西藏自治區(qū)雄巴地區(qū)鈣華沉積機制及其地質(zhì)找礦意義

摘要：本文根據(jù)研究區(qū)鈣華的形態(tài)將鈣華分為三類，根據(jù)已有鈣華沉積機制研究，確定了研究區(qū)的鈣華類型均為熱成因鈣華，鈣華的堆積形態(tài)與熱液通道的類型有關(guān)。因此鈣華可以被認(rèn)為是尋找硼酸鹽礦床最重要的找礦標(biāo)志之一。鈣華中還富集了鋰、鉀、銣、銫等元素，表明該地區(qū)熱液流體對成礦盆地中相關(guān)元素富集具有一定的促進(jìn)作用，對尋找該類礦床有一定的指示意義。

關(guān)鍵詞：鈣華沉積機制；地質(zhì)；礦物

引言

火山—沉積型硼礦是通過熱液活動富集的，水體通過淋濾含硼第三系火山巖形成飽和富硼流體，硼酸鹽礦物慢慢結(jié)晶析出，經(jīng)沉積壓實作用，硼酸鹽礦物得到富集。富硼溶液在沿著地層薄弱帶流出地表時，總是會形成各種沉積形態(tài)的鈣華，形成脈狀的充填型礦床，在空間范圍內(nèi)熱液成礦往往分布在鈣華沉積帶附近的物理化學(xué)梯度帶內(nèi)，因此，鈣華可以被看做火山—沉積型硼礦的伴生物質(zhì)，是尋找硼酸鹽礦體的重要的找礦標(biāo)志之一，鈣華的沉積對古沉積氣候也有很重要的意義，鈣華的生長過程含有豐富的氣候變化的信息，鈣華與熱液的關(guān)系也意味著鈣華對構(gòu)造活動特點和歷史具有特殊的意義。因此本文擬從鈣華的沉積過程、地球物理化學(xué)特征等方面對鈣華展開研究，研究對岡底斯—喜馬拉雅成礦帶內(nèi)硼礦或其他礦體的勘察提供有用的參考價值。

1.研究區(qū)概況

1.1地形地貌

研究區(qū)主要位于西藏自治區(qū)阿里地區(qū)的日土縣和革吉縣境內(nèi)，南部是岡底斯—念青唐古拉山系，區(qū)域內(nèi)高聳的山脈與寬闊平坦的山間谷地縱橫分布，革吉縣至改則為一段寬闊曲折的山間谷地，雄巴鄉(xiāng)位于距革吉縣70km的該谷地內(nèi)。區(qū)域內(nèi)水系均為內(nèi)流河匯聚成的鹽湖為主，較大的鹽湖有阿翁錯、聶耳錯、色卡執(zhí)等。

1.2區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域經(jīng)過燕山運動、喜山運動等構(gòu)造活動的擠壓拉伸、碰撞隆升等作用形成了整體為NW—SE走向的斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造，從西南至東北依次分布著邦巴斷裂帶、聶爾錯斷裂帶、下拉措斷裂帶，這三條斷裂帶將拉薩地體分成了四部分：（1）雅魯藏布江縫合帶—邦巴斷裂帶；（2）邦巴—聶爾錯斷裂革吉復(fù)合弧后盆地；（3）聶爾錯—下拉措獅泉河弧后擴張縫合帶；（4）聶爾錯—鹽湖斷裂火山—巖漿弧帶如圖（圖1）。

2.鈣華的沉積模式

2.1鈣華的分布與類型

熱液鈣華是熱液活動遺留下來的產(chǎn)物，位于地表的熱液鈣華，是在含有Ca2+和HCO3-離子的溶液在運移過程中，由于條件的改變，溶液的平衡狀態(tài)被打破，溶液所溶解的二氧化碳大量的逃逸，碳酸鈣的溶解度降低而達(dá)到過飽和狀態(tài)從而沉淀出來，沉淀出來的鈣華常常具有鮞粒狀、塊狀或海綿狀結(jié)構(gòu)，而泉水、河流、湖泊沉積形成的鈣華由于沉積速率較低，一般呈薄層殼狀或多空隙海綿體結(jié)構(gòu)，且熱液鈣華因為二氧化碳逃逸速度很快，沉積速度較快，所形成的鈣華質(zhì)密，層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育，沿著裂隙口整體呈拱狀、圓環(huán)狀。本次野外踏勘所觀察到的鈣華地貌主要分布于革吉縣雄巴鄉(xiāng)盆地內(nèi)，多覆蓋在雄巴組（N1x）火山巖或沉凝灰?guī)r之上，均為典型的熱成因鈣華，根據(jù)觀察到的形態(tài)，鈣華的沉積相可以分為鈣華丘、鈣華碎屑和裂脊鈣華三種類型。

2.2鈣華碎屑與裂脊鈣華

鈣華碎屑：此類鈣華露頭規(guī)模較小，風(fēng)化較為破碎，多發(fā)育在泉眼周圍厚度隨著距離泉眼距離的增加而逐漸減小，部分地點碎屑鈣華與硅華互層疊加。裂脊鈣華：在色卡執(zhí)東北方向約3km分布的鈣華為裂脊鈣華或裂隙鈣華，風(fēng)化面呈土黃色，鈣華沿裂脊線兩側(cè)呈拱狀，多為鮞狀和塊狀構(gòu)造，風(fēng)化程度較高，橫向裂縫開放性較小抑或是被鈣華充填，垂直方向上呈加積模式，側(cè)翼向上逐漸變陡峭。這類鈣華主要是因為熱液從斷裂縫涌出地表后沿著裂縫兩側(cè)沉積，在兩翼形成了拱型巖體，當(dāng)熱液活動減弱時，裂縫被鈣華填充堵塞，沉積中斷，當(dāng)熱液活動重新增強后，熱液沿著巖石中薄弱帶遷移，在早先沉積的鈣華上部沉積堆疊。

3.鈣華的地球化學(xué)特征及意義

地表的古鈣華雖然停止了發(fā)育，但是由于其分布廣、敏感性高、連續(xù)性等特點，因此它富含了豐富的古環(huán)境、古氣候、構(gòu)造活動等信息，它的形成與高原內(nèi)部的熱液活動有聯(lián)系，熱液為攜帶礦物質(zhì)的載體，其所含的硼、鋰、銣、銫等元素一部分在鈣華的形成過程中，保存在了鈣華中，而另外一部分隨著熱液流入盆地沉積，鈣華的沉積過程也是鹽湖礦床成礦過程的記錄者，因此我們希望通過研究熱成因鈣華的地球化學(xué)特征，能夠增加對硼、銫等稀有元素礦床的成礦模式的認(rèn)識。

3.1鈣華的稀土元素分布特征

研究區(qū)鈣華丘的ΣREE總含量相對較低，平均含量為17.33ug/g，其中稀土元素總量最高的樣品為P1-3-4，最低的樣品為P1-3-8，總量為2.43ug/g，由于采集的樣品中部分樣品重稀土均不滿0.05ug/g，因此在做稀土分配模型時，不滿0.05的按照0.05參與計算。所采樣品的輕稀土平均值為14.525/g，每個樣品的稀土元素在2.43ug/g～29.48ug/g之間，重稀土元素多不0.05ug/g，每個樣品的重稀土總量不足1.2ug/g。

3.2稀土元素對氣候變化的啟示

雄巴地區(qū)鈣華的稀土元素雖然含量較低，但是利用輕重稀土的變化關(guān)系對鈣華形成階段外界氣候條件的猜測還是有一定參考價值的，鈣華的主要成分為碳酸鈣，稀土元素一般不會出現(xiàn)在純凈的碳酸鹽巖中的，鈣華中含量不多的稀土元素是由于溶液移動過程中從其它巖石中捕獲的，鈣華不同階段的稀土元素總量的變化與溶液的活動強度有很大的關(guān)系，地表水參與熱液循環(huán)直接影響著熱液活動的強度，因此鈣華中稀土含量的變化也反映出地區(qū)季風(fēng)帶來的降雨量的變化。由于輕重稀土元素的溶解度是不一樣的，重稀土元素溶于水的能力較輕稀土元素強，鈣華沉積層輕重稀土的分餾程度也能反映出降水量的變化，由于樣品中的重稀土元素含量甚微，因此無法準(zhǔn)確做出比對。另Eu、Ce元素也對沉積環(huán)境具有一定的敏感性，當(dāng)外界條件不穩(wěn)定時，這兩個元素的酸堿性以及原子半徑會隨著外界氧化還原條件而改變，從稀土元素中分異凸顯，本次研究中未見明顯異常，說明該地區(qū)鈣華的生長環(huán)境較穩(wěn)定。

綜上所述，鈣華中稀土元素不僅反映了鈣華的成巖物質(zhì)來源，而且對硼礦床的成礦具有指示作用，同時它還與對成礦環(huán)境、成礦氣候有一定的聯(lián)系，對硼礦資源勘查具有一定的參考價值。

3.3成礦物質(zhì)來源層位的確定

鈣華在地表以下發(fā)生的水巖作用，巖石中的Ga2+離子從巖石中被帶走，當(dāng)泉水涌出地表時，CO2的大量逃逸，Ga2+離子與CO32-組合生成鈣華。這也說明了鈣華的沉積與沉積溶液在地表以下的的水巖作用有很大的關(guān)系，沉積溶液把地層內(nèi)碳酸鹽巖的信息攜帶出來，保存在鈣華中，牛新生等人發(fā)現(xiàn)泉水鈣華和泉水中的稀土元素配分模式是相似的，對比青藏高原其他地區(qū)的鈣華相關(guān)研究，西藏自治區(qū)地區(qū)熱成因鈣華多發(fā)生在印度夏季風(fēng)較強的時期，許多研究表明形成熱泉的地?zé)崴畞碓粗校聺B地表降水占據(jù)比例高達(dá)50%以上，深度在800m以上，可以說熱液活動所產(chǎn)生的鈣華溶液中礦物質(zhì)的來源很大一部分為上部巖層。研究區(qū)匯水湖盆地色卡執(zhí)、聶爾錯、洞古錯以及部分內(nèi)流河、溫泉水具有較高的含鹽度，富含鉀離子，聶爾錯、色卡執(zhí)周圍的湖相沉積物中發(fā)現(xiàn)大量的硼砂、含鈉硼解石的碳酸鹽黏土。

由于研究區(qū)所觀察到的鈣華基本都分布在雄巴組地層之上，對采集到的鈣華下部的雄巴組的火山巖、火山灰以及樣品與鈣華樣品的稀土元素進(jìn)行對比，稀土配分曲線對比圖如下（圖2）。從圖上對比我們可以看到雄巴組火山巖和火山灰的稀土配分模式與鈣華的配分模式基本一致，呈現(xiàn)出δEu負(fù)異常，但雄巴組樣品所含稀土元素的值更高。

雄巴盆地中的雄巴組地層除了含有第三紀(jì)鈣堿性中酸性火山巖之外，還有一些砂巖、沉凝灰?guī)r，將采樣點1所取得樣品與王叢山所做的中新世雄巴組砂巖的稀土元素進(jìn)行了對比，如圖3所示，兩者雖然稀土含量差異巨大，但均為輕稀土富集，重稀土匱乏，δEu負(fù)異常，曲線在輕稀土部分幾近平行，由此可以認(rèn)為雄巴組砂巖與鈣華的形成也有相關(guān)性。

綜上，研究區(qū)鈣華的形成與雄巴組火山巖、火山碎屑巖有很大的相關(guān)性，并且鈣華具有明顯富硼、銫特性，說明了第三系火山巖、火山碎屑巖是鈣華沉積溶液的主要溶質(zhì)來源，也說明該地區(qū)發(fā)生過較強的熱液活動，地表水或地下水淋濾富硼的第三系鈣堿性火山巖及其沉積地層，形成富硼溶液，最后在盆地適宜的位置匯聚，具有形成大型硼礦的潛力，富硼溶液出露地表時，由于物理化學(xué)條件改變，沉淀形成鈣華，因此鈣華可以被認(rèn)為是硼礦成礦的有利巖相標(biāo)志。

4.結(jié)論

本文通過分析鈣華中稀土元素分布特征，確定了該地區(qū)鈣華具有輕稀土富集、重稀土匱乏的特點，并通過與雄巴組地層相關(guān)巖層稀土配分模式對比，發(fā)現(xiàn)其具有很高的相關(guān)性。根據(jù)硅華具有富集銫元素的特性，隨著時間的推移，硅華中的銫元素逐漸逃逸并在適宜位置匯集。鈣華對尋找火山—沉積型硼礦床具有非常重要的意義，鈣華中的一些礦物組合是尋找硼礦床的有利指示標(biāo)志，同時利用鈣華的沉積規(guī)模可以對硼礦床的儲量進(jìn)行預(yù)估。

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