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成都理工大学 硕士学位论文 云南马厂箐铜钼金多金属矿床成因探讨 姓名蔡永文 申请学位级别硕士 专业矿物学、岩石学、矿床学 指导教师刘显凡 20100501 摘 要 I 云南马厂箐铜钼金多金属矿床成因探讨云南马厂箐铜钼金多金属矿床成因探讨 作者简介蔡永文，男，1983年7月生，师从成都理工大学刘显凡教授，2010 年6月毕业于成都理工大学矿物学、岩石学、矿床学专业，获得理学硕士学位。 摘 要 马厂箐铜钼金矿床是“三江”成矿带上与喜马拉雅期富碱斑岩有关的典型矿 床之一，产于印支板块与扬子板块碰撞构造环境。研究表明，马厂箐所处区域经 历了早二叠世的洋壳俯冲、中三叠世的碰撞造山、晚三叠世的造山后延展，第三 纪初期进入陆内汇聚造山阶段，受青藏高原碰撞隆升影响，形成了一系列走滑拉 分盆地、金沙江-哀牢山断裂带和斑岩带。该区岩浆活动频繁，壳幔作用活跃， 构造运动复杂，各圈层的物质及能量交换频繁、成矿作用显著。 通过对围岩蚀变的研究，表明钼矿段蚀变分两期早期微晶硅化和泥晶碳酸 盐化，晚期伴随进一步细粒硅化而叠加黄铁矿化和辉钼矿化；铜矿段与硅化、碳 酸盐化和黄铁矿化密切相关； 金矿段有硅化和碳酸盐化； 并发现在矿化蚀变中贯 穿有黑色不透明物质，通过电子探针分析，测得其物质组成以硅酸盐为主，初步 分析研究认为， 该黑色不透明物质是一种具熔浆性质的流体经快速过冷凝形成的 超显微隐晶固体，是地幔流体参与成矿作用的一种现实微观踪迹，也是引发围岩 蚀变和壳幔混染叠加成矿的重要物质源和动力源。 通过同位素地球化学示踪研究表明在马厂箐钼（铜）矿段，成矿物质和流 体来源显示幔源为主；在乱硐山铜（钼）矿段，则显示壳幔混源；在金厂箐金矿 段，显示以地壳来源为主，由此得到一般规律为从钼矿段→铜矿段→金矿段， 其成矿物质和流体来源的壳幔混染中，幔源混染逐渐减弱，壳源混染逐渐增强。 通过对矿石、脉体、矿化围岩的稀土和微量元素地球化学研究发现，各类样 品的稀土配分模式在明显富集轻稀土的基础上，表现轻微负Eu异常，而LREE富集 是地幔流体作用的显著特征之一；矿石、脉体及矿化围岩的微量元素配分模式总 体表现大离子亲石元素和高场强元素相对富集。综合研究表明，马厂箐钼铜金矿 成矿作用过程可能统一受制于富集LREE的地幔流体作用，其作用机制可以概括 为 当富碱岩浆携带地幔流体向地壳运移过程中，若系统封闭较好，地幔流体则 伴随富碱岩浆的结晶过程对富碱斑岩进行同步自交代蚀变， 在斑岩体内或其深部 形成钼（铜）矿床；若在此成岩成矿的过程中发生构造扰动，则地幔流体进入富 成都理工大学硕士学位论文 II 碱斑岩与围岩的接触带或紧邻接触带的地层围岩中进行交代蚀变成矿， 形成接触 带型铜钼（伴生金）矿床；若岩浆和流体运移的深大断裂体系发育，环境处于相 对开放， 则地幔流体伴随富碱岩浆的成岩过程而脱离岩浆沿分支断裂通道进入远 离岩体的不同地层岩石中进行交代蚀变成矿，构成蚀变岩型金矿。由此构成马厂 箐钼铜金矿床的成矿分带和系列成矿。 关键词马厂箐 、矿床地质、岩相学、地球化学示踪、矿床成因 Abstract III An approachment in genesis of polymetal ore deposits in Machangqin, Yunnan Province, China Introduction of the author Cai Yongwen, male, was born in July 1983 whose supervisor is Professor Liu Xianfan. He graduated from Chengdu University of Technology majoring in Mineralogy, Petrology and Economic Geology, granted the Master Degree of Science of Geology in June, 2010. Abstract Cu-Mo-Au deposits in Machangqin are typical ores relevant to alkali-rich porphyries of Himalayan movement in Sanjiang‖ metallogenic belt, locating at collision environment of Yangtz and Indian plates. Preexisting studies suggest that this area has suffered oceanic crust subduction of Early Permain, collision orogenesis of Middle Triassic, apotectonic extension of Late Triassic, as well as intracontinental convergence orogenesis of epoch-Tertiary. Influenced by the Himalayan movement, series of strike-slip basins, Ailaoshan-Jinshajiang deep fault and porphyry belt ed. Active magma and crust-mantle interaction provide approved metallogenic conditions. Based on the researches of alteration wall-rocks, ① two stages of Mo-mineralization are confirmed, microlite silication and micrite carbonatation in early phase, and pyritization and molybdenition with aphanitic silication in late phase. ②Cu-mineralization is closely related with silication, pyritization and carbonatation. ③Au-mineralization is related with silication and carbonatation.What also observed is that black opaque material is common in alteration and mineralization, which is mainly silicate by the EPMA. Preliminary studies suggest that it may be the vestiges of mantle fluid which initiates mineralization and alterations. It is advocated that this black opaque material results of rapid cooling of mantle fluid of a melt nature to sub-microcrystalline. Isotopic trace studies exhibit that mineralizing fluid and metallogenetic elements of Machangqin Mo-Cu ore block come from mantle, while Luandongshan Cu-Mo o ore block f mantle-crust contamination, and Jinchanqing Au with a much higher degree of crustal fluid. Such a conclusion is got that from Mo→Cu→Au, crustal fluid plays a more and more role. Through the investigation into minor elements and REE of ores, veins and 成都理工大学硕士学位论文 IV mineralized wall-rocks show that normalized pattern of REE with distinct enrichment of LREE inclining to left and slight minus abnormality of Eu, which are prominent feature of mantle fluid metasomatism. Normalized pattern of minor elements exhibit some similarity. Comprehensive researches suggest that mineralizing process of Machangqing Mo-Cu-Au deposits may under the control of mantle fluid rich in LREEThe alkali-rich porphyries were synchronically self-replaced and alterated by the mantle fluid going with the process of alakali-rich magma crystallizing while the fluid and magma was trapped well, and the Mo deposit was ed in magma body or its deep-seat; if perturbation of tectonization was happened in the process of diagenesis and metallogeneis, the mantle fulid would enter into the contact zone between magma body and wall rock or strata next to the contact zone replacing and alterating to contact-metasomatic deposit, Mo-Cu-deposit, existing with Au-deposit, which exists mainly in atrsta rocks; if the Au-deposit exists in porphyry body, it is commonly controlled by the fractures after diagenesis; if the deep fractures ,as magma and fluid channels ,are well developed , and environment is relatively open, the ore-bearing mantle fluid will flow far from alkali-rich magma along branch fractures and enter into different strata and rocks ,replacing and alterating to go with the process of diagenesis, and Au deposit ed. Key words Machangqin; geology of deposit; petrography; geochemical trace; genesis of deposit 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 签名 年 月 日 前 言 1 第第 1 1 章章 前前 言言 1.1 研究意义及其选题依据研究意义及其选题依据 以国家自然科学基金项目 “滇西新生代多金属成矿的深部过程与地幔流体作 用示踪”（批准号40773031）相关内容为依托，拟定了“云南马厂箐钼铜金多 属矿床成因探讨”作为毕业论文题目。 马厂箐多金属矿床位于云南省祥云、弥渡、大理三市县的接壤部位，行政区 划隶属于云南省大理州弥渡县管辖。 矿区在大地构造位置上处于扬子板块西缘与 北西向的金沙江-哀牢山深大断裂构造带东侧交汇部位，北西向的金沙江-哀牢山 断裂带带与北北东向的程海-宾川断裂带在该区相交，矿床即产于这两条深大断 裂带所夹持的锐角区地带。沿金沙江-哀牢山深大断裂，分布着一系列富碱侵入 岩。 马厂箐矿床作为与喜马拉雅期富碱斑岩有成因联系的铜钼金内生金属矿床， 长期以来受到国内外学者的广泛关注，关于该矿床地质特征、成矿流体来源、矿 床稳定同位素特征和成岩成矿年龄厘定已有较多研究，取得许多重要成果。但是 以前的研究工作都是分别针对马厂箐铜钼矿床、金矿床，很少人将马厂箐铜钼矿 与外围的金厂箐金矿联系起来进行系统研究， 对于马厂箐矿区富碱岩浆活动与铜 钼金成矿流体来源之间的关系至今仍有争议，如胡瑞忠[50]和毕献武[24]认为马厂 箐铜钼矿床的成矿流体由不同性质和组成的高温岩浆流体和低温地下水混合而 成；何明勤等[5,20]认为马厂箐岩体外围金厂箐金矿的成矿晚阶段流体来源于雨水 源地下水，属氯化物型热卤水；成矿早阶段流体也主要来自雨水源地下水，但有 少量岩浆水的混入，总体属硫酸盐型热卤水；而刘显凡等[60]认为马厂箐铜钼矿 和金厂箐金矿都属于富碱斑岩型矿床，成矿流体来自深部地幔岩浆流体。这种成 矿流体来源复杂的现象未有人给予解释，本论文希望通过总结前人的研究成果， 对于流体的来源进行阐述。因此，在已有同位素示踪、稀土及微量元素特征、成 岩成矿时限厘定研究的基础上，综合马厂箐矿区的研究成果，对马厂箐铜钼金多 金属矿的矿床成因进行了新的解释，并据此选题，确定论文研究内容。 1.2 岩浆与流体关系岩浆与流体关系 近年来，有关岩浆相关矿床的成因研究取得了许多重要的进展，主要包括 1大规模成矿作用往往与小岩体有关[77]； 2成矿作用发生在混沌边缘[85,86,88]； 3 成矿作用是一种地质时间尺度上的瞬时过程1Ma，实际上位于同位素测年方法 成都理工大学硕士学位论文 2 误差范围之内，且受控于岩石圈性质[2]，因而岩石圈灾变伴随着成矿作用大爆 发[33,34]； 4在同一能量驱动机制下， 形成一系列具有成因联系的矿床类型[29,30,92]； 5地球内部含有大量的流体[38,41,42,100]，流体中成矿物质的溶解度强烈依赖于压 力Loucks and Mavrogenes，1999，因而成矿作用与深部流体紧密相关[]。这就是 说，除了同源流体之外，成矿岩浆中还含有额外的、更深源的流体Scoates and Mitchell，2000。将所有这些研究进展与科尔任斯基1952提出的透岩浆流体假 说结合在一起，罗照华等[68]初步提出了一个透岩浆流体成矿作用理论的框架模 型。根据这个模型，岩浆体系和含矿流体体系是两个完全不同的地质体系，它们 因相互需要而常常形成耦合关系。当岩浆体系与流体体系解耦时，就导致了成矿 作用的发生。因此，理论上说，揭秘成矿作用的关键所在就是正确理解岩浆与含 矿流体的相互作用。 1.2.1 流体的定义与基本性质 流体是一种重要的物质状态，广义的流体包括所有具流动性质的物质，而狭 义的流体则具各自不同的性质和物态。在地球科学所涉及的时空范围内，T、P 变化很大，物质状态随温度压力的变化而改变，一般将在不同温压条件下呈液态 或气态的物质统称为流体。 流体具有可变的体积和形态，在不同的温压条件下，其性质变化很大，如超 临界流体熔解金属及其他元素和化合物的能力很强； 熔浆流体和液相流体在性质 上有明显差异；随着温度和压力的改变，原来呈单一相的流体可以发生熔离形成 多相流体，在这个过程中会改变流体对元素的溶解能力；流体具有相对低的密度 和强的活动性，其作用可能改变地质过程的性质和进程。例如，当熔浆发生流体 熔离时，流体作用于熔浆，可使熔浆固相线温度下降，延长熔浆的结晶时间；当 熔浆失去流体（挥发份）时，则导致熔浆固相线温度升高，加速熔浆的快速冷凝 固结。 1.2.2 流体对熔浆物理性质的影响 流体具有比熔浆小得多的密度，并随着盐度的减小而减小，这是流体更容易 活动的原因之一。因此，流体的加入可以极大地减小岩浆的平均密度，从而使岩 浆具有更大的浮力和上升速度。随着压力的下降，流体还能够出溶形成单一的或 多种流体相，进一步降低岩浆的平均密度和提高岩浆的上升能力。 同时，流体的加入还可以通过以下途径有效地减小岩浆的黏度机械混合， 增加分子间距，导致熔浆黏度减小；进入硅酸盐熔体结构，减小熔浆的聚合程度 和黏度。黏度的减小则可以有效减小岩浆与通道壁之间的摩擦力，进一步提高岩 前 言 3 浆的上升能力和速率。因此，注入了大量流体的岩浆具有高速上升侵位的能力。 但是， 这并不意味着流体含量高的低熔岩浆也具有很强的上升能力， 实际上， 低熔岩浆是缺乏上升能力的。由于流体的散失，它很快就会固结，几乎没有上升 能力，除非获得了其他力（如构造附加力）的支撑。 1.2.3 流体对熔浆化学性质的影响 根据热力学基本原理， 在其它参数保持恒定的情况下体系的总蒸汽压保持不 变。因此，一种挥发分在熔浆中的溶解度受到其他挥发分摩尔数的制约，或者说 一种挥发分的加入会稀释另一种挥发分的浓度。例如，将水注入到熔浆一CO2体 系将降低CO2的溶解度，反之亦然。 另外，熔浆中挥发分含量强烈依赖于压力，意味着岩浆的上升侵位将伴随着 从挥发分不饱和到饱和或过饱和的变化[3,7]，因而发生挥发分出溶形成气泡逸出 岩浆。 当饱和水体系最低点温度的细晶花岗岩（haplogranite）熔浆向低压方向运动 时,岩浆就会结晶, 随着结晶作用的进行,H2O 逐渐析出形成流体相含有溶解H2O 的岩浆→晶体 H2O 流体相。 当水不饱和花岗岩岩浆侵入到地壳较高水平时典 型的为～50MPa ,它们就会变为饱和水岩浆并析出超临界流体含一定溶解H2 O 的水不饱和熔浆高压、小体积 →饱和水干熔浆 H2O 流体低压、大体积。 经过论证，罗照华等[68]得到以下几点结论1 岩浆温度越高其成矿元素的 丰度越大,高温岩浆更有利于成矿作用;2 岩浆来源深度越大越有利于成矿作用, 幔源流体常常携带有丰富的成矿物质; 3 深部高温流体必须快速上升才有利于 成矿作用事件的发生,缓慢的上升过程将会导致流体在上升过程中大量卸载成矿 物质,因而不利于成矿; 4 如果深部流体是缓慢上升的,必须要有更大规模的流 体活动才能形成大型矿床; 5 大规模成矿作用可能是一个灾变事件,而不是持续 的过程。 1.2.4 含矿流体与岩浆的关系 由上面的论述可知，含矿流体有可能不是与岩浆同源的,至少大部分流体具 有更深的来源，由此派生出另一个问题,即对深部流体的来源认识。与传统的观 念相反,近年来有大量的文献论述了地幔深部富含挥发份的可能性。一方面，虽 然名义无水矿物中的挥发份含量可能不是很多,由于地幔的体积巨大,从深部析出 大量流体是可能的；另一方面,俯冲板片的脱水反应可以向地幔释放大量流体,这 部分流体也可以参与地幔的流体再循环。这些流体将携带更丰富的成矿物质。因 此,与成矿作用有关的流体可能主要来自深部。这样就很容易解释,为什么主要特 成都理工大学硕士学位论文 4 征完全一致的火成岩有些含有丰富的金属资源,而另一些则是贫矿的。因为岩浆 系统与成矿流体系统可能是两种不同的地质系统。 只有这两种系统叠加在一起时 才有可能导致大规模成矿作用。 罗照华等[68]总结了含矿流体与岩浆的关系，认为（1）含矿流体起源于深 部；（2）岩浆是含矿流体上升的介质（通道）；（3）流体是岩浆上升侵位的动 力。 1.2.3 透岩浆流体成矿体系 透岩浆流体成矿理论实际上将岩浆体看作是成矿流体的通道而不是主要来 源 [67,68]。根据成矿系统[90]或成矿系列[29]的思想，含矿岩浆侵位以后，岩浆热压 力和流体内压力可能驱动含矿流体在不同的位置上堆积不同种类的金属， 从而在 含矿流体通过的路径上发生不同性质的成矿作用， 并形成一系列不同类型的矿床 [87,88]。尽管其作用机制有所不同，这些成矿作用都是在同一动力驱动下发生的， 只是成矿物质沉淀的边界条件有所不同[88]，因而可以全部归属为透岩浆流体成 矿体系。 透岩浆流体及其携带金属可能以几种机制通过岩浆1 通过硅酸盐熔浆的 扩散作用，2 富挥发份泡沫的运移，3 流体通过多孔泡沫网络渗透，4 岩浆 对流[16]。 考虑到岩浆侵位的具体情况和地质观察事实， 上述四种机制可能存在于不同 的环境中，是形成不同成矿体系的重要控制因素。另外在透岩浆流体成矿理论框 架下，岩浆中的含矿流体本来就是过饱和的，并有源源不断的流体补给，直到流 体通道封闭为止。因此，流体的圈闭条件是成矿作用的前提。 A 正岩浆成矿体系正岩浆成矿体系 如果岩浆体系与流体体系同步运动且岩浆冷却速度足 够快， 含矿流体有可能完全或大部分被封存在岩浆体内，随着岩浆体的冷却而发 生成矿作用形成正岩浆矿床。若岩浆体的体积较小，整个岩浆体从边缘向内部较 快速地冷却，因而在岩浆体边部形成流体阻隔层，几乎所有含矿流体都被圈闭在 岩浆体内， 形成正岩浆成矿亚体系； 若岩浆体的体积较大时， 冷却速率将显变慢。 一方面流体可以从岩浆中不断向上运动集中， 另一方面流体的增加可以有效地降 低岩浆的固相线温度，晶体的成核速度远远小于生长速度。这样，岩浆体中的含 矿流体就有可能逸出并进入围岩中。当岩浆体的顶板围岩为有效流体阻隔层时， 岩浆的发泡作用可以导致部分流体聚集在岩浆体的顶部， 从而形成边缘伟晶岩成 矿亚体系。 B 接触带成矿体系接触带成矿体系 当岩浆体的封闭条件较差时，出溶的挥发分可以进入 围岩，并与围岩发生物质交换。这个过程的发生取决于许多因素，包括围岩的物 理性质、化学性质、岩浆侵位深度和速率、挥发分浓度、挥发分出溶速率等。如 前 言 5 果岩浆侵位较深，岩浆冷却固结的速度将会较慢，因而大部分含矿流体可以溢出 岩浆体外进入围岩中，形成接触带型矿床。 C 远程热液成矿体系远程热液成矿体系 如果岩浆中挥发分浓度足够大，流体运动的通道条 件好， 含矿流体可以快速逸出并沿着有利通道 （导矿构造） 向远离源的方向运动。 这种情况通常发生在岩浆侵位相对较深的情况，因为其冷却固结的速率更慢，从 岩浆体内逸出的含矿流体甚至不能在其直接围岩中停留， 而是沿着构造裂隙向浅 部高速运移。在这个过程中，含矿流体将会逐渐冷却或进入流动条件较差的次级 构造裂隙（如喀斯特溶洞）中，并从中沉淀出造矿矿物，形成远程热液矿床。离 岩浆体越远，流体的温度越低，因而在这个路径上可以依次形成高、中、低温热 液矿床，矿体赋存在不同深度的次级构造裂隙中或界面内。 1.3 地幔地幔流体研究现状与评述流体研究现状与评述 地幔曾长期被认为是一种致密的干体系， 直到20世纪70年代岩石学家开始注 意到地幔交代作用并通过研究发现地幔流体的存在。Bailey[1]在东非和德国的碱 性玄武岩中发现了辉石岩地幔包体中有云母和角闪石， 提出辉石岩可能是地幔橄 榄岩经过交代的产物[38]。Fray等[5]发现亏损的橄榄岩却富集LREE，推测是由流 体带入。世界上碱性岩浆都是以富含LREE为特征，源于富集地幔。Mensize等 1980认为这是由于交代作用带入LREE，然后经熔融产生碱性岩浆，Frey等[5] 首次发现玄武岩中地幔包体橄榄岩是高镁低钙，并明显富集一系列不相容元素 K、P、Ti、LREE、Th和U。Dawson等[4]称之为隐蔽交代，他认为这是由于交代 作用发生的流体为富含CO2流体，如果流体是富HO ,则出现显交代。Novon等[8] 在博茨瓦纳和扎伊尔的立方金刚石中及包壳金刚石的包侨中发现了显微流体包 裹体， 并分析了其流体组分，认为该流体代表了这种金刚石生长环境中的流体介 质。这一发现表明处于150～200km深处仍然存在着流体，这引起了国内外学者 的极大兴趣。 1.3.1 地幔流体的成分 关于地幔流体的化学成分，早期的研究者多认为是C-H-O体系，弱还原的条 件下以CO 2-H2O为主，在强还原条件下则以CH4-H2O-H2为主。Wyllie和Eggler等 在80年代后期的实验研究中均采用C-H-O体系来概括[27]。 随着地幔流体研究的深 入， 愈来愈多的事实证明，地幔流体的组成要比C-H-O体系复杂得多。 杜乐天[37]提出的幔汁HACONS其中H代表氢、卤素和热，A代表碱金属， C代表碳，O代表氧，N为氮，S为硫族是指产生于地幔的氢、卤素、碱、碳、氧、 氮、硫间的化合物热流体，其中不包括硅铝酸盐；Shmulovich等[17]定义的地幔流 成都理工大学硕士学位论文 6 体富含地球内部原始成分，同时包含地壳再循环物质的超临界挥发份系统；曹荣 龙等[10]认为地幔流体是由富含地球内部原始的气体元素如3He 、 36Ar 等和挥发 份如地幔CO2、 陨石S、 深源H2O等 组成的气体、 稀溶液和挥发份饱和的富碱K、 Na 、Li 等硅酸盐熔体；孙丰月等[76]认为幔源C-H-O流体是一种高温高密度的 超临界流体，其中的挥发份主要是H2O和CO2，含少量Cl ，F ，S ，P及情性气 体等组分，流体中溶解了大量的常量及微量元素；张铭杰等[93]研究认为地幔流 体是指在地幔环境下处于平衡稳定状态的气相和液相组分，其化学成分以C，H， O，N，S等为主，并溶有多种碱性元素、稀有气体及F，P，Cl等微量组分。综上 所述，地幔流体是一种以CO2和H2O为主、同时含有一定量的溶质成分、相对富 集大离子等不相容元素的超临界流体；具有独特的溶解和输运能力、充足的物质 储量、 庞大的流体库和稳定的热源供给；可以为成矿作用的持续进行和形成大型 和超大型矿床以及大型矿集区提供物质和能量。 1.3.2 地幔流体的同位素特征 地幔中的碳主要是以金伯利岩中的金刚石、碳酸岩、地幔包体中的CO2流 体包裹体和石墨、大洋中脊溢出的CO2等形式存在；其同位素组成是通过对各类 含碳物质的碳同位素测定获得的。目前大家普遍的共识是地幔δ13C值分布范围 较广，显示双峰特征，主峰众数为-5.5‰（主要范围-2‰～-9‰），同时在-15‰～ -25‰区间还有一个低缓的次峰[97]。 对地幔碳同位素组成不均一的解释有很多种， 包括原始地幔不均一，深俯冲陆壳物质的混染，多阶段去气，岩浆结晶分异等。 通常认为δ13C高峰主值可能代表了正常原始地幔碳的组成，而很负的低值次峰则 可能是陆壳深俯冲、 折沉作用等引起的再循环陆壳物质或地幔多阶段脱气作用造 成的[59]。 地幔中的氧同位素虽有一定的变化， 却基本落在狭窄的范围内， 碳酸盐δ18O 数值变化范围为4‰～27‰，而原生未蚀变的碳酸盐为6‰～9‰，从玄武岩 及其中的镁铁质和超镁铁质包体所获得的地幔氧同位组成范围为5‰～6‰， 但总的来说，地幔岩石中的δ18O为5.70.3‰。 中国东部二辉橄榄岩在1200℃释放水的δD值为-31.1‰～-96.4‰平均为 -67.0δ‰（吴茂炳等，2003）。Sheppard等[15]根据对地幔来源的金伯利岩及其捕 掳体中的水的δD值为-50‰，而Taylor认为含水地幔的δD值为-50‰～-80‰。 Pineeau等[11]报道了大西洋中脊玄武岩玻璃的气泡中δD值为-64‰2‰,。总的来 说，地幔中的氢同位素数值变化范围在-50‰～-80‰。 Ozima等[10]总结了地幔物质的稀有气体同位素特点，结果显示大洋中脊玄武 岩3He/4He比值为0.9～1.410-5;Loihi洋岛玄武岩3He/4He比值为0.7～510-5； Samoan捕虏体3He/4He比值为1.2～410-5；金刚石3He/4He比值为0.01～20 前 言 7 10-5。而不同来源地幔物质的40Ar/36Ar比值变化则变化较大，大洋中脊玄武岩 40Ar/36Ar比值为10000 ～30000；Loihi洋岛玄武岩40Ar/36Ar比值为400～4000； Samoan捕虏体40Ar/36Ar比值为350 ～12000；金刚石40Ar/36Ar比值为﹥300 。 1.3.3 地幔流体成矿作用 地幔流体参与许多大型、超大型金属、非金属以及油气矿产的成矿作用，已 得到大量实例证实。王京彬等 [79]通过对金顶超大型铅锌矿床REE地球化学研究， 提出成矿物质主要来源于富CO2的地幔流体；刘显凡等 [60]通过对该矿床成矿石英 脉的年代学研究认为地幔流体参与了成矿。 曹荣龙等 [26、27]的研究认为白云鄂博超 大型稀土矿床具有很低的Sr同位素比值，REE、Nb成矿元素来自地幔，C、O、S 同位素组成均显示为幔源，并建立了白云鄂博地幔流体交代稀土矿床成矿模式。 毛景文 [71]对地幔流体与成矿作用进行了系统研究， 揭示了地幔物质不均一性对地 壳中矿产形成的关系， 实验模拟了地幔流体从深部向浅部转移的形式及其化学动 力学性质的变化，并以中国东部和扬子地台西缘为例，将矿床的形成和分布与地 壳拉张伸展减薄、上地幔软流体隆升大地构造背景相联系， 深入探讨了不同地质 构造环境下大型矿集区的时空结构与地幔流体演化的耦合关系。 地幔交代作用与地幔流体交代作用是不同的两个概念。 前者是指流体在地幔 内的作用过程，它可以导致富集地幔和相应碱性岩浆的形成，作用越强，碱性越 强； 并且可以使深部原始地幔由亏损地幔向富集地幔演化，从而引发大离子不相 容元素和某些成矿元素在地幔中的相对富集 [1]；后者是指流体在上升运移过程中 的作用， 其流体性质可以随着深度变化而发生的物理化学条件变化由熔浆→超临 界流体→液相流体的转化， 并运载和沿途活化成矿物质到地壳中适宜容矿部位集 中， 促使壳幔物质叠加成矿 [38、4]， 进而有利于深部成矿并形成大型和超大型矿床。 地幔交代作用是地幔流体交代作用的先驱， 它引发的大离子不相容元素和某些成 矿元素在地幔中的相对富集， 为下一步可能发生的地幔流体交代作用成矿奠定了 必要的物质基础。两者结合构成的完整过程即为地幔流体成矿作用。 曹荣龙等 [27]将地幔流体作用按空间分成三种类型①原地的 地幔流体在地 幔中进行的交代作用，是地幔交代作用的经典类型。如富碱岩浆源区亏损地幔所 遭受的交代作用。 ②上升过程中的地幔岩包体被寄主岩浆携带上升过程中所遭 受的地幔流体的作用。部分仍属于地幔的压力-温度范围，部分则可能已处于地 壳的条件。 ③地壳中的地幔流体穿过莫霍面在相应于岩石圈地壳的物理化学条 件下对地壳物质 （变质岩、 火成岩、 沉积岩等） 产生的交代作用和成岩成矿过程。 1.4研究内容及方法、技术路线研究内容及方法、技术路线 （1）在充分收集并阅读理解已有相关研究资料的基础上，重点对马厂箐钼 成都理工大学硕士学位论文 8 矿段、铜矿段、金矿段进行了调研，采集了代表性岩石、矿石标本，并拍摄了相 关内容的野外实地照片，并在野外进行样品分选、处理。 （2）根据野外实地勘查，以及综合以往历史资料，研究了马厂箐钼铜金多 金属矿的的地质构造地质构造背景。 （3）样品送回后，在室内对岩矿石开展岩相学、元素地球化学研究首先 镜下鉴定光薄片并分选和送测相关全岩和单矿物样品，进行同位素、微量元素、 稀土元素的分析，将所获数据结果针对研究内容进行分类整理和计算作图。 （4）综合钼矿段、铜矿段、金矿段的地球化学数据研究，结合野外地质调 研、矿床地质背景分析和赋矿岩石岩相学特征， 对马厂箐钼铜金多金属矿的成矿 流体来源、 成矿物质来源和成岩成矿年代进行了研究， 对其成因进行了初步探讨。 其技术路线如图 1-1 图图 1-1 技术路线图技术路线图 1.5 完成情况完成情况 2008 年 4 月， 以导师的 “国家自然科学基金项目滇西新生代多金属成矿 的深部过程与地幔流体作用示踪（批准号40773031） ”的相关内容为依托，拟 定了“云南马厂箐钼铜金多属矿床成因探讨”作为毕业论文题目，之后进入论文 的资料收集和编写工作，其进展情况如下 表表1 1- -1 1 工作量情况表 项目名称 单位 工作量 野外地质调研 天 31 样品分选处理 件 39 岩石光薄片鉴定 片 26 同位素分析数据处理 件 32 稀土和微量元素 ICP-MS 分析数据处理 件 15 区域地质背景与实地采样 实验室样品处理 岩相学研究 同位素、稀土元素、微量元 素地球化学特征研究 成岩成矿年代学研究 成矿物质来源和成矿流体来源 马厂箐铜钼金多金属矿床成因探讨 区域地质背景 9 第第 2 章章 区域地质背景区域地质背景 2.1 构造单元及其演化构造单元及其演化 “三江”造山带作为特提斯造山带的重要构造单元，始于古生代古特提斯洋 的消减闭合，历经新特提斯洋的开启-闭合以及印度大陆的俯冲碰撞过程，于喜 马拉雅期全面陆内汇聚和隆升造山，形成由金沙江造山带、澜沧江造山带、怒江 造山带与若干稳定地块镶嵌拼贴的巨型复合造山带[72]，扬子板块、康滇板块、 印度板块三大板块结合带及其之间的岛弧、弧盆、陆内坳陷和断裂，组成了本区 地质构造的基本格架。 图图 2 2- -1 1 云南省构造单元及深大断裂分布略图云南省构造单元及深大断裂分布略图 构造单元I-扬子准地台；II-华南褶皱系滇东南褶皱带； III-松潘-甘孜褶皱系中甸褶皱带；IV-唐古 拉-昌都-兰坪-思茅褶皱系；V冈底斯-念青唐古拉 深大断裂⑴富宁断裂；⑵文山-麻栗坡断