喇嘛苏铜矿区中酸性岩体微量元素特征及其成因分析

毛政利

(河南城建学院测绘工程学院，河南平顶山467036)

喇嘛苏铜矿区是西天山造山带中重要的铜多金属矿化集中区［1-4］，矿区位于伊犁板块中的温泉—赛里木晚古生代弧前盆地赛里木推覆构造带上。推覆构造的指向是由北向南推覆，其典型的地段是喇嘛苏以西的克希阿克巴依塔勒，蓟县系逆冲在中石炭统之上，在石炭纪和二叠纪之间，均有一系列向南逆冲的推覆构造形成。该区前人做了大量的研究工作，基本可以确定本区斑岩体的形成时代是中晚泥盆世［5-6］，成矿物质既有来自地层的，也有来自深部岩浆的，成矿经历了多次富集和改造作用，是一斑岩－矽卡岩型复成矿床［7-9］。本研究试图根据喇嘛苏铜矿区中酸性岩体的微量元素特征探讨其形成环境和成因，为该区的构造及成矿地质背景研究提供有力证据。

1 中酸性岩体的基本特征

喇嘛苏铜多金属矿区中酸性岩体为华力西早期浅成—超浅成中酸性小岩体群，出露面积约0.65 km2。主要岩性为黑云母花岗闪长斑岩、黑云母斜长花岗斑岩、石英闪长玢岩等。岩体大多呈小岩脉、岩枝、岩株或岩床，少数呈小岩瘤，且岩体大小悬殊，大者为700 m×160 m，小者仅20 m×1 m或更小。在空间上这些小岩体为一北西向岩体群组成4个弧形岩体群，它们自北西向南东依次排布。

矿区内各岩体群的地表主体岩相分带均不明显，不同岩石类型之间在同一岩体中彼此呈渐变关系而没有明显的界线，野外难以划分侵入期次，应为同期异相，是岩浆在冷却过程中连续结晶分异的产物。主要蚀变有斜长石的绢云母化、钾长石化，黑云母的绿泥石化，钾长石的泥化、硅化等。

2 中酸性岩体的微量元素含量特征

2.1 主成矿元素与过渡族元素特征

喇嘛苏铜多金属矿区中酸性岩体样品的分析结果见表1。

表1 喇嘛苏铜多金属矿区斑岩体主成矿元素与过渡族元素含量Table1 The content ofmain ore-form ing elements and transitional elements of porphyry in Lamasu copper polymetallic deposit ×10－6

从表1中可以看出，矿区中酸性岩体的主成矿元素与过渡族元素具有如下特征。

(1)中酸性斑岩体中主成矿元素Cu含量普遍明显高于世界酸性岩平均值(即维氏值)，且含量变化大，最低为17×10－6，略低于维氏值，最高为1 052×10－6，为维氏值的52倍，平均值为254.17×10－6。与维氏值相比，本区铜的富集系数为1～52，平均为13，这与本区主要以铜的矿化富集特点相一致。

(2)斑岩体中Pb的含量一般高于维氏值，个别高达389×10－6，平均含量为68.5×10－6。富集系数为1.4～19.5，平均为3.4，且含量变化大，这表明本区Pb的富集程度较低，具有局部富集的特点。

(3)斑岩体中Zn的含量为(18～309)×10－6，变化较大，平均为78.11×10－6，略高于维氏值，富集系数为0.3～5，这也说明矿区内Zn的矿化不强，与Zn的局部富集的特点相吻合。

(4)岩体中Ni的平均含量接近于维氏值，而Ti、Cr、V则低于维氏值，这说明本区花岗斑岩体具有壳源型花岗岩的特征。

2.2 亲石元素特征

根据本区中酸性岩体样品的Rb、Ba、Th等大离子亲石元素(LIL)以及Ta、Nb、P等高场强元素(HFS)的化验结果，岩体样品的高场强元素含量为(611.25～1 210.11)×10－6，平均值为1 331.211×10－6;大离子亲石元素含量为(1 041.05～2 708.61) ×10－6，平均值为1 845.15×10－6，高场强元素与大离子亲石元素含量比值为0.372 1～0.542 9;Rb、Ba、K、La、Sm和Th的含量较高，而Ta、Nb、Ti较低，而且Th含量远远地大于Ta含量。

3 中酸性岩体的成因分析

据Brown等［10］研究，正常的钙碱性大陆边缘弧花岗岩类岩石富亲石元素和低的HFS、LIL含量比值;成熟弧的碱钙性花岗岩类岩石具有高的LIL和HFS含量以及高的HFS、LIL含量比值;成熟弧的碱钙性花岗岩类岩石贫Ba、Sr和Ti;产于消减带、来自地壳的火成岩含较高的Rb、Ba、K、La、Ce、Sm，贫Ta、Nb、Ti，来自幔源的火成岩由于消减作用而选择性富集Th而非Ta，因此，Th含量远大于Ta，表明有消减的洋壳和流体的加入。对比本区亲石元素的含量特征，可以认为，本区中酸性斑岩体应属正常的钙碱性大陆边缘弧花岗岩类岩石，是产于消减带而来自壳源的火成岩，在其形成过程中有可能有洋壳物质和流体的加入，同时也混染了围岩。

花岗岩类岩石的非活动性元素构造环境判别见图1。用喇嘛苏铜矿区10个新鲜岩体样品的分析数据投到判别图中，可以看到，所有的点均落入火山弧花岗岩区域内，这进一步说明了本区花岗岩形成于板块俯冲消减带上火山弧环境。

图1 喇嘛苏铜矿区花岗岩类岩石非活动性元素构造环境判别Fig.1 Tectonic discrim ination diagram of non-active elements of porphyry in Lamasu copper polymetallic deposit

采用汤氏图，根据本区中酸性岩体的微量元素含量比值及其异常值来探讨岩体的成因。按Rb、Ba、Th、Ta、Nb、K、La、Ce、Sr、Nd、P、Zr、Sm、Ti、Y、Yb的顺序用原始地幔标准化后作图，见图2。从图中可以看出，区内中酸性岩体的微量元素比值蛛网图具有如下特征:①从总体上看，曲线的起伏较大，没有可循的规律，这是造山带花岗岩的特征，而非造山带花岗岩曲线一般较平缓，且具有强烈的Sr和Ba的亏损。②除个别样品外，蛛网图中有明显的Rb、Ba、K、Zr的峰和Ta、Sr、Ti的谷。据Thompson［11］研究，在微量元素比值蛛网图上，与俯冲作用有关的火成岩具有Ta、Ti、Nb的谷和K、Rb的峰，而大洋或大陆裂谷地区火成岩正好相反。由此也可以推断，本区中酸性岩体的形成与板块的俯冲作用有关，为大陆弧背景下的造山花岗岩。③从本区10个样品的总趋势看，蛛网图中Ba的峰比较明显，而Th相对来说是亏损的，由此可以看出，本区中酸性斑岩体的微量元素以富Ba为特征，这与造山花岗岩中的I型花岗岩的推断相吻合，说明本区花岗岩类岩石为造山带的I型花岗岩。④Nb略显亏损，表明本区中酸性斑岩体主要表现为大陆壳的特征，但仍有洋壳物质的加入。说明本区岩体为正常大陆弧花岗岩类岩石。

图2 喇嘛苏铜矿区斑岩体的微量元素含量比值Fig.2 Ratio spider diagram of trace elements of porphyry in Lamasu copper polymetallic deposit

4 结论

(1)本区中酸性岩体中主成矿元素Cu含量与维氏值相比，铜的富集系数为1～52，平均为13，这与本区主要以铜的矿化富集特点相一致。Pb、Zn的富集程度较低，具有局部富集的特点。

(2)本区中酸性斑岩体应属正常的钙碱性大陆边缘弧花岗岩类岩石，是产于消减带而来自壳源的火成岩，在其形成过程中有可能有洋壳物质和流体的加入，同时也混染了围岩。

(3)本区中酸性斑岩体的微量元素以富Ba为特征，这与造山花岗岩中的I型花岗岩的特征相吻合，说明本区花岗岩类岩石为造山带的I型花岗岩。

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