藏南柯月玄武岩地球化学特征及构造环境判别

2020-12-26杜晓飞程文斌李葆华李关清

新疆有色金属 2020年6期

杜晓飞程文斌李葆华李关清

（①新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室乌鲁木齐830000 ②成都理工大学地球科学学院成都610059 ③西藏自治区地质矿产勘查开发局区域地质调查大队拉萨 851400）

1 引言

柯月铅锌锑银多金属矿床位于藏南成矿带上，是继扎西康矿床之后，又一个成规模的、以富含硫盐矿物为主要特征的多金属矿床，Sb、Pb+Zn和Ag达到中型规模。鉴其复杂多样的地质现象和丰富的矿产资源，吸引了众多学者的目光，程文斌等[1]通过对柯月矿床Ⅰ号矿体原生晕地球化学分析，推测矿床有多次成矿作用叠加，上部存在剥蚀至尾部的矿体，而深部可能有矿体延伸。杜晓飞等[2]针对柯月矿床流体包裹体研究，查明了成矿流体的性质，阐明了成矿机制。缪华清等[3]通过对矿石硫化物硫铅同位素研究，诠释了成矿物质来源。林彬等[4]根据含矿石英脉绢云母40Ar-39Ar定年，限定柯月矿床成矿热液活动时限为21.3Ma。然而对于本区内岩浆岩的研究甚少，而岩浆岩又有举足轻重的作用，在于揭示地球深部信息、区域地质演化及其构造环境的判别等方面意义重大。本文主要研究玄武岩的地球化学特征，初步进行了构造环境的判别，并结合区域上出露的玄武岩进一步确定其产出背景及构造环境。

2 矿区地质特征

从大地构造位置上看，柯月锑多金属矿床位于北喜马拉雅构造岩片[6]东段，该岩片位于藏南拆离断裂和大反向逆冲断裂之间。矿区内出露地层为下侏罗统日当组（J1r），其可分为两个岩性段，第一岩性段（J1r1）岩性主要为深灰色钙质页岩、薄-中层状泥灰岩、板岩，夹少量长石砂岩，第二岩性段（J1r2）为深灰色页岩夹少量薄层状白云岩、结晶灰岩。该组为主要的赋矿层。

矿区内构造比较发育，以断裂为主（图1）。其中较大断裂有两条，构造破碎带多处，主要分布于矿区的中部。断裂为张性高角度正断层；F2的工作程度较低。

矿区内岩浆岩较发育，主要为玄武岩和辉绿岩[5]，呈脉状顺层产出。

3 地球化学特征

在钻孔中采集了9件玄武岩样品。经镜下观察，挑选较新鲜的玄武岩进行了室内分析。样品由西南冶金地质测试中心完成，其中主量元素采用X 荧光法分析，稀土和微量元素使用ICP-MS测定。主量元素、稀土元素和微量元素分析结果列于表1中。

从表1中可以看出，本区玄武岩H2O含量（LOI）较高（6.99%～14.87%），平均11.97%，表明本区岩石受到明显的变质和蚀变作用。因此在进行岩石分类判别时，选择不易活动的稳定痕量元素（Zr、Ti、Nb、Y）较为可靠。在Zr/TiO2-Nb/Y 图解（图2）中可以看出，本区7个玄武岩样品的投影点大部分位于碱性玄武岩内，因此可以初步判定，本区火山岩应属于碱性玄武岩类。

3.1 主量元素

玄武岩SiO2含量变化范围较大（39.47%～51.81%），平均为44.94%，有较高的TiO2（0.66%～2.59%），平均1.71%，Al2O3含量中等，变化在11.41%～17.1%之间，T Fe2O3含量高（10.01%～17.53），平均为12.5%，且FeO＞Fe2O3，MgO含量较低，平均为4.49%，贫MnO（0.15%～0.96%）；P2O5含量较高，为0.41%～0.64%，平均为0.5%。本区玄武岩较高的TiO2、T Fe2O3、P2O5的特点与OIB相似[7]。

图1 柯月矿区地质图（据西藏地勘局区调队修编）

图2 柯月玄武岩Zr/TiO2-Nb/Y图解（底图据[8]）

表1 柯月玄武岩主量元素（wt%）和微量元素（×10-6）分析结果

续表

3.2 稀土元素

碱性玄武岩的稀土总量较高（122.66×10-6～220.08×10-6），平均为183.19×10-6，轻重稀土分异显著（平均（La/Yb）N比值为7.47，平均（Ce/Yb）N比值为6.57）；无明显Eu 异常（除两件分别为负异常（0.55）、弱负异常（0.77）外，其余为δEu＝0.89～1.09），无明显Ce 异常（除一件分别为1.20，表现出正异常外，其余δCe＝0.91～0.96）。在球粒陨石标准化曲线图上，所有的岩石样品均具有相似的稀土元素配分模式，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，呈右倾型（图3a）。这种稀土配分模式和典型洋岛玄武岩（OIB）相似[9]。

图3 柯月玄武岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式

3.3 微量元素

微量元素分布图表明（图3b），大离子亲石元素（LIL）中Rb、Ba、K、Sr 的含量变化较大，其中Rb 较为富集，Ba、Sr 呈负异常。没有明显的Nb、Ta 异常，从图上可知，玄武岩和OIB 的微量元素分布型式总体很相似，仅个别元素（Rb、Ba、Sr）存在明显差异。

4 讨论

4.1 构造环境分析

本区玄武岩遭受过一定的蚀变影响，这与野外和镜下的薄片观察结果是一致的。这种蚀变作用可能影响到部分活动性元素，由于Ti、Zr、Y、Nb、Th 等元素为不易活动的稳定痕量元素，它们在变质和蚀变作用过程中常常保持稳定，变化不大，因此在进行构造环境判别时应该选择较稳定的元素[11-14]。

图4 柯月玄武岩

在Ti/100-Zr-Y*3图解（图4a）中，玄武岩大部分落入板内玄武岩（WPB）区域内，在Nb*2-Zr/4-Y 图解（图4b）上，所有的样品落入板内碱性玄武岩（A1＋A2）区域中，进一步证实该区玄武岩属碱性玄武岩。用Zr-Zr/Y 图解（图4c）不仅可以区分不同的构造环境，还可以指示碱性程度（在WPB 和MORB 区域内，最高的Zr/Y 值代表一种碱性特征）[15]，从图上可知柯月玄武岩属于板内碱性玄武岩。在TiO2-Zr 构造环境判别图（图4d）中，所有样品均落入板内玄武岩WPB 中。在Ti/1000-V 图解（图4f）中玄武岩岩落在洋岛玄武岩（OIB＋AB）、洋中脊玄武岩（MORB）区域内，因此，柯月玄武岩为具有OIB 特征的玄武岩，其形成构造环境为板内环境。

Ti/100-Zr-Y*3;A-钙碱性玄武岩；B-MORB+岛弧拉斑玄武岩+钙碱性玄武岩；C-岛弧拉斑玄武岩；D-板内玄武岩；Nb*2-Zr/4-Y 图解；A1-板内碱性玄武岩；A2-板内碱性玄武岩+板内拉斑玄武岩；B-EtypeMORB；C-板内拉斑玄武岩+火山弧玄武岩；DN-MORB 和火山弧玄武岩；Zr-Zr/Y IAB-岛弧玄武岩;WPB-板内玄武岩; MORB-洋中脊玄武岩；TiO2-Zr：VAB-火山弧玄武岩;WPB-板内玄武岩; MORB-洋中脊玄武岩；Th/Yb-Nb/Yb OIB-洋岛玄武岩；EMORB 异常洋中脊玄武岩；N-MORB 正常洋中脊玄武岩；Ti/1000-V；IAT-岛弧拉斑玄武岩；CFB-大陆溢流玄武岩；OIB＋AB-洋岛玄武岩＋碱性玄武岩。

通过对比，可以很明显的看出柯月玄武岩与OIB型玄武岩的Ti、Zr、Y、Nb元素含量几乎一致。

表2 柯月玄武岩与典型OIB型玄武岩Ti、Zr、Y、Nb元素特征（单位：ppm）

4.2 岩浆源区地球化学特征

柯月辉绿岩锆石U-Pb 年龄为138.1Ma±4.5 Ma（MSWD=2.10），侵位于早白垩世[20]。邻区扎西康矿区内辉绿岩锆石U-Pb年龄为132.9Ma±2.4 Ma[21]。与洛扎地区基性岩墙群（138.0±3.5Ma）[22]及错美大火成岩省（130Ma～133Ma）[23，24]的侵位年龄相近，均为早白垩世侵入的火成岩。就年代学而言，存在耦合关系，岩石成因具有可类比性，根据江思宏[25]等对江孜-哲古一带基性岩脉Pb-Sr-Nd 同位素研究表明，藏南基性岩可能主要来自亏损地幔，部分来自富集地幔。用Th/Yb-Nb/Yb 图解可以区分地幔源区和岩浆上升过程中流体或熔体对微量元素的贡献，未受后期过程影响的元素应该投影在地幔序列里[26，27]，本区的玄武岩样品大部分落入地幔序列（图4e），基本上说明这些元素主要受岩浆源区控制，后期过程对其影响很弱。

如图所示，本区玄武岩样品的投影点介于OIB和E-MORB 之间，结合稀土元素配分模式图（图3a）和微量元素蛛网图（图3b）所显示玄武岩样品与OIB基本一致的特征，及表2 显示的，本区玄武岩的Ti、Zr、Y、Nb含量与典型OIB型玄武岩很接近，我们认为柯月玄武岩的岩浆来自具有OIB特征的地幔源区。

4.3 碱性玄武岩的成因

与原始地幔起源的初始玄武质岩浆相比，柯月碱性玄武岩具有较低的Cr、Ni、Co等元素含量。本区玄武岩中的Nb 含量（16.91×10-6～45.17×10-6）高于典型岛弧的Nb 含量（＜2×10-6），表明该套碱性玄武岩不可能是岛弧岩浆作用的产物。柯月碱性玄武岩不发育Nb、Ta 负异常，表明岩石没有受到明显的地壳物质的混染。岩石的Ti/V比值（除一件为22.7外，其余为32.8～85.7，图4f）远高于典型MORB 的相应值（约25），表明本区碱性玄武岩起源于一个相对富集的地幔源区。碱性玄武岩原始地幔标准化配分型式（图3b），呈较典型的隆起型（驼峰式）分布型式，以Rb、Th、Nb的较强富集为特征，这一显著地地球化学特征与岛弧火山岩和洋脊玄武岩均有明显区别，总体显示为板内火山岩的地球化学特征。