青海省柴南緣四角羊鐵多金屬礦區(qū)巖漿巖特征及其成礦意義

李洪普， 劉具倉， 張喜全， 曹永亮， 雷延智， 曲建明

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037; 2.青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海格爾木 816000)

四角羊鐵多金屬礦床自2000年以來在柴南緣地區(qū)找礦成果最顯著①，經(jīng)2004～2007年普查、詳查工作，提交了一處超大型(含外圍)可供開發(fā)的鐵多金屬礦產(chǎn)地，期間對該礦床注重于勘查工作，對成礦方面的研究工作比較少，對成礦因素方面形成的資料更少，這無疑影響了下一步勘查思路的形成。本文著重對礦區(qū)巖體地質(zhì)－地球化學(xué)特征及其與成礦的關(guān)系進行了研究，以期對今后的找礦方向有所指導(dǎo)。

1 成礦地質(zhì)背景

四角羊鐵多金屬礦床處于昆中斷裂與昆北斷裂之間，晚古生代－中生代巖漿弧帶北緣(楊振宇等，1998;豐成友等，2004;張雪亭等，2008)。礦區(qū)出露地層主要是晚奧陶世灘間山群碳酸鹽巖、晚石炭世締傲蘇組碳酸鹽巖和第四紀地層。其中晚石炭世締傲蘇組碳酸鹽巖主要分布于礦區(qū)北側(cè)和南部，巖性為灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r、含炭質(zhì)大理巖，為一套淺海相碳酸鹽沉積建造，總體北傾，產(chǎn)狀(10°～20°)∠(30°～50°)，在巖漿巖與圍巖接觸部位巖層產(chǎn)狀有較大變化，與晚奧陶世灘澗山群碳酸鹽巖組之間為斷層接觸(圖1)。礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，從褶皺形跡看，多為單斜構(gòu)造，斷層構(gòu)造主要為出露于地表的北西西向的F1、F2逆斷層。巖漿巖主要為印支期灰白色花崗巖。

2 巖體地質(zhì)－地球化學(xué)特征

研究區(qū)巖漿巖主要為黑云二長花崗巖和灰白色花崗閃長巖，地表零星分布，多呈隱伏狀存在于深部(圖1，2)，面積1km2～2km2。該巖體侵入于晚石炭世締傲蘇組碳酸鹽巖，與圍巖呈鋸齒狀相互穿插，界限較清晰，邊部發(fā)育深灰色中細粒角閃閃長巖捕虜體。

圖1 四角羊礦區(qū)地質(zhì)圖Fig 1 Geological map of the Sijiaoyang ore district1－第四紀沖洪積物;2－晚石炭世締傲蘇組碳酸鹽巖;3－晚奧陶世灘間山群碳酸鹽巖;4－印支期花崗巖;5－逆斷層;6－勘探線; 7－鉆孔位置及編號1－Quaternary sedimemts;2－carbonatite in late Carboniferous Diaosug Formation;3－carbonatite in upper Ordovician Tanjianshan Formation;4－Indosinian granite;5－reverse fault;6－exploration line;7－drill hole and number

2.1 樣品采集

本文共引用10件分析樣品，其中7件采集鉆孔，3件引用以往資料(采集于地表)。樣品編號、采集位置、樣品巖性特征及分析項目見表1。

2.2 巖體地質(zhì)特征

礦區(qū)巖體巖石主要由石英、堿性長石和酸性長石等礦物組成。其中堿性長石是鉀長石和An＜5的鈉長石。鉀長石含量10%～25%，包括微斜長石、正長石、條紋長石，它形 －半自形晶(1，2，GS1XT1，GS1XT2，GS1XT3樣品中鉀長石含量較高)。斜長石35%～60%(GS1XT4，GS1XT5樣品中斜長石含量較高)，半自形板柱狀晶，屬鈉長石、更中石及中長石，圖2四角羊礦區(qū)07勘探線剖面圖見環(huán)帶構(gòu)造，微具絹云母化。石英含量20%～30%，呈不規(guī)則它形晶體充填在其它礦物間。黑云母含量6%～9%，含副礦物包晶，具較強的綠泥石化;角閃石含量1%～5%，半自形柱狀，見角閃石假象，多蝕變?yōu)榇伍W石和碳酸鹽等蝕變礦物的集合體，含副礦物包體。副礦物微量～1%，自形柱狀晶，多呈包體狀。巖石具中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，偶見蠕英結(jié)構(gòu)和文象結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，在巖體的邊緣因受接觸交代作用，巖石蝕變強烈，暗色礦物蝕變更甚，初步定名為黑云二長花崗巖(1，2，GS1XT1，GS1XT2，GS1XT3樣品)及花崗閃長巖(GS1XT4，GS1XT5樣品)。

巖石中SiO2含量較高，在67.8%～72.24%之間，屬酸性巖。深成巖Q－A－P分類命名圖解中，5個樣品(1，2，GS1XT1，GS1XT2，GS1XT3)落入3b(二長花崗巖)區(qū)，2個樣品(GS1XT4，GS1XT5)落入4 (花崗閃長巖)區(qū)(圖3，表2)，這和薄片定名較一致。里特曼(組合)指數(shù)(δ)，即 δ=［ω(K2O+ Na2O)2］/［ω(SiO2)－43］顯示，δ在1.20～1.88之間;在Al2O3與Na2O+K2O的關(guān)系圖中，各樣品落入鈣堿性區(qū)(圖4)，以此劃分為鈣堿性巖(陳丹玲等，2004)。

圖2 四角羊礦區(qū)07勘探線剖面圖Fig.2 Geological section of exploration line No.07 in the Sijiaoyang mining area1－晚石炭世締傲蘇組大理巖;2－印支期白云母花崗巖;3－碎裂巖;4－方鉛礦化;5－閃鋅礦化;6－黃銅礦化;7－磁鐵礦化;8－黃鐵礦化; 9－矽卡巖化;10－石榴石化;11－透輝石化;12－礦體及編號1－marble;2－muscovite－granite;3－cataclasite;4－galenitization;5－zinc blendization;6－copper pyritaization;7－magnetitizetion;8－pyritization;9－skarnization;10－garnetization;11－diopsidization; 12－ore body number

在主要花崗巖類巖石組合的示意(R1－R2)圖解中，6個樣品落入2區(qū)，屬地幔分離期;1個樣品落入6區(qū)，即碰撞期。這說明，該區(qū)花崗類巖石的形成與印支期古特提斯洋的閉合、俯沖作用有關(guān)(圖5)(羅照華，2002)。在花崗質(zhì)巖漿成因分析圖解中(圖6)，樣品落入低溫槽者，被視為深熔巖漿的花崗巖，分散在低溫槽外圍的，則為交代成因的花崗巖。本次各樣品落入低溫槽外，其中兩個樣點落入低溫槽較遠，其它樣點落入低溫槽附近，這些可能與后期接觸交代作用有關(guān)。

對所采5件樣品的微量元素含量(表3、圖7)和原始地幔巖比較結(jié)果顯示，強相容元素Co、Ni遠低于地幔巖，過渡元素Sc(易存于鎂鐵礦物)比原始地幔巖低，強不相容性元素Rb、Sr、Ba、Th高于原始地幔巖(Sr相對于其他元素虧損)，高場強元素Y、Zr、Nb高于原始地幔巖，易被K容納的元素Pb高于原始地幔巖，說明巖體形成環(huán)境為上陸殼。

圖3 四角羊礦區(qū)Q－A－P花崗巖分類圖(after Streckeisen，1973;Maitre，1989)Fig.3 Q－A－P diagram of classification for the granite in Sijiaoyang(after Streckeisen，1973;Maitre，1989)Q－石英;A－堿性長石;P－斜長石;1a－硅英巖;1b－富石英花崗巖類;2－堿長花崗巖;3a－花崗巖(鉀長花崗巖);3b－花崗巖(二長花崗巖);4－花崗閃長巖;5－英云閃長巖;6* －石英堿長巖;6－堿長正長巖;7*－石英正長巖;7－正長巖;8* －石英巖;8－二長巖;9*－石英二長巖、石英二長輝長巖;9－二長閃長巖、二長輝長巖;10* －石英閃長巖、石英輝長巖、石英斜長巖;10－閃長巖、輝長巖、斜長巖Q－quartz;A－alkali feldspar;P－plagioclase;1a－quartz silica; 1b－granitoid with rich in quartz;2－alkali feldspar granitoid;3a－granite (feldspar granite);3b－granite(monzonite);4－granodiorite;5－tonalite;6* －quartz heumite;6－h(huán)eumite－simaite;7* －quartz simaite;7－simaite;8－monzonite;8* －quartz;9* －quartz monzonite，quartz monzoggabbro;9－monzodiorite，monzoggabbro;10* －quartzdiorite，quartzgabbro，quartz－anorthosite;10－diorite，gabbro，plagioclase

從所采5個稀土元素樣品含量(表2)中計算出，稀土元素的總含量(ΣREE)在90.41×10－6～223.89×10－6之間，輕稀土總含量(ΣLREE)在79.92×10－6～206.48×10－6之間，重稀土總含量(ΣHREE)在 10.49×10－6～17.41×10－6之間，ΣLREE/ΣHREE=5.48～11.11＞1，(La/Yb)N在7.61～16.12之間，(Ce/Yb)N在5.48～11.11之間，(La/Lu)N在6.91～15.85之間，(La/Sm)N在3.80～5.73之間，(Gd/Yb)N在1.43～2.26之間，屬輕稀土富集型。稀土元素分配模式圖顯示曲線向右傾，由于稀土樣品屬輕稀土富集型，且各樣品稀土元素總量、輕稀土總量、重稀土元素總量變化較大，Ce無虧損，表現(xiàn)為典型的花崗巖漿巖的特征(圖8)。

圖4 四角羊礦區(qū)花崗巖堿度判別圖(據(jù)洪大衛(wèi)，1987編)Fig.4 Al2O3－(Na2O+K2O)diagram of granite in the Sijiaoyang Fe－ploymentallic deposit (compiled after David，1987)A－堿性;La－偏堿性;CA－鈣堿性A－alkalescency;La－parlkaline;CA－calc－alkaline

對礦區(qū)黑云二長花崗巖(09HX12768)中黑云母用鉀氬法測定的年齡值為196Ma，從原青海省巖礦測試應(yīng)用研究所收集的黑云二長花崗巖以鉀氬法測定的黑云母年齡數(shù)據(jù)為196Ma，兩次所測的時代都接近晚印支期，結(jié)合礦區(qū)隱伏巖體侵入晚石炭世締傲蘇組及礦區(qū)外圍各項研究成果(李洪普等，2009)，說明巖漿活動時代晚于晚石炭世。

圖5 四角羊礦區(qū)花崗巖R1－R2構(gòu)造環(huán)境圖(據(jù)Batchelor＆BoWDDen，1985)Fig.5 R1－R2 correlation in different tectonic settings of granite(after Batchelor＆BoWDDen，1985)1－地幔分離;2－板塊碰撞前的;3－碰撞后的抬升;4－造山晚期的;5－非造山的;6－同碰撞期的;7－造山期后的二云母淡色花崗巖1－derived from mantle;2－before plate collision;3－uplift after plate collision;4－late orogenic phase;5－anorogenic time;6－synorogenic period;7－postorogenic phase

表1 四角羊礦區(qū)樣品采集、分析情況一覽表Table 1 Sample collection and analysis in the Sijiaoyang Fe－polymetallic ore district

表2 四角羊鐵多金屬礦區(qū)花崗巖主量元素分析結(jié)果(×10－6)Table 2 Major element analytical results of granite from the Sijiaoyang Fe－polymetallic ore district(×10－6)

表3 四角羊多金屬花崗巖礦區(qū)微量元素分析結(jié)果表(×10－6)Table 3 Trace element analytical results of granite in Sijiaoyang rail multi－metal ore district(×10－6)

3 礦體地質(zhì)特征

圖6 花崗巖成因判別圖Fig.6 Diagram for determining the genetic types of granites(after Tuttle，1958)dwc－低溫槽(中心圈)dwc－cryostat(central circle)

目前為止，礦區(qū)內(nèi)圈出近200條鐵多金屬隱伏礦體，呈似層狀、透鏡狀，分布于巖體與大理巖間的外接觸帶內(nèi)的矽卡巖中，礦體規(guī)模不一，長度、厚度變化較大，一般長50m以上，最長達2200m;厚度一般在1～15m之間，最厚達30.87m，明顯受接觸帶控制。礦石礦物組合比較復(fù)雜，為黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦及微量碲鉍礦、毒砂、輝鉬礦和由黃鐵礦及磁黃鐵礦蝕變而成的白鐵礦等。脈石礦物主要有石榴石、透輝石、石英、石墨、方解石以及蝕變黑云母、白云母等。礦石結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，以全自形－它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，其次為交代結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有網(wǎng)脈狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、(稠密)浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造(李洪普等，2009;葛良勝等，2002)。

礦區(qū)內(nèi)從閃鋅礦交代黃銅礦，黃銅礦交代磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦可以看出，礦石礦物生成順序具有兩個期次，早期以磁鐵礦、磁黃鐵礦以及黃鐵礦等組合為主，晚期以閃鋅礦、方鉛礦等組合為主。鐵多金屬礦體的圍巖主要為矽卡巖。圍巖蝕變中透輝石化、石榴石化等較強，綠泥石化、碳酸鹽化等較弱。礦體圍巖與礦體呈漸變接觸關(guān)系，界線不清。

4 巖漿巖與成礦關(guān)系探討

(1)在花崗質(zhì)巖漿成因分析圖解(圖6)中，各樣品位置留下了花崗巖“交代作用”的痕跡，這與研究區(qū)花崗巖屬深熔作用而成(古鳳寶等，1996;羅照華等，1999;袁萬明等，2000)的觀點看似相悖。但是，從本次樣品采集于巖體與大理巖間接觸帶這一特定的條件分析，認為巖漿在侵入過程中，與大理巖相遇時發(fā)生了接觸交代作用，在這種作用下，在接觸帶或遠離接觸帶的構(gòu)造裂隙內(nèi)由于巖漿作用或巖漿氣液作用產(chǎn)生了矽卡巖化作用，為成礦產(chǎn)生了重要物質(zhì)載體－矽卡巖。

此外，研究區(qū)采集的巖漿巖樣品中除極個別外，大部分樣品無Eu虧損，這與前人在昆侖山地區(qū)印支期花崗巖中采集的稀土樣品皆為Eu虧損型(張雪亭，2008)也似乎相矛盾。但是，前人采集樣品的部位為巖漿巖發(fā)生一定的剝蝕，接近于巖體內(nèi)部，而本次采集樣品的部位為接觸帶。這從稀土分配關(guān)系說明巖漿與大理巖接觸部位，產(chǎn)生接觸交代作用，形成了與成礦有關(guān)的矽卡巖。

(2)礦區(qū)脈石礦物主要有石榴石、透輝石、石英、石墨、方解石以及蝕變黑云母、白云母等，這些是典型的矽卡巖礦物(趙一鳴，1997)。礦區(qū)礦石礦物是在巖漿作用下，晚石炭世締傲蘇組碳酸鹽巖和晚印支期灰白色黑云二長花崗巖、花崗閃長巖接觸帶產(chǎn)生接觸交代作用的產(chǎn)物。巖漿作用或巖漿氣液作用初期，形成磁鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、毒砂等高溫型礦石礦物(劉云華等，2006);巖漿熱液作用形成方鉛礦、白鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、輝鉍礦、黝銅礦等中低溫型礦石礦物(張儒媛等，1993;趙一鳴，1997;張壽庭等，2001;李勝榮，2008)。

(3)對礦石中09HX12763和09HX12763兩個樣品用質(zhì)譜測量儀測定的 δ34S值在 5.82% ～5.83%，與我國巖漿巖有成因聯(lián)系的硫化物礦床硫同位素變化范圍的數(shù)據(jù)5%～6%較一致;測定的碳同位素δ13CPDB=4.32‰～34.51‰，此值與熱流體系中火山噴氣及熱泉中CO2和少量的CH4共存條件下(δ13CPDB=－2‰ ～28‰)碳同位素數(shù)值較一致;測定的氧同位素 δ18OPDB=－7.82‰ ～－24.59‰，與熱鹵水、油田水等高鹽度、高礦化度為特征(δ18OPDB=－16‰～+－25‰)氧同位素數(shù)值較一致。從而說明，成礦流體具有多源性，除與熱鹵水有關(guān)外，還與巖漿熱液有關(guān)(李洪普，2010;高浩中等，1998;梅友松，2005)。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)晚印支期鈣堿性酸性巖體是深部熔融體結(jié)晶作用而形成，巖體侵入過程中與碳酸鹽巖接觸部位產(chǎn)生接觸交代作用。

(2)研究區(qū)晚印支期鈣堿性酸性巖體是成礦的基本地質(zhì)條件。礦區(qū)內(nèi)鈣堿性巖系列，呈巖株狀產(chǎn)生于地層的底部，一般在凹凸不平的接觸面或距灰?guī)r、大理巖地層較遠的各類(構(gòu)造)裂隙面，產(chǎn)生矽卡巖，然后再產(chǎn)生礦化，形成矽卡巖型礦體。

(3)礦床的形成溫度主要是在高溫－中溫階段，礦床成因類型屬矽卡巖型鐵多金屬礦床。

［注釋］

① 青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.2009.青海省格爾木市?？囝^－四角羊鐵多金屬礦區(qū)詳查報告［R］.

② 青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.2010.青海省格爾木市?？囝^－四角羊鐵多金屬礦區(qū)外圍M4普查報告［R］.

③ 青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.2009.青海省格爾木市?？囝^－四角羊鐵多金屬礦區(qū)外圍M1詳查報告［R］.

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