Question

地球化学研究

Answer 1

地球化学方面的研究在收集相关资料的基础上，拍摄大量野外地质现象及岩矿体照片，并采取大量岩矿体标本进行观察分析，并将具有代表性的围岩、矿体样品进行测试分析，野外编号采集共10件样品，室内分析后选择其中六件最具代表性的送国土资源部乌鲁木齐矿产资源监督检测中心进行岩矿鉴定、硅酸盐、稀土、微量元素等项目的测试分析。其中，样品11SK-b001为矿体顶板东侧围岩样，11SK-b002为东侧矿体样，11SK-b003矿体底板东侧围岩样，11SK-b004矿体顶板西侧围岩样，11SK-b005为西侧矿体样，11SK-b006为矿体底板西侧围岩样。根据岩矿鉴定的结果，结合镜下照片的特征，此次测试样品的基本特征见图版Ⅰ-11至图版Ⅰ-14。

1.硅酸盐测试分析

选送的六组样品中有四组硅酸盐的测试结果（表3-15），根据测试结果可知，该矿区岩矿体样品SiO₂含量为51.9％～66.5％，在SiO₂/（Na₂O＋K₂O）图解（图3-39）中可知含矿岩体主要由玄武岩、玄武安山岩、玄武质粗面安山岩组成，为亚碱性系列。Al₂O₃的含量较高，且变化大，分别接近于9.8％与15.7％两个值；K₂O的含量为2.44％～5.06％，平均含量为3.75％。样品全碱含量（Na₂O＋K₂O）在2.62％～5.27％之间，平均含量为4.09％。（Na₂O＋K₂O）/Al₂O₃测试的结果为0.27～0.34。TiO₂的含量较低，变化范围为0.32％～0.86％，平均为0.58％，MgO的含量为0.39％～1.51％，平均为0.98％，Fe₂O₃含量最高，变化范围为7.92％～20.22％，平均为14.73％。

表3-15 围岩及矿石微量元素化学全分析测试结果表 单位：％

根据SiO₂-K₂O图解（图3-39）中，样品具有高钾亚碱性系列的特点。

图3-39 式可布台铁矿FAM、TAS图解（FAM，底图根据Peccerille and Taylor，1986；TAS，底图据Le Bas et al，1986）

哈克图解是研究岩浆岩地球化学的必备图件，很多结论就是根据哈克图解而得出来的。在对该矿区岩矿体硅酸盐的测试结果进行SiO₂相关氧化物的哈克图解（图3-40）及与K₂O＋Na₂O相关的TAS图解中可知，大部分主量元素（TiO₂、Al₂O₃、P₂O₅、Na₂O、K₂O）与SiO₂含量呈正相关关系，其余（Fe₂O₃、MnO、CaO、FeO）与SiO₂含量呈负相关关系。

图3-40 式可布台铁矿岩体中主要氧化物的哈克图解

2.围岩和矿体稀土、微量元素分析

微量元素测试数据（表3-16）从整体来看元素Rb和Th比Ta含量较低，Nb、Ta、Hf、Th、K等含量较高，而P、Ti较低。具有较弱的P谷和较强的Ti谷，Ce和Nb变化大。Nb/Ta值为6.35～105，均值为49.19，Zr/Hf值为21.06～39.76，均值为29.26，Nb异常值均小于1。

在球粒陨石标准化蛛网图解投影上（图3-41），原始地幔的比值大体在1～10之间，且曲线较为平缓且稀疏交叉，曲线由强不相容元素部分向弱不相容元素部分演化，曲线呈轻微的右倾。在球粒陨石标准化分布图上（图3-42）随着元素不相容性的降低逐渐趋于平缓。大部分样品出现类似的分配模式，Rb、Ta、Ce、Hf、Sm和Yb等呈较明显的富集，Ba、P、Ti为亏损状态，而Ba的含量占微量元素的范围为6％～94％，平均含量为34％，Ti的含量占微量元素的范围为2％～78％，平均含量为50％。此外，Ba相对于Rh、Th亏损是后碰撞伸展岩浆活动的标志之一（Rottura et al.，1998）。Gd元素明显富集。

表3-16 式可布台铁矿含矿岩体稀土、微量元素地球化学分析数据 单位：10^-6

图3-41 式可布台铁矿岩石稀土元素球粒陨石标准化分布图

图3-42 式可布台铁矿岩石微量元素球粒陨石标准化蛛网图

稀土元素总量∑REE范围为158.82～186.64（含Y），平均值为168.23；LREE范围为17.12～171.1，平均值为70.75；HREE范围为6.82～23.05，平均值为14.20；LREE/HREE比值为8.26～14.34，平均10.59。REE含量变化较小，轻重稀土分异不明显。LREE相对富集，HREE亏损特征。在球粒陨石标准化稀土元素分配图（图3-41）中，（La/Yb）_N值为8.81～20.92，平均13.68＞1，曲线为右倾斜；同时（La/Sm）_N值在1.1～7.1，平均4.09＞1。所用样品都表现出Eu的负异常，δEu在0.73～0.89之间，平均0.79。所有样品也表现出Ce的负异常，δCe＝0.92～0.97，均小于1；Ce_N/Yb_N值为1.73～11.12，均大于1。

3.地球化学分析结论

根据SiO₂-K₂O图解（图3-39）中，岩石样品具有高钾亚碱性系列的特点。（Na₂O＋K₂O）/Al₂O₃结果为0.27～0.34，由洪大卫标准（Na₂O＋K₂O）/Al₂O₃＜0.9为钙碱性岩石，综合分析可以说明式可布台矿区含矿岩体为富钾钙碱性系列。

在火山岩SiO₂/（Na₂O＋K₂O）图解（图3-39）表明式可布台铁矿含矿岩体为由玄武岩、玄武安山岩、玄武质粗面安山岩组成，为亚碱性系列，显示为中性-酸性组合特征。K₂O平均含量为3.75％，高于岛弧环境火山岩的含量（K₂O的平均1.60％），而与活动陆源K₂O含量接近。TiO₂平均含量为0.58％，明显与洋岛玄武岩（TiO₂平均含量＞2％）和洋脊玄武岩（TiO₂平均含量＞1.5％）不同，但与岛弧火山岩 TiO₂（平均为0.8％）相接近。总体来看，式可布台含矿岩体具有高K、Al，低碱性和低Ti的特点，具有活动陆源岛弧的特点。

在哈克图解中，大部分火山岩主量元素与SiO₂呈负相关关系（图3-40），说明岩浆经历了结晶分异过程。微量元素测试结果整体来看元素Rb和Th比Ta含量较低，Nb、Ta、Hf、Th、K等含量较高，而P、Ti较低，显示岩浆在演化过程中经历了含P、Ti等矿物的分异作用。Rb_N/Yb_N值表明式可布台铁矿含矿岩体为富集地幔源，熔融程度低。Nb/Ta均值为49.19，Zr/Hf均值为29.26，根据元素对Nb/Ta和Zr/Hf的比值在原始地幔的相应值为17.8与37（Me Donough et al.，1995），地壳的相应值为11和33（Taylor et al.，1985）说明成矿岩浆可能为大陆壳物质或花岗质岩石的重熔。综上可以认为式可布台铁矿火山岩由大陆壳物质或花岗质岩石的重熔而来的岛弧火山岩。

Rb、Ta、Ce、Hf、Sm和Yb等呈较明显的富集，Ba、P、Ti为亏损状态。从Ta到P持续降低，Hf略为富集，Ti的亏损等。此外，Ba相对于Rh、Th亏损是后碰撞伸展岩浆活动的标志之一，均与岛弧火山岩有类似的地球化学特征。

从火山岩稀土元素的配分形式整体表现为LREE富集，HREE亏损的分馏模式，（La/Sm）_N值在1.14～5.01，平均3.13＞1，说明轻稀土元素内部分馏程度弱；负弱Ce异常，及Ce_N/Yb_N值为1.73～11.12＞1，说明Ce使得LREE富集。富集Rb、Th等大离子亲石元素，亏损Nb、P、Ti等高场强元素，具有岛弧火山岩的特征。δEu值愈小，岩浆分异程度愈高，δEu在0.29～2.25之间，平均0.84。其值较大，说明岩浆分异结晶程度不高，说明它们是经过少量分离结晶作用演化的岩浆形成的。

在Th-Ta-Hf/10（图3-43）中，该区玄武质火山岩投于碱性玄武岩区（CAB区），并有向岛弧玄武岩（IAI）变化的趋势，可以说明式可布台铁矿的形成与陆源活动岛弧环境。

图3-43 式可布台铁矿Th-Ta-Hf图解