shù)據(jù)為(79.8±3.2)Ma(鋯石U-PbSHRIMP);滇東南薄竹山隱伏中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖的K-Ar及Rb-Sr年齡為73.8~99.9Ma;個(gè)舊東區(qū)的老廠—卡房等粒花崗巖體的鋯石U-PbLA-ICP-MS年齡為(85±0.85)Ma;廣西貞豐偏基性超基性巖體的全巖Rb-Sr法年齡為(101±1)Ma;廣西羅甸輝綠巖墻的全巖Rb-Sr法年齡為(97±2)Ma;都安煌斑巖墻群的黑云母K-Ar法年齡為104Ma;大明山中酸性巖墻群的白云母K-Ar法年齡為89~90Ma。同時(shí)在該區(qū)也存在一起同期的成礦事件,包括:大廠超大型錫多金屬礦區(qū)的丹池礦段成礦時(shí)代為90~100Ma;大明山鎢錫多金屬礦區(qū)內(nèi)的王社鎢銅礦的Re-Os等時(shí)線年齡為(93.8±4.6)Ma;個(gè)舊東區(qū)卡房錫礦田中夕卡巖中輝鉬礦的Re-Os同位素等時(shí)線年齡為(83±2.1)Ma。另外在晚白堊世初都安、武鳴陸相盆地中還伴有中性火山噴發(fā)活動(dòng)[23,24,25,26,27,28,29]。上述事實(shí)表明在燕山晚期華南西部較大區(qū)域范圍內(nèi)存在一期晚白堊世巖漿-成礦熱事件(圖3),這次事件的時(shí)限范圍為73.9~119Ma,在80~90Ma前后集中出現(xiàn)。本文獲得的數(shù)據(jù)均在此范圍之內(nèi),表明個(gè)舊地區(qū)堿性巖和煌斑巖的形成也是此次熱事件的一部分。4.2晚新生代巖石圈自相增長(zhǎng)期如前文所述,個(gè)舊堿性巖和煌斑巖侵位年齡分別為(76.6±3.6)Ma和(77.2±2.4)Ma,與滇東南區(qū)域晚白堊世巖漿-成礦事件的時(shí)代基本吻合。已有研究表明,堿性巖和煌斑巖一般均形成于巖石圈伸展構(gòu)造背景,暗示個(gè)舊地區(qū)晚白堊世處于巖石圈伸展構(gòu)造背景。毛景文等2008年夏天在對(duì)滇東南地區(qū)的巖石-礦床進(jìn)行綜合考察時(shí)曾指出,在個(gè)舊地區(qū)出現(xiàn)的燕山晚期的輝長(zhǎng)巖-堿性巖雙峰式巖石組合代表了一種伸展環(huán)境,這與燕山晚期整個(gè)華南西部地區(qū)廣泛存在巖石圈伸展作用一致。通過(guò)右江盆地的極低級(jí)變質(zhì)作用的研究,認(rèn)為對(duì)右江構(gòu)造帶內(nèi)中生代時(shí)期存在一個(gè)幔隆帶,在地殼尺度上則表現(xiàn)為伸展、薄化及盆地內(nèi)極低級(jí)的變質(zhì)作用。對(duì)廣西大廠錫礦田中-酸性侵入巖研究后同樣認(rèn)為形成于板內(nèi)伸展剪切的構(gòu)造環(huán)境。通過(guò)對(duì)滇東南都龍錫多金屬礦區(qū)的成巖成礦過(guò)程的研究,認(rèn)為燕山晚期滇東南地區(qū)的地球動(dòng)力學(xué)背景并不是陸內(nèi)碰撞造山過(guò)程而主要受到巖石圈伸展作用的影響。個(gè)舊礦區(qū)老廠—卡房花崗巖體亦形成于伸展的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境。對(duì)南嶺地區(qū)和廣西昆侖關(guān)地區(qū)的成礦事件進(jìn)行了歸納和總結(jié)后認(rèn)為南嶺鎢錫多金屬成礦帶西南緣的個(gè)舊、白牛廠、都龍、大廠、王社等礦床及相關(guān)花崗巖體為晚中生代巖石圈又一次大規(guī)模伸展背景下的產(chǎn)物。這些認(rèn)識(shí)與位于中國(guó)華南地區(qū)最西部地區(qū)的情況一致,個(gè)舊錫多金屬礦床與右江晚中生代成礦帶受控于相同的地球動(dòng)力學(xué)背景,均是伸展環(huán)境。陳懋弘(未發(fā)表資料,與筆者通訊)認(rèn)為廣西白層地區(qū)的超基性巖漿活動(dòng)是華南西部燕山晚期(80~90Ma)大規(guī)模巖漿活動(dòng)的一部分,并進(jìn)一步提出右江褶皺帶在晚白堊世(80~90Ma)與整個(gè)華南地區(qū)一起發(fā)生了軟流圈地幔上涌和大規(guī)模巖石圈伸展事件。最新的研究認(rèn)為堿性巖和煌斑巖具有特殊的動(dòng)力學(xué)指示意義。國(guó)外部分學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)煌斑巖的來(lái)源為深部地幔;中國(guó)學(xué)者通過(guò)對(duì)遼東半島、膠北、青藏高原東部的滇西地區(qū)、甘肅北山、華北太行及湖南錫礦山等地區(qū)的煌斑巖的研究,盡管對(duì)煌斑巖的形成機(jī)制存在較多的爭(zhēng)論,但認(rèn)為:(1)煌斑巖來(lái)源于地球深部的下地殼或者地幔(虧損地?；蛘吒患蒯?;(2)包括煌斑巖在內(nèi)的基性巖脈的大規(guī)模出現(xiàn)一般代表了巖石圈伸展的環(huán)境[36,37,38,39,40,41]。有關(guān)堿性巖的成因,為大家所公認(rèn)的有兩點(diǎn):(1)堿性巖的成巖物質(zhì)主要來(lái)源于富堿富稀土的上地幔;(2)侵位發(fā)生于巖石圈拉張伸展的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M,強(qiáng)有力地證明了堿性巖是由二輝橄欖質(zhì)地幔部分熔融的產(chǎn)物,并提出H2O、CO2和其他流體在堿性巖形成的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。地球物理資料表明,個(gè)舊地區(qū)地殼平均速度較大,下地殼厚,巖石圈地幔較薄,其下軟流圈埋深明顯小于其兩側(cè);殼內(nèi)低速(高導(dǎo))層發(fā)育,埋深淺,構(gòu)造破碎,深大斷裂陡直,構(gòu)成了深部物質(zhì)上升的通道。地震層析三維速度異常得到的華南西部耿馬—那坡一線巖石圈深部構(gòu)造剖面(圖4)表明,個(gè)舊下部的巖石圈厚度明顯較周邊地區(qū)薄,軟流圈上涌的特征清晰可見。中國(guó)華南地區(qū)由揚(yáng)子地塊和華夏地塊組成,二者于新元古代(0.8Ga)拼合在一起形成一個(gè)整體的華南陸塊,并于印支期完成了與華北克拉通的對(duì)接;華南陸塊與古特提斯構(gòu)造域之間的古特提斯洋于三疊紀(jì)期間閉合。印支期之后,中國(guó)大陸輪廓基本形成。中生代以來(lái),華南西部—三江地區(qū)進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的板內(nèi)環(huán)境階段。個(gè)舊地區(qū)的大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子陸塊-華夏陸塊-三江褶皺帶3個(gè)構(gòu)造單元的復(fù)合部位,該處的巖石圈是由不同時(shí)代、不同性質(zhì)的塊體拼合而成。特殊的構(gòu)造位置決定了該處的大陸具有復(fù)雜的巖石圈不均一性,而這種不均一性的巖石圈下部的地幔對(duì)流體制作為全球范圍內(nèi)的地幔對(duì)流系統(tǒng)的其中一部分,卻是統(tǒng)一的。兩者產(chǎn)生的矛盾反映在構(gòu)造應(yīng)力學(xué)上,即巖石圈塊體結(jié)合帶更容易發(fā)生變形。根據(jù)現(xiàn)有的理論,拆沉作用可以引起板內(nèi)環(huán)境巖石圈拉張伸展的說(shuō)法顯然為大多數(shù)人所接受。拆沉作用使巖石圈地幔減薄,引起地幔物質(zhì)上侵,表現(xiàn)為地幔上隆,高的熱流值使得巖石圈溫度的升高,導(dǎo)致地殼物質(zhì)發(fā)生熔融;產(chǎn)生于不同層位的巖漿沿著深大斷裂涌上地表,在地殼淺部形成基性、中酸性、堿性的巖石,同時(shí)攜帶上來(lái)大量的成礦物質(zhì),為超大型礦床的形成提供了有利的條件。這個(gè)說(shuō)法是對(duì)華南西部地區(qū)燕山晚期巖石圈伸展原因的另一種思考,研究古拆沉作用還需要地球物理學(xué)、地?zé)釋W(xué)與地球化學(xué)的支持,由于部分巖體和礦區(qū)仍缺乏這些資料,對(duì)此本文并無(wú)提及。現(xiàn)在已經(jīng)無(wú)法觀察到古拆沉作用留下的痕跡,同時(shí),對(duì)拆沉作用理論的研究和認(rèn)識(shí)均有待于進(jìn)一步的深化,對(duì)于華南西部地區(qū)燕山晚期是否發(fā)生過(guò)拆沉作用,還是一個(gè)存在疑問(wèn)的課題,對(duì)此這里也僅僅作為問(wèn)題的提出。5研究區(qū)地質(zhì)特征云南個(gè)舊礦田西部白云山地區(qū)堿性巖的鋯石U-PbLA-ICP-MS年齡為(76.6±3.6)Ma,東部的羊壩底煌斑巖的LA-ICP-MS年齡為(77.2±2.4)Ma;二者形成時(shí)代基本一致,均為燕山晚期的產(chǎn)物。這兩個(gè)年齡同時(shí)也代表了個(gè)舊錫多金屬礦區(qū)內(nèi)最后一次巖漿事件的時(shí)限。包括個(gè)舊地區(qū)在內(nèi)的整個(gè)華南西部地區(qū)在燕山晚期均表現(xiàn)出巖石圈伸展的特征,表明成巖成礦受控于同一區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)體系?；桶邘r主要出現(xiàn)在個(gè)舊東區(qū)老廠礦田以東的羊壩底選場(chǎng)及周圍地區(qū),多呈脈狀分布,圍巖地層為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組碳酸鹽巖。巖石呈深灰綠色,斑晶主要由黑云母、普通輝石、長(zhǎng)石等組成,斑晶粒徑小于2cm,含量5%~10%。基質(zhì)主要由黑云母、鉀長(zhǎng)石、普通輝石、磷灰石、磁鐵礦、黃鐵礦等組成,亦可見少量角閃石,斑晶中暗色礦物的結(jié)晶程度比較好,屬于全自形斑狀結(jié)構(gòu)。黑云母斑晶呈黑色、片狀,其內(nèi)有磁鐵礦及磷灰石等包體;普通輝石斑晶呈柱狀、淺綠色,少量可見被碳酸鹽、