Question

岩浆岩形成环境分析与成矿

Answer 1

区域内岩浆岩发育, 总体以弧安山岩的大量发育和中酸性岩浆的大规模浅成-超浅成侵入为主要标志。侵入岩、喷出岩均有出露, 其面积约占该区总面积的三分之一。 岩浆活动从印支期延续到喜马拉雅期。侵入岩、喷出岩二者相伴产出, 主要沿区域性深大断裂带旁侧分布,其余地段仅有少量出露。岩类齐全,从超基性-中酸性岩均有出露。构成一北北西向的岩浆岩带 (图2.6)。

图2.6 中甸地区火山-侵入岩分布图

2.2.3.1 火山岩

中甸岛弧的火山岩主要发育在上三叠统曲嘎寺组和图姆沟组中。 曲嘎寺组火山岩总体可分成两段: 下段以致密块状玄武岩为主夹有少量安山质、玄武质火山角砾岩、杏仁状玄武岩; 上段有蚀变玄武岩、蚀变玄武质凝灰熔岩、玄武质火山角砾岩, 常构成火山喷溢相-火山爆发相-火山喷发相-火山沉积相的喷发韵律。 图姆沟组弧火山活动强度明显超过曲嘎寺组, 火山岩的厚度超过3000m, 其岩性与曲嘎寺组也有较大差异, 以中酸性岩为主, 包括安山岩、英安岩、流纹岩、安山质火山角砾岩、安山质熔结集块岩、英安质角砾岩、安山质凝灰熔岩、安山质晶屑凝灰岩等, 极少出现基性岩类。 弧火山岩系由下向上可划分出9个喷发韵律: ①蚀变安山质火山角砾岩-蚀变安山岩, 厚度大于388.4m; ②蚀变安山质凝灰岩-蚀变安山岩, 厚100.75m; ③蚀变安山质晶屑凝灰岩-蚀变安山岩, 厚417.8m; ④蚀变安山质晶屑凝灰熔岩-蚀变安山岩, 厚37.09m; ⑤蚀变安山质火山角砾熔岩-蚀变安山岩, 厚91.2m; ⑥蚀变安山岩角砾熔岩-蚀变安山质岩屑凝灰熔岩-蚀变安山岩-蚀变英安岩-蚀变流纹岩, 厚464.12m; ⑦蚀变英安质火山角砾岩-蚀变安山岩-变质绢云长石粉砂岩, 厚142.33m; ⑧蚀变安山岩-蚀变含杏仁结构玄武安山岩-绢云板岩, 厚312.28m; ⑨蚀变安山岩-板岩, 厚26.27m。 ①-⑥喷发韵律以爆发-喷溢相为特征; ⑦喷发韵律以爆发-喷溢-沉积相为特征; ⑧-⑨喷发韵律以喷溢沉积相为特征。火山活动强度总体为由强到弱, 这与区域构造运动特点相吻合。

根据前人的研究成果和作者现场调查, 总结归纳了中甸地区中酸性火山岩主量元素、微量元素及稀土元素等地球化学特征, 表2.3是研究区有代表性的火山岩的化学成分。 曲嘎寺组的玄武岩中, SiO₂含量变化不大, TiO₂的含量为1.29%～3.77%, 较全球同类岩石偏高, K₂O+Na₂O的含量平均为2.6%, 类似于拉斑玄武岩。 但是, 所有样品中的Na₂O含量均高于K₂O, 大多数样品CaO>Na₂O+K₂O。 图姆沟组的中-酸性熔岩中, 以SiO₂为56%～62%的安山岩类处于主导地位, 仅少数为SiO₂>62%的酸性岩类; TiO₂含量为0.38%～1.2%, 明显低于曲嘎寺组的玄武岩类, K₂O+Na₂O的含量平均为3.62%,即碱质高于玄武岩; CaO的含量仍明显高于K₂O+Na₂O, 相对曲嘎寺组玄武岩, K₂O有明显增高。

表2.3 中甸地区基性、中酸性火山岩主量元素、微量元素分析结果

续表

注: 资料来源: 测试单位为中国地质科学岩矿测试中心及云南地质三大队。

图2.7 中甸地区上三叠统火山岩硅-碱图

在SiO₂-Na₂O+K₂O图上 (图2.7), 曲嘎寺组中的基性火山岩的样品绝大部分投入碱性系列岩石区, 而图姆沟组中的中酸性火山岩的样品除少部分属于碱性系列岩石外,多数属于亚碱性系列。

稀土元素的组成在不同岩系或不同成分火山岩中既有相同之处, 也存在一定差异。共同点上各类岩石均为富轻稀土型, 轻重稀土比值在2以上, (Lu/Yb)N在8以上。 Eu和Ce的异常以不明显为主。

不同的是两种火山岩中稀土元素含量虽然都有较大的变化, 但是相对而言, 曲嘎寺组基性火山岩的稀土含量偏低, 平均为132.8×10^-6,而图姆沟组中酸性火山岩平均为153.71×10^-6,其稀土元素配分曲线分别见图2.8, 图2.9, 基性火山岩以较平坦为特征, 而中酸性火山岩则明显较陡, (LREE/HREE)在前者中仅2.35, (La/Yb)N为8.04;在后者中, 比值分别为6.13和18.82。Ce异常在基性火山岩中相对较大, 而Eu异常在中酸性火山岩中相对较大。 以上特点基本反映了同源岩浆从基性向中酸性成分演化中稀土元素的地球化学共性。

图2.8 曲嘎寺组基性火山岩稀土元素球粒陨石标准化模式图

图2.9 图姆沟组中酸性火山岩稀土元素球粒陨石标准化模式图

曲嘎寺组玄武岩和图姆沟组安山岩的微量元素标准化图 (图2.10, 图2.11) 有着较明显的差异。 玄武岩的图形较零乱, 即在不同样品中, 大离子亲石元素及活动性、非不相容元素的含量及组成是有差别的, 这可能与岩浆源及后期的改造有较大关系。 图姆沟组中酸性火山岩的模式图则较为规整, 3个样品中有关元素的含量较为相近。 两类岩石中, 微量元素的差异主要反映在Nb、P、Ti上, 在玄武岩中, 这三种元素相对偏高, 而在中酸性火山岩中, 它们则属于亏损元素。 共同点是Ba、Th、La均较高。 从其特征看, 曲嘎寺组的基性岩具岛弧拉斑岩玄武岩特征, 球粒陨石标准化后 (La/Ta)_N=1.34, (Th/Yb)_N=8.25。 图姆沟组的中酸性火山岩2K_N/Ta_N+La_N=1.23, 属于钾富集性岛弧火山岩。

图2.10 曲嘎寺组玄武岩微量元素标准化图解

图2.11 图姆沟组中酸性火山岩微量元素标准化图解

另外,通过La-Nb和Zr-Hf等化学成分图的判断 (图2.12, 图2.13), 区内火山岩属两种构造环境产物, 与火山岩产出的空间位置是完全吻合的。

根据岩石的K₂O、TiO₂、Al₂O₃、MgO、FeO含量及微量元素特征判断, 中甸岛弧曲嘎寺组基性火山岩,特别是曲嘎寺组下段的玄武岩,应属大洋或洋陆过渡性张裂环境火山岩。在图姆沟组火山岩系缺少了钙碱性玄武岩或玄武安山岩, 暗示着中甸岛弧处于较强的挤压应力场中, 致使玄武质母岩浆被地壳 “低密度坝” 截流, 在上/下壳界面处发育稳定的岩浆房,在特定的环境中仅产生了安山质岩浆岩。流纹质火山岩的缺乏反映了中甸岛弧未能发育成熟便结束了其演化历史。

图2.12 图姆沟组安山岩类w (La)-w(Nb) 图

图2.13 图姆沟组中酸性火山岩w(Zr)-w(Hf) 图

一个十分重要的特征是, 弧安山岩系常常与同成分超浅成岩体密切共生, 构成典型的穹状火山机构, 如在烂泥塘附近早期喷溢的蚀变安山岩、蚀变英安岩、安山质火山角砾岩和晚期的呈环状、半环状蚀变石英闪长玢岩、蚀变闪长玢岩岩墙组成一个大型的火山机构。火山口为爆发相的安山质火山角砾岩, 边缘为喷溢相的蚀变安山岩、蚀变英安岩, 通道相为闪长玢岩类和正长斑岩类。 在火山机构周围, 多金属矿产及异常发育。

2.2.3.2 侵入岩

以中酸性岩类为主, 依据格咱岛弧造山带发展阶段、侵入岩时空坐标、岩浆组合、地球化学特征, 将中甸岛弧的侵入岩划分为主要两个大地构造类型: 弧花岗斑岩-闪长玢岩、造山期后花岗岩。

(1) 弧花岗斑岩-闪长玢岩: 印支期中性—中酸性浅成斑 (玢) 在中甸岛弧中分布较为广泛。 岩浆活动时限为237～208Ma, 属于与中基性火山岩有成因联系的偏中性—中酸性斑 (玢) 岩, 与围岩接触变质明显。 一般情况下, 单个岩体出露规模较小, 多在0.5km²以下, 最大者2.5km², 呈不规则小岩株、岩枝、岩脉、岩墙等产出。 斑 (玢) 岩的产出受区域构造控制明显, 总体呈NNW向延伸。侵入的地层基本仅为火山岩发育的图姆沟组和曲嘎寺组, 在以滨海-陆相建造沉积物为主体的喇嘛垭组中基本未见, 反映了斑(玢) 岩和火山岩之间的内在联系。斑 (玢) 岩的分布可分成西、中、东三个带: 西带靠近乡城-格咱大断裂, 岩体数量最多, 斑岩型矿产出最发育; 中带基本沿中甸岛弧的复背斜轴部发育, 斑 (玢) 岩数量最少, 矽卡岩型矿产较为发育; 东带内斑 (玢) 岩体的规模相对较大, 发育矽卡岩型、斑岩型和浅成热液脉型矿产。

岩石组合为闪长玢岩-石英闪长玢岩-二长斑岩-石英二长斑岩-花岗斑岩。 岩体的岩相分带不明显或基本不存在, 主体为斑状-细粒结构, 块状构造。斑晶主要为斜长石、角闪石、黑云母及少量钾长石, 偶尔也见到辉石; 基质主要显示微晶结构, 极少出现玻璃质。经光性及电子探针化学成分分析, 岩石中的斜长石全部为中长石, An分子的含量在32.28%～42.65%之间, 普遍发育环带结构。

(2) 造山期后花岗岩: 岩浆活动时限为73～138Ma, 高峰期集中于87Ma, 主体分布在格咱岛弧的弧后区, 岩体的侵位深度较浅, 最年轻地层为上三叠统喇嘛垭组。 与前两类花岗岩不同的是, 这类岩体在岩石化学成分上以富碱, 贫水, 富Zr、Nb、REE、Ta为特征, 并且产生于深源浅成环境, 属于A型花岗岩类。 另外, 岩体和围岩的侵入关系十分明显, 在和砂泥质围岩接触时, 在其外接触带普遍产生角岩化, 和碳酸盐岩接触时常形成接触交代矽卡岩。伴随热液交代作用, 在一些岩体的内外接触带发育了广泛的多金属矿化, 特别是钨、钼矿化及铅、锌、银、锡等多金属矿化。这套花岗岩侵入的地层基本均为上三叠统, 其中最广泛的上图姆沟组, 但盖层除第四系外, 未见比上三叠统更新的地层。岩体的同位素年龄较多, 例如中甸热林岩体的Rb-Sr年龄为80Ma (云南地质研究所,1995)、休瓦促岩体用Rb-Sr等时线法测定了全岩年龄, 两个岩体的同位素年龄分布在101～81Ma之间, 与前人的年龄研究结果非常吻合, 即它们均形成于燕山运动晚期, 且似有从北向南变新的趋势。