ISSN 1005-2518
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Gold Science and Technology >

2025 , Vol. 33 >Issue 4: 735 - 752

DOI: https://doi.org/10.11872/j.issn.1005-2518.2025.04.105

Mineral Exploration and Resource Evaluation

Geochemical Characteristics and Diagenetic Tectonic Environment of the Cilai Porphyry in the Zhongdian Area，Yunnan Province

  • Wenjie DUAN , 1, 2 ,
  • Chengbiao LENG , 1, 2 ,
  • Lei MO 1, 2 ,
  • Kaixuan LI 1, 2 ,
  • Yan ZHAO 1, 2
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  • 1. National Key Laboratory of Uranium Resource Exploration-Mining and Nuclear Remote Sensing, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China
  • 2. School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China

Received date: 2025-03-06

  Revised date: 2025-05-12

  Online published: 2025-09-02

Copyright

© Editorial Department of Gold Science and Technology （CC BY-NC-ND）
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Abstract

The Zhongdian region is divided into eastern and western porphyry metallogenic belts. The Cilai copper deposit, located within the western belt, represents a newly identified porphyry copper system in this area. To determine the petrogenetic age, tectonic setting, and magmatic source of the Cilai porphyry body, we performed zircon U-Pb dating and comprehensive whole-rock major and trace element analyses on the Cilai quartz diorite porphyry. The zircon U-Pb dating results reveal that the formation age of the Cilai quartz diorite porphyry ranges from（217.5±1.8）Ma to （216.9±1.4）Ma, situating its origin in the Late Triassic period. This porphyry is characterized by high SiO2 content（64.94%~67.31%） and elevated alkali levels （K2O+Na2O=7.27%~8.84%）, classifying it as part of the high-K calc-alkaline series. The rock exhibits enrichment in light rare earth elements （LREEs）, significant LREE-HREE fractionation ( L a / Y b ) N = 33.11 ~ 39.41, and a weak negative Eu anomaly（δEu=0.81~0.98）. It is enriched in large-ion lithophile elements （LILEs） such as Rb, Ba, Th, and U, while it is depleted in high field strength elements （HFSEs） like P, Ti and Zr. The rock exhibits elevated strontium （Sr） concentrations（692×10-6~1 180×10-6）, reduced yttrium （Y） levels （11.7×10-6~13.1×10-6）, and increased Sr/Y（56.7~100.0） and La/Yb （48.7~58.0） ratios, which are characteristic of adakitic magma. The Cilai quartz diorite porphyry is characterized by high thorium/uranium （Th/U） ratios and low, concentrations of magnesium oxide （MgO）, chromium （Cr）, and nickel （Ni）. The Th/La, Nb/Ta, Rb/Sr, and Ba/La ratios are intermediate between those of the upper mantle and crust, with certain values aligning more closely with average mantle values. This suggests that the melt from subducted oceanic crust ascends and interacts with the mantle wedge, producing adakitic magma, which subsequently interacts with the crust to form the current thorn rock mass. The geochemical properties and zircon U-Pb dating of the Cilai quartz diorite porphyry, combined with the positioning of sample points on the MgO-Fe2O3-Al2O3 diagram and tectonic environment discrimination diagrams within island arc and active continental margin regions, suggest that the Cilai deposit, along with other significant copper deposits, such as the Chundu deposit, originated from the same magmatic event within the western porphyry metallogenic belt. These deposits are the result of the westward subduction of the Ganzi-Litang oceanic crust during the Late Indosinian period.

Key words： porphyry copper deposit; geochemistry; adakitic rocks; U-Pb age; Cilai; northwestern Yunnan

Cite this article

Wenjie DUAN , Chengbiao LENG , Lei MO , Kaixuan LI , Yan ZHAO . Geochemical Characteristics and Diagenetic Tectonic Environment of the Cilai Porphyry in the Zhongdian Area，Yunnan Province[J]. Gold Science and Technology, 2025 , 33(4) : 735 -752 . DOI: 10.11872/j.issn.1005-2518.2025.04.105

义敦弧作为三江特提斯造山带中最大的一个火山弧（Hou et al，2007），其北部（昌台弧）发育Cu-Ag-Sn多金属成矿体系，但暂未发现大量大型—超大型矿床；南部（中甸弧）发育斑岩—矽卡岩型铜多金属成矿体系（侯增谦等，2001；李文昌等，2011；邓军等，2011，2016），广泛分布印支期普朗、雪鸡坪和春都等大型—超大型斑岩铜多金属矿床，以及燕山期红山、铜厂沟和热林等中—大型斑岩—矽卡岩型和岩浆热液型Cu-Mo-W矿床，是三江特提斯造山带内最重要的铜多金属矿集区（Hou et al，2009；邓军等，2011；李文昌等，2011；Li et al，2017；Leng et al，2018a，2018b；李凯旋等，2019；Chen et al，2021；刘林林等，2023）。
中甸弧因具有较好的成矿地质条件和铜资源勘探前景，长期以来受到国内外学者的广泛关注。前人对该区的成矿岩体、构造、控矿因素、成矿模式、蚀变分带模式和岩体年龄等进行了深入研究（侯增谦等，2001；李文昌等，2013；冷成彪等，2015；代友旭等，2017）。根据成矿空间，以红山—属都蛇绿岩带为界可将中甸弧划分为东、西2个斑岩成矿带（冷成彪等，2008；邹国富等，2011；吴静等，2011；李文昌等，2013；周晓丹等，2018；莫雷等，2024a）。东斑岩成矿带呈NW向分布于懒中—普朗—热林一带，区域内发育多期次的侵入岩体，产出有以普朗、红山等为代表的大型—超大型斑岩—矽卡岩型Cu-Au-Pb-Zn多金属矿床，以及休瓦促、热林和卓玛等为代表的热液脉型Cu-Mo-W矿床和Cu-Pb-Zn矿床（侯增谦等，2001；曾普胜等，2004；冷成彪，2009；冷成彪等，2009，2017；Wang et al，2011；Leng et al，2018a；董涛等，2020）。近年来，该带还发现了具有成矿潜力的地苏嘎铜矿点（刘学龙等，2013；Chen et al，2021；莫雷等，2024a）。西斑岩成矿带分布于春都—雪鸡坪—烂泥塘一带，相较于东斑岩成矿带侵入岩体和矿床数量相对减少，主要发育雪鸡坪、春都和烂泥塘为代表的中—大型斑岩Cu-（Au）矿床（林清茶等，2006；曹殿华等，2009；Leng et al，2012；代友旭等，2017；刘学龙等，2018），近年来，该带还发现了具有成矿潜力的普上（董涛等，2021）和刺来（王帅帅等，2018）等铜（化）点。
刺来复式斑岩体位于中甸弧西斑岩成矿带，由花岗斑岩和石英闪长玢岩组成，与春都大型斑岩铜矿床毗邻。已有研究仅对岩体内的花岗斑岩开展了少量地球化学和锆石U-Pb定年研究（王帅帅等，2019），限制了对该岩体成因的认识。为此，本文以刺来岩体石英闪长玢岩作为研究对象，通过系统的全岩地球化学和锆石U-Pb定年研究，结合前人资料，进一步限定刺来复式岩体的岩石成因，探讨其构造环境，以期为西斑岩成矿带找矿勘查提供参考。

1 区域地质背景

义敦弧位于三江特提斯复合造山带的中段，大地构造位置处于拉萨地体、松潘—甘孜地块与扬子地块的交界处（侯增谦等，2004），其东西两侧分别为甘孜—理塘缝合带和金沙江缝合带［图1（a）］（李文昌，2007；Leng et al，2014；Tian et al，2019）。中甸弧位于义敦弧的南端，与义敦弧具有相似的构造演化历史，是中—晚三叠世甘孜—理塘洋壳俯冲作用的产物，该区在经历了印支期（235~210 Ma）的洋壳俯冲、燕山晚期（88~80 Ma）的陆—陆碰撞和喜山早期（53~28 Ma）的陆内汇聚等多期次构造—岩浆活动后，形成了现在的大地构造格架［图1（b）］（任涛等，2011；代友旭等，2017；莫雷等，2024a）。
图1 义敦弧构造位置简图及中甸地质简图（图a修改自曾普胜等，2004；李文昌，2007；图b，c修改自莫雷等，2024a）

Ⅰ-扬子陆块；Ⅱ-甘孜—理塘缝合带；Ⅲ-义敦岛弧带；Ⅳ-中咱微陆块；Ⅴ-金沙江缝合带；Ⅵ-江达—维西火山弧；Ⅶ-羌塘—昌都陆块；

1.喇嘛垭组粉砂岩、页岩和砂岩；2.图姆沟组安山岩、英安岩夹碎屑岩；3.曲嘎寺组火山岩、火山碎屑岩和碎屑岩；4.玄武岩、火山碎屑岩和灰岩；5.蛇绿岩带；6.矿床（点）；7.构造单元边界线；8.断层；9.印支期侵入体；10.燕山期侵入体；11.喜山期侵入体；12.采样点

Fig. 1 Simplified tectonic framework of the Yidun Arc and the geological map of the Zhongdian（Fig. a modified after Zeng et al，2004；Li，2007；Fig. b，c modified after Mo et al，2024a）

中甸弧主要出露地层为上三叠统曲嘎寺组（T3 q）、图姆沟组（T3 t）和喇嘛垭组（T3 lm）［图1（c）］（李文昌等，2011；李华伟等，2020），缺少三叠纪之后的地层。曲嘎寺组岩性组合以区域变质板岩—变质砂岩系为主，其间夹基性玄武岩和火山碎屑岩等火山—沉积建造；图姆沟组则发育板岩—变质砂岩—中性安山岩—中酸性英安岩组合，构成典型的岛弧环境火山—沉积序列。喇嘛垭组岩性以暗色板岩和砂岩为主（侯增谦等，2004；任涛等，2011；冷成彪等，2015）。中甸弧晚三叠世以广泛分布火山碎屑岩系为显著特征（侯增谦等，2001；李建康等，2007；Leng et al，2012；秦朝建等，2021）。区域内以NNW向紧密线型褶皱构造及同向断裂为主。该构造系统不仅控制着印支期中酸性岩浆活动的空间分布，还制约着同源火山岩的时空分布。岩相学研究表明，中甸弧印支期侵入岩主要表现为中—酸性岩性组合特征，主要包含石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩和二长花岗斑岩等岩石类型。其中，印支晚期岩浆活动尤为强烈，形成大规模浅成—超浅成侵入岩体群且分布广泛。
刺来岩体位于中甸弧西斑岩成矿带南部，与雪鸡坪和春都2个大型斑岩矿床相邻，是由花岗斑岩和石英闪长玢岩组成的复式岩体，岩体出露面积约为0.60 km2（王帅帅等，2018）。区内出露地层为上三叠统图姆沟组，主要岩性为砂板岩和泥灰岩。刺来岩体侵位于图姆沟组二段（T3 t 2）的砂板岩中，并受区域构造控制，呈NNW向展布。刺来岩体蚀变较强，普遍发育黄铁矿化，围岩蚀变主要为钾化、硅化、黑云母化和绢云母化等（图2）。
图2 刺来岩体石英闪长玢岩镜下矿物照片

（a）石英闪长玢岩暗色矿物角闪石；（b）黑云母；（c）石英闪长玢岩透明矿物组合方解石、石英；（d）石英闪长玢岩未蚀变的透明矿物组合斜长石、石英；（e）石英闪长玢岩中黄铁矿与钛铁矿组合；（f）石英闪长玢岩中黄铁矿和黄铜矿共生；Bt-黑云母；Cal-方解石；Cp-黄铜矿；Hbl-角闪石；IIm-钛铁矿；Pl-斜长石；Py-黄铁矿；Q-石英

Fig. 2 Microscopic mineral photos of Cilai quartz diorite porphyrite

刺来岩体石英闪长玢岩呈灰白—灰绿色，具斑状结构和块状构造，斑晶占比为35%~40%，主要由斜长石（约45%）、黑云母（约30%）和石英（10%~20%）组成，含少量正长石（1%~5%）；基质具有细粒—微粒结构，由斜长石、石英和黑云母组成。金属矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，含少量的斑铜矿、磁铁矿和方铅矿，镜下可观察到金属矿物沿黑云母解理分布。

2 样品及分析方法

样品均采自刺来的钻孔岩心，本次共完成7件样品的全岩主微量元素分析和2件样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析。
主量、微量及稀土元素分析工作在广州澳实分析检测有限公司完成。试验流程如下：取2份等量样品，经105 ℃烘干预处理后，一份样品与四硼酸锂（Li₂B₄O₇）—偏硼酸锂（LiBO₂）混合助熔剂置于铂金坩埚中，通过高精度熔样机在1 050 ℃熔融成均质玻璃熔片，冷却后直接进行XRF测试；另一份样品经相同干燥流程后，置于1 000 ℃高温炉中灼烧至恒重，通过质量差计算烧失量（LOI）。微量元素分析采用酸溶—电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）。具体步骤如下：将样品依次用高氯酸（HClO₄）、硝酸（HNO₃）、盐酸（HCl）和氢氟酸（HF）进行梯度消解，经稀盐酸稀释定容后上机检测。稀土元素分析采用ME-MS81方法，元素含量使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定。技术要点包括：将样品与硼酸锂（LiBO₂/Li₂B₄O₇）混合助熔剂在1 025 ℃熔融，冷却后采用硝酸—盐酸—氢氟酸体系分步溶解，定容后导入ICP-MS测定。为了检查分析的准确性，对一些样品（包括2个重复的样品）进行复核。结果表明，样品中微量元素的分析结果与复核结果及插入的标准样品较吻合，所测微量元素的分析精密度控制相对偏差（RD）小于10%，准确度控制相对误差（RE）小于10%。
LA-ICP-MS锆石U-Pb测年工作在澳大利亚塔斯马尼亚大学（University of Tasmania，Australia）使用Agilent 7500cs ICP-MS电感耦合等离子体质谱和193 nm ArF准分子激光系统完成。束斑直径为32 μm，剥离频率为5 Hz，能量密度（样品表面测量）为2 J/cm2，流速为0.35 L/min的氦气作为载气将激光烧蚀后的粒子带出腔室，与氩气混合后送入ICP-MS等离子体质谱仪。每个测点的背景值为30 s，然后再进行30 s的信号采集分析。使用Meffre et al（2008）和Sack et al（2011）的方法筛选数据，以锆石的Zr含量作为内标元素计算，采用国际锆石标本91500（Wiedenbeck et al，1995）作为校正同位素分馏的外部标准，加权平均年龄误差的置信度为95%。207Pb/206Pb比值的校正因子使用NIST610为标准计算，并使用Baker et al（2004）标准值对其进行校正。最后，数据采用ICPMSDataCal软件（Liu et al，2010）进行离线处理，并使用Isoplot/Exver4（Ludwig，2003）进行U-Pb年龄谐和图的绘制和年龄加权平均值的计算。

3 分析结果

3.1 主量元素

为消除部分样品烧失量（LOI）过高造成的影响，通过对主量元素含量进行归一化计算能够更准确地反映元素之间的关系，归一化后得到的数值并未出现较大波动，从侧面反映出该批样品并未受到风化或次生矿物的严重干扰（表1）。刺来岩体石英闪长玢岩样品中w（SiO2）为64.94%~67.31%，平均值为65.93%，属于中—酸性岩；w（Al2O3）为14.73%~15.04%，平均值为14.16%，w（K2O）为2.97%~4.73%，平均值为4.27%，w（Na2O）为3.55%~4.60%，平均值为4.01%。δEu和δCe无明显异常，全碱w（K2O+Na2O）为7.27%~8.84%，平均值为8.29%，w（K2O）/w（Na2O）为0.69~1.30，平均值为1.08，里特曼指数（σ）为2.41~3.38，属于钙碱性—碱性岩石；铝饱和指数（A/CNK）为0.73~1.14，平均值为0.87，属于准铝质岩石，岩石固结指数（SI）为8.00~17.29。部分样品具有较高的K2O含量［w（K2O）>4%］和LOI值，可能受到蚀变的影响。因此，在TAS图解［图3（a）］和A/CNK-A/NK图解［图3（b）］中采用归一化后的数据，结果显示刺来岩体石英闪长玢岩与中甸地区的其他岩体的岩性相似，主要落入石英闪长岩区域，属于准铝质岩石。
表1 刺来岩体石英闪长玢岩主量元素含量

Table 1 Major elements content of the Cilai quartz diorite porphyrite（%）

样品编号 主量元素 特征数据
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total
CL12-4 62.50 0.63 14.05 4.34 0.08 2.06 3.29 3.67 4.30 0.32 3.59 98.83
CL12-5 63.00 0.63 14.15 4.34 0.08 1.05 3.44 3.36 4.38 0.32 4.14 98.89
CL12-8 62.70 0.63 14.15 4.42 0.07 2.46 2.88 3.77 4.03 0.33 3.47 98.91
CL02-128.2 60.10 0.62 13.10 4.58 0.09 2.32 4.67 3.98 2.75 0.33 5.85 98.39
CL02-159.5 64.90 0.64 14.50 4.26 0.04 2.60 0.97 3.71 4.47 0.33 2.39 98.81
CL02-173 61.50 0.61 13.75 4.42 0.07 2.40 2.83 3.74 4.45 0.31 4.76 98.84
CL02-259.5 61.30 0.59 13.70 3.69 0.07 1.80 3.15 4.27 3.93 0.29 5.67 98.46
样品编号 主量元素（归一化） 特征数据（归一化）
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 A/NK A/CNK Mg# SI
CL12-4 65.62 0.66 14.75 4.56 0.08 2.16 3.45 3.85 4.51 0.34 1.31 1.38 48.70 14.34
CL12-5 66.49 0.66 14.93 4.58 0.08 1.11 3.63 3.55 4.62 0.34 0.84 0.86 32.61 8.00
CL12-8 65.70 0.66 14.83 4.63 0.07 2.58 3.02 3.95 4.22 0.35 1.31 1.38 52.68 16.76
CL02-128.2 64.94 0.67 14.16 4.95 0.10 2.51 5.05 4.30 2.97 0.36 0.84 0.86 50.33 17.02
CL02-159.5 67.31 0.66 15.04 4.42 0.04 2.70 1.01 3.85 4.64 0.34 1.31 1.38 54.97 17.29
CL02-173 65.37 0.65 14.62 4.70 0.07 2.55 3.01 3.98 4.73 0.33 0.84 0.86 52.06 15.99
CL02-259.5 66.60 0.64 14.76 3.98 0.08 1.94 3.39 4.60 4.24 0.31 1.31 1.38 49.38 13.15

注：Mg#=w（Mg）/［w（Mg）+w（Fe）］；A/NK=1/AKI；AKI=［w（Na2O）/62+w（K2O）/94］/［w（Al2O3）/102］；A/CNK=［w（Al2O3）/102］/［w（Na2O）/62+w（K2O）/94 +w（CaO）/56］；SI=100×w（MgO）/［w（Fe2O3）+w（MgO）+w（Na2O）+w（K2O）］

图3 刺来岩体石英闪长玢岩TAS图解（a）及A/CNK-A/NK图解（b）（修改自Maniar et al，1989；Middlemost，1994）

①春都数据来源于杨宪涛（2012）；②普朗数据来源于Leng et al（2018a，2018b）；③烂泥塘数据来源于Leng et al（2014）；④雪鸡坪数据来源于Leng et al（2012，2014）

Fig. 3 TAS diagram（a）and A/CNK-A/NK diagram（b） of Cilai quartz diorite porphyrite（modified after Maniar et al，1989；Middlemost，1994）

3.2 稀土及微量元素

微量和稀土元素分析结果见表2。刺来岩体石英闪长玢岩稀土元素含量（∑REE）为195.19×10-6~233.57×10-6，变化范围较小，表现为Eu弱负异常（δEu=0.81~0.98）；（La/Yb）N值为33.11~39.41，稀土元素配分曲线［图4（a）］表现为明显右倾的轻稀土富集型，轻、重稀土元素分馏明显。在微量元素蛛网图［图4（b）］中，大离子亲石元素Rb、Ba、Th和U等明显富集，P、Ti和Zr等高场强元素相对亏损。这种元素分配规律指示岩浆演化过程中存在显著的流体交代作用，且与俯冲带环境富集型地幔源区的部分熔融过程密切相关。
表2 刺来岩体石英闪长玢岩微量和稀土元素含量

Table 2 Rare and trace elements content of the Cilai quartz diorite porphyrite（×10-6）

样品编号 微量元素
V Cr Co Ni Cu Rb Sr Zr Nb Ba Pb Th U Hf Ta
CL12-4 110 58.9 13.0 28.3 47.8 111 1 180 173 16.2 2 510 26.9 22.5 3.90 4.45 1.01
CL12-5 109 57.0 13.1 25.4 41.8 113 952 175 16.6 4 180 34.5 23.5 5.60 4.64 1.05
CL12-8 113 52.9 12.8 26.3 53.9 99.8 1 090 182 17.2 1 980 23.8 23.3 7.08 4.54 1.06
CL02-128.2 101 66.1 18.1 26.6 21.9 74.7 799 158 15.3 1 370 31.2 22.3 5.76 4.22 0.95
CL02-159.5 110 57.0 13.3 29.7 22.1 112 692 185 16.6 1 890 22.0 23.6 5.79 4.55 1.01
CL02-173 109 59.1 12.5 25.8 19.3 116 968 189 16.1 2 610 18.0 23.2 4.43 4.80 1.00
CL02-259.5 98.6 52.5 10.6 27.0 18.6 117 759 169 16.0 1 940 11.8 22.6 6.07 4.36 0.98
样品编号 稀土元素
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
CL12-4 54.4 96.6 10.6 37.1 5.72 1.40 3.78 0.53 2.28 0.41 1.19 0.16 1.01 0.15 11.8
CL12-5 54.8 97.0 10.8 38.1 5.82 1.28 4.03 0.57 2.24 0.43 1.25 0.17 1.12 0.16 12.4
CL12-8 57.5 101 11.5 39.8 6.24 1.63 4.37 0.61 2.50 0.47 1.32 0.17 1.13 0.17 13.1
CL02-128.2 58.6 104 11.8 41.1 6.32 1.66 4.28 0.59 2.31 0.43 1.17 0.16 1.01 0.14 11.8
CL02-159.5 57.6 101 11.1 38.8 5.98 1.53 3.89 0.55 2.27 0.46 1.22 0.16 1.04 0.16 12.2
CL02-173 54.1 96.7 10.7 37.4 5.85 1.41 3.93 0.56 2.28 0.42 1.22 0.16 1.11 0.17 12.2
CL02-259.5 49.8 87.9 9.45 32.4 5.12 1.29 3.59 0.53 2.17 0.42 1.20 0.17 0.99 0.17 11.7
样品编号 特征值
ΣREE （La/Yb）N YbN Nb/Ta Nb/La Zr/Hf Rb/Sr Ba/La Th/Ce Th/U Sr/Th La/Yb Th/La Sr/Y V/Sc
CL12-4 215.33 36.59 6.27 16.0 0.30 38.9 0.09 46.1 0.23 5.77 52.4 53.9 0.41 100.0 8.15
CL12-5 217.77 33.24 6.96 15.8 0.30 37.7 0.12 76.3 0.24 4.20 40.5 48.9 0.43 76.8 8.86
CL12-8 228.41 34.57 7.02 16.2 0.30 40.1 0.09 34.4 0.23 3.29 46.8 50.9 0.41 83.2 8.19
CL02-128.2 233.57 39.41 6.27 16.1 0.26 37.4 0.09 23.4 0.21 3.87 35.8 28.0 0.38 67.7 7.48
CL02-159.5 225.76 37.62 6.46 16.4 0.29 40.7 0.16 32.8 0.23 4.08 29.3 55.4 0.41 56.7 9.17
CL02-173 216.01 33.11 6.89 16.1 0.30 39.4 0.12 48.2 0.24 5.24 41.7 48.7 0.43 79.3 8.86
CL02-259.5 195.20 34.28 6.15 16.3 0.32 38.8 0.15 39.0 0.26 3.72 33.6 50.3 0.45 64.9 8.22

注：微量元素单位为×10-6；ΣREE=w（La）+w（Ce）+w（Pr）+w（Nd）+w（Sm）+w（Eu）+w（Gd）+w（Tb）+w（Dy）+w（Ho）+w（Er）+w（Tm）+w（Yb）+w（Lu）；w（La/Yb）N 、w（Yb）N为球粒陨石标准化后值（Sun et al，1989）

图4 刺来岩体石英闪长玢岩稀土元素球粒陨石标准化图（a）及微量元素蛛网图（b）（图a，b标准化数据参考自Sun et al，1989）

注：图中阴影部分为中甸地区西斑岩成矿带稀土及微量元素含量范围，数据来源杨宪涛（2012），Leng et al（2012，2014，2018a，2018b）

Fig. 4 Standardized map of rare earth element chondrites（a） and spider map of trace elements（b） of Cilai quartz diorite porphyrite （Fig. a，b，standardized data from Sun et al，1989）

3.3 锆石U-Pb年龄

刺来岩体石英闪长玢岩锆石U-Pb测年结果见表3。由表3可知，2件样品的Th/U比值均在0.46~2.78之间，符合岩浆锆石的特征。由图5可知，样品CL12-2的15个锆石测点中有1个点谐和度较低，其余14个测点的谐和度均高于95%，分布在谐和线上及其附近［图5（a）］，样品加权平均年龄为（216.9±1.5）Ma（N=14，MSWD=0.94）［图5（b）］；样品CL12-3共14个锆石测点，其中一颗锆石的206Pb/238U年龄为726 Ma，为捕获锆石，故采用另外13个测点数据计算样品的形成年龄［图5（c）］，得出加权平均年龄为（217.0±1.8）Ma（N=13，MSWD=1.5）［图5（d）］。与邹国富等（2012）研究获得的春都岩体成岩年龄［（217.5±1.9）~（217.3±1.8）Ma］在误差范围内基本一致，表明二者均形成于晚三叠世。
表3 刺来岩体石英闪长玢岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果

Table 3 LA-ICP-MS U-Pb dating results of zircon from the Cilai quartz diorite porphyry

测点编号 Th/（×10-6） U/（×10-6） Th/U 207Pb/206Pb 238U/206Pb 206Pb/238U 208Pb/232Th 207Pb/206Pb
比值 1σ 比值 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ
CL12-2-03 954 520 1.83 0.0539 0.0009 30.1 0.36 211 3 209 3 365 37
CL12-2-04 62.9 137 0.46 0.0541 0.0018 29.70 0.51 214 4 217 5 374 76
CL12-2-13 351 273 1.28 0.0503 0.0023 29.60 0.52 214 4 220 5 209 104
CL12-2-02 163 176 0.93 0.0541 0.0018 29.44 0.46 215 3 213 4 374 77
CL12-2-12 1 580 568 2.78 0.0512 0.0009 29.50 0.29 215 2 212 3 252 39
CL12-2-06 223 234 0.95 0.0501 0.0019 29.44 0.42 215 3 225 4 197 89
CL12-2-10 437 425 1.03 0.0508 0.0011 29.39 0.30 216 2 216 3 231 50
CL12-2-08 189 170 1.11 0.0516 0.0017 29.22 0.42 217 3 219 4 266 74
CL12-2-05 169 186 0.91 0.0530 0.0016 29.13 0.40 218 3 218 4 328 67
CL12-2-11 449 352 1.27 0.0509 0.0011 29.19 0.32 217 2 214 3 236 48
CL12-2-14 278 256 1.08 0.0522 0.0014 29.09 0.35 218 3 222 3 296 62
CL12-2-09 167 169 0.99 0.0564 0.0017 28.83 0.42 220 3 229 4 469 67
CL12-2-01 292 254 1.15 0.0518 0.0015 28.88 0.34 219 3 220 4 277 64
CL12-2-15 167 197 0.85 0.0536 0.0016 28.66 0.43 221 3 228 5 354 68
CL12-2-07 189 198 0.95 0.0501 0.0016 28.28 0.37 224 3 228 4 200 76
CL12-3-04 355 262 1.36 0.0507 0.0025 30.63 0.57 207 4 202 4 229 116
CL12-3-11 494 436 1.13 0.0498 0.0024 29.73 0.51 213 4 207 4 188 110
CL12-3-05 210 219 0.96 0.0499 0.0014 29.63 0.39 214 3 214 4 192 66
CL12-3-02 278 271 1.03 0.0555 0.0020 29.41 0.44 216 3 224 4 432 79
CL12-3-12 110 117 0.94 0.0508 0.0020 29.40 0.52 216 4 217 5 234 90
CL12-3-01 737 496 1.49 0.0559 0.0015 29.09 0.38 218 3 222 4 450 60
CL12-3-10 423 373 1.13 0.0504 0.0011 29.29 0.33 216 2 216 3 213 51
CL12-3-13 218 235 0.93 0.0507 0.0029 29.23 0.52 217 4 206 5 229 130
CL12-3-14 226 253 0.89 0.0551 0.0022 28.96 0.47 219 4 231 6 415 90
CL12-3-08 140 156 0.89 0.0507 0.0018 28.73 0.42 221 3 216 4 229 81
CL12-3-07 250 265 0.94 0.0511 0.0013 28.66 0.37 221 3 225 4 245 61
CL12-3-03 156 139 1.12 0.0679 0.0034 27.96 0.55 227 4 250 8 865 104
CL12-3-15 191 205 0.93 0.0484 0.0017 28.55 0.37 222 3 219 4 118 84
CL12-3-06 192 153 1.25 0.0666 0.0010 8.93 0.09 726 8 726 10 825 32
图5 刺来岩体石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄谐和图

Fig. 5 Zircon U-Pb age concordance diagram of Cilai quartz diorite porphyrite

4 讨论

4.1 成岩时代及构造环境

前人针对刺来岩体所在的中甸弧东、西2个斑岩成矿带内的大量岩体开展的年代学研究表明，这些岩体的形成年龄主要介于225~210 Ma之间（侯增谦等，2004；Wang et al，2011），其中春都闪长玢岩体中的锆石U-Pb年龄为212 Ma、含矿花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄为（217.5±1.9）Ma（杨宪涛，2012）；雪鸡坪石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄为（219.9±0.7）~（215.2±1.9）Ma（林清茶等，2006；曹殿华等，2009）；烂泥塘石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄为225 Ma（欧剑杰，2014）；普朗超大型矿床石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄为（219.6±3.5）~（212.3±1.3）Ma（Leng et al，2018a）；地苏嘎、浪都和欠虽等小型矿床锆石U-Pb年龄范围均在225~210 Ma之间（图6和表4）。上述岩体的形成时代均为晚三叠世，这一时期中甸弧处于甘孜—理塘洋壳西向俯冲（李文昌等，2013），构造背景为俯冲增生造山环境。本次对刺来岩体石英闪长玢岩中锆石的U-Pb测年结果表明，刺来岩体的形成时代为（217.0±1.8）~（216.9±1.5）Ma，与上述岩体形成时代一致，且与甘孜—理塘洋的俯冲时限吻合（侯增谦等，2001），进一步为中甸弧晚三叠世侵入岩与俯冲相关岩浆活动密切相关提供了证据。
图6 中甸含矿斑岩及刺来岩体石英闪长玢岩锆石U-Pb年龄

注：除刺来岩体外，其余均为中甸含矿斑岩；数据来源：①杨宪涛，2012；②林清茶等，2006；曹殿华等，2009；Leng et al，2012；③李喆等，2017；④金灿海等，2013；⑤Leng et al，2014；

Fig. 6 Zircon U-Pb ages of the Zhongdian mineralized porphyry and Cilai quartz diorite porphyry

⑥Leng et al，2018a

表4 中甸成矿带岩体年龄统计

Table 4 Statistics of rock ages in the Zhongdian metallogenic belt

岩体 测试方法

方法

矿物定年

 年龄/Ma 参考文献
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 217.0±1.3 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 216.4±1.4 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 217.6±1.3 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 215.2±1.7 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 213.5±1.9 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 218.1±1.6 Leng et al，2018a
普朗 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 215.1±1.7 Leng et al，2018a
地苏嘎 SIMS 锆石U-Pb 219.8±1.9 Leng et al，2014
浪都 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 223±1 金灿海等，2013
欠虽 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 220.3±0.66 李喆等，2017
雪鸡坪 SHRIMP 锆石U-Pb 215.3±2.3 林清茶等，2006
雪鸡坪 SHRIMP 锆石U-Pb 215.2±1.9 曹殿华等，2009
雪鸡坪 SIMS 锆石U-Pb 218.3±1.6 Leng et al，2012
雪鸡坪 SIMS 锆石U-Pb 218.5±1.6 Leng et al，2012
春都 SIMS 锆石U-Pb 217.5±1.9 杨宪涛，2012
刺来 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 217.0±1.8 本文
刺来 LA-ICP-MS 锆石U-Pb 216.9±1.5 本文
全球大型斑岩铜矿床多分布于岛弧和大陆边缘等俯冲环境（Richards，2003；Cooke et al，2005），且成矿母岩浆主要与俯冲作用密切相关（陈华勇等，2020）。
虽然俯冲带斑岩铜矿的形成环境具有一定的共性，但总体可分为岛弧和陆缘弧2种不同的形成环境（Sillitoe，2018；陈华勇等，2020）。前人研究表明，丰度较高的大离子亲石元素Th、La相对于Nb、Ta较富集，是火成岩在俯冲环境形成的证明（徐学义等，2009；刘翠等，2011）。刺来岩体石英闪长玢岩地球化学组成表现为富集K、Rb、Sr等大离子亲石元素和Th、U等活泼不相容元素，Nb、Ta、P、Ti等高场强元素呈现选择性亏损，Th含量为22.3×10-6~23.6×10-6，La含量为49.8×10-6~58.6×10-6；岩石La/Nb比值3.11~3.84（活动大陆边缘La/Nb>2）（Salters et al，1991），此种元素分异模式与俯冲板块部分熔融的成因机制相吻合。如MgO-Fe2O3-Al2O3图解［图7（a）］所示，中甸弧东、西斑岩带矿床（点）样品（包括刺来岩体石英闪长玢岩）均落入岛弧及活动大陆边缘弧附近。在Th/Yb-Nb/Yb图解［图7（b）］中，样品点均落于火山岛弧带内且具有较弱的分散性。同样地，在Nb-Y判别图［图7（c）］和Rb-（Yb+Ta）判别图［图7（d）］中，样品也在火山弧花岗岩区域。以上特征进一步表明刺来岩体具有岛弧岩浆岩的特征。综合区域构造演化和部分矿床成岩年龄分析，认为中甸弧刺来岩体是晚三叠世甘孜—理塘洋壳板片西向俯冲作用形成的，与俯冲带增生楔环境下的弧岩浆活动密切相关，是活动大陆边缘弧环境下的壳幔相互作用的产物。
图7 中甸斑岩构造判别图解

（a）MgO-Fe2O3-Al 2O3判别图（底图参考Pearce et al，1977）；（b）Th/Yb-Nb/Yb图解（底图参考Pearce，2008）；（c）Y-Nb图解（底图参考Pearce et al，1984）；（d）（Yb+Ta）-Rb图解（底图参考Pearce et al，1984）

Fig. 7 Discrimination diagram of tectonics of Zhongdian porphyry

4.2 岩石成因

刺来岩体石英闪长玢岩具有较高的MgO含量（1.11%~2.69%）和Mg#值（32.61~54.97），其中Mg#值大部分高于下地壳变玄武岩脱水熔融形成的熔体（Mg#<44）（Rapp et al，1995）。Nb/Ta比值介于15.8~16.4之间（平均值为16.1），显著高于下地壳背景值（8.0）（Rudnick et al，2014），更接近地幔平均值（17.5）。上述地球化学特征表明，刺来原始岩浆的形成与下地壳玄武岩熔融过程无关。此外，刺来斑岩体Zr/Hf比值介于37.4~40.7之间（平均值为39.0），与幔源岩浆（平均值为36.3）相似，显著高于壳源岩浆（平均值为11.0）（孙志远等，2018），Rb/Sr比值（0.09~0.16）高于地幔平均值（0.034），Ba/La比值（23.4~76.3）高于地壳平均值（25）（Weaver，1991）。Th/Ce比值介于0.21~0.26之间（原始地幔比值为0.11~0.12），显著高于原始地幔范围（Sun et al，1989）；Sr/Th比值介于29.3~52.4之间，属于壳幔过渡范围（Sun et al，1989；黎彤，1992）；Th/La比值介于0.38~0.45之间（平均值为0.42），落入典型壳源岩浆Th/La比值特征（0.1~1.0）区间（Saunders et al，1988）。以上特征表明，刺来岩体岩浆为壳幔混合成因。
刺来岩体石英闪长玢岩的主量、微量元素含量与典型的埃达克（质）岩相似，即：SiO2含量大于等于56%（60.10%~64.90%），MgO含量小于等于3%（1.05%~2.60%），除Al2O3含量（13.10%~14.50%）与典型的埃达克岩的含量（大于等于15%）存在微小差异之外，其他主量元素特征均相符合。其中，埃达克（质）岩最突出的地球化学特征是Sr/Y比值大于等于20，本次岩石样品具有较高的Sr/Y比值（56.7~100.0）（Defant et al，1990；Castillo，2006）。在（La/Yb）-YbN判别图解（图8）中，样品均落入埃达克岩区域内，表现出刺来岩体与典型埃达克（质）岩之间具有一定的亲和性，推测其成因可能与俯冲洋壳部分熔融有关。同时，中甸斑岩型矿床（矿点）的ε Nd（t）同位素数据（图9）显示，ε Nd（t）值小于亏损地幔（DM）且集中于球粒陨石（CHUR）下，只有少量达到CHUR的值，说明中甸东、西斑岩带三叠纪火成岩的形成与俯冲洋壳再熔融有关。俯冲洋壳的熔体在上升时可能与地幔楔反应，导致其成分改变，再熔融进一步促进地壳物质的分异和再循环，形成埃达克（质）岩浆，这种作用可能会影响岩浆的分异过程和成矿元素的富集。
图8 埃达克岩（La/Yb）N-YbN图（底图参考Drummond et al，1990）

Fig. 8 Adakite（La/Yb）N-YbN diagram（base map modified after Drummond et al，1990）

图9 中甸斑岩εNd （t）-年龄（Ma）图解

Fig. 9 εNd （t）-age（Ma）diagram of Zhongdian porphyry

在典型的弧熔岩中，Y浓度会随SiO2含量的增加而增加，Sr浓度也受到斜长石的控制，表示岩浆经历了结晶分异作用（Tatsumi et al，1986）。但刺来岩体石英闪长玢岩样品中，不同的SiO2含量下Sr含量相对稳定，表明与正常弧岩浆岩相比，斜长石的结晶受到抑制，使得一些样品的Sr/Y比值升高，表明源区可能存在较多的石榴子石残留（Baker et al，1994），这也是俯冲洋壳的部分熔融形成的埃达克（质）岩的显著特征之一。

4.3 地质意义

研究表明，复式岩体的多阶段演化能够为成矿提供有利的热液活动条件，其矿化主要与晚期岩相密切相关（Zhou et al，2020）。刺来岩体是由花岗斑岩和石英闪长玢岩组成的复式岩体，花岗斑岩的年龄为（220.6±0.78）Ma（王帅帅等，2019），本文研究得出石英闪长玢岩年龄为（217.0±1.8）Ma，为刺来复式岩体中的晚期岩相，更有利于成矿。此外，岩浆氧逸度和矿物的分离结晶对斑岩铜矿具有极其重要的影响，而岩浆氧逸度可以通过岩体中的变价元素（Fe）来判断（马鸿文，1991）。位于中甸斑岩矿集区的大型—超大型矿床，如春都和普朗等斑岩型铜矿，其斑岩体的Fe2O3/FeO比值为0.74~1.17，刺来复式岩体石英闪长玢岩的Fe2O3/FeO比值为0.89~1.09，与春都和普朗等斑岩体一致（图10）。除了Fe之外，V和Sc等亲氧型元素也可指示斑岩型铜矿中的氧逸度特征（莫雷等，2024a），刺来复式岩体显示较高V/Sc比值（7.48~8.86），亦暗示其具有较高的氧逸度。在俯冲环境下，板片脱水并发生部分熔融，随着俯冲作用的进行，后期的岩浆比早期的岩浆更氧化（张向飞等，2017）。这种氧逸度的升高为斑岩铜矿的形成提供了有利条件。
图10 刺来岩体石英闪长玢岩岩石化学组成与金属成矿专属性判别图解（底图参考冷成彪等，2020）

Fig. 10 Discrimination diagram of rock chemical composition and metal mineralization specificity of Cilai quartz diorite porphyrite（base map modified after Leng et al，2020）

斑岩型矿床的形成除了受氧逸度的影响，还与岩浆含水量有关（Richards，2011）。刺来复式岩体的Sr/Y比值大于50，反映岩浆含水量较高（>4%）（Richards et al，2012；郭峰，2017）。此外，刺来复式岩体位于春都和雪鸡坪2个大型矿床之间，三者在区域尺度上所经受的板块应力条件相似，且三者的地球化学特征均高度相似（图3、图4、图7~图9），这些特征均表明刺来复式岩体具备良好的成矿潜力。
结合区域构造演化，晚三叠世甘孜—理塘洋西向俯冲引发的板片熔融与地幔楔反应（Leng et al，2018a），不仅为成矿提供了物质基础，同时通过壳幔混合促进了成矿元素的初步富集。岩浆结晶分异程度可以通过Rb/Sr比值表示（冷成彪等，2020），普朗、春都和烂泥塘的Rb/Sr比值为0.03~0.59，刺来岩体的Rb/Sr比值为0.09~0.15，表明分异程度有限（图10），符合Cu-Au成矿岩体的矿石矿物与成矿专属性相互对应的规律（冷成彪等，2020）。在Fe2O3/ FeO-Rb/Sr图解中，刺来岩体所有样品均落入Cu-Au成矿区域，同样暗示该区具备Cu-Au成矿潜力。

5 结论

（1）刺来岩体石英闪长玢岩为中—酸性、钙碱性系列准铝质岩石，明显富集大离子亲石元素，相对亏损高场强元素，具埃达克（质）岩的地球化学亲和性。
（2）刺来岩体石英闪长玢岩成岩年龄为（217.0±1.8）~（216.9±1.5）Ma，形成于晚三叠世甘孜—理塘洋壳的西向俯冲，构造背景为俯冲增生造山环境。
（3）刺来复式岩体主要为俯冲洋壳熔体上升与地幔楔反应，再熔融促进形成的埃达克（质）岩浆，在岩浆上升过程中被地壳物质混染而形成的以石英闪长玢岩为主的斑岩岩体。
（4）刺来复式岩体紧邻春都和雪鸡坪等大型矿床，且显示出高氧逸度和高含水量等成矿有利特征，暗示该岩体具备良好的成矿潜力。

中国提铷研究方面取得新进展

据7月15日报道，中国科学院青海盐湖研究所电化学分离技术课题组在察尔汗盐湖超低品位铷资源经济性利用领域取得新进展，成功从铷含量低于0.001%的察尔汗氯化钾原料中制备出纯度99.9%的氯化铷产品。

“新工艺有可能减少进口依赖。”香港《南华早报》6月13日发文称，铷在军事、技术等领域有着广泛应用，但我国在铷资源开发方面一直面临矿石品位低、开采难度高等挑战。科学家在提铷研究方面取得的新进展，有可能帮助我国减少对铷矿石进口的依赖。

中国科学院青海盐湖研究所7月11日表示，针对我国战略性关键金属铷资源供给短缺现状，研究团队开展了从盐湖中提取铷制备高纯氯化铷的理论与技术创新攻关。

研究团队构建了含铷复盐固溶体多相平衡热力学模型，阐明了钾盐生产过程中铷元素的迁移富集规律，揭示了复盐固溶体形成是导致铷在尾卤中难以富集的关键制约因素。通过模型计算与实验验证，确定光卤石分解母液和粗氯化钾为铷元素富集的最佳工艺节点，为铷的高效分离提取提供了理论指导。研究团队建立的模型实现了微量铷在复杂卤水体系与盐类矿物间分配行为的精准预测，形成了盐湖微量元素赋存状态研究的新方法。

青海盐湖研究所表示，研究团队开发出“洗矿浸铷—蒸发富集—溶剂萃取—结晶纯化”的集成工艺路线，通过公斤级放大实验和吨级工程验证，成功从铷含量极低（<0.001%）的察尔汗氯化钾原料中制备出氯化铷产品（纯度99.9%），实现了氯化物型盐湖超低品位铷资源的经济提取与高质利用。

《南华早报》称，这一过程可能也具有成本效益。青海盐湖研究所的团队在2022年进行的一项研究表明，通过类似工艺提取氯化铷的成本，仅为其市场价格的三分之一。

铷是一种具有战略意义的金属，广泛应用于电子、航空航天等领域，在军事和民用领域都极具价值。例如，铷离子可以提高钙钛矿型太阳能电池的性能，氯化铷可应用于肿瘤治疗，铷原子钟可以做到300多万年只有1秒误差。

然而，中国在铷资源开发方面一直面临矿石品位低、开采难度高、依赖进口等挑战。《中国矿业》杂志2025年2月发布的一篇文章指出，虽然中国是全球铷矿储量最大的国家之一，但其中97%的铷都位于低品位硬岩矿床中，开采难度高。其余3%则位于西藏和青海的盐湖和地热水中。

“尽管中国是全球主要的铷生产国，但相关行业严重依赖进口矿石。2021年，中国进口了19 500 t铷精矿，外部采购率达66.3%。这些矿石主要来自加拿大和津巴布韦”文章警告称，美国已在2022年将铷列入关键矿产清单，随着矿产成为竞争的焦点，“中国必须通过资源外交优先考虑供应链安全。”

《南华早报》评论称，青海盐湖研究所在提铷方面取得的新进展，未来有可能减少我国对进口的依赖，并提高在关键矿产供应链中的战略自主性。

矿业界）

http://www.goldsci.ac.cn/article/2025/1005-2518/1005-2518-2025-33-4-735.shtml

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