郭文鉑,唐菊興,鄭文寶,3,應(yīng)立娟,王藝云,唐 攀

(1. 成都理工大學(xué), 成都 610059; 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037; 3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083)

西藏甲瑪銅多金屬礦床矽卡巖形成及礦化過程中的元素地球化學(xué)行為

郭文鉑1,唐菊興2,鄭文寶2,3,應(yīng)立娟2,王藝云1,唐 攀1

(1. 成都理工大學(xué), 成都 610059; 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037; 3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083)

西藏甲瑪銅多金屬礦床是岡底斯成礦帶中東段近年來取得重大找礦突破的超大型斑巖-矽卡巖型礦床。矽卡巖型礦體作為該礦床最主要的礦體類型，前人對其在礦體模型、矽卡巖分帶、矽卡巖礦物學(xué)等方面做了大量的研究工作；但對于不同類型矽卡巖的形成及礦化過程中元素的地球化學(xué)行為缺乏系統(tǒng)的研究工作。文章一方面對弱蝕變大理巖、石榴子石為主無礦矽卡巖(石榴子石含量大于80%)、硅灰石為主無礦矽卡巖(硅灰石含量大于80%)、石榴子石為主含礦矽卡巖和硅灰石為主含礦矽卡巖分門別類進(jìn)行了研究，認(rèn)為矽卡巖的形成過程綜合了大理巖與花崗巖類的成分特征，而矽卡巖的礦化過程是巖漿熱液的疊加過程，促進(jìn)了元素的進(jìn)一步富集與貧化；另一方面對矽卡巖形成與礦化過程中元素的遷移情況進(jìn)行了定量討論，矽卡巖形成過程中主量元素Na2O含量變化不大，CaO含量有少量減少，微量元素中Tl、Ba含量基本保持不變，Sr含量減少約10%，其它組分均為增加，增加量：TiO2>P2O5>TFe>MnO>Al2O3>K2O>SiO2>MgO；Be>Bi>Th>Ga>U>V>Cu>Li>Au>Sc>Cr>Co>Zn>Ni>Pb；In>W>Sn>Ta>Hf>Nb>Mo>Sb>Y>∑REE>Zr>As>Cd>Cs>Rb；而矽卡巖礦化過程中，Na2O表現(xiàn)出活動性，Cd與Bi都為增加較多的組分，增加量超過40%，K2O、In增加量也超過20%；相對減少的組分是P2O5、MnO、MgO、∑REE，減少量大于10%。除此之外，TFe、Sn、Rb、Sr、Sb、V表現(xiàn)出少量增加，增加量小于10%；TiO2、Ge、Y、CaO有少量減少，減少量小于5%；Al2O3、Ga、Cr、SiO2在矽卡巖礦化階段基本保持不變。

矽卡巖 礦化過程 元素地球化學(xué) 甲瑪銅多金屬礦 西藏

Guo Wen-bo, Tang Jü-xing, Zheng Wen-bao, Ying Li-juan, Wang Yi-yun, Tang Pan. Geochemical behavior of elements during formation and mineralization processes of skarn in the Jiama copper polymetallic deposit of Tibet [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(3):0397-0410.

甲瑪銅多金屬礦床是由產(chǎn)于深部斑巖中的鉬(銅)礦體、產(chǎn)于中部層間構(gòu)造帶和接觸帶矽卡巖中的銅多金屬礦體、產(chǎn)于上部角巖中的銅鉬礦體以及產(chǎn)于外圍構(gòu)造破碎帶中的獨立金礦體構(gòu)成的“四位一體”礦體組合形式(鄭文寶，2012；唐菊興等，2013)，其中，矽卡巖型銅多金屬礦體是最主要的礦體類型，占有礦床65%的工業(yè)礦石儲量，Ⅰ號矽卡巖主礦體走向、傾向延伸均超過2.5km，厚度從2m至330m不等。前人在矽卡巖礦體模型、矽卡巖分帶、矽卡巖礦物學(xué)等方面做了大量研究工作(唐菊興等，2010；鄭文寶等，2010a；2012；王煥等，2011a；2011b；應(yīng)立娟等，2012；張志等，2013)，但對于甲瑪?shù)V床如此大規(guī)模矽卡巖的形成及礦化過程中常量、微量、稀土元素的遷移、變化情況缺少系統(tǒng)的研究工作。此外，對矽卡巖進(jìn)行地球化學(xué)研究時，應(yīng)根據(jù)不同類型的矽卡巖分門別類進(jìn)行分析討論；原因很簡單，矽卡巖礦物較為豐富，礦物成分千差萬別，如石榴子石一般稀土總含量超過100×10-6，有的可達(dá)到400×10-6，而硅灰石稀土總含量一般不超過50×10-6。因此，不同比例石榴子石與硅灰石混合樣品的分析結(jié)果將很難有確切的地質(zhì)意義(Chenetal., 1992；凌其聰?shù)龋?003)。本文對矽卡巖的地球化學(xué)研究主要劃分了弱蝕變大理巖、石榴子石為主無礦矽卡巖、硅灰石為主無礦矽卡巖、石榴子石為主含礦矽卡巖和硅灰石為主含礦矽卡巖五種巖礦石類型，試圖通過分析甲瑪矽卡巖與礦化的形成、演化，為甲瑪?shù)V床成因、成礦機制研究提供基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)概況

甲瑪?shù)V區(qū)大地構(gòu)造位置處于西藏岡底斯-念青唐古拉(地體)板片中南部。區(qū)域及礦區(qū)地層主要為島弧及被動陸緣火山沉積巖系，與成礦有關(guān)地層主要為多底溝組(J3d，灰白色大理巖、結(jié)晶灰?guī)r，夾泥灰?guī)r、灰黑色礫屑灰?guī)r、碎屑泥晶灰?guī)r)，以及林布宗組(K1l，上部為巖屑砂巖、石英砂巖、巖屑石英粉砂巖與泥質(zhì)板巖互層；下部為泥質(zhì)板巖，炭質(zhì)頁巖夾粉-細(xì)砂巖，含生物碎屑泥晶灰?guī)r)(圖1)。

圖1 甲瑪?shù)V區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geologic map of Jiama mining area 1-第四系沖、洪積物; 2-林布宗組砂板巖、角巖; 3-多底溝組灰?guī)r、大理巖; 4-矽卡巖化大理巖; 5-花崗閃長斑巖; 6-石英閃長玢巖; 7-花崗斑巖; 8-細(xì)晶巖; 9-矽卡巖; 10-產(chǎn)于矽卡巖中的銅多金屬礦體; 11-滑覆斷層; 12-勘探線及編號; 13-鉆孔; 14-板邊帶及俯沖方向; 15-洋殼仰沖推覆前緣; 16-主邊界推覆斷裂1-Quaternary; 2-Linbuzong Formation sand-slate and hornfels; 3-Duodigou Formation limestone and marble; 4-skarnization marble; 5-granodiorite porphyry; 6-quartz diorite porphyrite; 7-granite porphyry; 8-aplite; 9-skarn; 10-copper polymetallic skarn ore body; 11-slipping nape fault; 12-exploration line and its number; 13-drillhole; 14-terrane belt and subduction direction; 15-subduction frontiers of oceanic crust; 16-main overthrust faults

區(qū)域上巖漿巖發(fā)育，分布廣泛，既有出露面積巨大的深成侵入體，又有巨厚的火山巖，主要分布在雅魯藏布江斷裂以北，是岡底斯火山巖漿弧的重要組成部分。礦區(qū)巖漿巖在淺部呈脈巖產(chǎn)出，深部存在含礦斑巖體。巖石主要類型及侵位序次為石英閃長玢巖→花崗斑巖→二長花崗斑巖→花崗閃長斑巖，巖漿巖的主要成巖年齡集中在16.5～15.0 Ma(秦志鵬等，2011)。含礦斑巖及矽卡巖、角巖中輝鉬礦Re-Os等時線年齡為主要為15.5～14.0 Ma(應(yīng)立娟等，2010)，成巖成礦具有繼承性。

受印度板塊和歐亞板塊碰撞影響，岡底斯-念青唐古拉地體南緣的構(gòu)造線總體走勢近東西向，由于區(qū)域長期走滑效應(yīng)，次級構(gòu)造線多呈北西西向，以發(fā)育若干北西西向的推覆構(gòu)造系為特征。甲瑪?shù)V區(qū)受控于由北向南推覆構(gòu)造及由南向北滑覆構(gòu)造。礦區(qū)推覆構(gòu)造由一系列倒轉(zhuǎn)褶皺組成：紅塔背斜、牛馬塘背斜以及夏工普向斜；礦區(qū)滑覆體分布于銅山-布朗溝-莫古郎溝一帶，自南向北，滑覆體可分為：滑覆體后部帶、滑覆體中部帶和滑覆體前部帶三部分，整個滑覆體的出露面積約為4 km2。

甲瑪矽卡巖銅多金屬礦體主要呈似層狀、厚板狀產(chǎn)于上覆林布宗組砂板巖、角巖與下覆多底溝組灰?guī)r、大理巖的層間構(gòu)造帶內(nèi)；礦體走向NW-SE(約300°)，延長達(dá)2850m；礦體傾向NE30°，延伸超過2500m(未控制邊界)；礦體受推覆構(gòu)造控制具有明顯的陡→緩→陡的變化特征，上部陡礦體傾角一般介于50°～70°之間，位于鉛山；中部緩礦體為主體部分，傾角一般小于20°，在牛馬塘邊部地區(qū)稍有變陡(有側(cè)伏現(xiàn)象)，位于夏工普溝以北則古朗以南近5km2范圍內(nèi)；深部陡礦體位于則古朗以北，傾角一般為30°～40°。

2 主量元素特征

弱蝕變大理巖：主要成分為CaO，一般含量在50%～55%之間；SiO2含量較低，主要受熱液硅化蝕變造成，含量一般低于10%；除此之外，還含有極少量Al2O3和MnO等(表1)。

石榴子石為主無礦矽卡巖：鈣質(zhì)矽卡巖，CaO含量26.46%～43.30%，平均值33.35%；SiO2含量33.89%～46.60%，平均值40.52%；Al2O3含量2.70%～9.59%，平均值6.31%；Fe2O3含量1.69%～12.30%，平均值5.41%；MgO含量0.58%～10.98%，平均值3.23%。石榴子石矽卡巖中Al、Fe、Mg的含量主要與石榴子石的系列有關(guān)。此外，此類矽卡巖中還含有一定量的TiO2(0.4%左右)和P2O5(0.5%左右)(表1)。

表1 甲瑪?shù)V區(qū)大理巖、矽卡巖與矽卡巖礦石主量元素組成(wt%)Table 1 Major element compositions of mables, skarns and mineralized skarns in the Jiama mining area(wt%)

續(xù)表1

Continued Table 1

樣品號巖性SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OTiO2MnOP2O51608-326.41609-460.43604-464.93506-103.1-13506-103.1-2JM24-1B3硅灰石為主無礦矽卡巖50.700.716.260.7539.900.770.100.100.030.520.1038.903.7121.700.7034.700.150.100.100.030.270.0339.201.6125.900.8432.000.250.100.100.050.300.0337.402.0824.300.5433.400.540.100.100.030.290.0652.200.050.100.3845.200.860.100.100.030.610.0748.680.090.01—45.090.130.020.050.010.690.00IPD16-B7JM19-B3IPD19-B4IPDX2-B3JM1604-200.64JM1609-378.3JM1616-610.16石榴子石為主含礦矽卡巖43.843.494.69—36.740.870.020.180.190.580.1242.932.906.15—35.471.820.030.060.250.520.3535.847.4110.82—26.952.210.730.150.200.590.7530.677.493.03—29.772.072.560.200.410.520.2440.706.8214.704.1527.801.180.750.200.290.440.6554.7019.502.321.0211.001.962.334.790.790.110.1436.904.0815.302.6630.600.250.200.200.320.311.73JM1607-278JM1608-332.2JM1608-392.8JM1609-442.9JM1616-660.26JM1616-698.26JM1616-798.26JM1602-65.87JM24-11B2硅灰石為主含礦矽卡巖45.000.430.891.2940.700.280.200.200.050.440.0540.700.8113.501.5837.400.850.200.200.050.320.0540.400.790.832.3244.900.440.200.200.050.360.0546.101.240.552.8644.000.510.200.200.050.440.0537.001.4213.803.0929.304.700.200.200.050.300.0558.601.677.844.0222.301.090.200.200.060.300.0541.001.0117.504.2629.600.340.200.200.050.290.0543.205.679.585.4624.600.790.200.200.230.350.3335.079.665.72—29.242.650.380.110.370.610.19

注：數(shù)據(jù)由國家地質(zhì)測試中心分析; “—”表示未做分析(下同)。

圖2 甲瑪?shù)V區(qū)大理巖、矽卡巖與含礦矽卡巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖Fig.2 Distribution diagram of primitive mantle-normalized trace elements in mables, skarns, and mineralized skarns in the Jiama mining area

硅灰石為主無礦矽卡巖：CaO含量稍高于石榴子石矽卡巖，一般32.0%～45.2%，平均值38.38%；SiO2含量同樣在40%左右；有的硅灰石矽卡巖中鐵含量高達(dá)25.9%，主要是由部分硅灰石中鐵含量較高所致；與石榴子石矽卡巖明顯不同的是，硅灰石矽卡巖中TiO2與P2O5都偏低，處于檢測限附近(表1)。

石榴子石為主含礦矽卡巖：同無礦的石榴子石矽卡巖化學(xué)成分差別不大，較為不同是，Al2O3和Fe2O3的含量較穩(wěn)定，而MgO的含量偏低，可能說明成礦主要與鐵-鋁系列的石榴子石矽卡巖較為密切；此外，K2O+Na2O的含量均有明顯升高，可達(dá)2.0%左右(表1)。

硅灰石為主含礦矽卡巖：較無礦硅灰石矽卡巖成分變化較顯著，CaO有所較低，平均值由38.38%降至33.56%；FeO含量突然升高，由0.6%左右升至3%以上(表1)，F(xiàn)e2+含量的升高可能暗示了硅灰石矽卡巖在礦化過程中的環(huán)境變化。

3 微量元素特征

弱蝕變大理巖：13個大理巖樣品的微量元素含量變化基本一致，表明了巖石成分的穩(wěn)定性。大理巖中主要富集的元素包括U、La、Pb、Sr，以Pb富集最為顯著；弱虧損的元素主要有Nb、Zr、Hf(表2，圖2a)。

石榴子石為主無礦矽卡巖：主要富集U、Pb；虧損Ba、Ta、Nb、Sr、Zr、Hf(表2，圖2b)。明顯對大理巖的化學(xué)組成特征有繼承性。

硅灰石為主無礦矽卡巖：主要富集U、Pb；較虧損Ba、Nb、Sr、Zr、Hf等元素(表2，圖2c)。硅灰石為主無礦矽卡巖微量元素的組成同石榴子石為主無礦矽卡巖基本一致，同樣對大理巖有明顯的繼承性。

石榴子石為主含礦矽卡巖：相比于石榴子石為主無礦矽卡巖而言，最大的區(qū)別在于Pb含量的大幅度增加，而其他微量元素含量幾乎無較大差別(表2，圖2d)。根據(jù)礦區(qū)基本地質(zhì)事實，鉛鋅礦均產(chǎn)于鈣鋁、錳鋁石榴子石矽卡巖中，與硅灰石矽卡巖關(guān)系不密切，也正好與其礦化過程中地球化學(xué)元素的變化情況吻合。

硅灰石為主含礦矽卡巖：雖樣品不多，但基本可以反映出一個信息：相對于無礦硅灰石矽卡巖，明顯富集Nb, Zr, Hf三種元素，與巖漿源微量元素關(guān)系密切(表2，圖2c)。

4 稀土元素特征

弱蝕變大理巖：稀土配分曲線整體較平緩，具有沉積巖的一些特征；稀土總量都不高，一般低于20×10-6，有弱的正/負(fù)銪異常(表3，圖3A)。

石榴子石為主無礦矽卡巖：稀土含量較高，介于103×10-6～497.26×10-6之間，平均值240.12×10-6；輕重稀土分異明顯(表3，圖3B,F)，一方面說明石榴子石在交代過程中，更傾向于吸納LREE，LREE3+更適合石榴子石的晶格(Gasper, 2008)；另一方面熱液流體中繼承了巖漿的稀土組成特征(鄭文寶等，2010b)。

硅灰石為主無礦矽卡巖：稀土含量較低，一般小于50×10-6；LREE/HREE一般在5左右，較石榴子石矽卡巖??；無或弱的正銪異常，以及弱的正鈰異常(表3，圖3c)。

石榴子石為主含礦矽卡巖：其他特征類似無礦石榴子石矽卡巖，但稀土含量明顯較無礦石榴子石矽卡巖低，一般87.76×10-6～196.5×10-6，平均值140.3×10-6，平均低100×10-6(圖3D,F)。Haasetal(1995)通過實驗認(rèn)為，在早期矽卡巖形成過程中，REE3+傾向于向石榴子石中富集，置換鐵-鋁榴石系列礦物中的Al3+和Fe3+；而隨著蝕變作用的進(jìn)行，流體中Ca或Si含量的增加又將降低REE進(jìn)入石榴子石的能力，使反應(yīng)式(1)向左進(jìn)行；若反應(yīng)中有Al3+或Fe3+的加入，將會促進(jìn)REE3+進(jìn)入到石榴子石中，使反應(yīng)式(1)向右進(jìn)行。

(1)

硅灰石為主含礦矽卡巖：同無礦硅灰石矽卡巖相比，已無正鈰異常，具有弱負(fù)銪異常及負(fù)Tb異常(圖3e)。正鈰異常的消失負(fù)銪異常的出現(xiàn)反應(yīng)了晚期巖漿熱液進(jìn)一步疊加的特征。

圖3 甲瑪?shù)V區(qū)大理巖、矽卡巖與含礦矽卡巖稀土配分曲線Fig.3 REE distribution patterns of mables, skarns, and mineralized skarns in the Jiama mining area 圖f中∑REE, LREE, HREE, LREE/HREE(×10), LaN/YbN(×10)使用左側(cè)縱坐標(biāo); δEu與δCe使用右側(cè)縱坐標(biāo)∑REE, LREE, HREE, LREE/HREE(×10), LaN/YbN(×10) use left ordinate, relatively δEu and δCe use right ordinate in the F map

圖4 甲瑪?shù)V區(qū)大理巖、矽卡巖與含礦矽卡巖主量元素關(guān)系圖Fig.4 Interrelation with major elements of mables, skarns, and mineralized skarns in the Jiama mining area

圖5 礦化與主量元素關(guān)系圖Fig.5 Diagram showing relationship between mineralization and major elements

5 矽卡巖形成及礦化過程中元素活動性討論

(1) 定性討論

矽卡巖形成及礦化過程中，主量元素除Na2O因含量較低外，SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, TiO2, P2O5隨大理巖→硅灰石為主無礦矽卡巖→硅灰石為主含礦矽卡巖→石榴子石為主無礦矽卡巖→石榴子石為主含礦矽卡巖，同CaO含量間具有強/中的線性增長關(guān)系，以SiO2-CaO最為明顯(圖4)。雖然硅灰石矽卡巖與石榴子石矽卡巖之間無演變關(guān)系，但其化學(xué)成分有明顯差異性。

矽卡巖中礦化的發(fā)生除了與矽卡巖的類型有關(guān)外，與晚期退化蝕變的關(guān)系更為密切。Au礦化通常與K2O的含量有關(guān)(也可稱鉀化)(圖5a)；Cu礦化主要與CaO的降低、SiO2的升高有關(guān)，即與硅化關(guān)系密切(圖5b)；Mo礦化隨MgO呈正相關(guān)，暗示其與巖體的關(guān)系更為密切(圖5c)；Pb-Zn的礦化常與Mn含量存在一定聯(lián)系(圖5d)，鉛鋅成礦一般不具有專屬性，常分布于熱液礦床外圍，傾向于矽卡巖前緣與大理巖接觸地帶，常與含錳矽卡巖伴生，主要受流體溫度和鹽度控制(Meinert, 1995; 2005)。

矽卡巖礦化過程中微量元素的變化?？捎糜谥笇?dǎo)找礦。硅灰石矽卡巖形成與礦化過程中隨著巖漿熱液的不斷疊加，早期矽卡巖階段，巖漿熱液與大理巖直接接觸形成無礦硅灰石矽卡巖，無礦硅灰石矽卡巖具有巖漿巖與大理巖的一種綜合化學(xué)組成特征；而晚期退化蝕變階段，主要由巖漿熱液交代早期硅灰石矽卡巖，形成閃石類+石英+石膏+碳酸鹽+金屬礦物，導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀(圖6a)，因此礦化硅灰石矽卡巖的化學(xué)組成中對巖漿的繼承成分明顯占優(yōu)。

同硅灰石矽卡巖的轉(zhuǎn)變不同，石榴子石矽卡巖從無礦至含礦的過程中，微量元素的組成變化并不明顯(表2，圖2)，當(dāng)然這并不能否認(rèn)晚期退化蝕變的存在以及巖漿熱液的疊加。我們注意到，石榴子石矽卡巖在礦化過程中比較多的一種現(xiàn)象是硅化并不明顯，普遍的綠簾石化和綠泥石化蝕變，其銅礦化主要是黃銅礦沿石榴子石晶體的裂隙(或裂紋)分布(圖6b)。因此，石榴子石為主矽卡巖在退化蝕變階段，巖漿熱液的參與似乎較硅灰石矽卡巖弱，這與實際的地質(zhì)現(xiàn)象相符。

稀土元素總的變化情況看，從弱蝕變大理巖→硅灰石為主無礦矽卡巖→硅灰石為主含礦矽卡巖→石榴子石為主無礦矽卡巖→石榴子石為主含礦矽卡巖→斑巖，∑REE含量先升高后降低，石榴子石無礦矽卡巖含量最高，與鐵-鋁榴石對REE3+的吸附性有關(guān)；LREE/HREE呈上升趨勢，在斑巖中最高；δEu與δCe除個別樣品變化較大外，整體都出現(xiàn)弱負(fù)異常，起伏不大(圖3f)。因此，從大理巖到矽卡巖至斑巖中稀土元素各項特征的變化情況，總體說明了矽卡巖同時繼承了大理巖與斑巖的稀土組成特征，是一個綜合體。

圖6 硅灰石、石榴子石矽卡巖一般礦化特征Fig.6 Photos showing mineralization characteristics of wollastonite and garnet skarn a-硅灰石為主含礦矽卡巖; b-石榴子石為主含礦矽卡巖; Gr-鈣鋁榴石; Wo-硅灰石; Am-閃石類; Qtz-石英; Bn-斑銅礦; Cp-黃銅礦a-wollastonite mainly ore-bearing; b-garnet mainly ore-bearing; Gr-garnet; Wo-wollastonite; Am-amphibole; Qtz-quartz; Bn-bornite; Cp-chalcopyrite

圖7 甲瑪?shù)V區(qū)矽卡巖形成與礦化過程等位線圖解Fig.7 Isocon diagram of formed and mineralized process in the Jiama mining area

(2) 定量討論

對矽卡巖形成及礦化過程中元素活動性的討論有助于進(jìn)一步量化矽卡巖的蝕變、礦化過程。質(zhì)量平衡研究方法用于研究交代作用已經(jīng)被許多學(xué)者采用和發(fā)展，其中Gresens方程(Gresens, 1967)的導(dǎo)出開創(chuàng)了以實際巖石化學(xué)分析研究巖石質(zhì)量平衡的新局面，隨后Grant以此為基礎(chǔ)，得到了著名的“等濃度線(isocon)”方程，為質(zhì)量平衡研究提供了新方法(Grant, 1986)。國內(nèi)學(xué)者在質(zhì)量平衡上的研究，周永章(1994)提出以交代作用過程中最不活動的TiO2作為參考，將其它元素進(jìn)行TiO2正規(guī)化處理后研究元素的質(zhì)量轉(zhuǎn)移情況。鄧海琳在綜合分析國內(nèi)外的質(zhì)量平衡研究方法的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了兩個新的質(zhì)量平衡方程(鄧海琳，1999)。本文采用Grant的“等濃度線(isocon)”方程對交代作用過程中元素的質(zhì)量轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行簡要討論。

Grant的“等濃度線(isocon)”方程：CAi=Mo/MA(Coi+△Ci)(推導(dǎo)過程略)，其中Mo、MA分別為蝕變前后巖石質(zhì)量，Coi、CAi為元素i蝕變前后的濃度，△Ci為蝕變前后元素i的濃度變化。將大理巖與矽卡巖各組分濃度分別作為X、Y軸進(jìn)行投點，那么交代過程中不活動元素將構(gòu)成一條經(jīng)過原點的直線，這條直線就是Grant等位線。位于等位線之上為增加組分，位于等位線以下為減少組分。由此，無礦矽卡巖相對于大理巖的組分變化情況(圖7a-c)：主量元素中Na2O基本沒有太大變化，CaO有少量減少，微量元素中Tl、Ba基本保持不變，Sr減少約10%，其它組分都為增加，增加量：TiO2>P2O5>TFe>MnO>Al2O3>K2O>SiO2>MgO；Be>Bi>Th>Ga>U>V>Cu>Li>Au>Sc>Cr>Co>Zn>Ni>Pb；In>W>Sn>Ta>Hf>Nb>Mo>Sb>Y>∑REE>Zr>As>Cd>Cs>Rb。早期矽卡巖在蝕變礦化過程中，微量元素有少部分元素變化量較大，多數(shù)元素都只有微量變化。含礦矽卡巖相對于無礦矽卡巖的組分變化情況(圖7d)：Na2O表現(xiàn)出活動性，Cd與Bi都為增加較多的組分，增加量超過40%，K2O、In增加量也超過20%；相對減少的組分是P2O5、MnO、MgO、∑REE，減少量大于10%。除此之外，TFe、Sn、Rb、Sr、Sb、V表現(xiàn)出少量增加，增加量小于10%；TiO2、Ge、Y、CaO有少量減少，減少量小于5%；Al2O3、Ga、Cr、SiO2在矽卡巖礦化階段基本保持不變。

6 結(jié)論

(1) 石榴子石為主矽卡巖和硅灰石為主矽卡巖是甲瑪?shù)V床最主要的矽卡巖類型，矽卡巖形成過程中一方面繼承了大理巖的高CaO含量，另一方面也繼承了源于礦區(qū)花崗巖類的SiO2、TFe、K2O、Na2O、Zr、Hf、U、∑REE及主要成礦元素的含量特點，特別是稀土元素的右傾配分模式以及δEu負(fù)異常等特征。因此，矽卡巖的形成與礦化過程中元素含量的變化體現(xiàn)了巖漿熱液流體作為主導(dǎo)參與成礦的事實，說明了礦床成因類型為斑巖-矽卡巖型。

(2) 矽卡巖形成過程中主量元素中Na2O基本沒有太大變化，CaO有少量減少，微量元素中Tl、Ba基本保持不變，Sr減少約10%，其它組分都為增加，增加量：TiO2>P2O5>TFe>MnO>Al2O3>K2O>SiO2>MgO；Be>Bi>Th>Ga>U>V>Cu>Li>Au>Sc>Cr>Co>Zn>Ni>Pb；In>W>Sn>Ta>Hf>Nb>Mo>Sb>Y>∑REE>Zr>As>Cd>Cs>Rb；而矽卡巖礦化過程中，Na2O表現(xiàn)出活動性，Cd與Bi都為增加較多的組分，增加量超過40%，K2O、In增加量也超過20%；相對減少的組分是P2O5、MnO、MgO、∑REE，減少量大于10%。除此之外，TFe、Sn、Rb、Sr、Sb、V表現(xiàn)出少量增加，增加量小于10%；TiO2、Ge、Y、CaO有少量減少，減少量小于5%；Al2O3、Ga、Cr、SiO2在矽卡巖礦化階段基本保持不變。

致謝 本文在野外樣品采集過程中得到了王登紅研究員、林彬碩士、冷秋鋒碩士的指導(dǎo)和幫助，在此表示感謝；并對審稿專家提出的寶貴修改意見，致以誠摯的謝意！

Chen, Halls C, Stanley C J.1992.Rare earth elements and patterns in major skarn minerals from Shizhuyuan W, Sn, Bi and Mo deposit, South China[J].Geoch. J.,26:147-157

Deng Hai-lin, Tu Guang-chi, Li Chao-yang, Liu Cong-qiang.1999.Mass balance of open geochemical systems.1. theory[J]. Acta Mineralogica Sinica,19(2):121-130 (in Chinese with English abstract)

Gaspar M, Knaack C, Meinert L D.2008.REE in skarn systems: A LA-ICP-MS study of garnets from the Crown Jewel gold deposit[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta,72:185-205

Gresens R L.1967.Composition-volume relations of metasomatism[J].Chen. Geol.,2:116-132

Grant J A.1986.The isocon diagram-A simple solution to Gresens’ equation for metasomatic alteration[J].Economic Geology, 81:1976-1982

Haas J R, Shock E L, Sassani D C.1995.Rare earth elements in hydrothermal systems: Estimates of standard partial molal thermodynamic properties of aqueous complexes of the rare earth elements at high pressures and temperatures[J].Geochim. Cosmochim. Acta,59:4329-5350

Lin Qi-cong, Liu Cong-qiang.2003.REE behavior during formation of strata-bound skarn and related deposit: a case study of Dongguashan skarn deposit in Anhui Province, China[J]. Atca Petrologica Sinica,19(1):192-199 (in Chinese with English abstract).

Meinert L D.1995.Compositional variation of igneous rocks associated with skarn deposits-chemical evidence for a genetic connection between petrogenesis and mineralization[C]//Magmas, fluids, and ore deposits.Victoria:MAC,401-418

Meinert L D, Dipple G M, Nicolescu S.2005.World skarn deposit[J].Economic Geology,100th Anniversary Volume:299-336

Qin Zhi-peng,Wang Xiong-wu,Duo Ji,Tang Xiao-qian,Zhou Yun,Peng Hui-juan.2011.LA-ICP-MS U-Pb zircon age of intermediate-acidic intrusive rocks in Jiama of Tibet and its metallogenic significance[J].Mineral Deposits,30(2):339-348(in Chinese with English abstract)

Tang Ju-xing,Wang Deng-hong,Wang Xiong-wu,Zhong Kang-hui,Ying Li-juan,Zheng Wen-bao,Li Feng-ji,Guo Na,Qin Zhi-peng,Yao Xiao-feng,Li Lei,Wang You,Tang Xiao-qian.2010.Geological features and metallogenic model of the Jiama copper-polymetallic deposit in Tibet[J].Acta Geoscientica Sinica,31(4):1-12 (in Chinese with English abstract)

Tang Ju-xing,Zheng Wen-bao,Chen Yu-chuan,Wang Deng-hong,Ying Li-juan,Qin Zhi-peng.2013.The deep porphyry prospecting breakthrough and its significance in Jiama copper polymetallic deposit,Tibet[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 43(4): 1100-1110 (in Chinese with English abstract)

Wang Huan,Tang Ju-xing,Wang Li-qiang,Ying Li-juan,Zheng Wen-bao,Tang Xiao-qian.2011a.Mineralogical characteristics of skarns in the Jiama copper polymetallic deposit of Mozhugongka area,Tibet and its geological significance[J].Geological Bulletin of China, 30(5):783-797(in Chinese with English abstract)

Wang Huan,Tang Ju-xing,Ying Li-juan,Wang Li-qiang,Qin Zhi-peng.2011b.Characteristics of the main ore minerals in the Jiama Cu polymetallic ore deposit,Tibet[J].Journal of Chengdu University of Technology(Science and Technology Edition), 38(1):103-113(in Chinese with English abstract)

Ying Li-juan,Wang Deng-hong,Tang Ju-xing,Chang Zhe-sheng,Qu Wen-jun,Zheng Wen-bao,Wang Huan.2010.Re-Os dating of molybdenite occurring in different rocks from the Jiama copper deposit in Tibet and its metallogenic significance[J].Acta Geologica Sinica,84(8):1165-1174 (in Chinese with English abstract)

Ying Li-juan,Tang Ju-xing,Wang Deng-hong,Wang Wei-ping.2012.Features of garnet in the Jiama super-large Cu polymetallic deposit and its genetic significance[J].Acta Geologica Sinica, 86(11):1735-1747(in Chinese with English abstract)

Zhang Zhi,Tang Ju-xing,Zheng Wen-bao,Ying Li-juan,Yao Xiao-feng,Yang Yi,Hu Zheng-hua,Tang Xiao-qian.2013.Geological features of the ore shoots from the Jiama Copper-polymetallic deposit in Tibet[J].Geology and Exploration, 49(1):9-18(in Chinese with English abstract)

Zheng Wen-bao,Chen Yu-chuan,Song Xin,Tang Ju-xing,Ying Li-juan,Li Feng-ji,Tang Xiao-qian.2010a.Element distribution and geological significance of Jiama copper-polymetallic deposit, Tibet[J].Mineral Deposits,29(5):1-10(in Chinese with English abstract)

Zheng Wen-bao,Tang Ju-xing,Chang Zhe-sheng,Li Feng-ji,Yao Xiao-feng.2010b.Geological and geochemical characteristics and genesis of the Jiama polymetallic copper deposit in Tibet[J].Geology and exploration, 46(6):985-992(in Chinese with English abstract)

Zheng Wen-bao.2012.The study on metallogenic model and prospecting pattern for Jiama polymetallic copper deposit,Tibet[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology: 1-200(in Chinese with English abstract)

[附中文參考文獻(xiàn)]

鄧海琳,涂光熾,李朝陽,劉叢強.1999.地球化學(xué)開放系統(tǒng)的質(zhì)量平衡：1. 理論[J].礦物學(xué)報,19(2):121-130

凌其聰,劉叢強.2003.層控夕卡巖及有關(guān)礦床形成過程的稀土元素行為-以安徽冬瓜山礦床為例[J].巖石學(xué)報,19(1):192-199

秦志鵬,汪雄武,多 吉,唐曉倩,周 云,彭慧娟.2011.西藏甲瑪中酸性侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及成礦意義[J].礦床地質(zhì),30(2):339-348

唐菊興,王登紅,汪雄武,鐘康惠,應(yīng)立娟,鄭文寶,黎楓佶,郭 娜,秦志鵬,姚曉峰,李 磊,王 友,唐曉倩.2010.西藏甲瑪銅多金屬礦礦床地質(zhì)特征及其礦床模型[J].地球?qū)W報,31(4): 1-12

唐菊興,鄭文寶,陳毓川,王登紅,應(yīng)立娟,秦志鵬.2013.西藏甲瑪銅多金屬礦床深部斑巖礦體找礦突破及其意義[J].吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版), 43(4): 1100-1110

王 煥,唐菊興,王立強,應(yīng)立娟,鄭文寶,唐曉倩.2011a.西藏墨竹工卡地區(qū)甲瑪銅多金屬礦床矽卡巖礦物學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)通報,30(5):783-797

王 煥,唐菊興,應(yīng)立娟,王立強,秦志鵬.2011b.西藏甲瑪銅多金屬礦床主要礦石礦物特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),38(1):103-113

應(yīng)立娟,王登紅,唐菊興,暢哲生,屈文俊,鄭文寶,王 煥.2010.西藏墨竹工卡縣甲瑪銅多金屬礦不同礦石中輝鉬礦Re-Os同位素定年及其成礦意義[J].地質(zhì)學(xué)報,84(8):1165-1174

應(yīng)立娟,唐菊興,王登紅,王崴平.2012.西藏甲瑪超大型銅礦石榴子石特征及成因意義[J].地質(zhì)學(xué)報,86(11):1735-1747

張 志,唐菊興,鄭文寶,應(yīng)立娟,姚曉峰,楊 毅,胡正華,唐曉倩.2013.西藏甲瑪銅多金屬礦床富礦體特征[J].地質(zhì)與勘探,49(1):9-18

鄭文寶,陳毓川,宋 鑫,唐菊興,應(yīng)立娟,黎楓佶,唐曉倩.2010a.西藏甲瑪銅多金屬礦元素分布規(guī)律及地質(zhì)意義[J].礦床地質(zhì),29(5):1-10

鄭文寶,唐菊興,暢哲生,黎楓佶,姚曉峰.2010b.西藏甲瑪銅多金屬礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因淺析[J].地質(zhì)與勘探,46(6):985-992

鄭文寶.2012.西藏甲瑪銅多金屬礦床成礦模式與找礦模型[D].成都: 成都理工大學(xué): 1-200

周水章,涂光熾,E.H.Chown,J.Guha,盧煥章.1994.熱液圍巖蝕變過程中數(shù)學(xué)不變量的尋找及元素遷移的定量估計一以廣東河臺金礦田為例[J].科學(xué)通報,39(11):1026-1028

Geochemical Behavior of Elements During Formation and Mineralization Processes of Skarn in the Jiama Copper Polymetallic Deposit of Tibet

GUO Wen-bo1, TANG Jü-xing2, ZHENG Wen-bao2,3, YING Li-juan2, WANG Yi-yun1, TANG Pan1

(1. Chengdu University of Technology, Chengdu,Sichuan 610059; 2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 3. China University of Geosciences, Beijing 100083)

The Jiama copper-polymetallic deposit is a super-large-scale porphyry-skarn-type deposit located at the eastern Gangdise metallogenic belt, in which a major prospecting breakthrough has been made recently. The skarn body is the main ore body type of the deposit. Previous workers sors have done a lot of researches, including models of ore bodies, zonation and mineralogy of skarn and other aspects. However, on the formation of different types of skarn and the geochemical behavior during mineralization processes, there is no systematic research yet. This article firstly analyzes the weakly altered marble, garnet dominant barren skarn(content of garnet more than 80%), wollastonite dominant barren skarn (content of wollastonite over 80% ), garnet dominant ore-bearing skarn and wollastonite dominant ore-bearing skarn separately. The results show that the formation process of skarn may have the characteristics of incorporating the constituents of marble and granites, while the mineralization process of skarn may be the superposition process of magmatic fluid, promoting the further enrichment and depletion of the elements. Then, element migration in the formation and mineralization processes of skarn have been quantitatively discussed. It is suggested that in the formation process of skarn, the content of the main element Na2O changed little, CaO with a small reduction; the trace elements Tl and Ba remained basically unchanged; Sr decreased by approximately 10%; other components increased with increasing amounts in the order: TiO2> P2O5> TFe> MnO> Al2O3> K2O> SiO2> MgO; Be> Bi> Th> Ga> U> V> Cu> Li> Au> Sc> Cr> Co> Zn> Ni> Pb; In> W> Sn> Ta> Hf> Nb> Mo> Sb> Y> ΣREE> Zr> As> Cd> Cs> Rb. In the mineralization process of skarn, Na2O showed activity, Cd and Bi were added many other components, increasing amount of which is more than 40%, the increasing amount of K2O more than 20%; relatively reduced components are P2O5, MnO, MgO, ΣREE, decreasing by more than 10%. Besides, TFe, Sn, Rb, Sr, Sb and V increased by a small quantity, less than 10%; TiO2, Ge, Y and CaO presented a slight decrease, less than 5%; Al2O3, Ga, Cr and SiO2essentially unchanged in the skarn mineralization stage.

skarn, mineralization process, geochemistry of elements, Jiama copper polymetallic deposit, Tibet

2013-04-10；

2013-12-18；[責(zé)任編輯]郝情情。

國家自然科學(xué)基金項目(41302060)、中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(12120113093700)和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃"973計劃"(2011CB403103)聯(lián)合資助。

郭文鉑(1976年—)，男，在職博士生，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)。E-mail:guowenbo@cdut.cn。

鄭文寶(1982年—)，男，博士后，主要從事礦床勘查與研究工作。E-mail:zhengwenbao2009@sina.com。

P588.121+597.3

A

0495-5331(2014)03-0397-14