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0 引言
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云南北衙金多金属矿床位于金沙江—哀牢山 —红河富碱斑岩成矿带中段，是西南三江成矿省的重要成矿区带之一，该成矿省位于滨西太平洋成矿域与特提斯—喜马拉雅成矿域的结合部位，该地区成矿条件优越，矿产资源丰富，是找矿勘查的有利地段（郭钰心玥等，2016；坚润堂等，2017；周癸武等，2019，2020，2022；路红记，2022；张长青等， 2022；陶兴雄等，2023）。北衙金多金属矿床原名为北衙铅矿床，据史料记载自明代万历年间就已开始采铅炼银。20 世纪 50 年代以前，以勘查铅锌矿为主，1959 年探明锌金属量 0. 058 Mt，品位 1.36%，铅金属量 0.14 Mt，品位 2.52%。20 世纪 70—90 年代以勘查金矿为主，1999 年探获红土型金资源量 9.3 t，岩金 6.8 t。21 世纪以来，围绕富碱斑岩体开展斑岩型-矽卡岩型矿体勘查为主，2005年，北衙矿区累计探明金资源量57.7 t，平均品位2.16×10-6，伴生铁矿石资源量 25.4 Mt，品位 36.74%。2008 年以来，勘探工作向深部进行，同时在深部发现了厚大斑岩-矽卡岩型金矿体，截止目前，矿区金矿石量＞380 Mt，品位 2.45×10-6，达到超大型规模，同时共伴生铅锌、银、铜、铁、硫等可开采的有益元素，且铅锌、银、铜、铁也达到大型规模（郭钰心玥等，2016； 周癸武等，2019，2020）。
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北衙金多金属矿床可分为万硐山、南大坪、马头湾等矿段，其中万硐山矿段作为一个超大型金矿、特大型银矿、大型铁矿，矿产资源储量巨大，占北衙总资源量75%以上。近年来，国内外许多地质生产单位及科研院校进行了大量研究工作，取得了一些突破，积累了丰富的资料（郭钰心玥等，2016；坚润堂等，2017），但是大部分学者研究均针对万硐山矿段的富矿石英正长斑岩的地球化学特征，而北衙地区富碱斑岩出露数量较多，外围斑岩体（笔架山、桅杆坡、红泥塘）由于并未发现明显矿化，尚未进行详细研究，针对这一问题，本文对北衙万硐山采场外围笔架山、桅杆坡、红泥塘富碱斑岩进行了全岩主微量元素分析，并与万硐山富矿石英正长斑岩进行对比，以期为后续找矿勘探工作的部署提供依据。
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1 区域地质背景
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北衙金多金属矿床位于云南省大理州鹤庆县北衙村，大地构造位置上处于扬子板块西缘，三江构造带中段，扬子、德格—中甸、昌都—思茅地块结合部位（图1）。研究区地层出露较为齐全，从元古界到新生界均有发育。区内元古界出露主要岩性为点苍山变质岩，在大理洱海西侧出露广泛，岩性主要为斜长角闪岩、变粒岩、云母片岩、片麻岩以及大理岩等；下古生界主要为志留系和奥陶系，岩性为砂岩、白云岩、页岩和粉砂岩等；上古生界发育齐全，以碳酸盐岩为主；中生界发育较完全，三叠系以碎屑岩和碳酸盐为主，主要分布于丽江—北衙一带。其中三叠系北衙组灰岩与北衙富碱斑岩型金矿关系密切，是本区主要的赋矿层位。侏罗系、白垩系主要为河湖相红色碎屑岩，夹碳酸盐岩，仅出露于程海—宾川断裂以东和红河断裂以西的地区。区内岩浆活动强烈，以二叠系玄武岩分布最广，次为酸性岩、基性岩和碱性岩。岩浆具有多期次活动特征，并受到区域断裂构造的控制，并以新生代富钾碱性火山-岩浆岩活动最为广泛且比较重要。新生代岩浆岩沿着金沙江断裂带、红河断裂带和哀牢山断裂带两侧分布，明显受断裂带控制，岩性复杂，以二长花岗斑岩、花岗斑岩、石英二长斑岩、透辉石正长岩、细晶斑岩、石英正长斑岩和正长斑岩为主（刘博，2014；侯增谦等，2015）。此外，还有富碱侵入岩分布时空一致的煌斑岩脉和钾质火山岩，如碱玄岩、安粗岩、粗面岩等。前人获得碱性侵入岩、碱性火山岩、煌斑岩的 U-Pb 同位素年龄范围分别为 （38.4~33. 0）Ma、（37.3~33. 0）Ma、（31.12±0.88）Ma （Lu et al.，2013；付小锦等，2022）。
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图1 扬子克拉通西缘构造格架图（a）和滇西新生代富碱斑岩分布简图（b，据Lu et al.，2013修改）
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2 矿区地质特征
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矿区地层出露面积较大，地层较完整，地层由老到新依次是：上二叠统峨眉山组灰绿色玄武岩； 下三叠统青天堡组灰黑色砂泥岩、杂砂岩及砂砾岩；中三叠统北衙组灰白色白云岩、白云质灰岩、铁质砂屑灰岩、泥质灰岩及蠕虫状灰岩；第四系更新统蛇山组、更新统与全新统为褐红色、黄褐色残坡积砂砾、黏土及含砂砾黏土（岩）。矿区构造活动强烈，北衙向斜是北衙金多金属矿区的主要控矿褶皱构造。该向斜位于鹤庆—松桂复式向斜的南部，向斜沿北北东向延伸，最大延伸可达12 km，两翼宽比较均匀，约 1.4 km，两翼地层主要为三叠系北衙组灰岩和青天堡组砂岩。矿区断裂构造强烈发育，其中南北向马鞍山大断裂是区内最主要的断裂构造 （图2），延伸距离超过10 km。该断裂的次级断裂是万硐山矿体的主要控矿因素，这些断裂具有多期次、多阶段性的特点，区内可见压扭性、张扭性断裂破碎带。矿区内主要的岩浆岩为喜马拉雅期的富碱斑岩体，岩性主要有石英正长斑岩、正长斑岩和煌斑岩。其中，出露于万硐山矿段石英正长斑岩与成矿密切相关，根据野外地质调查、矿体产状、矿物组合、蚀变类型、矿石组构、控矿构造等因素，自岩体向外可将北衙金多金属矿床万硐山矿段矿体矿化类型划分为：斑岩体内的 Au-Fe（Cu）矿化、斑岩体与围岩碳酸盐岩接触带上的矽卡岩型 Au-Fe-Cu 矿化、在围岩构造破碎带中发育层间破碎带型（热液脉型）Pb-Au-Fe-Ag矿化，风化-堆积型 Au矿（刘博，2014），同时将北衙金多金属矿床成矿阶段划分为矽卡岩期、硫化物期和表生氧化期。然而在万硐山矿区外围笔架山、桅杆坡、红泥塘出露的正长斑岩矿化微弱，并未形成具有经济价值的矿体。
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3 岩体岩石学特征
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笔架山岩体：岩性为石英正长斑岩。分布于矿区东部（图2），总体倾向西，呈岩床或者小岩脉产出，岩体长约 460 m，宽 5~13 m。接触带产状较复杂，总体倾角 20°~40°（刘博，2014）。岩石灰白色，见有少量石英+黄铁矿脉（图3a、b），具斑状结构，块状构造，斑晶含量约 30%，主要成分为钾长石和石英（图3c、d），基质呈隐晶质，主要由长石和石英组成。其中，钾长石斑晶（20%~25%）多为半自形—自形的板状，粒径大小差异明显，为0.5~3. 0 mm，钾长石斑晶发生不同程度绢云母化，钾长石斑晶内部包含榍石、锆石、磷灰石等副矿物；石英斑晶（3%~5%） 呈他形粒状，可见溶蚀形成的不规则的边界，粒径小于1 mm。副矿物有榍石、锆石等。
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桅杆坡岩体：岩性为正长斑岩。分布于矿区东部。地表岩体走向近南北，总体倾向西，呈岩床产出，长 1700 m，宽 50~120 m。上部与北衙组第四段地层接触，接触带产状规则，下部接触带产状较复杂，总体倾角 30°~40°（刘博，2014）。岩石呈浅灰白 —灰白色（图4a、b），具斑状结构，块状构造。斑晶含量约 40%，斑晶的主要成分为钾长石，少量石英及角闪石、黑云母等暗色矿物，基质为隐晶质（图4c、d）。钾长石斑晶（30%~35%）呈自形—半自形板状或柱状，粒径 0.5~2.5 mm，部分钾长石发生轻微黏土化与绢云母化，钾长石具有环边结构（图4c）； 石英斑晶（2%）呈他形粒状，石英表面干净无裂纹，粒径0.2~1. 0 mm。副矿物有锆石、榍石和磷灰石。
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红泥塘岩体：岩性为石英正长斑岩。分布于矿区西部。长480 m，宽160~190 m，岩体走向近南北，总体倾向西，呈岩株产出，总体倾角 35°~40°（刘博， 2014）。岩石呈灰白色（图5a、b），具似斑状结构（图5c、d），块状构造，斑晶含量 40% 左右，主要成分为钾长石和石英，可见有少量石英+黄铁矿脉（图5c、 d），基质为隐晶质。钾长石斑晶（30%~35%）呈自形 —半自形板状或长柱状，部分钾长石发生黏土化蚀变（图5c、d）；石英斑晶（5%~10%）表面干净，粒径 0.3~1.5 mm，具有熔蚀形成的圆滑或港湾状边界 （图5d），副矿物主要为锆石、磷灰石等。
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4 样品采集与测试方法
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野外避开断裂破碎带、蚀变带等，在露天采坑、钻孔及新鲜露头处，采集新鲜的富碱斑岩体样品。全岩样品制备，首先对采集的新鲜样品进行切片鉴定，进一步选择新鲜的样品在实验室将风化面除去，经纯水洗净风干后，在碎样机上粉碎，研磨至<200目。本次选取笔架山、桅杆坡、红泥塘岩体进行全岩主量、微量元素分析。
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图2 北衙金矿区地质简图（据刘博，2014修改）
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岩石全分析样品是由国家地质实验测试中心完成测试，将样品无污染粉碎至 200 目，主量元素 Na2O、MgO、Al2O3、K2O、P2O5、CaO、SiO2、FeOT、MnO、 TiO2等采用X荧光法（XRF）在X荧光光谱仪（3080E） 上测定，LOI为高温加热后重量和灼烧后重量之差。微量元素和稀土元素采用电感耦合等离子质谱法 （ICP-MS）在离子质谱仪（X-series）上完成测试。
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5 测试结果
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5.1 全岩主量元素特征
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研究区内富碱斑岩主量元素测试结果显示（表1），该地区富碱斑岩体SiO2含量为63.49%~71.80%，平均66.43%，属于中酸性—酸性岩类；Al2O3含量为 12.98%~14.45%，平均 13.88%；FeOT 含量为 1.21%~7. 04%，平均 3.79%；（K2O+Na2O）含量为 9.79%~12. 01%，平均 10.69%；里特曼指数 σ 为 3.94~6.81，平均 4.97，属于碱性岩石；铝饱和指数为 0.94，属于偏铝质岩石。固结系数 SI 为 0.86~5. 04，平均 3.11，分异指数 DI 为 84.15~95.74，平均 89.15，指示岩浆分异程度较高。在 TAS 图解（图6a）中，所有富碱斑岩侵入体样品均落到正长岩-石英二长岩-花岗岩范围；在SiO2-K2O图解（图6b）中，所测样品均落入钾玄岩系列。Haker 图解（图7）显示北衙地区富碱斑岩 TiO2、MgO、CaO 的含量随 SiO2 含量的减少而增加，而Al2O3的含量随着SiO2含量的减少而减少，指示岩浆演化过程中发生了分离结晶作用。
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图3 笔架山富碱斑岩手标本及镜下照片
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a—石英正长斑岩； b—岩体中石英硫化物细脉；c，d—含硫化物石英正长斑岩
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Ser—绢云母；Py—黄铁矿；Qtz—石英；Kfs—钾长石
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图4 桅杆坡富碱斑岩手标本及镜下照片
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a、b—正长斑岩；c，d—桅杆坡正长斑岩中长石具有环带以及具有轻微黏土化和绢云母化
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Qtz—石英；Kfs—钾长石
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图5 红泥塘石英正长斑岩手标本及镜下照片
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a—石英正长斑岩中浸染状黄铁矿；b—石英正长斑岩中石英硫化物细脉；c、d—矿化石英正长斑岩
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Ser—绢云母；Py—黄铁矿；Qtz—石英；Kfs—钾长石
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图6 富碱斑岩TAS图解（a）和K2O-SiO2图解（b）
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图7 北衙地区富碱斑岩Harker图解
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a—TiO2—SiO2图解；b—Al2O3-SiO2图解；c—CaO-SiO2图解；d—MgO-SiO2图解
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5.2 全岩微量元素与稀土元素特征
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稀土元素测试结果见表1，笔架山富碱斑岩稀土元素含量最高（ΣREE=115.19×10-6~119.52× 10-6），桅杆坡和红泥塘稀土元素含量相似（ΣREE= 81.99×10-6~89.72×10-6）。在稀土元素配分模式图上，均显示出富含 LREE 的右倾配分模式（图8），无 Ce 异常（0.99~1. 01），和轻微的 Eu 负异常（0.72~0.87），表明岩浆分离结晶过程中有少量的斜长石结晶。此外，本次所测试的富碱斑岩与前人测得万硐山富矿石英正长斑岩具有相似的配分形式且都与滇西加厚下地壳埃达克质岩石相似（图8）。
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微量元素的测试结果如表2 所示，所有富碱斑岩均显示高 Sr（248×10-6~592×10-6）、低 Y（7.56× 10-6~11.40×10-6）、高 Sr/Y（30.72~55.85）的特征。在微量元素的原始地幔标准化图解中（图9），笔架山、桅杆坡、红泥塘富碱斑岩相对富集大离子亲石元素（Ba、K、Pb 和 Sr 等），而相对亏损高场强元素 （Ta、Ti、P、Th、Nb 和 HREE 等），与滇西加厚下地壳埃达克质岩石微量元素分配模式相似。同时，本次测试数据与前人测得万硐山富矿石英正长斑岩具有相似的微量元素配分模式（图9），表明它们具有相似的源区。但不同的岩体中元素之间具有不同的富集或亏损程度，可能表明不同岩体在岩浆演化过程中具有一定的差异。
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图8 北衙地区富碱斑岩微量元素配分模式图（球粒陨石数据据Sun and Mcdonough，1989；富矿岩体数据据Lu et al.， 2013）
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图9 北衙地区富碱斑岩微量元素蜘蛛图（原始地幔数据据 Sun and Mcdonough，1989，富矿岩体数据据Lu et al.， 2013）
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6 讨论
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6.1 岩石成因判别
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花岗质岩石最广泛的分类方案是根据原岩性质及物质来源来进行分类：I型花岗岩，是由变火成岩部分熔融形成；S型花岗岩，是由变沉积岩部分熔融形成；A 型花岗岩；M 型花岗岩，由幔源基性岩浆结晶分异而来，该类型花岗岩常与基性-超基性岩石伴生，产出规模较小。
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如前所述，本次测试的笔架山、桅杆坡和红泥塘富碱斑岩其铝饱和指数均低于 1.1（为 0.94），区别于S型花岗岩的铝饱和指数大于1.1；而M型花岗岩其特征为低的K2O含量（通常小于1%，Hua et al.， 2014），而本次所测试的岩体 K2O 含量（6.97%~11.32%，平均 9.21%），远高于 M 型花岗岩；A 型花岗岩具有高的 Zr+Nb+Ce+Y（通常高于 300，Whalen and Chappell，1988），此次富碱斑岩 Zr+Nb+Ce+Y 含量（215. 06×10-6~265.7×10-6，平均 247.38×10-6），也不同于A型花岗岩，此外，前人由锆石化学成分所计算出岩浆结晶温度（559~860℃），与 A 型花岗岩结晶温度＞900℃也有较大差异（Wang et al.，2017）。与此同时，本次所测试岩体显示出低P2O5含量，SiO2 与 P2O5具有明显的负相关关系（图10），这是 I 型花岗岩的特征，由此表明，本次所测试的所有富碱斑岩为I型花岗岩。
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6.2 岩浆源区特征
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本次对北衙地区富碱斑岩主微量元素特征研究结果表明，该地区北衙富碱斑岩在 Y-Nb 判别图解中全部落入火山弧型与同碰撞型区域内（图11a），在（Y+Nb）-Rb图解中全部落于同碰撞型区域 （图11b）。前人研究表明印度和欧亚板块在新生代 （60~55）Ma 发生了碰撞由此形成了喜马拉雅造山带，这也对哀牢山—红河断裂带的构造格局造成了重大影响，上述证据表明北衙地区富碱斑岩形成于大陆边缘环境。
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微量元素测试结果显示，北衙富碱斑岩全岩样品的 Rb/Sr 比值平均为 0.93，高于地壳平均值 0.35 （Taylor and Blum，1995）；Nb/Ta 比值平均为 18.11，高于地幔平均值17.5；La/Nb比值平均为1.97，介于地壳、地幔标准值之间（2.20~0.94，Weaver，1991），表明本次测试的富碱斑岩具有地壳和地幔双重特征。此外，本次测试工作所得富碱斑岩体稀土元素 （ΣREE）总量为 81.99×10-6~115.19×10-6，与地壳花岗岩平均值（246.5×10-6）和维诺格拉多夫的酸性岩体的平均值（258×10-6）相比明显偏低。具有轻稀土富集，Eu 亏损不明显等特征的这类花岗岩，其物质来源为上地幔或者下部地壳硅镁层（赵振华， 2007），前已述及，本次测试的笔架山、桅杆坡和红泥塘以及前人测得万硐山石英正长斑岩稀土分配模式均符合轻稀土富集，Eu 亏损不明显等特征，表明它们都具有壳幔双重特征，同时，在稀土元素配分模式图（图8）和微量元素配分模式图（图9）中，笔架山、桅杆坡和红泥塘以及前人测得万硐山石英正长斑岩均显示出与滇西加厚下地壳埃达克质岩石相似的地球化学特征，表明他们源区均为加厚下地壳并混有少量地幔物质。
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7 结论
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（1）本文研究的笔架山、桅杆坡和红泥塘岩体 SiO2含量为 63.49%~71.80%，平均 66.43%，属于中酸性—酸性岩类；里特曼指数 σ为 3.94~6.81，平均 4.97，属于碱性岩石；铝饱和指数为0.94，属于偏铝质岩石；分异指数 DI 为 84.15~95.74，平均 89.15，指示岩浆分异程度较高。在 SiO2-K2O图解中，所测样品均落入钾玄岩系列。
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（2）稀土和微量元素测试结果显示，笔架山富碱斑岩稀土元素含量最高（ΣREE=115.19×10-6~119.52×10-6），在稀土元素分布模式图上，均显示出富含 LREE 的右倾分配模式，无 Ce 异常（0.99~1.01），和轻微的 Eu 负异常（0.72~0.87），表明岩浆分离结晶过程中有少量的斜长石结晶。所有富碱斑岩均显示高 Sr（248×10-6~592×10-6）、低 Y（7.56× 10-6~11.4×10-6）、高 Sr/Y（30.72~55.85）的特征，相对富集大离子亲石元素（Ba、K、Pb和 Sr等），而相对亏损高场强元素（Ta、Ti、P、Th、Nb和 HREE等）。稀土元素和微量元素原始地幔标准化分配模式均与西加厚下地壳埃达克质岩石类似。
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图10 富碱斑岩SiO2与P2O5图解
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（3）岩体显示出低P2O5含量，同时SiO2与P2O5具有明显的负相关关系，结合锆石结晶温度与高的 K2O 含量，由此表明，北衙矿区的富碱斑岩为 I型花岗岩。
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图11 北衙地区富碱斑岩构造判别图解（据Pearce，1982）
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a—Y-Nb判别图解；b（Y+Nb）-Rb差别图解
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（4）富碱斑岩全岩样品的 Rb/Sr 比值、Nb/Ta 比值、La/Nb比值显示地壳和地幔的双重特征。同时，在稀土元素分配模式图和微量元素分配模式图中，笔架山、桅杆坡和红泥塘以及前人测得万硐山石英正长斑岩均显示出与滇西加厚下地壳埃达克质岩石相似的地球化学特征，表明他们源区均为加厚下地壳并混有少量地幔物质。
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摘要
北衙金多金属矿床位于金沙江—哀牢山富碱斑岩成矿带中段，是中国西南地区最大的金矿床。研究表明矿床的形成与喜马拉雅期富碱斑岩密切相关，以往研究集中于万硐山岩体，对外围笔架山、桅杆坡与红泥塘岩体研究甚少。本文以北衙矿区外围的笔架山、桅杆坡与红泥塘岩体为研究对象，通过系统的野外地质调查与全岩主量、微量和稀土元素分析，讨论了岩石成因以及岩浆源区特征，并与万硐山富矿岩体进行了对比。主量元素测试结果表明本次研究的所有岩体属于高硅、富碱的钾玄岩系列，且岩浆分异程度较高，同时 P2O5与 SiO2呈现负相关关系，指示所有岩体均为 I型花岗岩。稀土元素配分模式为右倾型、无明显 Ce 异常和轻微的 Eu 负异常，显示有少量斜长石分离结晶。微量元素分析结果显示，所有岩体具有高 Sr、低Y、高Sr/Y比值且富含大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征。全岩Rb/Sr比值、Nb/Ta比值、La/Nb 比值，均显示了地壳和地幔的双重特征。同时，在稀土元素配分模式图和微量元素配分模式图中，笔架山、桅杆坡和红泥塘以及前人测得万硐山石英正长斑岩均显示出与滇西加厚下地壳埃达克质岩石相似的地球化学特征，表明北衙矿床的岩浆均起源于加厚下地壳的部分熔融，并混有少量地幔物质。
Abstract
The Beiya gold polymetallic deposit is located in the middle of the Jinshajiang Ailaoshan alkali rich porphyry metallogenic belt， and is the largest gold deposit in southwest China. The mineralization is closely related to the Himalayan alkali rich porphyry. Previous studies focused on the Wandongshan porphyry， and few studies were conducted on the surrounding Bijiashan， Weiganpo and Hongnitang porphyries. In this work， we take Bijiashan， Weiganpo and Hongnitang as research object， based on detailed field geological survey and analysis of major， trace and rare earth elements， and discuss the rock genesis， magma source and then compared with Wandongshan porphyry. The results show that all porphyries show characteristic of high silica asuelles alkali and belongs to shoshonite series with high degree of magmatic differentiation. SiO2 and P2O5 show obvious negative cor- relation， which indicates that all alkali rich porphyry belongs to I-type granite. All porphyries show a right dip distribution pattern rich in LREE， without Ce anomaly and slight negative Eu anomal， indicating that there is a small amount of plagioclase crystallization in the process of magmatic fractional crystallization. All alkali rich porphyries show high Sr， Low Y， high Sr/Y， relatively rich in large ion stone elements， and relatively deficient in high field strength elements. Rb/Sr ratio， Nb/Ta ratio and La/Nb ratio characteristics indicate that all porphyries have crust-mantle mixture characteristic. At the same time， rare earth and trace element distribution pattern show similar geochemical characteristics to the adakite rocks of the thickened lower crust in western Yunnan， indicating that their source are thickened lower crust mixed with a small amount of mantle material.
Keywords
Beiya gold polymetallic deposit ； Bijiashan ； Weiganpo ； Hongnitang ； petrogenesis ； magma source ； Yunnan
