方 向,唐菊興,宋 楊,楊 超,丁 帥,王藝云,王 勤,孫興國(guó),李玉彬,衛(wèi)魯杰,張 志,楊歡歡,高 軻,唐 攀
1)成都理工大學(xué),四川成都 610059;2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037;3)西藏金龍礦業(yè)股份有限公司,西藏拉薩 850000;4)西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì),青海格爾木 816000
巨型斑巖銅礦帶的發(fā)育,是青藏高原最顯著的成礦特征。然而,令人困惑的是,與國(guó)外其他著名斑巖成礦帶相比,西藏長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有一定規(guī)模的淺成低溫?zé)嵋旱V床。直到2014年,唐菊興等(2014)提出位于西藏班公湖—怒江成礦帶西段多龍礦集區(qū)內(nèi)的鐵格隆南屬于超大規(guī)模的淺成低溫?zé)嵋盒豌~(金、銀)礦床,像這樣在斑巖銅礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)巨量淺成低溫礦化的現(xiàn)象在西藏尚屬首例,這一發(fā)現(xiàn)也引起了地質(zhì)學(xué)家們的高度關(guān)注。
多龍斑巖型銅(金)礦集區(qū)是近幾年西藏班公湖—怒江成礦帶最為矚目的找礦發(fā)現(xiàn),2013年隨著鐵格隆南超大型 Cu(Au、Ag)礦床的找礦突破(Cu>500 Mt,Au>50 t,Ag>900t),目前礦集區(qū)內(nèi)已控制銅資源量超過(guò)1600萬(wàn)噸,銅遠(yuǎn)景資源量可觀。專(zhuān)家提出,這一地區(qū)10年的找礦前景有望達(dá)3000萬(wàn)噸銅以及1000噸伴生金的規(guī)模。要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo),正確的找礦理論認(rèn)識(shí)必不可少。但由于多龍礦集區(qū)發(fā)現(xiàn)時(shí)間短,整體研究程度較低,前人只對(duì)區(qū)內(nèi)早期發(fā)現(xiàn)的礦床進(jìn)行了較詳細(xì)的研究(李光明等,2007;李玉彬等,2012;Li et al.,2014)。并且鐵格隆南礦床2013年才被發(fā)現(xiàn),研究工作還處于起步階段,許多關(guān)鍵性科學(xué)問(wèn)題尚不清楚。鑒于此,本文在指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查工作的同時(shí),對(duì)鐵格隆南礦床典型巖心開(kāi)展了綜合科學(xué)編錄,對(duì)新發(fā)現(xiàn)的含礦石英閃長(zhǎng)玢巖和輝鉬礦進(jìn)行了高精度同位素測(cè)年,以期厘清礦床成巖成礦時(shí)代、成巖與成礦關(guān)系,追溯成礦物質(zhì)來(lái)源,并結(jié)合前人資料,探討其形成的地球動(dòng)力學(xué)背景,旨在為多龍地區(qū)區(qū)域找礦和鐵格隆南礦床下一步勘查部署提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。
鐵格隆南銅(金、銀)礦床位于改則縣北西約120 km 的多龍礦集區(qū)內(nèi),區(qū)內(nèi)包括多不雜(超大型)、波龍(超大型)、鐵格隆南(超大型)、拿若、尕爾勤等多處礦床(點(diǎn))。大地構(gòu)造位置處于羌塘地體南緣,班公湖—怒江縫合帶西段北側(cè)(圖1)。班公湖—怒江縫合帶橫貫青藏高原中部,東西延伸長(zhǎng)逾2000 km,是一條巨型縫合帶,由蛇綠混雜巖組成,是公認(rèn)的分隔拉薩地體和羌塘地體的主縫合線(Girardeau et al.,1984;Pan et al.,2012;Metcalfe,2013)。而該縫合帶的構(gòu)造演化歷史,至今尚無(wú)定論。歸納起來(lái)有:(1)洋內(nèi)俯沖帶復(fù)合說(shuō):Srimal(1986)和 Matte等(1996)認(rèn)為該縫合帶是由多條洋內(nèi)俯沖帶復(fù)合而成;(2)單向俯沖說(shuō):班公湖—怒江洋盆在三疊紀(jì)打開(kāi),早侏羅世擴(kuò)張成深海洋盆,晚侏羅世開(kāi)始向北(Kapp et al.,2003;Ding et al.,2003)或向南(Hsü et al.,1995)俯沖消減;(3)雙向俯沖說(shuō):縫合帶經(jīng)歷了晚三疊世—早侏羅世向北俯沖、中晚侏羅世早期—早白堊世向北、向南雙向俯沖、晚白堊世碰撞縫合3個(gè)俯沖消亡階段(朱弟成等,2006;耿全如等,2011)。此外,任紀(jì)舜等(2004)認(rèn)為班—怒帶形成于晚二疊世—早三疊世的特提斯洋。但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為多龍地區(qū)成礦作用與班公湖—怒江洋盆向北俯沖消減作用有關(guān)。
多龍礦集區(qū)內(nèi)出露地層有上三疊統(tǒng)日干配組T3r灰?guī)r、中下侏羅統(tǒng)色哇組J1-2s長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑砂巖、泥質(zhì)板巖、下侏羅統(tǒng)曲色組 J1q砂巖、粉砂巖。最近的地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn),礦集區(qū)內(nèi)以往認(rèn)為的侏羅系曲色組、色哇組地層單元,實(shí)際上是由具復(fù)理石特征的細(xì)碎屑巖,夾大小不等的玄武巖、安山玄武巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖、輝長(zhǎng)巖和超基性巖塊體的增生雜巖帶,因此,耿全如等(2012)將多龍礦集區(qū)的成礦背景定位為增生弧,命名為扎普—多不雜巖漿弧。區(qū)內(nèi)巖漿作用有:早白堊紀(jì)安山巖、安山玢巖以及石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等淺成侵入巖,形成由侵入、噴發(fā)到噴溢的巖漿活動(dòng)序列。漸新統(tǒng)康托組E3k紫紅色砂礫巖不整合覆于中生代地層之上。
圖1 多龍礦集區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)段志明等,2013改繪)Fig.1 Geological map of the Duolong ore concentration area (modified after DUAN et al.,2013)
圖2 鐵格隆南礦區(qū)地質(zhì)圖(a)及16號(hào)勘探線剖面(b)(據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,2014)Fig.2 Geological map of the South Tiegelong ore district (a) showing cross section along No.16 exploration line(b)(modified after Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,2014)
區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造顯著,主要發(fā)育有三組:早期近東西向斷裂構(gòu)造F1、F2、F3;后期北東向斷裂F8、F10、F11、F12、F13;晚期北西向斷裂 F4、F5、F6、F7。幾組構(gòu)造呈似菱形格架(圖1),其中北東向斷裂為主要的控巖構(gòu)造,多數(shù)含礦斑巖體沿該斷裂呈串珠狀產(chǎn)出。
鐵格隆南位于多龍礦集區(qū)內(nèi)北部(圖1),主要出露地層有早中侏羅統(tǒng)色哇組(J1-2s)復(fù)理石或類(lèi)復(fù)理石沉積、下白堊統(tǒng)美日切錯(cuò)組(K1m)陸相中基性火山巖建造、漸新統(tǒng)康托組(E3k)河湖相碎屑巖沉積(圖2a)。侏羅系色哇組長(zhǎng)石石英砂巖和巖屑砂巖構(gòu)成礦化的主要圍巖。
礦化以 Cu礦化為主,細(xì)脈浸染狀、星散-稠密浸染狀、脈狀構(gòu)造;礦石結(jié)構(gòu)以充填、交代作用形成的結(jié)構(gòu)為主,發(fā)育固溶體分離結(jié)構(gòu),主要伴生元素為Au、Ag。礦體總體呈北東向展布,已控制礦體長(zhǎng)約1400 m,寬約800 m,主要賦存于長(zhǎng)石石英砂巖、石英閃長(zhǎng)玢巖以及花崗閃長(zhǎng)斑巖中;剖面上為中間厚,兩端逐漸變薄的漏斗狀(圖2b)。金屬礦物有黃鐵礦、硫砷銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、黃銅礦、黝銅礦、輝鉬礦等,頂部為赤鐵礦、褐鐵礦等金屬氧化物。副礦物有磷灰石、鋯石、金紅石等。
圖3 鐵格隆南礦區(qū)石英閃長(zhǎng)玢巖巖相學(xué)及礦石特征Fig.3 Petrographic and ore characteristics of the South Tiegelong copper (gold-silver) deposit
蝕變主要有地開(kāi)石化、高嶺石化、明礬石化、絹云母化、硅化等。根據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)編錄,由礦床深部至淺部蝕變分帶依次為石英-絹云母-地開(kāi)石化-高嶺石帶、明礬石-地開(kāi)石-高嶺石化帶、地開(kāi)石-高嶺石化帶。該蝕變分帶特征與我國(guó)紫金山高硫型淺成低溫?zé)嵋恒~-金礦床蝕變分帶具有明顯的相似性(張德全等,1991;王少懷等,2009),且該類(lèi)蝕變礦物組合在高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床中亦較為常見(jiàn)(Hedenquist et al.,1994;Sillitoe et al.,2003)。
侵入巖主要為花崗閃長(zhǎng)斑巖和石英閃長(zhǎng)玢巖,兩者均未出露地表,僅在鉆孔中出現(xiàn)?;◢忛W長(zhǎng)斑巖主要見(jiàn)于8線-40線南東側(cè)鉆孔內(nèi),如ZK1604、ZK3212等,呈灰白色,具斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶以長(zhǎng)石、石英、角閃石為主,基質(zhì)為長(zhǎng)英質(zhì)。石英閃長(zhǎng)玢巖主見(jiàn)于 7線、16線南側(cè)等鉆孔內(nèi),如ZK1612等,灰白色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶成分主要為石英、斜長(zhǎng)石、角閃石,基質(zhì)成分為微晶長(zhǎng)石、石英及角閃石等。
本次用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試的樣品采自礦區(qū)ZK1612內(nèi)373 m處的含礦石英閃長(zhǎng)玢巖(圖2b)。樣品新鮮,但礦化蝕變較強(qiáng)(圖 3)。樣品破碎和鋯石挑選由廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成,后將鋯石樣品置于環(huán)氧樹(shù)脂中,磨蝕拋光至鋯石核心出露并進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)顯微照相。在此基礎(chǔ)上觀察鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),避開(kāi)包裹體和裂隙進(jìn)行選點(diǎn)。鋯石 U-Pb定年測(cè)試分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成,詳細(xì)流程及原理參見(jiàn)侯可軍等(2009)。數(shù)據(jù)處理采用Isplot程序。
用于輝鉬礦Re-Os測(cè)試樣品共5件,采自鉆孔巖心,均為細(xì)脈狀輝鉬礦樣品,具體位置見(jiàn)表1。在室內(nèi)無(wú)污染環(huán)境下,將樣品放置雙目鏡下手工挑選出輝鉬礦單礦物,輝鉬礦純度達(dá) 98%以上。同位素測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)測(cè)試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室完成,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS測(cè)定,樣品的化學(xué)處理流程和質(zhì)譜測(cè)定技術(shù)見(jiàn)參考文獻(xiàn)(Du et al.,2004)。
表1 鐵格隆南輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年結(jié)果Table 1 Re-Os isotopic analyses of molybdenite from the South Tiegelong deposit
ZK1612中含礦石英閃長(zhǎng)玢巖的鋯石數(shù)量多,粒度大小在 50 μm×100 μm~150 μm×300 μm 之間,長(zhǎng)寬比為 4:1~1.5:1,形態(tài)一般為柱狀,少數(shù)為渾圓狀,晶體完好,均為無(wú)色透明自形晶,發(fā)育韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu),反映巖漿成因鋯石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(圖4a)。其Th/U值在 0.28~0.74之間,集中于0.4~0.6范圍內(nèi),亦屬于巖漿鋯石的范疇(Crofu et al.,2003)。
顯生宙之后的鋯石采用206Pb/238U年齡更接近其真實(shí)年齡(Compston et al.,1992)。對(duì)于本次樣品,測(cè)點(diǎn)共 25個(gè),其206Pb/238U 年齡區(qū)間為116.35~124.75 Ma,且主要集中分布于諧和曲線上或附近(圖4b),說(shuō)明鋯石同位素體系未受干擾,其206Pb/238U加權(quán)平均值年齡(120.2±1.0) Ma能代表含礦石英閃長(zhǎng)玢巖的結(jié)晶年齡。
輝鉬礦樣品的 Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 1,187Re含量為 230.5~1227 μg/g,187Os含量為 452.7~2441 ng/g。輝鉬礦模式年齡分布于117.8~119.4 Ma內(nèi),平均模式年齡為(118.45 ±0.76) Ma(MSWD=0.33)。在187Re-187Os圖解上,樣品擬合較好,形成一條良好的等時(shí)線,其等時(shí)線年齡為(119.0±1.4) Ma(MSWD=0.34),等時(shí)線年齡與加權(quán)平均年齡在誤差范圍內(nèi)的一致,顯示了數(shù)據(jù)的可靠性(圖5a,b)。
鐵格隆南礦區(qū)成礦元素以銅為主,伴生金、銀,深部可見(jiàn)鉬礦化,符合斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒偷V床成礦元素的空間分布特征。根據(jù)野外地質(zhì)編錄,鉬與銅、金、銀元素成礦同屬該斑巖-淺成低溫?zé)嵋合到y(tǒng),所以本次實(shí)驗(yàn)獲得的輝鉬礦等時(shí)線年齡(119.0±1.4) Ma可代表礦床的成礦年齡。實(shí)驗(yàn)獲得的石英閃長(zhǎng)玢巖LA-ICP-MS 鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(120.2±1.0) Ma,成巖成礦年齡近于一致,成礦略晚于成巖,表明礦床形成于早白堊世且二者屬于同一成巖成礦系統(tǒng)。
圖4 鐵格隆南含礦石英閃長(zhǎng)玢巖鋯石陰極發(fā)光和測(cè)試點(diǎn)位圖(a)以及鋯石U-Pb諧和圖(b)Fig.4 Cathodoluminescence images as well as test positions of zircons in mineral-bearing quartz diorite porphyry from the South Tiegelong deposit (a) and concordia diagram for zircon U-Pb isotopic dating (b)
圖5 鐵格隆南礦區(qū)輝鉬礦Re-Os同位素等時(shí)線年齡(a)與加權(quán)平均年齡值圖解(b)Fig.5 Isochron diagram (a) and weighted average model age(b) of Re-Os isotopes of molybdenite from the South Tiegelong deposit
圖6 鐵格隆南礦區(qū)斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)示意圖Fig.6 Diagrammatic diagram of porphyry-epithermal metallogenic system in the South Tiegelong deposit
以上成巖成礦年齡與位于礦區(qū)南西3 km外的多不雜、波龍斑巖型銅金礦床的成巖成礦年齡一致:佘宏全等(2009)通過(guò)SHIRMP鋯石U-Pb以及輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年確定多不雜的含礦斑巖成巖年齡為(120.9±2.4) Ma,成礦年齡為(118.0±1.5) Ma;祝向平等(2011)通過(guò)輝鉬礦 Re-Os同位素測(cè)年得到波龍斑巖銅金礦的成礦年齡為(119.4±1.3) Ma。李金祥等(2010)發(fā)現(xiàn)多不雜在116 Ma左右還有期含礦斑巖侵入,兩期礦化疊加才成就了多不雜斑巖銅金礦床。該時(shí)間正好也是鐵格隆南花崗閃長(zhǎng)斑巖的成巖時(shí)期(待刊資料),而這一時(shí)期是否形成礦化,需進(jìn)一步探討。但鐵格隆南與多不雜、波龍?jiān)诔蓭r成礦時(shí)間及巖漿侵位序次上的一致,空間位置的相近,表明三個(gè)礦床的成礦作用受控于統(tǒng)一的構(gòu)造-巖漿成礦系統(tǒng),且根據(jù)鐵格隆南的礦床類(lèi)型及礦化特征,推測(cè)鐵格隆南淺成低溫?zé)嵋盒?Cu(Au、Ag)礦體深部應(yīng)隱伏有大型的斑巖型銅-金礦體,與其共同構(gòu)成一個(gè)斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)(圖6)。
Re在地幔和地核中比在地球其他各圈層中有更富集的趨勢(shì),通常各礦床中與地幔成礦物質(zhì)有成生聯(lián)系的輝鉬礦有較高的 Re含量,而與殼源成礦物源有成因聯(lián)系的輝鉬礦含 Re較低(Foster et al.,1996;Stein et al.,1998),因此,輝鉬礦中Re含量可以指示成礦物質(zhì)的來(lái)源。Mao等(1999)通過(guò)對(duì)比中國(guó)各主要含鉬礦床中輝鉬礦 Re含量,提出來(lái)源于地幔、殼?;旌虾偷貧さ妮x鉬礦 Re含量各降低一個(gè)數(shù)量級(jí)(n×10-4→n×10-5→n×10-6)。鐵格隆南銅(金、銀)礦的輝鉬礦 Re含量變化于 366×10-6~1952×10-6,平均913×10-6,與多不雜、波龍輝鉬礦Re含量相似(佘宏全等,2009;祝向平等,2011),預(yù)示鐵格隆南以及多不雜、波龍等礦集區(qū)內(nèi)礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源于地?;蛞缘蒯N镔|(zhì)為主,巨量金屬物質(zhì)的聚集可能與殼幔邊界巖漿的混染作用有關(guān)。
班公湖—怒江縫合帶是條橫貫青藏高原中部的重要構(gòu)造縫合帶,它西起班公湖,向東經(jīng)改則、東巧、丁青、碧土,向南與昌寧—孟連帶相接(潘桂棠等,1997),其演化過(guò)程與礦床的形成密切相關(guān)。關(guān)于班公湖—怒江洋的俯沖方向,有向北、向南、南北雙向俯沖等多種觀點(diǎn)。隨著研究的不斷深入,其向北俯沖的事實(shí)已日趨清晰,而對(duì)于特提斯洋盆的具體閉合時(shí)間,還存在晚侏羅世(曲曉明等,2013);晚侏羅世末—早白堊世初(陳玉祿等,2002),早白堊世之后(李光明等,2011)等不同觀點(diǎn),以至于對(duì)該帶成礦作用的大地構(gòu)造背景還有不同的認(rèn)識(shí)。關(guān)于斑巖成礦系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)背景問(wèn)題,Richards(2009)發(fā)現(xiàn)除了形成于俯沖階段的島弧型斑巖銅礦外,斑巖型銅±鉬±金礦床和相關(guān)熱液型金礦也可以在板塊俯沖及其之后的各階段形成。其中,大陸環(huán)境斑巖銅礦在青藏高原岡底斯大量發(fā)育(Hou et al.,2009)。相比之下,多龍地區(qū)成礦作用研究還處于起步階段。李金祥等(2008)對(duì)多不雜斑巖銅金礦床巖石學(xué)研究后,認(rèn)為多不雜的含礦斑巖具有埃達(dá)克巖性質(zhì),并與高Nb玄武巖空間密切共生,表現(xiàn)為一套“埃達(dá)克巖質(zhì)交代的火山巖系列”,代表了島弧俯沖構(gòu)造背景。李光明等(2011)發(fā)現(xiàn)多龍地區(qū)廣泛出露的早白堊紀(jì)火山巖組合具有增生弧的特征。鐵格隆南作為與多不雜、波龍同時(shí)代形成的礦床,本次工作亦獲得該礦床花崗閃長(zhǎng)斑巖的巖石地球化學(xué)分析數(shù)據(jù),在 Pearce等(1984)的構(gòu)造環(huán)境判別圖解上,樣品落在島弧火山巖區(qū)域(待刊)。但是,由于目前對(duì)于多龍地區(qū) 120 Ma左右構(gòu)造環(huán)境的認(rèn)識(shí)分歧較大,僅從巖石地球化學(xué)的角度很難準(zhǔn)確地判斷礦床形成的區(qū)域構(gòu)造背景,因此本文暫不做構(gòu)造背景的定論。但不可否認(rèn)的是,中生代以來(lái)班公湖—怒江洋俯沖作用和增生造山作用,在羌塘地體南緣誘發(fā)了大量巖漿活動(dòng),在洋殼組分的參與下,形成了大規(guī)模的銅、金成礦作用。
1)通過(guò) LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年,獲得鐵格隆南石英閃長(zhǎng)玢巖成巖年齡(120.2±1.0) Ma;輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年獲得輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡(119.0 ±1.4) Ma,說(shuō)明鐵格隆南淺成低溫?zé)嵋盒豌~(金、銀)礦床成巖成礦于早白堊世,成礦稍晚于成巖,與多不雜、波龍等斑巖型銅金礦床成巖成礦時(shí)代一致,表明其成礦作用受控于統(tǒng)一的構(gòu)造-巖漿成礦系統(tǒng)。
2)鐵格隆南銅(金、銀)礦床輝鉬礦Re含量變化于 366×10-6~1952×10-6之間,平均 913×10-6,與多不雜、波龍輝鉬礦Re含量相似,顯示礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源于地?;蛞缘蒯N镔|(zhì)為主,巨量金屬物質(zhì)的聚集可能與殼幔邊界巖漿作用的混染有關(guān)。
3)中生代以來(lái)班公湖—怒江洋俯沖作用和增生造山作用,在羌塘地體南緣誘發(fā)了大量巖漿活動(dòng),在洋殼組分的參與下,形成了大規(guī)模的銅、金成礦作用。
致謝:本文在成文過(guò)程中得到項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和西藏地質(zhì)五隊(duì)人員的支持和幫助,在此深表謝意!感謝中國(guó)鋁業(yè)礦產(chǎn)資源有限公司為筆者的野外工作和室內(nèi)工作提供的資助。同時(shí)感謝編輯老師以及審稿專(zhuān)家為本文提出的寶貴意見(jiàn)。
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