攀枝花钒钛磁铁矿的成矿年龄与物质来源

关于攀枝花钒钛磁铁矿的成矿时代,前人作过不少研究,但测得的可靠年龄数据不多:

1)邢无京(1959)根据攀枝花岩体“在金沙江以南,辉长岩体有部分穿入上三叠系;在兰家后山矿区西部山沟中,辉长岩对三叠纪地层有烘烤现象”,认为层状基性-超基性岩形成于印支期以后;

2)康滇地轴队(1958)、1:20万米易幅(1968)、韩昭文(1981)和胡建中(1981)等根据①红格毛狮子沟、白草板房箐一带见红格岩体与晚二叠世峨眉山玄武岩相变关系,②在红格岩体安宁村一带、米易新街岩体、米易新农村康家箐辉长岩体侵入峨眉山玄武岩中或震旦系灯影组与峨眉山玄武岩之间,③在红格矿区辉长岩中见玄武岩捕虏体、印支期碱性正长岩又侵入到玄武岩和层状岩体中等现象,认为层状岩体形成于海西晚期;

3)刘玉书等(1972)、唐兴信等(1973)根据①红格岩体在马鞍山、板房箐、毛狮子沟一带被晚二叠世峨眉山玄武岩及其次火山岩-超浅成相吞噬、玄武岩与次火山岩-超浅成相在李子村、马屎坡、陈家坪子一带呈过渡关系,②攀枝花岩体与三叠系断层接触,在接触带见比较广泛的挤压破碎、糜棱岩化等现象,③侵入灯影组灰岩,④部分同位素年龄为334~356Ma,认为层状岩体形成于海西早期;

4)杨天奇(1985)根据攀枝花岩体中辉石单矿物的K-Ar法同位素年龄1508±5.17Ma,认为层状岩体形成于前震旦纪,并认为岩体的流状构造(即矿物的定向排列)、片麻状构造属于变质作用的产物,而震旦系上统灯影组白云质大理岩与红格岩体为沉积接触关系;

5)袁海华等(1984)报道了红格辉长岩全岩Rb-Sr等时线年龄为566.86±56.99Ma和343.48±56.99Ma,由此认为存在两次岩浆侵入活动;

6)卢纪仁等(1983,1984)认为不可能是两次岩浆侵入,他们利用K±A-r法测得攀枝花岩体朱家包包Ⅲ号矿带辉长岩中辉石年龄为483.05Ma,攀枝花Ⅲ矿带辉长岩中斜长石年龄为577.31Ma(第一次测)和645.83Ma(第二次测),红格岩体路枯北矿区辉石岩含矿带中辉石年龄为498.75Ma(第一次测)和483.19Ma(第二次测)。据此,他们认为5亿年左右是层状岩体的侵位时代,相当于加里东期

卢纪仁等,攀西层状火成岩,1986.1

综上所述,攀枝花岩体从地质历史的角度看以晚古生代的可能性比较大,但同位素年龄值以早古生代数据偏多,是否与20多年前同位素年代测试精度不够或方法不合适有关呢?为解决这一疑惑,本次工作对采自攀枝花Ⅸ号矿带的样品也进行了对比研究,一方面进行了矿石全岩Rb-Sr同位素年代学研究(表4-8、图4-17),另一方面则对辉长岩中的黑云母进行了40Ar/39Ar法快中子活化分析(表4-9、图4-18)。

图4-17 攀枝花Ⅸ号矿带辉长岩型磁铁矿矿石与磁铁矿单矿物的Rb-Sr同位素组成

从本次分析测试的结果看,磁铁矿单矿物与矿石的87Rb/86Sr与87Sr/86Sr同位素比值非常接近,在(87Rb/86Sr)-(87Sr/86Sr)图解中呈面型分布,实际上不能形成很好的等时线(图4-17)。因此,用Rb-Sr等时线法难以获得理想的同位素年龄。究其原因,一方面可能是同位素体系未能封闭,但这似乎与层状侵入体的地质特征不符合;另一方面可能是同位素组成过于集中,即野外采集样品时不够分散。但无论如何,可以得到另外两个信息:①无论是矿石还是单矿物的Sr同位素实测值和初始值(0.70457)很均一,也很一致,表明矿石属于幔源岩浆成因;②从表4-8可以明显看出,从同一标本中选出的磁铁矿单矿物,其87Sr/86Sr同位素比值要比矿石全岩要高一些,这可能是由其岩浆结晶分异的成矿机制所决定的。

表4-8 攀枝花钒钛磁铁矿Ⅸ号矿带磁铁矿矿石及磁铁矿单矿物的Rb、Sr同位素测试结果

从攀枝花Ⅸ号矿带辉长岩中选取片状黑云母,利用快中子活化法测定的40Ar/39Ar坪年龄为256.85±2.69Ma,MSWD=3.36;等时线年龄为254.89±4.55Ma,MSWD=2.94(表4-9.图4-18)。这表明,攀枝花的含矿岩体(以辉长岩为主),主要形成于二叠纪晚期,虽然略早于峨眉山玄武岩的喷发高峰期(250Ma),但总体上均属于晚古生代末期峨眉地幔柱的产物。另外,从含矿辉长岩的侵入到玄武岩的大规模喷发仅相隔约5Ma,这也符合地幔柱活动的基本规律,即大量的基性超基性岩及其喷发岩在短期内快速、大量的喷发和侵入。数字模拟研究表明,峨眉地幔柱的主活动期大约集中在10Ma的短期内完成(李建康等,2004)。此外,在印支期的246.6Ma及220.8~218.5Ma期间,含钒钛磁铁矿的辉长岩体可能受到了强烈的改造,这与大量区调工作记录到的现象是吻合的。

表4-9 攀枝花钒钛磁铁矿Ⅸ号矿带辉长岩中黑云母的Ar同位素测试结果

图4-18 攀枝花Ⅸ号矿带辉长岩中黑云母的40Ar/39Ar法坪年龄和等时线年龄