西藏吉瓦地區漸新統日貢拉組物源分析及找礦意義

王力圓，鄭有業，高順寶，黃亮亮，毛榮威

中國地質大學資源學院，武漢 430074

西藏吉瓦地區漸新統日貢拉組物源分析及找礦意義

王力圓，鄭有業，高順寶，黃亮亮，毛榮威

中國地質大學資源學院，武漢 430074

通過詳實的野外調查和室內研究，在西藏吉瓦地區新發現了砂巖型銅礦床，賦礦層位為漸新統日貢拉組，礦床類型為層控礦床。為探討日貢拉組砂巖的物源特征及其構造背景、查明其含礦物質來源，通過碎屑礦物定量分析、元素地球化學方法及重礦物組合分析等一系列物源分析方法對日貢拉組的物質來源進行了研究。結果顯示，研究區主要巖性為巖屑砂巖，巖屑主要成分為酸性火山巖，砂巖結構成熟度低，分選磨圓差。碎屑組分分析表明物源集中在火山弧物源區，地球化學特征為硅質含量高、LREE富集、HREE相對虧損、顯示Eu負異常，均表明物源與酸性火山巖密切相關；日貢拉組砂巖的大地構造背景主要為大陸島弧，砂巖碎屑來自上地殼長英質源區。重礦物組合以反映物源為中酸性巖漿巖成分的赤褐鐵礦＋磁鐵礦、鋯石、電氣石、石榴子石為主，沉積環境為氣候干旱、水體較淺的富氧環境。鋯石形態特征指示物源距母巖區較近，重礦物的相關性分析也指示了物源與火山巖密切相關。研究區的日貢拉組砂巖與早白堊酸性火山巖微量元素及重礦物的對比表明，碎屑物質源區特點從巖石學特征、地球化學特征及重礦物組合特征上均表現出了親緣關系，物源成分與火山作用緊密相關，很可能主要來自班公湖—怒江洋殼南向俯沖與雅魯藏布江洋殼北向俯沖雙重制約條件下產生于火山弧環境中的早白堊世火山巖。日貢拉組發現了砂巖型銅礦，火山巖提供了成礦物質來源，為尋找同類型的礦床開啟思路。

吉瓦；日貢拉組；物源分析；漸新統；早白堊火山巖；銅礦

物源體系分析是沉積盆地分析中的一項重要工作，在確定物源區位置、性質、沉積物搬運路徑以及整個盆地的沉積作用和構造演化等方面都有重要意義。進而對地殼演化，物質來源和地質構造背景分析提供有價值的分析［1－3］。西藏吉瓦地區日貢拉組沉積巖發育，總厚度可達2km，通過對該區的地質礦產調查，發現砂巖型銅礦具有層控特點，具有較大的找礦前景。前人未對日貢拉組進行過系統的研究，筆者應用一系列物源分析方法對日貢拉組砂巖的物源情況進行分析，探討其物質來源和成巖環境，為成礦物質遷移和礦體分布的研究提供約束，進而為吉瓦地區砂巖型銅礦尋找指明方向。

1 地質背景

研究區位于岡底斯帶中段北部，大地構造單元屬喜馬拉雅—岡底斯造山系拉達克—岡底斯舒伯拉嶺弧盆系的措勤—申扎火山巖漿弧，受班公湖—怒江洋殼和雅魯藏布江洋殼不同時期俯沖的共同作用，早白堊世經歷了火山巖強烈噴發及漸新世東西向擠壓期。日貢拉組紅色碎屑巖建造斷陷盆地形成。區內主要出露地層為早白堊統火山巖（原1∶25萬熱布喀區調報告厘定為始新系帕那組火山巖，本次工作LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年厘定為早白堊世火山巖）和漸新統日貢拉組。該套日貢拉組紅色陸湖相碎屑巖不整合于早白堊世火山巖之上（圖1）。

2 砂巖巖相學特征

日貢拉組砂巖的碎屑成分主要為長石、石英和巖屑。石英平均質量分數為40%～45%，以單晶石英為主，含極少量的多晶顆粒。石英常見熔蝕、炸裂紋（圖2a），大多具有波狀消光、帶狀消光，排列無序，以棱角狀、次棱角狀為主，部分可見次生加大邊；長石平均質量分數為5%～10%，主要以鉀長石為主，斜長石次之，蝕變較發育，鉀長石大部分高嶺土化、絹云母化，其次為碳酸鹽化等；巖屑平均質量分數為50%～55%，主要為火山巖巖屑，巖性主要為流紋巖、流紋質凝灰巖，其次為變質巖巖屑，巖性為絹云粉砂板巖、絹云板巖；膠結物和基質主要以鈣質為主，其次為硅質（圖2b）。碎屑物的分選性和磨圓度差，粒徑大小不等，呈棱角—次棱角狀為主，成分成熟度和結構成熟度較低（圖2c）；副礦物主要有不透明礦物、磷灰石、鋯石、金紅石、電氣石等。

圖1 西藏吉瓦地區構造地質圖（據文獻［4］修改）Fig.1 Structure geological map of Jiwa area，Tibet（modified from reference［4］）

通過實測剖面對日貢拉組頂底面的控制，整個層位巖性以灰紅色巖屑砂巖、含礫粗砂巖為主，局部發育孔雀石化（圖2d），Cu的品位可達2.0%～7.5%，并伴生Ag、Au等元素且頂部見凝灰巖夾層。沉積巖中巖屑都以火山巖為主，并且可見大量來自火山巖的石英，表現出了較強的繼承性，總體表明物源性質變化不大，與之相鄰的早白堊火山巖是物源的供給區。

3 物源區分析

3.1 砂巖碎屑組分分析

本次研究統計分析了變質較弱的15件砂巖樣品，其巖性主要是巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，在偏光顯微鏡下利用Dickinson-Gazzi點計法進行鏡下薄片分析和Dickinson砂巖模式分析［5－6］，對每件樣品碎屑顆粒統計均超過350粒。其成分包括上述骨架礦物成分和膠結物或基質。利用4種輔助三角圖解（圖3）反映了詳細的物源特性。研究區日貢拉組的碎屑物源成分主要集中在火山弧區。在Qt-F-L圖解中，全部樣品集中在火山弧物源區；Qm-F-Lt圖解顯示火山物源有增大的趨勢且部分屬于混合區；Qp-Lv-Ls圖解顯示為火山弧造山帶性質；Qm-P-K圖解顯示碎屑物源主要落在來自成熟度或穩定度增高的陸塊物源。綜觀上述三角圖解，研究區日貢拉組的物源區構造背景基本上是屬于大陸物源區的火山弧造山帶，與早白堊火山巖密切相關，與巖石學特征相吻合。

3.2 砂巖的地球化學分析

3.2.1 砂巖常量元素分析

圖2 研究區漸新統日貢拉組砂巖巖石學特征Fig.2 Petrological characteristics of Rigongla Formation sandstone in the work area

圖3 西藏吉瓦地區日貢拉組砂巖平均碎屑成分的Dikinson三角圖解Fig.3 Complementary component Dickinson triplot of the Rigongla Formation sandstone in Jiwa，Tibet

砂巖地球化學數據分析結果（表1）表明：日貢拉組碎屑巖的w（SiO2）變化范圍不大（64.09%～74.17%，平均為69.86%），說明砂巖中石英或富含SiO2的礦物或巖屑含量略偏高；日貢拉組碎屑巖源區為長英質巖石，富 Al2O3（w（Al2O3）為8.82%～13.47%，平均為11.25%），與砂巖中的巖屑如絹云粉砂板巖、絹云板巖、及黏土礦物等富鋁礦物有關；日貢拉組碎屑巖貧TiO2（w（TiO2）平均為0.49%）、P2O5（w（P2O5）＜0.15%）、MnO（w（MnO）＜0.07%），K2O/Na2O偏低（一般為0.27～1.16，平均為0.48）。Cox［7］研究表明，K2O/Al2O3值可區分細碎屑巖物源區巖石的礦物成分：當K2O/Al2O3值小于0.40時，母巖中堿性長石含量較少。日貢拉組砂巖的 K2O/Al2O3值為0.10～0.19，均小于0.40，說明母巖中堿性長石的質量分數較低，與砂巖鏡下鑒定結果相符。沉積物中Al2O3/TiO2值為19.00～28.00，物源為安山質和流紋質巖石［8］。本組樣品的Al2O3/TiO2值大多介于其中，平均為23.70，結合本區的地層格架，日貢拉組物源主要來源于早白堊火山巖。

3.2.2 稀土元素分析

稀土元素參數有非遷移性，受后期的影響較少，在地質過程中較穩定［9－11］，其配分曲線模式可以真實地反映母巖特征和物源區的構造性質。通過日貢拉組沉積巖與圍巖早白堊火山巖稀土元素配分曲線對比，二者形態相似，各組樣品顯示非常一致的趨勢（圖4），表明它們基本來自相同的物源。日貢拉組砂巖 LREE/HREE 值為8.14～10.18，平均為9.07，均表現為輕稀土元素富集、重稀土元素虧損和Eu負異常的特征，說明其物源主要來自于上地殼；早白堊火山巖LREE/HREE值為5.78～16.15，平均為10.52，但是早白堊火山巖明顯比日貢拉組砂巖稀土總量富集，且有中等的Eu負異常，而日貢拉組砂巖具有很弱的Eu負異常，通常認為長英質巖石通常具有較高的LREE/HREE，顯示Eu負異常。結合本區的的日貢拉組和早白堊火山巖2組樣品總體表現出的相關性及其都具有較高的LREE/HREE和弱的負Eu異常等特征，反映研究區日貢拉組砂巖物源為長英質巖石，與早白堊酸性火山巖有密切的關系。

3.2.3 微量元素分析

微量元素特別是高場強元素，它們的組合及比值往往受沉積過程中的影響較少，對確定源區母巖有重要的指示意義。將日貢拉組砂巖微量元素比值同大陸上地殼、下地殼和洋殼中微量元素的比值相比較（表2），可見本區微量元素比值與大陸上地殼微量元素比值較為接近，指示砂巖物源來自于大陸上地殼。將微量元素數據與上地殼平均值標準化后作出蛛網圖（圖4b），結果表明，K、Ti偏高，Ta、Nb具弱的負異常，其他微量元素含量與上地殼微量元素的含量基本一致。

圖4 研究區砂巖稀土元素配分模式圖（a）及微量元素上地殼巖石標準化模式圖（b）Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns（a）and upper crust normalized trace element spider diagram of sandstone（b）in the work area

表1 日貢拉組砂巖常量和微量元素分析數據Table 1 Analytical data of major elements and trace elements in Rigonglazu Formation sandstone

表2 日貢拉組砂巖元素質量分數比值Table 2 Element ratios of Rigongla Formation sandstones

根據研究，沉積物源為未切割型島弧的砂巖以低含量的La、Th、U和Hf為特征，物源為被動大陸邊緣和碰撞造山帶（裂谷型大陸邊緣和邊緣盆地）的砂巖以高含量的La、Th、U和Hf為特征，而沉積物物源區是切割型島弧的砂巖，且來自切割島弧的長英質火山物質的元素其含量介于二者之間。結合本區測定的La、Th、U和Hf的含量，表明日貢拉組砂巖為切割型島弧物源區。為進一步揭示源巖的屬性，利用La/Th-Hf源巖屬性判別圖解［14］對研究區日貢拉組砂巖的源巖屬性進行分析（圖5），發現樣品大部分落入長英質物源區，有極少量的古老沉積物的混合，說明其物源主要來自于上地殼長英質源區。砂巖巖相學研究表明，研究區日貢拉組砂巖的結構成熟度和成分成熟度較低，說明在源區碎屑物質被快速剝蝕，離開源區后經短距離運移并近源快速堆積。區域資料顯示，拉薩地塊中北部廣泛分布白堊紀巖漿活動，早白堊世中期火山巖主要為則弄群和多尼組地層中的火山巖夾層。對其成因有不同的認識：主要有早期新特提斯洋殼由南向北低角度俯沖［15］，然后再高角度反向旋轉，直至最后發生拆沉［16］；或班公湖—怒江洋殼向南、新特提斯洋殼向北的雙向剪刀式俯沖模式［17］。措勤—申扎火山巖漿弧帶為強烈的火山活動時期，前人區調工作劃分為始新統帕那組，本次火山巖鋯石U-Pb年齡厘定為早白堊世（未發表資料）。早白堊火山巖很有可能作為物源，進一步沉積了漸新世的日貢拉組。Bhatia等［18－19］認為，砂巖的微量元素，尤其 La，Th，Y，Zr，Ti，Co和Ni等在研究砂巖物源區和判別構造環境上作用很大，并提出了可以區分形成于海洋島弧、大陸島弧、活動大陸邊緣和被動大陸邊緣砂巖的圖解（圖6）。從研究區日貢拉組和早白堊火山巖的 La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10兩個圖解可以看出：樣品點主要落在大陸島弧區，極少數點落在活動大陸邊緣和被動大陸邊緣區域。結合砂巖的（Fe2O3＊＋MgO）-TiO2圖解推測，日貢拉砂巖主要形成于弧后盆地。為進一步分析源區的構造環境，將日貢拉組砂巖的稀土元素含量同其他構造背景砂巖進行比較（表3），指示出日貢拉組親近大陸島弧環境，物源來自于切割島弧。在Rb/30-Hf-3Ta圖解（圖6）中，早白堊火山巖全部落在火山弧區，結合其稀土微量元素，反映出早白堊火山巖產出于火山弧環境，長英質火山巖很可能是幔源基性巖漿的熱量促使地殼物質脫水發生重熔的產物，巖漿作用記錄了從班公湖—怒江洋殼南向俯沖及雅魯藏布江洋殼北向俯沖雙重制約過程。

圖5 研究區日貢拉組砂巖La/Th-Hf判別圖解Fig.5 La/Th-Hf discrimination diagrams of Rigongla Formation sandstone in the work area

4 重礦物分析

重礦物是研究物源區母巖的重要指標，水動力條件和埋藏成巖作用對重礦物分析有著重要的影響，其組合及指數分析是物源區分析的重要方法和手段，可以判斷物源區的母巖類型和構造背景，推測沉積物的搬運距離，確定物源方向［20－21］。如：ZTR指數（w（鋯石）＋w（電氣石）＋w（金紅石）），普遍用于指示沉積物搬運距離和物源方向；ATi指數（100×w（磷灰石）/（w（磷灰石）＋w（電氣石））），用于判斷物源為火山巖的樣品數量和風化程度；GZi指數，（w（石榴子石）/（w（石榴子石）＋w（鋯石）））旨在分析是否存在角閃巖或麻粒巖物源。這些指數可以更加準確地對物源的信息做出判斷［22－23］。

4.1 重礦物特征

本區10件日貢拉組和4件早白堊火山巖重礦物分析數據表明：鋯石、磷灰石、金紅石、電氣石、石榴子石、赤褐鐵礦、磁鐵礦幾乎出現在所有樣品中，并且早白堊火山巖和日貢拉組沉積巖中重礦物類型含量分布較一致。其中主要重礦物質量分數分別為：鋯 石 （0.55% ～22.86%）；磷 灰 石 （0.07% ～3.26%）；金 紅 石 （0.02% ～0.37%）；石 榴 子 石（0.60%～3.34%）；赤褐鐵礦（39.37%～90.71%）；磁鐵礦（0.31%～35.11%）。本區重礦物以赤鐵礦＋磁鐵礦、鋯石、電氣石、石榴子石為主，反映物源中酸性巖漿巖成分增加，其中沉積指相礦物赤褐鐵礦占絕對優勢，指示日貢拉組沉積巖形成時為氣候干旱、水體較淺的富氧環境。鋯石分為2種類型：其一為黃粉色，約占總數的80%以上，半自形柱狀、次滾圓柱粒狀、斷柱狀，透明，弱金剛光澤，高硬度，表面較光滑，斷口有溶磨痕跡，伸長系數以1.2～2.5為主，2.5～3.5少許，粒徑以0.02～0.05mm 為主，該鋯石磨圓度較低—中等，分選性較好，搬運痕跡不太明顯，指示該鋯石距母巖區較近；其二為玫瑰色，占少數，表面從較光滑→較粗糙呈過渡狀，斷口有溶磨痕跡，高硬度，伸長系數以1.0～1.5為主，粒徑以0.02～0.05mm為主，該鋯石磨圓度較高，分選性較好，搬運痕跡略顯。重礦物ZTR指數較小，為

0.60～23.93，平均為6.70，指示巖石結構成熟度差，搬運距離很近；ATi指數為3.0～47.0（平均為17.2）；GZi指數為4.2～64.6平均為25.42。穩定系數較低指示構造活動較強烈，水動力較強。

表3 各種構造背景下砂巖的REE參數［10］Table 3 REE geochemical parameters of sandstone in different tectonic settings［10］

圖6 西藏吉瓦地區早白堊火山巖和日貢拉組構造環境判別圖Fig.6 Trace element triplot of the Early Cretaceacs volcanic rocks and Rigongla Formation in Jiwa area，Tibet

4.2 重礦物相關性分析

不同物質來源的重礦物組合有著不同的數據結構，每個樣品所包含的不同重礦物信息是有差異的，因此，利用多元統計分析原理可以對重礦物樣品進行相關分析，從而得出各種礦物之間的親疏關系以判斷巖石類型。分析結果顯示有3類礦物組合（表4，圖7）：第一類為鋯石＋電氣石組合，二者相關系數較高，為0.79，除磷灰石外與其他重礦物皆為負相關，該類型為穩定重礦物組合，反映母巖類型火山巖；第二類為磷灰石＋金紅石＋磁鐵礦＋石榴子石組合，磷灰石與金紅石相關系數為0.80，與磁鐵礦為0.62，磁鐵礦與石榴子石相關系數為0.82，本類為穩定—較穩定礦物組合，說明礦物來源主要為火山巖，其次可能為變質巖；第三類為赤褐鐵礦，該重礦物雖然含量占絕對優勢，但與其他重礦物皆為負相關性，說明其來源可能主要與沉積成巖過程中的成巖環境有關。

5 找礦意義

圖7 日貢拉組石英砂巖重礦物R型聚類譜系圖Fig.7 R-type cluster plots of the heavy minerals identified in Rigongla Formation

通過野外地質調查，礦化賦存在日貢拉組淺灰黑色巖屑砂巖及含礫砂巖地層中，主要為一個由退積到進積的沉積旋回，含礦層位在該旋回基本結束的高水位沉積層下部韻律頂部。這一時期，是水動力條件最弱，最有利于成礦元素富積的時期。成礦物質來自相對隆起的火山巖剝蝕區。礦體展布與地層方向一致，受層位控制明顯。礦化體主要為層狀，少量為脈狀、透鏡狀。礦化體長為318～400m，寬為0.5～5.0m。孔雀石化發育。礦石呈塊狀構造，中—薄層狀，層理不太發育。礦石礦物主要為孔雀石、藍銅礦、黝銅礦等。已完成的探槽化學分析結果顯示，Cu的品位為2.0%～7.5%，Ag的品位為10～20g/t，Au的品位為0.1～0.2g/t。賦礦地層為漸新統日貢拉組一套陸源碎屑建造，巖相學表明其巖屑主要成分為酸性火山巖，主體為流紋巖和流紋質熔結凝灰巖，碎屑的成分與圍巖早白堊火山巖的巖石組合一致。微量元素特征和重礦物組合特征表明，早白堊火山巖很可能是含礦巖系的碎屑供應者，并且與之相鄰的早白堊火山巖也發現了銅銀礦化線索。結合水系沉積測量和土壤化探測量可知，其具有很高的銅銀豐度值，因此傾向認為圍巖早白堊火山巖是提供成礦的物質來源。1∶25萬熱布喀幅區域資料［24］顯示，吉瓦地區存在砂巖型銅礦點，日貢拉組厚度巨大，灰黑色巖層中普遍發育孔雀石化，含礦性較好。對巖石特征、物質來源的分析，為該區在日貢拉組靠近火山巖剝蝕區進一步尋找砂巖型銅礦指明了方向。

表4 日貢拉組砂巖重礦物相關系數Table 4 Rigongla Formation heavy minerals correlation coefficient

6 結論

1）巖相學研究表明，吉瓦地區日貢拉組砂巖樣品主要為巖屑砂巖，結構成熟度與成分成熟度均較低，沉積物的物源區與沉積盆地之間距離較近。

2）Dickinson砂巖骨架成分分析指示，吉瓦地區漸新世日貢拉組沉積砂巖物源以火山弧造山帶的物質為主，與圍巖早白堊火山巖密切相關。

3）地球化學特征表明，物源主要來自于上地殼長英質源區，源巖可能為始新世早白堊火山巖，其物源區的構造背景為大陸島弧環境。

4）重礦物特征與相關性表明，圍巖早白堊世火山巖重礦物組合與日貢拉組砂巖相似，砂巖成熟度低，搬運距離較遠，特征礦物指示與火山巖有關，赤褐鐵礦指相礦物表明其形成于水體較淺的氧化環境。

5）賦礦層位主要集中在淺灰黑色巖屑砂巖及含礫砂巖地層中，分布在退積到進積的沉積旋回基本結束的高水位沉積層下部韻律頂部，火山巖提供了成礦物質來源，砂巖普遍孔雀石化發育，含銅品位高，具有層控的特點，具有很好的找礦前景。

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Provenance Analysis and Prospecting Significance of Oligocene Rigongla Formation in Jiwa Area，Tibet

Wang Liyuan，Zheng Youye，Gao Shunbao，Huang Liangliang，Mao Rongwei

FacultyofEarthResources，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China

Many detailed field surveys and comprehensive researches have been made to find sandstone copper deposit in Jiwa area，Tibet.Oligocene Rigongla formation sandstoneswere the orebearing horizon.The deposit type is strata-bound deposit.Series of provenance analysis technique，for instance，quantitative detrital minerals analysis，elementary geochemical methods and heavy minerals combination analysis，are used to explorethe provenance features and tectonicbackground of Rigongla sandstones.The main lithology is lithic sandstone with a poor sorting and psephicity and low maturation of texture.The detrital compositions hintthe main setting background of provenance is continental island arc，the geochemical characteristics are high value of siliceous，enrich in LREE，relatively depleted in HREE，and negative Eu anomalies.They all show that the provenance is closely related to acid volcanic rocks，the main setting background of Rigongla formation sandstone is continental island arc，the lithic sandstones came from felsic part of upper crust，heavy mineral combinations mainlyarehematite-limonite and magnetite，zircon，tourmaline，garnet，which were related to intermediate-acid magmatic rocks.Sandstone was deposited in dry，restricted shallow water and oxidizing environment.The morphological characteristics of zircons indicate that provenance is close to mother rocks.The correlation analysis of heavy minerals also shows that provenance is closely related to volcanic rocks.Comparingto acid volcanic rocks of the lower stratum and early cretaceous volcanic rocks in this area，trace elements and heavy mineral sreveal that the characteristics of detrital material source area were showed genetic relationship from petrology characteristics，geochemical characteristics and heavy mineral assemblages.The provenance of fragments were closely related to volcanic activities，may come from the acid volcanic rocks of early Cretaceous associated with the southward subduction of the Bangong Co-Nujiang oceanic crust and northward subduction of the Yalung Zangbo oceanic crust.Sandstone copper deposits was found in Rigongla Formation，volcanic rock provides the source of ore-forming materials.

Jiwa；Rigongla Formation；provenance analysis；Oligocene；Early Cretaceous volcanic rocks；copper deposits

10.13278/j.cnki.jjuese.201404104

P618.41

A

王力圓，鄭有業，高順寶，等.西藏吉瓦地區漸新統日貢拉組物源分析及找礦意義.吉林大學學報：地球科學版，2014，44（4）：1097-1107.

10.13278/j.cnki.jjuese.201404104.

Wang Liyuan，Zheng Youye，Gao Shunbao，et al.Provenance Analysis and Prospecting Significance of Oligocene Rigongla Formation in Jiwa Area，Tibet.Journal of Jilin University：Earth Science Edition，2014，44（4）：1097-1107.doi：10.13278/j.cnki.jjuese.201404104.

2013-09-12

中國地調局地質大調查項目（1212011121250）

王力圓（1985—，男，博士研究生，主要從事基礎地質、礦產勘查研究，E-mail：wangliyuan030101＠163.com

鄭有業（1962—，男，教授，博士生導師，主要從事成礦規律及礦產勘查評價研究，E-mail：zhyouye＠163.com。