藏南柯月玄武巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境判別

杜曉飛 程文斌 李葆華 李關(guān)清

（①新疆維吾爾自治區(qū)人民政府國家305項目辦公室 烏魯木齊830000 ②成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 成都610059 ③西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊 拉薩 851400）

1 引言

柯月鉛鋅銻銀多金屬礦床位于藏南成礦帶上，是繼扎西康礦床之后，又一個成規(guī)模的、以富含硫鹽礦物為主要特征的多金屬礦床，Sb、Pb+Zn和Ag達到中型規(guī)模。鑒其復(fù)雜多樣的地質(zhì)現(xiàn)象和豐富的礦產(chǎn)資源，吸引了眾多學(xué)者的目光，程文斌等[1]通過對柯月礦床Ⅰ號礦體原生暈地球化學(xué)分析，推測礦床有多次成礦作用疊加，上部存在剝蝕至尾部的礦體，而深部可能有礦體延伸。杜曉飛等[2]針對柯月礦床流體包裹體研究，查明了成礦流體的性質(zhì)，闡明了成礦機制?？娙A清等[3]通過對礦石硫化物硫鉛同位素研究，詮釋了成礦物質(zhì)來源。林彬等[4]根據(jù)含礦石英脈絹云母40Ar-39Ar定年，限定柯月礦床成礦熱液活動時限為21.3Ma。然而對于本區(qū)內(nèi)巖漿巖的研究甚少，而巖漿巖又有舉足輕重的作用，在于揭示地球深部信息、區(qū)域地質(zhì)演化及其構(gòu)造環(huán)境的判別等方面意義重大。本文主要研究玄武巖的地球化學(xué)特征，初步進行了構(gòu)造環(huán)境的判別，并結(jié)合區(qū)域上出露的玄武巖進一步確定其產(chǎn)出背景及構(gòu)造環(huán)境。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

從大地構(gòu)造位置上看，柯月銻多金屬礦床位于北喜馬拉雅構(gòu)造巖片[6]東段，該巖片位于藏南拆離斷裂和大反向逆沖斷裂之間。礦區(qū)內(nèi)出露地層為下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組（J1r），其可分為兩個巖性段，第一巖性段（J1r1）巖性主要為深灰色鈣質(zhì)頁巖、薄-中層狀泥灰?guī)r、板巖，夾少量長石砂巖，第二巖性段（J1r2）為深灰色頁巖夾少量薄層狀白云巖、結(jié)晶灰?guī)r。該組為主要的賦礦層。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較發(fā)育，以斷裂為主（圖1）。其中較大斷裂有兩條，構(gòu)造破碎帶多處，主要分布于礦區(qū)的中部。斷裂為張性高角度正斷層；F2的工作程度較低。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要為玄武巖和輝綠巖[5]，呈脈狀順層產(chǎn)出。

3 地球化學(xué)特征

在鉆孔中采集了9件玄武巖樣品。經(jīng)鏡下觀察，挑選較新鮮的玄武巖進行了室內(nèi)分析。樣品由西南冶金地質(zhì)測試中心完成，其中主量元素采用X 熒光法分析，稀土和微量元素使用ICP-MS測定。主量元素、稀土元素和微量元素分析結(jié)果列于表1中。

從表1中可以看出，本區(qū)玄武巖H2O含量（LOI）較高（6.99%～14.87%），平均11.97%，表明本區(qū)巖石受到明顯的變質(zhì)和蝕變作用。因此在進行巖石分類判別時，選擇不易活動的穩(wěn)定痕量元素（Zr、Ti、Nb、Y）較為可靠。在Zr/TiO2-Nb/Y 圖解（圖2）中可以看出，本區(qū)7個玄武巖樣品的投影點大部分位于堿性玄武巖內(nèi)，因此可以初步判定，本區(qū)火山巖應(yīng)屬于堿性玄武巖類。

3.1 主量元素

玄武巖SiO2含量變化范圍較大（39.47%～51.81%），平均為44.94%，有較高的TiO2（0.66%～2.59%），平均1.71%，Al2O3含量中等，變化在11.41%～17.1%之間，T Fe2O3含量高（10.01%～17.53），平均為12.5%，且FeO＞Fe2O3，MgO含量較低，平均為4.49%，貧MnO（0.15%～0.96%）；P2O5含量較高，為0.41%～0.64%，平均為0.5%。本區(qū)玄武巖較高的TiO2、T Fe2O3、P2O5的特點與OIB相似[7]。

圖1 柯月礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)西藏地勘局區(qū)調(diào)隊修編）

圖2 柯月玄武巖Zr/TiO2-Nb/Y圖解（底圖據(jù)[8]）

表1 柯月玄武巖主量元素（wt%）和微量元素（×10-6）分析結(jié)果

續(xù)表

3.2 稀土元素

堿性玄武巖的稀土總量較高（122.66×10-6～220.08×10-6），平均為183.19×10-6，輕重稀土分異顯著（平均（La/Yb）N比值為7.47，平均（Ce/Yb）N比值為6.57）；無明顯Eu 異常（除兩件分別為負異常（0.55）、弱負異常（0.77）外，其余為δEu＝0.89～1.09），無明顯Ce 異常（除一件分別為1.20，表現(xiàn)出正異常外，其余δCe＝0.91～0.96）。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖上，所有的巖石樣品均具有相似的稀土元素配分模式，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，呈右傾型（圖3a）。這種稀土配分模式和典型洋島玄武巖（OIB）相似[9]。

圖3 柯月玄武巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式

3.3 微量元素

微量元素分布圖表明（圖3b），大離子親石元素（LIL）中Rb、Ba、K、Sr 的含量變化較大，其中Rb 較為富集，Ba、Sr 呈負異常。沒有明顯的Nb、Ta 異常，從圖上可知，玄武巖和OIB 的微量元素分布型式總體很相似，僅個別元素（Rb、Ba、Sr）存在明顯差異。

4 討論

4.1 構(gòu)造環(huán)境分析

本區(qū)玄武巖遭受過一定的蝕變影響，這與野外和鏡下的薄片觀察結(jié)果是一致的。這種蝕變作用可能影響到部分活動性元素，由于Ti、Zr、Y、Nb、Th 等元素為不易活動的穩(wěn)定痕量元素，它們在變質(zhì)和蝕變作用過程中常常保持穩(wěn)定，變化不大，因此在進行構(gòu)造環(huán)境判別時應(yīng)該選擇較穩(wěn)定的元素[11-14]。

圖4 柯月玄武巖

在Ti/100-Zr-Y*3圖解（圖4a）中，玄武巖大部分落入板內(nèi)玄武巖（WPB）區(qū)域內(nèi)，在Nb*2-Zr/4-Y 圖解（圖4b）上，所有的樣品落入板內(nèi)堿性玄武巖（A1＋A2）區(qū)域中，進一步證實該區(qū)玄武巖屬堿性玄武巖。用Zr-Zr/Y 圖解（圖4c）不僅可以區(qū)分不同的構(gòu)造環(huán)境，還可以指示堿性程度（在WPB 和MORB 區(qū)域內(nèi)，最高的Zr/Y 值代表一種堿性特征）[15]，從圖上可知柯月玄武巖屬于板內(nèi)堿性玄武巖。在TiO2-Zr 構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖4d）中，所有樣品均落入板內(nèi)玄武巖WPB 中。在Ti/1000-V 圖解（圖4f）中玄武巖巖落在洋島玄武巖（OIB＋AB）、洋中脊玄武巖（MORB）區(qū)域內(nèi)，因此，柯月玄武巖為具有OIB 特征的玄武巖，其形成構(gòu)造環(huán)境為板內(nèi)環(huán)境。

Ti/100-Zr-Y*3;A-鈣堿性玄武巖；B-MORB+島弧拉斑玄武巖+鈣堿性玄武巖；C-島弧拉斑玄武巖；D-板內(nèi)玄武巖；Nb*2-Zr/4-Y 圖解；A1-板內(nèi)堿性玄武巖；A2-板內(nèi)堿性玄武巖+板內(nèi)拉斑玄武巖；B-EtypeMORB；C-板內(nèi)拉斑玄武巖+火山弧玄武巖；DN-MORB 和火山弧玄武巖；Zr-Zr/Y IAB-島弧玄武巖;WPB-板內(nèi)玄武巖; MORB-洋中脊玄武巖；TiO2-Zr：VAB-火山弧玄武巖;WPB-板內(nèi)玄武巖; MORB-洋中脊玄武巖；Th/Yb-Nb/Yb OIB-洋島玄武巖；EMORB 異常洋中脊玄武巖；N-MORB 正常洋中脊玄武巖；Ti/1000-V；IAT-島弧拉斑玄武巖；CFB-大陸溢流玄武巖；OIB＋AB-洋島玄武巖＋堿性玄武巖。

通過對比，可以很明顯的看出柯月玄武巖與OIB型玄武巖的Ti、Zr、Y、Nb元素含量幾乎一致。

表2 柯月玄武巖與典型OIB型玄武巖Ti、Zr、Y、Nb元素特征（單位：ppm）

4.2 巖漿源區(qū)地球化學(xué)特征

柯月輝綠巖鋯石U-Pb 年齡為138.1Ma±4.5 Ma（MSWD=2.10），侵位于早白堊世[20]。鄰區(qū)扎西康礦區(qū)內(nèi)輝綠巖鋯石U-Pb年齡為132.9Ma±2.4 Ma[21]。與洛扎地區(qū)基性巖墻群（138.0±3.5Ma）[22]及錯美大火成巖?。?30Ma～133Ma）[23，24]的侵位年齡相近，均為早白堊世侵入的火成巖。就年代學(xué)而言，存在耦合關(guān)系，巖石成因具有可類比性，根據(jù)江思宏[25]等對江孜-哲古一帶基性巖脈Pb-Sr-Nd 同位素研究表明，藏南基性巖可能主要來自虧損地幔，部分來自富集地幔。用Th/Yb-Nb/Yb 圖解可以區(qū)分地幔源區(qū)和巖漿上升過程中流體或熔體對微量元素的貢獻，未受后期過程影響的元素應(yīng)該投影在地幔序列里[26，27]，本區(qū)的玄武巖樣品大部分落入地幔序列（圖4e），基本上說明這些元素主要受巖漿源區(qū)控制，后期過程對其影響很弱。

如圖所示，本區(qū)玄武巖樣品的投影點介于OIB和E-MORB 之間，結(jié)合稀土元素配分模式圖（圖3a）和微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3b）所顯示玄武巖樣品與OIB基本一致的特征，及表2 顯示的，本區(qū)玄武巖的Ti、Zr、Y、Nb含量與典型OIB型玄武巖很接近，我們認為柯月玄武巖的巖漿來自具有OIB特征的地幔源區(qū)。

4.3 堿性玄武巖的成因

與原始地幔起源的初始玄武質(zhì)巖漿相比，柯月堿性玄武巖具有較低的Cr、Ni、Co等元素含量。本區(qū)玄武巖中的Nb 含量（16.91×10-6～45.17×10-6）高于典型島弧的Nb 含量（＜2×10-6），表明該套堿性玄武巖不可能是島弧巖漿作用的產(chǎn)物?？略聣A性玄武巖不發(fā)育Nb、Ta 負異常，表明巖石沒有受到明顯的地殼物質(zhì)的混染。巖石的Ti/V比值（除一件為22.7外，其余為32.8～85.7，圖4f）遠高于典型MORB 的相應(yīng)值（約25），表明本區(qū)堿性玄武巖起源于一個相對富集的地幔源區(qū)。堿性玄武巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分型式（圖3b），呈較典型的隆起型（駝峰式）分布型式，以Rb、Th、Nb的較強富集為特征，這一顯著地地球化學(xué)特征與島弧火山巖和洋脊玄武巖均有明顯區(qū)別，總體顯示為板內(nèi)火山巖的地球化學(xué)特征。

5 結(jié)論

（1）柯月玄武巖的稀土元素和微量元素配分模式與洋島玄武巖（OIB）基本一致，其形成構(gòu)造環(huán)境為板內(nèi)環(huán)境。

（2）綜合顯示，柯月玄武巖未受地殼物質(zhì)的混染，巖漿來自具有OIB特征的地幔源區(qū)。

致謝：野外工作期間得到西藏地勘局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊張興國高級工程師、達瓦次仁高級工程師的支持與幫助，在此表示衷心感謝。