松樹南溝金礦區(qū)玄武安山巖地球化學特征及其成因探討

松樹南溝金礦區(qū)玄武安山巖地球化學特征及其成因探討

西寧省門源縣松嶺市南溝金礦區(qū)位于祁連造山帶中段。該礦區(qū)是山西省第一個開發(fā)的低等級金礦床，對研究青海的黃金礦床具有特殊意義。然而,松樹南溝金礦自1977年發(fā)現(xiàn)至今雖然經歷了詳查、補充詳查和一系列專題性研究工作,但仍存在一些疑問亟待解決,特別是礦區(qū)巖漿作用的時空格架、巖漿序列及其演化研究基本為空白。關于礦區(qū)內火山巖的形成時代,以往獲得礦區(qū)細碧巖的K-A年齡為341.5Ma~365.7Ma1礦床巖石學特征祁連造山帶位于秦祁昆中央造山帶中段,北鄰阿拉善地塊,南依柴達木地塊,西側以阿爾金走滑斷裂為界與塔里木地塊相鄰,東南與西秦嶺造山帶相接。整體上呈北西西向分布的長菱形。松樹南溝金礦區(qū)位于北祁連中元古代-早古生代結合帶中部,南側以北祁連南緣斷裂為界與中祁連基底隆起-早古生代巖漿弧帶相鄰(圖1a)。松樹南溝金礦區(qū)出露地層主要為上奧陶統(tǒng)第一巖性段的中基性火山熔巖和火山碎屑巖。巖石類型以玄武安山巖為主,另有少量流紋質晶屑凝灰?guī)r及安山質角礫凝灰?guī)r(圖1b)。該套巖石屬海相火山噴發(fā)的細碧巖-角斑巖系列。其次為北部的三疊系紫紅色砂巖。另有少量第四系沖、洪積物。礦區(qū)構造主要表現(xiàn)為一走向NWW~SEE的單斜構造,與區(qū)域構造線方向一致,產狀180°~210°∠50°~80°。礦區(qū)內斷裂較為發(fā)育,其中,F5斷層縱貫礦區(qū)北部,走向北西西,傾向南,傾角45°左右,經深部鉆孔控制控制,斷層面略呈波狀,該斷層使礦區(qū)上奧陶統(tǒng)火山巖逆沖于三疊系紫紅色砂巖之上。其次,在礦區(qū)西南部的安山質角礫凝灰?guī)r中發(fā)育北西向的構造片理化帶,帶中巖石變形強烈,形成絹云母綠泥片巖,片理化帶中斷續(xù)出露透鏡狀的含多金屬硫化物石英碳酸巖脈。礦區(qū)巖漿活動頻繁,侵入巖主要為中酸性的淺灰色花崗閃長斑巖、肉紅色花崗閃長斑巖、閃長巖,另出露少量閃長玢巖和鈉長斑巖。其中,肉紅色花崗閃長斑巖與金礦化關系密切。松樹南溝西礦床金礦體主要產于花崗閃長斑巖(巖枝、巖脈)與玄武安山巖內外接觸蝕變帶中,主礦化體分布在A4-A7線之間2采樣深度及基質特征本文對松樹南溝金礦采場及鉆孔中9件玄武安山巖樣品進行了巖石地球化學測試,其中5件為遠離礦體的新鮮玄武安山巖,4件為產于花崗閃長斑巖體外接觸帶的蝕變玄武安山巖。樣品編號代表鉆孔中的取樣深度。LA-MC-ICP-MSU-Pb年齡測試樣品為蝕變玄武安山巖(PMA2B35),樣品取自取自西礦床采場地表A2勘探線。玄武安山巖呈灰綠色,斑狀結構,塊狀、斑雜狀構造(圖2a)。斑晶含量不均勻,一般在20%~25%,主要為斜長石,少量為單斜輝石,粒徑約1mm?；|主要由細粒-微粒的斜長石和暗色礦物組成,具交織結構,少量暗色礦物已綠泥石化(圖2b)。蝕變玄武安山巖主要發(fā)育鉀化、硅化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化蝕變(圖2c、d)。可見磁鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化。3分析3.1la-mc-icp-ms鋯石u-pb年齡測定鋯石分選在河北省廊坊區(qū)域地質調查研究所實驗室利用標準重礦物分離技術分選完成。經過雙目鏡下仔細挑選表面平整光潔且具不同長寬比例、不同柱錐面特征、不同顏色的鋯石顆粒,再將這些鋯石粘在雙面膠上,用無色透明環(huán)氧樹脂固定,待環(huán)氧樹脂固化之后對其表面拋光至鋯石中心。在原位分析之前,通過反射光和CL圖像詳細研究鋯石的晶體形貌和內部結構特征,以選擇同位素分析的最佳點。鋯石制靶、反射光、陰極發(fā)光照相在北京鋯年領航科技有限公司完成。鋯石U-Pb年齡測定在天津地質礦產研究所實驗測試室完成。使用儀器為FinniganNeptune多接收電感耦合等離子質譜儀(LA-MC-ICP-MS),激光剝蝕系統(tǒng)為NewWaveUP213激光剝蝕系統(tǒng)。本次測試采用的激光剝蝕束斑直徑為35μm,使用鋯石GJ-1作為標樣,元素含量采用NISTSRM610作為外標,相關的儀器運行條件和詳細分析流程參見耿建珍等(2011)的文獻3.2樣品研磨和分析樣品的主量、微量和稀土元素測試均由廣州澳實礦物實驗室中心完成。首先將待測樣品在65℃左右低溫干燥24h,之后破碎,經多次手工縮分出300g均勻樣品在振動研磨機上研磨至200目以備分析測試。主量元素除FeO采用滴定法分析之外,其余均由荷蘭PANalytical生產的Axios儀器利用熔片X-射線熒光光譜法(XRF)測定,并采用等離子光譜和化學法測定進行互相檢測。微量元素和稀土元素采用美國PerkinElmer公司生產的Elan9000型電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)測定。主量元素分析精度和準確度優(yōu)于5%,微量和稀土元素分析精度和準確度優(yōu)于10%。4測試結果4.1m之間鋯石特征蝕變玄武安山巖樣品(PMA2B35)中鋯石粒徑變化于40~80μm之間,陰極發(fā)光照相顯示大多數鋯石具有較好的晶形,并顯示明顯的巖漿結晶環(huán)帶,個別可見核邊結構,為捕獲鋯石特征(圖3)。14個分析點測試結果(表1)顯示Th、U含量分別變化于18×104.2地球化學特征4.2.1主要因素該區(qū)玄武安山巖樣品SiO4.2.2微量元素特征由表2可以看出,玄武安山巖和蝕變玄武安山巖型礦石樣品的稀土總量較低,ΣREE為29.6×10松樹南溝金礦玄武安山巖微量元素含量見表2。由原始地幔標準化的微量元素蛛網圖(圖6b、d)可以看出,各類樣品的Rb、Ba含量波動較大,可能與巖石經歷了較強的蝕變作用有關。總體上,巖石富集大離子親石元素(Rb、Th、U),相對虧損Nb、Ta、Ti,未顯示出明顯的Zr和Hf的異常。造成Nb、Ta虧損的原因可能由于地殼物質混染或巖漿源區(qū)經歷了俯沖過程中的流體交代作用所造成5討論5.1巖漿源區(qū)松樹南溝金礦區(qū)玄武安山巖主量元素上具有較低的SiO5.2------------------通常情況下,形成于島弧或虧損洋中脊環(huán)境的玄武質巖石的微量元素比值Ti/Y<350,La/Ta>15,Hf/Ta>5,Nb/La<1,而板內或過渡型洋中脊環(huán)境下形成的玄武質巖石則正好相反本區(qū)玄武安山巖樣品在Ti/100-Zr-Y*3、Ti/100-Zr-Sr/2和Hf/3-Th-Nb/16構造環(huán)境判別圖解(圖7a-c)中均落鈣堿性玄武巖區(qū)域;在Nb/Yb-Th/Yb圖解(圖7d)中均落入大陸弧區(qū)域。上述判別圖解進一步反映本區(qū)玄武安山巖的形成與洋殼的俯沖作用關系密切。已有研究顯示,研究區(qū)所處的北祁連造山帶新元古代末-早古生代為被動陸緣轉換為活動陸緣階段。洋殼俯沖消減時期為545~440Ma緊鄰本礦區(qū)西側的紅溝銅礦含礦基性火山巖與本區(qū)玄武安山巖處于同一層位。紅溝銅礦含礦基性火山巖的鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為443.2±1.2Ma6巖石學、地球化學特征1)年代學研究顯示,松樹南溝金礦區(qū)玄武安山巖鋯石LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb加權平均年齡為450±2Ma,MSWD=1.8,屬晚奧陶世。巖石中存在元古代1965±15Ma、1983±15Ma、736±14Ma的捕獲鋯石。2)巖石學、地球化學特征顯示,本區(qū)玄武安山巖屬鈣堿性火山巖。稀土元素具有輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損的特征,顯