西藏尕爾窮銅金礦床巖體地球化學(xué)特征

鄧世林 唐菊興,2 李志軍 姚曉峰 王 友

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都 610059;2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037;3.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083)

尕爾窮銅金礦床位于班公湖-怒江縫合帶西段,南側(cè)為岡底斯-拉薩-騰沖陸塊,北側(cè)為南羌塘陸塊。班公湖-怒江縫合帶東西延伸逾2 000 km,為西起班公湖,向東經(jīng)過改則、東巧、丁青、碧土的一條橫貫青藏高原中部的重要縫合帶[1～4]?？p合帶附近巖漿及構(gòu)造活動強烈,巖漿活動提供了成礦的物質(zhì)來源,構(gòu)造運動為礦體的儲存提供了空間。但班公湖-怒江縫合帶西段的工作程度總體較低,到目前為止,僅尕爾窮銅金礦床達到了詳查程度。隨著班公湖-怒江縫合帶西段的地質(zhì)勘探和研究工作的深入,發(fā)現(xiàn)班公湖-怒江縫合帶有希望成為繼三江、岡底斯成礦帶之后的西藏第三大成礦帶[2,3]。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

圖1 尕爾窮區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Gaerqiong

班公湖-怒江縫合帶呈狹長帶狀橫貫西藏高原,近東西向展布,西段北側(cè)為羌塘-三江復(fù)合板塊,南側(cè)為岡底斯-念青唐古拉板塊中的昂龍崗日巖漿弧(圖1)。該碰撞縫合帶經(jīng)歷了晚三疊世-早侏羅世往北俯沖、中晚侏羅世早期-早白堊世向北及往南雙向俯沖、中白堊世碰撞縫合3個俯沖消亡階段[2,5,6]。在中-晚侏羅世,大規(guī)模的島弧火山活動形成燕山早期陸緣火山弧,為一套含大量火山碎屑巖的以安山質(zhì)為主的玄武-安山-流紋巖組合,火山作用晚期巖漿成分向堿性演化,以陸相中心式噴發(fā)為主,兼具熔巖溢流[3,4];在早白堊世至晚白堊世早期,巖漿以深成的中酸性幕式侵入為特點,巖體一般呈巖株或小巖基沿東西向呈帶狀分布,巖性主要有石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、似斑狀花崗巖及花崗斑巖,年齡在70～140 Ma之間[4]。班公湖-怒江縫合帶西段的巖體主要為白堊紀(jì)巖體,在早白堊世晚期為三宮漿混巖石系列(115 Ma B.P.)和七一橋漿混巖石系列(102～104 Ma B.P.)的含角閃石鈣堿性花崗巖類;晚白堊世早期為烏木壟超單元(80 Ma B.P.)富鉀鈣堿性花崗巖類;晚白堊世晚期的阿依拉漿混巖石系列含角閃石鈣堿性花崗巖類(69.8 Ma B.P.)和郎弄漿混巖石系列(67 Ma B.P.)富鉀鈣堿性花崗巖類[8,9]。尕爾窮銅金礦區(qū)的巖體為含角閃石鈣堿性花崗巖類,屬于七一橋漿混巖石系列。

2 礦區(qū)地質(zhì)條件

礦區(qū)地層為白堊系多愛組(K1d),由大理巖、安山質(zhì)火山碎屑巖及角巖組成。出露位置受巖體的影響較大,大多數(shù)地區(qū)已被巖體分割,呈細(xì)小的團塊狀產(chǎn)出,僅在東部及中東部地區(qū)可見大面積出露(圖2)。地層的產(chǎn)狀受后期巖體侵入的影響,變化范圍較大,總體走向為北東-南西,傾向北西,傾角在15°～85°之間變化。構(gòu)造發(fā)育,主要表現(xiàn)為北東-南西及近南-北方向的兩組構(gòu)造(圖2),均為班公湖-怒江縫合帶的次級構(gòu)造。斷層尤其發(fā)育,礦區(qū)有3條斷裂,斷距都較小,僅斷距稍大。褶皺主要是北西-南東方向的小型復(fù)合式褶皺。劈理、擦痕和階步等小構(gòu)造也相當(dāng)發(fā)育。

巖漿巖形成于燕山晚期,以中酸性侵入巖為主,分布面積較廣,出露面積約占礦區(qū)面積的50%。早期為閃長玢巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖;晚期為花崗斑巖及細(xì)晶巖(圖2)。閃長玢巖、花崗閃長斑巖及細(xì)晶巖主要是以細(xì)小的巖枝、巖脈形式產(chǎn)出;石英閃長巖、花崗閃長巖及花崗斑巖以巖株的形式產(chǎn)出。礦體主要位于以巖株方式產(chǎn)出的石英閃長巖和花崗斑巖的內(nèi)外接觸帶上。如Ⅰ號、KT03號和KT04號礦體位于石英閃長巖與角巖、大理巖的外接觸帶上;Ⅱ號礦體位于石英閃長巖與大理巖、花崗斑巖的接觸帶上;KT01號礦體位于花崗斑巖的內(nèi)接觸帶上;KT02號礦體位于花崗閃長巖的內(nèi)接觸帶上。

圖2 尕爾窮銅金礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Schematic geologic map of the Gaerqiong Cu-Au gold deposit

早期的石英閃長巖為灰色,中粗粒-細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;由斜長石、角閃石、單斜輝石、黑云母和石英及少量金屬礦物組成;斜長石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～75%,中細(xì)粒自形-半自形板狀,無序散布;角閃石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%～30%,細(xì)粒淺綠色柱狀,常被黑云母、綠泥石交代;單斜輝石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%,細(xì)粒不規(guī)則狀或短柱狀,常被黑云母、角閃石交代,或被碳酸鹽交代;石英少量,呈細(xì)粒不規(guī)則狀,充填于長石粒間,分布不均。晚期的花崗斑巖為淺肉紅色-灰白色-灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;斑晶占 20%～60%,主要為鉀長石(25%±)、斜長石(30%±)、石英(35%±)、角閃石(5%±)、黑云母(5%±),斑晶粒徑一般2 mm;基質(zhì)占35%～75%,細(xì)粒結(jié)構(gòu)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu);發(fā)育絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、硅化、黃鐵絹英巖化、夕卡巖化。

礦區(qū)蝕變以夕卡巖化、大理巖化、角巖化、硅化為主;后期伴有碳酸鹽化和泥化,不同程度疊加于早期蝕變之上。巖體中的蝕變以絹云母化、硅化和夕卡巖化為主,局部發(fā)育黃鐵絹英巖化。多愛組中的碳酸鹽巖以大理巖化、夕卡巖化、角巖化和硅化為主,安山質(zhì)火山碎屑巖以硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、絹云母化為主。夕卡巖在礦區(qū)中廣泛分布,呈規(guī)模不等的帶狀產(chǎn)于中酸性巖體與圍巖的接觸帶上,為銅金礦體主要的賦礦巖石。在夕卡巖中可見孔雀石化、藍銅礦化、褐鐵礦化、磁鐵礦化、鏡鐵礦化等礦化現(xiàn)象。夕卡巖中黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等呈星散狀、浸染狀產(chǎn)出。

3 巖體地球化學(xué)特征

3.1 常量元素地球化學(xué)特征

常量元素分析結(jié)果見表1。閃長巖類的SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在52.92%～63.86%之間,為酸性稍微偏中性巖體;Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較小,在15.21%～16.49%之間,平均為15.87%;MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大,在2.15%～5.13%之間,平均為3.62%?；◢彴邘r和的含量與閃長巖類的含量大致相當(dāng),但MgO的含量遠低于閃長巖類的平均值;硅化后花崗斑巖的含量增加,Al2O3的含量減少。

圖3 堿性-亞堿性判別圖Fig.3 Alkalic and subalkalic discrimination diagram

圖4 拉斑玄武巖套與鈣-堿性巖套判別圖Fig.4 Discrimination diagram for tholeiitic and calc-alkaline rock suites

石英閃長巖、閃長巖和未蝕變花崗斑巖的里特曼指數(shù)在1.43～2.57之間,小于臨界值3.3,為亞堿性系列中的鈣堿性系列花崗巖。這與SiO2-(K2O+Na2O)圖解和A-F-M圖解(圖3,圖4)結(jié)果一致。閃長巖類的固結(jié)指數(shù)(16.63～35.56)明顯大于花崗巖類的固結(jié)指數(shù)(2.26～7);閃長巖類的鎂鐵指數(shù)(46.39～65.27)、長英指數(shù)(28.33～60.92)明顯小于花崗巖類的鎂鐵指數(shù)(71.64～92.63)、長英指數(shù)(43.59～76.02)。由固結(jié)指數(shù)、鎂鐵指數(shù)和長英指數(shù)可以看出,花崗巖類的結(jié)晶分異程度明顯高于閃長巖類[10]。因而尕爾窮礦區(qū)中的閃長巖類和花崗巖類為不同期次的巖體。

表1 尕爾窮銅金礦巖體主化學(xué)分析結(jié)果(w/%)Table 1 Analytical results of the main elements of granitic pluton in the Gaerqiong deposit

3.2 稀土元素地球化學(xué)特征

研究區(qū)花崗斑巖的稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(75.85～129.3)×10-6(表2),明顯低于石英閃長巖(或閃長玢巖)的稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)(134.8～196.7)×10-6;但都遠低于世界花崗質(zhì)巖石稀土元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(251.3×10-6);花崗斑巖稀土總質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于146.4×10-6(上地殼)和66.9×10-6(下地殼)(Taylor,1985)之間?；◢彴邘r和石英閃長巖(或閃長玢巖)輕、重稀土分異程度大致相當(dāng),均富集輕稀土元素,虧損重稀土元素;但花崗斑巖的∑HREE值的變化范圍稍大一點。

通過球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化以后的稀土元素分配曲線圖(圖5)為右傾型,輕、重稀土分異較為明顯,這與 ∑LREE/∑H REE、(La/Yb)N、(La/Sm)N指數(shù)判斷結(jié)果相同。輕稀土元素內(nèi)部分異明顯,為陡傾斜;重稀土為分異不明顯的緩右傾斜?；◢彴邘r具有明顯的負(fù)銪異常,石英閃長巖(或閃長玢巖)負(fù)銪異常不明顯。

圖5 尕爾窮巖體稀土元素配分圖Fig.5 REE patterns of the Gaerqiqiong granitic pluton

3.3 微量元素地球化學(xué)特征

尕爾窮礦區(qū)花崗斑巖中的Cs、Rb、Ba、T h等低場強元素及放射性元素U的含量高于石英閃長巖和閃長玢巖;Ta、Hf等高場強元素及La、Yb的含量低于石英閃長巖和閃長玢巖,其余元素的含量大致相當(dāng)。與世界花崗巖類相比,Cs、Hf含量高于世界花崗巖類含量,Rb、Sr的含量與世界花崗巖類含量相當(dāng),其余元素均低于世界花崗巖類的含量。巖體與中國花崗巖類相比,Cs、Sr的含量高于中國花崗巖類的含量,Rb、Nb、Ce、Sm、Tb的含量與中國花崗巖類含量相當(dāng),其余元素均低于中國花崗巖類的含量。

按照原始地幔的微量元素含量對分析數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化成圖(圖6),發(fā)現(xiàn)微量元素配分圖呈明顯的右傾型,Ba、Nb、Sc、Ti元素為負(fù)異常,花崗斑巖具有明顯的Si和Ti負(fù)異常。巖體富集Cs、Ba、Rb、Th 等離子親石元素,虧損 Nb 、Ta、Zr、Hf等高場強元素。

3.4 巖體形成背景

礦區(qū)位于班公湖-怒江縫合帶內(nèi),由于該構(gòu)造帶具有早期向北俯沖,中晚期向北向南雙向俯沖的性質(zhì),從而導(dǎo)致該地區(qū)發(fā)育多期次多階段的巖漿活動。在早白堊世早期尕爾窮地區(qū)為穩(wěn)定的海相環(huán)境,沉積了大面積的碳酸鹽巖。在距今112.0 Ma±2.3 Ma[3]的時候,石英閃長巖侵位于碳酸鹽巖中,在石英閃長巖與碳酸鹽巖的接觸帶上形成了大量的夕卡巖礦物,為后期的有用礦物提供了賦存的空間。而后花崗斑巖侵位于碳酸鹽巖或石英閃長巖中,在花崗斑巖中發(fā)育有輝鉬礦脈,其 Re-Os同位素平均年齡為89.7 Ma[3]。

4 討論

曲曉明等認(rèn)為班公湖斑巖銅礦的含礦斑巖屬鉀玄巖-高鉀鈣堿性巖系,以富集 Rb、K、Sr、Pb等大離子不相容元素和虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素為特點,構(gòu)造環(huán)境上處于碰撞后地殼隆升階段[3]。許榮科等認(rèn)為尕爾窮地區(qū)的巖體為七一橋漿混巖漿系列中的含角閃石鈣堿性花崗巖類[9]。

通過硅酸鹽分析數(shù)據(jù)進行投圖發(fā)現(xiàn),尕爾窮地區(qū)的巖體為亞堿性系列中的鈣堿性系列(圖3和圖4)?；◢彴邘r、石英閃長巖及閃長巖中的w

表2 尕爾窮巖體微量元素分析結(jié)果(w/10-6)Table 2 Analytical results for the trace elements of granitic pluton in the Gaerqiong deposit

圖7 尕爾窮巖體里特曼─戈蒂里圖解Fig.7 Rittmann-Godili diagram of the Gaerqiong granitic pluton

花崗斑巖、石英閃長巖及閃長玢巖均具有典型的重熔型花崗巖的特征[14]：富集 Rb、Ba、Th、U等大離子親石元素,虧損 Nb、Ta、Zr、Hf等高場強元素;Rb/Sr遠大于1;具有負(fù)鈮異常;巖體均具有弱負(fù)銪異常,輕重稀土分餾不明顯(圖5)。在(Yb+Nb)-Rb圖(圖8)中石英閃長巖落在火山弧花崗巖區(qū)域,而花崗斑巖落在同碰撞花崗巖區(qū)域。結(jié)合班公湖-怒江縫合帶的演化過程,尕爾窮地區(qū)的閃長巖類為大陸和大洋板塊俯沖消減的島弧環(huán)境的鈣堿性重熔型中酸性巖體;花崗斑巖為晚期的陸-陸碰撞弧鈣堿性重熔型花崗巖。

圖8 尕爾窮巖體 Rb-(Y+Nb)圖Fig.8 Rb-(Y+Nb)Graph of the Gaerqiong rock mass

5 結(jié)論

通過對尕爾窮地區(qū)巖體的研究發(fā)現(xiàn),該地區(qū)巖體具有成就夕卡巖型銅、金礦床的巖體、圍巖、構(gòu)造等有利條件。巖體均為鈣堿性巖且為中-淺成巖體;早期的閃長巖類直接侵位于碳酸鹽巖中,晚期花崗巖類巖體侵位于碳酸鹽巖或早期閃長巖類中;巖體的形態(tài)復(fù)雜且發(fā)育北東-南西向的小型褶皺。

[1]曹圣華,羅小川,唐峰林,等.班公湖-怒江構(gòu)造帶南側(cè)弧-盆系時空結(jié)構(gòu)與演化特征[J].中國地質(zhì),2004,31(1)：51-56.

[2]李光明,李金祥,秦克章,等.西藏班公湖帶多不雜超大型富金斑巖銅礦的高溫高鹽高氧化成礦流體-流體包裹體證據(jù)[J].巖石學(xué)報,2007,23(5)：935-952.

[3]曲曉明,辛洪波.藏西班公湖斑巖銅礦帶的形成時代與成礦構(gòu)造環(huán)境[J].地質(zhì)通報,2006,25(7)：792-799.

[4]西藏地質(zhì)礦產(chǎn)局.西藏自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社,2000.

[5]廖六根,曹圣華,肖亞斌,等.班公湖-怒江結(jié)合帶北側(cè)陸緣火山-巖漿弧帶的厘定及意義[J].沉積與特提斯地質(zhì),2005,25(1/2)：163-170.

[6]王冠民,鐘建華.班公湖-怒江構(gòu)造帶西段三疊系-侏羅系構(gòu)造-沉積演化[J].地質(zhì)論評,2002,48(3)：297-303.

[7]潘桂棠,莫宣學(xué),侯增謙,等.岡底斯造山帶的時空結(jié)構(gòu)及演化[J].巖石學(xué)報,2006,22(3)：521-533.

[8]郭鐵鷹,梁定盛,張宜智,等.西藏阿里地質(zhì)[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1991.

[9]許榮科,茨邛,龐振甲,等.1∶25萬獅泉河幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].拉薩：西藏地質(zhì)礦產(chǎn)局,2004.

[10]邱家鑲,林景仟.巖石化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社,1991.

[11]史長義,鄢明才,劉崇民,等.中國花崗巖類化學(xué)元素豐度及特征[J].地球化學(xué),2005,34(5)：470-482.

[12]鄢明才,遲清華,顧鐵新,等.中國火成巖化學(xué)元素的豐度與分布[J].地球化學(xué),1996,25(5)：409-424.

[13]Vinogradov A P.Average content of chemical elements in the chieftypes of igneous rocks of the crust of the Earth[J].Geochimia,1962(7)：555-571(in Russian with English abstract).

[14]李昌年.火成巖微量元素巖石學(xué)[M].武漢：地質(zhì)出版社,1992.