2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083;
3. 雅安市自然资源和规划局, 四川 雅安 625000
2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;
3. Bureau of Land and Resources Ya'an, Ya'an 625000, Sichuan, China
0 引言
北喜马拉雅片麻岩穹窿带(简称NHGD)位于藏南拆离系(STDS)和雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)之间，自西向东由一系列穹窿构造组成。前人对该穹窿带做了大量研究，并已取得丰富的研究成果，主要体现在淡色花岗岩的形成时间和岩浆起源[1-14]、北喜马拉雅片麻岩穹窿带的形成机制[13, 15-26]、藏南拆离系的活动时间和机制及其与穹窿的相互关系[27-31]、近南北向裂谷(NSTR)的形成时间和机制及其与STDS和NHGD相互间的关系[32-40]等方面。
错那洞穹窿位于北喜马拉雅带东部的藏南扎西康整装勘查区南部，错那县吉松镇吉松村NNW方向约8 km，北距雅拉香波穹窿约40 km，出露面积约为400 km2，是近两年新发现的穹窿构造[41-42]。作者所在研究团队近年来在错那洞穹窿的形成机制[41, 43-45]、淡色花岗岩的岩石学成因[46-47]、错那洞超大型铍钨锡稀有金属矿床研究[42, 48]和错那洞穹窿的变质作用[49]等方面做了大量的研究工作。然而，对错那洞穹窿中矽卡岩的形成过程、构造变形以及岩浆作用三者之间的相互关系仍缺乏研究；特别是错那洞穹窿中发育的大量矽卡岩遭受了强烈的韧性剪切变形，这些矽卡岩是否属于同构造的矽卡岩还未明确，进而限制了对错那洞超大型铍钨锡稀有金属矿床及其与错那洞穹窿矽卡岩、构造变形关系的研究。因此，本文通过对错那洞穹窿滑脱系中大量出露的矽卡岩、矽卡岩化大理岩和大理岩进行详细的构造变形分析，结合含石榴子石十字石云母片岩和矽卡岩化大理岩的云母Ar-Ar同位素测年，初步确定了错那洞穹窿矽卡岩属于同构造矽卡岩，限定了错那洞穹窿第二期构造变形时间和矽卡岩形成时间，并讨论了矽卡岩与构造变形以及稀有金属成矿作用的相互关系，以期为进一步探索错那洞铍钨锡稀有金属成矿作用和北喜马拉雅带稀有金属成矿理论研究提供新的证据。
1 区域地质背景新生代喜马拉雅碰撞造山带由南向北主要由次喜马拉雅(SHS)、低喜马拉雅(LHS)、高喜马拉雅(GHS)和特提斯喜马拉雅(THS)4个构造地层单元组成，其边界断裂由南向北依次为主前锋逆冲断裂(MFT)、主边界逆冲断裂(MBT)、主中央逆冲断裂(MCT)、藏南拆离系和雅鲁藏布江缝合带[40, 50]。北喜马拉雅片麻岩穹窿带出露于特提斯喜马拉雅内，位于雅鲁藏布江缝合带以南和藏南拆离系以北，自西向东由依次有马拉山、定日、拉轨岗日、麻布迦、岗巴、康马、然巴、拉隆、错那洞和雅拉香波等穹窿(图 1a)。错那洞穹窿位于近东西走向的绒布—古堆逆冲断裂和洛扎逆冲断裂之间(图 1b)，地处近南北走向的错那裂谷上(图 2)。区域地层主要以中生代地层为主，局部出露前寒武系拉轨岗日群和古生代地层。中生代地层包括中—下三叠统吕村组(T1-2l)、上三叠统聂如组(T3n)、下侏罗统日当组(J1r)、中—下侏罗统陆热组(J1-2l)、中侏罗统遮拉组(J2z)、上侏罗统维美组(J3w)、上侏罗统—下白垩统桑秀组(J3-K1s)、下白垩统甲不拉组(K1j)和拉康组(K1l)，以及上白垩统宗卓组(K2z)。区域上岩浆活动强烈，从新元古代到新生代均广泛发育，主要有新元古代的花岗质片麻岩、早古生代花岗质片麻岩、晚中生代呈双峰式岩浆活动的辉绿岩和花岗闪长岩以及新生代淡色花岗岩等。
错那洞穹窿自内向外由三部分组成，依次是下部单元(又名核部)、中部单元(又名滑脱系)和上部单元(又名盖层)[41, 43-45]，其代表性的岩性见图 3。
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| a.石榴子石十字石云母片岩；b.矽卡岩化大理岩中变形的伟晶岩脉；c.矽卡岩化大理岩中呈透镜状的矽卡岩；d.眼球状花岗质片麻岩；e.含十字石石榴子石云母片岩的微观照片；f.蓝晶石石榴子石云母片岩微观照片。St.十字石；Grt.石榴子石。Ky.蓝晶石。 图 3 错那洞穹窿主要岩石类型的岩性特征 Fig. 3 Lithological characters of Cuonadong dome |
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上部单元主要为一套半深海斜坡相复理石建造, 归属为侏罗系日当组。其整体变质程度较低，呈低级变质作用或者未变质，自内向外岩性依次为含堇青石千枚岩、含堇青石硬绿泥石千枚岩、含红柱石千枚状板岩和泥质粉砂质板岩，以发育红柱石和堇青石典型的变质矿物为代表。
2.1.2 中部单元穹窿的滑脱系地层主要由片岩(图 3a)、大理岩(图 3b)、矽卡岩(图 3c)、强变形的二云母花岗岩及少量细粒白云母花岗岩、伟晶岩和斜长角闪岩组成。
含十字石石榴子石云母片岩在错那洞穹窿广泛发育，以北部、东部和南部最为典型，其他主要见于岩体(或山体)的顶部，以薄层状覆盖于变形的淡色花岗岩之上。该片岩中十字石晶型保存完好(图 3e)，以柱状最为常见，部分见斜交的双晶，偶见正交的十字双晶，单个十字石长轴大小为0.3~7.0 cm，在靠近蓝晶石变质带附近，十字石颗粒最大，向两侧则逐渐变小。石榴子石主体呈大小不等的变斑晶出现(图 3e)，电子探针结果显示，该片岩中的石榴子石主要是铁铝榴石和钙铝榴石(作者未发表资料)，根据不同的旋转程度，将其分为σ型和δ型旋转斑晶，斑晶中包含不同种类的包体，常见的有石英、长石和绿泥石等；镜下特征显示，石榴子石变斑晶内部包体的轨迹部分呈现出一定的规律性，在斑晶的核部，包体轨迹呈直线特征，靠近变斑晶的幔部和边部，包体轨迹则呈弧形弯曲和渐变，逐渐和片岩的面理S1基本一致，呈现出雪球状旋转斑晶的特征，表明这类石榴子石变斑晶是在进变质作用下形成，对应于早期向南逆冲挤压阶段。另一类石榴子石在镜下整体呈均一体的特征，内部不含或者含少量包体，没有核、幔、边的分带构造，电子探针结果显示其成分没有明显的变化，手标本上呈鲜红色。
含蓝晶石石榴子石片岩在错那洞穹窿的东部和中南部最为发育，出露在含十字石石榴子石云母片岩之下和含矽线石蓝晶石石榴子石云母片岩之上，局部含矽线石蓝晶石石榴子石云母片岩直接出露在眼球状花岗质片麻岩之上。蓝晶石呈薄板状，淡蓝色或天蓝色，两组解理发育(图 3f)，粒径在长轴方向大小为0.3~15.0 cm，经强烈的韧性变形之后，蓝晶石呈现出薄片状或者鳞片状特征，与黑云母和白云母相似。石榴子石主体呈变斑晶特征，广泛发育σ型和δ型旋转斑晶，结合其他变形特征，如S-C组构、云母鱼和不对称褶皱等，可判断其运动学特征。
含矽线石蓝晶石石榴子石云母片岩野外露头最为发育的是在穹窿的东南部，通常与含蓝晶石石榴子石云母片岩一起发育。手标本上，矽线石单个呈柱状或者针状，集合体呈放射状或鸡爪状，灰白色或白色，集合体大小为1.0~8.0 cm。
2.1.3 下部单元穹窿核部主要由花岗质片麻岩、不同期次的花岗岩和伟晶岩组成，局部可见斜长角闪岩的残块。野外地质调查和锆石U-Pb测年表明，错那洞穹窿核部花岗岩可划分为二云母花岗岩、中粗粒二云母花岗岩和白云母花岗岩。变形的淡色花岗岩(二云母花岗岩)主要分布于穹窿的北部和东部，围绕穹窿体呈环形带状出露，上下围岩主要为含石榴子石云母片岩和花岗质片麻岩。该二云母花岗岩经较强烈的变形，其内部的石英和长石矿物呈定向排列，部分石英颗粒具眼球状构造，定向的石英和长石及黑云母一起构成了新的拉伸线理。中粗粒二云母花岗岩在穹窿分布广泛，主要分布在穹窿的北部和南部地区，与花岗质片麻岩和伟晶岩相互穿插，可见明显的交切关系；该花岗岩主要由长石、石英、黑云母和白云母组成，含少量石榴子石和电气石，野外露头中该花岗岩中石英、长石和黑云母呈现一定程度的定向性；锆石U-Pb测年表明该中粗粒二云母花岗岩形成于20~16 Ma[46-47]。白云母花岗岩主要出露于错那洞穹窿的中心及中东部和东南部，整体呈南北向的带状发育；白云母花岗岩在露头上基本无变形特征，穿切二云母花岗岩、伟晶岩和片麻岩，且相互关系特征明显；锆石U-Pb测年表明该期花岗岩形成于16~12 Ma。错那洞穹窿核部发育多期伟晶岩，根据其野外关系及锆石U-Pb测年，初步可划分为早期伟晶岩(33.7 Ma)、中期伟晶岩(23.7 Ma)及晚期伟晶岩(初步推断其年龄为16~12 Ma)[51]。伟晶岩脉发育大量的绿柱石，绿柱石呈淡绿色、浅蓝色、灰白色，晶体内裂隙发育，具典型的六方柱状晶型，粒径大小为0.5~15.0 cm。花岗质片麻岩在错那洞穹窿核部发育十分广泛，且被后期的淡色花岗岩和伟晶岩穿切，呈规模不等的残块；花岗质片麻岩主要由长石、石英、黑云母和白云母组成，石英和长石以发育眼球状构造为特征(图 3d)；锆石U-Pb测年表明该花岗质片麻岩的岩浆结晶年龄约为498 Ma[51]。
2.2 构造变形错那洞穹窿主要记录了4期构造变形(图 4)，其中宏观构造变形特征已做了较为详细的研究[43, 45]。本文将增加和深化第一期和第二期显微构造变形特征，文中用D表示构造变形，角码i表示变形期次，如D1表示第一期构造变形。
第一期构造变形，即由北向南的逆冲挤压构造，在穹窿的盖层和滑脱系中均有发育。其中，以盖层中记录最为典型，以“M”或“W”型的复式褶皱为代表，轴面劈理发育，轴面劈理的产状为145°∠40°；在穹窿滑脱系中可见大量的不对称褶皱、石英透镜体、石榴子石的旋转斑晶和S-C组构。这些野外现象综合显示了早期由北向南逆冲的剪切变形。
错那洞穹窿中第一期微观变形保存并非很好。在穹窿盖层的中上部，微观变形整体与野外宏观特征一致，S1面理很大程度上平行于原始层理S0，部分与S0斜交。S1面理构造主要由绿泥石、黑云母、钛铁矿和石英的定向板片面构成。在盖层的下部，早期形成的S1面理比较容易识别，整体上被折劈理S2面理所揉曲，其中S1面理主要由黑云母和石英互层所组成，S2面理主要由黑云母和绿泥石组成。在滑脱系中，含石榴子石云母片岩的S1面理和S2面理通常由定向排列的白云母和黑云母组成；含十字石石榴子石云母片岩中的S1面理通常由绿泥石、石英或云母富集的互层状条带组成，该面理被后期f2褶皱叠加改造，十字石和石榴子石变斑晶中均包含有S型的包体轨迹，即Si(石榴子石中的包体轨迹)面理，该包体轨迹形成的面理S1从基质到斑晶颗粒是连续过渡的；含蓝晶石十字石石榴子石片岩中，蓝晶石变斑晶内包体轨迹所形成的S1面理呈S型曲线，其延伸从斑晶内部到基质S1面理是连续一致的。
第二期构造变形，即由南向北的伸展构造，对应于区域上STDS的变形活动，在穹窿的各个构造单元中广泛发育(图 5)，其中以滑脱系最为典型[43, 45]。宏观上，在滑脱系中，云母类片岩通常发育大量的鞘褶皱(图 5f、g)、斜卧紧闭褶皱、石英脉透镜体(图 5a)、石榴子石的旋转斑晶(图 5b)和S-C组构；片麻岩中发育眼球状构造(图 5h、i)和S-C组构；糜棱岩化的大理岩中可见变形的伟晶岩脉(图 5c)，呈规模不等的透镜体和石香肠构造(图 5d)，同时矽卡岩化大理岩中发育旋转的石榴子石变斑晶(图 5e)，其拖尾特征明显，综合判断向北伸展的运动特征。
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| a.错那洞东北部滑脱系中含石榴子石云母片岩中变形的石英脉，指示向北伸展特征；b.含石榴子石十字石云母片岩中石榴子石的旋转斑晶，指示向北伸展特征；c.片理化大理岩中强烈变形的伟晶岩脉；d.矽卡岩呈黏滞性石香肠构造；e.含石榴子石变斑晶的矽卡岩化大理岩，片理化十分发育；f.错那洞穹窿东北部鞘褶皱，鞘褶皱核部由花岗岩和伟晶岩组成；g.错那洞穹窿北部鞘褶皱，照片显示面为xy面，呈环状和眼球状；h.穹窿核部靠近滑脱系花岗质片麻岩呈眼球构造；i.花岗质片麻岩中的眼球构造。 图 5 错那洞穹窿第二期构造变形野外特征 Fig. 5 Macroscopic characteristics of D2 deformation in Cuonadong dome |
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显微构造变形(图 6)分析表明，不同构造单元中D2微观变形与宏观变形基本一致，从穹窿盖层的顶部到滑脱系底部，D2变形逐渐加强，S2面理发育也越强。在盖层中，含石榴子石硬绿泥石粉砂质板岩中S2面理主要在石英富集的条带中以发育一系列定向排列的石英、云母和绿泥石为特征，石榴子石和硬绿泥石呈对称型Φ斑晶和顶部朝北剪切与底部朝南剪切的σ型压力影构造。在滑脱系中，云母片岩中的S2面理则主要由石英、白云母和黑云母等组成主导性节理。含石榴子石黑云母片岩中S2面理在基质中主要表现为白云母±黑云母和石英、长石的互层状条带(图 6a、b和e)，同时围绕石榴子石变斑晶的基质发生挠曲，表明该期变形持续到了变斑晶生长之后，石榴子石变斑晶中包含有石英、黑云母、钠长石、钛铁矿和磷灰石等包体，包体的轨迹形成一组面理构造Si；该片岩中发育石榴子石的σ型和δ型旋转碎斑、云母构造、斑晶的不对称压力影等多种剪切构造特征，均指示该片岩中呈主导性的是顶部朝北北东向剪切，少量呈顶部朝南南西向剪切。变形淡色花岗岩中长石和石英定向排列并拉长，云母重结晶(图 6c)；变形伟晶岩中长石遭受韧性剪切并拉伸(图 6d)。大理岩，特别是薄层状片理化大理岩中广泛发育S2面理，主要由黑云母的集合体呈定向性分布来确定，同时可见第三类和第四类方解石双晶，指示经历大于250°以上构造变形(图 6f)。含十字石石榴子石云母片岩和含蓝晶石十字石石榴子石云母片岩保存有大量的旋转拉长并呈膝折状的变斑晶，如十字石、石榴子石、蓝晶石和长石等，其拖尾方向与S2面理基本一致，其中广泛发育的S2面理主要表现为定向排列的黑云母和白云母，并局部置换了早期S1面理。在核部，D2显微构造变形主要发育于花岗质片麻岩中，其显微构造变化也较大，即从细粒、微弱面理化到粗粒、发育很好的片麻状条带均有表现，S2面理在颗粒相对较粗的结构中主要由拉长的黑云母或白云母所形成的条带组成；而在颗粒相对较细的结构中则表现为较薄的、断续分布的黑云母条带和孤立的定向黑云母。花岗质片麻岩中发育S-C组构、C型剪切条带、云母鱼、σ型和δ型旋转斑晶，均指示顶部朝北的剪切特征。
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| a.含石榴子石云母片岩中石榴子石旋转斑晶和云母构造；b.含石榴子石云母片岩中白云母和黑云母在强烈变形作用下重结晶并定向排列，形成新生面理；c.变形花岗岩中长石和石英定向排列并拉长，云母重结晶；d.变形伟晶岩中长石遭受韧性剪切并拉伸；e.含石榴子石云母片岩中云母类和长石-石英类互层，形成新生面理S2；f.矽卡岩化大理岩中方解石呈第三类和第四类双晶特征，表明其经历了重结晶过程。 图 6 错那洞穹窿第二期构造变形微观特征 Fig. 6 Microscopic characteristics of D2 deformation in Cuonadong dome |
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第三期构造变形，即近东西向的伸展构造，在穹窿中广泛发育，且表现形式各不相同。在滑脱系中，以发育强烈的韧性剪切为主；在盖层中，发育一系列近南北向和北东向张性断裂，这些断裂均赋存大量的铅锌多金属矿体，如穹窿北部的扎西康、柯月和索月铅锌多金属矿床，南部的吉松铅锌多金属矿床。另一方面，靠近这些断裂的位置，发育大量的张性节理(或雁裂脉)，其产状与断裂产状基本一致，部分节理被黄铁矿等硫化物充填，因此节理的发育为铅锌等多金属矿体提供了一个良好的容矿空间。在错那洞穹窿核部，多条近南北向的白云母花岗岩脉表明近南北向断裂活动较深，岩浆作用沿着该断裂侵位；同时沿着白云母花岗岩脉的野外露头，可见一系列断续出露的断层三角面，断面倾向西。
第四期(即晚期)构造变形，对应于穹窿形成之后的一系列脆性断层[43, 45]。
3 同构造矽卡岩特征错那洞穹窿的矽卡岩或矽卡岩化大理岩主要出露在穹窿北部和东部的滑脱系中，整体上发育在大理岩的上部、片岩的下部，部分和伟晶岩密切相关(图 7a、b)，呈条带状或透镜状产出(图 7c)。其主要类型有石榴子石透辉石矽卡岩和透闪石绿帘石矽卡岩，矿物组成主要有石榴子石、透辉石、透闪石和绿帘石等，含硅铍石和羟硅铍石，稀有金属矿物有白钨矿、黑钨矿和锡石等。
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| a.同构造矽卡岩素描图；b.矽卡岩化大理岩中发育伟晶岩的旋转残块，并遭受强烈剪切拉长；c.矽卡岩呈薄层状或透镜状产出；d.矽卡岩化大理岩中发育透镜状伟晶岩，伟晶岩中局部包含矽卡岩；e.条带状矽卡岩，矽卡岩矿物呈定向排列；f.条带状矽卡岩和白云母花岗岩呈渐变过渡关系，表明同构造特征；g.条带状矽卡岩，矽卡岩矿物定向排列，石榴子石变斑晶旋转并拉长。 图 7 错那洞穹窿同构造矽卡岩素描图和野外宏观特征 Fig. 7 Sketch and field macroscopic characteristics of syntectonic skarn in Cuonadong dome |
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大理岩在错那洞穹窿呈环形带状出露，在穹窿的北部和东部及东南部最为发育，主体产出于上述片岩中，经强烈的韧性剪切变形，部分大理岩呈明显的片理化，部分大理岩中的方解石颗粒明显的重结晶。根据变形程度和单层厚度的不同，将其划分为两类：薄层状片理化大理岩和中厚层大理岩。薄层状片理化大理岩，片理化的面理产状随着穹窿的不同位置而变化，单层厚度约为2 cm，主要由方解石组成，含较多的石榴子石以及少量的云母、石英和绿帘石。方解石颗粒较小，遭受韧性变形之后，呈重结晶状态，显微镜下观察分析表明，方解石的双晶呈现4种不同的种类：第一类双晶以薄的、笔直的和有规律的分布为特征；第二类双晶以相对较厚的(>>1 μm)、笔直的、有点轻微透镜状和规律分布为特征; 第三类双晶以曲线型的、双晶中包含双晶、复杂的双晶和没有规律分布为特征；第四类双晶以厚的、斑块状的、类似缝合线的边界、微小颗粒的残留和无规律分布为特征(图 6f)。石榴子石以变斑晶的形式出现，定向排列，单个颗粒大小在0.3~2.0 cm之间，变斑晶中包含石英及少量长石，呈浅肉红色(图 7d)。云母体积分数较少，镜下特征显示均为重结晶特征。中厚层大理岩，单层厚度为10~120 cm，主要由方解石组成，另含少量的石榴子石、云母和绿泥石。单个方解石颗粒相对较大，镜下双晶特征主要显示上述第一类、第二类和第三类双晶特征；石榴子石颗粒明显较小，且内部基本不包含包体，颜色呈鲜红色。
滑脱系中的伟晶岩主要发育在片岩和大理岩中，部分与矽卡岩密切相关，整体呈一系列大小不等的肠状构造(图 3b和5c)、透镜体和残块(图 7b)产出，表明这些伟晶岩经历了强烈的韧性剪切变形，根据其不对称褶皱的轴面、残块的拖尾可判断剪切的运动学特征。
强变形的白云母花岗岩在滑脱系中主要以一系列大小不等的揉曲褶皱、鞘褶皱和透镜体等形式产出，主要分布在穹窿的北部、东部和东南部，岩石变形强烈，部分已达到糜棱岩化的特征。白云母花岗岩主要在穹窿的东部，与伟晶岩、大理岩和矽卡岩一起产出，受强烈变形改造，为透镜状或肠状特征，呈同构造岩浆活动的特征。产出于变形淡色花岗岩或伟晶岩边部的矽卡岩或矽卡岩化大理岩，部分矿物呈定向排列(图 7e、f和g)，呈强烈的剪切特征；同时淡色花岗岩与矽卡岩的接触关系部分呈渐变接触，部分呈突变关系(图 7g)，表明矽卡岩与该期岩浆作用关系密切，矽卡岩与淡色花岗岩均属于同构造的产物。
整体上，错那洞穹窿滑脱系为一条规模较大的韧性剪切带，其中组成韧性剪切带的矽卡岩、矽卡岩化大理岩、大理岩、伟晶岩、淡色花岗岩和含石榴子石十字石云母片岩均遭受了强烈的韧性剪切变形。具体表现为：一方面，含十字石石榴子石云母片岩中发育大量的斜卧紧闭褶皱、石英脉透镜体、石榴子石的旋转斑晶、S-C组构；花岗质片麻岩中发育大量的眼球状构造和S-C组构；糜棱岩化的大理岩中发育强变形的伟晶岩脉，呈大小不等的肠状构造、透镜体和石香肠构造，其拖尾特征明显；矽卡岩和矽卡岩化大理岩整体以一系列的透镜体产出，透镜体规模变化较大，其中较大的长轴可达20 m，长轴方向基本平行于大理岩或者含十字石石榴子石云母片岩的面理，综合判断为向北伸展的运动特征。另一方面，穹窿中大量鞘褶皱的发育，其中平行x方向的拉伸线理常常发育于透镜状花岗岩或伟晶岩以及大理岩的表面，其产状整体一致，约为350°∠20°，具有区域一致性，指示整体向北的伸展运动特征。
4 错那洞矿床地质特征错那洞铍钨锡稀有金属矿床位于错那洞穹窿，矿体主要呈环形围绕穹窿核部分布在穹窿滑脱系中，以穹窿北部、北东部和东部最为发育。赋矿围岩为矽卡岩或矽卡岩化大理岩中，矿体呈层状产出，层位相对稳定。以穹窿东南部的日纳稀有金属矿区(图 8a)为例，矿区地层出露相对简单，主要为前寒武纪花岗质片麻岩、古生代片岩和侏罗纪日当组砂板岩[47-48]。日当组岩性主要为粉砂质、泥质板岩，偶夹有凝灰岩。古生代地层主要由中—高级变质程度的云母石英片岩、矽卡岩和大理岩组成，其中：该片岩带由内向外依次发育矽线石-蓝晶石带、石榴子石-十字石带和石榴子石-黑云母带，具有典型的“巴洛式”变质分带特征；矽卡岩是错那洞铍钨锡稀有金属矿化的主要赋矿围岩。花岗质片麻岩主要出露在错那洞穹窿核部，岩石呈浅灰色，中—粗粒结构，具眼球状构造，锆石U-Pb测年显示，其原岩结晶年龄为498 Ma [51]。日纳矿区出露的岩浆岩主要包括核部的弱定向二云母花岗岩、白云母花岗岩和伟晶岩以及滑脱系中的变形淡色花岗岩和伟晶岩。
日纳矿区稀有金属矿化类型主要有矽卡岩型、伟晶岩型和构造破碎带热液脉型3种，其对应的矿石类型也各不相同。矽卡岩型矿石的矿物组成包括石榴子石(图 8b)、角闪石、透辉石、符山石、镜铁矿、黄铁矿、绿帘石、绿泥石、金云母、硅铍石、羟硅铍石和白钨矿等，其中有用矿物为金云母、硅铍石、羟硅铍石、白钨矿(图 8c)[42]；矿石组构以斑杂状组构为主，结构构造极不均匀；多为中粒、中粗粒粒状变晶结构，局部可见白钨矿以粒状镶嵌于变质矽卡岩内。电子探针及扫描电镜分析显示，硅铍石、羟硅铍石也以粒状镶嵌于中粗粒矽卡岩矿物颗粒之间[48]。通过初步的工程控制，矽卡岩中铍矿体长度大于10 km，厚度约10 m，BeO平均品位为0.09%，WO3平均品位为0.21%，SnO2平均品位为0.36%，初步估算334级BeO资源量为14万t，属于超大型规模。伟晶岩型矿石主要矿物包括钠长石、钾长石、石英、云母、绿柱石、白钨矿、石榴子石和电气石等，其中有用矿物为绿柱石、白钨矿；矿石多以巨晶伟晶状结构构造为主，粒径较大，长石单颗粒粒径可达10 cm，云母片长轴粒径可达10 cm，绿柱石多以粗细不等的柱状产出，直径最大可达10 cm，长轴最大可达15 cm；多为粒状镶嵌，白钨矿偶可见以粒状镶嵌于这些伟晶岩脉的边部，石榴子石多为酒红色镁铝榴石，颗粒通常较小，粒径5 mm左右，多与电气石产出在岩脉的边部或破裂面上。构造破碎带热液脉型矿石矿物组成包括黄铁矿、黄铜矿、萤石、石英、白云母、锡石(图 8d)、绿帘石、绿泥石、符山石和萤石等，矿石主要为碎裂块状结构，被后期热液再胶结，以热液石英脉充填胶结为主，并多有萤石脉充填，黄铁矿通常呈细粒浸染状产出于碎裂岩内，并伴生有少量黄铜矿，石英脉两侧通常有白云母共生产出，为云英岩化的产物，石英脉内或两侧局部可见锡石颗粒，紫光灯下在碎裂岩内可见镶嵌颗粒状白钨矿。
5 Ar-Ar年代学 5.1 样品特征本文用于云母Ar-Ar测年的为含石榴子石十字石云母片岩样品(D6348-DB1)和含白云母矽卡岩样品(D1705-4)，其分别位于错那洞穹窿北部和东部的中部单元(滑脱系)，测试的单矿物分别为黑云母和白云母，采样位置见图 2。含石榴子石十字石云母片岩手标本呈深灰色，具鳞片状变晶结构、片麻状构造，中等粒度，主要由石英(40%~45%)、长石(20%~25%)、黑云母(20%~25%)、白云母(10%~15%)、石榴子石(4%~8%)和十字石(5%~10%)组成(图 9a)，还有少量电气石和独居石等。石榴子石以变斑晶形式出现，具雪球状构造和σ型旋转碎斑特征(图 9b)。微观变形中含石榴子石十字石云母片岩的面理主要由石英-长石类和云母类组成的互层条带构成(图 6a、b)，重结晶的黑云母部分发育在变斑晶(如石榴子石、长石和十字石等)的压力影部位(图 6b)，局部呈定向排列。部分重结晶的黑云母出现在变斑晶的尾部，其定向排列方向与后期叠加的构造变形所形成的面理基本平行，同时可见大量白云母的反应边(图 9b)，这些特征综合表明大部分黑云母均为同变形或后变形作用结果。矽卡岩整体呈块状，淡绿色或草绿色(图 9c)，矽卡岩矿物有石榴子石、绿泥石、绿帘石、符山石、白云母和方解石等(图 9c、d)。方解石颗粒呈明显的重结晶特征，其微观特征表现为方解石的第三类和第四类双晶类型：第三类双晶以曲线型厚的、双晶中包含双晶、复杂的双晶和没有规律分布为特征；第四类双晶以厚的、斑块状的、类似缝合线的边界、微小颗粒的残留和无规律分布为特征。白云母体积分数较少，部分呈云母鱼特征，部分呈条带产出，均显示出重结晶特征(图 9d)。
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| a.片岩手标本照片；b.片岩显微照片；c.矽卡岩手标本照片；d.矽卡岩显微照片。Grt.石榴子石；Mus.白云母；Ep.绿帘石；Ves.符山石；Cal.绿泥石。 图 9 错那洞穹窿含石榴子石十字石云母片岩和矽卡岩岩相学特征 Fig. 9 Petrological features of garnet staurolite mica schist and skarn in Cuonadong dome |
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两个样品中云母Ar-Ar同位素测年均在中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学重点实验室完成。样品前处理工作(包括单矿物挑选)在河北廊坊辰昌地质服务公司完成。首先将选取的样品经过粉碎、过筛、手工淘洗、重液分离、磁力分选和显微镜检查等获取白云母、黑云母单矿物，选纯的矿物(纯度大于99%)用超声波清洗。然后将挑纯的云母矿物封进石英瓶中送核反应堆中接受中子照射。照射工作是在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行的，使用B4孔道，中子流密度约为2.65×1013 n·cm-2·s-1。照射总时间为1 440 min，积分中子通量为2.30×1018 n·cm-2；同期接受中子照射的还有用做监控样的标准样——ZBH-25黑云母标样，其标准年龄为(132.7±1.2)Ma，K质量分数为7.6%。
白云母和黑云母样品的升温加热在石墨炉中进行，每一个阶段加热10 min，净化20 min。质谱分析是在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行的，每个峰值均采集20组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、空白校正、大气氩校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2获得，其值为(36Ar/37Aro)Ca =0.000 239 8，(39Ar/37Aro)Ca =0.000 806，(40Ar/39Ar)K=0.004 782。37Ar经过放射性衰变校正；40K衰变常数λ＝5.543×10-10a-1；计算的照射参数值为0.003 283。用ISOPLOT程序计算坪年龄及正、反等时线[52]。坪年龄误差为1σ。
5.3 分析结果错那洞穹窿滑脱系中的含石榴子石十字石云母片岩样品D6348-DB1黑云母Ar-Ar激光加热过程共分为10个阶段，分析结果详见表 1。其中7个激光阶段(880~1 120 ℃)组成一个相对平坦的年龄坪，坪年龄为(16.6±0.3) Ma(图 10a)，对应的36Ar/40Ar-39Ar/40Ar反等时线年龄为(16.7±0.3) Ma(图 10b), 坪年龄和反等时线年龄在误差范围内接近一致。黑云母40Ar-39Ar体系的封闭温度大约在350 ℃，含石榴子石十字石云母片岩微观构造变形特征显示其韧性变形温度为450~550 ℃，黑云母Ar-Ar坪年龄(16.6±0.3) Ma代表错那洞第二期由南向北伸展的韧性剪切变形时间，即STDS在错那洞穹窿的韧性剪切变形时间。位于穹窿滑脱系中的含白云母矽卡岩化大理岩样品D1705-4白云母Ar-Ar激光加热过程共分为13个阶段，分析结果详见表 1。其中10个激光阶段(860~1 260 ℃)组成一个相对平坦的年龄坪，坪年龄为(16.9±0.2) Ma(图 10c)，对应的36Ar/40Ar-39Ar/40Ar反等时线年龄为(16.9±0.4) Ma(图 10d), 坪年龄和反等时线年龄在误差范围内基本上完全一致。白云母40Ar-39Ar体系的封闭温度为405~425 ℃[53]，白云母Ar-Ar坪年龄(16.9±0.2) Ma代表了错那洞穹窿同构造矽卡岩韧性构造变形时间。
| 序号 | 温度/℃ | 40Ar/39Ar | 1 σ | 37Ar/39Ar | 1 σ | 36Ar/39Ar | 1 σ | 40Ar(r)/39Ar (k) | 2 σ | w(40Ar(r))/% | w(39Ar(k))/% | 年龄/Ma | 2 σ |
| 1 | 800 | 452.366 5 | 1.238 8 | 0.000 0 | 0.399 9 | 1.509 3 | 0.010 7 | 6.354 0 | 5.865 8 | 1.40 | 0.20 | 40.28 | 36.78 |
| 2 | 840 | 82.480 3 | 0.157 6 | 0.000 0 | 0.058 4 | 0.273 7 | 0.001 9 | 1.585 6 | 1.062 7 | 1.92 | 2.68 | 10.14 | 6.77 |
| 3 | 880 | 14.590 9 | 0.023 5 | 0.000 0 | 0.012 1 | 0.041 1 | 0.000 3 | 2.451 8 | 0.156 6 | 16.80 | 11.45 | 15.65 | 1.00 |
| 4 | 920 | 10.233 6 | 0.016 6 | 0.000 0 | 0.008 0 | 0.025 9 | 0.000 2 | 2.561 3 | 0.101 4 | 25.03 | 12.92 | 16.35 | 0.64 |
| 5 | 960 | 9.311 4 | 0.018 6 | 0.000 0 | 0.011 7 | 0.023 1 | 0.000 2 | 2.489 7 | 0.094 3 | 26.74 | 9.60 | 15.89 | 0.60 |
| 6 | 1 000 | 6.090 9 | 0.009 8 | 0.000 0 | 0.013 5 | 0.012 1 | 0.000 1 | 2.521 4 | 0.062 5 | 41.40 | 8.25 | 16.09 | 0.40 |
| 7 | 1 040 | 3.562 5 | 0.005 7 | 0.000 0 | 0.004 4 | 0.003 2 | 0.000 0 | 2.610 6 | 0.019 4 | 73.28 | 22.65 | 16.66 | 0.12 |
| 8 | 1 080 | 3.454 5 | 0.006 5 | 0.000 0 | 0.005 8 | 0.002 8 | 0.000 0 | 2.617 0 | 0.019 8 | 75.76 | 20.79 | 16.70 | 0.13 |
| 9 | 1 120 | 4.165 9 | 0.006 7 | 0.000 0 | 0.019 3 | 0.005 6 | 0.000 1 | 2.509 4 | 0.044 9 | 60.24 | 5.94 | 16.02 | 0.29 |
| 10 | 1 180 | 9.720 7 | 0.016 9 | 0.000 0 | 0.021 2 | 0.027 6 | 0.000 2 | 1.565 9 | 0.117 8 | 16.11 | 5.53 | 10.01 | 0.75 |
| 11 | 750 | 39.827 9 | 0.136 2 | 0.595 9 | 0.148 5 | 0.134 7 | 0.003 6 | 0.075 4 | 2.081 7 | 0.19 | 0.17 | 0.33 | 9.07 |
| 12 | 800 | 26.085 8 | 0.056 8 | 0.132 7 | 0.067 6 | 0.076 2 | 0.001 4 | 3.581 4 | 0.848 0 | 13.73 | 0.59 | 15.55 | 3.67 |
| 13 | 860 | 11.721 4 | 0.019 4 | 0.022 9 | 0.015 5 | 0.026 4 | 0.000 3 | 3.919 9 | 0.185 6 | 33.44 | 2.97 | 17.01 | 0.80 |
| 14 | 920 | 6.165 3 | 0.010 0 | 0.000 0 | 0.005 3 | 0.007 4 | 0.000 1 | 3.978 3 | 0.081 5 | 64.53 | 5.44 | 17.26 | 0.35 |
| 15 | 960 | 5.761 3 | 0.009 3 | 0.012 8 | 0.005 1 | 0.006 3 | 0.000 1 | 3.892 6 | 0.067 2 | 67.56 | 7.15 | 16.89 | 0.29 |
| 16 | 1 000 | 5.378 5 | 0.008 6 | 0.000 9 | 0.002 8 | 0.005 2 | 0.000 1 | 3.824 6 | 0.033 3 | 71.11 | 12.62 | 16.60 | 0.14 |
| 17 | 1 040 | 5.500 0 | 0.008 8 | 0.000 0 | 0.003 6 | 0.005 6 | 0.000 1 | 3.851 1 | 0.039 8 | 70.02 | 14.90 | 16.71 | 0.17 |
| 18 | 1 080 | 5.267 1 | 0.008 5 | 0.004 2 | 0.001 7 | 0.004 7 | 0.000 0 | 3.867 6 | 0.028 8 | 73.43 | 19.37 | 16.78 | 0.12 |
| 19 | 1 120 | 5.002 8 | 0.008 0 | 0.001 1 | 0.001 5 | 0.003 7 | 0.000 0 | 3.894 9 | 0.027 2 | 77.86 | 15.28 | 16.90 | 0.12 |
| 20 | 1 160 | 4.906 4 | 0.007 9 | 0.000 0 | 0.002 7 | 0.003 3 | 0.000 1 | 3.929 8 | 0.042 3 | 80.10 | 11.75 | 17.05 | 0.18 |
| 11 | 1 200 | 4.923 1 | 0.008 0 | 0.001 5 | 0.005 4 | 0.003 1 | 0.000 1 | 3.995 9 | 0.052 9 | 81.17 | 7.55 | 17.34 | 0.23 |
| 22 | 1 260 | 6.437 1 | 0.011 0 | 0.000 0 | 0.021 4 | 0.008 3 | 0.000 6 | 3.993 2 | 0.354 1 | 62.03 | 1.63 | 17.33 | 1.53 |
| 23 | 1 400 | 13.555 4 | 0.034 7 | 0.000 0 | 0.075 5 | 0.026 5 | 0.001 6 | 5.725 5 | 0.952 2 | 42.24 | 0.56 | 24.79 | 4.10 |
| 注：序号1—10为样品D6348-DB1的黑云母；序号11—23为样品D1705-4的白云母。r表示40Ar放射成因；k表示钾照射后产生的39Ar。 | |||||||||||||
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| 图 10 错那洞穹窿含石榴子石十字石云母片岩中黑云母Ar-Ar坪年龄图(a)和反等时线图(b)以及含白云母矽卡岩中白云母Ar-Ar坪年龄图(c)和反等时线图(d) Fig. 10 40Ar/39Ar plateau age (a) and isochron age (b) of biotite from the schist, and 40Ar/39Ar plateau age (c) and isochron age (d) of muscovite from skarn the Cuonadong dome |
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错那洞穹窿滑脱系中的大理岩或矽卡岩化大理岩经历了强烈的韧性剪切变形，部分大理岩呈明显的片理化，部分大理岩中的方解石颗粒明显重结晶，显微特征揭示方解石双晶以第三类和第四类为特征，表明其经历高温(>250 ℃)的韧性剪切作用。矽卡岩整体上发育在大理岩的上部和片岩的下部，部分和强变形的伟晶岩和花岗岩密切相关，同大理岩一起经历强烈的韧性剪切变形，呈条带状或透镜状或石香肠构造产出。这些大理岩和矽卡岩野外构造变形特征整体与滑脱系中鞘褶皱核部的花岗岩和伟晶岩变形特征一致，均呈现顶部向北伸展运动，与STDS运动特征一致。本文中位于错那洞穹窿滑脱系中的含石榴子石十字石云母片岩中黑云母Ar-Ar坪年龄为(16.6±0.3) Ma，代表错那洞第二期由南向北伸展的韧性剪切变形时间，即STDS在错那洞穹窿的韧性剪切变形时间。含白云母矽卡岩化大理岩中白云母Ar-Ar坪年龄为(16.9±0.2) Ma，代表了错那洞穹窿同构造矽卡岩韧性构造变形时间。含石榴子石十字石云母片岩和矽卡岩化大理岩的韧性构造变形时间在误差范围内基本一致；同时，错那洞穹窿中矽卡岩为同构造矽卡岩，矽卡岩的形成时代与第二期韧性构造变形时间一致。因此，本文认为错那洞穹窿矽卡岩的形成时代与STDS活动时间一致，为16.9~16.6 Ma。
6.2 矽卡岩和构造变形与稀有金属成矿作用前人对穹窿构造与成矿作用的研究主要集中在穹窿与Au-Ag-As等多金属矿床方面[54-59]，而穹窿与稀有金属矿床的关系涉及甚少。错那洞超大型铍钨锡稀有金属矿床位于错那洞穹窿，矿体主要呈环形围绕穹窿核部分布在穹窿滑脱系中，以穹窿北部、北东部和东部最为发育。矿体主要赋存于岩体外接触带的矽卡岩或矽卡岩化大理岩中，铍稀有金属矿体呈层状或似层状产出，层位稳定，厚度变化均匀，主要的矽卡岩类型有石榴子石透辉石矽卡岩、透闪石绿帘石矽卡岩等；含铍矿物主要为硅铍石、羟硅铍石，其次为香花石；金属矿物主要为锡石、白钨矿，次有黄铜矿、方铅矿、辉铋矿和黄铁矿等[42]。矽卡岩或矽卡岩化大理岩整体出露在大理岩上部、含石榴子石十字石云母片岩的下部，整体与变形的淡色花岗岩和伟晶岩密切相关，呈条带状或透镜状产出，同时这些伟晶岩和淡色花岗岩均显示有稀有金属矿化线索。滑脱系中强烈变形的伟晶岩主要发育在大理岩中，部分与矽卡岩密切相关，整体呈一系列大小不等的肠状构造、透镜体和残块产出，伟晶岩与围岩大理岩或矽卡岩界线模糊，呈相互渐变关系，属于同构造岩浆的产物。强变形的白云母花岗岩在滑脱系中主要以一系列大小不等的揉曲褶皱、鞘褶皱和透镜体等形式产出，与伟晶岩、大理岩和矽卡岩密切相关，受强烈变形改造，呈透镜状或肠状特征，为同构造岩浆活动的产物，同位素年龄显示这些淡色花岗岩形成时代为18~16 Ma[46]，与本文获得的矽卡岩形成时代基本一致。产出于变形淡色花岗岩或伟晶岩边部的矽卡岩或矽卡岩化大理岩，部分矿物呈定向排列，呈强烈的剪切特征；同时淡色花岗岩与矽卡岩的接触关系部分呈渐变接触，部分呈突变关系，表明矽卡岩与该期岩浆关系密切，矽卡岩与淡色花岗岩相类似，均属于同构造的产物。因此，错那洞穹窿滑脱系中变形的淡色花岗岩和矽卡岩均为同构造的产物，属于第二期由南向北伸展构造变形，即STDS在错那洞穹窿表现。结合本次研究中含石榴子石十字石云母片岩获得黑云母Ar-Ar坪年龄为(16.6±0.3) Ma，代表第二期韧性构造变形活动时间，同构造矽卡岩形成时间为16.9 Ma，二者时间基本一致。因此, 错那洞铍钨锡稀有金属矿床的成矿时间约为16.9 Ma。错那洞铍钨锡稀有金属矿床的形成是由STDS强烈活动引起的伸展减薄，同时减压熔融形成的岩浆上涌侵位，并与围岩交代反应形成富铍钨锡矽卡岩型矿体。
7 结论1) 错那洞穹窿发育的矽卡岩主体为同构造矽卡岩，与STDS密切相关，矽卡岩白云母Ar-Ar坪年龄为(16.9±0.2) Ma，与围岩含石榴子石十字石云母片岩中黑云母Ar-Ar年龄(16.6±0.3) Ma一致，代表同构造矽卡岩的形成时间为16.9 Ma。
2) 同构造矽卡岩呈条带状或透镜状产出，主要类型有石榴子石透辉石矽卡岩和透闪石绿帘石矽卡岩，矽卡岩与周围的淡色花岗岩、大理岩和伟晶岩等岩石均发育强烈的韧性剪切变形，显示矽卡岩与同期淡色花岗岩均属于同构造的产物。
3) 错那洞超大型铍钨锡稀有金属矿床是由STDS向北伸展减薄，同时减压熔融形成的同构造岩浆沿拆离带侵位并交代围岩大理岩形成。
致谢: 野外工作过程中，中国地质调查局成都地质调查中心夏祥标、马国桃、卿成实、洛桑尖措、代作文、缪华清、卢柳、樊文鑫给予了热心帮助，中国地质科学院地质研究所张彦协助完成了Ar-Ar测年工作，在此一并表示衷心的感谢！
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