高建华，范文玉，吴振波，王 宏

(中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081)

老挝爬立山铁矿二长花岗斑岩地球化学特征及其成矿意义

高建华，范文玉，吴振波，王 宏

(中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081)

老挝爬立山铁矿位于长山褶皱带北西端，为一个大型矽卡岩型铁矿床。铁矿化产于二长花岗斑岩的内、外接触带。二长花岗斑岩具有富碱，硅、铝过饱和的特征，属钙碱性岩。微量元素配分模式与正常大陆弧花岗岩类似，稀土配分模式为右倾轻稀土富集型，正铕异常，轻重稀土分馏明显，属下地壳重熔被动侵位形成的“S”型花岗岩。岩体U-Pb年龄为283±2.9Ma，侵位时间为早二叠世。爬立山铁矿床潜在资源量巨大，外围地区具有相同类型铁矿床的找矿远景。

爬立山铁矿; 二长花岗斑岩; 矽卡岩型; 老挝

引言

爬立山(PhuPhaLek)铁矿区位于老挝长山褶皱带(Truongson fold belt)北西端[1]，行政区划隶属于万象省赛宋文县，中心坐标：E 102°56′30″；N 18°59′30″。2011年，成都地质调查中心对爬立山铁矿区D矿段进行勘探，探获铁矿资源量4800多万吨。

老挝长山褶皱带呈北西向展布，北起兰江，南界约在越南岘港至老挝车邦一线。带内发育大量华力西期-印支期花岗岩类，是老挝境内最主要的铁铜金锡成矿带。成矿作用主要与华力西-印支期花岗岩类(含次火山岩)有关，已知大型矿床有越南石溪矽卡岩型铁矿床、老挝富诺安(PhouNhuan)矽卡岩型铁矿床、塞奔(Sepon)斑岩型铜金矿床、富开(Phu Kham)斑岩型铜金矿床及福康(Phoukham)、纳萨特(Nasat)、纳努(Nanou)等大型矽卡岩型铁矿床[1-5]。

本文通过主、微量元素地球化学特征及形成时代对爬立山铁矿成矿二长花岗斑岩的岩石成因、构造环境进行讨论，并结合区域构造成矿特征对其成矿意义进行探讨，以期为老挝长山带基础地质研究及区域找矿提供支撑。

1 成矿地质背景

老挝爬立山铁矿大地构造位置位于南海-印支地块的北部(图1)，长山褶皱带的北西端。长山褶皱带沿老挝-越南长山山脉展布，发育元古宙-早寒武世变质杂岩体，构成陆块结晶基底。早-中古生代发育高铝、硅、钠的花岗岩，形成具硅铝质特征的大陆壳；晚古生代，该区先后经历了马江洋的南西向俯冲、大洋闭合，印支-华南陆块间的汇聚碰撞及随后的长山带构造-变质变形事件，从而形成长山褶皱带[1，6-8]。长山褶皱带由巨厚的地槽相砂泥质建造组成。由浅变质的龙带河群和大江群与沉积间断面之上的中石炭世-二叠纪碳酸盐岩建造、白垩纪陆相岩层组成。构造形态上，中奥陶统至泥盆系地层强烈褶皱成线状构造，其上覆盖着产状近于水平的中石炭统至二叠系灰岩，故认为是属于华力西期构造运动之产物。区内岩浆岩有中奥陶世花岗岩侵入体及侵入于下古生界和泥盆系的大型花岗岩基，时代可能为华力西期[1]。

图1 爬立山铁矿地质简图(据文献[9]修改)

Fig.1 Schematic geological map of the PhuPhaLek iron deposit in Laos (modified from Zhu Huaping et al.， 2014)

2 矿区地质特征

爬立山矿区发育古生代地层，主要由志留系和中上泥盆统组成。志留系为一套砂板岩、泥质粉砂岩夹砂岩；中上泥盆统主要岩性组合为一套石灰岩、泥灰岩、砂岩、页岩及基性火山岩等，互层产出。在D矿段南西为薄层灰岩、泥灰岩、砂泥质岩石互层。北东以厚层灰岩、泥灰岩和白云质灰岩为主。其间过渡地段为砂泥质岩、基性火山岩和中-厚层灰岩互层，是磁铁矿赋矿围岩的下部层位。

矿区内岩浆侵入活动强烈，岩体主要为二长花岗斑岩，局部见花岗岩、蚀变基性岩脉产出。岩体主要侵入于泥盆系泥灰岩、灰岩中的火山碎屑岩中，以侵入接触关系为主，局部为断层接触。爬立山矿区内的构造较为复杂，上覆泥盆系岩石多发育一系列北西向展布的陡倾状背向斜构造，其构成成矿期前的主要构造样式，并使岩浆侵位接触交代形成矽卡岩型矿床成为可能。区内发育东西向断裂构造，其与成矿作用关系不明显，为成矿期后的隆升作用过程中形成的破矿构造。

爬立山矿区原生矿床成因类型为典型的矽卡岩型，矿体呈似层状或透镜状产于岩体接触带上，后经强烈改造，形成了现在以磁铁矿-赤铁矿型为主的风化表生型砂土状铁矿床。矿石品位较富，目前已控制D2、D3、D4 3个矿体群，矿石平均品位TFe 47.01%。

3 二长花岗斑岩特征

3.1 样品采集与分析

样品全部采自爬立山矿区D矿段中部的二长花岗斑岩体，采样过程中注意避开岩石变质程度较高的地带。岩石样品的主量元素在国土资源部西南矿产资源监督检测中心完成，稀土、微量元素在国家地质测试中心完成。主量元素用X射线荧光光谱(XRF)法分析完成，误差小于2.5%。FeO用湿化学法单独测定，微量元素和稀土元素采用ICP-MS法分析测定，分析精度优于5%。

岩体的产出形态主要呈不规则的岩株状，出露面积约为16km2。岩体的剥蚀深度为浅剥蚀-剥蚀中等，其呈未封闭环状包绕泥盆系碎屑岩-碳酸盐岩石系列，在深部构成岩浆岩凹形基底，从而与上覆碎屑岩-碳酸盐岩石系列间呈面状接触而产生面积较大的接触交代，为形成较大规模矿体创造了条件。

3.2 岩石学特征

二长花岗斑岩为灰白色，中细粒斑状结构，块状构造。岩石斑晶含量在60%左右，中至细粒，以中粒不等粒半自形至不规则粒状为主，主要由斜长石(>30%)、钾长石(>10%)、石英(<10%)和少量黑云母(2%～3%)组成。斜长石为中至细粒半自形板状，无序散布。钾长石呈中细粒不规则板状或粒状，分布无规律，具轻微泥化，无双晶。石英为中细粒不等粒不规则粒状或粒状集合体无序散布，穿插于两种长石粒间，局部包裹斜长石。常见钾长石以不规则相互包嵌共生为主，局部石英呈花斑状结构与基质过渡。黑云母呈细粒不规则片状或由少许颗粒组成的不规则集合体，主要穿插于斜长石粒间，局部包于钾长石中，分布无序。基质含量<40%，主要由钾长石和石英组成，交生结构，无序散布充填于上述矿物粒间，局部包绕石英及钾长石，分布较普遍而无规律。

3.3 岩石地球化学特征

3.3.1 常量元素

爬立山二长花岗斑岩的岩石化学成分及有关岩石化学指数见表1。岩体中SiO2含量为70.58%～72.77%(平均71.96%)，高于世界花岗岩的SiO2平均值(71.30%)[10]，Al2O3含量13.51%～15.10%，值高且变化小；A/CNK为1.12～1.20，大于1.1，属硅、铝过饱和；K2O含量3.59%～4.52%(平均3.97%)；N2O含量3.57%～3.74%(平均3.67%)，K2O>Na2O，富碱。在TAS分类图解(图2)上，样品均投影于花岗岩中，显示出花岗岩特征。

岩石里特曼指数(δ)1.88～2.37，小于3.3，属于钙碱性岩石系列，又称为正常太平洋型，在K2O-SiO2图解中，岩石显示出高钾钙碱性系列特征(图3)。二长花岗斑岩岩石分异指数(DI)为86.27～89.56，平均为87.70，大于80，固结指数(SI)为6.11～8.48，平均7.43，表明岩石的酸性程度及岩浆分异程度均高，岩浆分异作用比较彻底，有利于形成工业矿体。岩石氧化率(OX)一般为0.55～0.57，具有较高的氧化系数，反映了岩石成岩部位较浅、氧分压高的特点。

表1 爬立山二长花岗斑岩常量元素分析表

注：样品测试由国土资源部西南矿产资源监督检测中心完成，测试时间：2010

CIPW标准矿物计算结果表明，矿物组合以石英、正长石、钠长石、钙长石、紫苏辉石为主，含少量刚玉、顽火辉石、铁辉石、磷辉石、磁铁矿。石英含量为29.02%～33.43%，平均值31.85%，岩石属SiO2过饱和系列。

3.3.2 微量元素

研究区二长花岗斑岩微量元素含量及特征值见表2。与世界花岗岩的微量元素丰度值对比(维氏，1962)[10]，爬立山岩体中Ba、Hf、V、Co、Sc明显高于维氏值，其中Hf丰度值为(4.74～5.38)×10-6，是维氏值的4.74～5.38倍，其余的微量元素丰度值均低于维氏值。微量元素原始地幔配分模式图(图4)表现为右倾的锯齿状，富集大离子亲石元素K、Rb、Ba，亏损高场强元素Ta、Nb、P，极度亏损Ti。Ta、Nb的亏损指示其岩浆可能来源于地壳重熔，或富Ta、Nb的矿物发生了分离结晶作用。P、Ti明显亏损可能与磷灰石、钛铁氧化物的结晶分异作用有关[11]。与正常大陆弧花岗岩微量元素配分模式类似，具有造山花岗岩特点，岩浆来源于上地壳。

3.3.3 稀土元素

爬立山岩体稀土元素含量、稀土配分类型及成因参数见表2。稀土总量为(111.06～162.86)×10-6，LREE/HREE为7.22～8.72，(La/Yb)N为7.67～9.51，(Ce/Yb)N为4.89～5.98，δEu为0.95～1.33，平均1.13，大于1，Eu显示较弱的正异常，轻重稀土分馏明显，分馏程度均较高。稀土元素球粒陨石标准化模式图(图5)表现为具有右倾状的LREE富集模式。

图2 爬立山岩体岩石分类命名图解

Fig.2 Plot illustrating the rock types from the PhuPhaLek iron deposit， Laos

图3 K2O-SiO2图解Fig.3 K2O vs. SiO2diagram for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

表2 爬立山二长花岗斑岩微量、稀土元素分析结果表(10-6)

Table 2 Trace element and rare earth element contents in the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos (10-6)

样号原始数据RbSrBaGaNbTaZrHfThVCrCoNiScUTiLaCeD31⁃0196 612674515 66 550 651504 7416 438 25 005 074 206 192 55262425 745 6D31⁃0210018379917 26 640 681535 1718 045 46 745 845 498 323 62272639 265 6D31⁃0390 921582817 66 600 641664 9917 032 85 485 158 275 442 95199734 561 0D31⁃0413611392720 97 590 671895 3817 553 94 573 893 997 483 34300331 454 8D31⁃0510515692717 88 100 811585 1819 332 84 905 606 117 483 19222334 759 0样号原始数据稀土配分类型及成因参数PrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY∑REELR/HRδEu(La/Yb)N(Ce/Yb)ND31⁃015 1217 83 331 373 820 452 910 601 560 382 090 3215 5111 068 151 178 815 64D31⁃027 3626 74 671 575 430 704 310 922 320 573 010 4623 9162 868 20 959 345 64D31⁃037 1927 35 051 735 440 745 040 992 430 593 230 4926 5155 777 2217 674 89D31⁃046 1019 63 511 644 050 503 320 671 720 432 370 3717 2130 428 721 339 515 98D31⁃056 7823 84 231 774 640 603 940 842 120 522 770 4221 4146 118 211 218 985 49

注：样品测试由国家地质测试中心完成，测试时间：2010

4 讨论

4.1 岩石成因

爬立山二长花岗斑岩微量元素W(Nb)平均为7.09×10-6，小于12×10-6，W(Ta)≤0.81×10-6；Nb/La≤0.255，Ti/Y平均为127.5，小于350；Hf/Th平均为0.289，小于8；Th/Yb>0.1，Th/Nb>0.07，显示了造山带的地球化学特征。二长花岗斑岩具有高硅、富碱的特征，在ACF三角图解中(图6)，各点悉数落在“S”型花岗岩即壳源型花岗岩投影区，表明岩浆物源来自上地壳，属S型花岗岩。

4.2 构造环境

爬立山二长花岗斑岩富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，显示出岛弧岩浆作用特征。二长花岗斑岩样品在构造判别图(图7)中位于火山弧花岗岩区域，指示其形成 于火山弧的构造环境。长山褶皱带在构造形态上，被认为是华力西期构造运动的产物，区内侵入下古生界和泥盆系大型花岗岩基的时代可能亦为华力西期(海西期)[1]。最新数据显示，爬立山二长花岗岩体的SHRIMP U-Pb同位素年龄为283±2.9Ma[12]。结合前人研究及地质背景分析，爬立山二长花岗斑岩形成于晚石炭世华南地块向印支地块俯冲产生的火山岛弧环境[13]。

图4 微量元素原始地幔配分模式图

Fig.4 PM-normalized trace element distribution patterns for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

图5 稀土元素球粒陨石标准化模式图

Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns for the monzonite granite porphyr in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

图6 A-C-F图解

Fig.6 A-C-F diagram for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

I.“I”型花岗岩；S.“S”型花岗岩

4.3 成矿意义

在爬立山二长花岗斑岩岩体含矿性判别图(图8)中，各样品均落入含矿岩体一侧，说明爬立山二长花岗斑岩是含矿岩体，提供了成矿物源。在与泥盆纪碳酸盐岩、钙质碎屑岩地层侵入接触过程中，产生矽卡岩化，并生成透镜状、似层状矽卡岩型磁铁

图7 构造环境判别图

Fig.7 Tectonic discrimination plots for the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

ORG.洋脊花岗岩;WPG.板内花岗岩;VAG.火山弧花岗岩;syn-COLG.同碰撞花岗岩矿体。爬立山铁矿是长山褶皱带内典型的矽卡岩型铁矿，与华力西期花岗岩侵入有关。区域上已知的大型矿床，如爬立山南部20km处的富开大型斑岩型铜-金矿床、赛奔大型斑岩型铜-金矿床、越南最大的铁矿—河静石溪矽卡岩型铁矿床成矿均与华力西期花岗岩侵入密切相关。因此，区域上的华力西期花岗岩是寻找矽卡岩型、斑岩型矿床的突破口。据赵红娟等的研究[2]，长山褶皱带北西部花岗岩体大面积出露。目前，川圹东部地区由于工作程度较高，已陆续发现数十个矿床(点)。而万象省东北部除已知的爬立山铁矿和富开铜-金矿床外，找矿方面还没有进展。在该处加大工作力度，就矿找矿，极有可能发现类似的大型铁矿矿床或者铜金矿床。

图8 爬立山岩体含矿性判别图解

Fig.8 Plot showing the ore-bearing potential of the monzonite granite porphyry in the PhuPhaLek iron deposit， Laos

5 结论

对爬立山铁矿区二长花岗斑岩的岩石学、岩石地球化学特征进行了研究，取得了以下认识：

(1)岩石属过铝质系列的高钾钙碱性花岗岩。

(2)岩体微量元素配分型式与正常大陆弧花岗岩类似，具有造山花岗岩特点。稀土配分模式为右倾轻稀土富集型，轻重稀土分馏明显。常量及微量元素特征均反映岩浆物源来自上地壳，属S型花岗岩。

(3)研究区二长花岗斑岩酸性程度及岩浆分异程度均高，系岩浆演化后期形成，岩石化学成分特征有利于成矿。

(4)岩体及矽卡岩型铁矿体形成于华力西期的火山岛弧环境，对区域找矿具有重要的指导意义。

致谢：在工作过程中得到了老挝鑫河钢铁矿业发展有限公司夏志文、白涛的支持和帮助；一起工作的还有成都地质调查中心刘增铁、邹光富、吴文贤、焦彦杰、杨剑、邓柯等，在此一并表示感谢。

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Geochemistry and mineralization of the monzonite granite-porphyry from the PhuPhaLek iron deposit，Laos

GAO Jian-hua， FAN Wen-yu， WU Zhen-bo， WANG Hong

(ChengduCenter，ChinaGeologicalSurvey，Chengdu610081，Sichuan，China)

The PhuPhaLek iron deposit， Laos in the northwestern part of the Truongson fold belt occurs as a large-sized skarn-type iron deposit. The mineralization occurs within the inner-outer contact zone of monzonite granite porphyries. The monzonite granite porphyries have enriched alkali and oversaturated Si and Al， and are assigned to the calc-alkaline rocks. The trace element distribution patterns are similar to those of the normal continental arc granites. The rare earth element distribution patterns display right-leaning LREE-enriched patterns with positive Eu anomaly and marked fractionation of LREE and HREE， suggesting the “S”-type granites created by the remelting and intrusion of the lower crust melts. The SHRIMP U-Pb age of 283±2.9 Ma indicates that the emplacement took place during the Early Permian.

PhuPhaLek iron deposit; monzonite granite porphyry; skarn-type; Laos

1009-3850(2015)03-0102-07

2015-04-22； 改回日期： 2015-06-29

高建华(1980-)，男，工程师，从事矿床勘查及成矿规律研究。E-mail：21394450@qq.com

海上丝绸之路经济带境外矿产资源潜力评价项目(编号12120114018701)、老挝沙耶武里及邻区优势矿产资源潜力调查与分析

P594.+1

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