智利MG礦區(qū)輝長巖-二長閃長巖地球化學(xué)特征研究及其構(gòu)造意義

付晨晨， 王 璽， 魏正宇， 劉祥朋， 朱隨洲

(1. 中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250000；2.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦，山東 萊州 261400；3.山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 264100)

智利MG礦區(qū)輝長巖-二長閃長巖地球化學(xué)特征研究及其構(gòu)造意義

付晨晨1， 王 璽2， 魏正宇1， 劉祥朋3， 朱隨洲1

(1. 中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250000；2.山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦，山東 萊州 261400；3.山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 264100)

智利MG礦區(qū)位于安塔卡瑪斷裂南部，該斷裂帶發(fā)育大量的鐵銅金多金屬礦床，是智利重要的鐵氧化物銅金礦成礦帶。MG礦區(qū)Kiet(gd)單元巖體與成礦關(guān)系密切，該巖體主要由一套輝長巖-二長閃長巖組成。巖石化學(xué)成分顯示，巖石具有高Al2O3(6.71%～19.63%)、高CaO(7.24%～11.54%、富Na(Na2O/K2O=0.99～3.21)、高M(jìn)g#(40～58)、低K2O(0.62%～2.24%)、低TiO2(TiO2<0.5%)和低P2O5(P2O5<0.1%)的特點。微量元素中大離子親石元素Rb，Ba，Th，U元素相對富集，而高場強(qiáng)元素Ta，Nb，Zr，F(xiàn)h呈明顯虧損，δEu 值介于0.71～1.15 之間，具有輕微負(fù)銪異常；研究表明，該區(qū)巖漿演化過程中可能存在巖漿分異作用，但以平衡部分熔融作用為主。該區(qū)輝長巖-二長閃長巖形成于活動大陸邊緣或島弧環(huán)境，該區(qū)成巖、成礦作用與中生代太平洋板塊的俯沖密切相關(guān)。

輝長巖-二長閃長巖；地球化學(xué)；MG礦區(qū)；智利

付晨晨，王璽，魏正宇，等.2017.智利MG礦區(qū)輝長巖-二長閃長巖地球化學(xué)特征研究及其構(gòu)造意義[J].東華理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，40(2)：158-164.

Fu Chen-chen，Wang Xi，Wei Zheng-yu，et al. 2017.Geochemical characteristics and tectonic significance of gabbro-monzonite diorite of MG mine area, Chile[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(2)：158-164.

位于智利中部的安塔卡瑪斷裂是智利海岸山褶皺帶與山間盆地的分界線，是智利重要的鐵氧化物銅金礦床成礦帶。鐵氧化物銅金礦床的形成與塔卡瑪斷裂關(guān)系十分密切。

多福斷裂帶(TOFO)是安塔卡瑪斷裂的分支斷裂，研究區(qū)位于多福斷裂帶的南端，區(qū)內(nèi)有數(shù)量眾多的中小型銅金礦(化)床及礦(化)點。本文研究了安塔卡瑪斷裂南段MG礦區(qū)輝長巖-二長閃長巖的巖石地球化學(xué)特征，在此基礎(chǔ)上探討了該區(qū)巖漿巖的演化過程與大地構(gòu)造意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于安塔卡瑪斷裂的分支斷裂多福(TOFO)斷裂的南端，面積約2.3 km2(圖1)。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為侏羅系JKpc5組。JKpc5組巖性主要為經(jīng)過改造的火山沉積和安山質(zhì)熔巖互層，其與侵入體接觸帶上有少量矽卡巖礦(化)體(lrvine et al.，1971)。

區(qū)內(nèi)多福斷裂沿軸線南北延伸約4 km，走向NE43°～58°，傾向NW，傾角59°～72°。斷裂帶內(nèi)發(fā)育斷層泥、碎裂巖、糜棱巖等。上、下盤圍巖均為JKpc5組火山雜巖體。F1，F(xiàn)2為多福斷裂的次級斷裂，F(xiàn)1走向NE45°～56°，沿走向區(qū)內(nèi)延伸約4.5 km，傾向NW，傾角55°～76°，F(xiàn)2走向NE45°～56°，沿走向區(qū)內(nèi)延伸約5 km，傾向NW，傾角54°～73°。

圖1 智利拉塞雷納MG礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of La Serena MG area

區(qū)內(nèi)侵入巖主要有中生代榨糖廠序列g(shù)d單元和md單元，其中Kiet(gd)單元與成礦關(guān)系密切。Kiet(gd)單元分布于研究區(qū)的東部，巖石類型以輝長巖、二長閃長巖、橄欖-輝石輝長巖為主，次為輝長閃長巖、輝石閃長斑巖(Levi et al.，1989)。輝長巖顏色深灰-黑灰色，巖石因磁鐵礦和硫化物含量的不同風(fēng)化面呈黃褐-鐵銹色，礦物成分主要由普通輝石、斜長石。二長閃長巖顏色為灰綠色，主要礦物有斜長石、正長石、角閃石、普通輝石。輝長-二長閃長巖系巖石具微晶結(jié)構(gòu)(圖2)。巖石構(gòu)造復(fù)雜多樣，有透鏡狀、脈狀、巢狀、犬牙交錯狀、瘤狀、角礫狀、捕虜體狀等。巖石受熱液影響，蝕變較發(fā)育，鏡下可見葡萄石化、方解石化、絹云母化、透閃-磁鐵礦化、硅化等。巖體中的糜棱化構(gòu)造較發(fā)育，有多條近于等間距排列的糜棱巖化帶產(chǎn)出，顯示出脆性-韌性剪切的構(gòu)造環(huán)境；Kiet(md)單元分布于研究區(qū)的中東部，與Kiet(gd)單元呈侵入接觸。主要巖性為花崗閃長巖和石英二長閃長巖。

圖2 MG礦區(qū)代表性巖石圖片F(xiàn)ig.2 The representative rock pictures of MG mining area a.磁鐵礦；b.二長閃長巖；c.輝長巖(正交偏光)；d.輝長巖-二長閃長巖礦物成分圖； Aug.普通輝石；Mt.磁鐵礦；Py.黃鐵礦；Pl.斜長石

礦體主要賦存于Kiet(md)單元和Kiet(gd)單元的接觸帶內(nèi)及附近糜棱巖化帶內(nèi)，由多條近于平行排列的礦脈組成。礦體形態(tài)以脈狀為主，個別呈扁豆?fàn)?、囊狀、脈狀、透鏡狀及不規(guī)則狀；礦體與圍巖界線清楚。礦體受NE向斷裂構(gòu)造控制，總體走向43°～56°，傾向 NW，傾角 61°～70°，真厚度為 2.75～6.02 m，走向延伸170～900 m。與礦化有關(guān)的蝕變有黃鐵絹英巖化、磁鐵礦化、碳酸鹽化、鉀長石化、沸石化、高嶺土化等(胡寶群等，2013；黃振等，2014)。

2 巖石地球化學(xué)特征

樣品采自工作區(qū)Kiet(gd)單元，在不同采樣點共采集6袋樣品。

2.1 主量元素分析

MG礦區(qū)巖石主量元素分析結(jié)果見表1，根據(jù)表1數(shù)據(jù)作出MG礦區(qū)主量元素特征巖石判定圖(圖3a)。樣品點落在輝長巖和二長閃長巖范圍內(nèi)。巖石中主要化學(xué)成分為SiO2(46.87%～55.58%)和Al2O3(16.71%～19.63%)，其次為CaO(7.24%～11.54%)，MgO(2.52%～6.61%)和(T)Fe2O3(4.38%～12.54%)。巖石的全堿(K2O+Na2O)含量為2.61%～5.96%。Na2O/K2O為0.99～3.21。從飽和指數(shù)來看，所有樣品A/CNK在0.69～0.84之間，顯示準(zhǔn)鋁質(zhì)的特征。在硅-鉀圖(圖 3b)中樣品大多落于鈣堿性系列區(qū)和高鉀鈣堿性系列區(qū)，僅一個樣品落入鉀玄巖系列區(qū)。

2.2 稀土、微量元素分析

樣品稀土、微量元素分析數(shù)據(jù)見表1。其中輝長巖稀土總量較低(39.70×10-6～56.38×10-6)，LREE/HREE 值均為3.94～4.19，輕稀土相對富集，(La/Yb)N值為3.53～4.19。δEu 值介于0.80～1.21 之間。二長閃長巖稀土總量較高(53.74×10-6～120.86×10-6)，LREE/HREE 值均為4.29～6.67，(La/Yb)N值為3.76～6.90，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，輕重稀土分異較為明顯，稀土元素配分曲線呈明顯的右傾形態(tài)(圖4a)。δEu 值介于0.71～1.06 之間。

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示大離子親石元素(LILE)Rb，Ba，Th，U元素相對富集，而高場強(qiáng)元素(HFSE)Ta，Nb，Zr，F(xiàn)h呈明顯虧損(圖4b)，Pb明顯富集，表現(xiàn)出與俯沖帶相關(guān)的大陸或島弧巖漿相似的地球化學(xué)特征(Gill，1981；Rollison，1993；黃振等，2014)?？傮w上看，樣品具有相似的微量元素蛛網(wǎng)圖分布形式，表明它們是同源巖漿演化的產(chǎn)物。

3 討論

3.1 巖漿演化過程

從MG礦區(qū)輝長巖-二長閃長巖主量元素分析結(jié)果表可以看出輝長巖-二長閃長巖為SiO2含量變化范圍較大、Mg#值介于40～58之間，接近玄武質(zhì)原生巖漿的鎂值范圍，可能是部分玄武質(zhì)原生巖漿熔融或者分異形成。巖石稀土元素分配曲線呈右傾平緩趨勢，輕重稀土元素分異較為明顯(3.53～6.67)，具有弱Eu負(fù)異常，相對富集 LILEs 和 LREEs，虧損HFSEs，LREE/HREE 值均較高，表明在巖漿作用過程中存在巖漿分異作用。在La-La/Sm圖解中(圖5)，樣品點顯示較為良好的線性特征，大部分樣品為平衡部分熔融作用的產(chǎn)物，只有一個樣品落在熔融作用和分離結(jié)晶作用之間，這表明巖漿演化過程中可能存在巖漿分異作用(Hitzman et al.，1992)，但以平衡部分熔融作用為主。

圖3 MG礦區(qū)主量元素特征巖石判定圖Fig.3 Discrimination diagram of major elements in the MG area

圖4 MG礦區(qū)稀土元素和微量元素圖解Fig.4 The diagram of rare earth elements and trace elements in MG mining area a.MG礦區(qū)稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖分布圖；b.MG礦區(qū)微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

3.2 大地構(gòu)造意義

從輝長巖-二長閃長巖主量元素分析結(jié)果表可以看出，巖石所具有的高Al(Al2O3=16.71%～19.63%)、低Ti(<0.5%)、低P(<0.1%)的特點，與活動大陸邊緣或島弧的同類巖石(Al2O3>17%，TiO2<1.2%，P2O5<0.4%)相近。在2Nb-Zr/4-Y圖解中(圖6a)樣品點大都落在正常洋脊玄武巖和火山弧玄武巖的區(qū)域內(nèi)；在Nb/Yb-Th/Yb圖解中(圖6b)，樣品點主要落入大陸巖漿弧范圍，顯示出活動大陸邊緣火山巖的特點(Kelemen et al.，2003)。同時典型的Nb，Ta虧損是島弧構(gòu)造環(huán)境的重要標(biāo)志之一 (Ionov et al., 1995，1999；Ringwood，1900；胡寶群等，2013)，而LILE富集，表明輝長巖-二長閃長巖具有俯沖帶的親緣性(田亞洲等，2014)。

表1 智利拉塞雷納MG礦區(qū)巖石主量元素(%)和微量元素(×10-6)含量分析結(jié)果

研究區(qū)內(nèi)的TOFO斷裂帶位于安塔卡瑪斷裂構(gòu)造體系的南端，屬于安塔卡瑪斷裂構(gòu)造體系的組成部分。前人的研究表明該區(qū)侵入巖形成于早白堊世(118.3 Ma)。侏羅世至早白堊世時期，由于太平洋板塊的俯沖作用，沿智利中北部海岸山脈區(qū)域發(fā)育了一條巖漿弧，大量基性-中酸性巖漿侵入古生代-中生代地層，或噴出地表形成熔巖(Scheuber et al.，1990)。

綜上所述，研究認(rèn)為區(qū)內(nèi)輝長巖-輝長閃長巖形成于大陸邊緣及島弧環(huán)境。

圖5 MG礦區(qū) La-La/Sm圖解Fig.5 La-La/Sm Diagram for MG area

4 結(jié)論

(1)輝長巖-二長閃長巖具有高M(jìn)g，富Al，Ca的特點；巖石稀土總量較低，富集輕稀土，貧重稀土，呈右傾的稀土配分形式，LREE/HREE 值均為3.94～6.67；(La/Yb)N值為2.40～6.90，δEu 值介于0.71～1.15 之間，具有負(fù)銪異常；巖石大離子親石元素(LILE)Rb，Ba，Th，U元素相對富集，而高場強(qiáng)元素(HFSE)Ta，Nb，Zr，F(xiàn)h呈明顯虧損，Pb明顯富集，表現(xiàn)出與俯沖帶相關(guān)的大陸或島弧巖漿相似的地球化學(xué)特征。

圖6 MG地區(qū)巖體形成的構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.6 Tectonic environment of discriminating diagram of MG area a.2Nb-Zr/4-Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解；A1.板內(nèi)堿性玄武巖；A2.板內(nèi)拉斑玄武巖和拉斑玄武巖；B.富集型洋脊玄武巖和拉斑質(zhì)板 內(nèi)玄武巖；C.板內(nèi)玄武巖和火山弧玄武巖；D.正常洋脊玄武巖和火山弧玄武巖;b.Nb/Yb-Th/Yb圖解

(2)通過La-La/Sm圖解分析，認(rèn)為該區(qū)巖漿演化過程中可能存在巖漿分異作用，但以平衡部分熔融作用為主。

(3)研究結(jié)果表明，MG地區(qū)輝長巖-二長閃長巖形成于活動大陸邊緣或島弧環(huán)境，該區(qū)成巖、成礦作用與中生代太平洋板塊的俯沖密切相關(guān)。

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Geochemical Characteristics and Tectonic Significance ofGabbro-monzonite Diorite of MG Mine Area, Chile

FU Chen-chen1， WANG Xi2， WEI Zheng-yu1, LIU Xiang-peng4， ZHU Sui-zhou1

(1. Shandong Zhengyuan Geological Exploration Institute of China Metallurgical Geology Bureau，Ji’nan,SD 250000，China;2. Sanshandao Gold Mine，Shandong Gold Mining (Laizhou) Co.,Ltd.，Laizhou,SD 261400，China;3.Shandong Gold Geology and Mineral Resources Co.,Ltd.，Laizhou，SD 261400，China)

MG area of Chile is located at south of Atacama fault，in which development a lot of iron copper gold and other metal deposits, is important of iron oxide copper- gold (IOCG)deposit mineralization belt in Chile. Kiet(gd)unit rock mass and mineralization are closely related. The rock mass is mainly composed of a gabbro-monzonite diorite. Gabbro-monzonite diorite is characterized by high content of Al2O3(6.71%～19.63%)and Na(Na2O/K2O =0.99～3.21) and Mg#(40～58)，and low content of K2O(0.62%～2.24%) and TiO2(TiO2<0.5% ) and P2O5(P2O5<0.1%).The LILE such as Rb,Ba,Th,U is enriched, while the HFSE such as Ta,Nb,Zr,Fh is depleted, δEu is between 0.71 to 1.15, with a slight negative Eu anomaly. The results show that there may be magmatic differentiation during the magma evolution, but the equilibrium partial melting is dominant. The gabbro-monzodiorite is formed in the active continental margin or island arc environment, and the diagenesis and mineralization are closely related to the subduction of the Mesozoic Pacific plate.

gabbro-monzonite diorite; geochemical characteristics; MG mine area; Chile

2017-04-02

付晨晨(1985—)，碩士，主要從事境外礦產(chǎn)開發(fā)工作。E-mail：wx140924@126.com *通信作者：王 璽(1989—)，碩士，主要從事金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。E-mail：419069697@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.02.008

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A

1674-3504(2017)02-0158-07