向文帥，高小衛(wèi)，程 湘

XIANG Wen-Shuai,GAO Xiao-Wei,CHENG Xiang

（中國地質調查局武漢地質調查中心，武漢430205）

(Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan,430205)

印尼蘇門答臘島蘇利特河銅礦地質特征

向文帥，高小衛(wèi)，程 湘

XIANG Wen-Shuai,GAO Xiao-Wei,CHENG Xiang

（中國地質調查局武漢地質調查中心，武漢430205）

(Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan,430205)

印尼蘇門答臘島西部的蘇利特河銅礦床代表了侏羅紀-早白堊世巖漿弧相關的銅金成礦期次。為了總結其特征并指導該區(qū)找礦實踐，本文對其地質背景、巖相學和主量及微量元素特征進行了研究。巖石地球化學特征表明：該礦床矽卡巖主量元素與巖漿巖相比，其CaO含量增多，SiO2、Al2O3、K2O以及Na2O含量降低；在FAM圖解和FeOt-MgO-Al2O3圖解中，礦化矽卡巖落在變質閃長斑巖附近，但是二者的REE配分模式不盡相同：閃長斑巖巖體具有更高的∑w(REE)含量和Eu正異常，而矽卡巖普遍表現(xiàn)為Eu負異常。綜合主量元素地球化學和年代學的證據(jù)，蘇利特河礦床時代可能為早侏羅世以后，屬于造山后和碰撞后階段的板內巖漿活動的產(chǎn)物。

蘇利特河銅礦；矽卡巖；稀土元素；蘇門答臘島

印度尼西亞作為我國大陸周邊距離較近且環(huán)境較好的國家之一，其礦產(chǎn)開發(fā)及投資前景良好。且該國金屬礦產(chǎn)資源豐富，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個世界級的超大型礦床。印尼的礦產(chǎn)資源主要分布在板塊過渡帶和穩(wěn)定地臺區(qū)[1]，而位于印度洋板塊與巽他陸塊俯沖碰撞過渡帶的蘇門答臘島，自古以來就有悠久的礦產(chǎn)開發(fā)史，特別是金、銀等貴金屬以及銅、鉛、鋅、錫等有色金屬[2]。本文研究的蘇利特河（Sulit Air）銅礦位于蘇門答臘島中部一個重要的礦集區(qū)內（周邊還有若干其他礦床），是蘇門答臘島比較典型的矽卡巖型礦床。

1 地質背景

蘇門答臘島位于東南亞，是印度尼西亞最大的島嶼。該島含有豐富的金屬礦產(chǎn)資源和石油、天然氣等能源。蘇門答臘島具有“金島”的美稱，據(jù)統(tǒng)計截至1994年該島共產(chǎn)出91 t的金和937 t的銀（Van Leeuwen,1994），還有大量的斑巖型銅礦及熱液型錫礦及鉛鋅礦床[3]。

蘇門答臘島的主要地貌格局為西南部巴里散（Barisan）山脈區(qū)和東北部的弧后盆地區(qū)（圖1）。在構造上，該島以中央構造帶（MSTZ）為界可分為東蘇門答臘塊體和西蘇門答臘塊體[4]。晚石炭-早二疊世東蘇門答臘地塊伴隨“暹緬馬蘇地塊”一起從岡瓦納大陸分離出去（Metcalfe，1996）[5]；隨后暹緬馬蘇地塊和印支地塊在晚二疊世拼合，古特提斯洋隨之關閉消失；早三疊世，西蘇門答臘地塊與東蘇門答臘地塊走滑碰撞、拼合，構成了蘇門答臘島的主要地質格架[6]。

圖1 蘇門答臘島構造簡圖Fig.1 Simplified tectonic map of Sumatra

該島上廣泛出露前第三紀結晶基底，結晶基底被二疊-晚白堊世的花崗質巖漿巖所侵入，在巴里散山脈局部出露有第三紀的火山巖[7]。區(qū)內花崗巖分布廣泛，主要可以劃分為兩個階段。第一個階段是石炭-二疊紀與錫相關的S型花崗巖，來源于下地殼，主要分布在巴里散山脈附近及其東部；第二個階段為晚三疊世-早侏羅世花崗巖，主要分布在巴里散山脈西部，具有廣泛的成分范圍，從閃長巖到二長花崗巖不等，為陸緣火山弧成因[8-9]。蘇門答臘斷裂帶為島上最大的斷裂帶，其走向大致與巴里散山脈平行。

2 礦床地質特征

蘇利特河銅礦位于西蘇門答臘省巴東市東北50 km的巴里散山區(qū)，產(chǎn)于侏羅紀蘇利特河巖體與中晚三疊世灰?guī)r接觸帶上。1949年，Van Bemmelen在蘇利特河巖體周邊進行研究時即發(fā)現(xiàn)有矽卡巖型礦化及與侵入巖有關的礦化作用[10]。蘇利特河巖體的特殊意義在于，它代表了蘇門答臘島上較為重要的一次成礦時代，即侏羅紀-早白堊世巖漿弧相關的銅金成礦期。在中蘇門答臘島上，這一成礦期內有數(shù)個以侵入體為中心的礦床，其中包括麻拉西邦基，克拉揚湖以及蘇利特河。這些I型花崗巖體形成的銅金礦床與其鄰區(qū)的東蘇門答臘地塊內的與錫礦相關的S型花崗巖有明顯差異。

蘇利特河銅礦為矽卡巖型礦床，接觸帶上主要巖性為大理巖，多孔狀石榴石矽卡巖，石榴石化大理巖，硅灰石透輝石石榴石矽卡巖以及斑銅礦化透輝硅灰鈣鋁榴石矽卡巖等。礦體呈透鏡狀，礦石礦物為斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦、銅藍、孔雀石。原生金屬礦物主要為斑銅礦，呈細脈浸染狀分布。受研究區(qū)新生代碰撞造山運動以來頻繁的構造活動影響，導致礦體被強烈擠壓破碎和改造。

3 巖石學特征

蘇利特河礦區(qū)巖漿巖為閃長斑巖，略變質。巖石具有清晰可見的石英和被綠泥石化和綠簾石化的片狀黑云母斑晶，斑晶粒徑0.09～0.40 mm；基質中，顯微板條狀鈉奧長石嵌布于它形粒狀變晶的石英之中，石英變晶粒徑0.09～0.12 mm，其大小與石英斑晶相差不多，板條狀斜長石粒徑0.01 mm× 0.06 mm，于變晶石英之中雜亂分布，于變嵌晶中有顯微鱗片狀絹云母分布，局部板條狀斜長石略具定向性；基質中有微量呈針柱狀暗色綠簾石化的角閃石，鉀長石少見。

矽卡巖為灰色至褐灰色，巖石中各種礦物呈它形粒狀互相混雜產(chǎn)出。鈣鋁榴石或被包于硅灰石和透輝石之中，或成集合體呈條帶狀產(chǎn)出，硅灰石粒徑0.24 mm×4.80 mm。透輝石粒徑2.80 mm×4.80 mm。鈣鋁榴石粒徑0.16～0.48 mm。

大理巖主要礦物為近等軸粒狀方解石，含少量豆粒狀淺褐色石榴石變斑晶，方解石粒徑0.08～0.56 mm，變斑晶狀石榴石含量約占15%左右,豆粒粒徑2～5 mm左右，分布不均勻。

4 樣品采集與分析

本次研究分別在該地巖漿巖區(qū)和矽卡巖區(qū)對不同類型的巖石進行了地球化學采樣，每件樣品質量大于500 g，樣品帶回國內后，送華北有色地質勘查局燕郊中心實驗室進行測試。

測試方法：通過比色法，氟鹽取代-EDTA容量法，火焰光度法等方法分別測試主量元素的各項氧化物百分比含量；并通過電感耦合等離子體質譜法測定了樣品中14種稀土元素的含量。

5 巖石地球化學特征

5.1 主量元素

采集的樣品進行主量元素分析結果如表1所示，同時與蘇門答臘島其他類型巖漿巖進行對比。

礦區(qū)內變質的閃長斑巖SiO2含量（42.68%）偏低，較富集Fe2O3（17.41%）、FeO和K2O。SiO2含量與其NW方向的盧布西卡平幅（1︰25萬）中的印支期勞勞閃長巖比較接近，而與麻拉西邦基閃長巖體比較，則明顯降低[11]。因此，其原巖巖性可能偏向于基性至超基性（鐵鎂質）巖。同時，礦區(qū)矽卡巖相比巖漿巖，CaO含量明顯增多，Al2O3和 K2O以及Na2O含量則相對降低。由于巖漿演化晚期，隨著揮發(fā)分的增加，以及冷凝和壓力減小等作用，導致成礦流體進入巖漿和圍巖接觸帶，而這種CaO和Al2O3含量的反向趨勢變化，很有可能代表了接觸交代作用為雙交代模式。

礦區(qū)內的變質閃長斑巖樣品在FAM圖解（圖2a）上與勞勞閃長巖相同，主要落在拉斑玄武巖系列的范圍內，而區(qū)域上的麻拉西邦基閃長巖樣品則落在鈣堿性系列的范圍內。在FeOt-MgO-Al2O3圖解（圖2b）上，變質閃長斑巖的樣品落在大陸溢流玄武巖的范圍內，而麻拉西邦基閃長巖和勞勞閃長巖則落在造山帶的范圍內。這表明礦區(qū)內變質閃長斑巖的主量元素特征與區(qū)域上的閃長巖相比較略有不同，可能形成于不同的構造背景。其原巖應該是大陸板內裂陷盆地中的中基性-超基性淺成侵入巖，可能與裂陷槽中下地殼巖漿侵入有關。

表1 蘇利特河礦床矽卡巖和巖漿侵入巖與區(qū)域火成巖的巖石主量元素化學分析結果對比（%）Table 1 Major elements content comparison among regional volcanic rocks and Sulit Air intrusion rocks and skarn

圖2 巖漿侵入巖的FAM圖解(左)和FeOt-MgO-Al2O3圖解(右)Fig.2 FAM and FeOt-MgO-Al2O3plots for intrusion rocks

5.2 稀土元素分布模式

對采自該礦區(qū)的不同地質體的樣品進行測試后獲得的稀土元素數(shù)據(jù)如表2所示，各地質體的稀土元素分布模式有所不同，他們的稀土元素蛛網(wǎng)模式圖如圖3所示。

巖漿巖的稀土配分模式整體上為較為平緩的右傾曲線，具輕微正銪異常的輕稀土富集型分布模式（圖3）。其稀土總量較高，為Σw(REE)為70.76×10-6，具有弱銪正異常（銪異常指數(shù)δEu=1.128）。這種配分模式為大陸邊緣裂谷盆地常見的中基性-超基性巖REE配分模式。

表2 礦區(qū)巖石稀土元素分析結果（×10-6）Fig.2 Rare earth elements content of alteration rocks in Sulit Air area

圖3 稀土元素球粒隕石標準化模式圖[13]Fig.3 Chondrite-normalized REE pattern for alteration rocks in Sulit Air area

矽卡巖的各樣品的配分模式大致相同，均為輕稀土富集的右傾式曲線，都是表現(xiàn)為輕稀土元素段曲線較陡，而重稀土元素段較緩，具有負銪異常的特點。其稀土總量Σw(REE)與巖漿巖相比略低（為53.05×10-6～67.56×10-6），銪異常指數(shù)普遍小于1（δEu變化在0.735-0.959之間），為弱銪負異常。這種配分模式為大陸邊緣常見的REE配分模式。

6 討論

6.1 變質閃長斑巖和礦化矽卡巖的構造環(huán)境

巖石主量元素結果表明，矽卡巖與巖漿巖相比，CaO含量增多，Al2O3和K2O以及Na2O含量降低，有可能發(fā)生了雙交代作用。礦區(qū)內的石榴石矽卡巖和變質閃長斑巖特別富集Fe2O3。變閃長斑巖與鄰區(qū)的勞勞閃長巖一樣，屬于拉斑玄武巖系列（圖2a）。其原巖應該相當于大陸板內裂陷盆地中常見的變質的淺成鐵鎂質基性-超基性侵入巖，與納塔爾地區(qū)燕山早期沃伊拉群中-基性火山巖相似[14]，類似于大陸邊緣裂谷中的大陸溢流巖漿，形成構造環(huán)境可能與碰撞后的地殼伸展運動有關（圖2b）。這種大陸溢流巖漿常常出現(xiàn)在古特提斯構造帶的裂谷盆地或古大陸板塊內邊緣中，與青藏高原北羌塘盆地二疊紀高鈦玄武巖的大陸溢流性質相似[15]。

6.2 矽卡巖REE分布模式的控制因素

矽卡巖與巖漿巖的稀土元素數(shù)據(jù)表明，二者具有相似的REE配分模式，但巖漿巖Σw(REE)更高，同時矽卡巖普遍具有Eu負異常而巖漿巖則為正異常。

據(jù)徐明鉆(2011)研究，隨著巖石中親銅成礦元素的增加，稀土元素含量將表現(xiàn)出特有而一致的變化：一般為輕稀土較巖漿巖貧化而重稀土較為富集，且隨Cu的含量增加，稀土總量將降低。他提出Cu礦化越強，稀土元素越貧化[16]。而本次研究的測試結果顯示，閃長巖 DA021-2中 Cu含量為2.37%，而矽卡巖DA022-1中Cu含量則高達3.45%；同時，在表2上所顯示的稀土元素變化特點也和我國北山地區(qū)典型Cu礦稀土元素特點相同。

由于矽卡巖REE分布模式受多方面影響，巖漿巖、碳酸鹽巖和流體的作用都控制著其分布模式。由于雙交代作用，本區(qū)矽卡巖的REE總量降低，同時其分布模式也繼承了巖漿巖的輕稀土富集特點。矽卡巖與巖漿巖相比，REE具有Eu的負異常特點，可能是由于流體中Ca2+的作用，與原巖中斜長石的Eu2+進行類置同象，導致銪虧損。

6.3 構造-巖漿旋回和成礦過程

Imtihanah（2000）利用40Ar/39Ar方法獲得了9個蘇利特河深成巖套侵位的同位素年齡數(shù)值[17]，集中分布在203±6～189±13 Ma和149±3～138± 3 Ma兩個范圍內，分別落在早侏羅世和晚侏羅世時代間隔里，而缺乏中侏羅世的同位素年齡數(shù)。因此蘇利特河巖體應該是一個多期次的復合巖體，其侵位時間分別發(fā)生于印支期造山后期和燕山早期碰撞后期（即Post-collision）兩個構造-巖漿旋回。同時根據(jù)巖相古地理的恢復重建，蘇利特河地區(qū)在晚三疊世末至早白堊世時期是屬于Tuhur盆地的范圍內。這種大陸裂陷盆地環(huán)境有利于下地殼或上地?；?超基性巖漿侵入和巖漿演化末期流體的加入。隨著巖漿不斷上侵，溫壓降低，巖漿末期的礦漿-氣液混合體沿著接觸帶的薄弱位置就位，冷凝釋放的熱量促使圍巖與巖體接觸帶間發(fā)生雙交代作用形成矽卡巖。

7 結論

蘇利特河礦床的矽卡巖巖性主要為多孔狀石榴石矽卡巖，硅灰石透輝石石榴石矽卡巖以及斑銅礦化透輝硅灰鈣鋁榴石矽卡巖等。礦石礦物為斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦、銅藍、孔雀石。綜合主量元素地球化學和年代學的證據(jù)，蘇利特河礦床時代可能為早侏羅世以后，屬于造山后和碰撞后階段的板內巖漿活動的產(chǎn)物。

感謝印尼項目組的所有成員，以及湖北省地球物理勘查院和湖北省第四地質大隊的專家們給予野外工作和室內研究的幫助和指導；感謝楊振強教授提供的指導。

[1]馮連順.印度尼西亞蘇門答臘LOGAS砂金礦床地質特征[J].礦產(chǎn)與地質,1997.11(4):232-235.

[2]Crow M J,Van Leeuwen T M.Metallic mineral deposits[M]// In:Barber A J,Crow M J and Milsom J S (eds.).Sumatra, Geology,Resources and Tectonic Evolution.Geological Society,London,Memoir,2005,31:234 259.

[3]Van Leeuwen T M.25 years of mineral exploration and discovery in Indonesia[J].Journal of Geochemical Exploration, 1994,50,13-90.

[4]Hutchison C S.Gondwana and Cathaysian blocks, Palaeotethys sutures and Cenozoic tectonics in South-East Asia[J].Geologische Rundschau,1994,82:388-405.

[5]Metcalfe,I.Pre-Cretaceous evolution of SE Asian terranes[M] //In:Hall,R.and Blundell,D.J.(Eds.).Tectonic evolution of Southeast Asia.Geol.SOC.London,Spl.Publ.1996.NO. 106:97-122.

[6]Barber A J.,Crow M J and De Smet M E M.Tectonic evolution[M].In:Barber A J,Crow M J and Milsom J S(eds.). Sumatra,Geology,Resources and Tectonic Evolution. Geological Society,London,Memoir,2005,31:234 259.

[7]Barber A J,Crow M J.Pre-Tertiary stratigraphy[M]//In:Barber A J,Crow M.J and Milsom J S (eds.).Sumatra,Geology, Resourcesand Tectonic Evolution.GeologicalSociety, London,Memoir,2005,31:24-53.

[8]Gasparon M,Varne R.Sumatran Granitoids and their relationship to Southeast Asian terranes[J].Tectonophysics,1995,251:277-299.

[9]Cobbing E J.Grannite[M].In:Barker A J,Crow M J and Milson J S(eds),Sumatra-Geology,Resources and Tectonics. Geological Society,London,Memoir,2005,31:54-62.

[10]Van Bemmelen R W.The Geology of Indonesia[M]//Martinus Nijhoff,The Hague,Netherlands,1949.

[11]Rock N M S,Aldiss D T,Aspden JA,et al.The Geology of the Lubuksikaping Quadrangle(0716).Sumatra Scale 1:250 000 [M].Geological Survey of Indonesia,Directorate of Mineral Resources,Geological Research and Development Centre,Bandung.

[12]Crow M J.Tertiary volcanicity[M]//In:Barker A J,Crow M J and Milson J S (eds).Sumatra:Geology,Resources and Tectonics.Geological Society,London,Memoir,2005,31: 98-119.

[13]Sun S S and McDonough W F.Chemical and isotopic systematics ofoceanic basalts:implications formantle composition and processes//in:Saunders A D,and Norry MJ,(eds),Magmatism in the ocean basins[M].Geological Society,London,Special Publication,1989,42:313-345.

[14]高小衛(wèi)，楊振強，吳秀榮.蘇門答臘（印度尼西亞）火山巖的地層時代及其中、新生代地球化學-構造環(huán)境判別[J].華南地質與礦產(chǎn),2012,28(2):107-113.

[15]段其發(fā)，楊振強，王建雄，白云山，牛志軍，姚華舟.青藏高原北羌塘盆地東部二疊紀高Ti玄武巖的地球化學特征[J].地質通報，2006,25(1-2):156-162.

[16]徐明鉆.北山地區(qū)典型Cu礦中元素地球化學分布規(guī)律及成礦預測方法技術研究[D].北京：中國地質科學院,2011. [17]IMTIHANAH.Isotopic dating of igneous sequences of the Sumatra Fault System[D].London University,2000.

Xiang W S,Gao X W and Cheng X.Geological characteristics of Sulit Air Copper deposit in Sumatra Indonesia.,2014,30(4):361-367.

Sulit Air copper deposit belongs to the Jurassic-early Cretaceous magma arc related copper-gold metallogenic period of Sumatra,Indonesia.In order to summarize the characteristics of this deposit and to guide the prospecting in this area,this article study the geology,petrology and geochemistry of Sulit Air.Geochemistry characteristic shows that the skarn rocks have more CaO and less Al2O3,K2O,Na2O content than the igneous rock; In the FAM diagram and FeOt-MgO-Al2O3diagram,the skarn rock dropped near the igneous rocks area.However,the REE pattern of those two rocks are different,the Σw(REE)of igneous rock is higher than skarn rock;the skarn rocks have negative europium anomalies rather than positive anomalies in the igneous rock.In conclusion, the age of Sulit Air deposit is later than early-Jurassic and its ore-forming setting belongs to the post-orogenic and post-collisional volcanism.

Sulit Air copper deposit;geochemistry;skarn;Sumatra

P618.41

A

1007-3701(2014)04-361-07

10.3969/j.issn.1007-3701.2014.04.007

2014-5-15；

2014-7-17.

中國地質調查局項目“印度尼西亞中蘇門答臘島銅、金等多金屬礦產(chǎn)成礦規(guī)律研究（1212011120339）”.

向文帥（1986—），男，助理研究員，長期從事地質礦產(chǎn)勘查與研究，E-mail:oldwenzi@163.com.