西藏拿若铜矿床安山岩元素地球化学特征研究∗

何阳阳，温春齐，刘显凡

(1.内江师范学院地理与资源科学学院，四川内江641112；2．成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

西藏拿若铜矿床安山岩元素地球化学特征研究∗

何阳阳1,2，温春齐2†，刘显凡2

(1.内江师范学院地理与资源科学学院，四川内江641112；2．成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

摘 要：产于拿若矿区美日切错组地层中的安山岩对矿床的形成及成因认识具有重要作用，笔者选择4件安山岩样品，测试其主量元素、稀土元素及痕量元素组成．研究表明，拿若安山岩具有大离子亲石元素K、Th、Rb相对富集，高场强元素Ta、Nb、Ti相对亏损，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损的特点，属于高钾钙碱性系列，形成于大陆弧环境，安山质岩浆来源于MORB型亏损地幔．拿若矿区出现小岩体成大矿的现象，且具有多不杂铜矿床相似的成岩成矿环境以及相近的成岩成矿年龄，同样满足地幔流体作用成矿的条件，初步揭示出地幔流体作用导致壳幔物质混染叠加成矿的成因机制．

关键词：安山岩；元素地球化学；拿若；西藏

1 矿床地质特征

拿若铜矿区出露地层由老至新主要为下侏罗统曲色组（J1q）、中侏罗统色哇组（J2s）、下白垩统美日切错组（K1m）以及第四系（Q）（图1）．其中，下侏罗统曲色组（J1q）和中侏罗统色哇组（J2s）地层中出露的主要岩石均为石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩等；下白垩统美日切错组（K1m）主要岩性为安山岩、安山质火山碎屑岩等．矿区构造主要为矿体西南部位的隐爆角砾岩筒和矿区东北部位的NW向断层，主要控矿构造为隐爆角砾岩筒．矿区岩浆岩分为火山岩和侵入岩．火山岩主要为安山岩，近北东南西向展布；侵入岩主要为花岗闪长斑岩，以小岩基形态产出[12]．

矿床地质平面图如图1所示，主矿体东西向长度约900 m左右，南北向宽度约800 m左右，矿体厚度约406 m，走向及延伸上均未完全控制矿体，Cu的平均品位为0.40%，Au的平均品位为0.21g/t[11]．矿体产于斑岩体、隐爆角砾岩筒及长石石英砂岩中．浸染状及细脉状矿化为斑岩体的主要矿化类型，且不均匀，铜品位低；脉状及网脉状矿化常出现在斑岩体与长石石英砂岩的接触带部位，铜品位高．后期断层未穿切矿体，使得矿体能够完好保存．从斑岩体中心向外，蚀变分带依次为钾化带→似千枚岩化带+青磐岩化带→角岩化带，矿化程度依次减弱．矿石特征如表1所示．

图1 拿若铜矿床地质平面图（据文献[11]）

表1 拿若铜矿床矿石特征

2 元素地球化学特征

选择拿若铜矿区内4件安山岩样品进行化学组分测试，测试单位为西南冶金测试中心，测试仪器为DY938 X射线光谱仪、管式燃烧炉，检测方法据GB/T 14506.14-1993,XNCS003，GB6730.17-1986，DZG20-02-1991（P58），DZG93-05-1994-1．主量元素测试结果及相关计算参数如表2所示．

表2 拿若铜矿床安山岩主量元素分析结果（10−2）

从表2中可见，4件样品的SiO2含量分布范围为60.45%～61.75%，平均值为60.08%；K2O含量分布范围为1.76%～3.01%，平均值为2.58%；全碱（Na2O+K2O）含量分布范围为4.76%～6.73%，平均值为6.00%；Al2O3含量分布范围为13.36%～16.68%，平均值为15.63%；TiO2含量分布范围为0.767%～0.930%，平均值为0.86%；MgO含量分布范围为2.00%～2.54%，平均值为2.26%；Mg#值分布范围为38～46．在TAS图解中[13]，4件样品的投影点全部落入安山岩区域（图2a）；在Si2O-K2O图解中[14]，有3件样品投影点落入高钾钙碱性区域，1件落入钙碱性区域（图2b）．安山岩样品的TiO2含量平均值为0.86%，与岛弧区钙碱性火山岩TiO2含量（0.58%～0.85%）较为接近[15]．以上特征表明拿若铜矿区安山岩具有弧火山岩特征．

图2 拿若铜矿床岩石类型和系列划分图解,（a）TAS图解；（b）Si2O-K2O图解

稀土元素测试结果及相关计算参数如表3所示．由表3可见，拿若铜矿床安山岩样品ΣREE为（93.8～158.59）×10−6，ΣLREE/ΣHREE为6.77～7.24，La/Yb为8.37～11.30，δEu为0.87～1，δCe为0.73～0.98．从稀土（REE）球粒陨石标准化配分图中（图3），可以看到各样品具有相似的稀土配分模式，都呈轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，配分曲线整体向右倾斜的特点，同时呈现出弱的负Ce异常或无Ce异常以及弱的负Eu异常或无Eu异常的特征．

表3 拿若铜矿床安山岩稀土元素分析结果（10−6）

痕量元素测试结果如表4所示．在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图中(图4)，安山岩样品之间的分布曲线较为一致，具有大离子亲石元素(LILE)K、Th、Rb相对富集，Ba相对亏损，高场强元素(HFSE)Zr、Hf、REE相对富集，Ta、Nb、Ti相对亏损的特点．

表4 拿若铜矿床安山岩痕量元素分析结果（10−6）

3 讨论

3.1 构造背景判别

安山岩样品的元素地球化学分析表明，Al2O3含量分布范围为13.36%～16.68%，平均值为15.63%，TiO2含量分布范围为0.767%～0.930%，平均值为0.86%，与弧火山岩化学成分相近[15]；具有大离子亲石元素(LILE)K、Th、Rb相对富集，Ba相对亏损，高场强元素(HFSE)Zr、Hf、REE相对富集，Ta、Nb、Ti相对亏损的特点，呈现出弱的负Eu异常或无Eu异常的特征，亦显示出弧火山岩的特征[18]．在Na2O-K2O图解中[19]，样品投影点主要落入钾质火山岩区域(图5a)；在Sc/Ni-La/Yb图解中[20]，样品投影点均落入大陆岛弧型区域(图5b)．因钾质火山岩具有特殊的元素地球化学特征，既可以产于大陆岛弧环境又可产于板内环境，常用TiO2/Al2O3-Zr/Al2O3图解[21]来进行区分，本文安山岩样品投影点均落入大陆弧和后碰撞弧区域(图5c)；再运用Zr/TiO2-Ce/P2O5图解[21]进一步区分，样品投影点均落入大陆弧区域（图5d）．以上研究表明，拿若铜矿床安山岩形成的构造背景为大陆弧．

图3 稀土元素球粒陨石标准化配分图（标准值据文献[16]）

图4 微量元素原始地幔标准化蛛网图（标准值据文献[17]）

图5 拿若铜矿床安山岩地球化学判别图解

3.2 岩浆源区探讨

拿若矿区安山岩样品的La/Nb值介于2.5～2.7之间，高于陆壳端元值（1.2），低于俯冲洋壳端元值（20），与MORB型亏损地幔端元值较为接近（2.1）[22]，显示其岩浆源区存在Nb、Ta和Ti的亏损，这是导致其原始地幔标准化微量元素蜘蛛图亏损Nb、Ta和Ti的主要原因．拿若铜矿体绝大部分产于长石石英砂岩中，矿区斑岩体出露范围很小，运用传统的斑岩铜矿成矿理论无法合理的解释小岩体成大矿现象．何阳阳等[23,24]对多龙矿集区的多不杂铜矿床进行研究时，提出了地幔流体作用成矿的成因机制；拿若铜矿床同样位于多龙矿集区，具有多不杂铜矿床类似的成岩成矿环境，相近的成岩成矿年龄，且岩浆源区均具有MORB型亏损地幔的特征，暗示拿若铜矿床亦满足地幔流体作用成矿的条件（表5）．

表5 拿若铜矿床和多不杂铜矿床成因对比

4 结论

（1）拿若铜矿床安山岩具有大离子亲石元素K、Th、Rb相对富集，高场强元素Ta、Nb、Ti相对亏损，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损的特点，属于高钾钙碱性系列，形成于大陆弧环境．

（2）拿若铜矿床安山质岩浆来源于MORB型亏损地幔，且具有多不杂铜矿床相似的成岩成矿环境以及相近的成岩成矿年龄，矿区出现小岩体成大矿的现象，初步揭示了地幔流体作用成矿的成因机制．

参考文献：

[1]高轲,多吉,唐菊兴,等.西藏拿若铜(金)矿床深部找矿潜力分析[J].有色金属(矿山部分),2016,68(3):39-43.

[2]丁帅.西藏改则县拿若铜(金)矿地质特征研究[D].成都:成都理工大学,2014.

[3]祝向平,陈华安,刘鸿飞,等.西藏拿若斑岩铜金矿床成矿斑岩年代学、岩石化学特征及其成矿意义[J].地质学报,2015,89(1):109-128.

[4]方向,唐菊兴,李彦波,等.西藏多龙矿集区拿若铜(金)矿床成矿元素空间分布规律及地球化学勘查模型[J].中国地质,2014,41(3):936-950.

[5]江少卿,李丽,冯瑞,等.西藏多龙矿集区铁格隆矿田荣那和拿若矿床蚀变矿化特征与三维勘查模型[J].矿床地质,2015,34(2):209-224.

[6]高轲,唐菊兴,宋扬,等.西藏拿若铜(金)矿床隐爆角砾岩流体包裹体研究[J].地质与勘探,2016,52(5):815-825.

[7]路凤香,桑隆康.岩石学[M].北京:地质出版社,2002.

[8]陈越,朱弟成,赵志丹,等.西藏北冈底斯巴木错安山岩的年代学、地球化学及岩石成因[J].岩石学报,2010,26(7):2193-2206.

[9]Fodor R V,Johnson K G.Origin of Miocene andesite and dacite in the Goldf i eld–Superstition volcanic province,central Arizona:Hybrids of maf i c and silicic magma mixing[J].GeochimicaetCosmochimicaActa,2016,185:394-417.

[10]Minard L H,Patricia A M,Pablo S.Antisana volcano:A representative andesitic volcano of the eastern cordillera of Ecuador:Petrography,chemistry,tephra and glacial stratigraphy[J].Journal of South American Earth Sciences,2017,73:50-64.

[11]孙振明.西藏班怒成矿带西段多龙矿集区铜金成矿作用与成矿规律[D].长春:吉林大学,2015.

[12]孙嘉.西藏多龙矿集区岩浆成因与成矿作用研究[D].北京:中国地质大学,2015.

[13]Le Maitre R W.Igneous Rocks:A Classif i cation and Glossary of Terms.2nd Edition[M].London:Cambridge University Press,2002,33-39.

[14]Pecerillo R,Taylor S R.Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area,northern Turkey[J].Contribution to Mineral Petrology,1976,50:63-81.

[15]Hess P C.Origins of Igneous Rocks[M].London:Harvard University Press,1989,109-275.

[16]Boynton W V.Cosmochemistry of the rare earth elements:meteorite[C]//Henderson P.Rare-Earth Element Geochemistry studies.Amsterdam:Elsevier,1984,63-114.

[17]温春齐,多吉.矿床研究方法[M].成都:四川出版集团,四川科学技术出版社,2009.

[18]王勤,唐菊兴,方向,等.西藏多龙矿集区铁格隆南铜(金银)矿床荣那矿段安山岩成岩背景:来自锆石U-Pb年代学、岩石地球化学的证据[J].中国地质,2015,42(5):1324-1336.

[19]Middlemost E A K.The basalt clan[J].Earth Science Review,1975,11(4):337-364.

[20]Bailey J C.Geochemical criteria for a ref i ned tectonic discrimination of orogenicandesites[J].Chemical Geology,1981,32:139-154.

[21]Muller D,G roves D.Potassic Igneous Rocks and Associated Gold-Copper Mineralization[M].Berlin:Springer,1997.

[22]李曙光.Nd-La/Nb、Ba/Nb、Nb/Th图对地幔不均一性研究的意义岛弧火山岩分类及EMⅡ端元的分解[J].地球化学,1994,23(2):105-114.

[23]何阳阳.西藏班怒西段多不杂铜矿床成因研究[D].成都:成都理工大学,2015.

[24]何阳阳,温春齐,刘显凡.西藏多不杂铜矿床硫铅同位素地球化学示踪[J].岩石矿物学杂志,2016,35(5):855-862.

[25]Zhou X,Fei G C,Zhou Y,et al.Chronology and Crust-Mantle Mixing of Ore-forming Porphyry of the Bangongco:Evidence from Zircon U-Pb Age and Hf Isotopes of the Naruo Porphyry Copper-Gold Deposit[J].ActaGeologicaSinica(English Edition),2015,89(1):217-228.

[26]佘宏全,李进文,马东方,等.西藏多不杂斑岩铜矿床辉钼矿ReOs和锆石UPb SHRIMP测年及地质意义[J].矿床地质,2009,28(6):737-746.

[27]Li Jinxiang,Li Guangming,Qin Kezhang,et al.High-temperature magmatic f l uid exsolved from magma at the Duobuza porphyry copper–gold deposit,Northern Tibet[J].Geof l uids,2011,11:134-143.

[28]Li Jinxiang,Li Guangming,Qin Kezhang,et al.Mineralogy and Mineral Chemistry of the Cretaceous Duolong Gold-Rich Porphyry Copper Deposit in the Bangongco Arc,Northern Tibet[J].Resource Geology,2011,62(1):19-41.

[29]Li Jinxiang,QinKezhang,Li Guangming,et al.Magmatic-hydrothermal evolution of the Cretaceous Duolong gold-rich porphyry copper deposit in the Bangongcometallogenic belt,Tibet:Evidence from U-Pb and40Ar/39Ar geochronology[J].Journal of Asian Earth Sciences,2011,41:525-536.

[30]F Guangchun,Z Xiong,D Ji,et al.Zircon U-Pb Age and Geochemical Characteristics of Ore-bearing Granodiorite Porphyry in the Duobuza Porphyry Copper Deposit,Tibet[J].Journal Geological Society of India,2015,86(2):223-232.

[31]何阳阳,温春齐,刘显凡,等.西藏多不杂铜矿床成矿流体来源探讨:来自氦氩碳氢氧同位素的证据[J].矿物学报,2017,37(1/2):114-120.

Element Geochemical Characteristics in Andesite of the Naruo Copper Deposit，Tibet

HE Yangyang1,2，WEN Chunqi2，LIU Xianfan2

Abstract：The discovery of the Naruo copper deposit in the Duolong ore deposit area of Tibet is another major breakthrough in the geological prospecting work.The andesite in the meiriqiecuo formation of the mining area plays an important role in the formation and genesis of the deposit.4 samples of andesite were selected to test the main elements,rare earth elements and trace elements.The results show that Naruo andesite has the relative enrichment of K,Th and Rb and the relative loss of high fi eld strength elements Ta,Nb,Ti.The relative enrichment of LREE and the relative loss of HREE.It belongs to high-k calc alkaline series and formed in the continental arc environment.Andesitic magma derived from MORB depleted mantle.In the Naruo mining area,a small rock mass becomes a large ore.It is similar to the diagenetic and metallogenic ages of the Duobuza copper deposit.It also satis fi es the conditions of mantle lf uid mineralization,and preliminarily reveals the mechanism of mantle fl uid interaction leading to the crust mantle material mixed and superimposed mineralization.

Key words：andesite;geochemistry of elements;Naruo;Tibet

拿若铜矿床是继多不杂铜矿床、波龙铜矿床、荣那铜矿床后，多龙矿集区内发现的又一大型矿床，目前探明Cu资源量已突破240万吨，伴生金已突破76吨[1]．已有学者对该矿床的主要赋矿岩石花岗闪长斑岩及角砾岩、长石石英砂岩进行过岩石地球化学方面的研究[2,3]，对成矿元素的空间分布规律及找矿方向进行过探讨[4−6]，但未对拿若矿区美日切错组地层中的安山岩进行系统的岩石地球化学分析，使得人们对该矿床的成因认识存在局限性．安山岩一直以来都是地质学界研究的热点[7−10]，它形成的构造背景多种多样，尤其是产于弧环境的安山质岩浆，因变异过程复杂，对矿床成因的指示意义重大．本文对拿若矿区美日切错组地层中的安山岩进行研究，测试其化学组成，然后从主量元素、稀土元素、痕量元素来探讨其地质意义．

(1.College of Geography&Resource Science,Neijiang Normal University,Neijiang Sichuan 641112,China;2.Geosciences College of Chengdu University of Technology,Chengdu Sichuan 610059,China)

DOI：10.13568/j.cnki.651094.2018.02.002

中图分类号：P595

A

1000-2839(2018)02-0131-06

∗收稿日期：2017-10-20

基金项目：国土资源部公益性行业科研专项项目（201011013）；四川省教育厅科研项目（17ZB0223）.

作者简介：何阳阳（1984-），男，博士，从事矿物学、岩石学、矿床学方面的研究．

†通讯作者：温春齐（1945-），男，教授，博士生导师，wcq@cdut.edu.cn.

责任编辑：赵新科