引用本文
安国英. 青海省东昆仑中段地区构造地球化学特征及地质意义[J]. 物探与化探, 2015,39(1): 69-75.
AN Guo-Ying. Tectonic geochemistry of the central segment of the East Kunlun Mountains in Qinghai Province and its geological significance[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(1): 69-75.  
Doi:10.11720/wtyht.2015.1.12
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青海省东昆仑中段地区构造地球化学特征及地质意义
安国英
中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083

作者简介: 安国英(1966-),女,岩石学、矿物学、矿床学专业博士,高级工程师,从事遥感地质灾害调查、资源勘查及勘查地球化学科研工作。

收稿日期: 2013-12-16
基金: 中国地质调查局专项(地科专96-14-2)
摘要

青海省境内的东昆仑中段地区,地质研究程度低,根据已经完成的1:50万地球化学调查资料,结合地质背景,对该区构造单元和深大断裂带的地球化学特征进行分析。从元素特征参数值入手,总结出各构造单元中地球化学元素的分布特征及该地区地壳演化的基本规律,并将本区划分为7个地球化学异常区带。研究表明,昆中断裂带具有中高温元素矿化,昆南断裂带具有低温元素矿化,而且沿其断裂带两侧分别形成金—铜与金—锑为主的多金属成矿区带。通过不同构造单元的含矿性对比,指出由北向南形成由Cu、Cd、Fe、Au、Pb、Zn、Ag、W、Sn—Au、As、Sb、Cu(Co)、Pb、Zn—Au、Sb、As、Hg(Cu、W、Sn)的成矿区带。

关键词: 构造地球化学; 元素分布特征; 含矿性; 青海东昆仑地区
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)01-0069-07
Tectonic geochemistry of the central segment of the East Kunlun Mountains in Qinghai Province and its geological significance
AN Guo-Ying
China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China
Abstract

Geological survey in the middle part of East Kunlun Mountains is very insufficient. Based on geochemical information of 39 elements and oxides acquired by the scale 1:500,000 regional geochemical exploration, this paper deals with the geochemical characteristics of different tectonic units and major fault structures, combined with geological background. According to the parameter values of the elements,this paper sums up the elements distribution of different tectonic units and the basic law of earth crust evolution,and classifies groups of elements anomalies into seven elements geochemical anomaly zones in the region. Different fault structures have different geochemical characteristics, i.e., high-temperature ore-forming elements occur in Kunzhong faults whereas low-temperature metallogenic elements exist in Kunnan faults, so that the most important Au-Cu and Au-Sb polymetallic belts lie on both sides of Kunzhong faults and Kunnan faults zones. The mineralization in the different tectonic units shows different features from the north to the south,i.e., the elements evolved in order of Cu, Cd, Fe, Au, Pb, Zn, Ag, W, Sn-Au, As, Sb, Cu (Co), Pb, Zn-Au, Sb, As, Hg (Cu, W, Sn) southward.

Keyword: tectonic geochemistry; elements distribution; ore-bearing potential; East Kunlun region of Qinghai Province

东昆仑中段地区是指青海省中西部, 属昆仑山东段, 与其周边地区共同构成青藏高原北部的重要地质单元, 并以其丰富的矿产资源, 成为国内重要的矿产资源基地之一[1]。在该区开展的一系列地质、矿产调查及物化探工作, 为该区提供了大量信息[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], 成为矿产资源预测依据, 其中已完成的区域地球化学调查工作, 采样面积约61 270 km2(涉及12个1: 20万图幅)[9, 10, 11]。为了正确识别地球化学找矿异常信息和成矿元素之间的关系, 并进行有效评价, 有必要开展地球化学分区研究。笔者在“ 西南三江、东昆仑、北祁连区域化探异常筛选” 地质调查项目的基础上[9, 10], 通过对已有的地质、地球物理信息、矿产信息与地球化学信息的关系研究, 提出将东昆仑中段地区划分为3个不同的地球化学区, 并对各单元地球化学参数特征进行分析, 以期为该区地球化学异常评价和地质找矿工作部署提供相关参考。

1 研究区构造单元划分

该区地质构造背景复杂, 构造演化特征、岩浆活动、地球化学环境以及地层和断裂构造等诸方面有较大差异[2, 3, 4], 以昆中、昆南两条深大断裂为界分属3个二级构造单元[12], 即柴达木准地台中的东昆仑北坡断隆和柴达木南缘台褶带, 以及松潘— 甘孜印支褶皱系的巴颜喀拉山褶皱带。区内地层从较老的古元古界到较新的第四系均有不同出露, 并由北向南逐渐变新。岩浆岩广泛发育, 以酸性、中酸性为主, 基性、超基性岩呈零星分布。区内以断裂构造为主, 褶皱不发育, 代表性的断裂构造有昆中深大断裂、昆南深大断裂及昆北深断裂、沙柳河断裂、阿尼玛卿山南缘断裂等, 这些断裂的走向为NW— NWW或近EW向, 为不同级别构造单元的分界线, 并控制着地层、岩浆岩的分布。根据相关地球化学编图成果及地球化学分布特征综合研究等结果[9, 10, 11, 13], 考虑到本区不同图幅的采样密度, 控制样品分析结果的比例尺为1: 50万, 将研究区划分为3个地球化学区:Ⅰ — 东昆仑北坡断隆区、Ⅱ — 柴南缘台褶带区和Ⅲ — 巴颜喀拉山褶皱带区(图1)。

2 各分区元素地球化学特征
2.1 构造单元中元素分布特征

区内不同地质构造单元间的地球化学特征差异很大, 各构造单元中元素统计特征列于表1。从元素的分布特征与全区对比来看, 东昆仑北坡断隆区以强烈富集Ag、Pb、Zn、Ba、Be、Sr、Mn、Cd、F、Hg、La、Nb、Y、U、Th、W、Sn、Mo、Bi与Al2O3、MgO、K2O、Na2O、CaO, 局部富集Co、Li、P、Ti、V、Zr, 强烈贫化As、Sb、Au、B为特征。在这些富集元素中, Pb(Zn)、Ag等在都兰形成的强区域地球化学场与已知铅锌及多金属矿产相符合; 其他元素与区内宏大的岩浆岩带十分吻合。该区离散性较大的元素Hg、Bi、W、Pb、As、Au、Cr、Ni、Sb、Ag、Mo、Sn、B、Cd、Cu等的变化幅度达263%~52%, 其中Hg与深大断裂关系密切; As、Au、Sb异常分布于盆地边缘, 是热液矿化的反映, 尽管Au整体呈低— 极低的背景值, 但是局部富集; Ag、Pb、W、Sn、Bi、Mo异常与大面积出露的中酸性岩体密切相关, Ag、Pb(Zn)异常多集中在都兰地区; Cr、Ni、Cd、Cu等异常与区内广泛发育的基性岩浆岩活动有关; Sr、Ba异常反应变质岩中, 其原岩系沉积岩的特征。该区Au、Cu、Pb、Ag及W、Sn、Bi、Mo成矿潜力大, 与目前已有的勘探成果相互佐证[1, 7, 9]。

图1 青海省东昆仑中段地球化学分区
1— 东大滩锑金矿; 2— 纳赤台铜金矿; 3— 西大滩铜矿; 4— 道班沟锑矿; 5— 西藏大沟金矿; 6— 五龙沟金矿; 7— 开荒北金矿; 8— 多熊沟砂金矿; 9— 跃进山金矿; 10— 哈图沟铜矿; 11— 白石崖铁多金属矿; 12— 可可尔塔西铜矿; 13— 沙柳河铅锌铜钨锡矿

表1 东昆仑中段各构造单元元素特征值统计

柴南缘台褶区强烈富集As、Sb、Au、Cu、Cd、Co、Ni、Cr、V、Ti、Mn、La、Li、Nb、Y、Th、U、Pb、Zn、W、Sn、B、Be、P、Sr、Zr与Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O等几乎全部元素, 局部富集Ag、Ba、Bi、Mo。其中Cr、Ni、Co、Cu、Cd、V、Ti、Fe等铁族元素异常与地层中发育的中基性火山岩和局部超基性岩体有关; Li、Nb、Be、Y、Zr等稀有及放射性元素异常与中酸性岩体相对应。As、Au、Sb、Bi、W、Sn等丰度高, 离散度大, 成矿潜力大; Hg虽丰度一般, 但离散度较大, 是深断裂构造形迹的反应。该区地质体及断裂构造错综复杂, 导致地球化学特征东西差异很大, 异常东西分段明显。As、Au、Sb、Hg是金矿典型的指示元素组合, Cu、Cr、Ni、Co等高背景控制着金、铜(钴)矿(化)点的分布[6, 9]。

巴颜喀拉区以富集As、Au、Sb、Hg、B、Cu、Ni、Li与SiO2为特征, 局部富集Ag、Co、Cr、V、Ti、Zr等, 其他元素为低— 极低背景。其中, SiO2高值区域向南敞开, 主要反映了二叠系和三叠系巴颜喀拉山群浊积岩的分布特点; As、Sb、B、Au高含量与二叠系和中、下三叠统地层有关, 同时As、Au、Sb与Cr、Cu、Ni等的高含量也出现在断裂构造发育区, 下三叠统地层和断裂构造与区内金(锑)矿化密切相关; W虽然丰度不高, 但变化幅度最大, 达144%, 有众多的重砂异常; Sb、Hg离散度很大, 与经异常查证后发现的大型、中型汞矿和锑矿吻合[9]。

将各构造单元区内元素变异系数划分为强分异、弱分异两个分布群, 结合各元素的高、中、低浓集系数, 把元素归纳为6种分异特征(表2)。从表中可以看出, 多数元素含量总体呈北高南低之势, 昆中断裂带两侧区域是区内主要元素和次要元素的高背景区或强富集区, 昆南断裂以南仅少数元素形成高背景或富集, 多数元素呈背景或者贫化。从元素的分异程度看, 当变异系数大于0.4时, 昆中断裂带两侧区域的富集元素有Hg、As、Sb、Au、Pb、Ag、W、Sn、Bi、Mo、Cu、Cr、Ni、Cd等, 与昆南断裂以南的富集元素Hg、As、Sb、Au、W、Sn、B、Cu、Ni有相似也有所差异; 当变异系数大于0.5时, 昆南断裂带以南的富集元素仅为Hg、As、Au、B, 差异明显。这些元素的地球化学行为经历不同的构造运动时期而表现不同, 元素的强烈富集和强烈贫化是构造运动的反应。

表2 东昆仑中段各构造单元中元素分异特征统计
2.2 元素异常分布特征

根据元素组合、地球化学异常的空间分布特征[9, 10]及区域地球化学编图成果等, 在研究区已圈出以Au、Cu、Pb、Zn、Sb等为主的甲、乙类组合异常60多个。这些异常主要集中分布在“ 两带一区” , 即沿昆南、昆中断裂带及其两侧和都兰地区展布。这些成矿区带中多元素异常集中地段主要划分为7个地球化学异常(区)带:①昆仑河上游— 马尔争以西Au、Sb、As、Hg、W、Sn富集带; ②马尔争以东— 玛尼特Au、Sb、As、Hg、Co、Cr、Ni、Cu富集带; ③温泉沟— 大格勒沟以西Cu、Au、Cr、Ni、V、Sb、As富集带; ④大格勒沟以东— 哈图Cu、Au、Sn、Cd、Ag、Bi、Th、La、Y、Mo、Pb、Zn等富集区; ⑤开木棋陡里格— 香日德Au、Mo、Sn、La、Zn、As、Sb、Pb、Y、Nb、Cd等富集区; ⑥都兰地段Pb、Zn、Sn、Au、Ag富集区; ⑦鄂拉山及外围W、Bi、Pb、Zn、Ag、Sn富集区。这些异常是研究区内元素组合多、规模较可观的地球化学异常, 代表了本区成矿带的地球化学特征(图2)。

上述元素富集带分别位于不同的二级构造单元中, 其分带特征受断裂构造控制明显, 与中酸性侵入岩或中基性火山岩及原岩为沉积岩的变质岩关系密切, 是多次构造运动叠加和地史演化的结果, 为找矿预测和构造边缘地区地质演化的研究提供了重要依据。

图2 青海省东昆仑中段主要成矿元素地球化学异常

2.3 构造单元中元素的演化

根据研究区构造单元中不同时代地质体的元素平均值的比较, 各构造单元的地球化学特征随时间演化有如下变化:常量元素Al2O3、Na2O、K2O、Fe2O3、CaO、MgO含量总体呈降低趋势, SiO2含量则增加, 其中Fe2O3、CaO、MgO先增加再降低, SiO2先降低再增加。微量元素Au、Ag、As、Sb、B、F、Hg含量逐渐增加; Co、Cr、Ni、V、Ti、W、Sn、Bi、Mo、Zn、Pb、Cd、Rb、U、Th、Li、Be、Nb、La、Y、Mn等含量逐渐减少, 其中Cr、Ni、V、Ti、Mn、Cu、Co、P、Li、Y、Zr等经历先增加再降低的过程。构造单元中, 不同时代岩浆岩的元素平均值随着时间的演化有如下规律(表3):常量元素Al2O3、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO含量总体呈降低趋势, K2O、SiO2含量则增加。微量元素Pb、Zn、Ag、As、Cd、F、W、Sn、Bi、Mo、Li、Rb、U、Th、Be、Nb等含量逐渐增加; Au、B、Ba、Hg、Cr、Ni、Cu、Co等降低, 其中Au、Cu、Co、Sb在华力西期花岗闪长岩中最大。上述演化规律从地球化学角度反映了地壳演化的基本规律, 并与其他研究者的成果一致[13, 14, 15, 16, 17]。

表3 东昆仑中段各构造单元中元素在不同时代酸性侵入岩中的含量平均值[18]
3 主要断裂构造的地球化学特征

研究区断裂构造十分发育, 主要有昆中、昆南两深大断裂带横贯全区, 地球化学特征表现为:沿断裂带出现某些元素的高背景, 或异常呈条带状、串珠状分布。昆中、昆南断裂带均为北倾, 最具有区域构造意义。沿断裂带有构造混杂堆积和蛇绿混杂堆积[2, 3], 且构造片岩、糜棱岩和碎裂岩发育, 具俯冲带构造的诸多特征[5]。

3.1 昆中断裂带地球化学特征

该断裂是东昆仑北坡断隆与柴达木南缘台缘褶皱的分界线, 断面北倾, 呈近东西并略向南偏横贯全区, 强烈活动于早、晚古生代, 是一个规模巨大、多次叠加的复合构造带。带内常出现数条断裂平行排列, 次级断裂构造十分发育, 控制着中生代早期及其以前的地层和岩浆岩分布。该断裂带北侧广泛出露中酸性侵入岩, 尤其华力西期侵入岩十分发育; 南侧元古宇变质岩系中含有大量的基性火山岩[12]。沿断裂带Cr、Ni、V、Ti、Fe2O3、Mn、Cu、Co、Cd、W、Sn、Mo、Be、Y、Nb、U、Th、Zr、F等众多元素总体呈高背景区(图3), 高强异常呈带状或断续带状、串珠状展布; Au、As、Sb沿断裂带以北呈极低— 低背景, 以南呈高背景分布, 异常呈零星串珠状; Hg沿断裂带北侧呈现连续的高背景, 异常呈低缓串珠状; Ba、Sr、Li、Zn、Pb形成串珠状异常; Ag、B呈弱异常零星分布。

图3 青海省东昆仑中段地球化学高背景值分布区

3.2 昆南深大断裂带地球化学特征

该断裂带是柴达木准地台与松潘— 甘孜褶皱系的分界断裂, 也是塔里木— 华北板块与华南板块的分区断裂, 近东西向展布, 横亘东昆仑山南部边缘。断裂带宽达数十千米, 断面北倾, 产状较陡, 至少在二叠纪以前就已经形成, 印支— 燕山期以后活动更为强烈。沿断裂带Cr、Ni、V、Ti、Fe2O3、Co、Cu、Hg、Au、As、Sb、Li、B等总体呈高背景分布(图3), 异常呈条带状或断续的带状、串珠状展布; W、Sn、La、Zn、Y、Zr、Be、F、P、Th等背景西段高东段低, 异常呈条带状、串珠状分布; 而Cd、Mn、Y、Nb、U、Rb等背景东高西低, 异常呈串珠状或零星弱异常; Pb、Ag、Ba、Sr、Mo呈零星弱异常。

纵观全区, 将区内代表基性、超基性岩浆活动的元素Cr、Ni、V、Ti和代表中酸性岩浆活动的元素La、Nb、Y、Zr进行了累加分析。从有深源特征的Cr、Ni、V、Ti累加图上可以看出, 其高含量呈两条近东西向带状展布外, 还以北东、北西向的次级断裂构造方向展布, 且高值区域集中在昆中断裂带南侧、昆南断裂带两侧, 这意味着昆中断裂对区内地层分布、岩浆活动等具有很强的控制作用, 不乏含有洋壳成分的混杂堆积。昆南断裂附近有混杂堆积的特征。同样, La、Nb、Y、Zr累加高值区域呈两条近东西带状展布, 且北强南弱, 系列北西、北东向次级断裂构造的展布对应着昆中、昆南断裂带及其次级断裂构造, 并与沿断裂分布的中酸性侵入岩相吻合。累加值强度还显示出不同时代侵入岩体的成分差异。

此外, 昆北断裂由于被柴达木盆地隔开, 并在东段的都兰地区受到一系列南北向和北东向断裂改造而转折错动, 仅在东段的香日德地区呈NWW— NW向, 向东南延伸出研究区。而沿沙柳河断裂附近, W、Bi、Pb、Ag、Zn、Cd等异常在都兰地区占有绝对优势。

上述断裂构造地球化学特征显示, Au、As、Sb、Hg等低温元素的分布主要对应于昆南断裂及其以南地区; U、Th、Fe、Cd、Mo、Sn、Cu、Zn等中、高温元素的分布主要对应于昆中断裂带及其两侧。通过对照可以看出, 昆中断裂具有中、高温元素的矿化, 昆南断裂则具有低温元素的矿化。据此, 可以从地球化学角度识别不同时代的构造— 岩浆岩带。从成矿元素特征看, 昆中深大断裂带富集元素众多, 形成以Cu、Au为主的异常, 具有元素组合复杂, 面积大, 强度高, 成带成群的显著特征, 并从西段以Cu、Au和Cr、Co、Ni、Fe、V、Ti等与基性岩关系密切的元素组合, 过渡到东段以Cu和W、Sn、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等与中酸性岩关系密切的元素组合; 昆南深大断裂富集元素较多, 形成以Sb、Au为主的异常, 并从西段以Au与As、Sb、Hg、W、Sn等简单组合, 过渡到东段Au、As、Sb、Hg组合中Cr、Co、Ni、Cu成分增多的元素组合。上述这些特征分别构成两个巨大的以Au-Cu和Au-Sb为主的多金属元素异常带, 前者主要扣合在昆中和昆南断裂间的Pt3-O或C-P火山— 沉积岩系及花岗岩类侵入体上, 后者则主要扣合在昆南断裂以南的三叠系浊流— 复理石岩系与印支— 燕山期花岗岩侵入体上。近年来, 通过对一些异常进行查证, 发现了一批重要的金矿产地, 证实昆中、昆南断裂带两侧是东昆仑地区金— 铜、金— 锑矿最具潜力的找矿远景区。

4 地质意义

东昆仑中段是我国重要的金属成矿带, 近年来金属矿产勘查取得了新的进展[1, 7, 8, 9], 发现了多个大中型规模的金、铜(钴)、锑、铁、钨锡、铅锌(银)等矿床及一系列矿点、矿化线索, 暗示其资源潜力巨大。

(1)东昆仑北坡断隆区。酸性、中酸性侵入岩带呈岩基、岩株等大面积分布, 断裂构造活动强烈, 古元古界地层以深变质岩为主, 混合岩化普遍; 上覆中元古界、上泥盆统、石炭统的碎屑岩及碳酸盐岩, 地层中含有玄武岩、安山岩等中基性火山岩层位。Au沿断裂交汇处异常明显; As、Au、Hg、Cu、Co、Ni、V等在古、中元古界地层中相对富集; U、Bi、Th、Sn、W、Be、Mo、Pb、Cd等围绕酸性岩体形成大面积、高强度异常, 尤其是W、Sn、Mo、Bi与Pb(Zn)、Ag在鄂拉山及其外围地区表现为强烈富集, 成矿的地质、地球化学条件十分有利。已知异常中均发现了矿床(点), 如小干沟金矿、五龙沟金矿、诺木洪金矿点、巴隆金矿点、托克妥铜金矿点, 以及东部都兰— 鄂拉山外围的一系列铁铅锌钨锡矿床(点), 如白石崖铁铅锌矿、沙柳河铅锌钨锡矿等。在岩浆岩侵入带和断裂构造的有利部位是寻找上述矿床的有利部位, 此断隆区是寻找上述矿产的有利地段。

(2)柴达木南缘分区。出露一套新古生界到三叠系, 以碎屑岩、碳酸盐岩及火山岩为主, 新元古界浅变质为特征的地层, 侵入岩分布相对极少。Cr、Ni、Co、Cu、V、Fe2O3、Ti等在新元古界、奥陶系、石炭系、二叠系等夹有中基性火山岩的地层中富集特征明显; Au、As、Sb、Hg亦表现出富集趋势。其中富集元素Cr、Ni、Co、MgO等表现出北高南低、东高西低的变化规律; Au、As、Sb富集表现为西高东低、南高北低; Cu富集是北高南低, Hg为南高北低。已知异常中已经发现了开荒北金矿、马尔争金矿点、驼路沟(铜)钴矿等, 提示本区带上分布的铁族元素异常区、亲铜元素异常区是寻找该类矿产的有利地段。

(3)巴颜喀拉分区。几乎由二叠系和三叠系碎屑岩为主的复理石层系组成, 侵入岩以印支期— 燕山期酸性岩局部分布, 以SiO2整体富集为特点。Au、Sb、As、Hg等异常发育, Au、Sb异常规模大, 强度高, 主要沿昆南和北巴颜喀拉断裂带展布。目前在异常区发现了金锑矿等, 如东大滩锑金矿、西藏大沟金矿、大场砂金等。这些矿化产于三叠系巴颜喀拉山群砂岩、板岩和千枚岩地层中, 以砂岩含矿性最好。Au与As、Hg、Ag等在昆南断裂带以南的巴颜喀拉地球化学区为高背景区, 具有较好的找矿前景。

综上, 东昆仑地区金属矿化成矿时代由华力西— 印支期到印支期, 再到印支— 燕山期, 成矿元素组合在由北向南的构造单元中呈现Cu、Cd、Fe、Au、Pb、Zn、Ag、W、Sn— Au、As、Sb、Cu(Co)、Pb、Zn— Au、Sb、As、Hg(Cu、W、Sn)的变化规律。

5 结论

(1)根据研究区区域地球化学特征, 结合大地构造单元, 将研究区划分为东昆仑北坡断隆区、柴南缘台褶区和巴颜喀拉区3个地球化学区; 通过各分区元素地球化学参数统计对比, 分区特征明显, 说明分区是正确的。这为从地质地球化学方面进行地球化学背景值与异常下限的识别, 以及综合成矿预测提供了基础信息。

(2)根据不同构造单元中变异系数与富集系数等对比结果可以看出, 昆中、昆南断裂是东昆仑地区的岩石圈断裂, 对区内地层分布、岩浆岩活动等具有控制作用, 分别形成以中、高温与低温矿化元素为主的异常带, 并构成典型的Au-Cu和Au-Sb为主的多金属成矿区带。

(3)研究区3个地球化学构造单元, 由北向南形成中高温元素到中温元素, 再到低温元素组合的特征, 其含矿性有所不同, 东昆仑北坡断隆区是铁、铜、金、铅锌(银)及钨锡多金属成矿远景区; 柴南缘台褶带区是典型的铜(钴)、金、铅锌等多金属等远景区; 巴颜喀拉区是金(锑)及汞(钨锡)的远景区。

The authors have declared that no competing interests exist.

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