曹 原，何小虎,2，谈树成,2，杨建宇，刘沛颖

(1.云南大学 地球科学学院，云南 昆明 650091；2.云南省高校关键矿产成矿学重点实验室，云南 昆明 650091；3.云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701)

哀牢山-红河韧性剪切带位于特提斯构造域东段，是东南亚最重要的的线性构造(长约1 000 km)之一，亦是扬子板块与印支地块的重要分界。新生代，哀牢山-红河韧性剪切带在印度板块向欧亚板块的斜向俯冲碰撞导致印支块体发生挤出、旋转和逃逸的过程中起着重要的调节作用(Burnard，1999；刘俊来等，2011)。同时，该剪切带内发育一系列金(铜-钼)多金属矿床，金矿资源丰富，找矿潜力巨大，是我国重要的金成矿远景区之一(孙晓明等，2007a；石贵勇等，2010；田广等，2014)。大坪金矿是位于哀牢山-红河韧性剪切带南段元阳县境内的大型金矿床，但其成矿时代、物质来源和动力学背景仍存在争议。前人对大坪金矿的矿床地质(金世昌等，1994；胡云中等，1995；毕献武等，1997；杨立强等，2011；李伟，2014；李勇兵等，2015)、矿石矿物学(周跃飞等，2003；孙晓明等，2007a)、成矿流体(Sunetal.，2009；石贵勇等，2010；朱路华等，2011)等特征和成矿时代(金世昌等，1994；韩润生等，1997；应汉龙，1998；孙晓明等，2007b；张燕等，2011)开展了大量研究工作。在成矿物质与成矿流体来源方面，存在两种观点：① 地壳浅部(2 km左右)区域岩浆水和地下水混合来源，金来源于闪长岩围岩(金世昌等，1994；胡云中等，1995；毕献武等，1997)；② 地幔流体和下地壳麻粒岩相富CO2变质流体混合来源(孙晓明等，2006，2007b；熊德信等，2007；袁士松等，2010；石贵勇等，2010)。在大坪矿区围岩闪长岩的成岩时代和该矿床的成矿时代方面，由于分析测试方法和对象的不同，一直存在争议。例如，前人通过角闪石K-Ar和全岩Rb-Sr等时线方法获得了闪长岩围岩的成岩年龄在较大的范围内变化(926.15～481 Ma，金世昌等，1994；韩润生等，1997；应汉龙，1998)，张燕等(2011)利用锆石SHRIMP U-Pb法获得闪长岩年龄为新元古代(773±12Ma)。在成矿时代方面，朱炳泉等(2001)对大坪金矿脉石英流体包裹体40Ar-39Ar年龄测定给出高温坪年龄为765.5±7.0 Ma，孙晓明等(2006)对含金石英脉中热液绢云母的40Ar-39Ar定年结果为33.76±0.65 Ma，Bi等 (1996)利用含金石英脉中石英ESR获得大坪金矿成矿年龄为58～41.3 Ma。这些争议不利于哀牢山-红河韧性剪切带内金矿床成矿构造背景和成矿模型的建立，也限制了该区的进一步勘查工作。针对上述问题，本文选取哀牢山-红河韧性剪切带中大坪金矿床含金石英脉中的热液锆石、赋矿围岩闪长岩和花岗闪长岩脉中的岩浆锆石为研究对象，开展了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年、微量元素和原位微区Hf同位素组成的测定，并结合前人的研究结果，厘定了大坪金矿床存在新元古代金矿化事件；明确了闪长岩和花岗闪长岩脉形成时代，并通过锆石微量元素和Hf同位素探讨了闪长岩和花岗闪长岩脉的来源及其与金矿化的关系。

1 区域与矿区地质概况

1.1 区域地质概况

大坪金矿位于哀牢山-红河韧性剪切带南段，属哀牢山成矿带。该区域经历了印支期和喜马拉雅期构造作用，形成了多个构造世代的叠加构造变形、多期构造动力体制转换和岩浆作用，导致金成矿作用复杂多变(邓军等，2010a,2010b；杨立强等，2010，2011)。除大坪金矿床外，区内还发育墨江金矿、镇沅老王寨金矿、金平长安金(铜)矿等多个金矿床，沿哀牢山-红河断裂带，自北西往南东方向呈线性分布。大坪金矿是哀牢山成矿带内储量最大的石英脉型金矿，主要分布在哀牢山断裂带西侧浅变质岩带内(图1)。

图1 哀牢山-红河韧性剪切带区域地质简图[据陈耀煌等(2014)修改]Fig.1 Regional geological map of Ailao Mountain-Honghe River shear zone (modified after Chen Yaohuang et al.,2014)

红河-哀牢山韧性剪切带是喜山期由于印度板块与亚欧板块剪切碰撞形成的大型左行走滑韧性剪切带。新生代以来，受印度大陆与欧亚大陆碰撞的影响，哀牢山-红河韧性剪切带经历了多期左行走滑变形运动(Leloupetal.，1995,1999；张进江等，2006)，形成了区内张性断裂(如小新街断裂)，为成矿流体上升与金矿的沉淀提供了有利条件(Leloup and Kienast，1993；Leloupetal.，1995)。区域出露地层以哀牢山浅变质岩或未变质岩系为主，浅变质岩主要为泥盆系碳酸盐岩、页岩、砂岩等，志留系碳酸盐岩，奥陶系砂岩、板岩等(应汉龙，1998)。未变质区域出露地层为下古生界碎屑岩、中生界碎屑岩和酸性喷出岩(流纹斑岩)。同时，发育系列北西向断裂及相间排列的中酸性岩和基性-超基性岩，控制了区域内低品位铜和铜镍及钒钛磁铁矿矿床的产出(杨立强等，2011)。

1.2 矿区地质概况

大坪金矿区位于哀牢山-红河韧性剪切带南部，夹于哀牢山和藤条河深大断裂之间的金平浅变质带区内(图1)。矿区内断裂十分发育，除哀牢山主断裂外，还发育有小寨金坪断裂、小新街断裂、三家河断裂等北西向次一级断裂贯穿整个矿区，并控制着矿体的分布。以小寨金坪断裂与三家河断裂为界，围绕着小新街断裂均匀分布有诸多雁列状更次一级断裂，这些断裂是大坪的主要储矿构造(图2)。以北西向的三家河断裂带为界，北东部主要出露新元古代闪长岩、燕山期黑云二长花岗岩、喜山期中基性火山岩(煌斑岩)。矿区金矿体以含金石英脉为主，产状为北西-南东向，穿插在新元古代闪长岩体中。闪长岩体中部常发育有与金矿脉产状近似的花岗闪长岩脉，金矿脉偶尔穿插其中(图2)。除此之外，野外偶见含金石英脉与煌斑岩脉共生。矿床探明储量为60.00 t，平均品位为14.30×10-6。矿区西南部出露下奥陶统砂岩、板岩，中志留统碳酸盐岩，以及中泥盆统碳酸盐岩、页岩和砂岩等地层。区内围岩蚀变较强烈，主要有硅化、绿泥石化、绿帘石化、铁白云石化、方解石化。石英脉中黄铁矿是主要的载金矿物，偶见自然金(杨立强等，2011)。

图2 大坪金矿区构造地质简图(据朱路华等，2011修改)Fig.2 Structural geological map of the Daping gold deposit (modified after Zhu Luhua et al.,2011)

2 样品特征及分析测试方法

2.1 样品特征

本文含金石英脉(DP-04)、赋矿闪长岩(DP-02)和花岗闪长岩脉(DP-03)样品均采自大坪金矿坑。石英脉宽度一般大于10 cm，呈乳白色，穿插在闪长岩、糜棱岩和板岩围岩中(图3a)。含金石英脉中矿石矿物主要为黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等金属硫化物，脉石矿物主要为石英，金属硫化物与石英脉体多呈共生关系(图3a)。两类(花岗)闪长岩主要呈浅绿色和灰白色，呈半自形-自形粒状结构、块状构造(图3a、3b)。主要矿物为斜长石(60%～70%)和角闪石(20%～30%)，次要矿物为黑云母、碱性长石、石英等。赋矿闪长岩中角闪石含量略高于花岗闪长岩脉，且赋矿闪长岩矿物自形程度更高。花岗闪长岩脉中斜长石多呈破碎状，矿物(石英除外)多数发生强烈的绢云母化、绿泥石化等蚀变。

图3 大坪金矿床含金石英脉矿石(a)、闪长岩(b)和花岗闪长岩(c)的野外、手标本和镜下照片Fig.3 Photos of outcrop,hand specimen and microphotograph of gold-bearing quartz-vein (a),diorite (b) and granodiorite vein (c) from the Daping gold depositChl—绿泥石；Bt—黑云母；Hb—角闪石；Q—石英；Pl—斜长石Chl—chlorite；Bt—biotite；Hb—hornblende；Q—quartz；Pl—plagioclase

2.2 分析测试方法

样品中锆石的分选工作在河北省廊坊市区域地质调查所进行，先将样品破碎至60目，再将破碎的样品通过淘洗、磁选、重液分离和双目镜观察以挑选出代表性锆石置于环氧树脂中制靶。锆石阴极发光图像、U-Pb年代学和微量元素分析均在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源重点实验室进行。锆石阴极发光图像(CL)采用JSM-IT100高真空扫描电子显微镜(配备有GATAN MINICL系统)完成，工作电场电压为10.0～13.0 kV，钨灯丝电流为80～85 μA。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和微量元素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源重点实验室测试完成，采用安捷伦公司四级杆质谱Agilent 7700e与193nm准分子激光剥蚀系统(GeolasPro)联用，激光斑束直径为32 μm，频率为5 Hz。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过1个T型接头混合，激光剥蚀系统配置有信号平滑装置。在U-Pb同位素定年和微量元素含量处理中采用锆石标准91500和玻璃标准物质NIST610作外标分别进行同位素和微量元素分馏校正，29Si作内标进行微量元素浓度计算。每个时间分辨分析数据包括20～30 s空白信号和50 s样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成(Liuetal.，2008，2010；Huetal.，2015)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex-ver3完成(Ludwig，2003)。

锆石原位微区Hf同位素分析在武汉上谱分析科技有限责任公司利用激光剥蚀多接收杯等离子质谱(LA-MC-ICP-MS)完成，激光束斑直径为44 μm，频率为8 Hz，激光剥蚀时间约70 s。每次分析包含20 s背景采集和50 s激光剥蚀。采用锆石标准91500和GJ-1作为外标，测试过程中，每10个分析点之后测试1个91500和GJ-1。采用176Yb/173Yb=0.793 81(Segaletal.，2003；Fisheretal.，2014)和176Lu/175Lu=0.026 56(Belousovaetal.，2009)消除176Yb和176Lu对176Hf的同量异位干扰，用Yb的质量分馏系数(βYb)来校正Lu的质量分馏。数据处理采用软件ICPMSDataCal(Liuetal.，2008，2010)完成。仪器设置和分析详细流程见Liu 等(2008)、侯可军等(2009)、Hu等(2012)。

3 分析测试结果

3.1 锆石U-Pb年代学及微量元素特征

样品的阴极发光图像和U-Pb年龄谐和图分别见图4，LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据见表1，锆石微量元素分析数据见表2。阴极发光图像显示，含金石英脉(DP-04)中锆石颗粒表现出面形分带、晶棱圆化和港湾状结构，无明显震荡环带结构，颗粒边部出现白色蚀变边等(图4a)，这些形态特征暗示其为典型的热液锆石。另外，该样品中锆石U和Th含量异常，Th/U值(0.67～8.36)变化较大，在球粒陨石标准化稀土元素配分图上无明显Ce或Eu异常，且其稀土元素总量明显高于其他样品(表2、图5a)，这些特征与前人研究的热液锆石较为一致(Hancher and Westrene，2007；赵志丹等，2018；蔡宏明等，2019)。研究表明，锆石可以在中低温热液中结晶生长(Sinhaetal.，1992；Kerrich and Kyser，1994；Dubińskaetal.，2004)，形成的热液锆石可以用来有效地确定热液作用以及金矿化的时代(张小文等，2009)。本文分析结果显示，含金石英脉中锆石加权平均年龄为760±10 Ma(MSWD=0.46，n=16)，该年龄可以代表含金石英脉的形成年龄，暗示大坪金矿区可能存在一期新元古代的金矿化事件。

表1 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩与含金石英脉LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating result of diorite,granodiorite and Au-bearing quartz vein from the Daping gold deposit

表2 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩及含金石英脉中锆石稀土元素和微量元素组成 wB/10-6Table 2 REE and trace elemental compositions of zircons from diorites,granodiorites and Au-bearing quartz veins from the Daping gold deposit

续表2 Continued Table 2

图4 大坪金矿区闪长岩及含金石英脉热液锆石CL图及U-Pb年龄谐和图Fig.4 U-Pb age concordia diagrams and cathodoluminescence (CL) images of zircon from diorite and Au-bearing quartz vein from the Daping gold deposit

闪长岩(DP-02)和花岗闪长岩脉(DP-03)中锆石颗粒均具有明显的岩浆震荡环带结构，Th/U值均大于0.1(0.47～1.95)，且变化较小，具有较低的∑REE。球粒陨石标准化稀土元素配分图中表现出HREE相对于LREE强烈富集、Ce正异常和Eu负异常的特征(图5b、5c)，这些特征表明它们为典型的岩浆锆石(Hoskin and Schaltegger，2000；Hoskin and Ireland，2000；Belousovaetal.，2002；吴元保等，2004；Singh，2018;鲁倩等,2019)。在锆石年龄谐和图中数据点成群分布(图4b、4c)，计算得到闪长岩和花岗闪长岩脉的加权平均年龄分别为766±9 Ma(MSWD=0.78，n=18)和773±9 Ma(MSWD=0.34，n=16)。两个年龄在误差范围内基本一致，可以代表大坪金矿区闪长岩和花岗闪长岩脉的形成年龄，其形成时代均应为新元古代。

图5 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩和含金石英脉锆石球粒陨石标准化REE配分型式图(标准化值据McDonough and Sun,1995)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of zircon in diorite,granodiorite and Au-bearing quartz vein in the Daping gold deposit (normalized values after McDonough and Sun,1995)

3.2 锆石Hf同位素特征

表3 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩及含金石英脉中锆石Hf同位素结果Table 3 Hf isotopic compositions of zircons from diorite,granodiorite and Au-bearing quartz vein from the Daping gold deposit

4 讨论

4.1 大坪金矿区闪长岩形成时代及成因

前人围绕大坪金矿区赋矿围岩闪长岩成岩年龄已开展了大量的工作，并得出了不同的结果。金世昌等(1994)利用Rb-Sr等时线法测得闪长岩的成岩年龄为481 Ma，而后韩润生等(1997)采用K-Ar法测得闪长岩全岩年龄为844.63±33.66 Ma，并通过其中角闪石获得单矿物年龄为926.15±94.51～845.26±12.74 Ma。由于闪长岩蚀变强烈，其中角闪石受到后期多期次热液作用影响，增加了Rb-Sr等时线法和K-Ar法获得成岩年龄的不确定性。张燕等(2011)利用锆石SHRIMP定年方法获得闪长岩的成岩年龄为773±12 Ma，陈耀煌(2015)利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得闪长岩的成岩年龄为761±7 Ma。显然锆石获得的闪长岩成岩年龄更为可靠。本文通过LA-ICP-MS获得围岩闪长岩与花岗闪长岩脉样品的U-Pb加权平均年龄分别为766±9 Ma和773±9 Ma，在误差范围内与张燕等(2011)和陈耀煌(2015)测得的成岩年龄结果基本一致。成岩年龄结果显示，大坪金矿区闪长岩属于新元古代晚期岩浆作用的产物，与区域上同时期Rodinia超大陆裂解和哀牢山地区的晋宁-澄江期大规模火山岩浆活动事件在误差范围内一致(金世昌等，1994；朱炳泉等，2001)。

图7 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩及含金石英脉中锆石εHf(t)值和Hf同位素地壳模式年龄直方图Fig.7 Histograms of zircon εHf(t)and from diorite,granodiorite and Au-bearing quartz vein in the Daping gold deposit

图8 大坪金矿区闪长岩、花岗闪长岩和含金石英脉中锆εHf(t)-t图解Fig.8 εHf(t) versus t diagram of zircons from diorite,granodiorite and Au-bearing quartz vein from the Daping gold deposit

4.2 大坪金矿化时代及对矿床成因的指示

本文含金石英脉中热液锆石U-Pb年龄为760±10 Ma，与区域闪长岩围岩成岩年龄(766±9 Ma)基本一致，暗示热液锆石的形成可能与闪长岩侵入时代是同期的。热液锆石εHf(t)值(2.64～10.41)与闪长岩围岩εHf(t)值(2.52～6.39)近似，表明其形成可能与闪长质岩浆带来的岩浆流体有关，因为热液锆石所在的石英脉与金矿物质呈包裹、共生关系，可以认为它们是同一时期同一地质作用的产物。该热液锆石年龄与朱炳泉等(2001)获得的大坪金矿脉石英流体包裹体40Ar-39Ar高温坪年龄(765.5±7.0 Ma)较为一致，表明大坪金矿床存在新元古代金矿化事件。Bi等(1996)利用含金石英脉中石英ESR获得大坪金矿成矿年龄为58～41.3 Ma，孙晓明等(2006)对含金石英脉中热液绢云母进行的40Ar-39Ar定年结果为33.76±0.65 Ma，朱路华等(2011)对大坪金矿含金石英矿脉的ESR定年结果表明成矿时代为29～17 Ma，这些测年结果分别对应新特提斯洋板块与亚欧板块的碰撞、碰撞导致的地幔上涌及哀牢山构造带大规模走滑剪切运动，显示哀牢山成矿与构造动力体制转换过程中的壳幔物质强烈交换和构造变形密切相关，表明大坪金矿可能存在新元古代和新生代两期金矿化事件。

前人对大坪金矿的成因模式主要有2种不同的观点：① 由于大坪金矿受控于哀牢山-红河韧性剪切带中深大断裂及次级断裂，产于区域变质岩中，成矿作用与该区新生代大规模碱性岩浆活动同步，这些特征使其被认为是典型的造山型金矿(孙晓明等，2006，2007a，2007b；熊德信等，2006a，2006b；Sunetal.，2009；石贵勇等，2010)；② 对其矿石组构和矿物共生组合、容矿断裂性质、围岩蚀变类型及分带、流体包裹体及稳定同位素等特征的研究结果(葛良胜等，2007；杨立强等，2010，2011)，表明大坪金矿具有浅成低温热液型金矿床的特征。新生代的金矿化明显与浅成低温热液相关，但大坪金矿区内未发现与该期成矿作用同期的陆相钙碱性火山岩，杨立强等(2011)指出将大坪金矿床归为深部造山型+浅部低温热液型组合成因可以更好地解释其兼具造山型金矿和浅成低温热液型金矿床基本特征的原因。由于大坪金矿床所在的哀牢山-红河韧性剪切带经历了复杂的地球动力学演化，导致其成矿过程较为复杂。印度板块与欧亚板块～55 Ma碰撞，到新生代始新世—渐新世时期，研究区处于造山后伸展构造环境，张性断裂构造发育，新元古代形成的金矿体被抬升至近地表，受到大气水的叠加改造(葛良胜等，2007；Zhangetal.，2018)，发生浅成低温热液型金矿化。从两期金矿化事件来看，大坪金矿可能是新元古代和新生代不同岩浆-构造-热液事件叠加成矿作用的结果。

5 结论

(1) 闪长岩和花岗闪长岩脉锆石U-Pb年龄结果显示，大坪金矿区闪长岩形成于新元古代(773±9～766±9 Ma)，可能是区域上同时期Rodinia超大陆裂解和哀牢山地区的晋宁-澄江期大规模火山岩浆活动事件的产物。

(2) 含金石英脉中热液锆石U-Pb年龄为760±10 Ma，表明大坪金矿存在新元古代矿化事件。与区内闪长岩、花岗闪长岩脉一致的成岩年龄(766±9 Ma)和相似的Hf同位素组成特征，表明新元古代金矿化事件与闪长岩侵入可能有密切成因联系。新元古代成矿事件的厘定，暗示了大坪金矿可能是新元古代和新生代不同岩浆-构造-热液事件叠加成矿作用的产物。

致谢野外工作得到云南省地质调查局的李宗勇高级工程师、刘飞工程师的大力帮助，成文过程中云南大学朱江、李良博士后给予了有益的指导和讨论，在此一并表示衷心感谢。