北衙金多金属矿床位于扬子陆块西缘金沙江-哀牢山结合带东侧，盐源-丽江陆缘坳陷带与楚雄前陆盆地结合处，处于金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带中段(吴开兴等，2010)。矿床储量巨大，据2010年勘查成果显示，北衙矿区已累计探明黄金资源储量已达超大型，同时共(伴)生大量铁、铜、银、铅锌等资源。虽然前人已经对该区开展了大量区域和矿床地质等方面的研究工作，但矿区成矿条件研究仍相对薄弱。金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带分布有众多斑岩型铜-钼-金矿床，由北到南依次有玉龙斑岩铜矿带、北衙金多金属矿床、马厂箐铜-钼-金矿床、金平铜厂铜-钼矿床、哈播铜-钼-金矿床等。Liang et al.(2006a, b)和梁华英等(2004) 分析了北段玉龙斑岩铜矿带斑岩和中段马厂箐铜钼矿床岩体锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)；胥磊落等(2012) 分析了南段金平铜厂铜钼矿床岩体锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值；前人对该带中典型矿床的斑岩锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值研究表明含矿斑岩该比值高于无矿或贫矿斑岩，认为较高的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是含矿斑岩的地球化学标志。本文选择钾质岩浆岩带中段的北衙金多金属矿床，计算分析北衙矿区钾质侵入岩的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值特征，并与前人研究结果对比，来验证上述研究结果的可靠性和可推广性，同时这对认识理解钾质岩浆岩带矿床的形成也具有重要意义。

氧逸度(oxygen fugacity)反应了岩浆的温度、压力和物质组成等特征，有助于认识地球内部物质特征和演化历史。通过岩浆岩的矿物组合特征及矿物中具有最为丰富变价元素Fe的价态研究，能够估算出该岩石的源区岩浆形成时的氧逸度，为认识岩浆源区信息提供帮助，但其研究较为复杂困难，目前通过计算锆石中Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值来指示岩浆氧逸度特征可作为一个行之有效的较为简单的方法。锆石是在中酸性岩中普遍存在的副矿物，抗热液蚀变和物理化学风化能力强；且锆石中Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)分异能力很强，并由于锆石中三价和四价阳离子极其缓慢的扩散率(Cherniak et al., 1997)，元素特征将会在锆石结晶后完整的保存下来，因此可以记录结晶作用时的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)状态，所以Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是判断岩浆氧化态很灵敏的标准；并且由于岩浆的氧化状态与岩浆中硫的形成和溶解度以及它对亲硫元素分馏的影响，所以也可作为评价中酸性岩石岩浆-热液铜、金成矿作用潜力的一种有效手段(Ballard et al., 2002)。成矿元素铜、金等为亲硫元素，岩浆的氧化状态控制了硫的形成、溶解度及存在形式，从而影响岩浆-热液铜、金成矿作用潜力。在低氧逸度条件下，岩浆中的硫主要以硫化物(S^2-)形式存在，而硫化物在硅酸盐熔体中具有相对较低的溶解度(Carroll and Rutherford, 1985, 1988)导致很多铜、金元素随硫化物相过早沉淀，不利于铜、金在剩余岩浆和晚期岩浆-热液流体中富集。而在较高氧逸度条件下，硫主要以硫酸盐(SO₄^2-)形式存在，硫酸盐比硫化物在硅酸盐熔体中有较高的溶解度，有利于铜、金元素积累并进入岩浆-热液流体直到岩浆到达流体饱和度(Ulrich et al., 1999)，若又具有合适的沉淀条件，则易于发生铜-金矿化作用(Cline and Bodnar 1991; Pasteris, 1996)。本文利用Ballard et al. (2002) 介绍的方法及公式计算分析了北衙矿区成矿后容矿岩体中锆石的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值，以测试该理论的可行性。

金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带沿金沙江-哀牢山断裂及其两侧呈近南北向分布，处于三江特提斯造山带(Deng et al., 2013; Wang et al., 2013)，在我国境内长达1800km，宽40~60km(谢应雯等，1984)。三江特提斯成矿系统中沿金沙江-哀牢山结合带发育众多与钾质侵入岩密切相关的斑岩型-矽卡岩型铜-钼-金矿床(图 1)，均形成于印-亚大陆晚碰撞构造转换环境(Hou et al., 2006；邓军等, 2012, 2013；杨立强等，2010)。总结前人年龄测试数据，钾质侵入岩多形成于65~25Ma，主体形成于40~30Ma，辉钼矿Re-Os测试得出成矿时代集中于36~32Ma。钾质侵入岩源区为古特提斯构造演化过程中形成的富集地幔，并于新生代早期上升至壳幔混合带时遭受部分熔融；钾质侵入岩的形成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，并可能受青藏高原物质向东逃逸和软流圈脉动隆起的联合制约(Zhang et al., 2004；邓军等, 2010a, b )。

图 1

Fig. 1

图 1 金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带地质略图以及典型矿床位置(据Wang et al., 2001；侯增谦等，2004修改) Fig. 1 Geological sketch map of the Jinshajing-Ailaoshan potassic magmatic rocks belt and distribution of the typical deposits (modified after Wang et al., 2001; Hou et al., 2004)

钾质岩浆岩带北段的玉龙斑岩铜矿带位于昌都-思茅微陆块，具有玉龙超大型、马拉松多和多霞松多两个大型以及莽总、扎那尕铜钼矿床。玉龙铜矿带由北(玉龙)向南(马拉松多)岩体年龄逐渐变年轻(Liang et al., 2006a)。含矿岩体以二长花岗斑岩为主、正长花岗斑岩和碱长花岗斑岩次之，少量石英二长斑岩和石英正长斑岩，斑岩型Cu-Mo矿呈细脉浸染状产于斑岩体内，含矿斑岩起源于富集岩石圈地幔低程度部分熔融(Jiang et al., 2006)。中段的马厂箐矿区位于扬子板块西缘与兰坪-思茅微陆块结合处，金沙江-哀牢山断裂带与程海-宾川断裂带所夹持部位(毕献武等，2005)，矿区的宝兴厂矿段是马厂箐斑岩型铜钼矿床的主体，含矿岩体为花岗斑岩和斑状花岗岩，斑岩型Mo(Cu)矿呈细脉-浸染状产于含矿岩体内，矽卡岩型Cu-Mo/Cu/Cu-Fe矿化产于岩体与碳酸盐岩接触带，Au矿化产于围岩断裂破碎带。钾质岩浆岩带最南端的金平铜厂铜钼矿床位于哀牢山结合带、红河走滑断裂西侧，处于红河-哀牢山深大断裂和藤条河断裂所夹持的金平微地块内；含矿岩体为石英正长斑岩(黄波等，2009；胥磊落等，2011)。

北衙金多金属矿床位于钾质岩浆岩带中段，前人对矿区钾质侵入岩的岩相学和地球化学特征、矿床地质特征、流体包裹体、成岩成矿时代等方面研究较多(Xu et al., 2007；薛传东等，2008；邓军等，2011；Deng et al., 2010；Lu et al., 2012)。如图 2所示，北衙矿区内出露岩体为石英正长斑岩，露天采场产出大量Fe-Au矿体赋存于岩体与围岩接触处或岩体断裂裂隙部位，以褐铁矿、赤铁矿和磁铁矿为主；岩体中间部分区域发育钠化蚀变。Xu et al. (2007) 研究认为形成Fe-Au矿体的富铁岩浆流体可能与基性岩浆作用有关。

图 2

Fig. 2

图 2 北衙矿区万硐山矿段露天采场及样品采集位置图 星号表示采样位置；如“09(123) ”指09号样品和Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值为123 Fig. 2 The open pit of Wandongshan in Beiya gold deposit and the locations of the samples Asterisks show the locations of the samples; “09(123) ” means sample No.09 and average zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)) is 123

北衙矿区岩体外带部分与铁金矿体直接接触或靠近矿体的石英正长斑岩可见石英磁铁矿细脉侵入其中，并穿过部分钾长石颗粒，或分布残余状磁铁矿颗粒(图 3a)；进行全岩微量元素分析测试显示此类矿化斑岩Au、Ag含量高于其它岩石；岩体内带部分斑岩样品具黄铁矿化(图 3b)，有较强黄铁矿化蚀变的石英正长斑岩也具有较高的Au含量(表 1)。

图 3

Fig. 3

图 3 北衙矿区典型岩体显微照片 (a)-02号样品;(b)-13号样品；(c)-09号样品.Kfs-钾长石;Pl-斜长石;Qtz-石英;Mag-磁铁矿 Fig. 3 Microphotographs of typical intrusions in the Beiya deposit (a)-sample No.02; (b)-sample No.13; (c)-sample No.09. Kfs-K-feldspar; Pl-plagioclase; Qtz-quartz; Mag-magnetite

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 北衙矿区岩石样品蚀变和矿化特征、全岩Au, Ag含量及锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值 Table 1 Alteration and mineralization features of the intrusions, the Au & Ag contents of the whole rocks and zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios of the each sample in the Beiya deposit 样品号 采样位置 蚀变和矿化特征 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) 范围 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) 平均值 全岩Au (×10-9) 全岩Ag (×10-6) 02 岩体外带 含石英磁铁矿细脉, 部分长石蚀变较强, 弱钾化, 褐铁矿化 75.28~2747 731 80.2 20 03 部分长石蚀变较强, 弱钾化, 褐铁矿化, 碳酸盐化 3.46~363.5 136 20.2 7.13 44 弱钾化, 褐铁矿化, 弱绿泥石化 9.47~2933 539 4.54 4.99 50 弱褐铁矿化, 弱碳酸盐化 2.35~694.0 185 2.61 2.73 51 后期高岭土化强烈 40.48~1356 387 1.51 0.891 52 碳酸盐化, 弱褐铁矿化, 绢云母化 11.89~2176 419 1.43 2.94 09 岩体内带 弱碳酸盐化 14.17~498.7 123 14.7 1.12 13 细脉浸染状黄铁矿化 19.49~1513 393 3.8 0.327 14 绢云母化, 碳酸盐化 9.85~545.0 132 15.6 0.758 16 弱黄铁矿化, 绢云母化, 碳酸盐化, 高岭土化 5.51~116.5 42 3.29 10.1 59 脉状浸染状强黄铁矿化, 绢云母化 8.06~320.9 131 718 5.34 60 稀疏星点状弱黄铁矿化, 绢云母化 26.83~348.3 116 6.43 0.648

表 1 北衙矿区岩石样品蚀变和矿化特征、全岩Au, Ag含量及锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值 Table 1 Alteration and mineralization features of the intrusions, the Au & Ag contents of the whole rocks and zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios of the each sample in the Beiya deposit

12件岩石样品采自北衙矿床万硐山矿段露天采场，具体采样位置见图 2，由图中可以看出，岩石样品分布情况为样品09、13、14、16、59以及60主要位于露天采场岩体内带，而样品02、03、44、50、51和52则位于岩体外带，与Fe-Au矿体直接接触部位及其附近，各样品岩性及其蚀变矿化特征见表 2，分析的12件样品中均为石英正长斑岩，典型岩石显微照片见图 3。从以上十二件岩石样品中分别挑选锆石单矿物颗粒并用环氧树脂粘制成样品靶，结合光学显微镜和扫描电子显微镜观察选择震荡环带较发育并且无裂隙和包体的部位，再进行锆石U-Pb年龄测定和微量元素含量测试，典型锆石阴极发光照片见图 4b，锆石主要为长柱状、四方双锥晶型，岩浆震荡环带清晰，为典型的岩浆锆石。用于全岩微量元素测试的岩石样品先经过碎样机压碎，再用玛瑙球磨机磨制为200目粉末。岩石粉末样品测试工作在核工业北京地质研究院完成，所用仪器型号为Finnigan MAT HR-ICP-MS(Element I)，检测限优于0.5×10^-9，相对标准差优于5%。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 北衙矿区岩体全岩和锆石微量元素(×10-6)及相关参数 Table 2 Zircon and whole-rock trace element data (×10-6) and parameters of intrusions in Beiya gold deposit 样品号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th U Hf δEu δCe 02-1 0.03 78 0.35 6.8 16.2 10.3 92 31 396 128 587 115 1222 179 1300 1165 8019 0.82 171.5 02-2 0.22 37 0.08 1.15 1.70 0.91 11.1 3.6 52 21.3 119 28.3 354 66 552 906 10200 0.64 68.99 02-3 0.27 40 0.18 1.05 1.14 0.98 10.7 3.4 48 19.4 108 26.0 323 59 508 881 10431 0.86 43.82 02-4 2.9 45 1.26 5.1 3.0 1.30 12.7 3.9 56 21.8 122 29.1 360 66 583 1011 9951 0.64 5.62 02-5 0.09 55 0.34 5.9 12.1 8.0 70 23.7 305 100 458 91 960 140 1199 930 8147 0.84 75.55 02-6 0.10 42 0.15 2.19 4.3 2.75 20.9 6.2 79 27.3 136 30.6 373 65 789 883 9266 0.88 83.92 02-7 0.03 161 0.78 10.0 14.4 8.1 68 17.7 217 74 351 72 786 120 2694 1392 6218 0.79 252.4 02-W.R. 24.7 50.9 6.71 24 4.02 1.21 4.53 0.541 2.76 0.392 1.19 0.191 1.28 0.178 12.2 2.67 3.82 0.87 0.95 03-1 1.44 287 7.7 91 97 47 299 74 720 179 656 115 1089 140 9547 2245 7053 0.84 20.65 03-2 0.31 50 1.27 14.5 19.7 11.6 82 22.6 255 78 338 67 713 106 1716 1249 8781 0.88 19.32 03-3 0.05 35 0.12 1.57 2.79 1.65 16.2 5.3 73 27.4 147 35 429 76 547 881 9691 0.75 106.0 03-4 0.027 34 0.13 1.71 3.4 2.03 19.9 6.1 81 30.4 160 36 441 78 511 788 9077 0.76 139.6 03-5 0.82 36 0.55 3.2 3.0 1.67 16.8 5.0 71 27.5 146 34 418 74 591 1030 10026 0.72 12.77 03-6 0.24 89 1.50 20.0 31 17.2 126 36 421 126 540 105 1086 157 1723 1067 5344 0.84 35.77 03-7 0.55 164 3.1 37 44 22.4 147 36 375 101 403 76 756 103 7734 2153 6763 0.86 30.40 03-W.R. 19.1 44.5 5.23 17.9 2.89 1.41 4.07 0.449 2.15 0.296 0.948 0.182 1.09 0.155 12.7 2.77 3.98 1.26 1.07 09-1 0.13 63.6 0.80 12.7 17.6 10.2 64.9 17.7 186 50.2 205 37.9 378 50.6 3383 1796 8567 0.93 47.00 09-2 0.0074 20.7 0.012 0.63 2.76 2.25 21.1 7.85 107 41.8 218 48.1 586 94.4 1311 3633 11980 0.90 519.9 09-3 0.078 39.5 0.73 10.5 15.8 8.74 56.2 16.8 186 56.2 249 50.4 547 82.2 1237 664 6675 0.90 39.78 09-4 0.011 73.9 0.45 6.65 12.9 7.68 60.0 17.7 206 60.4 255 48.9 502 66.0 2275 1389 8824 0.84 254.9 09-5 0.036 53.1 0.42 8.16 14.9 8.14 60.1 17.3 189 55.0 231 46.0 472 68.2 2200 1087 7156 0.83 104.8 09-6 0.15 66.5 0.70 7.56 12.7 7.41 46.4 13.4 143 42.9 190 37.9 440 70.3 2830 1572 9627 0.93 48.76 09-7 0.0070 7.02 0.056 0.55 1.98 1.16 11.3 4.02 50.6 16.5 71.2 15.0 166 26.0 73.8 603 8778 0.75 85.72 09-8 0.17 3.15 0.088 0.49 0.78 0.53 6.94 4.21 75.9 30.8 170 39.7 471 75.1 63.9 1572 14058 0.69 6.14 09-9 8.91 58.5 5.81 29.0 12.1 4.51 27.2 7.41 93.3 34.0 171 38.6 460 77.6 453 1236 9512 0.76 1.96 09-W.R. 31.6 47.9 5.96 19.6 3.21 1.52 3.65 0.462 2.04 0.318 0.945 0.135 0.904 0.127 16 4.13 2.55 1.36 0.84 13-1 0.17 55.2 0.56 9.13 14.6 7.92 55.3 16.0 168 48.6 200 37.9 393 56.2 1650 944 7166 0.85 42.55 13-2 0.086 92.6 0.75 12.0 18.5 10.6 73.8 21.4 228 66.6 278 52.1 550 76.0 3326 1753 8223 0.88 87.89 13-3 0.035 18.1 0.045 0.77 2.79 2.12 22.3 8.48 116 43.6 234 51.8 622 99.2 362 1007 9807 0.82 109.6 13-4 0.033 35.4 0.078 2.39 4.89 3.05 23.2 6.79 84.6 27.2 128 27.2 305 47.2 615 740 8399 0.87 167.8 13-5 0.022 23.8 0.027 0.81 1.14 0.97 10.5 3.56 52.5 20.8 120 28.8 366 61.0 300 757 10093 0.86 238.1 13-W.R. 11.7 21.8 2.42 8.91 1.98 1.45 1.86 0.291 1.43 0.228 0.745 0.126 0.678 0.11 12.4 3.87 2.64 2.31 0.99 14-1 0.023 43.1 0.24 5.31 11.5 7.87 63.5 23.0 283 100 450 91.3 913 136 888 848 7272 0.89 137.5 14-2 0.20 51.3 0.37 5.62 7.95 5.07 45.2 14.1 170 60.6 295 64.4 705 118 833 946 7303 0.82 45.30 14-3 0.051 45.5 0.071 0.75 1.89 1.04 9.66 3.58 45.4 17.9 102 24.6 305 56.7 592 982 9831 0.74 181.8 14-4 0.37 97.7 0.84 13.9 23.2 13.4 89.9 26.1 276 82.2 328 61.4 609 90.1 4548 1895 8617 0.90 41.94 14-5 0.060 86.8 0.51 9.59 17.5 10.4 73.3 21.5 226 68.4 277 53.7 519 75.3 2242 1250 7865 0.89 119.9 14-6 0.0075 15.0 0.030 0.76 2.20 1.35 13.7 4.49 52.7 18.2 88.2 19.6 234 40.6 339 927 10561 0.75 240.1 14-7 0.030 25.3 0.067 1.25 4.38 3.67 33.3 12.6 162 58.6 264 55.6 605 91.9 1225 2649 11057 0.93 135.6 14-8 0.033 62.8 0.18 3.96 11.9 7.16 60.1 19.0 213 66.2 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218 733 9016 0.63 155.7 51-W.R. 14.8 34.9 2.99 11.2 1.89 0.749 2.24 0.158 0.659 0.094 0.257 0.027 0.175 0.034 11.6 1.74 4.05 1.11 1.26 52-1 0.67 35.2 0.33 2.11 1.77 0.86 11.1 3.64 53.5 21.3 122 29.7 369 65.3 616 1032 9612 0.59 18.00 52-2 2.42 47.9 0.52 2.83 3.08 1.64 17.1 5.69 87.4 34.6 192 47.1 573 98.7 704 1000 10426 0.69 10.25 52-3 0.0072 23.0 0.093 1.62 4.49 3.35 33.1 10.8 148 49.8 234 48.7 514 81.5 515 720 9515 0.84 213.2 52-4 5.01 104 2.85 21.7 21.3 11.2 81.1 23.4 270 80.5 344 65.5 666 99.7 5623 3254 9212 0.83 6.60 52-5 0.025 36.6 0.071 1.45 2.24 1.10 14.3 4.68 67.6 27.7 155 37.4 474 81.7 906 1365 9811 0.59 210.3 52-6 0.14 74.7 1.34 19.4 28.3 14.5 101 28.1 329 93.6 400 77.6 765 108 2419 963 6669 0.83 40.81 52-7 0.15 67.4 0.93 15.3 22.7 12.3 93.2 26.9 314 91.0 379 70.5 707 98.1 2863 1243 6458 0.81 42.84 52-8 0.12 50.4 0.71 10.2 16.4 8.77 68.1 19.8 234 71.2 307 62.3 645 91.2 1823 1054 8324 0.80 40.93 52-9 0.018 36.8 0.21 3.10 5.49 2.92 23.3 6.56 82.3 26.7 130 26.7 305 45.9 701 479 6696 0.79 145.1 52-10 0.23 176 1.54 21.5 31.5 17.1 123 31.3 345 91.3 363 67.1 630 82.3 8922 3210 8677 0.84 71.66 52-11 0.13 37.5 0.20 2.35 3.90 1.80 17.0 5.23 75.1 26.4 147 33.1 401 66.6 594 863 9652 0.68 56.32 52-12 0.095 28.1 0.050 0.59 1.18 0.99 10.7 4.26 64.7 27.4 160 40.8 509 88.4 429 832 9728 0.85 98.42 52-13 0.035 42.4 0.020 0.99 1.69 0.91 11.1 3.62 49.0 19.4 105 26.1 343 60.3 736 1041 9845 0.64 383.6 52-14 14.1 87.1 7.00 33.6 9.14 2.71 19.5 5.20 75.9 27.6 153 37.2 468 79.4 593 1077 9866 0.62 2.11 52-15 0.024 28.6 0.18 3.11 7.41 4.00 35.1 10.9 133 40.6 177 35.3 369 50.6 958 748 8308 0.76 103.4 52-W.R. 15.7 31.9 4.05 14.3 2.47 1.66 2.64 0.323 1.57 0.222 0.77 0.131 0.777 0.127 12.5 1.66 2.4 1.99 0.96 59-1 0.15 134 1.34 18.5 30.8 17.3 125 35.2 369 100 392 73.4 697 91.2 6762 2568 6834 0.85 71.93 59-2 0.16 26.3 0.095 1.29 2.54 1.34 14.7 4.94 65.8 25.0 129 30.2 361 59.6 931 2139 10298 0.67 50.61 59-3 0.0084 47.8 0.13 2.37 5.27 2.39 24.3 7.34 104 38.7 205 48.9 578 94.4 1352 1337 8416 0.65 354.9 59-4 0.10 36.8 0.18 3.19 6.85 4.20 36.4 11.7 137 45.5 199 40.4 427 59.6 1043 954 7696 0.81 66.09 59-5 0.22 95.5 0.88 13.5 22.9 11.5 79.7 22.3 243 65.6 262 49.0 494 65.2 7226 3219 9742 0.83 52.61 59-6 0.31 125 2.12 27.9 37.9 18.8 121 32.2 343 90.2 358 66.9 642 83.4 9906 2314 7350 0.85 36.92 59-7 0.11 25.3 0.042 1.22 2.90 2.21 21.9 7.86 111 41.4 217 49.1 558 89.7 331 776 9459 0.85 87.81 59-W.R. 18.6 33.8 3.43 11.9 2.17 2.36 1.99 0.299 1.26 0.177 0.583 0.098 0.527 0.094 11.5 3.5 2.45 3.47 1.02 60-1 0.012 39.8 0.45 8.10 12.5 7.10 53.3 15.6 185 55.3 236 48.3 501 70.7 1212 658 7660 0.84 132.0 60-2 0.14 44.3 0.22 3.53 6.80 3.79 33.7 10.6 138 46.9 224 48.1 539 81.6 2032 3021 10849 0.76 59.93 60-3 0.11 25.5 0.21 2.28 5.40 3.61 35.0 12.3 153 52.2 245 50.5 555 81.0 924 1518 9592 0.80 40.15 60-4 0.11 37.9 0.41 7.06 10.2 5.98 36.9 10.1 111 31.9 134 26.3 261 36.2 1642 1247 10128 0.94 42.24 60-5 0.22 99.1 0.47 5.64 7.55 4.23 36.0 9.95 124 46.6 233 49.6 578 93.8 1379 726 6799 0.79 74.79 60-6 0.030 7.55 0.078 1.51 2.41 1.34 12.5 4.52 56.9 18.2 77.3 14.7 155 22.0 187 751 10128 0.75 37.51 60-7 7.34 87.0 4.66 31.5 19.0 10.1 67.5 19.2 212 64.0 285 58.7 624 90.6 2602 1913 10244 0.86 3.58 60-W.R. 18.5 31.8 3.63 12.8 2.68 2.87 2.95 0.298 1.48 0.214 0.703 0.098 0.614 0.092 12.9 3.75 2.76 3.12 0.93 注：W.R.表示全岩；δEu=EuN/SmN×GdN，δCe=CeN/LaN×PrN，稀土元素标准化值来自Boynton, 1984

表 2 北衙矿区岩体全岩和锆石微量元素(×10-6)及相关参数 Table 2 Zircon and whole-rock trace element data (×10-6) and parameters of intrusions in Beiya gold deposit

图 4

Fig. 4

图 4 北衙矿区岩体中锆石阴极发光图像以及年龄协和图(02号样品) Fig. 4 Cathodoluminescence (CL) images and U-Pb concordia diagram of zircons from intrusions in the Beiya deposit (sample No.02)

锆石微量元素含量和U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS为Agilent 7500a，分析所用激光斑束的直径为32μm，分析流程见Yuan et al.(2004) 。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气并且加入了少量氮气以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度(Hu et al., 2008)。锆石微量元素含量利用多个USGS参考玻璃(BCR-2G, BIR-1G)作为多外标、Si作内标的方法进行定量计算；U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500(U-Th-Pb同位素比值推荐值据Wiedenbeck et al., 1995)作外标进行同位素分馏校正(Liu et al., 2010a)。实验分析数据的离线处理，包括：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-Th-Pb同位素比值和年龄计算等均采用软件ICPMSDataCal (Liu et al., 2008, 2010a)完成。详细的仪器操作条件和数据处理方法同Liu et al.(2008, 2010a, b)。锆石样品的U-Pb 年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot3.0 (Ludwig, 2003)完成。

北衙矿区岩体全岩和锆石微量元素含量分析结果及δEu、δCe值见表 2。对全岩和锆石分别进行稀土元素球粒陨石标准化投图，采用Boynton(1984) 稀土元素球粒陨石标准值。由全岩稀土元素配分曲线可以看出，北衙矿区斑岩样品曲线变化特征基本一致，均是轻稀土元素较富集，重稀土亏损，轻重稀土元素分馏明显，除一个矿化斑岩样品为负Eu异常外，其余都具有正Eu异常，整体均呈明显右倾的曲线特征(图 5a)。北衙矿区岩体外带斑岩的全岩δEu值范围在0.24~2.39之间，平均值1.31；δCe值为0.92~1.26，平均值1.01。岩体内带斑岩样品的全岩δEu值为1.36~6.23，平均值3.61；δCe值为0.74~1.02，平均值0.91。而锆石稀土元素配分曲线显示均为重稀土元素强烈富集，左倾的分配型式，具有明显的正Ce异常，均为典型岩浆锆石的稀土配分型式(图 5b)。岩体外带斑岩中锆石δEu值为0.45~0.88，平均值0.74；δCe值为2.11~383.6，平均值97.75。岩体内带斑岩中锆石δEu值为0.60~0.94，平均值0.81；δCe值为1.67~519.9，平均值117.7。

图 5

Fig. 5

图 5 全岩(a)和锆石(b) 球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(标准化值据Boynton, 1984) Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of whole-rocks (a) and zircons (b) (normalization values after Boynton, 1984)

北衙矿区万硐山矿段典型斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄协和图见图 4a，样品02的七个分析点的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为36.5±1.1Ma，MSWD为2.8。岩体中锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值计算的表达式为(Ballard et al., 2002)，由此公式可知，需要四个参数：锆石中Ce含量、熔体中Ce含量(用全岩Ce代替)、Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的分配系数，带入即可求得Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值。详细计算方法过程在此不再赘述，详见Ballard et al. (2002) 。单颗粒锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值计算结果分析见图 6，分析计算了北衙矿区十二件岩石样品共计101个锆石颗粒(点)，其中岩体外带斑岩和岩体内带斑岩分别为51和50个锆石颗粒(点)；部分样品单颗粒锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值变化范围较大，Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)异常高值的锆石颗粒阴极发光照见图 7，这些Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)异常高值的锆石与其它锆石颗粒特征也基本一致。如表 1所示，北衙矿区6件岩体外带与6件岩体内带的斑岩Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值范围分别为136~731、42~393，均值分别为400、156。同时总结了前人关于金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带北段玉龙斑岩铜矿带、中段马厂箐铜钼矿床和南段金平铜厂铜钼矿床的锆石Ce(Ⅳ)/ Ce(Ⅲ)比值及锆石U-Pb年龄，玉龙斑岩铜矿带含矿斑岩和无矿斑岩Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值范围分别为201~334、93~112；马厂箐含矿与无矿斑岩Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值分别为264、102，金平铜厂分别为265、61(表 3)。

图 6

Fig. 6

图 6 北衙矿区岩石样品中单颗粒锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值和样品平均值分布 (a)-岩体外带斑岩;(b)-岩体内带斑岩 Fig. 6 Individual grain zircon and average zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios of intrusions in Beiya deposit (a)-porphyries of outer belt in intrusion; (b)-porphyries of inner belt in intrusion

图 7

Fig. 7

图 7 北衙矿区岩石样品中Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)异常高值锆石颗粒阴极发光图 Fig. 7 Cathodoluminescence (CL) images of individual grain zircon with abnormally high Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios of intrusions in Beiya deposit

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带典型矿床岩体的锆石U-Pb年龄及锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值统计 Table 3 Zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios and U-Pb ages of intrusive rocks from typical deposits in the Jinshajiang-Ailaoshan potassic magmatic rocks belt 矿 床 岩体 年龄(Ma) 分析数量 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)范围 Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)均值 数据来源 玉龙铜矿带玉龙铜钼矿床 含矿斑岩 41.2±0.2 77 5~756 204±37 [1] 玉龙铜矿带扎那尕铜钼矿床 含矿斑岩 38.5±0.2 47 26~729 334±72 玉龙铜矿带莽总铜钼矿床 含矿斑岩 37.6±0.2 24 18~1230 201±104 玉龙铜矿带多霞松多铜钼矿床 含矿斑岩 37.5±0.2 47 10~1314 250±73 玉龙铜矿带马拉松多铜钼矿床 含矿斑岩 36.9±0.4 38 17~1304 258±94 玉龙斑岩铜矿带83-810 无矿斑岩 38.5±0.2 27 3~295 112±34 玉龙斑岩铜矿带81-862 无矿斑岩 34.3±0.4 18 24~281 93±28 玉龙斑岩铜矿带83-634 无矿斑岩 36.0±0.4 23 23~244 93±30 马厂箐铜钼矿床 含矿斑岩 35±0.2 16 60~595 264 [2], [3] 马厂箐铜钼矿床 无矿岩体 35.6±0.3 13 23~244 102 北衙金多金属矿床 岩体外带斑岩 36.5±1.1 51 136~731 400 本文 北衙金多金属矿床 岩体内带斑岩 36.5±1.1 50 42~393 156 本文 金平铜厂铜钼矿床 含矿斑岩 35. 1±0. 3 116 208~336 265 [4], [5] 金平铜厂铜钼矿床 无矿岩体 - 27 - 61 注：[1]-Liang et al., 2006a；[2]-梁华英等, 2004, [3]-Liang et al., 2006b；[4]-胥磊落等，2012；[5]-黄波等，2009

表 3 金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带典型矿床岩体的锆石U-Pb年龄及锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值统计 Table 3 Zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios and U-Pb ages of intrusive rocks from typical deposits in the Jinshajiang-Ailaoshan potassic magmatic rocks belt

利用岩石中锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值来衡量岩浆系统相对氧化状态以及对成矿作用的指示意义，如辛洪波和曲晓明(2008) 研究了西藏冈底斯斑岩铜矿带矿床含矿斑岩锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值与Ballard et al.(2002) 分析的智利北部斑岩铜矿带与斑岩铜矿床直接相关的侵入体都具有较高的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)(>300)和Eu_N/Eu_N^*(>0.4)值，与Liang et al.(2006a)分析的玉龙斑岩铜矿带和梁华英等(2004) 计算的马厂箐铜钼矿床含矿斑岩锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值平均264的研究结果，均认为较高的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是含矿斑岩的地球化学标志。如图 8所示，将北衙矿区十二件斑岩样品锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值投图，再与金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带北、中、南段各典型矿床对比，显示出各矿床相互之间Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值的差异较大，并且岩浆系统中氧化作用状态随着时间逐渐变化；北衙矿区斑岩体的整体趋势为岩体外带Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值高于岩体内带，样品中个别锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值极高(图 6)，可能导致样品整体平均值偏高。北衙矿区斑岩稀土元素配分曲线具有一致的轻稀土富集和右倾的曲线特征，对比金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带南端的金平铜厂矿床的斑岩样品，金平铜厂含矿与无矿斑岩也显示基本一致的轻稀土富集、右倾的曲线特征，只是含量高低差异较为明显，但基本一致的特征显示它们具有同源岩浆演化的特点(胥磊落等，2012)。北衙矿区侵入体也可能是来源于一个巨大的地壳深部的岩浆房，岩浆演化逐步经历分离结晶与同化作用。

图 8

Fig. 8

图 8 金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带典型矿床岩石样品年龄与锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值 Fig. 8 Zircon Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ) ratios plotted versus zircon U-Pb ages of intrusive rocks in the Jinshajiang-Ailaoshan potassic magmatic rocks belt

北衙矿区岩体外带Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值400高于岩体内带平均值156，岩体外带斑岩与矿体直接接触或靠近矿体，显示其相对氧化性较强。北衙矿区斑岩样品全岩δEu值和锆石δEu、δCe值变化情况也显示出与锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值变化特点一致，岩体外带斑岩相对氧化性要强于岩体内带斑岩；岩体内带的斑岩为岩浆演化稍早阶段的产物，全岩δEu平均值为3.61；岩体外带与矿体直接接触及临近部位的斑岩为岩浆演化稍晚阶段的产物，全岩δEu平均值为1.31，低于岩体内带斑岩的全岩δEu平均值；岩体外带与内带斑岩中锆石δEu平均值分别为0.74、0.81，锆石δCe平均值分别为97.75、117.66，也都显示出一致的变化趋势。靠近矿体的岩体外带斑岩可能代表了岩浆系统中较新的、氧化程度较高的阶段，且容易受到后期含矿岩浆-热液流体侵入的影响而使其氧化性增强。由于在岩浆演化过程中，元素Eu通常呈二价，容易与斜长石中Ca发生类质同象替换，从而二价Eu在斜长石中较为富集，随着岩浆不断演化，Eu随斜长石结晶析出而在剩余岩浆中含量将随之降低，因此岩浆演化早阶段岩石的正Eu异常比稍晚阶段的高。随着岩浆进一步演化，岩浆在上升过程中可能与外部氧化性气体接触增多，使之氧化性越来越强，二价Eu将转变为三价Eu而不容易进入斜长石晶体，将可能一直较多的残留于剩余岩浆中，使熔体相Eu含量升高，结晶相Eu含量降低，因而晚阶段形成的岩石δEu值可能会降低，岩浆相对氧化性增强。Ballard et al. (2002) 认为锆石中Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是比δEu更好的检测岩浆氧化态的标准，因为Eu容易受到斜长石结晶和富斜长石岩石同化作用的影响，而基于锆石-熔体稀土元素分配的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值不会受到岩浆中锆石或富轻稀土元素矿物相分离结晶的影响。

对于北衙矿区容矿岩体，样品在万硐山矿段露天采场的分布特点显示出斑岩锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值的高低在岩体空间位置上的差异，总体趋势为Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值较高的斑岩位于岩体外带，与矿体接触或位于矿体附近；而比值较低的斑岩位于岩体内带，离矿体较远；岩体外带氧化性总体强于岩体内带；但也有个别岩体外带斑岩样品比值略低(如03号样品Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值为136)和岩体内带斑岩样品的比值略高(如13号样品Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值为393)；这显示出锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值的高低可能不仅仅是前人所认为较高的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值是含矿斑岩的地球化学标志，它不仅与岩体成矿能力相关，它可能还与岩体的空间分布位置有关；前人研究结果体现出含矿岩体的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值通常较高，进而将其作为含矿斑岩的地球化学标志，但这并不一定是充要条件，比值高并不一定意味着一定是成矿岩体，且含矿岩体也不一定是成矿岩体；在北衙矿区，断裂裂隙发育的部位对后期含有成矿元素的岩浆-热液流体的运移富集有利，且矿区Fe-Au矿体主要呈团块状、囊状产于不同岩体接触部位或岩体与围岩接触处，或者呈层状产于岩体、地层层间破碎带中；位于这些部位的岩体容易受到后期含矿岩浆-热液流体的影响而可能使其氧化性增强，但其本身并不一定是成矿岩体。

北衙矿区岩体外带和内带斑岩的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)平均值范围分别为136~731、42~393，岩体外带该比值明显较高，其总体趋势为岩体外带的相对氧化性要强于内带；对比了金沙江-哀牢山钾质岩浆岩带上其它典型矿床的锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值特征，显示不同矿床之间Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值差异较大；表明岩体锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值的高低不仅与岩体成矿能力相关，还可能受到岩体空间位置分布的影响，岩体锆石Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值高并不一定指示是成矿岩体，还需对锆石颗粒单点Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值分布特征进行统计分析；该比值可以作为单个矿床判断岩浆相对氧化状态和评价中酸性岩石岩浆-热液铜-金成矿能力的一种参考。