西藏尕尔穷铜金矿床岩体地球化学特征

邓世林 唐菊兴,2 李志军 姚晓峰 王 友

(1.成都理工大学地球科学学院,成都 610059;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037;3.中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083)

尕尔穷铜金矿床位于班公湖-怒江缝合带西段,南侧为冈底斯-拉萨-腾冲陆块,北侧为南羌塘陆块。班公湖-怒江缝合带东西延伸逾2 000 km,为西起班公湖,向东经过改则、东巧、丁青、碧土的一条横贯青藏高原中部的重要缝合带[1～4]。缝合带附近岩浆及构造活动强烈,岩浆活动提供了成矿的物质来源,构造运动为矿体的储存提供了空间。但班公湖-怒江缝合带西段的工作程度总体较低,到目前为止,仅尕尔穷铜金矿床达到了详查程度。随着班公湖-怒江缝合带西段的地质勘探和研究工作的深入,发现班公湖-怒江缝合带有希望成为继三江、冈底斯成矿带之后的西藏第三大成矿带[2,3]。

1 区域地质条件

图1 尕尔穷区域地质图Fig.1 Geological map of Gaerqiong

班公湖-怒江缝合带呈狭长带状横贯西藏高原,近东西向展布,西段北侧为羌塘-三江复合板块,南侧为冈底斯-念青唐古拉板块中的昂龙岗日岩浆弧(图1)。该碰撞缝合带经历了晚三叠世-早侏罗世往北俯冲、中晚侏罗世早期-早白垩世向北及往南双向俯冲、中白垩世碰撞缝合3个俯冲消亡阶段[2,5,6]。在中-晚侏罗世,大规模的岛弧火山活动形成燕山早期陆缘火山弧,为一套含大量火山碎屑岩的以安山质为主的玄武-安山-流纹岩组合,火山作用晚期岩浆成分向碱性演化,以陆相中心式喷发为主,兼具熔岩溢流[3,4];在早白垩世至晚白垩世早期,岩浆以深成的中酸性幕式侵入为特点,岩体一般呈岩株或小岩基沿东西向呈带状分布,岩性主要有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、似斑状花岗岩及花岗斑岩,年龄在70～140 Ma之间[4]。班公湖-怒江缝合带西段的岩体主要为白垩纪岩体,在早白垩世晚期为三宫浆混岩石系列(115 Ma B.P.)和七一桥浆混岩石系列(102～104 Ma B.P.)的含角闪石钙碱性花岗岩类;晚白垩世早期为乌木垄超单元(80 Ma B.P.)富钾钙碱性花岗岩类;晚白垩世晚期的阿依拉浆混岩石系列含角闪石钙碱性花岗岩类(69.8 Ma B.P.)和郎弄浆混岩石系列(67 Ma B.P.)富钾钙碱性花岗岩类[8,9]。尕尔穷铜金矿区的岩体为含角闪石钙碱性花岗岩类,属于七一桥浆混岩石系列。

2 矿区地质条件

矿区地层为白垩系多爱组(K1d),由大理岩、安山质火山碎屑岩及角岩组成。出露位置受岩体的影响较大,大多数地区已被岩体分割,呈细小的团块状产出,仅在东部及中东部地区可见大面积出露(图2)。地层的产状受后期岩体侵入的影响,变化范围较大,总体走向为北东-南西,倾向北西,倾角在15°～85°之间变化。构造发育,主要表现为北东-南西及近南-北方向的两组构造(图2),均为班公湖-怒江缝合带的次级构造。断层尤其发育,矿区有3条断裂,断距都较小,仅断距稍大。褶皱主要是北西-南东方向的小型复合式褶皱。劈理、擦痕和阶步等小构造也相当发育。

岩浆岩形成于燕山晚期,以中酸性侵入岩为主,分布面积较广,出露面积约占矿区面积的50%。早期为闪长玢岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩;晚期为花岗斑岩及细晶岩(图2)。闪长玢岩、花岗闪长斑岩及细晶岩主要是以细小的岩枝、岩脉形式产出;石英闪长岩、花岗闪长岩及花岗斑岩以岩株的形式产出。矿体主要位于以岩株方式产出的石英闪长岩和花岗斑岩的内外接触带上。如Ⅰ号、KT03号和KT04号矿体位于石英闪长岩与角岩、大理岩的外接触带上;Ⅱ号矿体位于石英闪长岩与大理岩、花岗斑岩的接触带上;KT01号矿体位于花岗斑岩的内接触带上;KT02号矿体位于花岗闪长岩的内接触带上。

图2 尕尔穷铜金矿区地质简图Fig.2 Schematic geologic map of the Gaerqiong Cu-Au gold deposit

早期的石英闪长岩为灰色,中粗粒-细粒半自形粒状结构,块状构造;由斜长石、角闪石、单斜辉石、黑云母和石英及少量金属矿物组成;斜长石的质量分数为50%～75%,中细粒自形-半自形板状,无序散布;角闪石的质量分数为 10%～30%,细粒浅绿色柱状,常被黑云母、绿泥石交代;单斜辉石的质量分数为5%～20%,细粒不规则状或短柱状,常被黑云母、角闪石交代,或被碳酸盐交代;石英少量,呈细粒不规则状,充填于长石粒间,分布不均。晚期的花岗斑岩为浅肉红色-灰白色-灰色,斑状结构,块状构造;斑晶占 20%～60%,主要为钾长石(25%±)、斜长石(30%±)、石英(35%±)、角闪石(5%±)、黑云母(5%±),斑晶粒径一般2 mm;基质占35%～75%,细粒结构或隐晶质结构;发育绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化、黄铁绢英岩化、夕卡岩化。

矿区蚀变以夕卡岩化、大理岩化、角岩化、硅化为主;后期伴有碳酸盐化和泥化,不同程度叠加于早期蚀变之上。岩体中的蚀变以绢云母化、硅化和夕卡岩化为主,局部发育黄铁绢英岩化。多爱组中的碳酸盐岩以大理岩化、夕卡岩化、角岩化和硅化为主,安山质火山碎屑岩以硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、绢云母化为主。夕卡岩在矿区中广泛分布,呈规模不等的带状产于中酸性岩体与围岩的接触带上,为铜金矿体主要的赋矿岩石。在夕卡岩中可见孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化、磁铁矿化、镜铁矿化等矿化现象。夕卡岩中黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿等呈星散状、浸染状产出。

3 岩体地球化学特征

3.1 常量元素地球化学特征

常量元素分析结果见表1。闪长岩类的SiO2的质量分数在52.92%～63.86%之间,为酸性稍微偏中性岩体;Al2O3的质量分数变化较小,在15.21%～16.49%之间,平均为15.87%;MgO的质量分数变化较大,在2.15%～5.13%之间,平均为3.62%。花岗斑岩和的含量与闪长岩类的含量大致相当,但MgO的含量远低于闪长岩类的平均值;硅化后花岗斑岩的含量增加,Al2O3的含量减少。

图3 碱性-亚碱性判别图Fig.3 Alkalic and subalkalic discrimination diagram

图4 拉斑玄武岩套与钙-碱性岩套判别图Fig.4 Discrimination diagram for tholeiitic and calc-alkaline rock suites

石英闪长岩、闪长岩和未蚀变花岗斑岩的里特曼指数在1.43～2.57之间,小于临界值3.3,为亚碱性系列中的钙碱性系列花岗岩。这与SiO2-(K2O+Na2O)图解和A-F-M图解(图3,图4)结果一致。闪长岩类的固结指数(16.63～35.56)明显大于花岗岩类的固结指数(2.26～7);闪长岩类的镁铁指数(46.39～65.27)、长英指数(28.33～60.92)明显小于花岗岩类的镁铁指数(71.64～92.63)、长英指数(43.59～76.02)。由固结指数、镁铁指数和长英指数可以看出,花岗岩类的结晶分异程度明显高于闪长岩类[10]。因而尕尔穷矿区中的闪长岩类和花岗岩类为不同期次的岩体。

表1 尕尔穷铜金矿岩体主化学分析结果(w/%)Table 1 Analytical results of the main elements of granitic pluton in the Gaerqiong deposit

3.2 稀土元素地球化学特征

研究区花岗斑岩的稀土元素总质量分数为(75.85～129.3)×10-6(表2),明显低于石英闪长岩(或闪长玢岩)的稀土总质量分数(134.8～196.7)×10-6;但都远低于世界花岗质岩石稀土元素平均质量分数(251.3×10-6);花岗斑岩稀土总质量分数介于146.4×10-6(上地壳)和66.9×10-6(下地壳)(Taylor,1985)之间。花岗斑岩和石英闪长岩(或闪长玢岩)轻、重稀土分异程度大致相当,均富集轻稀土元素,亏损重稀土元素;但花岗斑岩的∑HREE值的变化范围稍大一点。

通过球粒陨石标准化以后的稀土元素分配曲线图(图5)为右倾型,轻、重稀土分异较为明显,这与 ∑LREE/∑H REE、(La/Yb)N、(La/Sm)N指数判断结果相同。轻稀土元素内部分异明显,为陡倾斜;重稀土为分异不明显的缓右倾斜。花岗斑岩具有明显的负铕异常,石英闪长岩(或闪长玢岩)负铕异常不明显。

图5 尕尔穷岩体稀土元素配分图Fig.5 REE patterns of the Gaerqiqiong granitic pluton

3.3 微量元素地球化学特征

尕尔穷矿区花岗斑岩中的Cs、Rb、Ba、T h等低场强元素及放射性元素U的含量高于石英闪长岩和闪长玢岩;Ta、Hf等高场强元素及La、Yb的含量低于石英闪长岩和闪长玢岩,其余元素的含量大致相当。与世界花岗岩类相比,Cs、Hf含量高于世界花岗岩类含量,Rb、Sr的含量与世界花岗岩类含量相当,其余元素均低于世界花岗岩类的含量。岩体与中国花岗岩类相比,Cs、Sr的含量高于中国花岗岩类的含量,Rb、Nb、Ce、Sm、Tb的含量与中国花岗岩类含量相当,其余元素均低于中国花岗岩类的含量。

按照原始地幔的微量元素含量对分析数据进行标准化成图(图6),发现微量元素配分图呈明显的右倾型,Ba、Nb、Sc、Ti元素为负异常,花岗斑岩具有明显的Si和Ti负异常。岩体富集Cs、Ba、Rb、Th 等离子亲石元素,亏损 Nb 、Ta、Zr、Hf等高场强元素。

3.4 岩体形成背景

矿区位于班公湖-怒江缝合带内,由于该构造带具有早期向北俯冲,中晚期向北向南双向俯冲的性质,从而导致该地区发育多期次多阶段的岩浆活动。在早白垩世早期尕尔穷地区为稳定的海相环境,沉积了大面积的碳酸盐岩。在距今112.0 Ma±2.3 Ma[3]的时候,石英闪长岩侵位于碳酸盐岩中,在石英闪长岩与碳酸盐岩的接触带上形成了大量的夕卡岩矿物,为后期的有用矿物提供了赋存的空间。而后花岗斑岩侵位于碳酸盐岩或石英闪长岩中,在花岗斑岩中发育有辉钼矿脉,其 Re-Os同位素平均年龄为89.7 Ma[3]。

4 讨论

曲晓明等认为班公湖斑岩铜矿的含矿斑岩属钾玄岩-高钾钙碱性岩系,以富集 Rb、K、Sr、Pb等大离子不相容元素和亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特点,构造环境上处于碰撞后地壳隆升阶段[3]。许荣科等认为尕尔穷地区的岩体为七一桥浆混岩浆系列中的含角闪石钙碱性花岗岩类[9]。

通过硅酸盐分析数据进行投图发现,尕尔穷地区的岩体为亚碱性系列中的钙碱性系列(图3和图4)。花岗斑岩、石英闪长岩及闪长岩中的w

表2 尕尔穷岩体微量元素分析结果(w/10-6)Table 2 Analytical results for the trace elements of granitic pluton in the Gaerqiong deposit

图7 尕尔穷岩体里特曼─戈蒂里图解Fig.7 Rittmann-Godili diagram of the Gaerqiong granitic pluton

花岗斑岩、石英闪长岩及闪长玢岩均具有典型的重熔型花岗岩的特征[14]：富集 Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,亏损 Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素;Rb/Sr远大于1;具有负铌异常;岩体均具有弱负铕异常,轻重稀土分馏不明显(图5)。在(Yb+Nb)-Rb图(图8)中石英闪长岩落在火山弧花岗岩区域,而花岗斑岩落在同碰撞花岗岩区域。结合班公湖-怒江缝合带的演化过程,尕尔穷地区的闪长岩类为大陆和大洋板块俯冲消减的岛弧环境的钙碱性重熔型中酸性岩体;花岗斑岩为晚期的陆-陆碰撞弧钙碱性重熔型花岗岩。

图8 尕尔穷岩体 Rb-(Y+Nb)图Fig.8 Rb-(Y+Nb)Graph of the Gaerqiong rock mass

5 结论

通过对尕尔穷地区岩体的研究发现,该地区岩体具有成就夕卡岩型铜、金矿床的岩体、围岩、构造等有利条件。岩体均为钙碱性岩且为中-浅成岩体;早期的闪长岩类直接侵位于碳酸盐岩中,晚期花岗岩类岩体侵位于碳酸盐岩或早期闪长岩类中;岩体的形态复杂且发育北东-南西向的小型褶皱。

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