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中安第斯地区蒸发岩矿床成矿作用特征及构造背景

周洁, 姚仲友, 赵晓丹

周洁, 姚仲友, 赵晓丹. 2017: 中安第斯地区蒸发岩矿床成矿作用特征及构造背景. 地质通报, 36(12): 2208-2212. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-12-2208
引用本文: 周洁, 姚仲友, 赵晓丹. 2017: 中安第斯地区蒸发岩矿床成矿作用特征及构造背景. 地质通报, 36(12): 2208-2212. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-12-2208
ZHOU Jie, YAO Zhongyou, ZHAO Xiaodan. 2017: Metallogenic characteristics and tectonic setting of evaporite deposits in Central Andes. Geological Bulletin of China, 36(12): 2208-2212. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-12-2208
Citation: ZHOU Jie, YAO Zhongyou, ZHAO Xiaodan. 2017: Metallogenic characteristics and tectonic setting of evaporite deposits in Central Andes. Geological Bulletin of China, 36(12): 2208-2212. DOI: 10.12097/gbc.dztb-36-12-2208

中安第斯地区蒸发岩矿床成矿作用特征及构造背景

基金项目: 

中国地质调查局项目《海上丝绸之路大洋洲和南美洲矿产资源潜力评价》 DD20160110

详细信息
    作者简介:

    周洁(1979-), 女, 博士, 高级工程师, 岩石学、矿物学、矿床学专业。E-mail:zhoujie0517@sina.com

  • 中图分类号: 611

Metallogenic characteristics and tectonic setting of evaporite deposits in Central Andes

  • 摘要:

    在中安第斯高原,包括玻利维亚西部、智利东部、阿根廷北部分布众多的盐湖,湖中含丰富的B、K、Li、Mg和其他蒸发盐类物质,封闭的盆地因蒸发作用使残留盐水中的成矿元素聚集并沉淀。这些矿床的形成与安第斯山的隆起和气侯变化关系密切。通过对该区蒸发岩型矿床的分布特征及成矿特征进行研究,讨论其形成的构造背景,分析成矿要素和找矿方向。

    Abstract:

    Several salt lakes are distributed in central Andean plateau which includes western Bolivian, eastern Chile, and northern Argentina. These lakes are rich in B, K, Li, Mg and other evaporites. Ore-forming elements experienced accumulation and precipitation after evaporation in the closed basin. The formation of these deposits was closely related to the uplift of Andean and climate change. In this paper, through the research on the distribution characteristics and metallogenic characteristics of the evaporate deposits, the authors discussed the tectonic background, analyzed metallogenic elements and proposed the prospecting direction.

  • 碱性岩通常出现在后造山、裂谷或板内构造环境,可提供碰撞后或者板内拉张背景下大陆岩石圈壳-幔相互作用与岩浆演化过程、大陆地壳演化等重要信息。碱性岩的地球化学特征是富碱及稀土元素,其矿物组成通常以含有似长石或碱性铁镁矿物(如霞石、霓石、碱性闪石等)为特征,主要起源于富碱和稀土元素的上地幔[1],可能与碰撞造山作用、下地壳拆沉减薄作用、壳-幔相互作用等深部过程具有密切的成因联系,是深部地球动力学过程在浅部地壳的历史记录和直接表现。因此,通过碱性岩的研究探索地球深部奥秘是一个重要的途径[2]。霞石正长岩是碱性岩的典型代表,以Al2O3、(Na2O+K2O)的质量分数高和含有似长石矿物霞石等为特征。近期,笔者在山西中部云中山地区野外地质调查时发现了古元古代霞石正长岩,这是中国目前报道的时代最老的碱性岩。霞石正长岩产出的大地构造位置处于华北克拉通中部造山带,岩石以岩枝或岩株的形式侵入新太古代TTG岩石中,发育弱片麻理构造,显示岩石遭受了古元古代晚期的变形变质作用。岩石的性质和形成时代对华北克拉通古元古代碰撞造山作用的时限有重要的制约作用,同时也可提供丰富的深部地幔信息。

    在山西静乐县娑婆乡附近出露2条霞石正长岩岩脉,宽度20~30 m,北东向延伸。岩石呈灰白色,具花岗结构、中粗粒结构,弱片麻状构造。主要矿物成分为斜长石(钠长石,45%)、钾长石(微斜长石和条纹长石,20%)、霞石(15%)、黑云母(15%)和方柱石(5%),内部常见方解石包裹体。地球化学分析显示,SiO2含量为53.76%~58.36%,K2O、Na2O含量分别为3.29%~5.72%、6.22%~9.30%,K2O+Na2O为9.98%~13.63%。在TAS图解中,样品点几乎全部落在霞石正长岩区域(图略)。Al2O3含量较高(19.97%~22.86%),铝饱和指数A/CNK值为0.95~1.21,A/NK值为1.09~1.59,大部分样品属于过铝质岩石。经标准矿物计算无石英,含少量刚玉,霞石含量在10%~20%之间。

    岩石稀土元素总量变化较大(ΣREE=68.53×10-6~456.74×10-6),但稀土元素配分曲线基本一致,显示明显的右倾形态,反映岩石轻稀土元素富集且分馏明显、重稀土元素相对亏损且分馏程度较弱的特点。δEu值为0.66~0.92,弱负Eu异常。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上,可见K、Rb、Ba等大离子亲石元素富集,Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等元素亏损。

    对2个霞石正长岩样品进行了测年,锆石呈浑圆状,内部环带不均一,局部有褪晶化现象,部分锆石存在明显的核-边结构,锆石粒度为100~150 μm。样品16JL13-2测得的207Pb/206Pb年龄加权平均值为1926±27 Ma(MSWD = 0.19),样品17XZ01-1的U-Pb年龄为1933±19 Ma(MSWD =0.94),两者年龄近一致,代表了碱性岩的结晶年龄。锆石测点的Th/U值均大于0.1。样品17XZ01-1的13颗锆石初始176Hf/177Hf值为0.281557~0.281692,εHf(t)值为-0.05~+4.85(平均值为+1.78)。Hf同位素单阶段模式年龄(tDM1)为2145~2331 Ma,二阶段模式年龄(tDM2)为2272~2575 Ma。在t-εHf(t)图解上,样品点绝大部分落于亏损地幔及球粒陨石演化线之间(图略)。

    图  1  云中山地区地质简图(a)、霞石正长岩的镜下特征(b)和霞石正长岩的锆石U-Pb谐和年龄(c)
    1—古元古代三交组;2—新太古代五台群;3—古元古代末云中山花岗岩;4—新太古代花岗片麻岩;5—新太古代TTG片麻岩;6—霞石正长岩出露位置。Ne—霞石;Pl—斜长石;Kfs—钾长石
    Figure  1.  Simplified geological map of Yunzhong Mts (a), photomicrographs of nepheline syenite (b) and zircon U-Pb concordia diagrams of nepheline syenite (c)

    (1) 霞石正长岩无石英,独立产出,无共生岩石组合,应来源于地幔的部分熔融。岩石富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,且Cr、Ni含量极低,锆石εHf(t)以正值为主。因此,该碱性岩体应来源于富集的地幔源区。Nb含量为7.78×10-6~54.2×10-6,Nb/Ta值为22.3~45.0,明显高于地幔的Nb/Ta值(17.5±2.0),可能预示地幔中存在高Nb/Ta的储库。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,高场强元素Nb、Ta、Ti具有明显的负异常,暗示成岩过程可能有地壳物质的加入。

    (2) 碱性岩通常产出在后造山、裂谷或板内构造环境中。华北克拉通中北部在约1.95 Ga发生了一次拼合造山作用[3],约1.92 Ga后造山伸展存在广泛的基性岩浆底侵,导致大规模的深熔作用和超高温变质作用[4]。云中山霞石正长岩的侵位时代与约1.92 Ga的徐武家期基性岩浆侵位时代一致[5],指示云中山地区在约1.92 Ga之前也存在一次拼合造山事件,霞石正长岩对造山作用时限有重要制约作用。

    (3) 霞石正长岩发育片麻理构造,并有变质作用的记录,而附近广泛出露的云中山花岗岩(成岩年龄约1.8 Ga)无任何变形变质痕迹,显示霞石正长岩的变形变质发生在1.92~1.80 Ga之间,这期变形变质事件也可能是一次造山事件,使华北克拉通最终形成,并焊接到哥伦比亚超大陆中。

    致谢: 成文过程中得到中国地质科学院矿产资源研究所宋学信研究员的指导,在此致以谢意。
  • 图  1   中安第斯造山带地貌构造分布

    Figure  1.   Geomorphological structure distribution in the central Andes orogenic belt

    图  2   中安第斯盐湖分布

    Figure  2.   Distribution of Central Andes Saline Lake

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-19
  • 修回日期:  2017-08-31
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2017-11-30

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