中條山銅礦峪銅礦區(qū)火山巖的地球化學(xué)特征及構(gòu)造背景

周 雄

（湖南新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司,湖南 新邵 422927）

中條山銅礦峪銅礦研究程度較高，上世紀(jì)五十至七十年代前人對(duì)該礦床的大量研究提出了斑巖型、變質(zhì)再生礦床和變質(zhì)火山-噴氣礦床等多種觀點(diǎn)(《中國(guó)礦床》編委會(huì)，1994)。近十年來，主要對(duì)針對(duì)礦區(qū)地質(zhì)、礦山及外圍找礦開展了研究。胡永勝[1]對(duì)銅礦峪變斑巖型含鉬銅礦床成礦作用進(jìn)行研究并進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)；張佩民[2]利用TM 數(shù)據(jù)，對(duì)礦區(qū)外圍和礦區(qū)內(nèi)部進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)；郭妮[3]對(duì)4號(hào)礦體礦床模型進(jìn)行系統(tǒng)研究，完成礦石儲(chǔ)量估算，并對(duì)其深部礦石銅礦物粒度進(jìn)行了查定。吳國(guó)榮[4]等研究銅礦峪銅礦外圍找礦，并提出新的找礦方向。薛克勤[5]、真允慶[6]等還對(duì)中條山銅礦帶成礦預(yù)測(cè)、成礦規(guī)律及找礦方向、流體碳氧同位素示蹤進(jìn)行了研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 中條山地區(qū)地質(zhì)略圖（據(jù)孫繼源[7]等，1995，略有修改）

中條山銅礦區(qū)位于鄂爾多斯地塊與河淮地塊結(jié)合帶的南端，銅礦床主要貯存在前寒武系的不同地層中，它們的形成與前寒武紀(jì)不同時(shí)代的火山活動(dòng)有密切的聯(lián)系，并在區(qū)域變質(zhì)作用過程中受到改造。礦區(qū)可劃分為3個(gè)構(gòu)造層：基底為太古代涑水群雜巖，是一套受強(qiáng)烈區(qū)域變質(zhì)、混合巖化和花崗巖化的碎屑巖類和基性火山巖系；中部為元古代優(yōu)地槽火山沉積建造，為區(qū)內(nèi)主要含礦構(gòu)造層；上部為古生界蓋層，主要為二疊—石炭系的碎屑沉積巖系和奧陶系—寒武系的碳酸鹽巖系。

中條山銅礦區(qū)巖漿活動(dòng)可分為前絳縣期、絳縣期、中條期、西陽(yáng)河期和燕山期。主要時(shí)代為元古代。以上元古代西陽(yáng)河期的中基性火山噴發(fā)為主，形成了大面積的安山巖、淺成侵入巖（圖1）。銅礦主要集中于中條山北段，與絳縣期、中條期火山活動(dòng)關(guān)系密切。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

銅礦峪銅礦床貯存于下元古界絳縣群頂部的銅礦峪組變質(zhì)火山巖內(nèi)，由老到新可分為3個(gè)亞組，其中第二亞組為該組地層主體。

第一亞組：變質(zhì)酸性火山巖，主要為變高鉀流紋巖，由變質(zhì)酸性流紋巖和流紋質(zhì)凝灰?guī)r交互組成，夾有石英巖、火山角礫凝灰?guī)r。第二亞組：變中基性火山巖，主要為黑云母片巖及綠泥石片巖,次為角閃石黑云母片巖。第三亞組：變凝灰—半泥質(zhì)絹云石英片巖。含礦地層主要是第三亞組的下部和中部，96.7%的硫化礦石均產(chǎn)于該亞組下部的絹云石英巖和中部的絹云石英片巖中的變英安斑巖和變石英晶屑凝灰?guī)r中(2005)。銅礦化主要發(fā)育在變石英晶屑凝灰?guī)r中，次為變英安斑巖和部分絹云石英巖。礦床圍巖經(jīng)歷早期石英絹云母化和晚期鈉長(zhǎng)石化蝕變，前者主要為在雜巖體中的石英絹云母化，次為綠泥石化和黑云母化；后者主要為鈉長(zhǎng)石、石英、白云母、方解石化組合。

黑崖底區(qū)地層總體走向北東，片理產(chǎn)狀傾向北西，傾角30°～70°，多在50 左右；密岔溝區(qū)地層總體走向北北西，片理傾向南西，傾角50°～60°。

區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多次區(qū)域變形變質(zhì)作用，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，總體構(gòu)造線方向?yàn)楸北睎|向。在變質(zhì)巖區(qū)，發(fā)育早期流變褶皺和韌性剪切構(gòu)造以及透入性的片理構(gòu)造。區(qū)域性的斷裂構(gòu)造有中部的西峰山獅了溝大斷裂，延伸100km,走向北北東，傾向南東，斷裂帶寬20～50m;東部的同善一橫河大斷裂，延仲40km,走向北東，傾向北西，斷裂帶寬20～40m。此外，遙感影像地質(zhì)解譯發(fā)現(xiàn)了許多大小不等的環(huán)形構(gòu)造，多發(fā)育在兩組不同方向線性構(gòu)造交匯部位，對(duì)銅礦的形成具有一定的控制作用。規(guī)模較大的褶皺構(gòu)造主要有北峪短軸背斜、銅礦峪弧形復(fù)向斜、徐茂公殿同斜向斜、南河背斜、馬窯上向斜和后河背斜。褶趨構(gòu)造對(duì)礦床有明顯的控制作用，特別是北峪短軸背斜控制了主要胡蓖型銅礦床的分布(薛克勤等，2005)。

中條山區(qū)火山活動(dòng)主要集中在中太古代涑水期的中、基性火山巖和新太古代絳縣期強(qiáng)烈的富鉀雙峰式火山噴發(fā)，以及中元古代大規(guī)模的西陽(yáng)河期安山巖噴溢。侵入巖在不同時(shí)代的地層中都有分布。涑水雜巖中分布有較大面積的黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖和弱變質(zhì)英云閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖以及變質(zhì)的超基性、基性巖及偉晶巖侵入體，呈巖株、巖床和巖墻狀產(chǎn)出;絳縣群中有變石英斑巖、變花斑輝綠巖、變花斑英安巖、斜長(zhǎng)角閃巖和角閃巖侵入；中條群中巖漿侵入活動(dòng)較弱，見有斜長(zhǎng)角閃巖體、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和角閃巖脈;西陽(yáng)河期侵入巖主要分布在太古和古元古界老地層中，未經(jīng)過變質(zhì)作用改造，巖性有閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖和輝長(zhǎng)巖，呈巖墻、巖脈和巖床狀產(chǎn)出;中生代侵入巖主要分布在中條山西南段，呈巖株和巖脈狀產(chǎn)出。上述產(chǎn)于不同地層中的不同時(shí)代的巖漿活動(dòng)，都與礦化有不同程度的關(guān)系。

銅礦峪銅礦床大規(guī)模的礦體有7個(gè)，主礦體為5號(hào)和4號(hào)細(xì)脈（浸染型）礦體，都呈透鏡狀、似層狀，基本上與頂?shù)装遄兓曰鹕綆r圍巖平行產(chǎn)出，礦床成因類型屬斑巖型，礦石量占礦區(qū)總量的90%以上。2號(hào)礦體屬輝綠巖型，1號(hào)和3號(hào)礦體屬變鉀質(zhì)基性火山巖型銅礦。

圖2 火山巖的TAS 圖(Le Bas M J et al,1986)

3 地球化學(xué)特征

圖3 火山巖的w(SiO2)-w (K2O)圖（據(jù)Le Maitre et al,1989;Richwood,1989）

本次研究重點(diǎn)對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)與礦化密切相關(guān)的酸性火山巖、火山角礫巖及火山碎斑熔巖進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，并采集具有代表性的樣品進(jìn)行分析測(cè)試，常量元素測(cè)試方法為X 光-熒光光譜法；微量元素和稀土元素測(cè)試方法為ICP-MS 方法，委托武漢綜合巖礦測(cè)試中心測(cè)試。

3.1 主量元素特征

本區(qū)火山巖的主量元素分析結(jié)果見表1?；鹕綆rSiO2范圍較大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.22%～76.00%，平均為66.21%，具高鉀雙峰式特征；（K2O＋Na2O）含量為3.72%～13.17%，在TAS 圖（圖2）上，樣品分別落在流紋巖、玄武巖、英安巖、粗面巖等區(qū)；富鉀，除1210、102 外，w(K2O)/w(Na2O)＝1.99～22.95，在w(SiO2)-w (K2O)圖（圖3）上，幾乎所有的樣品都落在高鉀鈣堿系列和鉀玄武系列區(qū)，屬一種高鉀系列火山巖；富鋁，Al2O3含量為11.03%～20.03%。

表1 中條山銅礦峪礦床火山巖主量元素含量表 w(B)/（%）

3.2 稀土元素特征

從稀土元素成分（表2）及對(duì)應(yīng)的配分型式圖（圖4）來看：

表2 中條山銅礦峪火山巖稀土元素組成 w(B)/（×10-6）

1）礦區(qū)酸性火山巖（流紋巖及凝灰?guī)r等）屬輕稀土富集型。稀土總量∑REE=131.6～269.9ppm，輕稀土明顯分異(La/Sm)N=l.86～4.13，平均3.21；LREE/HREE=0.81～8.22，重稀土曲線較平緩，10～80 倍于球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值，分異不明顯，δEu=0.44～0.85，具負(fù)銪異常，銪虧損中等；(La/Yb)N=1.59～27.2，反映輕重稀土分餾明顯(圖4-A)。

圖4 中條山火山巖稀土元素配分曲線圖

2）礦區(qū)基性火山巖的稀土特征具兩類：K2O 含量高的巖石具堿性玄武巖稀土特征，稀土總量中等Σ REE=157.0，輕重稀土明顯分異(La/Yb)N=8.39，Eu=1.38，具正異常，為銪富集型。K2O 含量偏低巖石的稀土總含量低，分別為33.42、50.45，輕稀土略有富集，(La/Yb)N=2.17，重稀土平坦(圖4-B)，Eu 負(fù)異?；蚓哒惓?。兩類圖譜均具大陸拉斑玄武巖的特征。其兩類截然不同的稀土特征，可能反映為不同巖漿源演化的產(chǎn)物。

3）礦區(qū)火山角礫巖及碎斑熔巖的稀土總量較高，ΣREE=37.44～785.7，分布范圍較寬，稀土曲線右傾明顯(圖 4-C)，δ Eu=0.42～0.96，具負(fù)異常，銪虧損中等；δ Ce=0.79～0.93，具負(fù)鈰異常；LREE/HREE=0.89～5.9，

巖漿分異程度較強(qiáng)；（La/Yb）N=1.84～14.47，反映輕重稀土分餾明顯，且輕稀土分餾更明顯。

3.3 微量元素特征

表3 中條山銅礦峪火山巖微量元素組成 w(B)/（×10-6）

礦區(qū)火山巖微量元素含量也見表3。從微量元素配分型式圖(圖5)，可知礦區(qū)酸性火山巖石的曲線形態(tài)近似，表明其具同源區(qū)巖石組成的相似性；微量元素圖譜除Sr個(gè)別樣品外，所有元素的含量都高于球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值；(Rb/Yb)N＞1，顯示為強(qiáng)不相容元素富集型的型式，明顯地富集大離子親石元素Rb、K，其成因可能為富集地慢源分離結(jié)晶程度強(qiáng)的殘余熔體形成。另外，由圖5可知，礦區(qū)基性火山巖其微量元素圖譜曲線形態(tài)相似，同樣圖譜除Sr、P個(gè)別樣品外，其余元素含量均高于球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值，且明顯富集大離子親石元素Rb、K，虧損Th、Sr、Nb；(Rb/Yb)N＞1，顯示為強(qiáng)不相容元素富集型，其總體配分型式類似于板內(nèi)拉斑玄武巖[4]；而且Nb*＜l，具鈮虧損，與被混染了的大陸拉斑玄武巖性質(zhì)相近。

圖5 中條山火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖

4 構(gòu)造背景意義

據(jù)上述稀土及微量元素特征的分析，礦區(qū)基性火山巖在稀土配分模式圖上，均具有較明顯的輕稀土富集和弱的負(fù)Eu 異常，其稀土配分曲線型式與大陸拉斑玄武巖的稀土配分曲線相似，這表明基性火山巖的源巖漿來源于上地慢。在微量元素的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖上，表現(xiàn)為不相容元素Rb、K、Ba、Th 的高度富集。同時(shí)，具有Sr、Tb和Nb、Ti 的虧損，其總體配分型式類似于板內(nèi)拉斑玄武巖。

裂谷火山作用是與張性構(gòu)造環(huán)境關(guān)系密切的一種火山作用。裂谷型大陸火山巖的源巖漿雖然來源于地慢，但在其源巖漿的上升過程中，地殼的貢獻(xiàn)作用不可低估，存在一定程度的殼源混染。中條裂谷內(nèi)雙峰態(tài)火山活動(dòng)、S型花崗巖侵入頻繁，證明新太古代—古元古代期間，區(qū)內(nèi)古板塊俯沖作用和地幔熱柱活動(dòng)相輔相成，促使巖石圈拆沉，軟流圈上涌，地殼出現(xiàn)多期“閉合”。

[1]胡永勝.銅礦峪變斑巖型含鑰銅礦床成礦作用及找礦預(yù)測(cè)[J].礦床地質(zhì),2000,19(4)∶46～53.

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