高建華，范文玉，吳振波，王 宏

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)

老撾爬立山鐵礦二長(zhǎng)花崗斑巖地球化學(xué)特征及其成礦意義

高建華，范文玉，吳振波，王 宏

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)

老撾爬立山鐵礦位于長(zhǎng)山褶皺帶北西端，為一個(gè)大型矽卡巖型鐵礦床。鐵礦化產(chǎn)于二長(zhǎng)花崗斑巖的內(nèi)、外接觸帶。二長(zhǎng)花崗斑巖具有富堿，硅、鋁過(guò)飽和的特征，屬鈣堿性巖。微量元素配分模式與正常大陸弧花崗巖類(lèi)似，稀土配分模式為右傾輕稀土富集型，正銪異常，輕重稀土分餾明顯，屬下地殼重熔被動(dòng)侵位形成的“S”型花崗巖。巖體U-Pb年齡為283±2.9Ma，侵位時(shí)間為早二疊世。爬立山鐵礦床潛在資源量巨大，外圍地區(qū)具有相同類(lèi)型鐵礦床的找礦遠(yuǎn)景。

爬立山鐵礦; 二長(zhǎng)花崗斑巖; 矽卡巖型; 老撾

引言

爬立山(PhuPhaLek)鐵礦區(qū)位于老撾長(zhǎng)山褶皺帶(Truongson fold belt)北西端[1]，行政區(qū)劃隸屬于萬(wàn)象省賽宋文縣，中心坐標(biāo)：E 102°56′30″；N 18°59′30″。2011年，成都地質(zhì)調(diào)查中心對(duì)爬立山鐵礦區(qū)D礦段進(jìn)行勘探，探獲鐵礦資源量4800多萬(wàn)噸。

老撾長(zhǎng)山褶皺帶呈北西向展布，北起蘭江，南界約在越南峴港至老撾車(chē)邦一線(xiàn)。帶內(nèi)發(fā)育大量華力西期-印支期花崗巖類(lèi)，是老撾境內(nèi)最主要的鐵銅金錫成礦帶。成礦作用主要與華力西-印支期花崗巖類(lèi)(含次火山巖)有關(guān)，已知大型礦床有越南石溪矽卡巖型鐵礦床、老撾富諾安(PhouNhuan)矽卡巖型鐵礦床、塞奔(Sepon)斑巖型銅金礦床、富開(kāi)(Phu Kham)斑巖型銅金礦床及福康(Phoukham)、納薩特(Nasat)、納努(Nanou)等大型矽卡巖型鐵礦床[1-5]。

本文通過(guò)主、微量元素地球化學(xué)特征及形成時(shí)代對(duì)爬立山鐵礦成礦二長(zhǎng)花崗斑巖的巖石成因、構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行討論，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造成礦特征對(duì)其成礦意義進(jìn)行探討，以期為老撾長(zhǎng)山帶基礎(chǔ)地質(zhì)研究及區(qū)域找礦提供支撐。

1 成礦地質(zhì)背景

老撾爬立山鐵礦大地構(gòu)造位置位于南海-印支地塊的北部(圖1)，長(zhǎng)山褶皺帶的北西端。長(zhǎng)山褶皺帶沿老撾-越南長(zhǎng)山山脈展布，發(fā)育元古宙-早寒武世變質(zhì)雜巖體，構(gòu)成陸塊結(jié)晶基底。早-中古生代發(fā)育高鋁、硅、鈉的花崗巖，形成具硅鋁質(zhì)特征的大陸殼；晚古生代，該區(qū)先后經(jīng)歷了馬江洋的南西向俯沖、大洋閉合，印支-華南陸塊間的匯聚碰撞及隨后的長(zhǎng)山帶構(gòu)造-變質(zhì)變形事件，從而形成長(zhǎng)山褶皺帶[1，6-8]。長(zhǎng)山褶皺帶由巨厚的地槽相砂泥質(zhì)建造組成。由淺變質(zhì)的龍帶河群和大江群與沉積間斷面之上的中石炭世-二疊紀(jì)碳酸鹽巖建造、白堊紀(jì)陸相巖層組成。構(gòu)造形態(tài)上，中奧陶統(tǒng)至泥盆系地層強(qiáng)烈褶皺成線(xiàn)狀構(gòu)造，其上覆蓋著產(chǎn)狀近于水平的中石炭統(tǒng)至二疊系灰?guī)r，故認(rèn)為是屬于華力西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)巖漿巖有中奧陶世花崗巖侵入體及侵入于下古生界和泥盆系的大型花崗巖基，時(shí)代可能為華力西期[1]。

圖1 爬立山鐵礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[9]修改)

Fig.1 Schematic geological map of the PhuPhaLek iron deposit in Laos (modified from Zhu Huaping et al.， 2014)

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

爬立山礦區(qū)發(fā)育古生代地層，主要由志留系和中上泥盆統(tǒng)組成。志留系為一套砂板巖、泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖；中上泥盆統(tǒng)主要巖性組合為一套石灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖及基性火山巖等，互層產(chǎn)出。在D礦段南西為薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂泥質(zhì)巖石互層。北東以厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主。其間過(guò)渡地段為砂泥質(zhì)巖、基性火山巖和中-厚層灰?guī)r互層，是磁鐵礦賦礦圍巖的下部層位。

礦區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，巖體主要為二長(zhǎng)花崗斑巖，局部見(jiàn)花崗巖、蝕變基性巖脈產(chǎn)出。巖體主要侵入于泥盆系泥灰?guī)r、灰?guī)r中的火山碎屑巖中，以侵入接觸關(guān)系為主，局部為斷層接觸。爬立山礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造較為復(fù)雜，上覆泥盆系巖石多發(fā)育一系列北西向展布的陡傾狀背向斜構(gòu)造，其構(gòu)成成礦期前的主要構(gòu)造樣式，并使巖漿侵位接觸交代形成矽卡巖型礦床成為可能。區(qū)內(nèi)發(fā)育東西向斷裂構(gòu)造，其與成礦作用關(guān)系不明顯，為成礦期后的隆升作用過(guò)程中形成的破礦構(gòu)造。

爬立山礦區(qū)原生礦床成因類(lèi)型為典型的矽卡巖型，礦體呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)于巖體接觸帶上，后經(jīng)強(qiáng)烈改造，形成了現(xiàn)在以磁鐵礦-赤鐵礦型為主的風(fēng)化表生型砂土狀鐵礦床。礦石品位較富，目前已控制D2、D3、D4 3個(gè)礦體群，礦石平均品位TFe 47.01%。

3 二長(zhǎng)花崗斑巖特征

3.1 樣品采集與分析

樣品全部采自爬立山礦區(qū)D礦段中部的二長(zhǎng)花崗斑巖體，采樣過(guò)程中注意避開(kāi)巖石變質(zhì)程度較高的地帶。巖石樣品的主量元素在國(guó)土資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成，稀土、微量元素在國(guó)家地質(zhì)測(cè)試中心完成。主量元素用X射線(xiàn)熒光光譜(XRF)法分析完成，誤差小于2.5%。FeO用濕化學(xué)法單獨(dú)測(cè)定，微量元素和稀土元素采用ICP-MS法分析測(cè)定，分析精度優(yōu)于5%。

巖體的產(chǎn)出形態(tài)主要呈不規(guī)則的巖株?duì)?，出露面積約為16km2。巖體的剝蝕深度為淺剝蝕-剝蝕中等，其呈未封閉環(huán)狀包繞泥盆系碎屑巖-碳酸鹽巖石系列，在深部構(gòu)成巖漿巖凹形基底，從而與上覆碎屑巖-碳酸鹽巖石系列間呈面狀接觸而產(chǎn)生面積較大的接觸交代，為形成較大規(guī)模礦體創(chuàng)造了條件。

3.2 巖石學(xué)特征

二長(zhǎng)花崗斑巖為灰白色，中細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石斑晶含量在60%左右，中至細(xì)粒，以中粒不等粒半自形至不規(guī)則粒狀為主，主要由斜長(zhǎng)石(>30%)、鉀長(zhǎng)石(>10%)、石英(<10%)和少量黑云母(2%～3%)組成。斜長(zhǎng)石為中至細(xì)粒半自形板狀，無(wú)序散布。鉀長(zhǎng)石呈中細(xì)粒不規(guī)則板狀或粒狀，分布無(wú)規(guī)律，具輕微泥化，無(wú)雙晶。石英為中細(xì)粒不等粒不規(guī)則粒狀或粒狀集合體無(wú)序散布，穿插于兩種長(zhǎng)石粒間，局部包裹斜長(zhǎng)石。常見(jiàn)鉀長(zhǎng)石以不規(guī)則相互包嵌共生為主，局部石英呈花斑狀結(jié)構(gòu)與基質(zhì)過(guò)渡。黑云母呈細(xì)粒不規(guī)則片狀或由少許顆粒組成的不規(guī)則集合體，主要穿插于斜長(zhǎng)石粒間，局部包于鉀長(zhǎng)石中，分布無(wú)序。基質(zhì)含量<40%，主要由鉀長(zhǎng)石和石英組成，交生結(jié)構(gòu)，無(wú)序散布充填于上述礦物粒間，局部包繞石英及鉀長(zhǎng)石，分布較普遍而無(wú)規(guī)律。

3.3 巖石地球化學(xué)特征

3.3.1 常量元素

爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖的巖石化學(xué)成分及有關(guān)巖石化學(xué)指數(shù)見(jiàn)表1。巖體中SiO2含量為70.58%～72.77%(平均71.96%)，高于世界花崗巖的SiO2平均值(71.30%)[10]，Al2O3含量13.51%～15.10%，值高且變化小；A/CNK為1.12～1.20，大于1.1，屬硅、鋁過(guò)飽和；K2O含量3.59%～4.52%(平均3.97%)；N2O含量3.57%～3.74%(平均3.67%)，K2O>Na2O，富堿。在TAS分類(lèi)圖解(圖2)上，樣品均投影于花崗巖中，顯示出花崗巖特征。

巖石里特曼指數(shù)(δ)1.88～2.37，小于3.3，屬于鈣堿性巖石系列，又稱(chēng)為正常太平洋型，在K2O-SiO2圖解中，巖石顯示出高鉀鈣堿性系列特征(圖3)。二長(zhǎng)花崗斑巖巖石分異指數(shù)(DI)為86.27～89.56，平均為87.70，大于80，固結(jié)指數(shù)(SI)為6.11～8.48，平均7.43，表明巖石的酸性程度及巖漿分異程度均高，巖漿分異作用比較徹底，有利于形成工業(yè)礦體。巖石氧化率(OX)一般為0.55～0.57，具有較高的氧化系數(shù)，反映了巖石成巖部位較淺、氧分壓高的特點(diǎn)。

表1 爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖常量元素分析表

注：樣品測(cè)試由國(guó)土資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成，測(cè)試時(shí)間：2010

CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算結(jié)果表明，礦物組合以石英、正長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、紫蘇輝石為主，含少量剛玉、頑火輝石、鐵輝石、磷輝石、磁鐵礦。石英含量為29.02%～33.43%，平均值31.85%，巖石屬SiO2過(guò)飽和系列。

3.3.2 微量元素

研究區(qū)二長(zhǎng)花崗斑巖微量元素含量及特征值見(jiàn)表2。與世界花崗巖的微量元素豐度值對(duì)比(維氏，1962)[10]，爬立山巖體中Ba、Hf、V、Co、Sc明顯高于維氏值，其中Hf豐度值為(4.74～5.38)×10-6，是維氏值的4.74～5.38倍，其余的微量元素豐度值均低于維氏值。微量元素原始地幔配分模式圖(圖4)表現(xiàn)為右傾的鋸齒狀，富集大離子親石元素K、Rb、Ba，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Ta、Nb、P，極度虧損Ti。Ta、Nb的虧損指示其巖漿可能來(lái)源于地殼重熔，或富Ta、Nb的礦物發(fā)生了分離結(jié)晶作用。P、Ti明顯虧損可能與磷灰石、鈦鐵氧化物的結(jié)晶分異作用有關(guān)[11]。與正常大陸弧花崗巖微量元素配分模式類(lèi)似，具有造山花崗巖特點(diǎn)，巖漿來(lái)源于上地殼。

3.3.3 稀土元素

爬立山巖體稀土元素含量、稀土配分類(lèi)型及成因參數(shù)見(jiàn)表2。稀土總量為(111.06～162.86)×10-6，LREE/HREE為7.22～8.72，(La/Yb)N為7.67～9.51，(Ce/Yb)N為4.89～5.98，δEu為0.95～1.33，平均1.13，大于1，Eu顯示較弱的正異常，輕重稀土分餾明顯，分餾程度均較高。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖(圖5)表現(xiàn)為具有右傾狀的LREE富集模式。

圖2 爬立山巖體巖石分類(lèi)命名圖解

Fig.2 Plot illustrating the rock types from the PhuPhaLek iron deposit， Laos

圖3 K2O-SiO2圖解Fig.3 K2O vs. SiO2diagram for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

表2 爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖微量、稀土元素分析結(jié)果表(10-6)

Table 2 Trace element and rare earth element contents in the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos (10-6)

樣號(hào)原始數(shù)據(jù)RbSrBaGaNbTaZrHfThVCrCoNiScUTiLaCeD31?0196 612674515 66 550 651504 7416 438 25 005 074 206 192 55262425 745 6D31?0210018379917 26 640 681535 1718 045 46 745 845 498 323 62272639 265 6D31?0390 921582817 66 600 641664 9917 032 85 485 158 275 442 95199734 561 0D31?0413611392720 97 590 671895 3817 553 94 573 893 997 483 34300331 454 8D31?0510515692717 88 100 811585 1819 332 84 905 606 117 483 19222334 759 0樣號(hào)原始數(shù)據(jù)稀土配分類(lèi)型及成因參數(shù)PrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY∑REELR/HRδEu(La/Yb)N(Ce/Yb)ND31?015 1217 83 331 373 820 452 910 601 560 382 090 3215 5111 068 151 178 815 64D31?027 3626 74 671 575 430 704 310 922 320 573 010 4623 9162 868 20 959 345 64D31?037 1927 35 051 735 440 745 040 992 430 593 230 4926 5155 777 2217 674 89D31?046 1019 63 511 644 050 503 320 671 720 432 370 3717 2130 428 721 339 515 98D31?056 7823 84 231 774 640 603 940 842 120 522 770 4221 4146 118 211 218 985 49

注：樣品測(cè)試由國(guó)家地質(zhì)測(cè)試中心完成，測(cè)試時(shí)間：2010

4 討論

4.1 巖石成因

爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖微量元素W(Nb)平均為7.09×10-6，小于12×10-6，W(Ta)≤0.81×10-6；Nb/La≤0.255，Ti/Y平均為127.5，小于350；Hf/Th平均為0.289，小于8；Th/Yb>0.1，Th/Nb>0.07，顯示了造山帶的地球化學(xué)特征。二長(zhǎng)花崗斑巖具有高硅、富堿的特征，在ACF三角圖解中(圖6)，各點(diǎn)悉數(shù)落在“S”型花崗巖即殼源型花崗巖投影區(qū)，表明巖漿物源來(lái)自上地殼，屬S型花崗巖。

4.2 構(gòu)造環(huán)境

爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，顯示出島弧巖漿作用特征。二長(zhǎng)花崗斑巖樣品在構(gòu)造判別圖(圖7)中位于火山弧花崗巖區(qū)域，指示其形成 于火山弧的構(gòu)造環(huán)境。長(zhǎng)山褶皺帶在構(gòu)造形態(tài)上，被認(rèn)為是華力西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，區(qū)內(nèi)侵入下古生界和泥盆系大型花崗巖基的時(shí)代可能亦為華力西期(海西期)[1]。最新數(shù)據(jù)顯示，爬立山二長(zhǎng)花崗巖體的SHRIMP U-Pb同位素年齡為283±2.9Ma[12]。結(jié)合前人研究及地質(zhì)背景分析，爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖形成于晚石炭世華南地塊向印支地塊俯沖產(chǎn)生的火山島弧環(huán)境[13]。

圖4 微量元素原始地幔配分模式圖

Fig.4 PM-normalized trace element distribution patterns for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

圖5 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖

Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns for the monzonite granite porphyr in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

圖6 A-C-F圖解

Fig.6 A-C-F diagram for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

I.“I”型花崗巖；S.“S”型花崗巖

4.3 成礦意義

在爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖巖體含礦性判別圖(圖8)中，各樣品均落入含礦巖體一側(cè)，說(shuō)明爬立山二長(zhǎng)花崗斑巖是含礦巖體，提供了成礦物源。在與泥盆紀(jì)碳酸鹽巖、鈣質(zhì)碎屑巖地層侵入接觸過(guò)程中，產(chǎn)生矽卡巖化，并生成透鏡狀、似層狀矽卡巖型磁鐵

圖7 構(gòu)造環(huán)境判別圖

Fig.7 Tectonic discrimination plots for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

ORG.洋脊花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖;VAG.火山弧花崗巖;syn-COLG.同碰撞花崗巖礦體。爬立山鐵礦是長(zhǎng)山褶皺帶內(nèi)典型的矽卡巖型鐵礦，與華力西期花崗巖侵入有關(guān)。區(qū)域上已知的大型礦床，如爬立山南部20km處的富開(kāi)大型斑巖型銅-金礦床、賽奔大型斑巖型銅-金礦床、越南最大的鐵礦—河靜石溪矽卡巖型鐵礦床成礦均與華力西期花崗巖侵入密切相關(guān)。因此，區(qū)域上的華力西期花崗巖是尋找矽卡巖型、斑巖型礦床的突破口。據(jù)趙紅娟等的研究[2]，長(zhǎng)山褶皺帶北西部花崗巖體大面積出露。目前，川壙東部地區(qū)由于工作程度較高，已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)礦床(點(diǎn))。而萬(wàn)象省東北部除已知的爬立山鐵礦和富開(kāi)銅-金礦床外，找礦方面還沒(méi)有進(jìn)展。在該處加大工作力度，就礦找礦，極有可能發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的大型鐵礦礦床或者銅金礦床。

圖8 爬立山巖體含礦性判別圖解

Fig.8 Plot showing the ore-bearing potential of the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

5 結(jié)論

對(duì)爬立山鐵礦區(qū)二長(zhǎng)花崗斑巖的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，取得了以下認(rèn)識(shí)：

(1)巖石屬過(guò)鋁質(zhì)系列的高鉀鈣堿性花崗巖。

(2)巖體微量元素配分型式與正常大陸弧花崗巖類(lèi)似，具有造山花崗巖特點(diǎn)。稀土配分模式為右傾輕稀土富集型，輕重稀土分餾明顯。常量及微量元素特征均反映巖漿物源來(lái)自上地殼，屬S型花崗巖。

(3)研究區(qū)二長(zhǎng)花崗斑巖酸性程度及巖漿分異程度均高，系巖漿演化后期形成，巖石化學(xué)成分特征有利于成礦。

(4)巖體及矽卡巖型鐵礦體形成于華力西期的火山島弧環(huán)境，對(duì)區(qū)域找礦具有重要的指導(dǎo)意義。

致謝：在工作過(guò)程中得到了老撾鑫河鋼鐵礦業(yè)發(fā)展有限公司夏志文、白濤的支持和幫助；一起工作的還有成都地質(zhì)調(diào)查中心劉增鐵、鄒光富、吳文賢、焦彥杰、楊劍、鄧柯等，在此一并表示感謝。

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Geochemistry and mineralization of the monzonite granite-porphyry from the PhuPhaLek iron deposit，Laos

GAO Jian-hua， FAN Wen-yu， WU Zhen-bo， WANG Hong

(ChengduCenter，ChinaGeologicalSurvey，Chengdu610081，Sichuan，China)

The PhuPhaLek iron deposit， Laos in the northwestern part of the Truongson fold belt occurs as a large-sized skarn-type iron deposit. The mineralization occurs within the inner-outer contact zone of monzonite granite porphyries. The monzonite granite porphyries have enriched alkali and oversaturated Si and Al， and are assigned to the calc-alkaline rocks. The trace element distribution patterns are similar to those of the normal continental arc granites. The rare earth element distribution patterns display right-leaning LREE-enriched patterns with positive Eu anomaly and marked fractionation of LREE and HREE， suggesting the “S”-type granites created by the remelting and intrusion of the lower crust melts. The SHRIMP U-Pb age of 283±2.9 Ma indicates that the emplacement took place during the Early Permian.

PhuPhaLek iron deposit; monzonite granite porphyry; skarn-type; Laos

1009-3850(2015)03-0102-07

2015-04-22； 改回日期： 2015-06-29

高建華(1980-)，男，工程師，從事礦床勘查及成礦規(guī)律研究。E-mail：21394450@qq.com

海上絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶境外礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目(編號(hào)12120114018701)、老撾沙耶武里及鄰區(qū)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源潛力調(diào)查與分析

P594.+1

A