【doc】白银厂矿田早中寒武世火山岩地球化学及成因分析

【doc】白银厂矿田早中寒武世火山岩地球化学及成因分析 白银厂矿田早中寒武世火山岩地球化学及 成因分析 @,Lf 白银厂矿田早中寒武世火山岩地球化学及成因分析' 郭原生王金荣谢宪丽孟桂生y扬永均z田玉轩z — ———, 1.兰州大学地质系,兰州730000F2.白银有色金属公司小铁山矿,白银730900. i.Depart~tofGeology,Lanzh~UnitsitytLanzfiou730000,ChinaF 2Xiaotieshan‰.BalylnNonferrousMetalCompany,Baiyi.730900.CMna. 0907啦稿,3000—04—17改回. 1999— GumYuansheng,WangJ|nrong,x1eXlanli?MengGuisheq?YangYongjtmandTinYuxuan-2000.Geochemical characteristicsandgeneticanalysisofthee~trlyandmiddleCambrianvolcsakrocksinBainmiMngrieId.ActaPetrologlca S妇ica,16(3):337,344 AbstractTheearlyandmiddleCambrianvolcanicrocksfromBaiyinminingfieldconsistmainlyofbasahs,alkalibasalts. andesites,basalticandesites+basaltictrachy—andesites.dacltes.rhyolitesanddacite— liparitesinwhichthebasicand medium— basicrocksbelongtoalkaliandsubalkalisetieswithTio2of0.53to1.01(wt),buttheacidicrockstocalc— alkaliandlow— kcalclkali5erieswith1owTio2of0.2to0.83(av~agevalue0.59).Besides,thevolcanicrocksare cbaracteriaedbytotalalkalinityof5.76andFeO3/FeOratioof0.74ontheaveragetandK}O/N a2Oratiobelow1.0. ComparedwithN—MORB.thehasicandmedium— basicvolcanicrocksareERoreennchedinBa,Rb,Th.Uandobviously negativeanomalyofTitandtheacidicrocksarehlghlyenrichedinBa.Rb,ThandUtbutslightlydepletedinTaandSr,and obviouslydepletedinTi.Relativetotheuppercrust,theacidicvolcanicrocksareslightlyenrichedinHREE,butvariously depletedinotherimcompatibleelements.Relativetothelowercrust,theyalemoreenrichedinRb,Th,U,Kandslightly enr/chedinZr,HfandHREE,butdifferentlydepletedinBatSr,Nb,Ta.TiandLREE.TheREEpatternforthevolcanic rocksshowstheenrichmentofLREEandnegativeanomalyofEu.TheyhaveSr/"Srand"Nd/''Ndinitialratiosof 0.707049and0.5l1992trespectivelytf=一0.35,一0.48and=(r)=一 0.48.Theaboveevidencessuggestthatthe volcanicrocksshouldbeproductsofpartialmehingofthemantleassociatedwithplatesubduction,formedintheprogressive maturevolcanicarc. KeyWordsVolcanicro~ks.Early--middleCambrian,Geochemistry,Baiylnminingfield 摘要白银厂矿田早中寒武世火山岩主要为玄武岩一碱性玄武岩一安山岩一玄武 安山岩一玄武粗安岩一英安岩一英安流绞岩一 流故岩其中基性和中基性岩类为碱性系列和亚碱性未列,碱性玄武岩主要为竹质 玄武岩系列酸性岩类为钙碱性系列和低 竹系列岩石奎碱含量平均为5.76.K.O/Na:O<1,FeO/FeO平均为0.74FTiO:绝大 部分样品含量小于1(在酸性火山 岩中含量较低:0.2,0.83,平均为0.53;基性和中基性岩中含量较高0.53%,1.01,绝 大部分大干0.7而小于 1).与N—MORB相比.该区基性和中基性火山岩的共同特征是日月豆富集 Ba,Rb,Th,U和具有明显的Ti负异常F醢性火山 岩Ba,Rb,Th,U高度富集,n,sr,略亏损,Ti明星亏损.酸性丸山岩与上,下地壳值对比,眯HREE较上地壳略有富集外,其 它不相客元素接近于上地壳值或不同程度的亏损;Rb,Th,U,K较下地壳富,Zr,Hf,HREE较下地壳略富,Ba,Sr,Nb,Ta, LREE,Ti值接近下地壳值或不同程度的亏损稀土元素配分型式为LREE富集型.具有明显的期Eu异常("sr/"Sr)和 ("Nd/"'Nd)初始比值分别为0.707049和0.5l1992,fsm删=一0.35,一0.48.ZNdO)=一0.48上进地球化学特征 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,该 区火山岩是与板块俯冲作用有关的地慢部分熔融成,成岩环境为火山弧环境,是岛弧向成熟岛弧转化过程中成的产轴. 本文为白银有色金属公司与兰州大学协议研究项目. 第一作者蕾介:郭原生,男,1944年出生,副教授,岩石学专业 338 1前言 白银厂矿田位于北祁连加里东构造带东段南带,矿床为 铜铅锌多金属矿床,含矿岩系为早中寒武世火山岩(彭礼贵, 任有样等.1995).50年代发现矿床并建矿开采,近半十世纪 以来,随着矿山的开采,在矿床地质研究方面投入了大量工 作,取的了一些成果,但在找矿方面还没有取的突破性的进 展值得指出的是,随着地质科学的发展.白银厂矿田的基础 地质研究尚感不足.1996年来,作者主持该区隐伏矿体预 测项目的研究中注意了这个问题,在项目实蕊的同时,对该 区矿物,岩石,构造,矿床及地球化学等方面进行了全面的, 系统的重新研究,取得了一批新成果.本文是该项目研究成 果的一部分,重点探讨早中寒武世火山岩地球化学特征及成 固 2地质慨况 白银厂矿田位于北祁连加里东构造带东段南带.主要由 三十海相火山岩带构成(邬介人等.1994)北部火山岩带由 老虎山经米家山至崛吴山,沿NWW—SEE向断续延长约 160km,宽约5km,由奥陶系基性火山岩组成南部火山岩带 为前志留系变质火山岩,为分异特征不明显的中基性和中酸 性变质火山岩.中部火山岩带东起白银厂,西经石青峒至永 登中堡,呈NWW向狭长带状分布,长约?okm,宽约lOb 15km.为寒武一奥陶系的基性,中基性,酸性火山岩及次火山 岩,以及各喷发阶段喷发的火山碎屑岩类该套岩石火山喷 发的旋回性和韵律性比较显着.白银厂矿田早中寒武世火山 岩主要分布于中部火山岩带.在小铁山一折腰山,火焰山一 带广泛出露,其中:(1)基性火山岩主要分布在火焰山南,西 及折腰山以北.选择火焰山西琐阳淘及火焰山南l采南边坡 分别实测了1:2000岩性剖面,并进行系统取样.该剖面主 要由玄武岩组成,中夹少量基性,中基性火山凝灰岩,局部见 少量火山碎捐沉积岩类(2)中性火山岩主要分布在小铁山 东北部无名沟一带选择岩性剖面完整的无名沟实测了 1:2000岩性剖面,并进行系统取样该剖面主要由安山岩类 为主,中夹少量中性和酸性火山凝灰岩,局部见中性凝灰岩 中含火山角砾和集块.(3)酸性火山岩在铜厂沟一小铁山一 折火一带广泛出露.选择岩性出露完整,露头新鲜的小铁山 ?行实测了1:2000岩性剖面,井进行系统取样该剖面主 要由流纹岩一英安流纹岩一英安岩为主.中夹少量酸性火山凝 灰岩,局部见少量石英钠长斑岩和钠长斑岩次火山岩.箧 火山岩中发育有五条不同规模的韧性剪切带,各类火山岩之 间均为构造接触关系 ActaPctrologicaSinica岩石2000,16(3) 的韧性剪切带,各类火山岩均发生不同程度的变质变形依 据变形程度的不同,可分为强变形火山岩(主要为流纹质凝 灰岩及少量流纹岩)f中等变形火山岩(主要为安山质凝灰岩 和玄武质凝灰岩);弱变形火山岩(主要为流纹岩,安山岩和 玄武岩).区由分布的少量次火山岩(石英钠长斑岩和钠长斑 岩)比较新鲜.变质变形很弱.各类火山岩地表露头均不同程 度的风化,而局部露头和现采区巷道揭露的露头岩石较为新 鲜为了保证分析数据的准确性.作者在野外取样过程中遵 循了以下准则:(1)将该区火山岩中远离矿体蚀变轻微的弱 变形熔岩(流纹岩,安山岩和玄武岩)作为样品的采集对象 在野外和并下严格取样的基础上.经偏光显微镜下进一步鉴 定筛选,之后进行样品分析测试(2)同位素样品取自于现采 区井下新鲜的石英钠长斑岩露头(3)样品微量元素和稀土 元素分析委托中国科学院高髓所用中子活化分析法测定 (4)同位素样品的SmNd,Rb—Sr分析委托中国科学院地质 所测定. 由于严格的样品采集和合理的分析测试方法.该区火山 岩各类分析数据是可靠的. 4火山岩的分类及系列捌分 本区火山岩的岩石化学全分析数据列入表1(除表1列 出的16十样品的岩石化学全分析数据外.其它投影的岩石 化学全分析数据引自彭礼贵等,1995).将上述岩石化学全分 析数据在TAS分类图(图1),邱家骧硅一碱图(图2)上投影. 可确定本区火山岩的主要类型为:(1)基性火山岩类:玄武 岩,碱性玄武岩f(2)中性火山岩类:安山岩,玄武安山岩,玄 武粗安岩;(3)酸性火山岩类:流纹岩,英安流纹岩,英安岩 火山岩的系列划分如下:(1)在Ko—s图(图3)上投影. 基性岩和中基性岩类在低钾系列,高钾系列,钙碱性系列和 橄榄粗玄岩系列都有分布,而酸性火山岩类主要分布在低钾 系列和钙碱性系列;(2)在PO一zr图解(图4)上投影,基性 岩和中基性岩类可划分为碱性系列和亚碱性系列;(3)在 KO--NaO图(图5)Jk投影,碱性玄武岩主要为钾质玄武岩 系列.综上可知,该区基性岩和中基性岩类应唇碱性系列和 亚碱性系列,其中碱性玄武岩应属钾质碱性玄武岩系列;而 酸性火山岩类均属钙碱性系列和低钾系列.另外,由表1岩 石化学全分析结果可知,该区火山岩全碱含量平均为 5.76,K2O/Na2O<1.Fe2O3/FeO平均为0.74,TiO2绝大 部分样品含量小于1(在酸性火山岩中含量较低:0.2, 0.83,平均为0.53;基性和中基性岩中含量较高0.53 ,1.01.绝大部分太子0.7而小于1). 5地球化学特征 3样品的采集及测试 5.1微量元素地球化学 白银厂矿田早中寒武世火山岩中发育有五条不同规模本区早中寒武世火山岩微 量元素分析数据列入表1. 郭原生等:白银厂矿田早中寒武世火山岩地球化学受成因分析 表l火山岩全岩(),稀土元素和微量元素(g/g)分析结暴 TablelOxides()tREEandtraceelements(g/g)analysisofthevolcanicrocks 339 注z稀土元素球粒陨石标准化值依据SunandMcDonugh(1989) 0 掌 Z + 0 340 墨宝银矿田火山的TAs分类图解L(据eBas日f.,1986)…… 蕊UI山岩.2安山岩;o3r英安岩R流纣::::.叭'耷武安盏嚣TASclassification Bai diam岫疵 yinmii.aingfieId……" 矿田火山岩的硅碱图解 (据邱家骧,1982)… rainin . gf . ield pI.lfovl cr.cl'sf.rmBatyln…'…nj)a 0 幻Pecrolog口Sini ca岩石2..0.16(3) Fi 基性火山岩唱图解 (据ord""., l975)..… 一 Fig,4,z rpI.If0rthesicv olcanic/Jaiyinmiff.ningfield…. 0 NOf% 玄武岩系刷的o图 (据Kiddi】%Ds"1975j F昧5K~O--N盘 z.mtf0?a丘nebasa】 trs 出 鲫 .l 自骶.一卧 郭原生等:白银厂矿田早中寒武世太山岩地球化学及成目分析 1000 (a)拉斑玄武岩(b)玄武安山岩(拉斑玄武系列) BaCsNbTaLtprSrZrPTiGdDyHoTmLu (c)藏性玄武岩 1O00 oo 呈10 喀 壮 1 0.1 Bac宣NbTaLtPrSrPTiGdDHoTmLu (d)玄武岩粗安岩 BICsNbTsLaPrSrPTiGdDyHoTml,u (e)酸性火山岩 341 图6白银矿田早中寒武世火山岩的N—MORB标准化的痕量元素蛛网图 (NMORB的标准值据SunandMeDonugh(1989) Fig.8N—MORBnornalizedtraceelenlentspiderdiagramofearly-middleCamhhnvolcanicrocksfro mBaiyinminingfield Sm适度富集.Eu,GdTb,He,Tm,Yb,Lu相近到略亏损, Ti,zr,ce相对亏损,碱性玄武岩系列具明星的K,Ba,Rb, Th,u峰和Ti,Ce各及较小的zr各.相对于N—MORB,本 区英安岩的Ba,Rh,Th,U高度富集.Na,Ta,K,La,Ce,Sr, Nd,Zr,Hf,Sm,Eu,Gd,Tb,Ho,Tm,Yb,Lu适度富集到相 近,Ti明显亏损.英安岩具明显的Ba,Rh,Th,U峰和Nb, Ta,Ti答.本区流纹岩的Ba,Rh,Th,U高度富集,K选择性 富集,La,Ce适度富集,Nd,Zr,HI,Sm略富集到相当,Gd, Th,Ho,Tm,Yb,Lu略富集刊略亏损,Ta,Sr,Eu略亏损.Ti 明星亏损.流纹岩具明显的Ba,Rh,Th,u峰和Ta,Ti各和 鞍小的Sr,Eu各的特征. 综上可知,与N—MORB相比,该区基性和中基性火山 岩的共同特征是明显富集Ba,Rb,Th,U和具有明显的Ti的 负异常.显示该区火山岩的形成与板块俯冲作用有关.因为 LIL元素由于俯冲流体的作用不断被携带到地幔楔中,导魏 火山岩中LIlJ元素相对富集.与N—MORB相比,酸性火山 岩中Ba,Rb,Th,U高度富集,Ta,Sr,略亏损.rri明显亏损. Brownetal,(1984)在研究北英格兰和南苏搭兰花岗岩类地 球化学特征时,发现它们在初始地幔标准化化学型式(蛛网 图)有明显的配分规律.随着岛弧不断成熟.Rh,Th,U,Ta, Nb,Hf,Y不断增加的趋势,而Ba,sr,zr,P,Ti显下降的趋 势(Brown时a/.,]984)另外,该区酸性火山岩与上,下地 壳值(TaylorandMcClenuan,1985)对比(图7),除HREE 较上地壳略有富集外,其它不相容元素相对于上地壳值接近 ?8聃咖m.??.宙0.喀 m?.?? ?.?0.喀垂In 342 BaCsNbTaLaPrSr盘PTiGdDyHoTmLu )上地壳标准化 ^dPegrologicaSinica岩石2000,16(3) (b)下地壳标准化 图白银矿田早中寒武世火山岩的上,下地壳值标准化的痕量元素蛛阿图 (上,下地壳值据文献Tay~randMcC]ennan,(1985) Fig.7Upper—andlower—crustnormalizedtraceelementspiderdiagramofearly—middleCambrianvolcanicrocksfrom Baiyinminingfield 1000 100 10 1000 爨-oo 墅 嚣l0 100 10 基性火山岩 —一', l …,'.————一 中性灿岩 一 一.—.L=,一一 \//一…一 】竺 : ——一 Lac.PrbidSmEuGdTbDyHoErTmybLuY 图8稀土元素球粒陨石标准化曲线 Fig.8REEpatternofthevolcanicrocks 或与不同程度的亏损iRb,Tb,U,K较下地壳富.Zr,Hf, HREE较下地壳略富,Ba,Sr,Nb,Ta,LREE,Ti值接近下地 壳值或不同程度的亏损.固此,酸性火山岩不可能是地壳部 分熔融形成,而应是岛孤向成熟岛孤转化过程中形成的. 5.2稀土元素地球化学 该区火山岩稀土元素分析数据见表1,稀土元素组成及 球粒陨石标准化配分图(图8)反映以下特征:?除步量安山 岩稀土元素球粒陨石标准化曲线呈平坦型外,绝大多数火 山岩表现为平滑的右倾型,即LREE富集型,表明轻重稀土 元素的明显分馏.?不同类型火山岩球粒陨石标准化曲线斜 率(La/Yb)值(O.63,10.47)大部分>1.表明该区火山岩 主要为轻稀土富集型.@反映轻重稀土元素分馏程度的 (Ce/Yb)值计算结果(用Leedy标准值):流纹岩(英安流纹 岩或英安岩)为1.84,3.06,安山岩1.71,3.34,玄武岩 0.68,4.78t总体较低且该值与酸度无明显相关关系.表明 该区火山岩分馏程度较高?各类火山岩EEu]/[Eu']值经 计算:酸性火山岩为028,0.63,中性火山岩为0.75, 1.01,基性火山岩为o.45,1.05,绝大部分小于1.表现为 明显的负Eu异常 5.3同位素地璋化学 本区早中寒武世次火山岩,石英钠长斑岩的SmNd, Rb—Sr同位素分析数据列入表2,Sm—Nd,Rb—Sr等时线图 (见图9,10). 四个样品的SmNd等时墁年龄为483士0.87Ma, ("Nd/"'Nd).0.511992,EHd(0)一一0.478.SmNd的模 式年龄分别为523.61Ma.539.46Ma,402.97Ma,532.74 Ma,属中寒武世.依据火山岩与次火山岩的关系(一般次火 山岩较火山岩形成时间稍晚或同时)推测,该区火山岩的形 成时代为早中寒武世.一般来说,酸性岩类的Sm/Nd比值 变化小,往往不宜作等时线年龄,但可用于模式年龄测定 (魏菊英,王关玉,1998).RioSr等时线年龄明显低于Sm— Nd的等时线年龄和模式年龄.Sin—Nd和Rb—Sr体系相比, 受交代和变质作用的影响较小}并且由于母体与子体的化学 ??加.?? 轷黻督卜\喀聱 0O0111?m. 黻黉\喀壮 郭原生等:白银厂矿田早中辜武世戈山岩地球化学及成目分析 表2白银厂矿母石英钠长斑岩的Sm—Nd+Rb—Sr同位素分析数据 Table2Sm--NdandRb—Srisotopicanalysisofquartz--albhophyrefromBaiyinminingfield 343 注:同位翥由中国科学院地质研究所分析. 图9Sm—Nd等时线 Fig.9Sm—Ndisochron 'sm/川Nd 性质相似,Nd'形成之后裉自然地继承品格母体的位置, 而不易逃逸.因此+Sm-Nd体系在漫长的地质历史中易保持 封闭.而Rb—Sr体系较活泼+从而导致岩石年龄值偏低(魏 菊英,王关玉,1998)另外由同位素分析数据可知火山岩 锶同位紊值高(Sr/"Sr一0.707049),钕同位素值较低 (Nd/"Nd一0.512315,0.512411),f一一0.35, 一 0.48,(O)平均为一5.2,表明火山物质来源于经过一定 富集作用的地幔 6结论 (1)该区早中寒武世火山岩的主要类型为玄武岩,碱性 玄武岩.安山岩,玄武安山岩,玄武粗安岩,流纹岩,英安 流纹岩及英安岩.其中基性和中基性岩类为碱性系列和亚碱 性系列,碱性玄武岩为钾质碱性玄武岩系列'酸性火山岩类 均为钙碱性系列和低钾系列.岩石化学分析结果表明,该区 火山岩垒碱含量平均为5.76,K.O/NaO<l,Fe:O/FeO 平均为o174;T0.含量绝大部分样品小于1(在酸性火山 岩中含量较低:0.2,0.83,平均为0.53;基性和中 基性岩中含量较高0..53,1.o1,绝大部分大于0.7%而 小于l). n.733 0.728 0.723 o.718 o.713 23I5 VRb,0sr 图l0sb—sr等时线 Fig.10Sb—Srisochron (2)谚区早中寒武世A山岩的傲量元素地球化学特征: 与N—MORB相比,该区基性和中基性火山岩的共同特征是 明显富集Ba,Rb,ThU和具有明显的Ti的负异常;酸性火 山岩Ba,Rb,Th,U高度富集,Ta,Sr,略亏损,明显亏损 与上,下地壳值对比,除HREE较上地壳略有富集外,其它 不相容元素相对于上地壳值接近或不同程度的亏损,Rb, Th,U,K较下地壳富+Zr,Hl,HREE较下地壳略富,Ba,sr, Nb,Ta,LREE,Ti值接近下地壳值或不同程度的亏损因 此,酸性火山岩不可艟是地壳部分熔融形成,而应是岛弧向 成熟岛孤转化过程中形成. (3)该区早中寒武世火山岩精土元素地球化学特征表 明,精土元素配分型式主要为LREE富集型,反映轻精土的 富集和轻重稀土明显分馏;(Ce/Yb)值总体偏低,且与酸 度变化无明显相关性,表明该区火山岩分馏程度较高; [Eu]/[Eu]值绝大部分小于1星明显的负Eu异常. (4)同位紊分析表明,该区火山岩的Sm-Nd成岩模式 年龄为早中寒武世?而Rb—Sr等时线年龄偏低.同位素地球 化学特征表明:Sr/"Sr>0.7045,Nd/"'Nd<0.512638, f5,Nd035,一0.48<0,EHd(0)平均为一5.2<0,表明 火山岩物质来扳于经过一定富集作用的地幔. (5)早中寒武世火山岩地球化学特征表明,该区火山岩 是由与板块俯冲作用有关的地幔部分熔融形成,成岩环境 南. z:【/z1.I 344 为火山弧环境.是岛弧向成熟岛弧转化过程中形成的产物. 致谢在我们研究和 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 写作过程中得到了澳大利亚昆士 兰_州大学地球科学系牛跃龄博士的指导和帮助,在此谨致 衷心的谢意. 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