吳德新, 趙元藝, 劉朝強, 許 虹, 李玉昌, 李玉彬, 雷曉光

1)中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100 083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 1 00037;

3)西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊, 青海格爾木 8160 00

西藏多不雜礦集區(qū)斑巖銅礦地球化學(xué)指標(biāo)研究

吳德新1), 趙元藝2)*, 劉朝強3), 許 虹1), 李玉昌3), 李玉彬3), 雷曉光3)

1)中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100 083;

2)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 1 00037;

3)西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊, 青海格爾木 8160 00

多不雜礦集區(qū)位于西藏改則縣北部, 是近些年發(fā)現(xiàn)的超大型斑巖型銅礦床, 在以多不雜為中心, 東西長約30 km, 南北寬約10 km的范圍內(nèi), 包括多不雜、波龍、色那、拿頓、拿若、尕爾勤和鐵格龍7個礦區(qū)。本文在前人工作的基礎(chǔ)上, 通過對礦集區(qū)鉆孔巖芯樣品地球化學(xué)數(shù)據(jù)進行旋轉(zhuǎn)正交因子處理和成礦元素Cu與稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、微量元素U、Th的相關(guān)性分析, 發(fā)現(xiàn)輕重稀土元素均在 Cu礦(化)體部位相對富集。另外微量元素 U、Th(尤其是 Th), 與金屬元素Cu含量隨深度的變化也存在一定的對應(yīng)關(guān)系, 在Cu礦化部位相對富集。研究表明稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y與微量元素U、Th可能是一種潛在有效的礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)指標(biāo)。

多不雜礦集區(qū); 斑巖銅礦; 地球化學(xué)指標(biāo); 西藏

近年來在我國新疆與西藏發(fā)現(xiàn)有較為豐富的斑巖銅礦(侯增謙等, 2001; 曲曉明等, 20 01; 王軍等, 2010), 其中藏北西部的多不雜就是近些年發(fā)現(xiàn)的重要的斑巖型銅礦床之一, 該礦床位于西藏改則縣北部, 以多不雜為中心, 在東西長約30 km, 南北寬約10 km的范圍內(nèi), 分布有多不雜、波龍、拿頓、拿若、色那、尕爾勤和鐵格龍等多處斑巖型銅金礦床(點),目前已完成的鉆探工作量累計達(dá)到約 24 k m, 探明的(333＋3341)資源量銅704.7萬噸, 伴生金168.8 t,為一“有望探明千萬噸以上銅多金屬資源基地”。

以往礦床勘查中廣泛使用常量化學(xué)組分MgO、K2O和Na2O等, 及微量元素Pb、Zn、As、Sb、Ag、Au等元素作為地球化學(xué)指標(biāo), 利用Cu與這些元素的異常組合、組分分帶、濃度分帶等特征, 為判斷異常的成礦潛力及礦床產(chǎn)出位置等提供地球化學(xué)信息(趙元藝等, 1997; 任天祥等, 1998; 史長義等, 2002; C ameron et al., 2004; Fang et al., 2007; Sheppard et al., 2009; 馬生明等, 2009 b, 2011; Boomeri et al., 200 9; Afzal et al., 2010)。為了彌補Zn、As、Sb、Ag、Au等元素作為地球化學(xué)指標(biāo)在勘探深部隱伏礦床的不足, 馬生明等(2009a)在大興安嶺中北段烏奴吐格山斑巖型銅鉬礦床開展了利用微量元素判別異常成礦前景礦化類型及礦體賦存部位。然而前人很少以稀土元素作為地球化學(xué)指標(biāo)研究其與斑巖銅礦床的礦化關(guān)系。本文在綜合前人研究基礎(chǔ)上, 通過對礦區(qū)鉆孔樣品中主量元素和微量元素的含量與成礦元素含量關(guān)系的研究, 提供了新的地球化學(xué)指標(biāo), 對推動多不雜及相似地區(qū)的找礦具有重要的理論指導(dǎo)意義。

1 礦床地質(zhì)特征

多不雜礦集區(qū)處于班公湖-怒江縫合帶北側(cè), 羌塘地塊的南緣。該礦集區(qū)是新近發(fā)現(xiàn)的具有超大型遠(yuǎn)景的典型富金斑巖銅礦床(李光明等, 2007; 李金祥等, 2008), 為與淺成斑巖體侵入有關(guān)的高溫巖漿熱液型礦床(佘宏全等, 2006)。多不雜礦集區(qū)包括多不雜、波龍、拿頓、拿若、色那、鐵格龍和尕爾勤7個礦區(qū)(圖1)。

多不雜礦集區(qū)出露地層主要有中侏羅統(tǒng)色哇組和曲色組砂巖和粉砂巖(J2s)、下白堊統(tǒng)美日切組(K1m)的火山碎屑巖夾安山玢巖建造和新近系康托組(N1k)。

礦集區(qū)位于羌塘-三江復(fù)合板片南緣多不雜構(gòu)造巖漿帶上, 該地區(qū)巖漿活動不僅有侵入活動, 亦有噴發(fā)和噴溢?？傮w上巖漿活動以噴發(fā)、噴溢及淺成侵入巖為主, 具多期活動特征。區(qū)內(nèi)基性(主要為輝長巖, 輝綠巖、中酸性(以閃長巖類、花崗閃長斑巖類為主)及酸性巖體均有出露, 規(guī)模一般較小, 往往是成帶分布, 成群出現(xiàn)。形成時代為燕山晚期。

圖1 多不雜礦集區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)張?zhí)炱降? 2007; 呂立娜等, 2011改繪)Fig.1 Generalized regional geological map of the Dobzha ore concentration area (modified after ZHANG Tian-ping et al., 2007; Lü Li-na et al., 2011)

多不雜礦區(qū)南部的班公湖-康托-茲格當(dāng)錯斷裂為一超殼斷裂, 是羌塘-三江復(fù)合板片和岡底斯-念青唐古拉板片的分界斷裂, 也是班公湖-怒江縫合帶的北界斷裂, 早期北向俯沖, 晚期則南向逆沖。受該斷裂的影響, 多不雜地區(qū)次級斷裂構(gòu)造極為發(fā)育,總體有三組: 早期近東西向斷裂構(gòu)造; 后期北東向斷裂; 晚期北西向斷裂。這幾組斷裂構(gòu)造形成似菱形狀格架, 其中近東西向的斷裂表現(xiàn)為早期韌性特征, 晚期張扭性特征, 這組斷裂構(gòu)造為礦區(qū)內(nèi)主要含礦構(gòu)造。

礦集區(qū)巖石種類多, 有砂巖、火山沉積巖及侵入斑巖等, 其中含礦斑巖主要為花崗閃長斑巖(圖2d、2f)與云英閃長玢巖(圖 2h、3b、3c)。多具斑狀結(jié)構(gòu), 巖體邊緣往往有不等粒結(jié)構(gòu), 以塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造為主。斑晶成分有斜長石、鉀長石、石英、黑云母, 基質(zhì)成分有石英、斜長石、黑云母及副礦物磷灰石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、黃鐵礦等。礦石礦物主要有黃銅礦(圖 3e)、黃鐵礦(圖 3e)、磁鐵礦(圖3f)、褐鐵礦、孔雀石、方鉛礦、輝鉬礦(圖3e)和赤鐵礦(圖3h)等, 脈石礦物有斜長石、石英、黑云母、鉀長石、絹云母、綠泥石、綠簾石、碳酸鹽礦物(圖3d)、鋯石、榍石、金紅石、陽起石等。

巖石蝕變礦化包含有硅化、絹云母化、綠泥石化(圖3c)、綠簾石化(圖3c)等以及孔雀石化(圖2c)、藍(lán)銅礦化、黃銅礦化、黃鐵礦化、錳礦化、輝銅礦化、褐鐵礦化。自含礦斑巖體中心向外,環(huán)繞斑巖可以劃分出3個主要的蝕變帶, 依次為鉀硅化+絹英巖化帶、絹英巖化帶(圖3a、3d)和角巖化帶(圖2g)+青磐巖化帶(圖3c)。鉀硅化+絹英巖化帶分布于斑巖體內(nèi), 早期為鉀化和硅化蝕變, 被后期強烈的絹英巖化蝕變疊加。其中礦化往往分布于巖體、巖體接觸帶及近巖體蝕變圍巖中, 自巖體向外主要表現(xiàn)為:細(xì)、微細(xì)粒浸染狀黃銅礦化伴有輝鉬礦化, 黃鐵礦化不發(fā)育-細(xì)脈浸染狀黃銅礦化, 細(xì)脈狀輝鉬礦化-塊狀黃鐵礦化、細(xì)脈浸染狀黃銅礦化-黃鐵礦化, 偶見黃銅礦化。Cu含量在接觸帶附近高, 向巖體和圍巖含量降低。次生氧化淋濾與地形有關(guān), 總是由高處向低處富集。

2 樣品測試及地球化學(xué)指標(biāo)

2.1 樣品測試

本文采集了多不雜礦集區(qū)尕爾勤、波龍、多不雜以及拿若礦區(qū)共 7個鉆孔 159件樣品, 通過測試得到了包括常量元素、微量元素在內(nèi)的59個氧化物與元素的分析數(shù)據(jù)。

常量元素的測定依據(jù)與方法為 GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法X射線熒光光譜法, 測試儀器為飛利浦 PW2404X射線熒光光譜儀, 總分析精度優(yōu)于2%RSD; 微量元素的測定依據(jù)與方法為D/ZT0223-2001(電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)),測試儀器為Finnigan MAT制造的HR-ICP-MS, 測定精度優(yōu)于10% RSD。測試單位為核工業(yè)地質(zhì)研究院分析測試研究中心。

2.2 地球化學(xué)指標(biāo)

隨著地質(zhì)找礦工作的深入和找礦難度的加大,對地球化學(xué)指標(biāo)提出了更高要求, 研究提取地球化學(xué)勘查新指標(biāo)對提高找礦效率意義重大(弓秋麗等, 2009)。常量元素和微量元素在含礦巖體或圍巖中的含量變化規(guī)律及其與成礦金屬元素的相關(guān)性的研究與探索越來越受到地質(zhì)工作者的重視, 人們通過元素的遷入遷出方式和含量的變化規(guī)律研究, 以常量元素或微量元素作為地球化學(xué)指標(biāo)來闡釋礦床的形成過程或成礦階段(凌其聰?shù)? 2001; 馬生明等, 2009b), 進一步豐富了找礦方面的理論和方法。

2.2.1 因子分析

本文為減少誤差及保證分析的準(zhǔn)確性, 從采集的 7個鉆孔中重點選擇巖性為斑巖的尕爾勤鉆孔(GEQ)、多不雜鉆孔(17102、701、801)樣品的化學(xué)分析數(shù)據(jù), 進行礦集區(qū)氧化物與元素之間的旋轉(zhuǎn)正交處理與因子分析計算。分析結(jié)果(表1)顯示, 當(dāng)取前 8個因子時, 方差貢獻(xiàn)累計百分比達(dá) 83.97%, 即這8個因子包含了該礦集區(qū)成礦過程近84%的信息,它們能反映礦集區(qū)所發(fā)生的主要地質(zhì)事件(趙元藝等, 1997); 而且在第一個因子中, Cu 的載荷量達(dá)0.572, M o載荷量達(dá) 0.854, 充分反映出該礦區(qū)是Cu(Mo)礦。此外, 第一因子中的稀土元素(除Pm)、Th和 U等地球化學(xué)指標(biāo)也顯示出與成礦金屬元素Cu的緊密關(guān)系(表1)。其中:

F1因子主成分為 La-Ce-Pr-Nd-Sm-Eu-Gd-Tb-Dy-Ho-Er-Tm-Yb-Lu-Y-Mo-Re-U-Be-Se-Th-Cu-CaO等, 它代表一期的Cu、Mo金屬成礦階段, 在這一時期, 伴有稀土元素、U、Be、Se、Th等元素的帶入; CaO的帶入可能致使碳酸鹽化, 與前人提到的方解石為脈石礦物之一的事實相符(佘宏全等, 2006; 李光明等, 2007; 李金祥等, 2008)。

F2因 子 主 成 分 為 Hf-Zr-Ta-V-Ga-Sc-Nb-Th-As-Al2O3-Cr-TiO2-∣SiO2∣-W-P2O5-Rb 等 ,由于該礦集區(qū)的成礦金屬元素主要為Cu、Mo、Au,同時根據(jù)因子中 SiO2和 W 的帶入帶出關(guān)系, 因子F2代表在這一期的熱液活動中, 帶入大量的 SiO2,帶出其他成分, 為硅化階段(佘宏全等, 2006; 李光明等, 2007; 李金祥等, 2008)。

F3因子主成分為 Ni-MnO-Zn-FeO-MgO-Co-Fe2O3等, 它代表了閃鋅礦化與磁鐵礦化時期, 發(fā)生磁鐵礦化蝕變(佘宏全等, 2006)。

圖2 礦集區(qū)鉆探與標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig.2 Drilling, rock samples and micrographs in the Dobzha ore concentration area

圖3 礦集區(qū)典型巖石和金屬礦物顯微照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs of typical rocks and metallic minerals in the Dobzha ore concentration area

F4因子主成分為Ti-K2O-Rb-Ba等, 其代表了礦床鉀化階段, 與前人劃分的鉀化帶相對應(yīng)(佘宏全等, 2006; 李光明等, 2007; 李金祥等, 2008), 同時伴有Rb、Ba等元素的帶入, 正好也符合這幾種元素之間的相似性。

表1 旋轉(zhuǎn)正交因子特征值Table 1 Values of rotating orthogonal factor

F5因子主成分為Na2O-Sr-Cs等, 富含 Na2O的一期流體活動, 并有Sr、Cs帶入。

F6因子主成分為Li等, 代表該時期或許為堿性礦物形成的階段。

F7因子主成分為Au-Se-In等, 主要是體現(xiàn)出該礦區(qū)Au礦化階段并有Se、In元素的帶入。

F8因子主成分為 Pb等, 其代表一期流體富含Pb的熱液作用階段, 與成礦晚期的硫化物-石英-方解石階段相對應(yīng)(佘宏全等, 2006)。

2.2.2 地球化學(xué)指標(biāo)特征

根據(jù)在多不雜礦集區(qū)的 7個鉆孔采集的樣品的巖性及礦化等特征, 進一步繪制相關(guān)的巖心柱狀剖面示意圖, 從而更直觀地反映出礦集區(qū)的區(qū)域特征,并對接下來的地球化學(xué)指標(biāo)分析具有指導(dǎo)、對照意義。以簡潔明了為原則, 選用兩個具代表性的鉆孔巖心柱狀剖面示意圖(圖4)。

因子分析結(jié)果表明, 成礦金屬元素Cu與稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y以及U、Th等在礦體賦存中可能存在某些聯(lián)系——正相關(guān)性/負(fù)相關(guān)性。為了進一步探索出他們之間的聯(lián)系, 本文參考前人的類似研究(馬生明等, 2009a, b), 分別作出礦集區(qū)各礦床鉆孔稀土元素和微量元素U、Th含量變化與Cu含量空間關(guān)系示意圖, 鉆孔17102, 701, 801和GRQ的巖性主要為花崗閃長斑巖。本文依據(jù)樣品數(shù)多, 鉆孔深, 巖性為成礦斑巖等因素的綜合考慮, 以17102鉆孔(圖 5-a)與 701鉆孔(圖 5-b)數(shù)據(jù)作為研究對象,進行深入探討。

圖4 多不雜礦集區(qū)鉆孔剖面示意圖Fig.4 Schematic drilling section of the Dobzha ore concentration area

從圖5中, 可以清楚地發(fā)現(xiàn), 在稀土元素(LREE與 HREE)內(nèi)部之間, 各元素的含量隨深度的變化幾乎一致, 這表明稀土元素之間本身的相似性; 同時也不難發(fā)現(xiàn)金屬元素 Cu含量隨深度的變化規(guī)律性與稀土元素含量隨深度的變化規(guī)律性很相似, 在Cu含量隨深度變化出現(xiàn)明顯峰值的 150 m, 220 m, 330 m以及380 m位置, 輕稀土元素(LREE)、重稀土元素(HREE)、Th和 U含量隨深度變化關(guān)系圖上也出現(xiàn)明顯的峰值, 一一對應(yīng), 表明稀土元素(REE)、Th、U在Cu礦化體部位相對富集。

圖 6顯示出, 在輕稀土元素和重稀土元素之間,二者的含量隨深度的變化幾乎一致, 這也表明相對其它元素而言, 稀土元素內(nèi)部元素之間的相似性;金屬元素 Cu含量隨深度變化的規(guī)律性與稀土元素含量隨深度的變化規(guī)律性也存在相似之處, 在Cu的曲線圖上, 可以描述出兩個異常峰值, 在稀土元素REE曲線圖上也有兩個異常峰值, 且REE曲線圖上的異常峰值的位置和 Cu的變化曲線上的異常峰值的位置一致, 雖然各自的兩異常峰值大小沒有對應(yīng)上, 但也說明, 稀土元素在Cu礦化體部位是相對富集的。此外, 值得注意的是就空間關(guān)系示意圖的波峰波谷出現(xiàn)的位置, 此鉆孔顯示出Th較稀土元素和U與Cu對應(yīng)關(guān)系更相似, 進一步說明了Th和成礦元素Cu之間存在較密切的關(guān)系, Th含量與Cu含量隨深部變化一致, 或者說, Th 對礦體位置也具有指示作用。

圖5 多不雜斑巖銅礦床17102鉆孔微量元素異常與Cu礦化體空間關(guān)系示意圖(其中元素的含量單位: 10-6)Fig.5 Correlations between trace elements and Cu of drill hole 17102 in the Dobzha porphyry copper deposit (content unit of elements: 10-6)

圖6 多不雜斑巖銅礦床701鉆孔微量元素異常與Cu礦化體空間關(guān)系示意圖(其中元素的含量單位: 10-6)Fig.6 Correlations between trace elements and Cu of drill hole 701 in the Dobzha porphyry copper deposit (content unit of elements: 10-6)

3 討論

3.1 確定地球化學(xué)指標(biāo)方法的可靠性

前人在對玉龍斑巖銅礦和德興斑巖銅礦研究中,依據(jù)元素與地球化學(xué)性質(zhì)異?？臻g疊合程度及其與地質(zhì)背景的關(guān)系, 將相關(guān)的元素異常劃分為: (1)直接指示元素異常組合: C u、Au、Pb、Mo、Ag、Cd等, (2)間接指示元素異常組合: As、Sb、Bi和W、Sn等, (3)成礦環(huán)境元素異常組合: Fe、Mg、Mn、K、Na等(任天祥等, 1998; 史長義等, 2002)。在多寶山斑巖銅礦研究中發(fā)現(xiàn), Cu、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、W、Pb、Zn在礦床中形成具有一定規(guī)模和強度的異常, 可以作為指示元素; K2O的正異常和Na2O的負(fù)異常呈鏡像對稱, 具有一定規(guī)模, 它們也可作為指示元素; 此外 Sb可作為遠(yuǎn)程指示元素, Ag和As可為近礦指示元素, Bi和W可作為礦體尾部指示元素等(趙元藝等, 1997)。依據(jù)江西城門山、內(nèi)蒙古烏奴格吐山、甘肅白山堂三個斑巖型Cu(Mo)礦床試驗資料,也進一步探討了斑巖型 Cu-Mo礦床中微量元素的富集貧化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在 3個試驗區(qū)內(nèi)總體發(fā)生富集的微量元素除Cu、Mo以外, 還有Zn、As、Sb、Ag、Au、W、Sn、Cd、In、S等(馬生明等, 2009b)。另外, 也有利用 Cl、Na、As、Cu、Zn、Cd等元素的地球化學(xué)異常找深部礦(Cameron et al., 2004); 利用F、Cl元素含量異常探討Miduk斑巖銅礦的銅礦化過程(Boomeri et al., 2009); 利用水系沉積物中Cd, Cu, K2O, Pb, Sb, Se和Zn等的異常, 探討它們與斑巖銅礦床的關(guān)系(Sheppard et al., 2009); 此外還有利用Cu、Au、Mo元素的區(qū)域上的異常的多重分形模型研究伊朗中部斑巖銅礦系統(tǒng)等(Afzal et al., 2010)。

不同地區(qū) Cu礦化指示元素富集程度存在巨大差異, 導(dǎo)致無法利用這些元素的含量來定量評價地球化學(xué)異常的成礦前景。為了彌補 Zn、As、Sb、Ag、Au等元素作為地球化學(xué)指標(biāo)在勘探深部隱伏礦床的不足, 在大興安嶺中北段烏奴格吐山斑巖型CuMo礦床和罕達(dá)蓋矽卡巖型FeCu礦床利用稀土元素判別異常成礦前景礦化類型及礦體賦存部位的研究結(jié)果顯示, 稀土元素在烏奴格吐山斑巖型Cu(Mo)礦床中總體貧化, 但是重稀土元素在Cu礦化體部位相對富集(馬生明等, 2009a)。

可以看出, 以往利用地球化學(xué)指標(biāo)勘查礦床的思路主要是根據(jù)水系沉積物中的元素含量異?；驇r石樣品中的Cu、Pb、Zn、As、Sb、Ag、Au、MgO、K2O和 Na2O元素異常來確認(rèn)指示元素從而圈閉可能賦礦區(qū)域。

本文確定地球化學(xué)指標(biāo)的方法: 首先, 根據(jù)巖石樣品種類齊全、數(shù)量足的原則進行野外采樣, 共采集 7個鉆孔 159個樣品并進行樣品測試, 得到了包括主量元素與微量元素在內(nèi)的 59個元素的化學(xué)分析數(shù)據(jù); 并對 5個鉆孔的數(shù)據(jù), 運用旋轉(zhuǎn)正交因子方法進行數(shù)據(jù)的處理并分析, 得到旋轉(zhuǎn)正交因子解, 確定元素與主成礦元素的相關(guān)性, 最后結(jié)合元素在鉆孔剖面中與主成礦元素相關(guān)的元素含量變化關(guān)系圖, 確定地球化學(xué)指標(biāo)。本文最終從 5個鉆孔中選取具代表性兩個鉆孔(17102鉆孔和 701鉆孔)的剖面示意圖(圖4)和關(guān)系圖(圖5, 6)?？梢钥闯? 本文地球化學(xué)指標(biāo)的確定方法是可靠的, 既有元素之間的相關(guān)性統(tǒng)計分析, 又有地球化學(xué)圖解的支持。

3.2 多不雜礦集區(qū)地球化學(xué)指標(biāo)

多不雜礦集區(qū), 輕稀土元素與重稀土元素的含量隨深度的變化幾乎一致(圖5, 6), 表明相對其它元素, 稀土元素之間本身的相似性; 同時也不難發(fā)現(xiàn)金屬元素 Cu含量隨深度的變化規(guī)律性與稀土元素含量隨深度的變化的規(guī)律性相似, 波峰與波谷一一對應(yīng), 即稀土元素在Cu礦化體部位相對富集。在烏奴吐格山斑巖銅礦研究中僅發(fā)現(xiàn)重稀土元素在礦化體部位相對富集(馬生明等, 2009a), 而本次工作發(fā)現(xiàn)輕稀土元素也在Cu礦化體部位均相對富集, 即整個稀土元素在 Cu礦化體部位都是相對富集; 此外微量元素元素 U、Th, 尤其是 Th, 與金屬元素 Cu含量隨深度的變化規(guī)律存在一定的對應(yīng)關(guān)系, 在Cu礦化體部位均相對富集。因此, 除稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y之外, 微量元素U、Th也可以作為多不雜礦集區(qū)的地球化學(xué)指標(biāo), 可以示蹤銅元素富集形成斑巖銅礦過程。

3.3 地球化學(xué)指標(biāo)的找礦意義

各種成礦地質(zhì)過程漫長而復(fù)雜, 其中包含能量的轉(zhuǎn)化與釋放過程以及物質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。而元素的遷移幾乎伴隨著礦床成礦過程, 每一種元素都從不同的側(cè)面記錄著地質(zhì)作用, 元素與礦密不可分。作為不相容元素的U、Th和REE, 也稱為親石元素, 它們主要集中在巖石圈, 特別是地殼中, 它們在指示巖漿成因及演化方面具有特殊的地質(zhì)意義, 常有學(xué)者利用元素比值如 La/Sm-La等圖解解釋巖漿是部分熔融還是結(jié)晶分異形成(劉英俊等, 1984; 唐菊興等, 2010)。

上述的因子分析結(jié)果顯示稀土元素及微量元素U、Th與Cu為同一階段地質(zhì)作用的產(chǎn)物, 表明在成礦過程中, 稀土元素及微量元素U、Th與Cu有著相似的地球化學(xué)行為, 即銅的成礦過程伴隨著這些微量元素的遷移和沉淀。此外, 稀土元素及微量元素U、Th與Cu的關(guān)系示意圖直觀地顯示出稀土元素及微量元素U、Th在Cu礦化體部位相對富集, 由此推測稀土元素及微量元素U、Th可以作為銅礦體的指示標(biāo)志, 用來指示礦體的賦存位置。

同時, 隨著地表或近地表的礦產(chǎn)越來越多地被勘查開發(fā), 工作程度也較高, 元素地球化學(xué)在地質(zhì)領(lǐng)域的理論及指導(dǎo)日益成熟, 其對于地表礦產(chǎn)勘探精確度很高。但是隨著找礦難度的加大, 特別是隱伏礦的找礦需求, 原有的元素地球化學(xué)理論體系或研究的成果結(jié)論已不能滿足需要, 如地球化學(xué)異常評價的定量化、部分“高、大、全”異常不成礦而某些弱小異常卻與礦化有關(guān)等問題一直困擾地球化學(xué)勘查方法技術(shù)發(fā)展及其找礦效果。因此, 綜合的、深入的研究元素地球化學(xué)特征與礦床的關(guān)系顯得很緊迫, 而通過本文的地球化學(xué)指標(biāo)的研究結(jié)論, 可以預(yù)見稀土元素與U、Th等元素指標(biāo)在區(qū)分礦致異常與非礦異常、判斷異常礦化類型、指示礦化體賦存部位等方面的作用重大, 不可忽略, 很有可能成為將來深部找礦的理論依據(jù)之一, 對促進學(xué)科領(lǐng)域進步和發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響, 為地球化學(xué)異常評價方法技術(shù)研究指明方向(馬生明等, 2009a)。

4 結(jié)論

1)根據(jù)礦集區(qū)巖芯樣品的常量元素與微量元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)的因子分析計算, 結(jié)果顯示成礦金屬元素 Cu與稀土元素 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和微量元素U、Th等在同一因子, 表明這些元素之間具有較大的相關(guān)性, 為同一熱液活動的產(chǎn)物, 銅的成礦過程伴隨著這些微量元素的遷移和沉淀, 說明銅的富集成礦作用是一個特殊的地質(zhì)過程。這對促進人們對礦床成礦作用的認(rèn)識有重要意義。

2)成礦金屬元素 Cu含量隨深度的變化規(guī)律性與稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和微量元素U、Th含量隨深度的變化規(guī)律性相似, 二者整體上成正相關(guān)性。稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y和微量元素U、Th在 Cu礦化體部位是相對富集的, 對該礦集區(qū)礦體具有指示作用; 表明稀土元素及微量元素 U、Th可能是一種潛在有效的礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)指標(biāo)。這一研究結(jié)果對于地球化學(xué)勘查領(lǐng)域的發(fā)展無疑將會起到積極的推動作用, 是對原有的地球化學(xué)指標(biāo)的補充與完善, 盡管該方法的運用不是很廣泛, 但仍不失作為一種新的地球化學(xué)勘查方法, 值得繼續(xù)研究并用于指導(dǎo)斑巖銅礦區(qū)勘查工作。

致謝: 野外工作期間, 得到國家地質(zhì)實驗測試中心樊興濤工程師、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士研究生宋亮,西藏地質(zhì)調(diào)查院劉鴻飛院長, 西藏地質(zhì)勘查局第五地質(zhì)大隊陳紅旗總工程師、徐志忠副總工程師、張?zhí)炱礁呒壒こ處煹拇罅椭? 室內(nèi)的碎樣工作由廊坊市科達(dá)礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成; 主量與微量元素的測試工作由張彥輝等同志完成; 數(shù)據(jù)處理得到中國地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士研究生李波濤的幫助。在此對上述單位與人員一并表示衷心的感謝。

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中國地質(zhì)科學(xué)院楊經(jīng)綏研究團隊獲國家自然科學(xué)二等獎

2012年2月14日, 胡錦濤等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人在人民大會堂向“2011年度國家科學(xué)技術(shù)獎”的獲獎?wù)呤讵?。中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室楊經(jīng)綏、許志琴、李海兵、張建新、吳才來等研究團隊完成的“青藏高原地體拼合和碰撞造山”項目獲國家自然科學(xué)二等獎。

大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室長期致力于青藏高原大陸動力學(xué)研究, 多年來他們在青藏高原開展了全面的、艱苦卓絕的野外地質(zhì)調(diào)查, 取得許多重要發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新性成果。

2011年全國共評出自然科學(xué)二等獎36項, 一等獎空缺。

本刊編輯部 采編

Geochemical Indicators of Porphyry Copper Deposits in the Dobzha Ore Concentration Area, Tibet

WU De-xin1), ZHAO Yuan-yi2), LIU Chao-qiang3), XU Hong1), LI Yu-chang3), LI Yu-bin3),

LEI Xiao-guang3)

1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Mineralization and Resource Evaluation Key Laboratory of Ministry of Land and Resources, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;
3) No.5 Geological Party, Tibet Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Golmud, Qinghai 816000

The Dobzha ore-c oncentration area in northern Geize County of T ibet is co mposed of superlarge porphyry copper deposits discovered in recent years.In an area 30 km long in EW direction and 10 km wide in NS direction with Dobzha as the center, there are seven c opper deposits, i.e., Dobzha, Bo long, Sena, Nadun, Naruo, Gaerqin and Tiegelong.On t he basi s o f pre vious work a nd through the rot ating ort hogonal factor analy sis o f geochemical data of the core rock samples and the correlation analysis between the metallogenic elements such as Cu and rare earth elem ents La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Y and trace elements U and Th, the author s have fo und that LREE and HREE show relative enri chment i n the positi on of Cu or e (mineralization) body, so do trace elements U and Th , especially Th, which show some positive correlation with Cu with the increasing drilling depth.It can be inferred that the rare earth elements and trace elements U and Th might serve as potentially effective geochemical indicators in mineral exploration.

Dobzha ore district; porphyry copper deposit; geochemical indicator; Tibet

P595; P618.41

A

10.3975/cagsb.2012.02.07

本文由國家973項目(編號: 2011CB403103)、國家科技支撐課題(編號: 2006BAB01A05)和中國地質(zhì)調(diào)查局青藏專項“西藏班公湖-怒江成礦帶找礦遠(yuǎn)景區(qū)評價”(編號: 1212010818097)聯(lián)合資助。

2011-11-11; 改回日期: 2011-12-13。責(zé)任編輯: 張改俠。

吳德新, 男, 1987年生。碩士研究生。從事礦物、巖石、礦床學(xué)專業(yè)研究。E-mail: wudexing888@163.com。

*通訊作者: 趙元藝, 男, 1966年生。研究員。從事礦床學(xué)、地球化學(xué)研究。E-mail: yuanyizhao2@sina.com。