迤纳厂矿床锆石和黄铜矿稀土元素研究.docx

迤纳厂矿床锆石和黄铜矿稀土元素研究 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)目前认为该地区最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，最长大于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，块状黄铜矿石应是最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，方解石和石英是最常见的脉石矿物，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度3253.1″，E102度1334.3″)和火山角砾岩(DFH1102;N25度3253.1″，E102度1334.3″)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)p#分页标题#e# 本研究所用的含黄铜矿的矿石采于迤纳厂矿床东方红矿段和大宝山矿段，用于实验的黄铜矿单矿物选自于条带状、浸染状和块状矿石将矿石样品碎至40～60目，然后在双目显微镜下将杂质剔除，使纯度达到99%以上，最后将纯净的黄铜矿碎至200目黄铜矿Re-Os同位素测试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用ELANDRC-eICP-MS完成实验方法参照Qietal．(2010)，分析步骤大致如下:称取0.1g样品于卡洛斯管中，加入185Re和190Os稀释剂，用逆王水在200℃下分解12h，开管后在水浴中用原位蒸馏法蒸馏Os，Os用3mL水吸收;将蒸馏后的溶液在烧杯中蒸干，转化为2mol/L的HCl介质，用阴离子交换树脂AG1-X8分析Re(Qietal．，2007，2010)最后定容至3mL，用ICP-MS测定，相对标准偏差(RSD%)小于3% 分析结果 锆石U-Pb年代学 凝灰岩和火山角砾岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的分析结果见表1图6为样品中代表性碎屑锆石的CL图像。

图7显示了两个样品锆石分析的U-Pb谐和曲线图、207Pb/206Pb年龄频率分布图以及Th/U-207Pb/206Pb年龄图解凝灰岩(DFH1101)中挑选出锆石2000多粒，测试了其中84个锆石颗粒，这些锆石的年龄谐和度都在95%以上最年轻的207Pb/206Pb年龄为1746±22Ma，最老的207Pb/206Pb年龄为2694±16Ma除5个锆石颗粒的年龄大于2500Ma以外，其余的年龄大致可以分为三组，分别为1.75～1.85Ga、1.90～2.00Ga和2.20～2.35Ga其中第一组和第三组最为显著，其207Pb/206Pb年龄的加权平均值分别为1796±15Ma(n=16，MSWD=1.5)和2262±12Ma(n=34，MSWD=3.5)，这三组年龄的峰值分别为约1800Ma、约1960Ma和约2270Ma(图7b)从凝灰岩锆石CL图像可以看出这些锆石具有明显的震荡环带(图6)，Th/U比值均在0.1以上，大部分在0.4～1.0之间(图7c)火山角砾岩(DFH1102)中挑选出锆石为2500粒左右，测试了其中93个锆石颗粒，这些锆石的年龄谐和度都在95%以上。

其中最小的207Pb/206Pb年龄为1767±27Ma，最大的207Pb/206Pb年龄为2989±19Ma除了7个锆石颗粒的年龄大于2500Ma以外，其余的大致可以分为四组，分别为1.75～1.88Ga、1.90～2.00Ga、2.02～2.20Ga和2.30～2.40Ga其中第一组数据分布最集中，其207Pb/206Pb年龄的加权平均值为1796±9Ma(n=19，MSWD=0.71)这四组年龄的四个峰值分别为约1800Ma、约1950Ma、约2080Ma和约2280Ma(图7e)从锆石的CL图像上可以看到明显的震荡环带(图6)，Th/U比值除个别外均在0.2以上，绝大多数分布在0.4～1.0之间(图7f)综上所述，凝灰岩和火山角砾岩中碎屑锆石U-Pb年龄主要集中在1750～2300Ma之间，最小年龄均为约1750Ma，从锆石的CL图像的明显震荡环带以及较高的Th/U比值都表明这些碎屑锆石均为岩浆成因 黄铜矿Re-Os同位素年代学 迤纳厂Fe-Cu-REE矿床中6个黄铜矿样品的Re-Os同位素分析结果见表2样品中Re的含量(7.01x10－9～898.25x10－9)变化较大，并具有低普通Os(0.002x10－9～0.023x10－9)、高放射性187Os(占总Os的97%以上)、高187Re/188Os比值(＞11000)的特征。

由于黄铜矿中普通Os的含量很低，在实验中很难准确测定，为了避免普通Os测量误差导致较大的分析不确定性和校正误差，因此采用187Re-187Os等时线代替187Re/188Os。