云南哀牢山南段偉晶巖地質(zhì)地球化學(xué)特征及其成因研究.pdf

1、我國(guó)偉晶巖分布廣泛，其中以新疆、內(nèi)蒙古、福建、江西、四川的偉晶巖研究程度較高，而云南的偉晶巖研究程度較低，但該區(qū)處于印度板塊和歐亞板塊連接的接觸地帶，是一個(gè)構(gòu)造活動(dòng)與成巖成礦作用關(guān)系密切的重要地區(qū)。哀牢山南段偉晶巖帶是我國(guó)西南著名的寶石成礦帶，在偉晶巖形成方面具有代表性，因此，研究該區(qū)偉晶巖，可以揭示偉晶巖的分布特征、成因及形成規(guī)律，對(duì)指導(dǎo)該區(qū)偉晶巖礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)與成礦理論研究具重要意義。 本文在詳細(xì)野外地質(zhì)觀察基礎(chǔ)上，運(yùn)用礦物學(xué)、巖

2、石學(xué)、礦床學(xué)、物理化學(xué)、地球化學(xué)(巖石地球化學(xué)、稀土元素地球化學(xué)、微量元素地球化學(xué)、同位素年代學(xué)、惰性氣體同位素地球化學(xué)、實(shí)驗(yàn)地球化學(xué))和模擬實(shí)驗(yàn)等各種方法進(jìn)行研究，了解該區(qū)偉晶巖的地質(zhì)地球化學(xué)特征、成礦物質(zhì)及流體來(lái)源、成巖成礦機(jī)制，探討變質(zhì)作用與偉晶巖的成因關(guān)系。 哀牢山偉晶巖主要分布于哀牢山脈中北部變質(zhì)巖地區(qū)和東南段花崗巖地區(qū)，在變質(zhì)巖、混合巖和花崗巖中均有分布，偉晶巖數(shù)量近千余條，偉晶巖帶延伸方向?yàn)镹w-SE，明顯受區(qū)域變

3、質(zhì)控制，偉晶巖Rb—Sr同位素年齡為24～31Ma，屬喜山期。 偉晶巖形成與大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，本區(qū)變質(zhì)巖自晉寧運(yùn)動(dòng)(中元古代)到喜山運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和變質(zhì)作用，大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是本區(qū)偉晶巖形成的動(dòng)力。 哀牢山變質(zhì)巖是中元古代沉積巖變質(zhì)而來(lái)，晉寧運(yùn)動(dòng)造成大面積區(qū)域變質(zhì)，奠定本區(qū)巖石演化的基礎(chǔ)，以后所經(jīng)歷的較大構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有海西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)，其中喜山運(yùn)動(dòng)造成巖石大面積混合巖化并直接形成獨(dú)立偉晶巖漿，深部巖石大面積

4、重熔生成花崗巖漿后結(jié)晶分異形成偉晶巖漿，由偉晶巖漿形成偉晶巖，所以喜山期是本區(qū)偉晶巖形成的主要時(shí)期。 根據(jù)垂直與平行哀牢山變質(zhì)帶地質(zhì)大剖面野外勘查、室內(nèi)45個(gè)巖石樣品化學(xué)分析及136個(gè)巖石樣品ICP-AES分析，通過(guò)巖石種類排序和化學(xué)、礦物成分對(duì)比，確定哀牢山變質(zhì)巖原巖為陸源碎屑沉積巖、化學(xué)巖和火山碎屑沉積巖，其中角閃巖原巖有火山噴發(fā)物，經(jīng)Rb-Sr年齡測(cè)定為1860Ma，屬中元古代。 哀牢山變質(zhì)帶巖石化學(xué)及微量元素具一

5、定演化規(guī)律。本區(qū)巖石隨變質(zhì)程度增強(qiáng)，分別形成變質(zhì)巖-混合巖-花崗巖-偉晶巖，巖石中主要化學(xué)成分Si、Al、Na、K增加，而Ca、Mg、Fe、Mn、Ti減少。微量元素隨著變質(zhì)程度加強(qiáng)，Be、Li、Sr、Ba增高，Cu、v、Cr、Co、Ni降低。按富集系數(shù)統(tǒng)計(jì)，Mo、sr、Ba、Zn、Pb富集系數(shù)較大，有良好的成礦背景，可以作為本區(qū)找礦元素。此外Be元素的富集系數(shù)隨著變質(zhì)作用加強(qiáng)而升高(0.49→2.30)，在偉晶巖中富集并形成綠柱石和海藍(lán)

6、寶石。按加權(quán)統(tǒng)計(jì)分析求出哀牢山變質(zhì)帶20多種元素平均含量及富集系數(shù)，這對(duì)了解該區(qū)元素成礦背景提供重要依據(jù)。該區(qū)偉晶巖與變質(zhì)巖、混合巖、花崗巖及變質(zhì)巖中石英脈的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線特征彼此相似，均具右傾、LREE>HREE、Eu負(fù)異常的特征，它們的成巖物質(zhì)來(lái)源相似，均屬殼源。 據(jù)H、O同位素分析，偉晶巖石英與變質(zhì)巖石英脈同位素近似(δ D‰為-64.5～-57.3，和-77.4，δ<'18>O‰分別為8.8～8.69和9

7、.89，表明二者來(lái)源相似。偉晶巖sr同位素(<'87>Sr/<'86>Sr)<,0>初始比值為0.710358～0.706781，與變質(zhì)巖中腸狀石英脈及片麻狀花崗巖的0.711539～0.70796相近，應(yīng)屬殼源。偉晶巖si同位素值δ<'30>si<,NBS-28>為-0.1‰～-0.3‰，落在不同類型變質(zhì)巖Si同位素值范圍(-0.5﹪0～0.3‰)內(nèi)，表明偉晶巖Si來(lái)源于變質(zhì)巖。此外，He及Ar同位素組成，<'3>He/<'4>He、

8、<'40>Ar/<'36>Ar、<'40>Ar/<'30>Ar、<'36>Ar/<'38>Ar比值在偉晶巖礦物及變質(zhì)巖石英脈中具相似性。 上述H、O、c、si、He、Ar同位素地球化學(xué)分析及REE元素研究成果表明，偉晶巖成巖物質(zhì)來(lái)源與變質(zhì)巖有密切關(guān)系。 據(jù)偉晶巖野外分布特征、礦物共生組合及礦化關(guān)系，本區(qū)偉晶巖可劃分為兩大類型，I變質(zhì)巖帶偉晶巖，II花崗巖帶偉晶巖。偉晶巖礦物富含熔融包裹體、流體一熔融包裹體、含CO<,2>

9、流體包裹體，I型偉晶巖形成溫度為863～180℃，壓力295～460bar，II型偉晶巖為844～180℃，壓力300～450bar，二者具相似性，形成深度為1-2 km，屬淺成相偉晶巖。變質(zhì)巖石英脈為825～150℃，條帶狀混合巖為863～150℃，與偉晶巖也具有相似性。偉晶巖及變質(zhì)巖中石英脈的流體及微量氣體具相似性的成分序列：Na<'+>Ca><'2+>>Mg<'2+>，HCO<,3><'->>SO<,4><'2->>Cl<'->>

10、F<'->，H<,2>O>CO<,2>>CO>C<,2>H<,6>，表明偉晶巖流體與變質(zhì)巖流體密切相關(guān)，具Na<'+>-Ca<'2+>-K<'+>-Mg<'2+>-HCO<,3><'->-SO<'4>4<'2->-Cl<'->-F<'->體系性質(zhì)。流體富含HCO<,3><'->及CO<,2>，對(duì)Be礦物形成有重要作用。 苯酚-H<,2>O共軛溶液分溶和(NH<,4>)<,2>HPO<,4>-NaCl-H<,2>O體系重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)成

11、果為了解偉晶巖漿分溶及晶體重結(jié)晶生長(zhǎng)機(jī)制提供重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 本文在國(guó)內(nèi)首次運(yùn)用HDAC進(jìn)行哀牢山礦物溶解及巖石熔融實(shí)驗(yàn)，研究成果表明，石英-H<,2>O體系，石英一斜長(zhǎng)石-H<,2>O體系，水溶液-花崗巖體系，熔融溫度范圍508～829℃，壓力450bar～3000bar，實(shí)驗(yàn)成果為本區(qū)偉晶巖形成條件提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 偉晶巖變質(zhì)深熔成因模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用哀牢山不同類型變質(zhì)巖及花崗巖在840～860℃、1500bar、富硅富H<,

12、2>O富揮發(fā)分介質(zhì)條件下，樣品達(dá)液相線，恒溫240～432小時(shí)后，以5-25℃/天降溫，使樣品緩慢分異和結(jié)晶，整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程為2208～1200小時(shí)，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物經(jīng)掃描電鏡能譜分析，結(jié)果表明，礦物分異結(jié)晶良好，獲系列類似偉晶巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造，如文象結(jié)構(gòu)、分帶結(jié)構(gòu)、偉晶析離體、粗晶結(jié)構(gòu)、晶洞結(jié)構(gòu)、晶簇結(jié)構(gòu)等，據(jù)礦物成分鑒定出鉀長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、鉀-鈉長(zhǎng)石、石英、鈣鐵輝石、磁鐵礦、鐵鎂輝石、透輝石、透閃石、黑云母、鈦鐵礦、斜方鐵輝石、富鐵鋁硅酸玻璃、硅酸

13、鹽玻璃等十余種礦物，本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成功地為變質(zhì)巖深熔成因提供重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在國(guó)內(nèi)屬首次，對(duì)變質(zhì)深熔與成巖成礦關(guān)系研究具有重大意義。綜合本區(qū)偉晶巖產(chǎn)出地質(zhì)條件及室內(nèi)研究成果，提出哀牢山變質(zhì)巖帶簡(jiǎn)單偉晶巖及復(fù)雜偉晶巖是哀牢山變質(zhì)巖經(jīng)變質(zhì)深熔作用形成獨(dú)立偉晶巖漿結(jié)晶而成，花崗巖帶復(fù)雜偉晶巖是由超變質(zhì)深熔作用形成花崗巖漿，經(jīng)結(jié)晶分異形成具熔體～溶液性質(zhì)的偉晶巖漿結(jié)晶而成，因此哀牢山偉晶巖屬多成因。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、對(duì)哀牢山脈縱向大剖面進(jìn)