东天山晚古生代埃达克岩成因及铜金成矿意义.pdf

书书书 东天山晚古生代埃达克岩成因及铜金成矿意义 熊小林 蔡志勇 牛贺才 陈义兵 王强 赵振华 吴金花 “’39 中国科学院边缘海地质重点实验室，中国科学院广州地球化学研究所 “ .4-9“ ’* 1“’63“8-4， 23-.“4“ 567“8 ’* 06-“.6“4，19.,3’9 ，23-. AB 收稿， A/5 “ A; 5CD4E F’C/ GD4 HG4I’J KGJ’J I4 ’C GJD4 D D/4 J4D4E L D/4 HG4M-C’ J4’J 64GDN - 9OP4E L COGG DG’D’J，DE/Q4O’D’J 1E’E’D’J RG9DC JJ9E ’ D/’C KGJ’J I4，O1 S/’J/ DTR’JG RG9DC S4E4 C4G4JD4 D CD9T D/4’E 14J/4O’JG L4D9E4C R4DE144C’CN F/4C4 RG9D’J EJUC E4 J/EJD4E’I4 PT /’1/ A，-GAV， WE JD4DC，GS 0 3X55 JD4DC /’1/ WEY 0 *Y 0P ED’C，C’O’GE D D/4 O4E U’D4N F/4C4 EJUC GC RCC4CC RC’D’K4 （F） （ ZN B [ ZBN \） K4ET GS ’’D’G B\WEYBWE（N \A [ N \ [ZBN \） ， 且 （B\WEY BWE） ’很低 （N \A [N \） 特点， 且它们形成于晚古生代岛弧构造背景， 暗示这些埃达克岩 可能由俯冲洋壳熔融产生， 并经历了与地幔楔橄榄岩的相互作用；三岔口英云闪长斑岩具有低 ]1‘（ b） ， 且形成于碰撞后 构造背景， 可能是增厚下地壳熔融的产物。土屋M延东与埃达克岩有关的超大型斑岩铜矿的发现和突破使得东天山成为寻找 斑岩铜金矿的重要靶区， 本文新发现的埃达克岩无疑为在该区进一步寻找相关的矿床提供了有用的线索。特别是大部分埃达 MA （V） Mc\M\56 “’/’,-6 0-.-6 岩石学报 国家自然科学基金 （\AAc， V\VVMV） 和国家重点基础研究计划项目 （A,6cBV） 资助， 并获中国科学院广州地球化学研究所元素和同位素实验室部分资助N 第一作者简介熊小林， 男， cV 年生， 博士， 研究员， 从事岩石地球化学、 矿床地球化学和实验地球化学研究， 5MO’G _’1_Gd1’1N JN J 克岩由俯冲洋壳熔融产生， 暗示其源区含有高丰度的 “、 “ 和挥发份 ） 提出 的， 最初是指产于岛弧环境， 由年轻的俯冲洋壳部分熔融产 生的， 具有特定地球化学特征的一套中酸性火山岩和侵入 岩。其独特的地球化学特征是富 7， 低 和 AA。这些地球化学特征表明洋壳部分熔融发生在石 榴子石和金红石稳定但斜长石不稳定的压力条件 （.BB .6/ C.2D96， -*；E196F “ , ， ;;*） 。后来， 在 ;;- 年北京召 开的埃达克岩讨论会上， ./.0123 这一术语在内涵上得到发 展， 总的指具有埃达克岩地球化学特征的中酸性火成岩， 它 们可以由俯冲洋壳熔融产生， 也可以由下地壳铁镁质岩石部 分熔融产生 （435.62 “ , ，;;；张旗等， ;;-，;;；E“ “ , ，;;；E196F “ , ， ;;-.， G， ;;；王强等， ;;；吴福 元等， ;;；翟明国， ;;H） 。埃达克岩不仅具有极其重要的 地球动力学 （如俯冲洋壳熔融和早期大陆壳产生等方面） 意 义， 近年来研究表明， 埃达克岩与斑岩型 “， “I“ 及浅成低 温热液 “IF 矿床具有密切的时空和成因关系 （JK13G’38962 “ , ， -L；.M96. N O.“7P，-；435.62 “ , ，;;；张 旗等， ;;-，;;H；;-；O“6F.’’，;;； C.6F “ , ，;;.IR；王 强 等， ;;，;;H；侯 增 谦 等， ;;H） 。435.62 “ , （;;） 指出埃达克岩可以作为这些类型 的矿床的找矿标志。国际上的相关报道和研究， 主要集中在 新生代埃达克岩广泛发育的环太平洋消减带， 如智利北部和 菲律宾群岛许多世界级的斑岩型 “ 矿床产于埃达克岩之 中。在国内， 以张旗研究员为首的一批研究者在该领域进行 了积极的开拓 （张旗等， ;;-，;;H；C.6F “ , ，;;.IR； 王强等， ;;； ;;H；侯增谦等， ;;H） ， 张旗等 （;;H） 建议把 我国铜金找矿工作的重点放在古亚洲洋造山带 （中国境内的 北方造山带） 、 吉黑东部和冈底斯等与板块俯冲作用有关的 地区。 东天山古生代造山带是古亚洲洋造山带中的重要造山 带， 区内分布着许多埃达克质的中酸性小侵入体， 并已发现 与埃达克岩相关的土屋I延东大型I超大型斑岩铜矿带和一批 有前景的铜金矿床和矿化点 （王福同等， ;;-；芮宗瑶等， ;;；张连昌等， ;;H） ， 是斑岩型 “ 矿成矿和找矿潜力巨 大的地区。尽管如此， 本区与埃达克岩有关的基础研究仍较 薄弱。本文在东天山埃达克岩野外调查和室内岩石学研究 的基础上， 选择该区典型埃达克岩进行地球化学特征剖析， 并讨论它们的岩石成因和成矿意义， 为在东天山进一步寻找 相关的矿床提供有用的线索。本文基于目前的知识和认识 水平对许多研究工作者十分关注的问题 埃达克岩为什 么有利于成矿以及埃达克岩的成矿机理作了较多的讨论。 地质背景和岩石学简述 中国的天山地处中亚或古亚洲洋造山带的腹地。本文 所述的东天山位于和静巴仑台以东， 土哈盆地以南的天山地 区。该区地质构造单元主要有北天山晚古生代造山带以及 中天山地块和南部塔里木板块北缘和哈萨克斯坦I准噶尔板 块南缘 （图 -） 。在东天山地区， 北天山晚古生代造山带由一 系列次一级岛弧组成， 如大南湖I头苏泉岛弧、 阿齐山I雅满苏 岛弧等， 这些岛弧中发育泥盆纪I石炭纪的玄武岩I安山岩I英 安岩组合。目前， 对这些岛弧的属性还存在着一些争议；一 些学者认为它们属于塔里木板块的北部陆缘弧 （马瑞士等， -L；秦克章等， ;;；张连昌等， ;;H） ， 另外一些学者则认 为它们属于准噶尔地块的南部陆缘 （如姬金生等， -H；毛 景文等， ;;；李锦轶等， ;;） 。 东天山晚古生代岛弧区发育许多埃达克质的中酸性小 侵入体， 主要的岩性包括英云闪长岩、 斜长花岗岩、 花岗闪长 岩和花岗闪长斑岩， 其中一些已发现铜金矿床或矿化， 如著 名的延东I土屋I灵龙I赤湖斑岩铜矿带 （张连昌等， ;;H） ；该 区维权、 康古尔塔格东、 大南湖、 路白山等铜矿床或矿点以及 康古尔、 马头滩、 夹白山、 小红山等金矿床或矿点也可能与这 些类型的斑岩密切相关；与成矿有关的埃达克质侵入体主 要形成于泥盆纪和石炭纪， 如土屋I延东斜长花岗斑岩单颗 粒锆石 SIG 年龄为 *T UT-O. （秦克章， ;;；芮宗瑶等， ;;） ， 为早石炭世；情况不同的是， 与三岔口铜矿相关的斜 长花岗斑岩和英云闪长斑岩锆石 VO SIG 年龄为 L WHO. （李华芹等， ;;H） ， 可能形成碰撞后背景。除土屋I延 东斜长花岗斑岩取自钻孔， 其样品具有微弱蚀变外， 本文采 集的其它样品均为新鲜未蚀变岩石。英云闪长岩和斜长花 岗岩通常具有中细或中粗粒结构， 主要由石英、 斜长石和暗 色矿物角闪石和黑云母组成， 暗色矿物含量 X-;Y 时为斜长 花岗岩， 其斜长石通常为更长石；暗色矿物含量超过 -;Y 时 为英云闪长岩， 其斜长石以中长石为主， 它们的副矿物为磁 铁矿、 榍石、 磷灰石和锆石等。花岗闪长岩具有中细粒结构， 主要由斜长石、 钾长石、 石英、 角闪石和黑云母组成；花岗闪 长斑岩具有斑状结构， 斑晶为斜长石、 角闪石和黑云母组成； 基质具有微粒I细粒结构， 由斜长石、 钾长石、 石英和黑云母 组成， 副矿物为磁铁矿、 磷灰石、 榍石和锆石等。在上述岩相 学研究的基础上， 我们选择尾亚北花岗闪长岩和闪长岩 （图- E-） 、 三岔口英云闪长岩 （E） 、 - 国道东英云闪长岩 T;*， - （） 图 “ 东天山构造单元、 铜金矿床分布及埃达克岩采样位置“（部分资料来自芮宗瑶等， ） 小热泉子铜矿； 维权铜矿； ，8049 4 8 79AAI IDC D EDA DA 8HC AIC DEC C DC AC IC C ICC C AC C DC AC EC DCC A J,HD ID CA D C AC E D D C EE IA C A EA DA AE K-HA AI A A CA DE A CA AIA CA D C IA .2HC CEC C C C C CC CC C CEC CC CDC CEC CAC C CDC CI .’H C C I E D A A D A I DE D L*H EI EC IC C ECA CC D DC C DA DA AA ED M*H C A DD C AI DI D D D E I A CD C NH CC AC IC C D DE E A CD D IDC CD C OHC C CC C C C C C C DC C CC C C AC IC A PHQ E A CC DDC I AC D CA I DEC I 0*,CC EE ECCC AEE ACEE ECC IEE ECC EE ACC EE DEE EEE CC EE AACC .’RDIDAEIICCC L0A ED DE EEC IAC DC E D ADD C IAA CD D E C M8 EE II EC D AA I D EC A DI A A SE DA AAE C I CE ED A I EDE D CEEC CA EI B1DEIEDDAIIIDCCIAAAADAC TD II D E D I IE I ID E A IA AA D U1E AI EDD DC IAAI IE AI A ACC EII DD AI D E DD A M E I E D D I D A ED D IAA I V*IDECIDDECIIAECDDAIDIEIC P* A ADC C E CD IEIE EA CC DE ID A E CC L- II D I IA EE II AD A IC EI A I CIA EE A I O1 I IA II A DE ID A I A I I E E II M3D CA A IA DD II IAC C CDD I CE C AE A E B5 E D DIA ED A AA E DD A D WX CC EDC EC E CAC EC C DC EC DC DIC A C E Y3 A DC A I A A E I DI D AD C C IC C C EC CC IC EC EC C C C C DC C D FZ E A A A D I D I [0C AC AIC C C IC DC IC DC EC AC IC C C AC C A W1 D I I A E CD DI C AC D AD A D 5C AC DC IC C C CC IC C C DC CC CIC C C C T D D AD E AC D I DA C ACC DI AC A AD PXC DC DC C AC DC CC C C C IC CC CIC C C C D [9 AC C C C IA AI D IA E C E ED D DI *C C C C C C C AC AC CC IC AC C C C EC D ; C DC ED CD E D IE I A CI ID D B1 TEEACACACCECCC “ “ 含量几乎无影响， 结 果导致剩余岩浆中 E F 和 [E F 增大。此模式较容易解释 CGP熊小林等东天山晚古生代埃达克岩成因及铜金成矿意义 埃达克质岩石的低 和 “ 含量及高 ， *， 5 152） ， 东 天山埃达克质岩石在 , 和 ， *， K5（表 6） ， 在 9A N 3A4图上 （图 2） ， 这些埃达克质岩石的 9A 含量明显高于实验产生的玄武岩部分熔体， 基本上都落 入俯冲洋壳熔融产生的埃达克岩范围， 我们认为俯冲洋壳的 熔融是大部分东天山埃达克质岩浆产生的一种最为适合的 解释；但三岔口英云闪长斑岩具有低 9C（ OK5） 特点， 且形 成于碰撞后构造背景， 可能是增厚下地壳熔融的产物。 2P 埃达克岩与铜金成矿作用 斑岩型铜矿是铜的主要来源， 其储量和产量占了世界铜 资源量的一半以上；一些富金的斑岩铜矿床被称为斑岩型 铜、 金矿床或斑岩型金、 铜矿床；浅成低温热液型金银矿床 常常与斑岩型铜、 金矿床共生， 它们也是全球金的重要来源。 近年来全球关于斑岩型和浅成低温热液型铜金矿床研究引 人注目的进展是认识到许多大型和超大型铜金矿床的成矿 斑岩就是埃达克岩。例如 /Q3I*RIL8E “ （6GG1） 对世界上 K; 个斑岩铜矿床和浅成热液金矿床的有关岩浆岩进行地球 化学数据的整理， 发现其中 ;0 个与埃达克岩有关， S8 T 图 2P东天山埃达克质岩石的 9A 含量与新生代埃 达克岩以及实验产生的玄武岩部分熔体比较 U39 2 P9A VF3A4DRE M， 455K） 认为中国东部很多 晚中生代 X-、 \- 矿床、 侯增谦和曲小明等 （4554，455K） 及张 旗等 （455K） 认为特提斯成矿域东段的冈底斯斑岩铜矿带、 芮 宗瑶等 （4554） 及张连昌等 （455K） 认为古亚洲洋成矿域的土 屋.延东铜矿带等与埃达克质岩石有成因联系。尽管埃达克 岩与斑岩型和浅成低温热液型铜金矿床密切的时空和成因 联系已成为一个不争的事实， 然而， 目前有关埃达克岩为什 么有利于成矿以及埃达克岩的成矿机理还知之甚少， 有关的 研究还刚刚起步。下面基于我们目前的知识和认识作一些 讨论。 斑岩型和浅成低温热液型铜金矿床有关的斑岩体是该 类矿床的矿质 （X-、 \-） 、 流体 （“4A 及成矿元素配位体 XR、 等） 和能量 （热） 的主要来源 （“I8,I8]-3FE， 6GGK；LL8F， 6GG1） 。熊小林等 （4556） 曾总结出浅成.次火山斑岩的初始 岩浆 X-、 \- 丰度， “4A 和 XR 含量及岩浆产生和结晶时的氧 逸度是其能否最终形成富含 X-、 \- 流体的关键因素。我们 认为， 埃达克岩特别是洋壳产生的埃达克岩为什么有利于成 矿很可能与它们的独特源区组成和独特形成条件和成岩过 程以及其成岩成矿过程中高的氧逸度等有关， 这些独特性造 就了富含矿质和挥发份的埃达克质岩浆。 2 6P 洋壳作为埃达克岩的源区含有丰富的矿质和挥发份 世界斑岩铜矿绝大多数产于板块俯冲带 （如芮宗瑶等， 455K；刘红涛等， 455K） ；在俯冲带， 成矿斑岩绝大部分是埃 达克岩， 它们是玄武质洋壳熔融的产物 （ JIM8E “ ， 41G） ““） ， 因此， 玄武质洋壳的 、 丰度必然是决定埃达克岩 成矿潜力或规模的关键因素之一。众所周知， 和 是亲 硫元素， 主要赋存于地幔和铁镁质岩石中， 例如 在平均 . C,2 D EFF9A C H29I“,9J I7IH C,I A;K*L A2;,M*;2 NH*9J J,HD ,; ;,I* H*9AH C,I EST STTU A2 STT ESTT N,HD G;J9I9J ; HIJ9I9J J， OT EVF PEV Z*JA9J ,JYH C,I G;I*D XD G;*D F E6 PEV 5L*; / [D EF 7;J;I9H,L C 7*2 A2 9H 2;MH9HD G;*D ,ZD AD 5**D 6TV 5,AI [D EFVTD Q;“H7; M,J;HH;H C C;*H9J I7I9HIJ9;L C 39A9A7 G;*79HH C XMA M;J9* \HH;D V E PEE A2;* B D EFVD W; M,99A9A7 C JMM;, A2 I*LN2;AI N;K;;A H9*9J; I;*H A2 ];H C*92HDG;J9I9J ; HIJ9I9J J， V ;HHI; Z,99AH A ;I;DJ B;,*79J 9A9J， EV， E6F PE6 ;CA 3 X A2 ,IIA2 3 D EFFTD ;,9Z9A C HI; I2;,A ,J I7IH NL I;*9A7 C LA7 HN2J;2 *9HM;,;D ,; 3 X A2 ‘;M;a9AHYH BD EFFOD B;,7;A;H9H C H*N“2;,9Z;2,A2d;I9;“A*9;“2J9;1 2Y9;I7IHD W,AHJ9AH C ; /L* HJ9;L C 029AN,7，0, J9;AJ;H V;*;L W A2 .JY;, 3 D EFFSD \A,J,H* 2;,9Z9A C “,9J A2;H9; A2 2J9; I7IHA ;RIM*; C,I e*JA 4**7 ;D A2;A ;A,* e*JA9J cA;D XD G;*D ET;,I* ;AZ9,AI;AD 0JAD G;*D F6 S PSF GCC DEFFDG*2 2;7,HH9A7 A2 2;MH99A G*;,H e*JA *IN9D G W2L， （ETE） 6E P69A,9J D EFF6D ;7,;79A C ,; I;*H N;K;;A I7I9J N,9A; A2 ZM, C*92 9AJ*H9A H2L H9A7 B\_0 I9J,A*LH9HD 0JAI9J G;*7L， V ,*; C I7IH 9A ; C,I9A C L2,;,I* ,; 2;MH9HD ,;， 99A C ; 0, ; ,;*9AH9M N;K;;A IA*;，JA9A;A* J,H，A2 J;A9J J,HD 0, B*A;D J9D Q;D ， FT 6FJA9J JA,*H A ; GA72;H; 39J;A; M,ML,L JMM;, N;* 9A ; W9N;A ,7;AD J B;,*79J 9A9J， 6T （6） 6 0A7*9H NH,J） X9 X ，W . _ A2 c;A7 cD EFFDG;*7L A2 I9A;,*9a9A C ‘A77,7; 7*2I;**7;A9JN;*， 0HW9AHAD5;9d9A7 G;*79J* BN*9H9A7 .H;，E P 0A7*9H NH,J） D ‘L 3 A2 3M2a9H D 6TTED ;A,* A2;A ,; 2;MH9H *9AY;2 ;Z*Z9A7 H**K HN2J9A HLH;IH A2 9JY;A9A7 J,HDG W2L， EE （9Z; 9HM;H A2 ,J; ;*;I;AH 9A 7H;H ;I9HH9AH C,I [9; 9H*A2，;K c;*A2D0, B*A;DJ9D Q;D ， ETV EF P6V Q9 X -，[A7 ‘ .，Q9 [ b，G . ，A7 5，[A7 -D 6TT6D W;JA9J ;Z*9A H9AJ; ; *; B*;a9J A2 I9A;,* M,HM;J9A7 9A ;H;,A W9AHA 3A9AH，[ 9AD _9Ad9A7 G;*7L， 6T （）