西藏邦铺钼多金属矿床矽卡岩地球化学特征及其地质意义

康浩然，王立强，尊珠桑姆，唐菊兴，罗茂澄，林 鑫，杨 超

（1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；3.西藏地质矿产勘查开发局第六地质大队，拉萨851400；4.成都理工大学地球科学学院，成都610059）

西藏邦铺钼多金属矿床矽卡岩地球化学特征及其地质意义

康浩然1，王立强1，尊珠桑姆3，唐菊兴1，罗茂澄2，林 鑫4，杨 超1

（1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；3.西藏地质矿产勘查开发局第六地质大队，拉萨851400；4.成都理工大学地球科学学院，成都610059）

邦铺钼多金属矿床位于冈底斯成矿带东段，由斑岩钼铜矿体和矽卡岩铅锌矿体组成。文章对矽卡岩、大理岩及二长花岗斑岩主量、稀土和微量元素组成进行了研究。主量元素研究结果显示，矽卡岩形成过程中二长花岗斑岩体与大理岩发生了显著的Si、Ca、Al等元素的交换；稀土元素组成中，除矿化矽卡岩略微富集重稀土外，其余多数矽卡岩与大理岩、二长花岗斑岩均富集轻稀土元素；微量元素蛛网图显示，矽卡岩及大理岩具有近似的组成型式，指示二者具有成因联系。以上研究结果表明，邦铺矿床矽卡岩系二长花岗斑岩交代碳酸盐岩地层形成，斑岩成矿与矽卡岩矿化密不可分。矽卡岩稀土元素组成特征值δEu和δCe研究结果表明，矽卡岩成岩环境为高温氧化环境，之后随着成矿作用的发生，逐渐转变为还原环境。

主量元素；微量元素；稀土元素；成岩环境；冈底斯成矿带；邦铺

随着冈底斯成矿带上亚贵拉、甲玛、努日等一系列矿床岩浆成因类型的最终定位，冈底斯斑岩—矽卡岩复合型成矿带的轮廓已然开始显现［1］。邦铺钼多金属矿床位于冈底斯成矿带东段，由斑岩钼铜矿体及其外围矽卡岩铅锌矿体组成，为一典型斑岩—矽卡岩复合型矿床。目前，斑岩钼铜矿成矿机制研究程度较高，对成岩成矿时代［2-7］、岩浆岩地球化学［6，8］、成岩成矿物质来源［9-10］、成矿流体来源及演化［11-14］等方面进行了大量研究。而矽卡岩铅锌矿相关研究工作相对薄弱，仅少量文献对矿区石英二长斑岩年龄、成矿物质来源、矽卡岩矿物学特征进行过报道［15-17］。本次研究拟通过对矿区成矿二长花岗斑岩、矽卡岩和作为围岩的大理岩进行地球化学研究，对比三者主量、微量和稀土元素组成特征，以揭示矽卡岩成岩成矿过程中元素在不同地质体之间迁移分配规律，发掘斑岩与矽卡岩成矿之间的内在联系。

1 矽卡岩铅锌矿区地质概况

鉴于斑岩钼铜矿区研究程度较高，相关基本地质概况不做赘述，可参考相关文献［3-5］，以下将简要介绍矽卡岩铅锌矿区的基本地质特征。

1.1 地层和构造

矿区地层主要出露下二叠统洛巴堆组（P1l），北部发育古近系典中组（E1d）（图1）。洛巴堆组由底部火山角砾岩、顶部凝灰岩及夹持于二者之间的砂板岩、大理岩组成；典中组整体为一套凝灰岩组合，岩性包括晶屑凝灰岩、凝灰岩、凝灰质板岩、凝灰角砾岩等，发育不同程度的角岩化。其中，洛巴堆组大理岩与矽卡岩成矿关系较为密切，为主要赋矿围岩。矿区构造形式简单，主要为近东西向展布的断层构造，为控矿和容矿构造（图1）。

1.2 侵入岩

矿区侵入岩类型较为简单，主要有黑云母二长花岗岩及石英二长斑岩。黑云母二长花岗岩在矿区内出露面积较大，地表可见，岩石具花岗结构、块状构造；石英二长斑岩呈岩枝或岩株状侵位，地表无出露，平硐和钻孔中可见，岩石具斑状结构、块状构造。黑云母二长花岗岩形成于晚白垩世晚期，LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为70～60Ma［5］；石英二长斑岩侵位时代为中新世中期，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为15.43Ma±0.12Ma［15］。二者蚀变以较弱的绿泥石化、绿帘石化为主，无明显矿化，与铅锌成矿关系不大。

1.3 矿体及矿石特征

矿区范围内已圈定两个铅锌矿（化）体，矿体形态整体呈似层状，局部由于受碳酸盐岩产出位置、溶洞发育程度影响呈透镜状或不规则状产出。矿体走向近东西向，沿走向最大延长超过200m；矿体厚度变化较大，单个矿体最大厚度约40m。赋矿围岩以洛巴堆组大理岩、矽卡岩为主，其次为强硅化砂岩、强硅化凝灰岩。另外，在矿区断层破碎带中可见较好的铅锌矿化，局部矿石品位较高。矿石以闪锌矿矿石为主，方铅矿石次之，基本无铜矿石，伴生一定量的银。矿石中金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿，其次为磁铁矿、赤铁矿等，少量黄铜矿、铜蓝和含银矿物等；非金属矿物主要为矽卡岩矿物、石英、方解石、绢云母等。矿石构造以浸染状构造为主，其次为块状构造、脉状或条带状构造；矿石结构主要有结晶作用形成的半自形晶、自形晶、他形晶结构，交代作用形成的侵蚀结构、交代残余结构、假象结构、反应边结构、固溶体分离结构以及应力作用形成的碎裂结构等。

1.4 围岩蚀变及成矿期次

矿床围岩蚀变发育，主要有矽卡岩化、硅化、大理岩化、碳酸盐化等，以矽卡岩化、硅化与成矿关系最为密切。矿区矽卡岩主要类型包括石榴子石矽卡岩、辉石—石榴子石矽卡岩、阳起石—石榴子石矽卡岩、绿帘石—绿泥石矽卡岩等。根据野外和室内显微镜下所观察到的矿物组合及其共生、相互穿插关系，可将成矿划分为早期矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英硫化物阶段和碳酸盐岩阶段，铅锌矿化主要发生于石英硫化物阶段。

2 样品分析测试方法

用于分析测试的矽卡岩、大理岩样品均采自邦铺铅锌矿体不同中段的平硐。其中，样品PD8-3-1、PD8-3-2为石榴子石—阳起石矽卡岩，LX11-14为铅锌矿化矽卡岩（矽卡岩矿物主要为阳起石、透辉石和少量石榴子石），LX11-15和LX11-25为阳起石—透辉石—石榴子石矽卡岩。

全岩主量、稀土及微量元素测试在国家地质实验测试中心完成。其中，主量元素分析测试使用X射线荧光光谱仪（XRF）完成，分析精度优于5%；稀土和微量元素分析采用高分辨率等离子体质谱仪（ICP-MS）完成，当元素含量大于10×10-6时，误差小于5%，元素含量小于10×10-6时，误差小于10%。

图1 邦铺钼多金属矿床地质简图（据①修改）Fig.1 Simplified geological map of the Bangpu Mo Polymetallic Deposit（modified after①西藏地勘局地热地质大队.2007.西藏自治区墨竹工卡县邦铺钼（铜）多金属矿普查报告。）

3 地球化学特征

本次研究工作中5件矽卡岩、1件大理岩及前人文献中报道的二长花岗斑岩主量元素、稀土元素测试结果分别列于表1和表2中。矽卡岩、大理岩微量元素测试结果列于表3中。

3.1 主量元素特征

5件矽卡岩主量元素分析结果中SiO2含量为32.85%～35.62%，TiO2含量为0.02%～0.08%，Al2O3含量为1.02%～2.60%，TFe含量为27.23%～29.98%，MnO含量为0.62%～0.91%， MgO含量为0.24%～0.86%，CaO含量为29.20%～31.78%。上述测试结果显示，矿床矽卡岩主要由富Fe和Al的硅酸盐矿物组成，同时存在一定量的含Mn和Mg的矿物。这一分析结果与显微镜观察及电子探针分析所得到的矿床地质事实是一致的，即矽卡岩矿物组合主要为钙铁榴石、钙铝榴石、透辉石、钙铁辉石和阳起石，含有一定量的锰铝榴石、锰钙辉石、铁钙蔷薇辉石、镁角闪石等矿物［17］。

1件大理岩围岩SiO2含量为4.77%，TiO2含量为0.04%，Al2O3含量为0.26%，TFe含量为1.02%，MnO含量为0.27%，MgO含量为0.04%，CaO含量为52.71%。3件二长花岗斑岩SiO2含量为67.86%～73.70%，TiO2含量为0.0006%～0.32%，Al2O3含量为11.66%～13.74%，TFe含量为2.49%～4.50%，MnO含量为0.01%～0.09%，MgO含量为0.38%～0.82%，CaO含量为0.48%～2.12%，二长花岗斑岩相对富Al、Fe。

表1 邦铺矿床矽卡岩、大理岩及二长花岗斑岩主量元素组成Table 1 Major elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit /%

表2 邦铺矿床矽卡岩、大理岩及二长花岗斑岩稀土元素组成Table 2 Rare earth elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit/10-6

由上述矽卡岩、大理岩和二长花岗斑岩SiO2与TiO2、Al2O3、TFe、MnO、MgO、CaO元素的协变图解（图2）可知，形成矽卡岩的过程中二长花岗斑岩与大理岩之间发生了明显的物质交换。其中，二长花岗斑岩中的Al、Fe、Mg、Si等元素被流体大量带出，而大理岩中的Mn和Ca元素则发生明显迁出，经过复杂的物理化学过程之后形成矽卡岩。

图2 邦铺矿床矽卡岩主量元素协变图解Fig.2 Correlation diagram of major elements of skarns in the Bangpu Deposit

3.2 稀土元素特征

5件矽卡岩稀土元素总量ΣREE变化范围为9.24×10-6～16.22×10-6，平均值为12.26× 10-6，稀土元素含量较低。轻、重稀土比值变化范围为0.97～5.33，（La/Yb）N值变化范围为0.57～8.89，样品LX11-14稀土配分曲线为左倾重稀土富集型，其余4件样品为右倾轻稀土富集型（图3）。另外，矽卡岩的（La/Sm）N比值范围为0.81～5.78，（Gd/Lu）N比值范围为0.82～2.42，轻、重稀土内部均发生了较为明显的分馏作用。5件矽卡岩样品均具有较明显的铈负异常，δCe变化范围为0.47～0.63；样品LX11-14具铕负异常，δEu为0.61，其余4件样品具微弱的铕正异常，δEu变化范围为1.12～1.38。

1件大理岩稀土元素总量ΣREE为11.91× 10-6；轻、重稀土比值为4.46，（La/Yb）N比值为9.18，稀土元素配分型式为右倾轻稀土富集型（图3）；（La/Sm）N比值为4.83，（Gd/Lu）N比值为1.57，轻、重稀土内部均发生了分馏作用。大理岩具有较明显的铈和铕负异常，δCe和δEu分别为0.37、0.65。

3件二长花岗斑岩稀土元素总量ΣREE变化范围为22.01×10-6～107.56×10-6，平均值为53.88 ×10-6。轻、重稀土比值变化范围为21.93～28.02，（La/Yb）N值变化范围为43.00～51.41，稀土元素配分型式为右倾轻稀土富集型（图3a）。二长花岗斑岩（La/Sm）N比值范围为6.00～6.93，（Gd/Lu）N比值范围为4.48～5.18，轻、重稀土内部均发生了较为明显的分馏作用。二长花岗斑岩δCe变化范围为1.13～1.38，δEu变化范围为0.85～1.08，具有弱的Ce负异常，无明显的Eu异常。

3.3 微量元素组成

相对于大理岩而言，成矿元素Pb、Mo在矿化矽卡岩（样品LX11-14）中有明显富集（图3b）；其他矽卡岩中Pb含量明显较大理岩高，而Cu、Mo含量与大理岩无明显差异，指示矽卡岩中可能发育较弱的方铅矿化。上述分析结果与邦铺矽卡岩矿区成矿元素为Pb、Zn组合，基本不发育Cu和Mo矿体的地质事实一致。亲铁元素Cr、Co、Ni、V除矿化矽卡岩（LX11-14）中有明显富集以外，其余几件矽卡岩上述元素含量较大理岩无显著差异。高场强元素Ta、Zr、Hf、Nb、Y在矿化矽卡岩中发生明显富集，而其他矽卡岩与大理岩相比无明显差异。由此可见，亲铁元素和高场强元素表现出明显的随成矿作用发生而富集的特征。大离子亲石元素Rb、Sr、Ba在大理岩中含量相对较高，尤其Sr发生显著富集，正异常特征明显（图3b）。放射性元素Th、U含量在大理岩和矽卡岩中差异不大。矽卡岩与大理岩具有近似的微量元素配分型式（图3b），指示矽卡岩与大理岩具有密切成因联系。

图3 邦铺矿床矽卡岩、大理岩和二长花岗斑岩稀土元素配分模式图及微量元素蛛网图Fig.3 REE patterns and spider diagrams of trace elements of skrans，marble and monzonitic granite in Bangpu Deposit

表3 邦铺矿床矽卡岩、大理岩微量元素组成Table 3 Trace elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit /10-6

4 讨论

4.1 矽卡岩成因

主量元素组成中，矽卡岩、大理岩和二长花岗斑岩SiO2与Al2O3、CaO之间具有良好的线性相关关系（图2），三者之间Mg、Mn、Fe等元素之间也发生了不同程度的交换（图2），显示三者之间具有成因联系。稀土元素组成中，虽然三者δEu和δCe值存在差异，但除矿化矽卡岩外，其余多数矽卡岩具有与酸性斑岩、大理岩基本一致的轻稀土富集、轻和重稀土内部明显分馏的配分模式。另外，在（La/Yb）N-（La/Sm）N及ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu图解中，三者具有较为明显的线性关系，表明三者稀土元素组成具有相似性，同样揭示了矽卡岩的形成与二长花岗斑岩、大理岩密切相关。微量元素蛛网图显示（图3b），矽卡岩及大理岩具有近乎一致的微量元素行为特征，指示大理岩可能为矽卡岩成岩原岩。

上述矽卡岩、大理岩及二长花岗斑岩主量、稀土及微量元素组成特征及其之间相互关系，明确指示了矿床矽卡岩系岩浆交代碳酸盐岩地层形成，矽卡岩及其成矿作用与二长花岗斑岩密切相关，斑岩矿化与矽卡岩矿化之间存在耦合关系。

图4 邦铺矿床矽卡岩、大理岩、二长花岗斑岩（La/Yb）N-（La/Sm）N图解Fig.4 （La/Yb）N-（La/Sm）Ndiagram of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit

4.2 成岩成矿环境

稀土元素中Eu为变价元素，存在Eu2＋、Eu3＋两种价态。研究结果表明，在较高温度和还原条件下溶液中Eu主要以Eu2＋形式存在，相对氧化的条件下更多呈Eu3＋状态存在［19-20］。Eu异常的形成正是与Eu2＋的存在密切相关，由于Eu2＋与REE3＋化学活动性的不一致导致了前者与整个稀土体系的分离，从而在溶液或其他承载介质中形成Eu异常［14］；并且高温环境是决定流体中是否出现Eu正异常的重要条件［20-22］。前人相关研究成果表明Eu异常的大小可以反映氧化还原程度的强弱，Eu异常峰值越高表明氧化程度越强，Eu异常谷值越深表明还原程度越强［23-24］。邦铺矿床4件矽卡岩均表现出不同程度的Eu正异常，表明矽卡岩成岩温度较高；且由石榴子石—阳起石矽卡岩→阳起石—透辉石—石榴子石矽卡岩→方铅矿化阳起石—透辉石—石榴子石矽卡岩，Eu正异常逐渐变小，最后变为Eu负异常，表明成岩成矿环境由早期强氧化条件逐渐变为还原条件。这与矿床矽卡岩矿物石榴子石、辉石和硅灰石的矿物学特征所反映出的矽卡岩成岩形成于高温氧化环境的结果是一致的［17］。另外，矽卡岩中Eu正异常的形成还可能与石榴子石中八次配位的Ca2＋（r＝1.12）与Eu3＋（r＝1.066）类质同象置换有关，但前提是Eu需以Eu3＋形式存在。由此看来，不论矽卡岩中Eu正异常缘何引起，均表明矽卡岩成岩过程处于氧化环境。

图5 邦铺矿床矽卡岩、大理岩、二长花岗斑岩ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu图解Fig.5 ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu diagram of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit

Ce也属于变价元素，在氧化条件下常以高价态的Ce4＋存在，在还原条件下为低价态的Ce3＋，Ce4＋很难与其他三价稀土元素一起溶解于成矿流体中，在沉积物中往往形成Ce正异常或无明显负异常［25］。丁振举等（2003）认为矿石中的Ce相对亏损是成矿热液相对亏损Ce的反映，与海水的加入有关，而且Ce异常的产生主要与其在氧化环境下以Ce4＋形式出现有关［26］。邦铺矿床成矿流体来源研究显示成矿过程中无海水的加入［16］，因此，成岩成矿环境的变化可能是引起Ce异常的最重要条件。前已述及邦铺矽卡岩成岩阶段处于高温氧化环境，此时流体中Ce多以Ce4＋形式发生沉淀，流体中携带的Ce已大量降低，因此，由流体交代作用形成的矽卡岩及后期矿化过程中出现Ce的亏损。

5 结论

1）矽卡岩、大理岩和二长花岗斑岩主量、稀土和微量元素组成研究结果显示，邦铺矽卡岩系二长花岗斑岩交代碳酸盐岩地层而形成，斑岩成矿与矽卡岩成矿密不可分。

2）矽卡岩稀土元素组成特征值δEu和δCe研究结果表明，矽卡岩形成于高温氧化环境，随着成矿作用的发生，成矿流体逐渐向还原环境转化。

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Geochemical characteristics of Skarns in Bangpu Mo Polymetallic Deposit，Tibet and its geological significance

KANG Haoran1，WANG Liqiang1，ZUNZHU Sangmu3，TANG Juxing1，LUO Maocheng2，LIN Xin4，YANG Chao1
（1.Institute of Mineral Resources，Beijing 100037，China；2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；3.Geology Sixth Team of Tibet Geological Prospecting Bureau，Lhasa 851400，China；4.College of Earth Sciences，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The Bangpu Mo polymetallic deposit lying in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt are composed of porphyry Mo-Cu ore body and skarn Pb-Zn ore body.Compositions of major element，trace element and rare earth element of skarns，marble and monzonitic granite porphyry are studied in this paper.The study of major elements indicates that Si，Ca，Al and other elements are exchanged between the marble and the monzonitic granite porphyry during skarns formation process.In the rare earth elements，the mineralized skarn is enriched in the heavy rare earth elements，and the other skarns，the marble and monzonitic porphyry are enriched in the light rare earth elements.On the aspect of trace elements compositions，skarns and the marble had the similar patterns in the spider diagram of trace elements and this feature point out that the skarns and the marble have the genetic relation.All the results above show that the skarns in the Bangpu Mo polymetallic deposit are formed from the carbonate formation metamorphosed by the monzonitic granite porphyry and the porphyry mineralization and the skarn mineralization are inseparable.Values of theδEu and theδCe of skarns indicate that the skarns diagenesis environment is high temperature and oxidation environment and following the mineralization the environment turns into the reducing environment gradually.

major element；trace element；rare earth element；diagenesis environment；Gangdese metallogenic belt；Bangpu

TD15

Α

1671-4172（2015）06-0023-07

国家 重点基 础研究 发展 计划 （973 计 划）项 目（2011CB403103）；中国地质调查局青藏高原专项（12120113036200）作者简介：康浩然（1989-），男，硕士研究生，资源勘查专业，主要从事矿床学研究。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.06.006