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1 第 23 卷第 9 期中国有色金属学报 2013 年 9 月 Vol.23 No.9 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Sep 文章编号 : (2013) 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因黄敏 1, 2, 赖健清 1, 2, 马秀兰 3, 曹德云 4 (1. 中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室, 长沙 ; 2. 中南大学地球科学与信息物理学院, 长沙 ; 3. 青海省第四地质矿产勘查院, 西宁 ; 4. 青海省环境地质勘查局, 西宁 ) 摘要 : 青海省肯德可克多金属矿床位于祁漫塔格成矿带, 矿床产出的大地构造背景为柴达木南缘弧后裂陷构造带中的火山盆地结合矿床地质成矿条件, 通过现场调查, 对矿区典型的岩浆岩围岩及矿石进行了化学全分析稀土和微量元素分析及铅同位素分析, 总结了矿床地球化学特征, 查明物质来源, 探讨矿床成岩成矿机制结果表明 : 矿区岩体富钠, 为钙碱性岩, 来源于深部, 后期发生混染, 为壳幔混合来源围岩稀土元素分析表明 : 成岩过程有海水参与, 矿床具热水喷流沉积特征各类矿石铅同位素的 µ 值介于 9.45~9.75 之间, 具有深源铅和壳源铅特征铅同位素特征参数示踪铅构造模式示踪和 Δβ Δγ 图解示踪的结果表明 : 铅来源受岩浆作用影响, 主要为壳幔混合铅岩浆岩围岩及矿体地球化学特征表明 : 肯德可克多金属矿床形成过程受海水影响, 具热水喷流沉积特征, 成岩成矿物质来源深部, 受多源混染影响 ; 矿床演化史漫长, 从早期热水喷流沉积到的晚古生代的构造岩浆活动, 深化及扩大了成矿体系, 晚期热液活动又对矿床进行了叠加改造, 具多因复成特征关键词 : 地球化学 ; 成矿作用 ; 铅同位素 ; 肯德可克 ; 祁漫塔格中图分类号 :P611.1 文献标志码 :A Geochemical characteristics and genesis of Kendekeke deposit in Qinghai Province, China HUANG Min 1, 2, LAI Jian qing 1, 2, MA Xiu lan 3, CAO De yun 4 (1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals, Ministry of Education, Central South University, Changsha , China; 2. School of Geosciences and Info Physics, Central South University, Changsha , China; 3. Fourth Institute of Qinghai Geological Mineral Prospecting, Xining , China; 4. Environmental Geological Exploration Bureau of Qinghai Province, Xining , China) Abstract: Kendekeke polymetallic deposit is located in Qimantage ore belt of Qinghai Province and the background of this deposit is a volcanic basin in the back arc rift tectonic zone of southern margin of Qaidam. Combined with field investigation and ore forming geological conditions, the geochemical characteristics of deposit were summarized, the origin of the ore forming materials was ascertained, the rock forming mechanism and ore forming mechanism of the deposit were discussed according to the study of lead isotope as well as chemical analysis, including whole rock analysis,ree analysis and trace elements analysis. Typical magmatic rocks,wall rocks and ores were used as the research objects. The results show that magmatic rocks belong to calc alkaline series, rich in sodium and derived from the source of crust mantle mixed deep in the earth. The REE studies of wall rocks indicate the seawater involved in diagenesis and the deposit with characteristics of exhalative sedimentary deposit. The lead isotope research illustrates the 基金项目 : 中国地质调查局项目 ( 资 [2008] 青藏 21 03); 国家地质调查局项目 ( 资 [2011] ) 收稿日期 : ; 修订日期 : 通信作者 : 赖健清, 教授, 博士 ; 电话 : ;E mail:ljq@csu.edu.cn

2 2660 中国有色金属学报 2013 年 9 月 µ values of minerals range from 9.45 to 9.75, which are characterized by both deep sourced and crust sourced origins. Based on the tracer analysis regarding the characteristic parameters, lead composition model and Δβ Δγ diagram, the results show that the ore lead mainly is crust mantle mixed lead and affected by magmatism during the enrichment process. The geochemical properties of magmatic rocks,wall rocks and ore reveal that Kendekeke deposit was affected by seawater in the formation progress and has the properties of exhalative sedimentary deposit. The diagenetic materials and ore forming material, which were affected by the mixing of multi source, came from the deep of the earth. The deposit had a long evolution history, begun from the early exhalative sedimentation to Late Paleozoic tectonic magmatic activities, deepened and expanded the mineralization system, and the late hydrothermal activities superimposed and reformed the deposit, which is a polygenetic compound deposit. Key words: geochemistry; metallogenesis; lead isotope; Kendekeke; Qimantage 青海肯德可克多金属矿位于东昆仑西段的祁漫塔格山脉与柴达木盆地的接壤地带, 柴达木盆地的西南缘塔柴板块的祁漫塔格弧后裂陷构造带中部的加里东期火山盆地, 属东昆仑成矿带, 是一个以铁金矿为主并伴生钴铋银铅锌铜等多金属综合型矿床 [1] 祁漫塔格地区经历了加里东印支燕山期等多次构造运动, 是东昆仑成矿带中的重要矿集区, 找矿潜力巨大肯德可克矿床在该区发现较早, 前人研究认为其具热水喷流成矿特征, 并受后期改造, 成矿作用及规律十分复杂, 但成岩机制及成矿物质来源等问题一直存在争议 [2 4] 本文作者在已有工作基础上, 对矿区岩浆岩地层和矿体等不同地质体进行同位素和稀土元素地球化学研究, 旨在查明成岩成矿物质来源, 探讨矿床形成演化规律, 为矿床成因与矿床模型的建立提供进一步可靠依据 1 地质背景研究区位于古亚洲构造域与特提斯构造域结合部位的东昆仑成矿带的西段 [5] 东昆仑主要经历了元古宙古陆裂解和大洋玄武岩高原形成加里东期前原特提斯洋盆闭合俯冲碰撞边缘增生晚华力西印支期缝合造山印支晚期燕山期岩石圈拆沉和幔源岩浆底侵作用中新生代东昆仑东西构造分化等阶段 [6] 加里东期到海西印支期, 是祁漫塔格地区地质构造演化最重要时期, 印支期转入陆内演化阶段, 伴随巴颜喀拉洋 ( 古特提斯洋 ) 封闭及强烈的壳幔相互作用岩石圈拆沉和地幔岩浆底侵作用, 构造体制从挤压向伸展转化, 大量幔源物质能量参与构造岩浆活动和成矿, 使印支期成为祁漫塔格地区最重要的热液矿床形成期 [7] 区域地层以前寒武系下古生界奥陶志留系上古生界石炭二叠系中生界三叠系为主 [8 9] 矿区地层有奥陶志留系滩间山群下岩组 (O ST 1 ) 碳酸盐岩和硅质岩夹火山碎屑岩, 泥盆系耗牛山组 (D 3 m) 中酸性火山碎屑岩熔岩角砾岩, 石炭系大干沟组 (Cdg) 和缔敖苏组 (Cd) 的碳酸盐岩类夹砂岩和砂质泥岩, 以及第四系坡积物 (Q)( 图 1) 矿区基底构造为一近东西向单斜构造, 矿区中南部发育一轴向近东西的挤压紧闭型向斜断裂构造按走向分为东西向北东向和北北西向三组东西向断裂形成较早, 规模较大, 破碎带较宽, 具时剪时张特征, 长期处于活动状态, 为矿质活化提取运移沉淀和富集提供了条件矿体多赋存于该组断层中, 是区内最主要的控矿构造北东向和北北西向断裂形成较晚, 对部分矿体起破坏作用 [10] 区域上岩浆成带出现, 以中酸性岩为主, 明显受北西向和北东向断裂控制矿区岩浆活动主要表现为侵入活动, 地表仅出露少量闪长岩和石英正长斑岩, 规模较小在钻孔及坑道内可见酸性岩中酸性岩, 以花岗岩花岗闪长岩二长花岗岩等为代表此外, 还发育有闪长玢岩和二长闪长角砾熔岩矿体赋存在滩间山群浅变质火山沉积建造中, 以层状似层状透镜状为主, 少量呈脉状矿体矿体产状与地层产状类似, 走向近东西, 以磁铁矿体为主, 伴生铜多金属矿体主要矿石矿物为磁铁矿黄铁矿黄铜矿磁黄铁矿, 其次有少量方铅矿闪锌矿辉铋矿方钴矿和辉钼矿, 脉石矿物为方解石石英绿泥石白云母等矿石结构以他形粒状自形粒状交代等结构为主, 矿石构造有脉状团块状条带 ( 条纹 ) 状构造等矿床围岩蚀变种类多样, 以矽卡岩化碳酸盐化和硅化最强烈与铁锌和钼矿化密切的为矽卡岩化和碳酸盐化, 与金矿化密切的为硅化和绢云母化

3 第 23 卷第 9 期黄敏, 等 : 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因 2661 图 1 肯德可克矿区地质简图 [10] :1 第四系 ;2 石炭系 ;3 上泥盆统牦牛山组 ; 4 奥陶志留系滩间山群 ;5 石英正长斑岩 ;6 闪长岩 ;7 矿体 ;8 断层 ;9 矿区 Fig. 1 Geological sketch map of Kendekek deposit [10] : 1 Quaternary; 2 Carboniferous; 3 Upper Devonian Maoniushan formation; 4 Ordovician Silurian Tanjianshan group; 5 Quartz syenite porphyry; 6 Diorite; 7 Ore body; 8 Fault; 9 Studied area 2 矿床地球化学 2.1 岩体地球化学特征本次研究样品采自肯德可克地区, 岩性以侵入岩为主, 火山岩次之, 还有少量浅成岩脉火山岩形成于为海西期, 侵入岩主要为印支燕山期岩性上火山岩为泥盆系的角砾熔岩, 侵入岩主要以花岗闪长岩闪长岩花岗岩为主, 呈岩株侵入于滩间山群碳酸盐岩夹硅质岩泥盆系火山岩和石炭系结晶灰岩中 [10] 印支燕山期岩浆作用制约着肯德可克矿床后期叠加改造成矿作用主量元素特征主量元素分析是研究岩浆岩最重要的方法之一, 对于岩浆岩的精确鉴定对比, 分析其联系成因演化等, 都非常重要本次分析工作由中国广州澳实矿物研究室采用 X 荧光光谱分析法 (ME XRF06) 完成, 各项检测出限均为 0.01%, 结果见表 1 并将数据投影制图 ( 见图 2 和 3), 分析岩浆岩的地球化学特征化学成分分析结果显示样品的 SiO 2 含量在 57.77%~72.1% 之间, 平均含量为 63.9%, 略高于中国同类岩石的 SiO 2 平均含量 57.39%( 黎彤值 1976, 下同 ), 大体属于硅酸弱饱和类岩石其中样品 KPB 21 为过饱和岩石侵入岩样品碱总量 (K 2 O+Na 2 O) 为 4.75%~6.00%, 平均值为 5.42%; Na 2 O>K 2 O, Na 2 O/K 2 O 值在 1.06~2.74 之间, 平均值为 1.54, 为钠质岩石 K 2 O/(K 2 O+Na 2 O) 值在 0.27~0.67 之间, 平均为 0.42 与中国同类岩石相比, 岩石碱总量偏高, 具明显富硅富钠富碱特征 ; A/CKN>1.1, 里特曼组合指数 (σ) 值在 1.24~1.64 之间, 小于 1.8, 属钙碱性岩熔岩碱总量处于 4.42%~ 6.98% 间, 样品 KW 30 的 Na 2 O>K 2 O,Na 2 O/ K 2 O 值为

4 2662 中国有色金属学报 2013 年 9 月表 1 肯德可克地区岩浆岩全岩分析结果统计表 Table 1 Chemical composition of magmatic rocks in Kendekeke deposit 样品 Mass fraction/% KW 29 KW 30 KW 33 KPB 10 KPB 11 KPB 21 中国花岗岩石类型二长闪长角砾熔岩二长闪长角砾熔岩闪长玢岩花岗闪长斑岩闪长玢岩黑云母花岗岩平均值闪长岩平均值 SiO Al 2 O TFe 2 O CaO MgO Na 2 O K 2 O MnO P 2 O TiO Cr 2 O SrO BaO LOI Total K 2 O+Na 2 O K 2 O/( K 2 O+Na 2 O) A/CKN Na 2 O/ K 2 O σ 测试单位 : 广州澳实矿物实验室 ;A/CKN=Al 2 O 3 /(CaO+K 2 O+Na 2 O); 黎彤值,1976 图 2 岩浆岩 AR SiO 2 图 : AR=[Al 2 O 3 +CaO+(Na 2 O+K 2 O)]/ [Al 2 O 3 +CaO (Na 2 O+K 2 O)] Fig. 2 AR SiO 2 diagram for magmatic rocks: AR=[Al 2 O 3 + CaO+(Na 2 O+K 2 O)]/[Al 2 O 3 +CaO (Na 2 O+K 2 O)] 2.07, 为钠质岩石 ;KW 29 的 Na 2 O<K 2 O, 为钾质岩石由于 A/CKN>1.1, 里特曼组合指数 (σ) 均小于 4, 上述岩石属广义上的钙碱性岩样品在 w(sio 2 ) 碱度指数与图解上 ( 见图 2) 均处于钙碱性岩区在 Na 2 O K 2 O 图解中 ( 见图 3(a)), 侵入岩集中落在 I 型花岗岩范围内, 表明区内侵入岩为 I 型, 即成壳幔混合型据 HART 等 [11] 的研究, 在 Ce/Yb Eu/Yb 图上如果样品点有明显的线性关系, 则表明岩体在形成过程以混合作用为主对照本区 Ce/Yb Eu/Yb 图解 ( 图 3(b)) 可知, 样品间具有明显线性分布特征, 说明岩体的形成过程发生了混合作用, 应为壳幔混合型成因稀土元素特征稀土元素地球化学研究在示踪成矿物资来源成矿条件及成矿过程等方面起重要的作用, 在矿床成因

5 第 23 卷第 9 期黄敏, 等 : 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因微量元素特征微量元素研究是良好的化学指示剂, 被广泛运用于成岩过程判断源区示踪等方面本次研究的测试单位和方法跟主量元素分析相同由岩体微量元素含量表 ( 见表 3) 可知, 矿区岩体中 W Mo Ag 含量平均值分别为 , 均高于维氏值, 较富集 V Cr Co Ni Ba Sr 的含量相差不大, 属于同一数量级其中具指示岩体分离结晶作用强烈程度的元素 :Sr 和 Ba 的含量范围分别是 (215.0~508.0) 10 6 和 (235.0~756.0) 10 6, 变化较大, 表现为部分富集, 部分亏损李昌年 [13] 认为非造山型花岗岩由于岩石形成于长期较稳定的环境, 有强烈分异的分离结晶作用存在, 表现为 Sr 和 Ba 的强烈亏损据肯德可克岩体中 Sr 和 Ba 元素含量特点可知, 岩体既具非造山型花岗岩特征又有造山型花岗岩特征, 说明原始岩浆来源于深部, 后期运移至浅部发生了混染该结论与 K 2 O Na 2 O 图解与 Ce/Yb Eu/Yb 图解吻合, 即岩体具 I 型花岗岩特征, 为壳幔混合来源图 3 肯德可克岩浆岩化学图解 [11] :(a) w(na 2 O) w(k 2 O) 图 ;(b) Ce/Yb Eu/Yb 图 Fig. 3 Geochemical diagrams of magmatic rocks in Kendekeke [11] : (a) w(na 2 O) w(k 2 O) diagram; (b) Ce/Yb Eu/Yb diagram 中得到广泛应用本次稀土元素由中国广州澳实矿物研究室采用质谱仪定量分析法 (ME MS81) 完成, 大部分元素检测限小于 , 稀土元素标准化采用 1971 年赫尔曼球粒陨石标准值 ( 下同 ) 岩体稀土元素含量及特征值见表 2, 配分图 ( 见图 4) 显示曲线变化趋势一致, 均向右倾, 轻稀土较陡, 重稀土较平缓, 属轻稀土富集型稀土总量 (ΣREE) 在 ~ 之间, 平均值 , 低于世界花岗质岩石稀土元素平均含量 ( ) 轻稀土总量 (LREE) 变化范围为 ~ , 重稀土总量 (HREE) 变化范围为 ~ , 轻重稀土比 (LREE /HREE) 介于 4.93~11.49 之间, 轻重稀土比远大于 1, 轻稀土相对富集强烈铕异常 (δeu) 值介于 0.72~0.79, 小于陨石值, 属铕弱负异常型, 铈异常 (δce) 值介于 0.89~0.97, 铈属弱负异常型, 岩浆分异作用不明显 Sm/Nd>0.3, 表明岩体具幔源特征 [12] 2.2 围岩与矿体地球化学特征矿区围岩以碳酸盐岩硅质岩砂岩及砂质泥岩为主, 其中奥陶志留系滩间山群碳酸盐岩与硅质岩夹火山碎屑岩具矿源层特征 [6] 地球化学研究对查明围岩的成岩环境及过程具有重要意义在矿体地球化学研究中, 本文作者尝试利用磁铁矿单矿物的稀土元素和矿石铅同位素综合研究矿床成矿物质的来源成矿的物理化学环境稀土元素特征从稀土元素含量及特征值表 ( 见表 4) 可知, 围岩稀土总量 (ΣREE) 介于 ~ , 均值为 , 低于同类岩石轻重稀土比 (LREE/ HREE) 介于 4.37~10.38, 均值 7.39, 轻重稀土比远大于 1, 轻稀土富集强烈经赫尔曼球粒陨石值标准化后作出稀土配分模式图 ( 见图 5), 图 5 显示配分曲线均为右倾,δEu 值为 0.33~0.74, 变化较大, 为 Eu 负异常, 有明显铕谷, 铈异常 (δce) 值为 0.8~0.97, 为弱的负异常, 可见铈谷, 其特征与海水相似, 但 Ce Eu 负异常不同于海水, 与热水沉积物金属物相似, 说明成岩过程有海水参与具热水喷流沉积特征前人研究矿区围岩认为 : 热水沉积物热水源中混入了向下渗透而后上升的海水, 因此热水沉积物能够保留海水固有的 ΣREE 低,Ce 亏损等特点 [14] 矿体稀土元素研究对象为磁铁矿单矿物, 磁铁矿矿石样品采自矿区磁铁矿矿体, 室内挑选磁铁矿单矿物, 控制纯度在 99% 以上, 后将样品进行质谱仪定量

6 2664 中国有色金属学报 2013 年 9 月表 2 肯德可克地区岩体稀土元素含量及特征值表 Table 2 REE contents and eigenvalues of magmatic rocks in Kendekeke deposit 样品岩性描述 Mass fraction/10 6 KW 29 KW 30 KW 33 KPB 10 KPB 11 KPB 21 二长闪长二长闪长闪长花岗闪闪长黑云母角砾熔岩角砾熔岩玢岩长斑岩玢岩花岗岩平均值 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y LREE HREE ΣREE LREE/HREE δeu δce (Ce/Yb) N (La/Yb) N (La/Sm) N (Gd/Yb) N Ce/Yb Eu/Yb La/Sm La/Yb 测试单位 : 中国广州澳实矿物实验室 ; 标准化 : 样品稀土元素实测含量 / 球粒陨石平均含量

7 第 23 卷第 9 期黄敏, 等 : 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因 2665 表 3 肯德可克矿区岩体微量元素含量 Table 3 Trace elements contents of magmatic rocks in Kendekeke deposit Mass fraction/10 6 样品 KW 29 KW 30 KW 33 KW 34 KPB 10 KPB 11 维氏值平均值岩性二长闪长二长闪长闪长花岗闪闪长黑云母 (1962) 描述角砾熔岩角砾熔岩玢岩长斑岩玢岩花岗岩 W Sn Mo Cu Pb Zn Ag V Cr Co Ni Ba Sr 测试单位 : 中国广州澳实矿物实验室分析, 获得磁铁矿单矿物稀土元素含量值见表 4 由表可知, 稀土总量 (ΣREE) 在 ~ 之间, 均值为 ; 轻重稀土比 (LREE /HREE) 介于 1.97~2.90, 均值为 2.31, 轻重稀土比大于 1, 轻稀土强烈富集, 且轻稀土的分馏程度比重稀土高经赫尔曼球粒陨石值标准化后作稀土配分模式图 ( 见图 6), 图 6 中显示所有样品的配分曲线均右倾, 铕异常 (δeu) 值变化大, 介于 0.59~1.11 间, 样品 KM 4 为 1.11, 为铕弱正异常型, 其余属铕弱负异常型铈异常 (δce) 值变化范围为 0.68~0.74, 均值为 0.70, 数值变化小, 属铈弱负异常型变化的铕异常表明磁铁矿成矿环境不稳定, 物理化学条件如氧逸度发生了明显变化综合三类地质体的稀土元素平均值, 绘制稀土配分曲线模式图 ( 见图 7) 由图 7 可知, 三类地质体的稀图 4 肯德可克地区岩体稀土元素配分图 Fig. 4 Chondrite normalized REE patterns of magmatic rocks in Kendekeke 图 5 肯德可克地区围岩稀土元素配分模式图 Fig. 5 Chondrite normalized REE patterns of wall rock in Kendekeke

8 2666 中国有色金属学报 2013 年 9 月表 4 肯德可克矿区围岩及矿石磁铁矿稀土元素含量及特征值 Table 4 REE contents and eigenvalues of wall rocks and magnetite of ores in Kendekeke deposit Mass fraction/10 6 样品号 KD 05 KD 07 KM 4 磁铁矿 KP1 20 KC 03 KPB 18 KPB 19 描述磁铁矿磁铁矿磁铁矿平均值石英岩硅质岩含细砂泥岩长石石英砂岩围岩平均值 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y LREE HREE ΣREE LREE/HREE (La/Yb) N (La/Sm) N (Ce/Yb) N (Gd/Yb) N Eu/Yb Ce/Yb La/Sm La/Yb δeu δce 测试单位 : 中国广州澳实矿物实验室标准化值 : 样品稀土元素实测含量 / 球粒陨石平均含量土配分模式相似, 均右倾, 轻稀土富集, 具明显铕负异常和弱铈负异常, 表明成岩成矿物质具有一定的同源性和继承性肯德可克矿床 3 种地质体均保留了海水低 ΣREE 铈亏损等特点, 具有海底热水喷流沉积的特点铅同位素特征同位素测试由武汉地质矿产研究所 ( 宜昌同位素测试中心 ) 完成, 铅同位素测试利用 MAT261 质谱仪, 同位素比值用 NBS2981 标准样进行矫正, 分析总体误差小于 0.05% 表 5 所示为肯德可克矿区铅同位素数

9 第 23 卷第 9 期黄敏, 等 : 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因据由表 5 可知 : Pb/ 204 Pb 比值范围为 ~18.703, 均值为 , 极差为 0.239; 207 Pb/ 204 Pb 比值范围为 ~15.761, 均值为 , 极差为 0.159; 而 208 Pb/ 204 Pb 比值范围为 ~38.687, 均值为 , 图 6 磁铁矿稀土元素配分模式图 Fig. 6 Chondrite normalized REE patterns of magnetite 图 7 肯德可克矿区稀土元素综合配分模式图 Fig. 7 Synthetic chondrite normalized REE patterns of Kendekeke deposit 极差根据单阶段铅演化模式, 利用 Geokit 软件 [15] 计算出铅同位素各特征参数 ( 见表 5) Th/U 值范围为 3.55~3.72, 平均值为 3.60 矿石 µ 值介于 9.45~9.75 之间, 平均值为其中有 1 个超过 9.58 的高值为 9.75, 其他均低于 9.58, 这一范围介于地壳 µ C = 9.81 与原始地幔 µ 0 =7.80 之间, 反应出壳幔混合铅特征一般来说具高 µ 值 (µ>9.58) 的铅为高放射性壳源铅,µ<9.58 的铅为低放射性深源铅 [16] 本矿床铅同位素的 µ 值介于 9.45~9.75 之间, 均值为 9.54, 有 1 个大于 9.58 的高值为 9.75, 其余低于 9.58, 说明本区铅同位素同时具有深源铅和壳源铅特征 Th/U 比值为 3.55~3.72, 均值为 3.60, 数据位于中国大陆上地壳平均值 3.47 和全球上地壳平均值 3.88 之间 [17 18], 表明矿物形成于上地壳在铅同位素组成 Zartman Doe 图解 ( 见图 8) 中, 样品均落在上地壳和造山带铅演化线之间, 集中于造山带铅演化线上, 主要为造山带铅与上地壳铅的混合产物综合分析认为, 肯德可克矿石铅可能来源于与造山作用有关的壳幔物质混合前人研究表明, 最能反映源区变化的是 207 Pb/ 204 Pb 和 208 Pb/ 204 Pb 的变化, 而 206 Pb/ 204 Pb 只对成矿时代有所反映用 Δβ 和 Δγ 作成因示踪, 能提供更多更丰富的地质过程与物质来源信息 [19] 为更进一步探讨本区矿石铅来源, 计算出矿物与同时代地幔的相对偏差值 Δα Δβ 和 Δγ( 见表 5), 进行铅同位素成因 Δβ Δγ 分类图解 ( 见图 9) 分析图 9 中投影点均位于与岩浆作用有关的壳幔混合俯冲铅源区, 表明矿石铅应来自与造山作用有关的壳幔物质混合此外, 在铅同位素构造环表 5 肯德可克矿区铅同位素组成及相关参数 Table 5 Lead isotopic characteristic parameters of ores in Kendekeke deposit 样品号矿物名称 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 208 Pb/ 204 Pb 表面年龄 /Ma μ Th/U Δα Δβ Δγ KD02 方铅矿 KD04 1 黄铁矿 KD05 黄铁矿 KD05 磁铁矿 KD06 黄铁矿 KD07 磁铁矿 KM 4 磁铁矿 KM 5 方铅矿测试单位 : 国土资源部宜昌地质矿产研究所同位素实验室

10 2668 中国有色金属学报 2013 年 9 月图 9 铅同位素 Δβ Δγ 分类图解 [19] : 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 Fig. 9 Δβ Δγ diagram of genetic classification by lead isotopes [19] : 1 Mantle; 2 Upper crust; 3 Mantle and upper crust mixed subduction zone (3a Magmatism, 3b Sedimentation); 4 Chemistry sediments; 5 Hydrothermal sediments on seafloor; 6 Middle to deep metamorphism; 7 Deep metamorphism lower crust; 8 Orogenic belt; 9 Upper crust of old shale; 10 Retrogressive metamorphism 图 8 铅同位素组成图解 [18] :A 地幔 ;B 造山带 ;C 上地壳 ;D 下地壳 Fig. 8 Diagrams of lead isotope compositions [18] : (a) 207 Pb/ 204 Pb 206 Pb/ Pb; (b) Pb/ 204 Pb 206 Pb/ 204 Pb; A Mantle; B Orogenic belt; C Upper crust; D Lower crust 境判别图解中 ( 见图 10), 样品都位于造山带范围内由此可见, 本区矿石铅的同位素组成具混合铅特征, 这种混合是一种与岩浆作用有关的幔源铅与壳源铅的混合, 揭示成矿物质在成矿过程中受到多源混染的强烈影响该结论与原始岩浆来源于深部地幔, 且后期与地壳发生了混染作用吻合因此, 区内矿石铅应属壳幔混合铅围岩与矿体地球化学研究表明, 矿床形成过程受海水影响, 具热水喷流沉积特征 ; 成岩成矿物质来源深部, 受多源混染影响, 成矿作用时间漫长且过程复杂, 具多期成矿复合成因特征图 10 铅同位素构造环境判别图解 [18] : LC 下地壳 ; UC 上地壳 ; OIV 洋岛火山岩 ; OR 造山带 Fig. 10 Diagram for discrimination of tectonic setting by lead isotopes [18] : LC Lower crust; UC Upper crust; OIV Ocean island volcano rock; OR Orogenic belt

11 第 23 卷第 9 期黄敏, 等 : 青海省肯德可克多金属矿床地球化学特征与成因肯德可克矿床成岩成矿探讨肯德可克矿区位于柴达木盆地的西南缘的祁漫塔格弧后盆地, 其总体特征为多期成矿叠加改造而成本区从早古生代开始基底地壳拉张, 形成祁漫塔格裂陷槽, 在拉张环境中, 沿同生断裂发生了热水喷流沉积作用这种环境利于热水对流循环, 来源地壳或上地幔的流体沿同生断裂上升, 并不断萃取如滩间山群等富矿质围岩中的有用组分形成成矿流体, 遇到沿张性断裂不断下渗的低温海水引发化学反应, 矿质主体以沉积方式富集, 形成本区大量具原生沉积组构的微细粒胶状黄铁矿和磁黄铁矿以及具隐晶质结构且富含铁锰氢氧化物的硅质岩 [14] 反应后残余少量矿质的流体继续被加热并与周围岩石发生反应, 或与汇入的陆源碎屑发生反应, 不断萃取富集矿质, 循环作用但因肯德可克多金属矿床的裂陷环境活动时限较短热动力能量较小, 笔者认为仅形成规模较小的矿体, 该期成矿作用是矿质的预富集, 为后期岩浆热液叠加改造奠定了基础加里东期原特提斯洋盆逐渐缩小, 洋壳向北俯冲, 本区处于弧后裂陷带, 火山岩表现为亲弧裂谷双峰式特征 [20] 海西印支期, 东昆仑进入古特提斯洋演化阶段, 洋壳迅速由南向北向俯冲, 洋陆壳受挤压抬升, 本区发生强烈构造变形, 使深大断裂发生压扭性运动, 这些构造多具深切割和多期活动特征印支早期以挤压俯冲作用为主, 晚期则为造山作用, 表现为剧烈的壳幔相互作用, 岩石圈发生拆沉导致岩浆底侵 [21 22] 深部地质作用及壳幔相互作用深化和扩大了肯德可克矿床的成矿体系, 岩浆沿构造向浅部侵入运移, 为矿床的叠加改造提供了物源和热源, 在喷流沉积成矿作用基础上, 叠加复合形成特有的矽卡岩及铁铜铅锌等金属矿化印支燕山期, 本区进入强烈陆陆碰撞阶段, 中酸性岩浆岩广泛发育, 并显示出壳幔岩浆混合的特征在岩浆热液交代成矿作用下, 成矿流体继续向浅部运移, 受大气降水或其他浅部地体水的影响, 在有利构造空间或破碎围岩中形成中低温热液矿化, 如钴金矿化等 [23 25] 4 结论 1) 肯德可克岩体岩石化学特征表明 : 岩石具明显富钠富碱特征, 里特曼组合指数 (σ) 值介于 1.06~2.16 之间, 属于钙碱性岩稀土和微量地球化学表明原始岩浆来源于深部, 后期运移至浅部发生混染, 岩体具 I 型花岗岩特征, 为壳幔混合来源 2) 矿区围岩稀土总量 (ΣREE) 低, 配分曲线右倾, 具铕负异常和弱铈负异常, 与海水固有的 ΣREE 低, 铈亏损等特点相似, 与热水沉积物金属物雷同, 说明成岩过程有海水参与, 矿床具热水喷流沉积特征 3) 矿石铅同位素组成具混合铅特征, 这种混合是一种与岩浆作用有关的幔源铅与壳源铅的混合, 揭示成矿物质来源深部并受多源混染影响 4) 肯德可克矿床具漫长而复杂的演化史, 从基底地壳拉张, 演变为裂隙槽和伸展盆地, 发生喷流活动, 形成早期矿化和硅质岩, 到晚古生代复杂的构造岩浆活动深化及扩大了成矿体系, 及至印支燕山期岩石圈拆沉和幔源岩浆底侵作用又叠加了多次热液活动, 因而具多因复成特点致谢 : 野外工作得到青海省第三地质矿产勘查院肯德可克庆华矿业有限公司徐国端先生和欧阳华平的大力支持和帮助, 在此表示感谢论文撰写期间得到了王业成雷源保宋文彬等人的指导和帮助, 在此一并致谢 REFERENCES [1] 潘彤. 青海祁漫塔格地区铁多金属成矿特征及找矿潜力 [J]. 矿产与地质, 2008, 22(3): PAN Tong. Metallogenic characteristics and prospecting potential of the Fe polymetallic deposits in Qimantage area, Qinghai Province[J]. Mineral Resources and Geology, 2008, 22(3): [2] 伊有昌, 焦革军, 张芬英. 青海东昆仑肯德可克铁钴多金属矿床特征 [J]. 地质与勘探, 2006, 42(3): YI You chang, JIAO Ge jun, ZHANG Fen ying. Characteristics of Kendekeke Fe Co multi metal deposit in East Kunlun, Qinghai Province[J]. Geology and Prospecting, 2006, 42(3): [3] 李宏录, 刘养杰, 卫岗. 青海肯德可克铁金多金属矿床地球化学特征及成因 [J]. 矿物岩石地球化学通报, 2008, 27(4): LI Hong lu, LIU Yang jie, WEI Gang. Geochemistry and genesis of the Kendekeke iron gold polymetallic deposit in Qinghai Province[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2008, 27(4): [4] 蔡岩萍, 李炯, 梁海川. 青海肯德可克矿区钴多金属矿地质特征及成因初探 [J]. 黄金科学术, 2011, 19(2): CAI Yan ping, LI Jiong, LIANG Hai chuan. Discussion on the geological characteristics and genesis of Kendekeke Co poly metallic deposit, Qinghai Province[J]. Gold Science and Technology, 2011, 19(2):

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