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新疆昭蘇卡拉蓋雷銅鈷金礦區(qū)火山巖地層構(gòu)造環(huán)境判別

2014-02-18 05:15沈利霞郭鵬志李文圣賈琦段洪芳任小武
華北地質(zhì) 2014年1期
關(guān)鍵詞:軍山那拉提哈拉

沈利霞,郭鵬志,李文圣,賈琦,段洪芳,任小武

(1.天津華北地質(zhì)勘查局,天津 300170;2.內(nèi)蒙古礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司,呼和浩特 010020;3.中國黃金集團資源有限公司,北京 100010)

新疆昭蘇卡拉蓋雷銅鈷金礦區(qū)火山巖地層構(gòu)造環(huán)境判別

沈利霞,郭鵬志1,李文圣2,賈琦1,段洪芳1,任小武3

(1.天津華北地質(zhì)勘查局,天津 300170;2.內(nèi)蒙古礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司,呼和浩特 010020;3.中國黃金集團資源有限公司,北京 100010)

卡拉蓋雷銅鈷金礦區(qū)位于新疆西天山伊犁微板塊之伊犁裂谷帶南緣,那拉提構(gòu)造帶西段。西天山地區(qū)位于卡拉庫姆-塔里木板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的匯聚地帶,自太古宙以來經(jīng)歷了極為復(fù)雜的地殼演化史。本文通過地球化學(xué)判別圖解的投點分析以及與區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史的對比研究,認(rèn)為該區(qū)大哈拉軍山組火山巖的構(gòu)造背景為大陸弧環(huán)境。

卡拉蓋雷銅鈷金礦;西天山;大陸弧

新疆昭蘇卡拉蓋雷銅鈷金礦床是新疆那拉提成礦帶內(nèi)的一個具代表性的礦床,是那拉提成礦帶內(nèi)首例以Cu為主,伴生Mo、Co、Au、Pb、Zn的火山巖型熱液礦床。該礦床位于新疆昭蘇縣天山鄉(xiāng)布魯希布拉克溝(圖1)。該礦床以往基礎(chǔ)地質(zhì)工作程度很低,筆者于2009-2011年間對該礦床進行了詳細(xì)研究,特別是對礦床的火山巖地層進行了地球化學(xué)特征研究和構(gòu)造環(huán)境判別,得到了對礦床的巖石構(gòu)造環(huán)境的新認(rèn)識。

1 成礦地質(zhì)背景

卡拉蓋雷銅鈷金礦床位于新疆西天山伊犁微板塊之伊犁裂谷帶南緣,那拉提成礦帶西段。區(qū)內(nèi)出露的地層有中元古代那拉提群深變質(zhì)巖、上志留統(tǒng)巴音布魯克組淺變質(zhì)的綠片巖系、下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組火山巖和阿克沙克組火山巖與沉積巖、上石炭統(tǒng)沉積巖。

那拉提成礦帶具有隱伏的基底斷裂網(wǎng)和地殼淺部的斷裂系統(tǒng)特征[1]。通過對地球物理資料的分析,那拉提成礦帶的隱伏基底斷裂有近東西和近南北向兩種。近東西向基底斷裂與那拉提南、北緣深斷裂位置相當(dāng),南北向斷裂大約每隔1°出現(xiàn),一般屬平移斷裂,對東西向斷裂有錯動,錯動距離數(shù)十千米。隱伏基底斷裂網(wǎng)形成于元古宙,對區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展與演化起決定性作用,對沉積盆地、大地構(gòu)造、侵入巖展布及內(nèi)生礦化作用均有明顯控制作用。那拉提成礦帶地殼上部斷裂系統(tǒng),是在東西向和南北向兩組正交斷裂系統(tǒng)及其派生的北西向和北東向兩組斜交斷裂系統(tǒng)的基礎(chǔ)上繼承性發(fā)展的結(jié)果。沿斷裂系統(tǒng),蛇綠巖帶、侵入巖帶、構(gòu)造破碎帶發(fā)育,成為不同時代、不同構(gòu)造單元和巖石建造的分界線,并成為最重要的導(dǎo)礦和控礦因素[2]。

地殼淺部斷裂構(gòu)造對基底斷裂具有繼承性和發(fā)展性。那拉提成礦帶具逆沖構(gòu)造體系發(fā)育特征,該體系以那拉提巖漿弧花崗巖剛性地質(zhì)體為中心,南北兩側(cè)分別發(fā)育傾向相反類似蓮花狀的高角度逆沖斷裂體系,南側(cè)為向北傾斜的那拉提南緣斷裂帶,北側(cè)為向南傾斜的那拉提北緣斷裂帶。從南天山洋加里東-華力西中期的閉合階段到華力西晚期的天山造山帶的不斷隆起,南北向擠壓應(yīng)力一直占主導(dǎo)地位。在這種擠壓構(gòu)造環(huán)境中,形成島弧和弧前盆地、弧后盆地等活動性大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境及大量中酸性巖漿侵入和基性、超基性巖的構(gòu)造侵位。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

卡拉蓋雷礦區(qū)主要出露一套下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組(C1d)火山巖地層(圖1),巖性主要為一套中-基性、中-酸性火山熔巖、火山碎屑巖,局部發(fā)生變質(zhì)作用,發(fā)育綠泥石化、片理化,形成綠泥石化凝灰質(zhì)片巖,呈近EW向帶狀展布,總體地層走向100°~ 130°,南傾,傾角大約70°,局部受斷裂構(gòu)造影響出現(xiàn)反傾。礦區(qū)構(gòu)造主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造,以北西西-北西向斷裂為主,主要賦礦圍巖為大哈拉軍山組綠泥石化凝灰質(zhì)片巖及玄武質(zhì)凝灰?guī)r。

礦區(qū)巖漿巖比較發(fā)育,侵入巖主要有花崗閃長巖和閃長巖,脈巖總體侵入于大哈拉軍山組火山巖中,主要有輝綠巖脈、硅質(zhì)巖脈和石英脈。

圖1 新疆昭蘇縣卡拉蓋雷銅鈷金礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1Geological map of the Kalagailei Cu-Co-Au deposit in Zhaosu County,Xinjiang

3 巖石地球化學(xué)特征

地球化學(xué)研究是判定巖石、礦床成因類型的重要依據(jù)之一,也是地球化學(xué)家重點探討的前沿課題[3]。本文對卡拉蓋雷礦區(qū)火山巖地層樣品進行了主、微量元素分析(表1),以探討其地球化學(xué)特征及形成構(gòu)造背景。

3.1 主要巖石特征

玄武巖:灰黑綠色,粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由粒狀輝石(50%)、斜長石(45%)和少量不透明礦物(約5%)組成,另含有石英、黑云母細(xì)脈。斜長石呈自形柱狀,粒度較小,分布不規(guī)則。

蝕變玄武巖:主要產(chǎn)于近東西向片理化帶中,呈灰黑綠色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由斑晶(10%~30%)、綠泥石(10%~20%)、方解石(0~5%)、基質(zhì)(50%~70%)和少量不透明礦物(約5%)組成。斑晶主要為斜長石,呈自形板條狀,絹云母化較強;綠泥石應(yīng)為輝石或角閃石等蝕變形成,部分保留礦物假象;基質(zhì)主要由微晶-隱晶質(zhì)組成,綠泥石化、粘土化、碳酸鹽化較強;方解石呈團塊狀分布,含量較少。

玄武質(zhì)凝灰?guī)r:灰黑綠色,凝灰結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由火山灰物質(zhì)(>85%)組成,隱晶質(zhì),可見輝石微晶顆粒,發(fā)育綠泥石化蝕變,常見細(xì)小石英脈(約10%)穿插其中。

晶屑凝灰?guī)r:灰紫色-紫紅色,凝灰結(jié)構(gòu),塊狀-弱片理化構(gòu)造。主要由晶屑(5%~25%)、火山灰膠結(jié)物(85%~70%)組成。其中晶屑主要為長石(斜長石)和石英,石英呈半自形-他形粒狀,粒度0.2~2 mm;長石呈他形粒狀、板片狀,形狀不規(guī)則,邊部有一定融蝕,粒度約0.2~2 mm,發(fā)育聚片雙晶,局部表面有一定絹云母化和泥化蝕變?;鹕交夷z結(jié)物,主要為火山灰重結(jié)晶,生成隱晶質(zhì)、長英質(zhì)微晶和黑云母,局部由于受應(yīng)力作用,礦物具一定的定向性,弱片理化發(fā)育,蝕變主要為絹云母化、碳酸鹽化、粘土化。巖石中發(fā)育少量長英質(zhì)脈體,主要為方解石脈、石英脈。

火山角礫巖:紫紅色,火山角礫結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由角礫(15%~25%)、膠結(jié)物(80%~70%)及少量不透明礦物組成(5%),其中角礫呈次棱角狀,粒度約2~20 mm,成分主要為石英、斜長石晶屑和安山巖、英安巖碎屑。膠結(jié)物主要為火山灰,大部分已重結(jié)晶為隱晶質(zhì)-微晶長英質(zhì)礦物,蝕變主要為綠泥石化、粘土化、絹云母化。

安山質(zhì)凝灰?guī)r:灰綠略帶暗紅色,凝灰結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,片理化發(fā)育。主要由晶屑(5%±)、角礫(10%±)和火山灰物質(zhì)(85%±)等組成。晶屑主要為斜長石,呈板條狀。角礫主要為安山巖、英安巖碎屑,呈棱角狀、次棱角狀。膠結(jié)物主要為火山灰,大部分已重結(jié)晶為隱晶質(zhì)-微晶長英質(zhì)礦物,蝕變主要為粘土化、絹云母化。

英安巖:淺灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶主要為斜長石、石英、正長石,基質(zhì)為玻璃質(zhì)。

3.2 主量元素

從表1可知礦區(qū)火山巖的SiO2變化范圍很大,從基性到酸性均有。K2O與Na2O呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這可能說明,鉀長石和斜長石呈反消長關(guān)系。Mg#值較低,顯示出巖漿結(jié)晶分異程度較高。鋁質(zhì)指數(shù)A/ CNK顯示出準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)的特點。

由Nb/Y-Zr/Ti圖(圖2)可看出,樣品主要為亞堿性巖類,從基性到酸性均有分布。結(jié)合野外觀察、鏡下鑒定和化學(xué)分析得出,區(qū)內(nèi)大哈拉軍山組是一套由玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖組成的連續(xù)亞堿性的火山巖系列。

3.3 微量元素和稀土元素

圖2 Nb/Y-Zr/Ti圖解(底圖據(jù)Winchester and Floyd,1977)Fig.2 Nb/Y-Zr/Ti diagram(實心三角代表火山巖,空心方框代表火山碎屑巖)

由表1火山巖的微量元素分析結(jié)果可以看出,礦區(qū)基性火山巖總體上具有富集相容元素和中等相容元素(Cr、Co、Ni、V)而不相容元素含量相對較低的特點。

表1 卡拉蓋雷火山巖主量(wB/%)、微量元素(wB/10-6)分析結(jié)果Table 1 Composition of major elements(wB/%)and trace elements(wB/10-6)of the vocanic rocks in Kalagailei

續(xù)表1

引用Sun and McDonough[4]球粒隕石對樣品進行標(biāo)準(zhǔn)化之后,由表1可以看出,大哈拉軍山組火山巖總體上稀土總量以中酸性巖類最高,而基性巖最低(圖3)。其(La/Yb)N顯示總體上屬于輕稀土富集型,富集程度明顯不同(圖4),酸性巖類輕稀土最為富集,基性巖最低。

4 火山巖的構(gòu)造環(huán)境判別

對大哈拉軍山組火山巖的構(gòu)造環(huán)境存在不同認(rèn)識,歸納起來主要有如下觀點:古生代裂谷說[5~7];大洋島弧說[8~10];大陸弧說[11~13];大火成巖省說[14]。本文在野外礦區(qū)剖面觀察的基礎(chǔ)上,從巖石學(xué)和地球化學(xué)方面探討其形成的構(gòu)造環(huán)境。

從火山巖的角度探討其構(gòu)造環(huán)境的首要依據(jù)是巖石組合。野外和室內(nèi)的薄片觀察以及主量元素分析結(jié)果表明,其巖石組合為一套從基性到酸性的組合,說明其形成于與俯沖有關(guān)的島弧或活動大陸邊緣環(huán)境,這一結(jié)論與吳淦國等[13]得出的構(gòu)造環(huán)境一致。

圖3 SiO2和∑REE關(guān)系圖Fig.3 SiO2-∑REE scatter diagram

火山巖的系列和構(gòu)造關(guān)系密切,因此首先判斷大哈拉軍山組的火山巖巖石系列。由于火山巖遭受

了不同程度的蝕變作用,一些易活動元素在蝕變過程中會發(fā)生改變,所以我們在此利用一些不活動元素來判斷其火山巖系列。Nb/Y-Zr/Ti圖解不僅可以劃分巖石類型,也可以用于劃分巖石系列。由圖2可以看出,其Nb/Y比值均較低,所有火山巖均為亞堿性系列,所以大哈拉軍山組火山巖均不屬于堿性系列,而是亞堿性系列。這樣基本排除了其形成于板內(nèi)環(huán)境的可能性,因為無論是大陸板內(nèi)還是大洋板內(nèi)環(huán)境,其火山巖均會出現(xiàn)堿性火山巖系列。

亞堿性系列包括拉斑系列和鈣堿性系列。在A-F-M圖解上(圖5),對該區(qū)的火山巖(不包括火山碎屑巖)樣品進行投點分析,可以看出,大部分點均落在鈣堿性區(qū)域且大致呈直線而無明顯的富鐵趨勢,說明主要為鈣堿性系列。另外在A.I.-Al2O3和 SiO2-FeO/MgO圖解上均有部分點落在鈣堿性系列范圍內(nèi),部分點落在拉斑系列范圍內(nèi)。因此,大哈拉軍山組火山巖以鈣堿性系列為主,少部分為拉斑玄武巖系列。

因此,從火山巖系列的角度判斷,其構(gòu)造背景應(yīng)該屬于島弧或活動大陸邊緣環(huán)境。

圖4 SiO2和(La/Yb)N關(guān)系圖Fig.4 SiO2-(La/Yb)Nscatter diagram

圖5 A-F-M圖解Fig.5 A-F-M diagram

圖6 火山巖地球化學(xué)判別圖(底圖據(jù)Wood,1980)Fig.6 Volcanic geochemical discrimination

圖7 Nb/Yb-Th/Yb圖解(底圖據(jù)Pearce and Peate,1995)Fig.7 Nb/Yb-Th/Yb diagram

地球化學(xué)判別圖的基礎(chǔ)是源區(qū)特點。Th-Hf-Ta圖解能夠適應(yīng)于中性和酸性熔巖以及玄武巖,尤其對于識別火山弧的效果特別好。由圖6可知,大哈拉軍山組火山巖樣品均落在D區(qū)島弧鈣堿性區(qū)域中。

利用Nb/Yb-Th/Yb圖解可進一步區(qū)分大陸弧還是大洋弧,由圖7可以看出,絕大多數(shù)投影點落在大陸弧范圍內(nèi),沒有點落在大洋弧內(nèi),暗示了大哈拉軍山組火山巖的構(gòu)造背景為大陸弧環(huán)境。

5 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)大哈拉軍山組是一套由玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖組成的連續(xù)亞堿性的火山巖系列。

(2)礦區(qū)基性火山巖總體上具有富集相容元素和中等相容元素(Cr、Co、Ni、V)而不相容元素含量相對較低的特點。

(3)大哈拉軍山組火山巖總體上屬于輕稀土富集型,酸性巖類輕稀土最為富集,基性巖最低。

(4)通過地球化學(xué)判別圖解的投點分析以及與區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史的對比研究,筆者認(rèn)為大哈拉軍山組火成巖的構(gòu)造背景為大陸弧環(huán)境。

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Tectonic Background Discrimination of the Volcanic Rocks in Kalagailei Cu-Co-Au Deposit in Zhaosu County,Xinjiang

SHEN Li-xia1,GUO Peng-zhi1,LI Wen-sheng2,JIAQi1,DUAN Hong-fang1,REN Xiao-wu3
(1.Tianjin North China Geological Exploration Bureau,Tianjin,300170,China;2.Inner Mongolia Mining Exploitation Co.LTD, Huhehot,010020,China;3.China Gold Group Resources co.LTD,100010,China)

Kalagailei Cu-Co-Au deposit is located along the southern margin of the Ili rift belt in the Ili micro-plate in Western Tianshan Mountain,western part of Nalati tectonic zone,Xinjiang.And Western Tianshan Mountain is situated in the convergence zone of Karakum-Tarim plate and Kazakhstan-Junggar plate.It has a very complex history of crustal evolution since Archean.Through the analysis of geochemical discrimination diagram,and the comparison with regional geological development history,the authors suggest that the tectonic setting of the igneous rocks in the Dahalajunshan Formation belong to continental arc environment.

Kalagailei;Cu-Co-Au mine;western Tianshan Mountain;continental arc;Xinjiang

P618.41;P618.62;P618.51

A

1672-4135(2013)04-0013-07

2013-11-02

天津華北地質(zhì)勘查局:新疆昭蘇卡拉蓋雷銅鈷金礦床成礦特征及成礦模式研究

沈利霞(1976-),女,工程師,2008年獲中國地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士學(xué)位,主要從事地質(zhì)找礦方面工作;E-mail:bjslx136@163.com。

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