西藏色那銅金礦床侵入巖元素地球化學(xué)特征研究?

何陽陽，溫春齊，劉顯凡

(1.內(nèi)江師范學(xué)院 地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 內(nèi)江641112；2.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059)

色那銅金礦床是中國西藏多龍礦集區(qū)內(nèi)出露的又一具有大型前景的礦床，它隸屬于阿里地區(qū)改則縣，研究程度較低，目前，探礦工程未能控制完礦體走向及延伸上的邊界.巖石的化學(xué)成分與其形成環(huán)境以及成因等方面關(guān)系密切，在礦床研究中應(yīng)用廣泛[1].本次選擇色那銅金礦區(qū)代表性侵入巖，深入研究和查明其元素地球化學(xué)特征和成巖構(gòu)造背景及其與成礦的關(guān)系，對(duì)于指導(dǎo)該區(qū)找礦和勘探實(shí)踐具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義.

1 礦床地質(zhì)特征

色那銅金礦區(qū)出露地層主要有中下侏羅統(tǒng)色哇組一巖段和二巖段（代號(hào)分別為J1?2s1和J1?2s2）以及第四系（代號(hào)為Q）（圖1）.其中，色哇組一巖段主要巖石為粉砂質(zhì)板巖、火山角礫巖、薄層狀硅質(zhì)巖、變質(zhì)砂巖等；色哇組二巖段主要巖石為泥質(zhì)板巖、石英砂巖互層.色哇組地層與下伏曲色組地層呈整合接觸關(guān)系.礦區(qū)出露巖漿巖主要有石英閃長巖、花崗閃長巖等，巖體呈巖株產(chǎn)出，出露面積小.礦區(qū)構(gòu)造并不發(fā)育，未見明顯斷層，鉆孔巖芯內(nèi)可見斷層泥.

礦區(qū)布置有00號(hào)勘探線和24號(hào)勘探線，礦體近似地沿東西方向伸展，目前已控制其長度約200 m左右，控制寬度約100 m左右，深度達(dá)380 m，呈筒狀.礦體上部相對(duì)富金，下部相對(duì)富銅；0～60 m深度范圍內(nèi)，金品位為1.87～3.4 g/t，60 m以下銅品位為0.20～0.28%[2].礦石結(jié)構(gòu)主要為它形、半自形、碎斑以及碎粒結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要有角礫狀、浸染狀以及細(xì)脈狀構(gòu)造.主要金屬礦物包括黃鐵礦、黃銅礦、金等；主要非金屬礦物包括石英、絹云母、方解石等.圍巖蝕變主要為硅化和角巖化，局部地區(qū)可見弱的青磐巖化和粘土化.

圖1 色那礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[2]修改）Fig 1 Geological Map of Sena Mining Area

表1 色那銅金礦床侵入巖常量元素測(cè)試結(jié)果(%)Tab 1 Test Results of Permanent Elements of Intrusive Rocks in Sena Copper Gold Deposit

2 元素地球化學(xué)特征

2.1 常量元素

測(cè)試工作在西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心進(jìn)行，所用儀器有X射線光譜儀和管式燃燒爐，結(jié)果如表1所示.

由表1可見，色那銅金礦區(qū)侵入巖中SiO2含量較高，變化范圍為57.26～65.01%，變化范圍不大，表現(xiàn)為由中性巖向酸性巖過渡的趨勢(shì)，反映巖漿分異過程的一致性.

在SiO2-（Na2O+ K2O）圖解中（圖2），YSN-01、YSN-02、YSN-03等3個(gè)樣品投影點(diǎn)落入花崗閃長巖區(qū)域，其余樣品投影點(diǎn)落入閃長巖區(qū)域.在SiO2-K2O圖解中（圖3），花崗閃長巖類樣品投影點(diǎn)落入中鉀鈣堿性區(qū)域，閃長巖類樣品投影點(diǎn)落入高鉀鈣堿性區(qū)域；由閃長巖類→花崗閃長巖類，鉀的含量逐步降低.在FMA圖解中（圖4），樣品投影點(diǎn)全部落入了鈣堿性區(qū)域.在里特曼指數(shù)圖解上（圖5），花崗閃長巖類樣品投影點(diǎn)落入鈣堿性（1.8）曲線以下，閃長巖類樣品投影點(diǎn)落入鈣堿性（1.8）曲線之上及其附近；由閃長巖類→花崗閃長巖類，鈣堿性逐漸增強(qiáng).在Shand圖解（圖6）中，樣品投影點(diǎn)部分落入過鋁質(zhì)區(qū)域，部分落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域.

圖2 SiO2-(Na2O+K2O)圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[5])Fig 2 SiO2-(Na2O+K2O)Diagrams

圖3 SiO2-K2O圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[6]）Fig 3 SiO2-K2O Diagrams

圖4 FMA圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[7]）Fig 4 FMA Diagrams

圖5 里特曼指數(shù)圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[8]）Fig 5 Rittmann Index Diagrams

圖6 Shand圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[9]）Fig 6 Shand Diagrams

2.2 稀土元素

稀土元素之間具有類似的化學(xué)性質(zhì)，常在造巖作用過程中作為一個(gè)整體運(yùn)移，同時(shí)，它們又因鑭系收縮及奇偶效應(yīng)而存在區(qū)別，正因?yàn)橄⊥猎氐倪@一特性使其成為探討巖石成因的有效工具[10].色那銅金礦床侵入巖稀土元素分析結(jié)果如表2所示.根據(jù)表2測(cè)試結(jié)果，采用Boynton[11]（1984）球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算出稀土元素含量比值及其異常系數(shù)，結(jié)果如表3所示，繪制的稀土元素配分模式如圖7所示.

表2 色那銅金礦床侵入巖稀土元素測(cè)試結(jié)果(10?6)Tab 2 Test Results of Rare Earth Elements in the Intrusive Rocks of Sena Copper Gold Deposit

表3 稀土元素相關(guān)計(jì)算參數(shù)Tab 3 Relative Calculation Parameters of Rare Earth Elements

從表3和圖7中可以看到，色那銅金礦床花崗閃長斑巖稀土元素(REE)總含量變化范圍不大(ΣREE=85.52×10?6～122.73×10?6)，LREE/HREE=4.15～8.29，所有樣品具有相似的稀土元素配分模式，都呈輕稀土元素(LREE)相對(duì)富集、重稀土元素(HREE)虧損的右傾型分配模式，且閃長巖類和花崗閃長巖類曲線型式各自整體擬合較好；由閃長巖類→花崗閃長巖類，ΣREE含量逐步降低，LREE/HREE比值逐步增加，La/Yb比值逐步增加，Sm/Nd比值逐步降低，(La/Yb)N比值逐漸增大，(Gd/Yb)N比值逐漸增大，δCe逐步由負(fù)異常過渡為正異常.

圖7 稀土配分模式圖Fig 7 Rare-earth Partition Pattern

圖8 微量元素蛛網(wǎng)圖Fig 8 The Trace Element Spider Diagrams

輕稀土富集是地幔底辟作用導(dǎo)致部分地殼重熔形成長英質(zhì)巖漿的證據(jù)[12]；樣品的δCe表現(xiàn)為由弱負(fù)異?！跽惓?，這是因?yàn)榈蒯５妆僮饔靡l(fā)地殼部分重熔形成長英質(zhì)巖漿的過程中，逐步消弱了結(jié)晶分異導(dǎo)致的負(fù)鈰異常，并隨其比例和強(qiáng)度增大而形成正鈰異常；這一稀土元素特征，是其成巖成礦過程經(jīng)歷由原始巖漿作用→含礦地幔流體參與巖漿作用演化，并引發(fā)交代蝕變，促使殼幔物質(zhì)混染疊加的證據(jù)[13,14].

2.3 微量元素

微量元素蛛網(wǎng)圖展現(xiàn)了更多的正異常和負(fù)異常，進(jìn)而為巖石特性分析提供了更多的信息.色那銅金礦床侵入巖微量元素分析數(shù)據(jù)如表4所示.根據(jù)表4，采用McDonough[15]（1992）等的微量元素排列順序和原始地幔值標(biāo)準(zhǔn)化后繪制的蛛網(wǎng)圖如圖8所示，閃長巖類和花崗閃長巖類曲線型式各自擬合，但都呈斜率較大的右傾型，由閃長巖類→花崗閃長巖類，曲線斜率逐漸變小.閃長巖類相對(duì)富集Cs、Rb、Th、U、La、Sr、Sm等元素，相對(duì)虧損Ba、Ta、Nb、Hf等元素；花崗閃長巖類相對(duì)富集Cs、Ba、La、Ce、Sr、Zr等元素，相對(duì)虧損Rb、Ta、Nb、Hf等元素.Ta、Nb的虧損是巖石形成于弧環(huán)境的重要標(biāo)志之一[16]，色那銅金礦床閃長巖類和花崗閃長巖類均具有Ta、Nb虧損的特征，表明礦區(qū)侵入巖的形成與弧環(huán)境密切相關(guān).

表4 色那銅金礦床侵入巖微量元素測(cè)試結(jié)果(10?6)Tab 4 Test Results of Trace Elements in the Intrusive Rocks of Sena Copper Gold Deposit

3 討論

3.1 構(gòu)造背景分析

常微量元素可以用來分析侵入巖形成的構(gòu)造背景，在MgO-TFeO、CaO-(TFeO＋MgO)圖解中（圖9）均明顯顯示樣品投影點(diǎn)位于包括大陸弧、島弧及大陸碰撞花崗巖類在內(nèi)的造山構(gòu)造背景，暗示色那銅金礦床形成于造山構(gòu)造環(huán)境.

圖9 常量元素構(gòu)造背景圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[17]）Fig 9 Structural Environmental Diagrams of Constant Elements

Pearce J A等[18]（1984）利用元素Rb、Y、Yb、Nb、Ta把侵入巖類分為板內(nèi)花崗巖（WPG）、大洋脊花崗巖（ORG）、火山弧花崗巖（VAG）和碰撞花崗巖（Syn-COLG）.在(Y+Nb)-Rb圖解、(Yb+Ta)-Rb圖解、Yb-Ta圖解和Y-Nb圖解中（圖10），均落入火山弧花崗巖區(qū).

圖10 微量元素構(gòu)造環(huán)境圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)[18]）Fig 10 Tectonic Environment Diagram of Trace Elements

通過以上分析，可以看到色那銅金礦床侵入巖形成于與造山花崗巖類相關(guān)的火山弧花崗巖構(gòu)造環(huán)境，表明其成巖成礦作用與造山運(yùn)動(dòng)密切相關(guān).礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)-巖漿活動(dòng)-流體作用頻繁且強(qiáng)烈，既有巖漿侵入活動(dòng)，又有火山噴發(fā)，并具有多旋回、多來源和多樣性特點(diǎn)，從華力西期、印支期、直到燕山期都有巖漿活動(dòng)，具有長期性和復(fù)雜性；這些地質(zhì)現(xiàn)象與造山運(yùn)動(dòng)相輔相成，為色那礦區(qū)侵入巖的形成提供了良好的條件.

3.2 成礦作用分析

韋少港等[2]（2016）對(duì)色那銅金礦區(qū)石英閃長玢巖進(jìn)行Hf同位素研究時(shí)認(rèn)為其具有殼?；旌系奶攸c(diǎn)；何陽陽等[19?21]對(duì)該礦集區(qū)內(nèi)另一礦床—多不雜銅礦床進(jìn)行研究時(shí)更是認(rèn)為地幔流體作用導(dǎo)致花崗閃長斑巖具有殼?；烊旧踔脸傻V特征；Clemens[22]認(rèn)為幔源組分不僅為地殼物質(zhì)熔融形成長英質(zhì)巖漿提供熱能，而且也為花崗質(zhì)巖石成礦提供物質(zhì)來源.結(jié)合元素地球化學(xué)特征的研究以及構(gòu)造背景的分析，認(rèn)為色那銅金礦床的形成同樣與地幔流體作用[23?24]以及造山運(yùn)動(dòng)有關(guān).

羌塘地塊與拉薩地塊之間的構(gòu)造演化過程是西藏地質(zhì)科研工作爭(zhēng)論的焦點(diǎn)[25]，因兩大板塊之間的碰撞閉合，導(dǎo)致了地幔流體作用和造山運(yùn)動(dòng)的發(fā)生.色那銅金礦區(qū)侵入巖在成巖成礦過程中，具熔漿性質(zhì)的幔源含礦流體與地殼深部重熔巖漿是兩個(gè)性質(zhì)不同且相互獨(dú)立的物質(zhì)體系.二者混合后共同運(yùn)移并隨巖漿結(jié)晶成巖過程和環(huán)境物化條件的變化發(fā)生耦合或解耦，其中，非巖漿體系的流體，伴隨巖漿活動(dòng)過程，可透過巖漿參與交代成礦作用；當(dāng)巖漿體封閉條件較差時(shí)，出溶的含礦流體可以滲透到圍巖中參與成礦[26].

4 結(jié)論

（1）色那銅金礦區(qū)分布著兩套侵入巖.一套為中鉀強(qiáng)鈣堿性花崗閃長巖類，相對(duì)富集Cs、Ba、La、Ce、Sr、Zr等元素，相對(duì)虧損Rb、Ta、Nb、Hf等元素；另一套為高鉀中鈣堿性閃長巖類，相對(duì)富集Cs、Rb、Th、U、La、Sr、Sm等元素，相對(duì)虧損Ba、Ta、Nb、Hf等元素.

（2）由閃長巖類→花崗閃長巖類，樣品的δCe表現(xiàn)為由弱負(fù)異?！跽惓Ｑ莼?，這是因?yàn)榈蒯５妆僮饔靡l(fā)地殼部分重熔形成長英質(zhì)巖漿的過程中，逐步消弱了結(jié)晶分異導(dǎo)致的負(fù)鈰異常，并隨其比例和強(qiáng)度增大而形成正鈰異常.

（3）色那銅金礦區(qū)侵入巖在成巖成礦過程中，具熔漿性質(zhì)的幔源含礦流體與地殼深部重熔巖漿是兩個(gè)性質(zhì)不同且相互獨(dú)立的物質(zhì)體系；二者混合后共同運(yùn)移并隨巖漿結(jié)晶成巖過程和環(huán)境物化條件的變化而參與成礦.