內(nèi)蒙古烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床元素遷移定量探討

艾金彪, 馬生明*, 樊連杰

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000;

2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083

內(nèi)蒙古烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床元素遷移定量探討

艾金彪1), 馬生明1)*, 樊連杰2)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000;

2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083

元素的富集貧化是礦床中固有的客觀規(guī)律。在以往相關(guān)研究中, 研究者們多從定性的角度對此進行討論, 定量研究不夠系統(tǒng)。本文以內(nèi)蒙古烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床為例, 利用 Grant方程, 定量探討了該礦床蝕變圍巖中元素的帶入、帶出特征。結(jié)果表明, 不同元素的質(zhì)量遷移在礦化蝕變范圍內(nèi)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性, 相對于原巖而言, 各蝕變帶中Cu、Mo、Au、Ag、W、Sn、As、F、Hg、S等表現(xiàn)為明顯的帶入特征,而CaO、Na2O、TiO2、Zr、Ba、Sr、Rb和REE則表現(xiàn)為明顯的帶出特征。這些元素的帶入帶出導(dǎo)致礦床及蝕變圍巖中元素的富集貧化。元素質(zhì)量遷移定量計算思路和方法, 為地球化學(xué)勘查向定量化方向發(fā)展提供了可行的途徑。

烏努格吐山; 礦化蝕變; 質(zhì)量遷移; 富集貧化; 定量計算

成礦過程中圍巖的礦化和蝕變實質(zhì)上是元素的 遷移, 也就是元素帶入帶出的結(jié)果。元素的帶入帶出, 導(dǎo)致礦床及其圍巖中元素的富集貧化。已有研究表明, 元素的富集、貧化是熱液礦床中固有的客觀規(guī)律(馬生明等, 2009; 弓秋麗等, 2009; 梁勝躍等,2010)。綜合利用礦床中由元素富集貧化形成的正異常和負異常構(gòu)成的地球化學(xué)異常結(jié)構(gòu)模式, 可以為礦床地球化學(xué)勘查提供更可靠的信息(馬生明等,2011)。元素的富集貧化本質(zhì)上是礦化蝕變過程中元素質(zhì)量遷移的結(jié)果, 具有固有的內(nèi)在規(guī)律性。以往有關(guān)這方面的試驗研究結(jié)果多以定性描述為主, 不過也有少數(shù)研究者進行過元素質(zhì)量遷移的定量計算,取得了一定經(jīng)驗并提出了一些方法, 如Helegson利用計算機程序發(fā)展了一種模擬熱液流體與圍巖之間交換的定量方法, Gresens(1967)提出了巖石交代蝕變的成分-體積關(guān)系法, Grant(1986)在 Gresens定量方程研究的基礎(chǔ)上, 提出另一種圖解-等濃度線法,這些方法在國內(nèi)外都得到一定應(yīng)用(Appleyard, 1980;Morton et al., 1984; 周永章等, 1994; 李雙保, 1994;張生等, 1997; 王祖?zhèn)サ? 1998; 唐相偉等, 2010; 王睿等, 2010)。結(jié)果表明, 采用合適的方法進行元素質(zhì)量遷移的定量計算是可行的。

內(nèi)蒙古烏努格吐山礦床是一個大型斑巖型銅鉬礦床, 前人對烏努格吐山礦床的研究工作包括礦床的成因和成礦背景、成礦規(guī)律、圍巖蝕變類型和機理研究等(秦克章等, 1993; 宋國利等, 1985; 王之田等, 1988; 王榮全等, 2007; 周忠政等, 2008), 都取得了相應(yīng)的認識和進展, 特別是元素的富集貧化特征已經(jīng)得到證實(弓秋麗等, 2009; 梁勝躍等, 2010)。但到目前為止, 從定量角度對烏努格吐山礦床各類蝕變圍巖中元素質(zhì)量遷移的討論還沒有涉及。本文選擇Grant方程, 利用實測分析數(shù)據(jù), 計算得出了烏努格吐山礦床不同類型蝕變巖石在蝕變前后元素質(zhì)量的變化情況, 并對由元素質(zhì)量遷移導(dǎo)致的富集貧化特征進行了探討。試驗結(jié)果不僅再次證實了烏努格吐山礦床中元素富集貧化特征的存在, 更重要的是為探討礦床中元素的富集貧化, 也即遷移規(guī)律提供了一個可行的思路和方法。

1 試驗區(qū)地質(zhì)概況及試驗方法

1.1 地質(zhì)概況

烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床位于額爾古納褶皺系海拉爾凹陷西側(cè)的中生代火山盆地的古隆起區(qū),區(qū)域性 NE向的得爾布干深斷裂在礦區(qū)東側(cè) 40 km處。礦床產(chǎn)于哈尼溝 NW 向次級斷裂旁側(cè), 地層較為復(fù)雜, 主要有上古生界下石炭統(tǒng)莫爾根河組海相火山巖地層, 中生界上侏羅統(tǒng)陸相中酸性火山巖沉積巖層。容礦巖性為中酸性、酸性火山-次火山雜巖體, 組成較為完整且形態(tài)復(fù)雜的火山機構(gòu), 區(qū)域上主要有兩期構(gòu)造巖漿活動。燕山早期首先是安山質(zhì)巖漿的大面積噴發(fā), 形成二長花崗斑巖、流紋斑巖和流紋質(zhì)凝灰質(zhì)熔巖, 之后是黑云母花崗巖漿的侵入(圖 1)。

成礦巖體由二長花崗斑巖、流紋斑巖和流紋質(zhì)凝灰質(zhì)熔巖、黑云母花崗巖等組成, 各巖體均發(fā)生強烈的蝕變或蝕變礦化, 礦體主要產(chǎn)于火山管道相的內(nèi)外接觸帶上。礦床的近礦圍巖主要為黑云母花崗巖, 成礦母巖為二長花崗斑巖。礦床蝕變類型為中心面型, 其水平與垂直分帶明顯。由內(nèi)向外可分為 3個帶, 內(nèi)帶為石英-鉀長石化帶, 主要發(fā)育在斑巖體中, 部分在在黑云母花崗巖中, 為硅化強烈的無礦核心, 外圈為鉬礦體主要賦存部位。中帶為石英-絹云母-水云母化帶, 該帶位于接觸帶和巖脈交互帶斷裂構(gòu)造發(fā)育部位, 發(fā)育在黑云母花崗巖、流紋斑巖和流紋質(zhì)凝灰質(zhì)熔巖中, 該帶內(nèi)側(cè)為銅礦體的主要賦存部位。外帶為泥化帶, 位于礦體最外側(cè),發(fā)育在黑云母花崗巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖中, 黃鐵礦脈發(fā)育, 并伴隨鉛鋅礦化。與世界上典型的斑巖型礦床圍巖蝕變分帶相比, 該礦床缺失青磐巖化帶,可能與礦床的中深剝蝕程度有關(guān), 導(dǎo)致其頂蓋全被剝蝕掉(秦克章等, 1993)。

圖1 烏努格吐山斑巖銅鉬礦床地質(zhì)簡圖(據(jù)陳志廣等, 2008改繪)Fig. 1 Geological map of the Wunugetushan porphyry Cu-Mo deposit(modified after CHEN et al., 2008)

1.2 樣品采集、分類統(tǒng)計及分析方法

試驗中樣品分別采自鉆孔巖芯中和地表。鉆孔巖芯樣品采自 ZK655、ZK654、ZK691、ZK694四個鉆孔, 樣品采用連續(xù)撿塊的方式采集, 采樣間距5～7 m。共采集鉆孔巖芯樣品170件。為了探討不同蝕變類型巖石蝕變前后的質(zhì)量變化, 在所采集的170件樣品中, 根據(jù)每個鉆孔中樣品所處部位實際蝕變情況, 挑選出位于石英-鉀長石化帶(Q-Kf)的樣品32件、石英-絹云母化內(nèi)帶(Q-S(I))的樣品34件、石英-絹云母化外帶(Q-S(O))的樣品 33件、伊利石-水云母化帶(I-H)的樣品33件, 利用這些樣品中元素含量實測數(shù)據(jù)進行含量統(tǒng)計及質(zhì)量遷移計算。

地表巖石樣品采自離礦體較遠且未見明顯礦化和蝕變地段的新鮮黑云母花崗巖, 代表未蝕變原巖。這里需要說明一點, 受試驗區(qū)基巖出露狀況的限制, 所采集的地表巖石樣品還是存在一定程度的礦化現(xiàn)象, 但是對試驗結(jié)果不會產(chǎn)生根本性影響。

樣品分析由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室完成, 常量元素分析儀器為XRF-1500型X射線熒光光譜儀, 微量元素用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)、等離子體光學(xué)發(fā)射光譜(ICP-OES)、壓片法X-射線熒光光譜(XRF)等完成。分析質(zhì)量監(jiān)控結(jié)果表明樣品分析質(zhì)量滿足試驗要求。

根據(jù)樣品分析測試結(jié)果, 統(tǒng)計得到試驗區(qū)不同類型巖石中元素平均含量如表1所示。

2 元素質(zhì)量遷移及Grant方程

蝕變巖石中某種元素質(zhì)量的變化取決于兩種因素: (1)元素質(zhì)量本身實際的變化; (2)元素質(zhì)量本身沒有變化但受其它元素質(zhì)量變化影響而變化。為解決巖石在熱液蝕變過程中元素帶入帶出問題, Gresens(1967)依據(jù)蝕變過程中巖石體積和組分濃度的變化, 提出了用于估算元素遷移的 Gresens定量方程。Grant(1986)通過假定某種元素在蝕變過程中沒有明顯的帶入帶出, 即惰性組分, 根據(jù)Gresens方程提出了另一種圖解——等濃度線法。Grant法的圖解以直角坐標(biāo)系為基礎(chǔ), 縱坐標(biāo)為蝕變后巖石元素的濃度(CiA), 橫坐標(biāo)為原巖元素的濃度(CiO), 將蝕變巖石與原巖中元素的濃度投點到坐標(biāo)系中, 可擬合出一條通過原點的直線, 即等濃度線。等濃度線的斜率代表蝕變前后巖石質(zhì)量的變化, 每個數(shù)據(jù)點對等濃度線的方差定義為該點代表的某元素的濃度變化。相比Gresens方程, Grant方程的優(yōu)勢在于可免去計算過程中對分析數(shù)據(jù)繁雜的處理和操作。

Grant方程的形式如下:

其中CiA、CiO為蝕變巖和原巖中元素i的濃度,ΔCi為元素 i的質(zhì)量變化, MA、MO為不同類型蝕變巖和原巖的質(zhì)量, 可通過確定的惰性組分求得。當(dāng)ΔCi>0時, 代表該元素在蝕變過程中發(fā)生了帶入;ΔCi<0時, 則被帶出。元素在熱液蝕變過程中的得失量最直接的衡量是計算某一元素的質(zhì)量變化與其蝕變前質(zhì)量的比值(ΔCi/CiO)。將(1)式兩邊同除以 CiO經(jīng)整理后得到:

在方程(2)中, 求解的關(guān)鍵在于確定巖石蝕變過程中的惰性組分, 用來作為質(zhì)量得失的參照標(biāo)準(zhǔn)。有研究表明, Zr、TiO2、Al2O3、Th和REE均可能在熱液活動中保持惰性(Grant, 1986), 尤其是 Al2O3、TiO2在很多熱液礦床蝕變中均可作為惰性元素。結(jié)合元素質(zhì)量得失率計算結(jié)果, 本文中確定 Al2O3為惰性組分。

對于惰性組分而言, ΔCi=0, 公式(1)變?yōu)?/p>

根據(jù)(3)式得出等濃度線的斜率即K=CA(Al2O3)/CO(Al2O3), 當(dāng) K<1時, 表示在蝕變過程中巖石的質(zhì)量增加; K>1則表示巖石的質(zhì)量減少。由(3)可得出MO/MA的值, 結(jié)合(1)、(2)式就可以計算出蝕變巖石中元素相對于原巖的質(zhì)量遷移量ΔCi和元素質(zhì)量變化百分率ΔCi/CiO(表2)。

3 元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果

在烏努格吐山試驗區(qū)熱液蝕變巖石與原巖中元素質(zhì)量遷移計算過程中發(fā)現(xiàn), 從黑云母花崗巖到石英-鉀長石化黑云母花崗巖、強石英-絹云母化黑云母花崗巖、弱石英-絹云母化黑云母花崗巖到伊利石-水云母化黑云母花崗巖, Al2O3等濃度線的斜率分別為 0.8、1.05、0.99、0.98, 總體上看變化程度不大, 而且基本保持在 1左右, 說明在原巖蝕變過程中,Al2O3質(zhì)量在各蝕變帶中的變化較小, 故選擇 Al2O3作為計算元素質(zhì)量遷移的參照標(biāo)準(zhǔn)。

元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果如圖 2和表 2所示。CiA-CiO圖解(圖2)是根據(jù)表1中統(tǒng)計的原巖與各類蝕變巖中元素平均含量在直角坐標(biāo)系中投點得到的,其中常量組分投點單位為%, 微量元素除Au、Ag投點單位為10-9外, 其余均為10-6。這里需要說明一點,因為元素含量級次差異很大, 為了在同一圖解中反映出多種元素的含量變化規(guī)律, 有利于對比分析, 個別元素在CiA-CiO圖解中的投點不是按平均含量而是按蝕變巖中元素含量比例進行的。在CiA-CiO圖解中, 活動性較弱或不活動的元素位于等濃度線附近, 在等濃度線以上的元素表示相對原巖含量增高, 在等濃度線以下的元素表示相對原巖含量降低。元素質(zhì)量遷移量ΔCi、元素質(zhì)量變化百分率ΔCi/CiO(表2)是根據(jù)Grant方程計算得來的。在表2中, 元素質(zhì)量遷移量(ΔCi)為正值時表示該元素發(fā)生帶入作用, 即富集; 元素質(zhì)量遷移量(ΔCi)為負值時表示該元素發(fā)生帶出作用, 即貧化。元素質(zhì)量遷移結(jié)果分述如下:

表1 烏努格吐山試驗區(qū)不同類型巖石中元素平均含量Table 1 Average contents of elements for rocks from Wunugetushan test area

圖2 部分元素的等濃度線CiA-CiO圖解(圖中個別元素是按含量比例投點)Fig. 2 Isocon diagram of some elements by Grant and Graphic method CiA-CiO(some elements plotted according to content proportion)

(1)在石英-鉀長石化帶中, SiO2、K2O、Mo、Cu、W、Sn、Au、Ag、As、F和 Hg 等發(fā)生富集(遷移量Δ Ci為正值), Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、TiO2、Rb、Sr、Sb、Bi、Co、Zr 和∑REE 發(fā)生貧化(遷移量ΔCi為負值)。其中K2O、Mo、Cu、W、Sn、As、Hg富集明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為 135%、4159%、360%、129%、164%、388%、236%, 而MgO、CaO、Na2O、TiO2、Rb、Sr、Zr、Eu 貧化明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為51%、92%、85%、56%、43%、59%、44%、51%。

(2)在石英-絹云母化內(nèi)帶中, Fe2O3、MgO、K2O、Mo、Cu、W、Sn、Au、Ag、As、Bi、Co、F、Hg和 S發(fā)生富集, CaO、Na2O、TiO2、Rb、Sr、Ba、Sb、Bi、Pb、Mn、Zr和∑REE發(fā)生貧化。其中Mo、Cu、Au、Ag、W、Sn、Co、F、Hg、S富集明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為1065%、4020%、209%、630%、350%、450%、192%、456%、657%、268%, 而CaO、Na2O、Sr、Ba、Zr、Eu貧化明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為99%、95%、87%、48%、42%、51%。

(3)在石英-絹云母化外帶中, Fe2O3、K2O、Mo、Cu、W、Sn、Au、Ag、As、Bi、Co、F、Hg 和 S發(fā)生富集, MgO、CaO、Na2O、TiO2、Rb、Sr、Ba、Sb、Bi、Pb、Zn、Mn、Zr和∑REE發(fā)生貧化。其中Mo、Cu、Au、Ag、W、Sn、Co、F、Hg、As、Bi、S富集明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為464%、2723%、173%、293%、283%、450%、331%、322%、350%、224%、403%, 而 CaO、Na2O、TiO2、Sr、Ba、Sb、Zr、Eu貧化明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為 99%、95%、60%、82%、38%、44%、51%、60%。

(4)在伊利石-水云母化帶中, Fe2O3、K2O、Mo、Cu、W、Sn、Au、Ag、As、Bi、Co、F、Hg 和 S發(fā)生富集, MgO、CaO、Na2O、TiO2、Rb、Sr、Ba、Sb、Bi、Pb、Mn、Zr和∑REE 發(fā)生貧化。其中 Fe2O3、Cu、W、Sn、As、Bi、Co、F、Hg、S富集明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為 55%、998%、183%、400%、282%、170%、188%、246%、1086%、494%, 而MgO、CaO、Na2O、TiO2、Ba、Sr、Zr、Eu 貧化明顯, 質(zhì)量變化百分率分別為49%、99%、95%、76%、40%、91%、53%、66%。

4 元素質(zhì)量遷移特征

烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床各蝕變帶中元素質(zhì)量遷移對比圖(圖 3)和統(tǒng)計結(jié)果顯示(表 3), 元素在礦床各蝕變帶中的質(zhì)量遷移表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,這種規(guī)律性取決于元素的地球化學(xué)特性及其在礦化過程中的地球化學(xué)性狀。從表3中可以清楚地看出,在烏努格吐山礦床各蝕變帶中, 發(fā)生帶入作用的元素主要是發(fā)生熱液蝕變的元素、主成礦元素及其伴生元素, 這些元素在相應(yīng)蝕變巖石中表現(xiàn)出富集特征。發(fā)生帶出的元素既有常量元素, 又有微量元素,微量元素主要是親石分散元素、稀有元素及稀土元素, 這些元素在相應(yīng)的蝕變巖石中表現(xiàn)出貧化特征,這一點與已有相關(guān)研究結(jié)果一致。通常情況下, Cu、Mo、Ag、S、Pb、Zn、Mn、As等元素的異常規(guī)模和規(guī)模較大, 是斑巖銅礦床較為特征的指示元素。Cu、Mo、Ag的強異常組合指示賦礦部位, S的高值指示礦體的邊緣, Pb、Zn、Mn、As等的組合異常指示遠礦地段(黃書俊等, 1983)。礦床成礦元素自斑巖體中心向外, 具有Mo(Cu)-Cu(Mo)-Cu、Ag-Cu(Pb、Zn)的水平分帶及斑巖體上部銅高, 下部鉬高的垂直分帶, 這與小賽什騰山斑巖銅鉬礦床類似(李大新等, 2003)。

烏努格吐山礦床圍巖蝕變分帶明顯, 從內(nèi)向外依次為石英-鉀長石化帶(Q-Kf)、石英-絹云母化內(nèi)帶(Q-S(I))、石英-絹云母化外帶(Q-S(O))和伊利石-水云母化帶(I-H)。通過對不同蝕變帶巖石中元素遷移特性(帶入、帶出)和遷移量的對比, 可以發(fā)現(xiàn)元素質(zhì)量遷移規(guī)律。

從最內(nèi)部的石英-鉀長石化帶經(jīng)石英-絹云母化帶向外到伊利石-水云母化帶, 常量元素的帶入帶出表現(xiàn)出不同的規(guī)律。Fe2O3的帶入量逐次增高, SiO2、K2O總體帶入量降低, 與Fe2O3呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系。CaO、Na2O帶出特征顯著, MgO總體表現(xiàn)出帶出特征, 而且在各蝕變帶中的帶出量各自大體相同, 表明這些元素的帶出在整個礦化蝕變范圍內(nèi)基本上是相同的。

在微量元素中, 主成礦元素Cu最小帶入量出現(xiàn)在石英-鉀長石化帶內(nèi), 最大帶入量出現(xiàn)在石英-絹云母化帶的內(nèi)側(cè), 此后向外蝕變帶依次降低。Cu最大帶入量發(fā)生部位與實際礦體產(chǎn)出位置吻合。Au、Ag、As、Bi、F、W、Sn等元素的遷移量變化趨勢與Cu相同, 表明這些的帶入與Cu礦化關(guān)系密切。Mo最大帶入量出現(xiàn)在石英-鉀長石化帶中, 與 Mo礦體產(chǎn)出位置吻合, 向外帶入量逐次減少, 表現(xiàn)出特有的質(zhì)量遷移特性。Co在石英-鉀長石化帶中表現(xiàn)出帶出特性, 在外蝕變帶中表現(xiàn)為帶入特點, 這種質(zhì)量遷移特征與主成礦元素 Cu、Mo都不相同。Hg在每個蝕變帶中都表現(xiàn)為帶入, 但是最大帶入量出現(xiàn)在伊利石-水云母化帶中, 即出現(xiàn)在礦化蝕變帶的最外側(cè), 表現(xiàn)出遠程指示元素的特點。與作為參照的試驗區(qū)黑云母花崗巖中S含量相比, S在石英-鉀長石化帶中表現(xiàn)出帶出特性, 但是如果與 S在花崗巖中的豐度相比, S在石英-鉀長石化帶中表現(xiàn)出較為明顯的帶入特點。向外從石英-絹云母化內(nèi)帶開始帶入量逐漸加大, 最大帶入量出現(xiàn)在最外側(cè)的伊利石-水云母化帶內(nèi)。結(jié)合試驗區(qū)出現(xiàn)的黃鐵礦化分析, S的質(zhì)量遷移不僅控制了試驗區(qū)內(nèi)主成礦元素Cu、Mo的遷移和沉淀, 還控制了其他元素, 例如Fe的遷移和沉淀以及黃鐵礦化的形成(劉英俊等,1984)?？梢赃@樣認為, S的質(zhì)量遷移是決定礦化是否形成的必要前提之一。Fe、Co、Mn、Ti等鐵族元素在石英-鉀長石化帶, 即礦體部位基本上表現(xiàn)為帶出,與Mo、Cu、Au、Ag等成礦元素的顯著富集構(gòu)成明顯正、負異常結(jié)構(gòu), 很好地指示了礦體位置(Goldbery et al., 2003)。

表2 蝕變巖石中元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果Table 2 Calculated results of major and trace elements during migration in altered wall rock

表3 各蝕變帶巖石中元素質(zhì)量遷移結(jié)果統(tǒng)計表Table 3 Statistical diagram of element migration result in altered wall rock

除上述發(fā)生質(zhì)量帶入的微量元素以外, 還有部分微量元素在蝕變過程中發(fā)生質(zhì)量帶出, 主要是Ti、Zr、Ba、Sr、Rb 和 REE(15 項指標(biāo))。蝕變巖中稀土元素質(zhì)量遷移計算結(jié)果表明, 稀土元素受到礦化蝕變的影響較大, 各蝕變巖中稀土元素大都發(fā)生了明顯的帶出(ΔCi/CiO>25%), 尤其是在絹英巖化帶中。輕、重稀土元素表現(xiàn)出差異性活動特征, 輕稀土(La至Gd)的貧化較重稀土(Tb至Lu)更顯著, 尤其是Eu的強烈貧化。從總體上講, 這些微量元素的帶出量在各個蝕變帶中差異不顯著, 也就是元素的帶出在整個礦化蝕變范圍內(nèi)基本上是相同的, 這一點與CaO、Na2O的帶出特征大體一致。

值得一提的是, 在烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床中, Pb、Sb兩個元素總體表現(xiàn)為帶出的特征, 特別是Pb在整個礦化蝕變帶內(nèi)都表現(xiàn)為帶出的特點。Mn、Zn的帶入帶出特征均不甚明顯。Pb、Zn、Sb通常是熱液礦床地球化學(xué)勘查中使用最普遍的指標(biāo), 出現(xiàn)這樣的帶入帶出特點可能與礦床的中等剝蝕程度有關(guān), 但也可能是通過元素質(zhì)量遷移計算揭示出的新現(xiàn)象。

5 結(jié)論

越來越多的試驗結(jié)果表明, 元素的富集貧化是礦床中固有的客觀規(guī)律之一, 利用這種規(guī)律可以研制出相應(yīng)的地球化學(xué)勘查方法技術(shù), 切實為找礦突破戰(zhàn)略行動提供技術(shù)支撐。礦床中元素富集貧化的實質(zhì)是礦化蝕變過程中元素的帶入帶出, 本文利用Grant方程, 計算了烏努格吐山礦床蝕變圍巖中元素的質(zhì)量遷移, 定量地證實了礦化蝕變中元素的帶入帶出現(xiàn)象, 這不僅再一次證實烏努格吐山礦床中元素富集貧化特征的存在, 更重要的是為定量探討礦床中元素的富集貧化規(guī)律提供了一個可行的思路和方法?？梢灶A(yù)見, 利用元素質(zhì)量遷移定量計算方法,可以將富集、貧化兩類指標(biāo)有機地結(jié)合起來形成量化的地球化學(xué)勘查指標(biāo), 通過大量試驗案例的總結(jié)歸納, 賦予這些指標(biāo)在礦體埋藏深度、礦化規(guī)模等方面的地質(zhì)涵義, 進而指導(dǎo)地球化學(xué)勘查工作, 其重要意義是顯而易見的。

陳志廣, 張連昌, 萬博, 張玉濤, 吳華英. 2008. 內(nèi)蒙古烏奴格吐山斑巖銅鉬礦床低 Sr-Yb型成礦斑巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義[J]. 巖石學(xué)報, 24(1): 115-128.

弓秋麗, 朱立新, 馬生明, 席明杰. 2009. 斑巖型銅礦床地球化學(xué)勘查中巖石化學(xué)指標(biāo)[J]. 物探與化探, 33(1): 31-34.

黃書俊, 酈今敖, 傅金寶, 王建業(yè). 1983. 斑巖銅礦床原生暈分帶模式及與其控制因素[J]. 地球化學(xué), (3): 221-228.

李大新, 張德全, 崔艷合, 豐成友. 2003. 小賽什騰山斑巖銅(鉬)礦床根部帶的特征[J]. 地球?qū)W報, 24(3): 211-218.

李雙保. 1994. 熱液交代蝕變作用元素遷移定量研究方法在礦床、巖石研究中的應(yīng)用(二)[J]. 國外前寒武紀(jì)地質(zhì), 65(1):33-43.

梁勝躍, 馬生明, 朱立新, 劉崇民, 陳曉峰. 2010. 烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床地球化學(xué)異常結(jié)構(gòu)研究[J]. 物探與化探,34(2): 821-830.

劉英俊, 曹勵明, 李兆麟, 王鶴年, 儲同慶, 孫景榮. 1984. 元素地球化學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社.

馬生明, 朱立新, 劉崇民, 陳曉峰, 梁勝躍. 2009. 斑巖型Cu(Mo)礦床中微量元素富集貧化規(guī)律研究[J]. 地球?qū)W報, 30(6):821-830.

馬生明, 朱立新, 劉海良, 王會強, 徐明鉆. 2011. 甘肅北山輝銅山銅礦地球化學(xué)異常結(jié)構(gòu)研究[J]. 地球?qū)W報, 32(4):405-412.

秦克章, 王之田. 1993. 內(nèi)蒙古烏奴格吐山銅-鉬礦床稀土元素的行為及意義[J]. 地質(zhì)學(xué)報, 67(4): 323-335.

宋國利, 劉釗. 1985. 內(nèi)蒙烏奴格吐山斑巖銅鉬礦床圍巖蝕變機理分析[J]. 哈爾濱示范大學(xué)自然科學(xué)版, (4): 75-81.

唐相偉, 李運冬, 易善濤. 2010. 河南商城縣湯家坪鉬礦床圍巖蝕變過程中元素遷移規(guī)律[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報, 30(3):284-287.

王榮全, 宋雷鷹, 曹書武, 賈繼標(biāo). 2007. 烏奴格吐山斑巖銅-鉬礦地球化學(xué)特征及評價標(biāo)志[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 21(5):515-519.

王睿. 2009. 從江翁浪地區(qū)蝕變巖型金礦微量元素地球化學(xué)特征[J]. 地球?qū)W報, 30(1): 95-102.

王之田, 秦克章. 1991. REE在判別斑巖體含礦性上的應(yīng)用[J].地質(zhì)科技情報, 10(2): 37-41.

王祖?zhèn)? 周永章, 張海華, 姚東良, 夏怡, 吳家勇, 李春武. 1998.粵西廉江銀金礦床圍巖蝕變特征及元素遷移的定量估計[J].地球化學(xué), 27(3): 251-257.

張生, 李統(tǒng)錦, 陳義兵. 1997. 長坑礦床礦化過程中元素的質(zhì)量遷移及金銀關(guān)系[J]. 地質(zhì)找礦論叢, 12(3): 33-40.

周永章, 涂光熾, CHOWN E H, GUHA J, 盧煥章. 1994. 熱液圍巖蝕變過程中數(shù)學(xué)不變量的尋找及元素遷移的定量估計——以廣東河臺金礦田為例[J]. 科學(xué)通報, 39(11):1026-1028.

周忠政, 宋作均. 2008. 內(nèi)蒙古烏奴格吐山斑巖銅鉬礦床圍巖蝕變特征淺析[J]. 長春工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 9(4):46-50.

APPLEYARD E C. 1980. Mass balance computations in metasomatism: Metagabbro/nepheline syenite pegmatite interaction in northern Norway[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 73(2): 131-144.

CHEN Zhi-guang, ZHANG Lian-chang, WAN Bo, ZHANG Yu-tao,WU Hua-ying. 2008. Geochemistry and geological significances of ore-forming porphyry with low Sr and Yb Value in Wunugetushan copper-molybdenum deposit, Inner Mongolia[J]. Acta Petrologica Sinica, 24(1): 115-128(in Chinese with English abstract).

GOLDBERY I S, ABRAMSON G Y, LOS V L. 2003. Depletion and enrichment of primary haloes: their importance in the genesis of and exploration for mineral deposits[J]. Geochemistry, 3(3):281-293.

GONG Qiu-li, ZHU Li-xin, MA Sheng-ming, XI Ming-jie. 2009.Petrochemical indices in geochemical exploration of porphyry type copper deposits[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 33(1): 31-34(in Chinese with English abstract).

GRANT J A. 1986. The isocon diagram; a simple solution to Gresens’ equation for metasomatic alteration[J]. Economic Geology, 81(8): 1976-1982.

GRESENS R L. 1967. Composition-volume relationships of metasomatism[J]. Chemical Geology, 2: 47-65.

HUANG Shu-jun, LI Jin-ao, FU Jin-bao, WANG Jian-ye. 1983.Zoning Patterns of Primary Halos and Their Comtrolling Factors in Porphyry Copper Deposit[J]. Geochemica, (3):221-228(in Chinese with English abstract).

LI Da-xing, ZHANG De-quan, CUI Yan-he, FENG Cheng-you.2003. The Root Part of the Xiaosaishitengshan Porphyry Cu(Mo) Deposit[J]. Acta Geoscientica Sinica, 24(3):211-218(in Chinese with English abstract).

LI Shuang-bao. 1994. The applied of quantitative estimation re-search method on element migration in hydrothermal wall-rock alteration in the researchment of deposit and rock[J].Foreign Precambrian Geology, 65(1): 33-43(in Chinese with English abstract).

LIANG Sheng-yue, MA Sheng-ming, ZHU Li-xin, LIU Chong-min,CHEN Xiao-feng. 2010. Geochemical anomaly structure of the Wunugetushan porphyry copper and molybdenum deposit[J].Geophysical and Geochemical Exploration, 34(2): 821-830(in Chinese with English abstract).

LIU Ying-jun, CAO Li-ming, LI Zhao-lin, WANG He-nian, CHU Tong-qing, SUN Jing-rong. 1984. Element Geochemistry[M].Beijing: Science Press(in Chinese).

MA Sheng-ming, ZHU Li-xin, LIU Chong-min, CHEN Xiao-feng,LIANG Sheng-yue. 2009. A Study of the Enrichment and Depletion Regularity of Trace Elements in Porphyry Cu(Mo)Deposits[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(6): 821-830(in Chinese with English abstract).

MA Sheng-ming, ZHU Li-xin, LIU Hai-liang, WANG Hui-qiang,XU Ming-zuan. 2011. A Study of Geochemical Anomaly Structure of the Huitongshan Copper Deposit in Beishan Area,Gansu Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(4):405-412(in Chinese with English abstract).

MORTON R L, NEBEL M L. 1984. Hydrothermal alteration of felsic volcanic rocks at the Helen siderite deposit, Wawa, Ontario[J]. Economic Geology, 79(6): 1319-1333.

QIN Ke-zhang, WANG Zhi-tian. 1993. Rare earth element behaviour in the Wunugetushan Cu-Mo deposit, inner Mongolia and its significance[J]. Acta Geologica Sinica, 67(4): 323-335(in Chinese with English abstract).

SONG Guo-li, LIU Zhao. 1985. A discussion on the alteration mechanism of the copper-molybdenum deposit in Wunugetushan, Mongolia[J]. Natural Science Journal of Habin Normal University, (4): 75-81(in Chinese).

TANG Xiang-wei, LI Yun-dong, YI Shan-tao. 2010. Element migration during wall-rock alteration in the Tangjiaping Mo deposit, Shangcheng, Henan[J]. Acta Geologica Sichuan, 30(3):284-287(in Chinese with English abstract).

WANG Rong-quan, SONG Lei-ying, CAO Shu-wu, JIA Ji-biao.2007. Geochemical characteristics of the Wunugetushan porphyry Cu-Mo deposit and its evaluation indicators[J]. Mineral Resources and Geology, 21(5): 515-519(in Chinese with English abstract).

WANG Rui. 2009. Trace Elements Geochemical Characteristics of the Wenglang Structural Altered Rock Type Gold Deposit,Congjiang Courtry[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(1):95-102(in Chinese with English abstract).

WANG Zhi-tian, QIN Ke-zhang. 1991. Application of REE in evaluating the ore potentiality of porphyry bodies[J]. Geological Science and Technology Information, 10(2): 37-41(in Chinese with English abstract).

WANG Zu-wei, ZHOU Yong-zhang, ZHANG Hai-hua, YAO Dong-liang, XIA Yi, WU Jia-yong, LI Chun-wu. 1998. Characteristics and quantitative estimation on element migration in hydrothermal wall-rock alteration in Lianjiang Silver-Gold deposit, western Guangdong Province, south China[J]. Geochimica, 27(3): 251-257(in Chinese with English abstract).

ZHANG Sheng, LI Tong-jin, CHEN Yi-bing. 1997. Mass transfer in mineralizing process and Au-Ag relation in the Changkeng deposit[J]. Conributions to Geology and Mineral Resources Research, 12(3): 33-40(in Chinese with English abstract).

ZHOU Yong-zhang, TU Guang-chi, CHOWN E H, GUHA J, LU Huan-zhang. 1994. The search of unvaried mathematics and quantitative estimation on element migration in hydrothermal wall-rock alteration- exemplified by the Hetai Gold Field[J].Chinese Science Bulletin, 39(11): 1026-1028(in Chinese).

ZHOU Zhong-zheng, SONG Zuo-jun. 2008. A discussion on the alteration features of the copper-molybdenum deposit in Wunugetu Mountain, Mongolia[J]. Journal of Changchun Institute of Technology (Natural Science Edition), 9(4): 46-50(in Chinese with English abstract).

A Quantitative Discussion on Element Mass Migration in the Wunugetushan Porphyry Cu-Mo Deposit, Inner Mongolia

AI Jin-biao1), MA Sheng-ming1)*, FAN Lian-jie2)
1)Institute of Geophysical and Geochemical Exploration , Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang, Hebei065000;
2)China University of Geosciences(Beijing), Beijing100083

Element enrichment and depletion constitute the inherent objective regularity in the ore deposits.Previous studies mainly concentrated on discussions from the qualitative angle, whereas quantitative researches were insufficient. This paper made a tentative quantitative discussion on characteristics of the gains and losses of elements during their migration, through calculation based on the formula given by Grant, with the Wunugetushan porphyry ore deposit as an example. The results demonstrate that mass migration of different elements show certain regularity within the range of mineralized alteration. Compared with least-altered rocks, altered rocks are obviously enriched in Cu, Mo, Au, Ag, W, Sn, As, F, Hg, S and depleted in CaO, Na2O, TiO2, Zr, Ba, Sr, Rb and REE. The gains and losses of elements caused the element enrichment and depletion of the ore deposit and altered wall rock. The calculation thinking and method for element mass migration provide an available approach to geochemical exploration in the quantitative direction.

Wunugetushan; mineralized alteration; mass migration; enrichment and depletion; quantitative estimation

P588.13; P595

A

10.3975/cagsb.2013.02.06

本文由國土資源部公益性行業(yè)科研專項(編號: 201111008)資助。

2012-06-25; 改回日期: 2012-08-15。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

艾金彪, 男, 1987年生。碩士研究生。主要從事地球化學(xué)專業(yè)研究。E-mail: aijb1987@163.com。

*通訊作者: 馬生明, 男, 1963年生。博士, 教授級高級工程師。主要從事礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)方法技術(shù)研究。E-mail: msmigge@163.com。