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    青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源

    赖健清 黄敏 宋文彬 苏生顺 王守良

    赖健清, 黄敏, 宋文彬, 苏生顺, 王守良, 2015. 青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源. 地球科学, 40(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2015.001
    引用本文: 赖健清, 黄敏, 宋文彬, 苏生顺, 王守良, 2015. 青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源. 地球科学, 40(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2015.001
    Lai Jianqing, Huang Min, Song Wenbin, Su Shengshun, Wang Shouliang, 2015. Geochemical Characteristics and Source of Ore-Forming Materials of Kaerqueka Copper Polymetallic Deposit in Qinghai Province, China. Earth Science, 40(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2015.001
    Citation: Lai Jianqing, Huang Min, Song Wenbin, Su Shengshun, Wang Shouliang, 2015. Geochemical Characteristics and Source of Ore-Forming Materials of Kaerqueka Copper Polymetallic Deposit in Qinghai Province, China. Earth Science, 40(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2015.001

    青海卡尔却卡铜多金属矿床地球化学特征与成矿物质来源

    doi: 10.3799/dqkx.2015.001
    基金项目: 

    中国地质调查局"祁漫塔格地区成矿条件研究与找矿靶区优选"项目 资[2008]青藏21-03

    中国地质调查局"祁漫塔格成矿带铁铜多金属成矿作用与勘查方法技术试验研究"项目 资[2011]03-01-64

    详细信息
      作者简介:

      赖健清(1964-), 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事矿产地质、岩石学、流体包裹体研究.E-mail: ljq@csu.edu.cn

    • 中图分类号: P595

    Geochemical Characteristics and Source of Ore-Forming Materials of Kaerqueka Copper Polymetallic Deposit in Qinghai Province, China

    • 摘要: 为了解卡尔却卡铜多金属矿床的物质来源, 探讨其成岩、成矿机制, 通过现场调查, 结合矿床地质成矿条件, 对矿区典型的岩浆岩、围岩及矿石进行了主量元素、微量元素分析及S、Pb同位素分析.结果表明: 矿区岩体属中酸性岩, 为高钾钙碱性系列岩石, 源于深部, 上侵时受地壳混染, 具同源特征.不同地质体稀土配分曲线均为右倾轻稀土富集型, 岩浆岩、矽卡岩和矿石为同一成矿系统.微量元素地球化学显示矿区花岗岩产于火山弧环境.矿石硫同位素δ34SCDT值为4.4×10-3~11.0×10-3, 处于岩浆硫跟围岩混合硫范围内, 成矿物质具多源性.矿石铅同位素Th/U值范围为3.46~3.69, μ值为9.46~9.52, 均低于9.58, 介于地壳与原始地幔值之间, 反应矿石铅具深源铅和壳源铅特征.铅同位素特征参数示踪、构造模式示踪和Δβγ图解示踪的结果表明: 铅来源与岩浆作用有关, 以壳源铅为主并混合少量深源地幔铅.总结矿床地球化学特征表明成矿物质主要来源于岩浆, 少量来源于周围地层.矿区岩体成矿演化过程复杂, 在岩体中形成斑岩型铜、钼矿化, 在与碳酸盐岩接触带形成矽卡岩型铅、锌矿化, 及至后期热液作用形成中低温热液脉型金矿化, 是一个多因复成矿床.

       

    • 图  1  卡尔却卡多金属矿床地质简图

      1.第四系;2.滩间山群;3.矽卡岩;4.黑云母二长花岗岩;5.花岗闪长岩;6.石英闪长岩;7.闪长岩;8.闪长玢岩;9.花岗岩;10.破碎蚀变带;11.断层;12.矿体;A区.斑岩型矿化区;B区.矽卡岩型矿化区;C区.热液脉型矿化区;D区.未探明区; 据李东生等,2010

      Fig.  1.  Geologic sketch map of Kaerqueka copper polymetallic deposit

      图  2  卡尔却卡矿区矽卡岩矿物镜下特征

      a.黑云母二长花岗岩(+);b.花岗闪长岩(+);c.石榴子石被透闪石交代(+);d.绿帘石被石榴子石包围(+);e.绿泥石充填在石榴子石颗粒间(-);f.矿化岩体中的阳起石(-);Qz.石英;Pl.斜长石;Kp.钾长石;HB.角闪石;Grt.石榴子石;Ep.绿帘石;Chl.绿泥石;Tr.透闪石;Act.阳起石;据宋文彬,2012修改

      Fig.  2.  Photos of skarn in Kaerqueka deposit under microscope

      图  3  TAS图解

      Ir.Irvine分界线,上方为碱性,下方为亚碱性;1.橄榄辉长岩;2a.碱性辉长岩;2b.亚碱性辉长岩;3.辉长闪长岩;4.闪长岩;5.花岗闪长岩;6.花岗岩;7.硅英岩;8.二长辉长岩;9.二长闪长岩;10.二长岩;11.石英二长岩;12.正长岩;13.副长石辉长岩;14.副长石二长闪长岩;15.副长石二长正长岩;16.副长正长岩;17.副长深成岩;18.霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩;据Middlemost, 1994

      Fig.  3.  TAS diagram

      图  4  K2O-SiO2图解

      Peccerillo and Taylor, 1976

      Fig.  4.  K2O vs. SiO2 relation

      图  5  不同地质体稀土元素球粒陨石标准化模式

      Fig.  5.  Chondrite-normalized REE distribution patterns of different geologic bodies

      图  6  卡尔却卡各地质体稀土元素参数

      1.岩浆岩;2.地层(围岩);3.矽卡岩;4.矿石

      Fig.  6.  Relations of REE parameters of different geologic bodies

      图  7  岩浆岩(a)及矽卡岩(b)微量元素蛛网图

      Fig.  7.  Trace elements spider diagrams of magmatic rock (a) and skarn (b)

      图  8  花岗岩的构造环境判别

      WPG.板内花岗岩;syn-COLG.同碰撞花岗岩;VAG.火山弧花岗岩;ORG.洋中脊花岗岩;据Pearce et al., 1984

      Fig.  8.  Tectonic discrimination of granite

      图  9  铅同位素组成

      A.地幔;B.造山带;C.上地壳;D.下地壳;据Zartman and Doe, 1981

      Fig.  9.  Lead isotope compositions

      图  10  铅同位素Δβγ分类

      1.地幔铅;2.上地壳铅;3.上地壳与地幔混合的俯冲带铅(3a.岩浆作用,3b沉积作用);4.化学沉积型铅;5.海底热水作用铅;6.中深变质作用铅;7.深变质下地壳铅;8.造山带铅;9.古老页岩上地壳铅;10.退变质铅;据朱炳泉等,1998

      Fig.  10.  Δβγ diagram of genetic classification by lead isotopes

      图  11  铅同位素构造环境判别

      LC.下地壳;UC.上地壳;OIV.洋岛火山岩;OR.造山带;图中A、B、C、D代表各区域中样品相对集中区;据朱炳泉等,1998

      Fig.  11.  Discrimination of tectonic setting by lead isotopes

      图  12  卡尔却卡多金属矿床成矿模式示意

      1.矽卡岩;2.滩涧山群;3.黑云母二长花岗岩;4.花岗闪长岩;5.蚀变破碎带;6.矿体;7.岩浆流体;8.外来流体; 据宋文彬,2012

      Fig.  12.  Schematic diagram of metallogenic model of Kaerqueka polymetallic deposit

      表  1  岩浆岩主量元素化学组成及参数(%)

      Table  1.   Chemical composition and geochemical parameters of major elements of magmatic rock

      岩性样品 闪长岩 花岗闪长岩 黑云母二长花岗岩
      IIIB-29 KE-3-18 IA-1 KD17-3 IIA-55 KTA-1 ZKB28-1 IA-3 ZKB28-6 AD-2
      SiO2 58.20 65.24 65.66 65.28 63.12 69.80 71.60 71.49 68.39 71.03
      TiO2 0.84 0.56 0.60 0.61 0.56 0.34 0.23 0.19 0.33 0.22
      Al2O3 16.96 14.56 15.14 15.68 17.61 14.85 14.35 13.82 14.62 13.92
      TFe2O3 7.08 5.10 4.69 3.57 4.61 3.64 2.82 3.15 3.43 2.60
      MnO 0.11 0.06 0.07 0.09 0.05 0.05 0.02 0.04 0.02 0.01
      MgO 2.97 1.75 1.92 1.82 1.19 0.90 0.61 0.59 0.83 0.69
      CaO 6.47 4.88 3.87 4.52 4.54 2.76 2.21 1.93 2.00 1.49
      Na2O 3.17 2.78 3.27 3.57 4.43 3.85 3.86 3.58 3.55 2.18
      K2O 1.99 3.10 3.23 3.69 2.22 3.03 3.51 3.89 4.03 5.90
      P2O5 0.16 0.11 0.13 0.12 0.13 0.10 0.06 0.06 0.09 0.06
      LOI 0.71 0.67 0.80 0.62 0.97 0.81 0.72 0.84 2.29 1.82
      Total 98.71 98.88 99.44 99.63 99.54 100.00 100.00 99.61 99.67 100.00
      σ 1.68 1.52 1.84 2.34 2.15 1.76 1.89 1.94 2.22 2.31
      AKL 5.16 5.88 6.50 7.26 6.65 6.88 7.37 7.47 7.58 8.08
      A/CNK 0.89 0.87 0.95 0.87 0.98 1.02 1.01 1.02 1.06 1.10
      AR 1.56 1.87 2.04 2.12 1.86 2.28 2.60 2.80 2.68 3.20
      注:测试单位为广州澳实矿物研究室;AKL=K2O+Na2O;A/CKN=Al2O3/(CaO+K2O+Na2O),用摩尔百分比计算.
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      表  2  不同地质体稀土元素含量及特征值

      Table  2.   REE contents of different geological bodies in Kaerqueka deposit

      样品 岩性 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ∑REE LREE/HREE δEu δCe LaN/YbN LaN/SmN GdN/YbN
      10-6
      ZKB28-16 花岗闪长岩 45.0 77.4 8.22 25.7 4.35 0.93 3.99 0.58 3.07 0.64 1.80 0.28 1.82 0.29 18.6 174 12.96 0.74 0.79 14.68 6.47 1.34
      KTA-1 黑云母二长花岗岩 37.0 64.5 6.86 21.5 3.81 0.88 3.53 0.54 2.84 0.58 1.68 0.25 1.70 0.27 17.0 146 11.81 0.79 0.79 12.92 6.07 1.27
      ZKB28-1 黑云母二长花岗岩 32.7 56.8 6.01 18.6 3.18 0.77 2.85 0.43 2.21 0.46 1.35 0.22 1.47 0.23 13.7 127 12.80 0.84 0.79 13.21 6.43 1.19
      IA-1 花岗闪长岩 32.4 57.7 6.16 19.7 3.54 0.96 3.44 0.48 2.53 0.53 1.50 0.22 1.49 0.24 14.7 131 11.55 0.91 0.80 12.91 5.72 1.42
      IA-3 黑云母二长花岗岩 30.7 55.2 6.01 18.9 3.81 0.59 3.61 0.58 3.17 0.69 2.12 0.33 2.31 0.35 20.7 128 8.75 0.53 0.80 7.89 5.04 0.96
      ZKB28-6 黑云母二长花岗岩 35.1 61.7 6.56 20.3 3.55 0.75 3.30 0.49 2.54 0.53 1.54 0.22 1.54 0.23 15.0 138 12.32 0.72 0.80 13.53 6.18 1.31
      IIIB-29 闪长岩 30.8 60.6 7.01 24.5 4.99 1.24 4.58 0.69 4.07 0.80 2.31 0.36 2.28 0.35 23.2 145 8.36 0.86 0.83 8.02 3.86 1.23
      KD17-3 花岗闪长岩 33.0 66.7 7.54 25.2 4.82 1.00 4.04 0.61 3.72 0.77 2.20 0.35 2.24 0.35 21.9 153 9.68 0.74 0.86 8.75 4.28 1.11
      IIA-55 花岗闪长岩 50.4 88.1 8.79 27.2 4.05 1.54 2.94 0.42 2.39 0.47 1.44 0.22 1.49 0.24 13.7 190 18.74 1.42 0.81 20.08 7.78 1.21
      AD-2 黑云母二长花岗岩 28.5 53.8 5.73 18.4 3.33 0.61 2.75 0.44 2.67 0.55 1.70 0.29 1.95 0.30 16.0 121 10.36 0.65 0.84 8.68 5.35 0.86
      KE-3-18 花岗闪长岩 34.5 63.2 6.57 22.4 3.86 0.85 3.14 0.50 2.98 0.62 1.76 0.26 1.74 0.27 18.7 143 11.66 0.79 0.83 11.77 5.59 1.11
      KTB12-1 斜长角闪岩 7.10 17.0 2.59 11.9 3.64 1.40 4.86 0.77 4.21 0.87 2.30 0.32 1.99 0.28 22.8 59.2 2.80 1.13 0.83 2.12 1.22 1.50
      KTA3-2 斜长角闪岩 55.2 99.8 11.7 40.2 8.20 1.71 7.90 1.18 6.31 1.32 3.77 0.55 3.50 0.51 34.9 242 8.66 0.70 0.79 9.36 4.21 1.38
      ZK13-1 斜长角闪岩 24.4 50.3 6.46 24.6 5.64 2.06 6.36 0.97 5.02 0.98 2.69 0.38 2.21 0.31 25.0 132 6.00 1.16 0.82 6.56 2.70 1.76
      ZK13-2 斜长角闪岩 24.4 42.8 5.82 21.2 4.47 0.58 4.69 0.79 4.65 1.05 3.12 0.49 3.41 0.54 30.0 118 5.30 0.42 0.73 4.25 3.41 0.84
      ZK13-3 斜长角闪岩 9.31 24.4 3.57 15.0 4.22 1.17 5.71 0.97 5.40 1.15 3.24 0.47 2.97 0.43 28.8 78.0 2.83 0.81 0.88 1.86 1.38 1.18
      KTB2-2 板岩 8.22 19.5 3.02 14.0 4.21 1.57 5.75 0.92 4.91 1.00 2.77 0.37 2.31 0.34 26.4 68.9 2.75 1.09 0.82 2.11 1.22 1.53
      KTB6 板岩 8.01 19.2 2.94 13.4 4.11 1.67 5.51 0.89 4.79 0.99 2.62 0.36 2.21 0.31 25.4 67.0 2.79 1.19 0.83 2.15 1.22 1.53
      IB6 板岩 92.6 97.5 17.6 60.1 12.5 3.40 12.6 1.88 9.23 1.76 4.75 0.65 4.07 0.57 46.7 319 7.99 0.90 0.48 13.51 4.63 1.90
      KE-01-2 石榴子石矽卡岩 134 134 25.3 94.4 16.5 2.38 15.8 2.21 13.1 3.00 8.47 1.14 7.11 1.08 127 458 7.84 0.49 0.45 11.19 5.08 1.36
      KCD1-8 石榴子石矽卡岩 7.81 18.4 2.44 9.11 2.26 0.52 2.46 0.40 2.16 0.45 1.32 0.20 1.25 0.18 13.1 49.0 4.81 0.74 0.88 3.71 2.16 1.21
      KCD1-13 石榴子石矽卡岩 3.42 10.1 1.51 6.62 1.91 0.43 2.15 0.34 1.86 0.41 1.24 0.19 1.34 0.20 11.7 31.7 3.10 0.71 0.93 1.51 1.11 0.98
      KE-2-2 阳起石矽卡岩 181 218 18.2 45.3 5.85 0.97 4.50 0.71 4.05 0.87 2.42 0.33 2.04 0.30 34.4 485 30.84 0.61 0.65 52.68 19.34 1.35
      KE-2-4 绿帘石矽卡岩 47.4 58.4 5.24 15.2 2.14 0.41 1.65 0.27 1.58 0.34 1.01 0.15 1.03 0.17 11.1 135 20.77 0.70 0.65 27.32 13.84 0.98
      KE-2-3 黄铜矿矿石 0.81 1.42 0.16 0.62 0.11 0.03 0.16 0.02 0.15 0.04 0.11 0.01 0.09 0.02 2.6 3.70 5.17 0.77 0.78 5.28 4.55 1.09
      KE-3-14 黄铜矿矿石 4.11 8.62 1.32 5.91 1.41 0.35 1.17 0.22 1.43 0.33 1.02 0.15 1.10 0.16 9.5 27.3 3.89 0.89 0.77 2.21 1.82 0.65
      KE-3-10 辉钼矿矿石 2.81 11.9 2.32 10.8 2.41 0.50 2.18 0.38 2.35 0.50 1.35 0.20 1.26 0.18 15.5 39.1 3.66 0.72 0.90 1.32 0.73 1.06
      注:测试单位为广州澳实矿物研究室.
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      表  3  岩浆岩与矽卡岩微量元素含量及特征值

      Table  3.   Trace elements contents and eigenvalues of magmatic rock and skarn in Kaerqueka deposit

      样品 岩性 Ba Rb Th Nb Ta Sr Nd Zr Hf P2O5 K2O TiO2 K/Rb Nd/Th Nb/Ta Ti/Zr Rb/Sr Zr/Hf Nb*
      10-6 %
      ZKB28-16 花岗闪长岩 521 120 15.3 10.7 0.81 155 25.7 245 6.45 0.11 2.73 0.39 188.9 1.7 13.4 9.5 0.8 38.3 0.19
      KTA-1 黑云母二长花岗岩 620 132 14.4 8.81 0.82 256 21.5 175 5.01 0.10 3.03 0.34 189.8 1.5 11.0 11.6 0.5 35.0 0.16
      ZKB28-1 黑云母二长花岗岩 490 152 14.8 7.22 0.61 219 18.6 164 4.72 0.06 3.51 0.23 191.1 1.3 12.0 8.4 0.7 34.9 0.12
      IA-1 花岗闪长岩 491 136 16.2 8.71 1.03 353 19.7 178 5.14 0.13 3.23 0.60 197.2 1.2 8.7 20.2 0.4 34.9 0.15
      IA-3 黑云母二长花岗岩 492 174 21.1 9.03 1.11 163 18.9 143 4.62 0.06 3.89 0.19 185.6 0.9 8.2 8.0 1.1 31.1 0.14
      ZKB28-6 黑云母二长花岗岩 828 167 12.9 7.91 0.63 221 20.3 147 4.11 0.09 4.03 0.33 200.3 1.6 13.2 13.5 0.8 35.9 0.12
      IIIB-29 闪长岩 438 86.8 12.6 8.62 0.74 340 24.5 166 4.42 0.16 1.99 0.84 190.3 1.9 12.3 30.3 0.3 37.7 0.21
      KD17-3 花岗闪长岩 650 174 20.2 9.91 1.21 328 25.2 170 5.14 0.12 3.69 0.61 176.0 1.2 8.3 21.5 0.5 33.3 0.16
      IIA-55 花岗闪长岩 1 005 99.3 16.6 9.43 0.62 443 27.2 319 7.80 0.13 2.22 0.56 185.6 1.6 15.7 10.5 0.2 40.9 0.18
      AD-2 黑云母二长花岗岩 999 183 15.2 7.61 0.81 158 18.4 131 4.12 0.06 5.90 0.22 266.9 1.2 9.5 10.1 1.2 32.0 0.09
      KE-3-18 花岗闪长岩 383 151 17.4 9.22 0.92 241 22.4 168 5.20 0.11 3.10 0.56 170.4 1.3 10.2 20.0 0.6 32.3 0.16
      KE-01-2 石榴子石矽卡岩 14.7 3.91 30.2 36.5 2.64 77.1 94.4 340 11.9 0.01 0.06 0.91 127.7 3.1 14.0 16.0 0.1 28.6
      KCD1-8 石榴子石矽卡岩 1.91 1.92 6.02 4.71 0.52 15.2 9.10 47.1 1.50 0.03 0.01 0.20 43.7 1.5 9.4 25.5 0.1 31.3
      KCD1-13 石榴子石矽卡岩 2.21 3.61 8.31 8.31 0.73 21.1 6.62 95.2 2.74 0.07 0.06 0.40 138.4 0.8 11.9 25.2 0.2 35.2
      KE-2-2 阳起石矽卡岩 44.1 1.82 66.1 3.02 0.91 20.4 45.3 66.3 2.83 0.05 0.01 0.17 46.1 0.7 3.3 15.4 0.1 23.6
      KE-2-4 绿帘石矽卡岩 8.81 0.23 34.5 3.71 0.72 71.2 15.2 44.1 2.01 0.01 0.01 0.06 415.1 0.4 5.3 8.2 0.0 22.0
      注:测试单位为广州澳实矿物研究室;Nb*=2NbN/(KN+LaN).
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      表  4  卡尔却卡矿石S、Pb同位素组成及参数

      Table  4.   S and Pb isotope parameters of ores in Kaerqueka deposit

      样号 样品名称 δ34SCDT(10-3) 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb μ Th/U α β γ
      ZKB28-13 黄铜矿 11.0 18.555 15.628 38.501 9.50 3.69 86.89 20.15 37.48
      KCD1-10 辉钼矿 4.9 19.285 15.637 38.795 9.46 3.46 129.65 20.74 45.40
      KCD1-7 黄铜矿 7.8 19.059 15.639 39.005 9.48 3.65 116.41 20.87 51.06
      KCD1-6 黄铜矿 8.3 19.045 15.656 38.967 9.52 3.64 115.59 21.98 50.04
      KCD1-5 黄铜矿 7.7 18.950 15.641 38.669 9.50 3.57 110.02 21.00 42.01
      KCD1-2 黄铜矿 7.2 18.712 15.638 38.561 9.51 3.64 96.08 20.80 39.10
      RM-1* 磁铁矿 - 18.595 15.623 38.242 9.49 3.57 89.23 19.82 30.50
      RM-10* 黄铜矿 4.4 18.580 15.609 38.463 9.46 3.66 88.35 18.91 36.46
      RM-14* 辉钼矿 - 18.473 15.605 38.232 9.47 3.62 82.08 18.65 30.23
      注:* 标记数据来源于徐国端(2010),其余数据来源于本文; 测试单位:北京核工业测试中心.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2014-04-03
    • 刊出日期:  2015-01-15

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