印尼蘇門答臘島蘇利特河銅礦地質(zhì)特征

1、doi: 10.3969/j.issn.1007-3701.2014.04.007印尼蘇門答臘島蘇利特河銅礦地質(zhì)特征向文帥，高小衛(wèi)，程 湘xiang wen-shuai, gao xiao-wei, cheng xiang（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205）(wuhan center of china geological survey, wuhan, 430205)摘要：印尼蘇門答臘島西部的蘇利特河銅礦床代表了侏羅紀(jì) - 早白堊世巖漿弧相關(guān)的銅金成礦期次。為了總結(jié)其特征并指 導(dǎo)該區(qū)找礦實踐，本文對其地質(zhì)背景、巖相學(xué)和主量及微量元素特征進(jìn)行了研究。巖石地球化學(xué)特征表明：該礦床

2、矽卡巖主 量元素與巖漿巖相比，其 cao 含量增多，sio2、al2o3、k2o 以及 na2o 含量降低；在 fam 圖解和 feot-mgo-al2o3 圖解中，礦 化矽卡巖落在變質(zhì)閃長斑巖附近，但是二者的 ree 配分模式不盡相同：閃長斑巖巖體具有更高的 w(ree)含量和 eu 正 異常，而矽卡巖普遍表現(xiàn)為 eu 負(fù)異常。綜合主量元素地球化學(xué)和年代學(xué)的證據(jù)，蘇利特河礦床時代可能為早侏羅世以后， 屬于造山后和碰撞后階段的板內(nèi)巖漿活動的產(chǎn)物。關(guān)鍵詞：蘇利特河銅礦；矽卡巖；稀土元素；蘇門答臘島中圖分類法：p618.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號: 1007-3701(2014)04-361-07

3、xiang w s, gao x w and cheng x. geological characteristics of sulit air copper deposit in suma- tra indonesia. geology and mineral resources of south china, 2014, 30(4):361-367.abstract: sulit air copper deposit belongs to the jurassic- early cretaceous magma arc related copper-gold metallogenic per

4、iod of sumatra, indonesia. in order to summarize the characteristics of this deposit and to guide the prospecting in this area, this article study the geology, petrology and geochemistry of sulit air. geochemistry characteristic shows that the skarn rocks have more cao and less al2o3, k2o, na2o cont

5、ent than the igneous rock; in the fam diagram and feot-mgo-al2o3 diagram, the skarn rock dropped near the igneous rocks area. howev- er, the ree pattern of those two rocks are different, the w (ree) of igneous rock is higher than skarn rock; the skarn rocks have negative europium anomalies rather th

6、an positive anomalies in the igneous rock. in conclusion, the age of sulit air deposit is later than early-jurassic and its ore-forming setting belongs to the post-orogenic and post-collisional volcanism.keywords: sulit air copper deposit; geochemistry; skarn; sumatra印度尼西亞作為我國大陸周邊距離較近且環(huán) 境較好的國家之一，其礦產(chǎn)

7、開發(fā)及投資前景良好。 且該國金屬礦產(chǎn)資源豐富，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個世界級的超大型礦床。印尼的礦產(chǎn)資源主要分布在板塊過 渡帶和穩(wěn)定地臺區(qū)1，而位于印度洋板塊與巽他陸 塊俯沖碰撞過渡帶的蘇門答臘島，自古以來就有悠第 30 卷 第 4 期第 30 卷 第 4 期2014 年 12 月華南地質(zhì)與礦產(chǎn) geology and mineral resources of south chinavol.30, no.4，361-367dec.，2014收稿日期：2014-5-15；修回日期：2014-7-17. 基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局項目“印度尼西亞中蘇門答臘島銅、金等多金屬礦產(chǎn)成礦規(guī)律研究（1212011120

8、339）”. 第一作者：向文帥（1986），男，助理研究員，長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與研究，e-mail: oldwenzi.362華 南 地 質(zhì) 與 礦 產(chǎn)2014 年久的礦產(chǎn)開發(fā)史，特別是金、銀等貴金屬以及銅、 鉛、鋅、錫等有色金屬2。本文研究的蘇利特河（sulit air） 銅礦位于蘇門答臘島中部一個重要的礦集區(qū) 內(nèi)（周邊還有若干其他礦床），是蘇門答臘島比較典 型的矽卡巖型礦床。1 地質(zhì)背景蘇門答臘島位于東南亞，是印度尼西亞最大的 島嶼。該島含有豐富的金屬礦產(chǎn)資源和石油、天然 氣等能源。蘇門答臘島具有“金島”的美稱，據(jù)統(tǒng)計 截至 1994 年該島共產(chǎn)出 91 t 的金和 937 t 的銀（v

9、an leeuwen, 1994），還有大量的斑巖型銅礦及熱 液型錫礦及鉛鋅礦床3。蘇門答臘島的主要地貌格局為西南部巴里散（barisan）山脈區(qū)和東北部的弧后盆地區(qū)（圖 1）。在 構(gòu)造上，該島以中央構(gòu)造帶（mstz）為界可分為東蘇門答臘塊體和西蘇門答臘塊體4。晚石炭 - 早二 疊世東蘇門答臘地塊伴隨“暹緬馬蘇地塊”一起從 岡瓦納大陸分離出去（metcalfe，1996）5；隨后暹緬 馬蘇地塊和印支地塊在晚二疊世拼合，古特提斯洋 隨之關(guān)閉消失；早三疊世，西蘇門答臘地塊與東蘇 門答臘地塊走滑碰撞、拼合，構(gòu)成了蘇門答臘島的 主要地質(zhì)格架6。該島上廣泛出露前第三紀(jì)結(jié)晶基底，結(jié)晶基底 被二疊 - 晚白

10、堊世的花崗質(zhì)巖漿巖所侵入，在巴里 散山脈局部出露有第三紀(jì)的火山巖7。區(qū)內(nèi)花崗巖 分布廣泛，主要可以劃分為兩個階段。第一個階段 是石炭 - 二疊紀(jì)與錫相關(guān)的 s 型花崗巖，來源于下 地殼，主要分布在巴里散山脈附近及其東部；第二 個階段為晚三疊世 - 早侏羅世花崗巖，主要分布在 巴里散山脈西部，具有廣泛的成分范圍，從閃長巖 到二長花崗巖不等，為陸緣火山弧成因8-9。蘇門答 臘斷裂帶為島上最大的斷裂帶，其走向大致與巴里圖1 蘇門答臘島構(gòu)造簡圖fig. 1 simplified tectonic map of sumatra第 30 卷 第 4 期向文帥等：印尼蘇門答臘島蘇利特河銅礦地質(zhì)特征363散山

11、脈平行。2 礦床地質(zhì)特征蘇利特河銅礦位于西蘇門答臘省巴東市東北 50 km 的巴里散山區(qū)，產(chǎn)于侏羅紀(jì)蘇利特河巖體與 中晚三疊世灰?guī)r接觸帶上。1949 年，van bemmelen 在蘇利特河巖體周邊進(jìn)行研究時即發(fā)現(xiàn)有矽卡巖 型礦化及與侵入巖有關(guān)的礦化作用10。蘇利特河巖 體的特殊意義在于，它代表了蘇門答臘島上較為重 要的一次成礦時代，即侏羅紀(jì) - 早白堊世巖漿弧相 關(guān)的銅金成礦期。在中蘇門答臘島上，這一成礦期 內(nèi)有數(shù)個以侵入體為中心的礦床，其中包括麻拉西 邦基，克拉揚(yáng)湖以及蘇利特河。這些 i 型花崗巖體 形成的銅金礦床與其鄰區(qū)的東蘇門答臘地塊內(nèi)的 與錫礦相關(guān)的 s 型花崗巖有明顯差異。蘇利特河

12、銅礦為矽卡巖型礦床，接觸帶上主要 巖性為大理巖，多孔狀石榴石矽卡巖，石榴石化大 理巖，硅灰石透輝石石榴石矽卡巖以及斑銅礦化透 輝硅灰鈣鋁榴石矽卡巖等。礦體呈透鏡狀，礦石礦 物為斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、孔雀石。原生金 屬礦物主要為斑銅礦，呈細(xì)脈浸染狀分布。受研究 區(qū)新生代碰撞造山運(yùn)動以來頻繁的構(gòu)造活動影響， 導(dǎo)致礦體被強(qiáng)烈擠壓破碎和改造。3 巖石學(xué)特征蘇利特河礦區(qū)巖漿巖為閃長斑巖，略變質(zhì)。巖 石具有清晰可見的石英和被綠泥石化和綠簾石化 的片狀黑云母斑晶，斑晶粒徑 0.09 0.40 mm；基質(zhì) 中，顯微板條狀鈉奧長石嵌布于它形粒狀變晶的石 英之中，石英變晶粒徑 0.09 0.12 mm，其

13、大小與石 英斑晶相差不多，板條狀斜長石粒徑 0.01 mm 0.06 mm，于變晶石英之中雜亂分布，于變嵌晶中有 顯微鱗片狀絹云母分布，局部板條狀斜長石略具定 向性；基質(zhì)中有微量呈針柱狀暗色綠簾石化的角閃 石，鉀長石少見。矽卡巖為灰色至褐灰色，巖石中各種礦物呈它 形粒狀互相混雜產(chǎn)出。鈣鋁榴石或被包于硅灰石和 透輝石之中，或成集合體呈條帶狀產(chǎn)出，硅灰石粒 徑 0.24 mm4.80 mm。透輝石粒徑 2.80 mm4.80mm。鈣鋁榴石粒徑 0.16 0.48 mm。 大理巖主要礦物為近等軸粒狀方解石，含少量豆粒狀淺褐色石榴石變斑晶，方解石粒徑 0.08 0.56 mm，變斑晶狀石榴石含量約占

14、15%左右,豆粒粒徑 2 5 mm 左右，分布不均勻。4 樣品采集與分析本次研究分別在該地巖漿巖區(qū)和矽卡巖區(qū)對 不同類型的巖石進(jìn)行了地球化學(xué)采樣，每件樣品質(zhì) 量大于 500 g，樣品帶回國內(nèi)后，送華北有色地質(zhì)勘 查局燕郊中心實驗室進(jìn)行測試。測試方法：通過比色法，氟鹽取代 -edta 容量 法，火焰光度法等方法分別測試主量元素的各項氧 化物百分比含量；并通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法 測定了樣品中 14 種稀土元素的含量。5 巖石地球化學(xué)特征5.1 主量元素采集的樣品進(jìn)行主量元素分析結(jié)果如表 1 所 示，同時與蘇門答臘島其他類型巖漿巖進(jìn)行對比。 礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)的閃長斑巖 sio2 含量（42.68%）偏

15、 低，較富集 fe2o（3 17.41%）、feo 和 k2o。sio2 含量與 其 nw 方向的盧布西卡平幅（125 萬）中的印支 期勞勞閃長巖比較接近，而與麻拉西邦基閃長巖體 比較，則明顯降低11。因此，其原巖巖性可能偏向于 基性至超基性（鐵鎂質(zhì)）巖。同時，礦區(qū)矽卡巖相比 巖 漿 巖 ，cao 含 量 明 顯 增 多 ，al2o3 和 k2o 以 及 na2o 含量則相對降低。由于巖漿演化晚期，隨著揮 發(fā)分的增加，以及冷凝和壓力減小等作用，導(dǎo)致成 礦流體進(jìn)入巖漿和圍巖接觸帶，而這種 cao 和 al2o3 含量的反向趨勢變化，很有可能代表了接觸交代作用為雙交代模式。 礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)閃長斑巖樣

16、品在 fam 圖解 （圖2a）上與勞勞閃長巖相同，主要落在拉斑玄武巖系 列的范圍內(nèi)，而區(qū)域上的麻拉西邦基閃長巖樣品則 落在鈣堿性系列的范圍內(nèi)。在 feot-mgo-al2o3 圖 解（圖 2b）上，變質(zhì)閃長斑巖的樣品落在大陸溢流 玄武巖的范圍內(nèi)，而麻拉西邦基閃長巖和勞勞閃長 巖則落在造山帶的范圍內(nèi)。這表明礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)閃長 斑巖的主量元素特征與區(qū)域上的閃長巖相比較略 有不同，可能形成于不同的構(gòu)造背景。其原巖應(yīng)該 是大陸板內(nèi)裂陷盆地中的中基性 - 超基性淺成侵 入巖，可能與裂陷槽中下地殼巖漿侵入有關(guān)。364華 南 地 質(zhì) 與 礦 產(chǎn)2014 年表1 蘇利特河礦床矽卡巖和巖漿侵入巖與區(qū)域火成巖的巖石主

17、量元素化學(xué)分析結(jié)果對比（%）table 1 major elements content comparison among regional volcanic rocks and sulit air intrusion rocks and skarn 123456789109 % ft $ (t3j1) $- flft9fl % ft $ c203 183 ma3 c149 138 ma3fl c197 ma3fl c 39fl%&(&()*+ fi !# $,r27r6105r5h(da02 h(da02h(da023)1)-22)-1h(da023)-1-2r3107 r3304r6138

18、9-.9 / 0 9-.91235659:556 ;239sio251.5556.9049.8042.6828.5028.1357.4957.8460.2346.9al2o313.3913.711.7015.015.307.636.0316.5616.2125cao9.917.5611.240.9221.2633.0427.456.606.6714.80mgo5.382.97.163.881.044.361.663.203.274.66k2o0.320.530.842.540.0360.0510.0281.701.700.51na2o4.112.943.420.110.0200.0500.03

19、02.962.961.08mno0.180.160.180.250.960.250.46p2o50.220.250.210.0860.0820.990.0690.150.150.03tio21.240.790.860.610.220.270.180.610.630.29fe2o32.114.65.1017.4133.056.401.412.612.451.80feo7.54.766.393.202.162.064.104.003.10?abcdecrow, 2005127.472.557.82)f2.51rockg1983圖2 巖漿侵入巖的fam圖解(左)和feot-mgo- al2o3圖解(

20、右) fig. 2 fam and feot-mgo- al2o3 plots for intrusion rocksth-拉斑玄武巖系列；ca-鈣堿性系列；b）-洋中脊或洋底；-洋島；-大陸；-擴(kuò)張性中央島；-造山帶；-蘇利特河變閃長斑 巖，-麻拉西邦基閃長巖，-勞勞閃長巖，-沃伊拉群中-基性火山巖.5.2 稀土元素分布模式對采自該礦區(qū)的不同地質(zhì)體的樣品進(jìn)行測試 后獲得的稀土元素數(shù)據(jù)如表 2 所示，各地質(zhì)體的稀 土元素分布模式有所不同，他們的稀土元素蛛網(wǎng)模式圖如圖 3 所示。巖漿巖的稀土配分模式整體上為較為平緩的 右傾曲線，具輕微正銪異常的輕稀土富集型分布模式（圖 3）。其稀土總量較高，為

21、w(ree)為 70.7610-6，第 30 卷 第 4 期向文帥等：印尼蘇門答臘島蘇利特河銅礦地質(zhì)特征365表2 礦區(qū)巖石稀土元素分析結(jié)果（10-6）fig. 2 rare earth elements content of alteration rocks in sulit air areafi9h(da022)-1% $9h(da023)-1 9h(da023)-2 9h(da021)-2k9la18.8013.0020.3011.30ce22.4017.6024.4022.80pr2.922.362.373.26nd12.5010.709.0416.20sm2.712.381.943.

22、90eu0.590.520.511.35gd2.021.841.193.24tb0.330.280.190.53dy2.091.761.163.31ho0.380.320.190.61er1.301.010.641.88tm0.150.130.070.23yb1.221.030.591.92lu0.160.120.070.23lree59.91746.56358.56458.810hree7.6416.4824.09511.947lree/hree7.8427.18314.3014.923deu0.7350.7360.9591.128圖3 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖13fig. 3 chon

23、drite-normalized ree pattern for alteration rocks in sulit air area具有弱銪正異常（銪異常指數(shù) eu=1.128）。這種配 分模式為大陸邊緣裂谷盆地常見的中基性 - 超基 性巖 ree 配分模式。矽卡巖的各樣品的配分模式大致相同，均為輕稀土富集的右傾式曲線，都是表現(xiàn)為輕稀土元素段 曲線較陡，而重稀土元素段較緩，具有負(fù)銪異常的 特點。其稀土總量 w(ree)與巖漿巖相比略低（為 53.0510-6 67.5610-6），銪異常指數(shù)普遍小于 1（eu 變化在 0.735-0.959 之間），為弱銪負(fù)異常。 這種配分模式為大陸邊緣常見

24、的 ree 配分模式。6 討論6.1 變質(zhì)閃長斑巖和礦化矽卡巖的構(gòu)造環(huán)境巖石主量元素結(jié)果表明，矽卡巖與巖漿巖相 比，cao 含量增多，al2o3 和 k2o 以及 na2o 含量降 低，有可能發(fā)生了雙交代作用。礦區(qū)內(nèi)的石榴石矽卡 巖和變質(zhì)閃長斑巖特別富集 fe2o3。變閃長斑巖與鄰 區(qū)的勞勞閃長巖一樣，屬于拉斑玄武巖系列 （圖 2a）。其原巖應(yīng)該相當(dāng)于大陸板內(nèi)裂陷盆地中常見的 變質(zhì)的淺成鐵鎂質(zhì)基性 - 超基性侵入巖，與納塔爾 地區(qū)燕山早期沃伊拉群中 - 基性火山巖相似 14，類366華 南 地 質(zhì) 與 礦 產(chǎn)2014 年似于大陸邊緣裂谷中的大陸溢流巖漿，形成構(gòu)造環(huán) 境可能與碰撞后的地殼伸展運(yùn)動

25、有關(guān)（圖 2b）。這種 大陸溢流巖漿常常出現(xiàn)在古特提斯構(gòu)造帶的裂谷盆 地或古大陸板塊內(nèi)邊緣中，與青藏高原北羌塘盆地 二疊紀(jì)高鈦玄武巖的大陸溢流性質(zhì)相似15。6.2 矽卡巖 ree 分布模式的控制因素矽卡巖與巖漿巖的稀土元素數(shù)據(jù)表明，二者具 有相似的 ree 配分模式，但巖漿巖 w (ree)更 高，同時矽卡巖普遍具有 eu 負(fù)異常而巖漿巖則為 正異常。據(jù)徐明鉆(2011)研究，隨著巖石中親銅成礦元 素的增加，稀土元素含量將表現(xiàn)出特有而一致的變 化：一般為輕稀土較巖漿巖貧化而重稀土較為富 集，且隨 cu 的含量增加，稀土總量將降低。他提出 cu 礦化越強(qiáng)，稀土元素越貧化16。而本次研究的測 試結(jié)

26、果顯示，閃長 巖 da021-2 中 cu 含 量 為 2.37% ， 而 矽 卡 巖 da022-1 中 cu 含 量 則 高 達(dá)3.45%；同時，在表 2 上所顯示的稀土元素變化特點 也和我國北山地區(qū)典型 cu 礦稀土元素特點相同。 由于矽卡巖 ree 分布模式受多方面影響，巖 漿巖、碳酸鹽巖和流體的作用都控制著其分布模 式。由于雙交代作用，本區(qū)矽卡巖的 ree 總量降 低，同時其分布模式也繼承了巖漿巖的輕稀土富集 特點。矽卡巖與巖漿巖相比，ree 具有 eu 的負(fù)異 常特點，可能是由于流體中 ca2+ 的作用，與原巖中斜長石的 eu2+ 進(jìn)行類置同象，導(dǎo)致銪虧損。6.3 構(gòu)造-巖漿旋回和

27、成礦過程imtihanah （2000） 利用 40ar/39ar 方法獲得了 9 個蘇利特河深成巖套侵位的同位素年齡數(shù)值17，集 中分布在 203618913 ma 和 14931383 ma 兩個范圍內(nèi)，分別落在早侏羅世和晚侏羅世 時代間隔里，而缺乏中侏羅世的同位素年齡數(shù)。因 此蘇利特河巖體應(yīng)該是一個多期次的復(fù)合巖體，其 侵位時間分別發(fā)生于印支期造山后期和燕山早期 碰撞后期（即 post-collision）兩個構(gòu)造 - 巖漿旋回。 同時根據(jù)巖相古地理的恢復(fù)重建，蘇利特河地區(qū)在 晚三疊世末至早白堊世時期是屬于 tuhur 盆地的 范圍內(nèi)。這種大陸裂陷盆地環(huán)境有利于下地殼或上 地幔基性 -

28、超基性巖漿侵入和巖漿演化末期流體 的加入。隨著巖漿不斷上侵，溫壓降低，巖漿末期的 礦漿 - 氣液混合體沿著接觸帶的薄弱位置就位，冷 凝釋放的熱量促使圍巖與巖體接觸帶間發(fā)生雙交代作用形成矽卡巖。7 結(jié)論蘇利特河礦床的矽卡巖巖性主要為多孔狀石 榴石矽卡巖，硅灰石透輝石石榴石矽卡巖以及斑銅 礦化透輝硅灰鈣鋁榴石矽卡巖等。礦石礦物為斑銅 礦、黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、孔雀石。綜合主量元素地 球化學(xué)和年代學(xué)的證據(jù)，蘇利特河礦床時代可能為 早侏羅世以后，屬于造山后和碰撞后階段的板內(nèi)巖 漿活動的產(chǎn)物。感謝印尼項目組的所有成員，以及湖北省地球 物理勘查院和湖北省第四地質(zhì)大隊的專家們給予 野外工作和室內(nèi)研究的幫助和

29、指導(dǎo)；感謝楊振強(qiáng)教 授提供的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)：1 馮連順. 印度尼西亞蘇門答臘logas砂金礦床地質(zhì)特征 j. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 1997. 11(4): 232-235.2 crow m j, van leeuwen t m. metallic mineral deposits m/ in: barber a j, crow m j and milsom j s (eds.). sumatra, geology, resources and tectonic evolution. geological society, london, memoir, 2005, 31: 234 259.3 van

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