西藏邦鋪鉬多金屬礦床矽卡巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

康浩然，王立強，尊珠桑姆，唐菊興，羅茂澄，林 鑫，楊 超

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；3.西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊，拉薩851400；4.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都610059）

西藏邦鋪鉬多金屬礦床矽卡巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

康浩然1，王立強1，尊珠桑姆3，唐菊興1，羅茂澄2，林 鑫4，楊 超1

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；3.西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊，拉薩851400；4.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都610059）

邦鋪鉬多金屬礦床位于岡底斯成礦帶東段，由斑巖鉬銅礦體和矽卡巖鉛鋅礦體組成。文章對矽卡巖、大理巖及二長花崗斑巖主量、稀土和微量元素組成進行了研究。主量元素研究結(jié)果顯示，矽卡巖形成過程中二長花崗斑巖體與大理巖發(fā)生了顯著的Si、Ca、Al等元素的交換；稀土元素組成中，除礦化矽卡巖略微富集重稀土外，其余多數(shù)矽卡巖與大理巖、二長花崗斑巖均富集輕稀土元素；微量元素蛛網(wǎng)圖顯示，矽卡巖及大理巖具有近似的組成型式，指示二者具有成因聯(lián)系。以上研究結(jié)果表明，邦鋪礦床矽卡巖系二長花崗斑巖交代碳酸鹽巖地層形成，斑巖成礦與矽卡巖礦化密不可分。矽卡巖稀土元素組成特征值δEu和δCe研究結(jié)果表明，矽卡巖成巖環(huán)境為高溫氧化環(huán)境，之后隨著成礦作用的發(fā)生，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原環(huán)境。

主量元素；微量元素；稀土元素；成巖環(huán)境；岡底斯成礦帶；邦鋪

隨著岡底斯成礦帶上亞貴拉、甲瑪、努日等一系列礦床巖漿成因類型的最終定位，岡底斯斑巖—矽卡巖復(fù)合型成礦帶的輪廓已然開始顯現(xiàn)［1］。邦鋪鉬多金屬礦床位于岡底斯成礦帶東段，由斑巖鉬銅礦體及其外圍矽卡巖鉛鋅礦體組成，為一典型斑巖—矽卡巖復(fù)合型礦床。目前，斑巖鉬銅礦成礦機制研究程度較高，對成巖成礦時代［2-7］、巖漿巖地球化學(xué)［6，8］、成巖成礦物質(zhì)來源［9-10］、成礦流體來源及演化［11-14］等方面進行了大量研究。而矽卡巖鉛鋅礦相關(guān)研究工作相對薄弱，僅少量文獻對礦區(qū)石英二長斑巖年齡、成礦物質(zhì)來源、矽卡巖礦物學(xué)特征進行過報道［15-17］。本次研究擬通過對礦區(qū)成礦二長花崗斑巖、矽卡巖和作為圍巖的大理巖進行地球化學(xué)研究，對比三者主量、微量和稀土元素組成特征，以揭示矽卡巖成巖成礦過程中元素在不同地質(zhì)體之間遷移分配規(guī)律，發(fā)掘斑巖與矽卡巖成礦之間的內(nèi)在聯(lián)系。

1 矽卡巖鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)概況

鑒于斑巖鉬銅礦區(qū)研究程度較高，相關(guān)基本地質(zhì)概況不做贅述，可參考相關(guān)文獻［3-5］，以下將簡要介紹矽卡巖鉛鋅礦區(qū)的基本地質(zhì)特征。

1.1 地層和構(gòu)造

礦區(qū)地層主要出露下二疊統(tǒng)洛巴堆組（P1l），北部發(fā)育古近系典中組（E1d）（圖1）。洛巴堆組由底部火山角礫巖、頂部凝灰?guī)r及夾持于二者之間的砂板巖、大理巖組成；典中組整體為一套凝灰?guī)r組合，巖性包括晶屑凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖、凝灰角礫巖等，發(fā)育不同程度的角巖化。其中，洛巴堆組大理巖與矽卡巖成礦關(guān)系較為密切，為主要賦礦圍巖。礦區(qū)構(gòu)造形式簡單，主要為近東西向展布的斷層構(gòu)造，為控礦和容礦構(gòu)造（圖1）。

1.2 侵入巖

礦區(qū)侵入巖類型較為簡單，主要有黑云母二長花崗巖及石英二長斑巖。黑云母二長花崗巖在礦區(qū)內(nèi)出露面積較大，地表可見，巖石具花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造；石英二長斑巖呈巖枝或巖株狀侵位，地表無出露，平硐和鉆孔中可見，巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。黑云母二長花崗巖形成于晚白堊世晚期，LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡為70～60Ma［5］；石英二長斑巖侵位時代為中新世中期，LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為15.43Ma±0.12Ma［15］。二者蝕變以較弱的綠泥石化、綠簾石化為主，無明顯礦化，與鉛鋅成礦關(guān)系不大。

1.3 礦體及礦石特征

礦區(qū)范圍內(nèi)已圈定兩個鉛鋅礦（化）體，礦體形態(tài)整體呈似層狀，局部由于受碳酸鹽巖產(chǎn)出位置、溶洞發(fā)育程度影響呈透鏡狀或不規(guī)則狀產(chǎn)出。礦體走向近東西向，沿走向最大延長超過200m；礦體厚度變化較大，單個礦體最大厚度約40m。賦礦圍巖以洛巴堆組大理巖、矽卡巖為主，其次為強硅化砂巖、強硅化凝灰?guī)r。另外，在礦區(qū)斷層破碎帶中可見較好的鉛鋅礦化，局部礦石品位較高。礦石以閃鋅礦礦石為主，方鉛礦石次之，基本無銅礦石，伴生一定量的銀。礦石中金屬礦物主要有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，其次為磁鐵礦、赤鐵礦等，少量黃銅礦、銅藍和含銀礦物等；非金屬礦物主要為矽卡巖礦物、石英、方解石、絹云母等。礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造為主，其次為塊狀構(gòu)造、脈狀或條帶狀構(gòu)造；礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶作用形成的半自形晶、自形晶、他形晶結(jié)構(gòu)，交代作用形成的侵蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力作用形成的碎裂結(jié)構(gòu)等。

1.4 圍巖蝕變及成礦期次

礦床圍巖蝕變發(fā)育，主要有矽卡巖化、硅化、大理巖化、碳酸鹽化等，以矽卡巖化、硅化與成礦關(guān)系最為密切。礦區(qū)矽卡巖主要類型包括石榴子石矽卡巖、輝石—石榴子石矽卡巖、陽起石—石榴子石矽卡巖、綠簾石—綠泥石矽卡巖等。根據(jù)野外和室內(nèi)顯微鏡下所觀察到的礦物組合及其共生、相互穿插關(guān)系，可將成礦劃分為早期矽卡巖階段、退化蝕變階段、石英硫化物階段和碳酸鹽巖階段，鉛鋅礦化主要發(fā)生于石英硫化物階段。

2 樣品分析測試方法

用于分析測試的矽卡巖、大理巖樣品均采自邦鋪鉛鋅礦體不同中段的平硐。其中，樣品PD8-3-1、PD8-3-2為石榴子石—陽起石矽卡巖，LX11-14為鉛鋅礦化矽卡巖（矽卡巖礦物主要為陽起石、透輝石和少量石榴子石），LX11-15和LX11-25為陽起石—透輝石—石榴子石矽卡巖。

全巖主量、稀土及微量元素測試在國家地質(zhì)實驗測試中心完成。其中，主量元素分析測試使用X射線熒光光譜儀（XRF）完成，分析精度優(yōu)于5%；稀土和微量元素分析采用高分辨率等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）完成，當(dāng)元素含量大于10×10-6時，誤差小于5%，元素含量小于10×10-6時，誤差小于10%。

圖1 邦鋪鉬多金屬礦床地質(zhì)簡圖（據(jù)①修改）Fig.1 Simplified geological map of the Bangpu Mo Polymetallic Deposit（modified after①西藏地勘局地?zé)岬刭|(zhì)大隊.2007.西藏自治區(qū)墨竹工卡縣邦鋪鉬（銅）多金屬礦普查報告。）

3 地球化學(xué)特征

本次研究工作中5件矽卡巖、1件大理巖及前人文獻中報道的二長花崗斑巖主量元素、稀土元素測試結(jié)果分別列于表1和表2中。矽卡巖、大理巖微量元素測試結(jié)果列于表3中。

3.1 主量元素特征

5件矽卡巖主量元素分析結(jié)果中SiO2含量為32.85%～35.62%，TiO2含量為0.02%～0.08%，Al2O3含量為1.02%～2.60%，TFe含量為27.23%～29.98%，MnO含量為0.62%～0.91%， MgO含量為0.24%～0.86%，CaO含量為29.20%～31.78%。上述測試結(jié)果顯示，礦床矽卡巖主要由富Fe和Al的硅酸鹽礦物組成，同時存在一定量的含Mn和Mg的礦物。這一分析結(jié)果與顯微鏡觀察及電子探針分析所得到的礦床地質(zhì)事實是一致的，即矽卡巖礦物組合主要為鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透輝石、鈣鐵輝石和陽起石，含有一定量的錳鋁榴石、錳鈣輝石、鐵鈣薔薇輝石、鎂角閃石等礦物［17］。

1件大理巖圍巖SiO2含量為4.77%，TiO2含量為0.04%，Al2O3含量為0.26%，TFe含量為1.02%，MnO含量為0.27%，MgO含量為0.04%，CaO含量為52.71%。3件二長花崗斑巖SiO2含量為67.86%～73.70%，TiO2含量為0.0006%～0.32%，Al2O3含量為11.66%～13.74%，TFe含量為2.49%～4.50%，MnO含量為0.01%～0.09%，MgO含量為0.38%～0.82%，CaO含量為0.48%～2.12%，二長花崗斑巖相對富Al、Fe。

表1 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖及二長花崗斑巖主量元素組成Table 1 Major elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit /%

表2 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖及二長花崗斑巖稀土元素組成Table 2 Rare earth elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit/10-6

由上述矽卡巖、大理巖和二長花崗斑巖SiO2與TiO2、Al2O3、TFe、MnO、MgO、CaO元素的協(xié)變圖解（圖2）可知，形成矽卡巖的過程中二長花崗斑巖與大理巖之間發(fā)生了明顯的物質(zhì)交換。其中，二長花崗斑巖中的Al、Fe、Mg、Si等元素被流體大量帶出，而大理巖中的Mn和Ca元素則發(fā)生明顯遷出，經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)過程之后形成矽卡巖。

圖2 邦鋪礦床矽卡巖主量元素協(xié)變圖解Fig.2 Correlation diagram of major elements of skarns in the Bangpu Deposit

3.2 稀土元素特征

5件矽卡巖稀土元素總量ΣREE變化范圍為9.24×10-6～16.22×10-6，平均值為12.26× 10-6，稀土元素含量較低。輕、重稀土比值變化范圍為0.97～5.33，（La/Yb）N值變化范圍為0.57～8.89，樣品LX11-14稀土配分曲線為左傾重稀土富集型，其余4件樣品為右傾輕稀土富集型（圖3）。另外，矽卡巖的（La/Sm）N比值范圍為0.81～5.78，（Gd/Lu）N比值范圍為0.82～2.42，輕、重稀土內(nèi)部均發(fā)生了較為明顯的分餾作用。5件矽卡巖樣品均具有較明顯的鈰負異常，δCe變化范圍為0.47～0.63；樣品LX11-14具銪負異常，δEu為0.61，其余4件樣品具微弱的銪正異常，δEu變化范圍為1.12～1.38。

1件大理巖稀土元素總量ΣREE為11.91× 10-6；輕、重稀土比值為4.46，（La/Yb）N比值為9.18，稀土元素配分型式為右傾輕稀土富集型（圖3）；（La/Sm）N比值為4.83，（Gd/Lu）N比值為1.57，輕、重稀土內(nèi)部均發(fā)生了分餾作用。大理巖具有較明顯的鈰和銪負異常，δCe和δEu分別為0.37、0.65。

3件二長花崗斑巖稀土元素總量ΣREE變化范圍為22.01×10-6～107.56×10-6，平均值為53.88 ×10-6。輕、重稀土比值變化范圍為21.93～28.02，（La/Yb）N值變化范圍為43.00～51.41，稀土元素配分型式為右傾輕稀土富集型（圖3a）。二長花崗斑巖（La/Sm）N比值范圍為6.00～6.93，（Gd/Lu）N比值范圍為4.48～5.18，輕、重稀土內(nèi)部均發(fā)生了較為明顯的分餾作用。二長花崗斑巖δCe變化范圍為1.13～1.38，δEu變化范圍為0.85～1.08，具有弱的Ce負異常，無明顯的Eu異常。

3.3 微量元素組成

相對于大理巖而言，成礦元素Pb、Mo在礦化矽卡巖（樣品LX11-14）中有明顯富集（圖3b）；其他矽卡巖中Pb含量明顯較大理巖高，而Cu、Mo含量與大理巖無明顯差異，指示矽卡巖中可能發(fā)育較弱的方鉛礦化。上述分析結(jié)果與邦鋪矽卡巖礦區(qū)成礦元素為Pb、Zn組合，基本不發(fā)育Cu和Mo礦體的地質(zhì)事實一致。親鐵元素Cr、Co、Ni、V除礦化矽卡巖（LX11-14）中有明顯富集以外，其余幾件矽卡巖上述元素含量較大理巖無顯著差異。高場強元素Ta、Zr、Hf、Nb、Y在礦化矽卡巖中發(fā)生明顯富集，而其他矽卡巖與大理巖相比無明顯差異。由此可見，親鐵元素和高場強元素表現(xiàn)出明顯的隨成礦作用發(fā)生而富集的特征。大離子親石元素Rb、Sr、Ba在大理巖中含量相對較高，尤其Sr發(fā)生顯著富集，正異常特征明顯（圖3b）。放射性元素Th、U含量在大理巖和矽卡巖中差異不大。矽卡巖與大理巖具有近似的微量元素配分型式（圖3b），指示矽卡巖與大理巖具有密切成因聯(lián)系。

圖3 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖和二長花崗斑巖稀土元素配分模式圖及微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.3 REE patterns and spider diagrams of trace elements of skrans，marble and monzonitic granite in Bangpu Deposit

表3 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖微量元素組成Table 3 Trace elements of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit /10-6

4 討論

4.1 矽卡巖成因

主量元素組成中，矽卡巖、大理巖和二長花崗斑巖SiO2與Al2O3、CaO之間具有良好的線性相關(guān)關(guān)系（圖2），三者之間Mg、Mn、Fe等元素之間也發(fā)生了不同程度的交換（圖2），顯示三者之間具有成因聯(lián)系。稀土元素組成中，雖然三者δEu和δCe值存在差異，但除礦化矽卡巖外，其余多數(shù)矽卡巖具有與酸性斑巖、大理巖基本一致的輕稀土富集、輕和重稀土內(nèi)部明顯分餾的配分模式。另外，在（La/Yb）N-（La/Sm）N及ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu圖解中，三者具有較為明顯的線性關(guān)系，表明三者稀土元素組成具有相似性，同樣揭示了矽卡巖的形成與二長花崗斑巖、大理巖密切相關(guān)。微量元素蛛網(wǎng)圖顯示（圖3b），矽卡巖及大理巖具有近乎一致的微量元素行為特征，指示大理巖可能為矽卡巖成巖原巖。

上述矽卡巖、大理巖及二長花崗斑巖主量、稀土及微量元素組成特征及其之間相互關(guān)系，明確指示了礦床矽卡巖系巖漿交代碳酸鹽巖地層形成，矽卡巖及其成礦作用與二長花崗斑巖密切相關(guān)，斑巖礦化與矽卡巖礦化之間存在耦合關(guān)系。

圖4 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖、二長花崗斑巖（La/Yb）N-（La/Sm）N圖解Fig.4 （La/Yb）N-（La/Sm）Ndiagram of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit

4.2 成巖成礦環(huán)境

稀土元素中Eu為變價元素，存在Eu2＋、Eu3＋兩種價態(tài)。研究結(jié)果表明，在較高溫度和還原條件下溶液中Eu主要以Eu2＋形式存在，相對氧化的條件下更多呈Eu3＋狀態(tài)存在［19-20］。Eu異常的形成正是與Eu2＋的存在密切相關(guān)，由于Eu2＋與REE3＋化學(xué)活動性的不一致導(dǎo)致了前者與整個稀土體系的分離，從而在溶液或其他承載介質(zhì)中形成Eu異常［14］；并且高溫環(huán)境是決定流體中是否出現(xiàn)Eu正異常的重要條件［20-22］。前人相關(guān)研究成果表明Eu異常的大小可以反映氧化還原程度的強弱，Eu異常峰值越高表明氧化程度越強，Eu異常谷值越深表明還原程度越強［23-24］。邦鋪礦床4件矽卡巖均表現(xiàn)出不同程度的Eu正異常，表明矽卡巖成巖溫度較高；且由石榴子石—陽起石矽卡巖→陽起石—透輝石—石榴子石矽卡巖→方鉛礦化陽起石—透輝石—石榴子石矽卡巖，Eu正異常逐漸變小，最后變?yōu)镋u負異常，表明成巖成礦環(huán)境由早期強氧化條件逐漸變?yōu)檫€原條件。這與礦床矽卡巖礦物石榴子石、輝石和硅灰石的礦物學(xué)特征所反映出的矽卡巖成巖形成于高溫氧化環(huán)境的結(jié)果是一致的［17］。另外，矽卡巖中Eu正異常的形成還可能與石榴子石中八次配位的Ca2＋（r＝1.12）與Eu3＋（r＝1.066）類質(zhì)同象置換有關(guān)，但前提是Eu需以Eu3＋形式存在。由此看來，不論矽卡巖中Eu正異常緣何引起，均表明矽卡巖成巖過程處于氧化環(huán)境。

圖5 邦鋪礦床矽卡巖、大理巖、二長花崗斑巖ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu圖解Fig.5 ΣLa-Nd-ΣSm-Ho-ΣEr-Lu diagram of skarns，marble and monzonitic granite porphyry in Bangpu Deposit

Ce也屬于變價元素，在氧化條件下常以高價態(tài)的Ce4＋存在，在還原條件下為低價態(tài)的Ce3＋，Ce4＋很難與其他三價稀土元素一起溶解于成礦流體中，在沉積物中往往形成Ce正異?；驘o明顯負異常［25］。丁振舉等（2003）認為礦石中的Ce相對虧損是成礦熱液相對虧損Ce的反映，與海水的加入有關(guān)，而且Ce異常的產(chǎn)生主要與其在氧化環(huán)境下以Ce4＋形式出現(xiàn)有關(guān)［26］。邦鋪礦床成礦流體來源研究顯示成礦過程中無海水的加入［16］，因此，成巖成礦環(huán)境的變化可能是引起Ce異常的最重要條件。前已述及邦鋪矽卡巖成巖階段處于高溫氧化環(huán)境，此時流體中Ce多以Ce4＋形式發(fā)生沉淀，流體中攜帶的Ce已大量降低，因此，由流體交代作用形成的矽卡巖及后期礦化過程中出現(xiàn)Ce的虧損。

5 結(jié)論

1）矽卡巖、大理巖和二長花崗斑巖主量、稀土和微量元素組成研究結(jié)果顯示，邦鋪矽卡巖系二長花崗斑巖交代碳酸鹽巖地層而形成，斑巖成礦與矽卡巖成礦密不可分。

2）矽卡巖稀土元素組成特征值δEu和δCe研究結(jié)果表明，矽卡巖形成于高溫氧化環(huán)境，隨著成礦作用的發(fā)生，成礦流體逐漸向還原環(huán)境轉(zhuǎn)化。

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Geochemical characteristics of Skarns in Bangpu Mo Polymetallic Deposit，Tibet and its geological significance

KANG Haoran1，WANG Liqiang1，ZUNZHU Sangmu3，TANG Juxing1，LUO Maocheng2，LIN Xin4，YANG Chao1
（1.Institute of Mineral Resources，Beijing 100037，China；2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences（Beijing），Beijing 100083，China；3.Geology Sixth Team of Tibet Geological Prospecting Bureau，Lhasa 851400，China；4.College of Earth Sciences，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The Bangpu Mo polymetallic deposit lying in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt are composed of porphyry Mo-Cu ore body and skarn Pb-Zn ore body.Compositions of major element，trace element and rare earth element of skarns，marble and monzonitic granite porphyry are studied in this paper.The study of major elements indicates that Si，Ca，Al and other elements are exchanged between the marble and the monzonitic granite porphyry during skarns formation process.In the rare earth elements，the mineralized skarn is enriched in the heavy rare earth elements，and the other skarns，the marble and monzonitic porphyry are enriched in the light rare earth elements.On the aspect of trace elements compositions，skarns and the marble had the similar patterns in the spider diagram of trace elements and this feature point out that the skarns and the marble have the genetic relation.All the results above show that the skarns in the Bangpu Mo polymetallic deposit are formed from the carbonate formation metamorphosed by the monzonitic granite porphyry and the porphyry mineralization and the skarn mineralization are inseparable.Values of theδEu and theδCe of skarns indicate that the skarns diagenesis environment is high temperature and oxidation environment and following the mineralization the environment turns into the reducing environment gradually.

major element；trace element；rare earth element；diagenesis environment；Gangdese metallogenic belt；Bangpu

TD15

Α

1671-4172（2015）06-0023-07

國家 重點基 礎(chǔ)研究 發(fā)展 計劃 （973 計 劃）項 目（2011CB403103）；中國地質(zhì)調(diào)查局青藏高原專項（12120113036200）作者簡介：康浩然（1989-），男，碩士研究生，資源勘查專業(yè)，主要從事礦床學(xué)研究。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.06.006