何陽(yáng)陽(yáng), 溫春齊, 劉顯凡, 趙 林, 趙元龍

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059; 2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 402地質(zhì)隊(duì)，成都 611730)

多不雜斑巖銅礦床位于西藏阿里地區(qū)改則縣物瑪鄉(xiāng)境內(nèi)，是西藏地勘局地質(zhì)五隊(duì)近年發(fā)現(xiàn)的具有超大型規(guī)模前景的礦床，研究意義重大?；◢忛W長(zhǎng)斑巖為該礦床的含礦斑巖體，下侏羅統(tǒng)曲色組第二巖段(J1q2)為主要賦礦層，巖性為淺灰色薄至中厚層狀變長(zhǎng)石石英砂巖、砂質(zhì)板巖夾中基性火山巖，厚度>500 m，受到巖漿熱液的影響發(fā)生角巖化，角巖孔隙度低，可作為含礦流體的阻隔層，形成良好的天然圈閉，促使成礦流體積淀和富集，為礦區(qū)礦體的形成提供了必要的圍巖外部條件[1]。本文擬對(duì)該套地層中砂巖的元素地球化學(xué)特征進(jìn)行研究。

1 成礦地質(zhì)背景

圖1 區(qū)域構(gòu)造位置圖Fig.1 Regional tectonic map of the Duobuza copper deposit(據(jù)文獻(xiàn)[2]修改)

多不雜銅礦區(qū)位于羌塘地塊的南緣以及班公湖-怒江縫合帶的西段(圖1)。班公湖-怒江縫合帶的形成與侏羅-白堊紀(jì)時(shí)期的拉薩地塊和羌塘地塊之間的怒江洋盆的碰撞閉合有關(guān)[3]，怒江洋盆碰撞閉合至白堊紀(jì)完全拼貼完成。班公湖-怒江縫合帶沿線發(fā)現(xiàn)有銅金多金屬礦化，伴有燕山期中酸性巖和基性巖的侵入，隨處可以見到蛇綠混雜體。

圖2 多不雜礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geologic map of the Duobuza copper deposit(據(jù)文獻(xiàn)[4]修改)N1k.新近系康托組; K1m1.下白堊統(tǒng)美日切組第一段; J1q2.下侏羅統(tǒng)曲色組第二段; Q4.第四系沉積物; γδπ53.花崗閃長(zhǎng)斑巖; ν.灰綠色輝長(zhǎng)巖; αβ53.玄武質(zhì)安山巖; βμ53.墨綠色輝綠巖

礦區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單(圖2)，主要為下侏羅統(tǒng)曲色組第二巖段(J1q2)、下白堊統(tǒng)美日切組(K1m)、新近系康托組(N1k)、第四系(Q)。下侏羅統(tǒng)曲色組第二巖段是多不雜花崗閃長(zhǎng)斑巖的主要圍巖，地層均已蝕變，近巖體蝕變?yōu)榛野?灰綠色綠簾石化、綠泥石化、硅化變長(zhǎng)石石英砂巖(塊狀構(gòu)造、中砂或細(xì)砂結(jié)構(gòu)；巖石中的砂粒>50%，砂粒中石英占75%～95%，長(zhǎng)石>巖屑；硅質(zhì)結(jié)物)，伴有細(xì)脈、浸染狀銅礦化，形成工業(yè)礦體；遠(yuǎn)離巖體，蝕變?yōu)楹旨t色的角巖，伴有褐鐵礦化[4]。

F2和F10兩條斷層穿過礦區(qū)，巖體內(nèi)外接觸帶及斷裂兩側(cè)次級(jí)裂隙構(gòu)造十分發(fā)育。F2斷層穿過多不雜礦區(qū)中部，斷層面南傾，傾角40°～50°，構(gòu)造破碎帶中夾有一條長(zhǎng)約200 m、30～40 m寬的美日切錯(cuò)組紫紅色安山質(zhì)火山碎屑巖、安山玢巖的斷片。F10斷層在礦區(qū)沿薩瑪隆溝展布，被第四系覆蓋，根據(jù)遙感解譯、地貌特征、鉆孔資料推測(cè)該斷層走向約35°，傾向約305°，傾角約75°，形成較晚，并對(duì)含礦斑巖體有破壞作用[4]。

與成礦有關(guān)的巖漿巖是燕山期的中酸性巖和基性巖，它們分布在多不雜構(gòu)造巖漿帶上，屬于羌塘-三江復(fù)合板片南緣。礦區(qū)巖漿巖包括閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)玢巖等，產(chǎn)出形態(tài)主要為巖脈、巖株、巖墻[4]。

2 元素地球化學(xué)特征

巖石是由礦物組成的，而礦物又具有相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)組成。不同的礦物可能形成于不同的地質(zhì)環(huán)境；同一種礦物由于不同的環(huán)境和不同的成礦作用，其元素的組成也可能有所不同，因此可以利用巖石或礦石、礦物的元素組成的差異，應(yīng)用于礦床研究，諸如礦床的形成環(huán)境、礦床的成因、找礦勘查及礦石綜合利用等方面[5]。本次研究選取了下侏羅統(tǒng)曲色組第二巖段的5件變質(zhì)砂巖樣品，全部取自多不雜礦區(qū)2304和2312號(hào)鉆孔，具有代表性。對(duì)其進(jìn)行了主元素、痕量元素以及稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析，測(cè)試單位為西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心。

2.1 主元素特征

砂巖主元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)試結(jié)果見表1。由表1可見，變質(zhì)砂巖中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.85%～80.85%，平均為72.24%；MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.62%～2.85%，平均為1.57%；Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%～2.22%，平均為0.96%；FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.77%～4.64%，平均為3.53%；S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.58%～1.3%，平均為1.03%?？梢钥吹?，樣品具有較高的Si、S，硅含量高反映了硅化與銅金礦化的密切關(guān)系，硫含量明顯增高，表明銅金礦化與黃鐵礦化關(guān)系極為密切[6]。

典型的長(zhǎng)石石英砂巖一般以富含鉀長(zhǎng)石和K含量高為特征，wK2O/wNa2O比值明顯高于1，通常在1.5～15之間[7]。表1中砂巖的wK2O/wNa2O均高于1，除了DBZ055號(hào)樣品以外，其他樣品均介于1.5～15之間，反映出較典型長(zhǎng)石石英砂巖的特征。

表1 多不雜銅礦床砂巖主元素測(cè)試結(jié)果(w/%)Table 1 Test results of the constant elements in the sandstone from the Duobuza copper deposit

測(cè)試單位為西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心； CIA為化學(xué)蝕變作用指標(biāo)； CIW為化學(xué)風(fēng)化作用指標(biāo)； ICV為化學(xué)組分變化指標(biāo)。

化學(xué)蝕變作用指標(biāo)(CIA=100×wAl2O3/wAl2O3+CaO+Na2O+K2O)和化學(xué)風(fēng)化作用指標(biāo)(CIW=100×wAl2O3/wAl2O3+CaO+Na2O)經(jīng)常被用作風(fēng)化強(qiáng)度指標(biāo)，高值代表受到的風(fēng)化作用強(qiáng)烈[8,9]。長(zhǎng)石含量較高且含有大量黏土礦物的砂巖，化學(xué)組分變化指標(biāo)[ICV=wFe2O3+K2O+Na2O+CaO+MgO+TiO2/wAl2O3)趨向于<1，伴隨著較強(qiáng)的風(fēng)化作用，這種砂巖的石英含量較高[10]。由表1可見，樣品CIA和CIW值較高，ICV值趨向于<1，表明曲色組經(jīng)受了較強(qiáng)的風(fēng)化作用，砂巖類型為長(zhǎng)石石英砂巖，與上文中地層的描述一致。

2.2 稀土元素特征

稀土元素(REE)地球化學(xué)研究為巖石成因、成巖成礦物理化學(xué)條件及地球的形成與演化提供了重要的地球化學(xué)信息。稀土元素具有類似的地球化學(xué)和晶體化學(xué)性質(zhì)，它們常在造巖作用過程中作為一個(gè)整體運(yùn)移，但它們又因鑭系收縮及奇偶效應(yīng)而相互之間存在差異，正因?yàn)橄⊥猎氐倪@一特性使其成為探討巖石成因的有效工具[11]。

表2為多不雜銅礦床變質(zhì)砂巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)試結(jié)果。根據(jù)里德6個(gè)球粒隕石平均含量[5]，將表2中的稀土元素經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算出稀土元素含量比值及其異常系數(shù)，結(jié)果見表3，繪制的稀土元素配分型式如圖3所示。

圖3 稀土元素配分型式圖Fig.3 REE distribution pattern diagrams

由表3可見，變質(zhì)砂巖稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，比上地幔稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(17.7×10-6)高出幾倍甚至幾十倍。在各特征參數(shù)中，(wLa/wYb)N比值的變化表示沉積物中輕重稀土元素分餾的程度，其值變化較大說明輕重稀土元素的分餾程度變化較大。(wLa/wSm)N值、(wGd/wYb)N值>1，說明LREE相對(duì)于HREE分餾程度高，LREE富集[5]。δCe<1，為負(fù)鈰異常，屬Ce虧損型；δEu<1，為負(fù)銪異常，屬Eu虧損型。絕大多數(shù)砂巖樣品的稀土元素配分模式相似，均屬輕稀土富集型，并顯示出相互平行的特點(diǎn)，表明稀土含量大致同步變化?？梢酝茰y(cè)，巖漿在侵位以前可能發(fā)生過分異作用，輕重稀土元素發(fā)生了一定程度的分餾。

從圖3中可以看到，樣品的REE配分模式基本一致，總體呈右傾型，說明它們輕稀土富集、重稀土虧損，和表3反映的現(xiàn)象一致。

表2 多不雜銅礦床砂巖稀土元素測(cè)試結(jié)果(w/10-6)Table 2 Test results of REE in the sandstone from the Duobuza copper deposit

測(cè)試單位：西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心(2011)。

表3 多不雜銅礦床中變質(zhì)砂巖的稀土元素相關(guān)參數(shù)Table 3 Related parameters calculated for REE of metamorphic sandstone from the Duobuza copper deposit

表4 多不雜銅礦床砂巖痕量元素測(cè)試分析表(w/10-6)Table 4 Test results of the trace elements in the sandstone of the Duobuza copper deposit

測(cè)試單位：西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心(2011)。

2.3 痕量元素特征

與主元素相比，痕量元素在巖石中含量低，且在不同類型的巖石中含量變化大，因此對(duì)巖石類型具有較強(qiáng)的判別能力[12]。痕量元素蛛網(wǎng)圖包括了比稀土元素配分模式更多的痕量元素，展現(xiàn)了更多的波峰(正異常)和波谷(負(fù)異常)，從而為巖石特征分析提供了更多的信息[13]。為了研究多不雜變質(zhì)砂巖的痕量元素特征，對(duì)采集的樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的痕量元素測(cè)試，結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表4，采用McDonough(1992)等[14]的痕量元素排列順序和原始地幔值標(biāo)準(zhǔn)化后繪制的蛛網(wǎng)圖如圖4所示?？梢钥吹?，曲線型式總體一致，呈斜率較大的右傾型；相對(duì)富集Rb、Th、U、Ta、La、Ce、Hf等元素，相對(duì)虧損K、Sr、Ti等元素。

圖4 痕量元素蛛網(wǎng)圖Fig.4 Trace elements spide diagram

3 構(gòu)造背景判別

砂巖的地球化學(xué)特征主要取決于其組成成分，而后者與其物源和大地構(gòu)造背景的關(guān)系非常密切。雖然成巖作用可能會(huì)改變砂巖的原始地球化學(xué)特征，但這種變化本身就與構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)[15]。因此，可以根據(jù)砂巖的化學(xué)成分來判別其形成的大地構(gòu)造背景[5,16]。

Bhatia(1983)根據(jù)各種元素所具有的特點(diǎn)，確定了相應(yīng)氧化物在不同構(gòu)造環(huán)境中有著不同的反應(yīng)。他給出了它們的影響系數(shù)(表5)，構(gòu)造背景與主元素之間的聯(lián)系他用各種函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)。同時(shí)他計(jì)算出了F1、F2值，采取2個(gè)不同的函數(shù)來作為判別砂巖構(gòu)造背景的2個(gè)端元，總結(jié)劃分出了圖解中有著4種不同的構(gòu)造背景區(qū)(圖5)。Bhatia和Crook (1986)認(rèn)為，砂巖的痕量元素在判別構(gòu)造環(huán)境和研究砂巖物源區(qū)上作用很大[17]，并提出了可以區(qū)分形成于被動(dòng)大陸邊緣、活動(dòng)大陸邊緣、海洋島弧和大陸島弧砂巖的圖解(圖6)。

圖5 主元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.5 Tectonic discrimination diagrams for the main elements(作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[7])

圖6 痕量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.6 Tectonic discrimination diagrams for the trace elements(作圖方法據(jù)文獻(xiàn)[7])a.海洋島弧; b.大陸島弧; c.活動(dòng)大陸邊緣; d.被動(dòng)大陸邊緣

判別SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5常數(shù)F1-0.0447-0.9720.008-0.2670.208-3.0820.1400.1950.719-0.0327.5100.303F2-0.42101.988-0.526-0.551-1.6102.7200.881-0.907-0.177-1.8407.24443.570

判別公式F=a1xl+a2x2+…+anxn+C。其中，x1-xn為n個(gè)判別量，即表中所列氧化物的含量；a1-an為其相應(yīng)系數(shù)；C為常量。

根據(jù)上述判別方法，將多不雜銅礦床砂巖成分測(cè)試分析結(jié)果進(jìn)行處理計(jì)算，投入判別圖解?？梢钥吹?個(gè)樣品均落入或靠近活動(dòng)大陸邊緣區(qū)，說明多不雜銅礦形成的構(gòu)造背景應(yīng)該是活動(dòng)大陸邊緣[6]。

4 結(jié) 論

a.下侏羅統(tǒng)曲色組第二巖段是多不雜礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖的主要圍巖，巖性為淺灰色薄至中厚層狀變長(zhǎng)石石英砂巖、砂質(zhì)板巖夾中基性火山巖，受到巖漿熱液的影響發(fā)生角巖化，可作為含礦流體的阻隔層，形成良好的天然圈閉，促使成礦流體積淀和富集，為礦體的形成提供了必要的條件。

b.通過對(duì)樣品化學(xué)蝕變作用指標(biāo)、化學(xué)風(fēng)化作用指標(biāo)、化學(xué)組分變化指標(biāo)等參數(shù)的綜合分析，認(rèn)為該地層中的砂巖類型主要為長(zhǎng)石石英砂巖，與陳紅旗等(2011)的描述相一致。

c.主元素分析表明，硅化、黃鐵礦化與銅金礦化關(guān)系密切；稀土元素分析表明，巖漿在侵位以前可能發(fā)生過分異作用，輕重稀土元素發(fā)生了一定程度的分餾，導(dǎo)致LREE富集、HREE虧損；痕量元素分析表明，樣品相對(duì)富集Rb、Th、U、Ta、La、Ce、Hf等元素，相對(duì)虧損K、Sr、Ti等元素。

d.通過對(duì)砂巖成分的系統(tǒng)分析，利用相關(guān)經(jīng)驗(yàn)圖解進(jìn)行投圖，推斷多不雜銅礦床砂巖形成的構(gòu)造背景是活動(dòng)大陸邊緣。

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