霍什布拉克碱长花岗岩地球化学成矿作用杨富全2001.pdf

第 10 卷第 4 期地 质 与 资 源Vol10 No 4 2001 年 12 月GEOLOGY AND RESOURCESDec , 2001 矿产地质 文章编号 1671 1947 2001 04019905 新疆霍什布拉克碱长花岗岩地球化学及成矿作用 杨富全1, 王立本2 1 国土资源部 实物地质资料中心,北京 065201; 2 中国地质科学院 矿产资源研究所, 北京 100037 摘 要 霍什布拉克碱长花岗岩侵入二叠纪地层中, 侵位时间 2615 27 Ma. 矿物组合以条纹长石、石英和斜长 石为主. 化学成分上富硅、富碱、富 REE, A/ NKC 087 104, LREE/HREE 241, 并且具有强烈的铕负异 常. 微量元素中 Cu、Au、W、Sn、Pb明显富集, 岩体属含锡多金属的含矿岩体, 对锡多金属成矿有利. 在花岗质 岩浆演化过程中, 伴随有 Sn、Mo、Fe、Nb、Ta、REE、Cu、Pb、Zn、Au 矿化, 并按一定规律分布于岩体的内外 接触带及岩体外围. 关键词 碱长花岗岩; 地球化学; 成矿作用; 霍什布拉克; 新疆 文献标识码 A 中图分类号 P595; P58812; P612 霍什布拉克碱长花岗岩体位于南天山晚古生代陆 缘盆地迈丹复向斜的南缘, 卡拉铁克大断裂南侧. 在岩 体内、 外接触带及附近已发现铅锌矿床、 锡矿点、 钼铁 矿点、 稀土矿点、 铌矿化点、 铜锌矿点、 金矿点等. 除霍 什布拉克铅锌矿床属沉积- 改造型矿床[ 1 5], 因岩体 侵入使矿床受到一定程度改造外, 其他矿产的形成与 岩体侵位有密切关系. 研究碱长花岗岩的地球化学特 征及成矿作用, 对于找矿工作有一定指导意义. 1 岩体地质特征 11 产状与时代 霍什布拉克岩体侵入于下二叠统别良金群和上二 叠统库铁热克群地层中.岩体外接触带发育角岩化和 夕卡岩化, 伴有锡、钼、铁、金、锌、铜等矿化, 蚀 变晕宽度在500 2500 m 范围内.岩体产状为小岩株 图 1 ,在平面上呈不规则的椭圆形,长轴为 NE 向,长约 9 km,最宽处 4 km, 出露面积约 20 km2. 岩体内部节理发育,沿节理有电气石石英脉充填, 局 部伴有锡矿化.碱长花岗岩体西部可见晚期规模很小 的花岗斑岩, 其侵入体内有电气石石英细脉沿节理分 收稿日期 2001- 06- 25; 修回日期 2001- 10- 08. 张哲编辑. 基金项目 国家 305 科技攻关项目 96- 915- 04- 03- 02 资助. 图 1 霍什布拉克区域地质略图 据新疆地矿局第一区域地质调查大队资料简化 Fig1 Regional geologic map of Huoshi Bulak modified from Xinjiang Bureau of Geology and M ineral Resources 1 第四 系 Quaternary ; 2 下 第三 系 Eogene ;3 上二 叠 统 Upper Permian ; 4 下二叠统 Lower Permian ; 5 上石炭统康克 林组 Upper Carboniferous Kangkelin fm ; 6 上石炭统喀拉治尔加 组 Upper Carboniferous Kalazirjia fm ; 7 下 石炭统巴什索贡 组 Lower Carboniferous Bashisuogong fm ;8 上泥盆统 坦盖塔尔 组 Upper Devonian Tangaitar fm ;9 碱 长 花 岗 岩 alkalifeldspar granite ;10 断裂 fault ;11 霍 什布 拉克矿 山 Huoshi Bulak M ine ;12 夕卡岩化 skarnization ;13 角岩化 hornfelsation ; 14 矿点 ore spot ∀ 锡矿点 Sn spot ; 钼锡、多金属矿床 Mo Sn polymetal deposit ;∃ 稀土矿点 REE spot 布.对碱长花岗岩进行单颗粒锆石 U- Pb 同位素测 定, 放射成因铅丢失最少的 1 号数据点的206Pb/ 238U 表面年龄为 2615 27 Ma.6 个锆石颗粒测试数据 的不一致线与谐和线上交点年龄为 267 51 Ma,二 者在误差范围内是一致的, 因此霍什布拉克岩体侵位 时代为晚二叠世[6]. 12 岩相学特征 碱长花岗岩 风化色肉红色, 新鲜面黄褐色, 中细 粒花岗结构, 块状构造. 岩体北西边缘见球状构造, 表 现为侵入体中分布有椭球体, 少量球体, 长轴一般 05 3 m, 短轴一般为 02 08 m, 长轴略显定向排列, 是由粗粒钾长石和石英等矿物围绕某些中心呈同心层 状分布而成. 主要造岩矿物有钾长石 70 75 、 斜 长石 1 2 、 石英 23 27 , 少量黑云母、 白 云母等. 钾长石他形粒状为主, 少数半自形板柱状, 大 小05 30 mm, 为正条纹长石. 钠长石在钾长石中 呈细脉状、 补片状分布. 斜长石呈半自形板状, 03 10 mm, 聚片双晶发育, 有轻度高岭土化. 副矿物组合 有磁铁矿、 锐钛矿、 锆石、 金红石、 榍石、 褐帘石、 独居 石、 萤石、 钍石、 褐铁矿、 孔雀石、 电气石、 黄铁矿等. 锆 石呈无色、 褐色、 红褐色, 金刚光泽, 晶体呈锥柱状, 柱 面以[ 110] 为主, 锥面为[ 111] 发育, 表明其结晶温度较 高 850 900 Pupin, 1980 [7] . 据 203 粒锆石统计 结果 单位 mm X 019、 Y 0087、 Sx 0058、 Sy 0027、 a 0015、 r 0015、 延长度 21. 花岗斑岩呈褐色,斑状结构, 基质为细 微粒 结构,少量显微隐晶质结构、球粒结构, 块状构造、 流纹构造.斑晶约占 50,主要为钾长石和石英, 基质为钾长石、石英、斜长石等.可见花岗斑岩向流 纹斑岩过渡. 2 岩石化学 霍什布拉克岩体岩石化学成分列于表 1. SiO2含 量介于 7320 7686, 平均为 7483; 总碱量介 于 791 1054, 平均 868 , 属富碱超酸性花岗 岩类. 与中国花岗岩的平均化学成分相比, SiO2、 Na2O K2O 偏高, 其他成分则偏低. 与东准噶尔贝勒库都 克含锡黑云母花岗岩成分相比, SiO2成分偏高, 二者 共同之处是 K2O Na2O. 与东准噶尔贝勒库都克含锡 黑云母花岗岩成分相比, SiO2含量偏低, 其他成分偏 高, 二者共同之处是 K2O Na2O. 与东准噶尔萨北含 锡碱性花岗岩成分相比, SiO2、 T iO2、 P2O5偏低, Na2O K2O、 FeO Fe2O3、 MgO 相近, 其他成分偏高. 里特 曼指数 198 370, 属钙碱性. 碱度率 A R较高, 在 A R SiO2图解[ 8]中位于碱性岩区, 表明岩石已属 碱性系列范围. Al2O3/ CaO Na2O K2O 分子数 为087 104, 为准铝质和微过铝质的. 在 CIPW 标 准矿物组合中出现碱性矿物霓石. 表 1 霍什布拉克碱长花岗岩岩石化学成分 及参数 Table 1 Petrochemical composition and parameters of Houshi Bulak alkali feldspar granite 序号样品号 SiO2TiO2Al2O3Fe2O3 FeOMnOMgOCaO Na2OK2O 198Y157302008213860780650016006088525529 2HS- 174570151319074107005121089332459 3A- 4747501912420250590053104087464377 4A- 197686007811390141720073042019310512 5A- 297495004911701780820058042痕367463 671270251425124162008080162379403 777820081165033061005000048304449 序号样品号 P2O5 H2O CO2 烧矢量总量 K2O Na2OK2O/ Na2O A R 198Y150008036015100401054 101 370551 2HS- 102610004791138198356 3A- 400710781139984841081223445 4A- 1900120540459974822165200589 5A- 290009102092990983126216588 60160560331000 70010600189958 注 1 由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所分析;2 由国家地质实验测试中心分析; 3 5 据蔡宏渊等, 2000; 6 为中国花岗岩 黎彤等, 1962 ; 7 为贝勒库都克含锡黑云母花岗岩 沈湘元等, 1989 200地 质 与 资 源 2001 年 3 稀土元素 碱长花岗岩稀土元素含量及参数见表 2,经球粒 陨石标准化后稀土元素配分模式见图 2.最显著的特 征是稀土元素总量高,REE 为 51590 LREE/ HREE 为 241,表明稀土元素 分馏程度较高; La/ YbN为 634, La/ SmN为 512, 轻稀土富集; Eu 012为负铕异常, 属铕强 烈亏损型. 配分模式为向右倾斜大负铕异常, 近于平 滑的曲线, 与广西大厂锡矿龙箱盖花岗岩和内蒙黄岗 钾长花岗岩[9]相似. 图 2 霍什布拉克碱长花岗岩稀土配分模式图 Fig2 REE pattern of Huoshi Bulak alkali feldspar granite 4 微量元素特征及含矿性评价 碱长花岗岩微量元素含量 表 3 表明,K、Li、 Rb、Nb、Zr、Th、Ni、Sc 元素含量较高,为世界花 岗岩 维诺格拉多夫,1962的 114 575 倍. Cu、Au、W、Pb、Sn 明显富集, 其他元素丰度值偏 低,呈分散状态. 碱长花岗岩成矿元素平均含量 Sn 96 夕卡岩 中成矿元素平均含量更高, Sn 165 喀默斯特黑云母花岗岩 锡含量为 55 264 萨北钠闪石花岗岩含锡 4 365 离差越大,说明矿质分异 越好, 对成矿越有利[12]. 碱长花岗岩微量元素另一特点是富含 F、B,表 现为萤石化和电气石化发育,前者有两种状态,其 一,呈星散状分布在钾长石、斜长石、石英之间; 其 二, 呈脉状产出, 与石英、电气石构成萤石石英脉、 萤石石英电气石脉. 挥发份 F 对 Sn、W 等金属元素 的搬运有重要的作用, 是良好的矿化剂. 科克特尼希 1972 曾总结岩浆过程中氟的行为,花岗岩中的氟 一般为 008,主要赋存在黑云母和磷灰石中,在 岩浆结晶分异演化的晚期氟代替云母中羟离子的数量 有限, 氟富集在残余岩浆中.锡与氟具有地球化学亲 合性,含锡花岗岩中氟通常在 01 03,氟的 增值显示了锡的富集.巴尔苏科夫 1968 认为在 pH 7 10 时,锡和氟可以形成稳定的络离子,随钠 质的碱交代作用,当 pH 值下降到 75 8 时络离子 变得不稳定,而发生水解,形成锡石和游离的 HF, HF 和 Ca 反应形成萤石,因此含氟的矿物在锡化区 附近大量出现.氟的背景含量及浓集区对找矿工作十 分有效,这在我国南方主要锡矿区和东准噶尔锡成矿 带得到证实.如个旧斑状花岗岩的氟含量为 016 02,等粒花岗岩的氟高达 039 [ 11] ,因此氟 元素可作为含锡花岗岩的一种地球化学指示剂.霍什 布拉克碱长花岗岩及夕卡岩中萤石化普遍,局部形成 萤石矿化点, 电气石石英脉中已发现锡矿体, 萤石电 气石石英脉中是否含锡达到品位,今后工作中应高度 重视. 201第 4 期 杨富全等 新疆霍什布拉克碱长花岗岩地球化学及成矿作用 国家 305项目办公室. 赞比勒幅、玉代格里克幅 北部 1∋20 万 地球化学图说明书. 1988. 表 2 霍什布拉克碱长花岗岩的稀土元素含量 10- 6 及参数 Table 2 REE content and parameters of Huoshi Bulak alkali feldspar granite 样号LaCePrNdSmEuGdTbDyHo 9263097771716016986598116305113652471376312 样号ErTmYbLuY REELREE/ HREE La/ YbN Eu La/ SmN 926309691491015136957451590241634012512 注 引自邹天人, 等. 依兰里克地区碱性岩及成矿关系研究. 1995. 表 3 霍什布拉克碱长花岗岩微量元素丰度 10- 6 Table 3 Microelement contents of Huoshi Bulak alkali feldspar granite 序号T iMnSrBaLiRbBeNbT aZrT hMoBi 1348374728610340210115 1017235 4 10 244947382480306994 1021632 4 10 序号 W Sn Cu Pb Zn Cr Co Ni V Ga Sc P Au 1 51211265313 18 2204 60 2 597345116 131 2214 60 3601043011201614786 4153775354870093 58571138623547035 注 1、2 据邹天人等, 1995; 3 5 据蔡宏渊等, 2000 总之,霍什布拉克碱长花岗岩中成矿元素以富 W、 Sn、Cu、Pb、Zn、Au、Nb、REE,伴生元素 B、F 亦较高为特征,属含锡多金属的含矿岩体,对 Sn、 Mo、Au、REE、Nb 等成矿有利. 5 岩体与成矿作用 霍什布拉克为铅锌、铜、金、锡 稀有、稀土元 素 成矿区, 在碱长花岗岩体内、接触带的夕卡岩和 角岩化带中,形成一系列矿化,其矿化类型有铅、 锌、铜、金、锡、铁、钼及稀有、稀土元素. 成矿在 空间上有一定的规律性,岩体顶部及内接触带以铌、 钽矿化为主, 岩体内接触带的电气石- 石英脉中有锡 矿化; 夕卡岩和角岩中发育锡 钨 、钼、铁、铜、 铅、金矿化; 岩体外围以铜锌、铜、铅锌矿化为主. 成岩与成矿作用是在地壳地幔运动效应控制下的 漫长地质作用过程中发生的,热液矿床都与一定的构 造- 岩浆活动有关[ 13].霍什布拉克的成矿作用与岩 浆活动有关, 是岩浆分异演化过程的产物.石炭纪末 天山曾发生较强的造山运动,大洋闭合后开始由挤压 向松弛演变, 产生一些深断裂, 同时形成一些富碱至 碱性花岗岩[14],霍什布拉克碱长花岗岩正是这一时 期侵位的 2615 27 Ma ,岩体侵位后在围岩中 形成夕卡岩化和角岩化,并伴随成矿作用发生.随着 岩浆结晶分异残余溶液中富含成矿元素, 形成含矿岩 浆热液,并向岩浆上部及四周渗透, 首先在内外接触 带中形成 W、Sn、Mo、Fe、Nb、Ta、稀土矿 化 体,随着温度的降低出现 Cu、Pb、Zn、Au 矿化, 在 空间上则离岩体较远. 岩浆的侵入活动提供了成矿物 质和热流体, 对于上述矿种的形成起着至关重要的作 用.但对于霍什布拉克中型铅锌矿床来说只起叠加富 集作用, 该矿床为喷流沉积型矿床[15],形成于热水 沉积期, 岩体侵入带来少量含铅、锌的中低温热液, 沿裂隙充填到矿体中, 使品位提高. 矿石中铅、硫同 位素和包裹体成分资料为此结论提供了证据. 参考文献 [ 1] 杨富全, 傅旭杰. 新疆南天山成矿带矿床成矿系列 [ J] . 地球学 报, 2000, 21 1 38 43. 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A detailed study on geology, petrology, mineralogy and geochemistry of the alkalifeldspar granite shows that the granite is composed mainly of perthite 70 - 75 ,quartz 23 - 27 , plagioclase 1 - 2 ,biotite 1 and muscovite 1 T he accessory minerals in these rocks include magnetite,anatase,zircon,rutile,titanite,tourmaline,fluorite etc The chemical composition is characterized by rich SiO2 7320 - 7686 ,total alkalinerich Na2O K2O 791 - 1054 ,high total REE REE 51590 geochemistry; metallogenesis; Huoshi Bulak; Xinjiang 作者简介 杨富全 1968 , 男, 副研究员, 1991 年毕业于中国地质大学 武汉, 从事区域地质调查和矿床地质研究; 通讯地址 北京东燕郊 中国地质科学院 562 综合研究所, 邮政编码 065201 203第 4 期 杨富全等 新疆霍什布拉克碱长花岗岩地球化学及成矿作用