摘要
索拉吉尔铜矿床位于东昆仑成矿带西段祁漫塔格成矿带内，属于成矿带内具有代表性的矽卡岩型矿床。本文通过对钻孔岩心中的岩浆岩、矽卡岩、矿体进行代表性取样组合，对围岩和矿石进行主量元素、微量元素、稀土元素分析，以前人经典元素判别模式为基础，归纳总结岩石的主微量元素及稀土元素特征，分析元素的各项物质性质。综合分析认为在成矿过程中似斑状二长花岗岩起主导作用，其属于具有酸性-高钾钙碱性的 I型花岗岩，花岗闪长岩起次要作用，其属于中酸性-准铝质-高钾钙碱性的 S型花岗岩，两者的成岩物质来源于中深源上地幔，属于壳幔混合型花岗岩。本文为索拉吉尔铜矿的找矿勘查工作提供了地球化学依据，在今后的找矿工作中应着重关注似斑状二长花岗岩与碳酸盐岩接触区域。
Abstract
The Sorajir copper deposit is located in the Qimantag metallogenic belt in the western section of the East Kunlun metallogenic belt and belongs to a representative skarn deposit in the metallogenic belt. Through representative sampling combination of magmatic rock, skarn and ore body in the drill core, the paper analyzes the main elements, trace elements and rare earth elements of surrounding rock and ore. Based on the classical element discrimination model, the paper summarizes the characteristics of main and trace elements of rock and rare earth elements, and analyzes the material properties of elements. Comprehensive analysis shows that porphyry like monzogranite plays a leading role in the mineralization process, which belongs to the acid high potassium calc alkaline I-type granite, and granodiorite plays a secondary role, which belongs to the intermediate acid quasi aluminous high potassium calc alkaline S-type granite. The diagenetic materials of the two are derived from the middle deep upper mantle and belong to the crust mantle mixed granite. This article provides geochemical evidence for the prospecting and exploration work of the Solagir copper mine. In future prospecting efforts, special attention should be paid to the contact zone between porphyritic monzonitic granite and carbonate rocks.
0 引言
索拉吉尔铜矿位于青海省格尔木市西部 280° 方向 350 km（直线距离）处，那棱格勒河南岸上游，柴达木盆地的西南缘，与新疆交界，行政区划属于格尔木市乌图美仁乡管辖范围（图1），矿区中心坐标为东经91°0'10″，北纬36°46'0″。成矿区带上位于东昆仑成矿带西段祁漫塔格成矿带内，祁漫塔格成矿区带内先后发现了一大批具有较好经济价值的铜、金、铅、锌、铁、镍、钴、钨、锡等金属矿床，资源潜力巨大（潘彤等，2005；李智明等，2007；刘成东，2008）。根据祁漫塔格成矿带矿床岩矿年龄及矿床类型统计分析，得出区域上主要的成矿时期为印支运动的中晚期，时间范围为 250~210 Ma，主要的矿床类型为矽卡岩型，其中索拉吉尔铜矿成矿于中三叠世，赋存在似斑状二长花岗岩、花岗闪长岩与寒武系—奥陶系滩间山群碳酸盐岩接触交代产生的矽卡岩带中，严格受矽卡岩带的控制，为典型的矽卡岩矿床（丰成友，2002；刘昊天，2014；高永宝等，2018）。诸多学者对索拉吉尔铜矿的地质成矿规律、矿床特征、矿床成因进行了一定程度的研究分析，但与成矿作用相关的地球化学特征研究较少且不够系统。因此，本研究选取有代表性的钻孔，对矿体、矽卡岩、岩浆岩进行系统取样，从元素地球化学的角度去研究分析总结，以期为矿床的外围找矿及区域成矿规律研究提供有价值的地球化学特征数据。
1—第四系松散堆积物；2—新近系油砂山组碎屑岩、含油砂岩、泥灰岩；3—上三叠统鄂拉山组中基—中酸性火山岩夹砂岩；4—下石炭统大干沟组灰岩、砾岩、砂岩；5—上泥盆统牦牛山组中基—中酸性火山岩、碎屑岩；6—寒武系—奥陶系滩间山群中基性火山岩、碎屑岩、碳酸盐岩； 7—古元古界金水口岩群片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、混合岩；8—三叠纪花岗闪长岩；9—三叠纪钾长花岗岩；10—三叠纪二长花岗岩；11—二叠纪花岗闪长岩；12—二叠纪二长花岗岩；13—泥盆纪花岗闪长岩；14—泥盆纪二长花岗岩；15—侏罗纪钾长花岗岩；16—断层；17—地层界线；18—地层不整合界线；19—区域断裂；20—省界线
1 基本地质特征
1.1 区域地质背景
索拉吉尔铜矿床位于柴达木盆地的西南缘，隶属于东昆仑成矿带西段祁漫塔格成矿带。区域出露地层以古元古代、古生代、中生代早期为主，主要地层为古元古界金水口岩群（Pt1J）、寒武系—奥陶系滩间山群（（Є-O）t）（薛培林等，2006；徐国瑞， 2010）。该区属于东昆仑复合造山带的西段，位于昆北断裂带和昆中断裂带之间，区域上构造以断裂为主，北西西向断裂是区内最主要的断裂，多次活动的北西西向断裂对区内区域性矿床的形成具有重要的意义（姜春发等，1992；朱云海等，1999；潘彤等，2005；耿国帅，2020；白云等，2021）。
1.2 矿床地质特征
1.2.1 矿体赋存部位
通过对索拉吉尔铜矿区地表探槽工程、露天采场及深部钻探工程岩心的观察及剖面图矽卡岩带中矿体位置的综合分析，得出矿区内矽卡岩带中的层间破碎带、层间滑脱带、构造裂隙为矿体的形成提供了良好的容矿空间，铜矿体主要赋存在滩间山群碳酸盐岩组外矽卡岩带中，钼矿体主要赋存于靠近岩体的内矽卡岩带中，铁矿体产出深度较大赋存于靠近岩体的矽卡岩带中。矿体的赋存形态与典型矽卡岩矿床中不同矿种类型的形成位置有较为相似的特征，符合矽卡岩矿床分带性，从岩体至围岩，根据温度由高到低的变化顺序，依次形成高温—中温—低温相对应的矿种类型。
1.2.2 矿体基本特征
通过详查工作圈定的矿体数量共95条，其中铜矿体26条、钼矿体34条、铜钼复合矿体9条、铁矿体 24 条、铅矿体 1 条、锡矿体 1 条。矿体规模变化较大，多为透镜状、条带状。矿体以矿石类型划分主要为铜矿体，其次为钼矿体、铁矿体、铜钼复合矿体，见少量铅、锡矿体（青海省第三地质勘查院， 2017①）。
1.2.3 矿物组合及组合特征
根据矿石光薄片及各种化验分析结果，综合研究分析得出，铜钼矿石中金属硫化物主要是斑铜矿、黄铜矿，少量分布的金属硫化物有辉铜矿、辉钼矿、闪锌矿、硫铋铜矿、黄铁矿、毒砂；金属氧化物为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿；主要的脉石矿物为石榴石、透辉石，其次为石英、方解石、透闪石和长石；此外还包含少量的微量矿物，主要有绿泥石、绢云母、蛇纹石、榍石、金红石、绿帘石、锆石和磷灰石等（图2a~f）。
1.2.4 矿石结构构造
矿石结构主要有交代结构、半自形—他形粒状结构、鳞片变晶结构、填隙结构、浸蚀结构、固溶体分离结构。矿石构造有浸染状构造、团块状构造、少量细脉—网脉状构造（图2a~b、e~h）。
1.2.5 围岩蚀变特征
矿区矿体主要赋存于矽卡岩带中，因此矽卡岩化是矿区主要的围岩蚀变特征，同时伴随着硅化、绿泥石化、绢云母化等蚀变类型。
2 样品的采集及测试
本次矿区地球化学特征分析研究的样品，均采自详查工作范围内的钻探岩心中，在矿区内由西向东，共计采取样品 8 件，样品包括岩浆岩、矽卡岩矿体、矽卡岩化矿体围岩 3 种类型。其中 4 件花岗闪长岩样品取自矿区西部 24 号勘探线 ZK2401、 ZK2402 钻孔岩心中，编号为 ZK2401-1、ZK2401-2、 ZK2402-1、ZK2402-2。另外4件似斑状二长花岗岩样品，有 2 件取自矿区中部 19 号勘探线 ZK1906 钻孔岩心中，编号为ZK1906-1、ZK1906-2，其余2件取自矿区东部 35 号勘探线 ZK3505 钻孔岩心中，编号为 ZK3505-1、ZK3505-2。野外采集样品的测试分析工作，委托核工业北京地质研究院分析测试研究中心处理测试。
3 样品地球化学特征
3.1 主量元素地球化学特征
本研究共采取主量元素样品 8 件，其中 4 件为花岗闪长岩，图例编组为第 1组；4件为似斑状二长花岗岩，图例编组为第 2 组，其中 SiO2含量变化于 64.28%~73.39%，Al2O3含量变化于 11.84%~16.28%， CaO 含量变化于 1.39%~4.55%，Na2O 含量变化于 1.67%~4.98%，K2O 含量变化于 2.86%~5.69%，LOI 数值变化于 0.45%~1.66%，其主量元素分析结果见表1。
利用长江大学路远发开发的软件 Geokit，运用 CIPW 标准矿物计算方法，将矿区岩浆岩样品主量元素结果整理计算，得出 σ43 数值变化于 0.92%~3.10%，ALK 数值变化于 4.56%~8.36%，A/CNK 数值变化于 0.72%~1.08%，A/NK 数值变化于 1.52%~3.19%，详细数据见表2。
图2索拉吉尔铜矿区主要矿石矿物特征
a—黄铜矿他形粒状被辉铜矿、褐铁矿交代；b—斑铜矿被辉铜矿交代；c—浸染状—脉状黄铜矿；d—鳞片变晶结构辉钼矿；e—透辉石、石榴石被方解石交代；f—石榴石被方解石、绿帘石交代；g—团块状铜矿石；h—细脉—网脉状铜矿石
Lm—褐铁矿；Ccp—黄铜矿；Bn—斑铜矿；Cc—辉铜矿；Sp—闪锌矿；Mo—辉钼矿；Py—黄铁矿；Di—透辉石；Grt—石榴子石；Cal—方解石；Ep— 绿帘石
通过岩浆岩主量元素的测试结果研究以及数据图解，可以更好的为确定岩浆岩的性质提供依据 （赖健清等，2015；刘文毅等，2022；尤文卉等，2022； 张顺新等，2022）。根据样品中 SiO2含量范围，岩性界定为中酸性岩，（A/NK）-（A/CNK）图解样品投点显示（图3），第 1组花岗闪长岩落在准铝质范围内，第2组似斑状二长花岗岩落在准铝质与过铝质范围之间，偏向准铝质岩。
根据主量元素分析结果，将Na2O-K2O数据结果投图显示（图4），第 1 组花岗闪长岩主要落在 S-型花岗岩范围内，第2组似斑状二长花岗岩主要落在I 型花岗岩范围内。将 SiO2-K2O 图数据结果投图显示（图5），两组岩浆岩样品主要落在高钾钙碱性系列花岗岩范围内。
综合以上信息可得，与成矿有关的花岗岩闪长岩为 S型花岗岩，呈现出中酸性-准铝质-高钾钙碱性的性质，似斑状二长花岗岩为I型花岗岩，呈现出酸性-高钾钙碱性的性质，属于准铝质与过铝质之间，偏向准铝质。
表1索拉吉尔铜矿岩浆岩主量元素取样分析结果（%）
表2索拉吉尔铜矿岩浆岩主量元素数据整理计算结果（%）
注：碱度率（AR）=[Al2O3 +CaO+（Na2O+K2O）]/[Al2O3 +CaO-（Na2O+K2O）]（Wt%）；R1=i-11（Na+K）-2（Fe+Ti）；R2=6Ca+2Mg+Al；里特曼指数σ43=（Na2O+K2O）2/（SiO2-43）（Wt%）；ALK=Na2O+K2O；A/CNK= Al2O3 /（Na2O+K2O+ CaO）；A/NK=Al2O3 /（Na2O+K2O）。
图3岩浆岩A/CNK-A/NK图解
3.2 微量元素地球化学特征
本文微量元素研究分析，取样品共计12件，其中 4件为花岗闪长岩，编组为第1组；4件为似斑状二长花岗岩，编组为第2组；4件为矽卡岩，编组为第3组； 具体测试结果见表3，具体微量元素特征参数见表4。
通过微量元素特定比值分析结果，得出第 1 组样品，花岗闪长岩中Rb与Sr比值范围为0.7~0.9，平均值为 0.8；Nb 与 Ta 比值范围为 10.1~12.9，平均值为 11.5；Nd 与 Th 比值范围为 1.4~1.7，平均值 1.5；Zr 与 Hf比值范围为 31.0~39.4，平均值 35.8。第 2组样品，似斑状二长花岗岩中 Rb 与 Sr 比值范围为 0.5~0.7，平均值为 0.6；Nb 与 Ta 比值范围为 9.0~11.7，平均值为 10.2；Nd 与 Th 比值范围为 1.5~1.6，平均值 1.6；Zr与 Hf比值范围为 25.2~37.0，平均值 33.7。第 3组样品，矽卡岩中 Rb与 Sr比值范围为 0~0.1，平均值为 0.1；Nb 与 Ta 比值范围为 5.8~9.9，平均值为 7.5；Nd 与 Th 比值范围为 0.4~3.0，平均值 1.4；Zr 与 Hf比值范围为21.1~31.1，平均值25.1。根据微量元素测试数据，利用长江大学路远发开发的软件 Geokit，分别绘制岩浆岩和矽卡岩原始地幔微量元素蛛网图（图6）。
表3索拉吉尔铜矿微量元素取样分析结果（10-6）
表4索拉吉尔铜矿微量元素分析结果参数
3.3 稀土元素地球化学特征
本文稀土元素研究分析，样品共计20件，其中4 件为花岗闪长岩，编组为第 1组；4件为似斑状二长花岗岩，编组为第 2 组；4 件为矽卡岩，编组为第 3 组；4 件为大理岩，编组为第 4 组；4 件为矿石，编组为第 5组，具体测试结果见表5，具体微量元素特征参数见表6。本研究采用球粒陨石标准化进行分析和研究，获得各组样品的稀土元素球粒陨石标准化分布型式图：
（1）闪长花岗岩与似斑状二长花岗岩，稀土元素标准化型式图（图7a）显示走势较相似，为右倾模式。稀土总量值（ΣREE）范围为 125.25×10-6~162.66×10-6，平均 142.81×10-6；其中轻稀土（LREE） 总量范围为 114.12×10-6~143.62×10-6，平均 131.29× 10-6；重稀土（HREE）总量范围为 10.37×10-6~12.03× 10-6，平均 11.57×10-6；相对而言 HREE 曲线斜率较小，走势较平缓，LREE 曲线斜率较大，走势较陡。 LREE/HREE 比值为 10.25~13.01，平均值为 11.40， LREE元素相对富集。
（2）矽卡岩稀土元素标准化型式图（图7b）显示走势整体为右倾模式，其中LREE曲线斜率变化大，走势变化略大，HREE 曲线斜率较小，走势相对平缓。稀土总量值（ΣREE）范围为85.77×10-6~176.61× 10-6，平均124.60×10-6；其中轻稀土（LREE）总量范围为 77.64×10-6~164.35×10-6，平均 113.04×10-6；重稀土 （HREE）总量范围为 8.13×10-6~15.26×10-6，平均 11.56×10-6。LREE/HREE比值为8.36~10.77，平均值为9.73，LREE元素相对富集。δEu异常系数为0.38~0.57，平均值为 0.48，均表现出 Eu 中等负异常。δCe 异常系数为0.35~0.74，平均值0.57，整体异常为较强的负异常。（La/Sm）N比值的平均值为 1.58，（Sm/Nd）N 比值平均值为1.14，（Gd/Yb）N比值的平均值为2.14。
（3）大理岩稀土元素标准化型式图（图7c）显示走势整体为右倾模式，其中LREE曲线斜率变化小，走势变化略小，HREE 曲线斜率较大，走势相对较陡，而且数值分散。稀土总量值（ΣREE）范围为 66.77×10-6~73.03×10-6，平均 70.27×10-6；其中轻稀土 （LREE）总量范围为 48.63×10-6~53.24×10-6，平均 50.38×10-6；重稀土（HREE）总量范围为 18.14×10-6~20.40×10-6，平均 19.90×10-6。 LREE/HREE 比值为 2.29~2.69，平均值为 2.54，LREE 元素相对富集。 δEu异常系数为1.19~1.68，平均值为1.38，均表现出 Eu 弱正异常。δCe 异常系数为 0.92~1.02，平均值 0.96，为较弱的负异常。（La/Sm）N比值的平均值为 1.33，（Sm/Nd）N比值平均值为0.90，（Gd/Yb）N比值的平均值为1.42。
（4）矿石稀土元素标准化型式图（图7d）显示走势整体为平缓模式，其中LREE曲线斜率变化大，走势变化分散，其中铜矿石大致右倾，钼矿石元素分布较分散，变化大；HREE 曲线斜率平缓，整体变化相对较小，铜矿石的变化大于钼矿石。稀土总量值 （ΣREE）范围为 10.03×10-6~21.36×10-6，平均 15.67× 10-6；其中轻稀土（LREE）总量范围为 4.56×10-6~12.63×10-6，平均8.79×10-6；重稀土（HREE）总量范围为4.55×10-6~8.73×10-6，平均6.87×10-6。LREE/HREE 比值为0.76~1.53，平均值为1.23，表明轻重稀土的分异程度较弱。δEu 异常系数为 0.49~5.95，平均值为 2.03，均表现出 Eu 强正异常，LREE 元素相对亏损。 δCe异常系数为 0.17~1.42，平均值 0.70，为较弱的负异常。（La/Sm）N比值的平均值为 2.03，（Sm/Nd）N比值平均值为1.69，（Gd/Yb）N比值的平均值为1.0。
表5索拉吉尔铜矿稀土元素取样分析结果（10-6）
表6索拉吉尔铜矿稀土元素分析结果参数
4 讨论
通过对采集样品的主量元素、微量元素及稀土元素相关数据分析与研究，初步得出如下认识：
（1）岩浆岩主量元素投图结果显示，与成矿有关的花岗岩闪长岩为 S-型花岗岩，呈现出中酸性-准铝质-高钾钙碱性的性质，似斑状二长花岗岩为 I-型花岗岩，呈现出酸性-高钾钙碱性的性质，属于准铝质与过铝质之间，偏向准铝质。
（2）样品中花岗岩微量元素 Nb 平均值为 8.79× 10-6，位于该元素在上地幔（平均值为6×10-6）和地壳 （平均值为19×10-6）范围之间，表明矿区岩浆岩的来源为上地幔，在上升侵入演化时，又受到地壳物质的混染改造（骆珊，2014）。花岗闪长岩与似斑状二长花岗岩整体曲线走势大致相同，表现出“M 型”右倾走势，Rb、K低场强元素富集，U、Nb、Sr、P、Ti共计 5 种元素明显亏损，U、Nb 表现出较大的负异常；矽卡岩整体曲线走势大致相同，表现出多峰右倾走势，Th、K、Nd 元素富集，Ba、U、Nb、Sr、P、Y 共计 6 种元素明显亏损，Ba、U、Sr表现出较大的负异常。
分析矽卡岩与岩浆岩微量元素特征值及原始地幔微量元素蛛网图，显示岩浆岩与矽卡岩均表现出右倾趋势，富集元素、亏损元素及元素负异常大体相同，说明成矿作用与岩浆岩关系密切，其中似斑状二长花岗岩的各项特征与矽卡岩最为接近，在成矿作用中可能起主要作用。
（3）微量元素地球化学特征显示，岩浆岩δEu异常系数位于 0.54~0.89，平均值为 0.64，花岗闪长岩与似斑状二长花岗岩均表现出 Eu负异常，δEu介于壳型花岗岩平均值（0.46）与壳幔花岗岩平均值 （0.84）之间，表明岩浆岩可能来自上地幔，后经上升侵入遭到地壳物质的混染作用（王中刚等，1989），岩浆岩δCe异常系数位于0.88~1.22，平均值1.03，整体异常为较弱的正异常，相对而言，花岗闪长岩呈现较弱的正异常，似斑状二长花岗岩呈现较弱的负异常。岩浆岩（La/Sm）N 比值的平均值为 5.40，（Gd/ Yb）N比值的平均值为 1.62，（Sm/Nd）N比值平均值为 0.51。与壳层范围（0.1~0.31），岩浆深源范围（0.5~1.0）相比，得出岩浆岩为中深源（周国兴，2014）。
岩浆岩与大理岩稀土元素化学特征显示，曲线整体为相似右倾模式，稀土元素较富集，含量较稳定，而矽卡岩与矿石的稀土元素变化较大，可能与其形成受多期多阶段的接触交代成矿作用有关；矽卡岩的稀土元素总量平均值位于岩浆岩与大理岩之间，表明矽卡岩的形成是大理岩与岩浆岩接触交代的结果；（La/Sm）N比值平均值反应出，轻稀土分馏程度（轻稀土的富集程度）的大小顺序为岩浆岩＞ 矿石＞矽卡岩＞大理岩；（Gd/Yb）N比值平均值反应出，重稀土的分馏程度（重稀土的富集程度）的大小顺序为矿石＞岩浆岩＞大理岩＞矽卡岩。
5 结论
通过对矿区岩浆岩及矽卡岩相关地球化学特征研究，结合矿床形成位置及相关矿体特征分析，得出如下结果：
（1）似斑状二长花岗岩为具有酸性-高钾钙碱性的 I-型花岗岩，属于准铝质与过铝质之间，偏向准铝质，矿区岩浆岩中花岗闪长岩为具有中酸性-准铝质-高钾钙碱性的S-型花岗岩。
（2）索拉吉尔铜矿在成矿过程中，似斑状二长花岗岩在成矿过程中起主导作用，花岗闪长岩起次要作用，两者成岩物质来源于中深源上地幔，在上升过程中有地壳物质混染，属于壳幔混合型花岗岩。
（3）在今后的找矿工作中要将似斑状二长花岗岩与碳酸盐岩接触带作为重点研究区域。
注释
① 青海省第三地质勘查院.2017. 索拉吉尔铜矿详查报告[R].
