西藏色那铜金矿床侵入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)

色那铜金矿床是中国西藏多龙矿集区内出露的又一具有大型前景的矿床，它隶属于阿里地区改则县，研究程度较低，目前，探矿工程未能控制完矿体走向及延伸上的边界.岩石的化学成分与其形成环境以及成因等方面关系密切，在矿床研究中应用广泛[1].本次选择色那铜金矿区代表性侵入岩，深入研究和查明其元素地球化学特征和成岩构造背景及其与成矿的关系，对于指导该区找矿和勘探实践具有重要理论和现实意义.

1 矿床地质特征

色那铜金矿区出露地层主要有中下侏罗统色哇组一岩段和二岩段（代号分别为J1−2s1和J1−2s2）以及第四系（代号为Q）（图1）.其中，色哇组一岩段主要岩石为粉砂质板岩、火山角砾岩、薄层状硅质岩、变质砂岩等；色哇组二岩段主要岩石为泥质板岩、石英砂岩互层.色哇组地层与下伏曲色组地层呈整合接触关系.矿区出露岩浆岩主要有石英闪长岩、花岗闪长岩等，岩体呈岩株产出，出露面积小.矿区构造并不发育，未见明显断层，钻孔岩芯内可见断层泥.

矿区布置有00号勘探线和24号勘探线，矿体近似地沿东西方向伸展，目前已控制其长度约200 m左右，控制宽度约100 m左右，深度达380 m，呈筒状.矿体上部相对富金，下部相对富铜；0～60 m深度范围内，金品位为1.87～3.4 g/t，60 m以下铜品位为0.20∼0.28%[2].矿石结构主要为它形、半自形、碎斑以及碎粒结构；矿石构造主要有角砾状、浸染状以及细脉状构造.主要金属矿物包括黄铁矿、黄铜矿、金等；主要非金属矿物包括石英、绢云母、方解石等.围岩蚀变主要为硅化和角岩化，局部地区可见弱的青磐岩化和粘土化.

图1 色那矿区地质图（据文献[2]修改）Fig 1 Geological Map of Sena Mining Area

表1 色那铜金矿床侵入岩常量元素测试结果(%)Tab 1 Test Results of Permanent Elements of Intrusive Rocks in Sena Copper Gold Deposit

2 元素地球化学特征

2.1 常量元素

测试工作在西南冶金地质测试中心进行，所用仪器有X射线光谱仪和管式燃烧炉，结果如表1所示.

由表1可见，色那铜金矿区侵入岩中SiO2含量较高，变化范围为57.26∼65.01%，变化范围不大，表现为由中性岩向酸性岩过渡的趋势，反映岩浆分异过程的一致性.

在SiO2-（Na2O+ K2O）图解中（图2），YSN-01、YSN-02、YSN-03等3个样品投影点落入花岗闪长岩区域，其余样品投影点落入闪长岩区域.在SiO2-K2O图解中（图3），花岗闪长岩类样品投影点落入中钾钙碱性区域，闪长岩类样品投影点落入高钾钙碱性区域；由闪长岩类→花岗闪长岩类，钾的含量逐步降低.在FMA图解中（图4），样品投影点全部落入了钙碱性区域.在里特曼指数图解上（图5），花岗闪长岩类样品投影点落入钙碱性（1.8）曲线以下，闪长岩类样品投影点落入钙碱性（1.8）曲线之上及其附近；由闪长岩类→花岗闪长岩类，钙碱性逐渐增强.在Shand图解（图6）中，样品投影点部分落入过铝质区域，部分落入准铝质区域.

图2 SiO2-(Na2O+K2O)图解(底图据文献[5])Fig 2 SiO2-(Na2O+K2O)Diagrams

图3 SiO2-K2O图解（底图据文献[6]）Fig 3 SiO2-K2O Diagrams

图4 FMA图解（底图据文献[7]）Fig 4 FMA Diagrams

图5 里特曼指数图解（底图据文献[8]）Fig 5 Rittmann Index Diagrams

图6 Shand图解（底图据文献[9]）Fig 6 Shand Diagrams

2.2 稀土元素

稀土元素之间具有类似的化学性质，常在造岩作用过程中作为一个整体运移，同时，它们又因镧系收缩及奇偶效应而存在区别，正因为稀土元素的这一特性使其成为探讨岩石成因的有效工具[10].色那铜金矿床侵入岩稀土元素分析结果如表2所示.根据表2测试结果，采用Boynton[11]（1984）球粒陨石标准化，计算出稀土元素含量比值及其异常系数，结果如表3所示，绘制的稀土元素配分模式如图7所示.

表2 色那铜金矿床侵入岩稀土元素测试结果(10−6)Tab 2 Test Results of Rare Earth Elements in the Intrusive Rocks of Sena Copper Gold Deposit

表3 稀土元素相关计算参数Tab 3 Relative Calculation Parameters of Rare Earth Elements

从表3和图7中可以看到，色那铜金矿床花岗闪长斑岩稀土元素(REE)总含量变化范围不大(ΣREE=85.52×10−6～122.73×10−6)，LREE/HREE=4.15～8.29，所有样品具有相似的稀土元素配分模式，都呈轻稀土元素(LREE)相对富集、重稀土元素(HREE)亏损的右倾型分配模式，且闪长岩类和花岗闪长岩类曲线型式各自整体拟合较好；由闪长岩类→花岗闪长岩类，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比值逐渐增大，(Gd/Yb)N比值逐渐增大，δCe逐步由负异常过渡为正异常.

图7 稀土配分模式图Fig 7 Rare-earth Partition Pattern

图8 微量元素蛛网图Fig 8 The Trace Element Spider Diagrams

轻稀土富集是地幔底辟作用导致部分地壳重熔形成长英质岩浆的证据[12]；样品的δCe表现为由弱负异常→弱正异常，这是因为地幔底辟作用引发地壳部分重熔形成长英质岩浆的过程中，逐步消弱了结晶分异导致的负铈异常，并随其比例和强度增大而形成正铈异常；这一稀土元素特征，是其成岩成矿过程经历由原始岩浆作用→含矿地幔流体参与岩浆作用演化，并引发交代蚀变，促使壳幔物质混染叠加的证据[13,14].

2.3 微量元素

微量元素蛛网图展现了更多的正异常和负异常，进而为岩石特性分析提供了更多的信息.色那铜金矿床侵入岩微量元素分析数据如表4所示.根据表4，采用McDonough[15]（1992）等的微量元素排列顺序和原始地幔值标准化后绘制的蛛网图如图8所示，闪长岩类和花岗闪长岩类曲线型式各自拟合，但都呈斜率较大的右倾型，由闪长岩类→花岗闪长岩类，曲线斜率逐渐变小.闪长岩类相对富集Cs、Rb、Th、U、La、Sr、Sm等元素，相对亏损Ba、Ta、Nb、Hf等元素；花岗闪长岩类相对富集Cs、Ba、La、Ce、Sr、Zr等元素，相对亏损Rb、Ta、Nb、Hf等元素.Ta、Nb的亏损是岩石形成于弧环境的重要标志之一[16]，色那铜金矿床闪长岩类和花岗闪长岩类均具有Ta、Nb亏损的特征，表明矿区侵入岩的形成与弧环境密切相关.

表4 色那铜金矿床侵入岩微量元素测试结果(10−6)Tab 4 Test Results of Trace Elements in the Intrusive Rocks of Sena Copper Gold Deposit

3 讨论

3.1 构造背景分析

常微量元素可以用来分析侵入岩形成的构造背景，在MgO-TFeO、CaO-(TFeO＋MgO)图解中（图9）均明显显示样品投影点位于包括大陆弧、岛弧及大陆碰撞花岗岩类在内的造山构造背景，暗示色那铜金矿床形成于造山构造环境.

图9 常量元素构造背景图解（底图据文献[17]）Fig 9 Structural Environmental Diagrams of Constant Elements

Pearce J A等[18]（1984）利用元素Rb、Y、Yb、Nb、Ta把侵入岩类分为板内花岗岩（WPG）、大洋脊花岗岩（ORG）、火山弧花岗岩（VAG）和碰撞花岗岩（Syn-COLG）.在(Y+Nb)-Rb图解、(Yb+Ta)-Rb图解、Yb-Ta图解和Y-Nb图解中（图10），均落入火山弧花岗岩区.

图10 微量元素构造环境图解（底图据文献[18]）Fig 10 Tectonic Environment Diagram of Trace Elements

通过以上分析，可以看到色那铜金矿床侵入岩形成于与造山花岗岩类相关的火山弧花岗岩构造环境，表明其成岩成矿作用与造山运动密切相关.矿区内构造运动-岩浆活动-流体作用频繁且强烈，既有岩浆侵入活动，又有火山喷发，并具有多旋回、多来源和多样性特点，从华力西期、印支期、直到燕山期都有岩浆活动，具有长期性和复杂性；这些地质现象与造山运动相辅相成，为色那矿区侵入岩的形成提供了良好的条件.

3.2 成矿作用分析

韦少港等[2]（2016）对色那铜金矿区石英闪长玢岩进行Hf同位素研究时认为其具有壳幔混合的特点；何阳阳等[19−21]对该矿集区内另一矿床—多不杂铜矿床进行研究时更是认为地幔流体作用导致花岗闪长斑岩具有壳幔混染甚至成矿特征；Clemens[22]认为幔源组分不仅为地壳物质熔融形成长英质岩浆提供热能，而且也为花岗质岩石成矿提供物质来源.结合元素地球化学特征的研究以及构造背景的分析，认为色那铜金矿床的形成同样与地幔流体作用[23−24]以及造山运动有关.

羌塘地块与拉萨地块之间的构造演化过程是西藏地质科研工作争论的焦点[25]，因两大板块之间的碰撞闭合，导致了地幔流体作用和造山运动的发生.色那铜金矿区侵入岩在成岩成矿过程中，具熔浆性质的幔源含矿流体与地壳深部重熔岩浆是两个性质不同且相互独立的物质体系.二者混合后共同运移并随岩浆结晶成岩过程和环境物化条件的变化发生耦合或解耦，其中，非岩浆体系的流体，伴随岩浆活动过程，可透过岩浆参与交代成矿作用；当岩浆体封闭条件较差时，出溶的含矿流体可以渗透到围岩中参与成矿[26].

4 结论

（1）色那铜金矿区分布着两套侵入岩.一套为中钾强钙碱性花岗闪长岩类，相对富集Cs、Ba、La、Ce、Sr、Zr等元素，相对亏损Rb、Ta、Nb、Hf等元素；另一套为高钾中钙碱性闪长岩类，相对富集Cs、Rb、Th、U、La、Sr、Sm等元素，相对亏损Ba、Ta、Nb、Hf等元素.

（2）由闪长岩类→花岗闪长岩类，样品的δCe表现为由弱负异常→弱正异常演化，这是因为地幔底辟作用引发地壳部分重熔形成长英质岩浆的过程中，逐步消弱了结晶分异导致的负铈异常，并随其比例和强度增大而形成正铈异常.

（3）色那铜金矿区侵入岩在成岩成矿过程中，具熔浆性质的幔源含矿流体与地壳深部重熔岩浆是两个性质不同且相互独立的物质体系；二者混合后共同运移并随岩浆结晶成岩过程和环境物化条件的变化而参与成矿.