智利MG矿区辉长岩-二长闪长岩地球化学特征研究及其构造意义

2017-09-13付晨晨魏正宇刘祥朋朱随洲

东华理工大学学报(自然科学版) 2017年2期

付晨晨，王玺，魏正宇，刘祥朋，朱随洲

(1. 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，山东济南 250000；2.山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿，山东莱州 261400；3.山东黄金地质矿产勘查有限公司，山东莱州 264100)

付晨晨1，王玺2，魏正宇1，刘祥朋3，朱随洲1

智利MG矿区位于安塔卡玛断裂南部，该断裂带发育大量的铁铜金多金属矿床，是智利重要的铁氧化物铜金矿成矿带。MG矿区Kiet(gd)单元岩体与成矿关系密切，该岩体主要由一套辉长岩-二长闪长岩组成。岩石化学成分显示，岩石具有高Al2O3(6.71%～19.63%)、高CaO(7.24%～11.54%、富Na(Na2O/K2O=0.99～3.21)、高Mg#(40～58)、低K2O(0.62%～2.24%)、低TiO2(TiO2<0.5%)和低P2O5(P2O5<0.1%)的特点。微量元素中大离子亲石元素Rb，Ba，Th，U元素相对富集，而高场强元素Ta，Nb，Zr，Fh呈明显亏损，δEu 值介于0.71～1.15 之间，具有轻微负铕异常；研究表明，该区岩浆演化过程中可能存在岩浆分异作用，但以平衡部分熔融作用为主。该区辉长岩-二长闪长岩形成于活动大陆边缘或岛弧环境，该区成岩、成矿作用与中生代太平洋板块的俯冲密切相关。

辉长岩-二长闪长岩；地球化学；MG矿区；智利

付晨晨，王玺，魏正宇，等.2017.智利MG矿区辉长岩-二长闪长岩地球化学特征研究及其构造意义[J].东华理工大学学报：自然科学版，40(2)：158-164.

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位于智利中部的安塔卡玛断裂是智利海岸山褶皱带与山间盆地的分界线，是智利重要的铁氧化物铜金矿床成矿带。铁氧化物铜金矿床的形成与塔卡玛断裂关系十分密切。

多福断裂带(TOFO)是安塔卡玛断裂的分支断裂，研究区位于多福断裂带的南端，区内有数量众多的中小型铜金矿(化)床及矿(化)点。本文研究了安塔卡玛断裂南段MG矿区辉长岩-二长闪长岩的岩石地球化学特征，在此基础上探讨了该区岩浆岩的演化过程与大地构造意义。

1 矿区地质特征

研究区位于安塔卡玛断裂的分支断裂多福(TOFO)断裂的南端，面积约2.3 km2(图1)。

区内出露地层主要为侏罗系JKpc5组。JKpc5组岩性主要为经过改造的火山沉积和安山质熔岩互层，其与侵入体接触带上有少量矽卡岩矿(化)体(lrvine et al.，1971)。

区内多福断裂沿轴线南北延伸约4 km，走向NE43°～58°，倾向NW，倾角59°～72°。断裂带内发育断层泥、碎裂岩、糜棱岩等。上、下盘围岩均为JKpc5组火山杂岩体。F1，F2为多福断裂的次级断裂，F1走向NE45°～56°，沿走向区内延伸约4.5 km，倾向NW，倾角55°～76°，F2走向NE45°～56°，沿走向区内延伸约5 km，倾向NW，倾角54°～73°。

图1 智利拉塞雷纳MG矿区地质图Fig.1 Geological map of La Serena MG area

区内侵入岩主要有中生代榨糖厂序列gd单元和md单元，其中Kiet(gd)单元与成矿关系密切。Kiet(gd)单元分布于研究区的东部，岩石类型以辉长岩、二长闪长岩、橄榄-辉石辉长岩为主，次为辉长闪长岩、辉石闪长斑岩(Levi et al.，1989)。辉长岩颜色深灰-黑灰色，岩石因磁铁矿和硫化物含量的不同风化面呈黄褐-铁锈色，矿物成分主要由普通辉石、斜长石。二长闪长岩颜色为灰绿色，主要矿物有斜长石、正长石、角闪石、普通辉石。辉长-二长闪长岩系岩石具微晶结构(图2)。岩石构造复杂多样，有透镜状、脉状、巢状、犬牙交错状、瘤状、角砾状、捕虏体状等。岩石受热液影响，蚀变较发育，镜下可见葡萄石化、方解石化、绢云母化、透闪-磁铁矿化、硅化等。岩体中的糜棱化构造较发育，有多条近于等间距排列的糜棱岩化带产出，显示出脆性-韧性剪切的构造环境；Kiet(md)单元分布于研究区的中东部，与Kiet(gd)单元呈侵入接触。主要岩性为花岗闪长岩和石英二长闪长岩。

图2 MG矿区代表性岩石图片Fig.2 The representative rock pictures of MG mining area a.磁铁矿；b.二长闪长岩；c.辉长岩(正交偏光)；d.辉长岩-二长闪长岩矿物成分图； Aug.普通辉石；Mt.磁铁矿；Py.黄铁矿；Pl.斜长石

矿体主要赋存于Kiet(md)单元和Kiet(gd)单元的接触带内及附近糜棱岩化带内，由多条近于平行排列的矿脉组成。矿体形态以脉状为主，个别呈扁豆状、囊状、脉状、透镜状及不规则状；矿体与围岩界线清楚。矿体受NE向断裂构造控制，总体走向43°～56°，倾向 NW，倾角 61°～70°，真厚度为 2.75～6.02 m，走向延伸170～900 m。与矿化有关的蚀变有黄铁绢英岩化、磁铁矿化、碳酸盐化、钾长石化、沸石化、高岭土化等(胡宝群等，2013；黄振等，2014)。

2 岩石地球化学特征

样品采自工作区Kiet(gd)单元，在不同采样点共采集6袋样品。

2.1 主量元素分析

MG矿区岩石主量元素分析结果见表1，根据表1数据作出MG矿区主量元素特征岩石判定图(图3a)。样品点落在辉长岩和二长闪长岩范围内。岩石中主要化学成分为SiO2(46.87%～55.58%)和Al2O3(16.71%～19.63%)，其次为CaO(7.24%～11.54%)，MgO(2.52%～6.61%)和(T)Fe2O3(4.38%～12.54%)。岩石的全碱(K2O+Na2O)含量为2.61%～5.96%。Na2O/K2O为0.99～3.21。从饱和指数来看，所有样品A/CNK在0.69～0.84之间，显示准铝质的特征。在硅-钾图(图 3b)中样品大多落于钙碱性系列区和高钾钙碱性系列区，仅一个样品落入钾玄岩系列区。

2.2 稀土、微量元素分析

样品稀土、微量元素分析数据见表1。其中辉长岩稀土总量较低(39.70×10-6～56.38×10-6)，LREE/HREE 值均为3.94～4.19，轻稀土相对富集，(La/Yb)N值为3.53～4.19。δEu 值介于0.80～1.21 之间。二长闪长岩稀土总量较高(53.74×10-6～120.86×10-6)，LREE/HREE 值均为4.29～6.67，(La/Yb)N值为3.76～6.90，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，轻重稀土分异较为明显，稀土元素配分曲线呈明显的右倾形态(图4a)。δEu 值介于0.71～1.06 之间。

原始地幔标准化微量元素蛛网图显示大离子亲石元素(LILE)Rb，Ba，Th，U元素相对富集，而高场强元素(HFSE)Ta，Nb，Zr，Fh呈明显亏损(图4b)，Pb明显富集，表现出与俯冲带相关的大陆或岛弧岩浆相似的地球化学特征(Gill，1981；Rollison，1993；黄振等，2014)。总体上看，样品具有相似的微量元素蛛网图分布形式，表明它们是同源岩浆演化的产物。

3 讨论

3.1 岩浆演化过程

从MG矿区辉长岩-二长闪长岩主量元素分析结果表可以看出辉长岩-二长闪长岩为SiO2含量变化范围较大、Mg#值介于40～58之间，接近玄武质原生岩浆的镁值范围，可能是部分玄武质原生岩浆熔融或者分异形成。岩石稀土元素分配曲线呈右倾平缓趋势，轻重稀土元素分异较为明显(3.53～6.67)，具有弱Eu负异常，相对富集 LILEs 和 LREEs，亏损HFSEs，LREE/HREE 值均较高，表明在岩浆作用过程中存在岩浆分异作用。在La-La/Sm图解中(图5)，样品点显示较为良好的线性特征，大部分样品为平衡部分熔融作用的产物，只有一个样品落在熔融作用和分离结晶作用之间，这表明岩浆演化过程中可能存在岩浆分异作用(Hitzman et al.，1992)，但以平衡部分熔融作用为主。

图3 MG矿区主量元素特征岩石判定图Fig.3 Discrimination diagram of major elements in the MG area

图4 MG矿区稀土元素和微量元素图解Fig.4 The diagram of rare earth elements and trace elements in MG mining area a.MG矿区稀土元素球粒陨石标准化图分布图；b.MG矿区微量元素原始地幔标准化蛛网图

3.2 大地构造意义

从辉长岩-二长闪长岩主量元素分析结果表可以看出，岩石所具有的高Al(Al2O3=16.71%～19.63%)、低Ti(<0.5%)、低P(<0.1%)的特点，与活动大陆边缘或岛弧的同类岩石(Al2O3>17%，TiO2<1.2%，P2O5<0.4%)相近。在2Nb-Zr/4-Y图解中(图6a)样品点大都落在正常洋脊玄武岩和火山弧玄武岩的区域内；在Nb/Yb-Th/Yb图解中(图6b)，样品点主要落入大陆岩浆弧范围，显示出活动大陆边缘火山岩的特点(Kelemen et al.，2003)。同时典型的Nb，Ta亏损是岛弧构造环境的重要标志之一 (Ionov et al., 1995，1999；Ringwood，1900；胡宝群等，2013)，而LILE富集，表明辉长岩-二长闪长岩具有俯冲带的亲缘性(田亚洲等，2014)。

表1 智利拉塞雷纳MG矿区岩石主量元素(%)和微量元素(×10-6)含量分析结果

研究区内的TOFO断裂带位于安塔卡玛断裂构造体系的南端，属于安塔卡玛断裂构造体系的组成部分。前人的研究表明该区侵入岩形成于早白垩世(118.3 Ma)。侏罗世至早白垩世时期，由于太平洋板块的俯冲作用，沿智利中北部海岸山脉区域发育了一条岩浆弧，大量基性-中酸性岩浆侵入古生代-中生代地层，或喷出地表形成熔岩(Scheuber et al.，1990)。

综上所述，研究认为区内辉长岩-辉长闪长岩形成于大陆边缘及岛弧环境。

图5 MG矿区 La-La/Sm图解Fig.5 La-La/Sm Diagram for MG area

4 结论

(1)辉长岩-二长闪长岩具有高Mg，富Al，Ca的特点；岩石稀土总量较低，富集轻稀土，贫重稀土，呈右倾的稀土配分形式，LREE/HREE 值均为3.94～6.67；(La/Yb)N值为2.40～6.90，δEu 值介于0.71～1.15 之间，具有负铕异常；岩石大离子亲石元素(LILE)Rb，Ba，Th，U元素相对富集，而高场强元素(HFSE)Ta，Nb，Zr，Fh呈明显亏损，Pb明显富集，表现出与俯冲带相关的大陆或岛弧岩浆相似的地球化学特征。

图6 MG地区岩体形成的构造环境判别图Fig.6 Tectonic environment of discriminating diagram of MG area a.2Nb-Zr/4-Y构造环境判别图解；A1.板内碱性玄武岩；A2.板内拉斑玄武岩和拉斑玄武岩；B.富集型洋脊玄武岩和拉斑质板内玄武岩；C.板内玄武岩和火山弧玄武岩；D.正常洋脊玄武岩和火山弧玄武岩;b.Nb/Yb-Th/Yb图解

(2)通过La-La/Sm图解分析，认为该区岩浆演化过程中可能存在岩浆分异作用，但以平衡部分熔融作用为主。

(3)研究结果表明，MG地区辉长岩-二长闪长岩形成于活动大陆边缘或岛弧环境，该区成岩、成矿作用与中生代太平洋板块的俯冲密切相关。

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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—)，硕士，主要从事境外矿产开发工作。E-mail：wx140924@126.com *通信作者：王玺(1989—)，硕士，主要从事金属矿产地质勘查工作。E-mail：419069697@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.02.008

P59

1674-3504(2017)02-0158-07