曹曉民,董 濤,余海軍,張向飛,熊 波,張傳昱,段召艷,杜斌
(1.云南省地質(zhì)調(diào)查院,云南 昆明 650216;2. 自然資源部三江成礦作用及資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650051;3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081)
云南省香格里拉市格咱銅多金屬礦集區(qū)(以下簡(jiǎn)稱格咱礦集區(qū))位于三江成礦帶云南段北東部香格里拉市格咱鄉(xiāng)一帶,區(qū)內(nèi)有目前云南省規(guī)模最大的普朗銅礦山,已建成投產(chǎn),年產(chǎn)銅金屬量大于5 萬(wàn)噸,經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。格咱礦集區(qū)是云南省乃至全國(guó)重要的銅多金屬資源基地之一。
自上世紀(jì)70 年代以來(lái)區(qū)域上開(kāi)展了大量地質(zhì)工作,格咱礦集區(qū)在成礦地質(zhì)背景研究與礦床勘查評(píng)價(jià)等方面取得了許多重要成果,特別是1999 年國(guó)土資源大調(diào)查與2010 年找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃開(kāi)展以來(lái),取得了許多新進(jìn)展?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)礦床(點(diǎn))50余處,其中評(píng)價(jià)超大型礦床1 處,大型礦床3 處,中型礦床7 處(曹曉民等,2014a),礦床成因類型有斑巖型、矽卡巖型、熱液型、沉積改造型等,涉及銅、鉬、鎢、鐵、鉛鋅、銻、金、瓦板巖等多個(gè)礦種(圖1)。近年來(lái)隨著研究工作的不斷深入,部分礦床規(guī)模不斷擴(kuò)大,顯示了巨大的找礦潛力。
圖1 格咱斑巖帶大地構(gòu)造位置圖(a)和地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Tectonic map(a)and geological sketch map(b)of Geza porphyry belt
區(qū)域地質(zhì)演化與成礦作用復(fù)雜多樣,前人做了許多研究工作,如侯增謙、曲曉明等對(duì)義敦島弧碰撞造山帶的形成過(guò)程與演化歷史進(jìn)行了研究,認(rèn)為印支期發(fā)生大規(guī)模俯沖造山作用(238 ~210Ma),形成義敦火山巖漿??;燕山晚期(138 ~73Ma)島弧碰撞造山帶發(fā)生造山后伸展作用,形成A 型花崗巖帶;喜馬拉雅期發(fā)生陸內(nèi)造山作用(65 ~15Ma),伴隨喜馬拉雅期花崗巖的侵位和拉分盆地的形成(侯增謙等,2001)。楊岳清等(2002)認(rèn)為中甸弧的演化經(jīng)歷了洋殼俯沖(235 ~210 Ma)、陸陸碰撞(88 ~80 Ma)和陸內(nèi)匯聚(28 Ma)三大造山作用。李文昌等(2010)進(jìn)一步將義敦多島弧-盆系的生成、發(fā)展和演化劃分為俯沖造山作用時(shí)期(238 ~210 Ma)→碰撞造山作用時(shí)期(208 ~138 Ma)→后造山伸展作用時(shí)期(138 ~65 Ma)→喜馬拉雅期陸內(nèi)造山作用時(shí)期(65 ~15 Ma)4 個(gè)階段。
以上研究成果,對(duì)于確定區(qū)域地質(zhì)演化總體格架具有重要指示意義。然而,地質(zhì)演化過(guò)程與成礦的關(guān)系一直是困擾本區(qū)實(shí)現(xiàn)找礦突破的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。其針對(duì)二疊紀(jì)以來(lái)從洋陸轉(zhuǎn)化到陸內(nèi)擠壓伸展等不同地質(zhì)演化時(shí)期(階段)的時(shí)限及劃分、動(dòng)力來(lái)源、成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床(體)的賦存分布等多個(gè)因素間相互作用關(guān)系的系統(tǒng)研究還存在不足,筆者從區(qū)內(nèi)沉積、巖漿、變質(zhì)、構(gòu)造、礦床、礦物、巖性特征等入手,系統(tǒng)梳理區(qū)內(nèi)地質(zhì)演化過(guò)程,重點(diǎn)研究不同地質(zhì)時(shí)期主要成巖成礦作用特征與礦床形成分布的關(guān)系,以期對(duì)區(qū)內(nèi)擴(kuò)大已有礦床規(guī)模,指導(dǎo)深部找礦提供依據(jù)。
格咱礦集區(qū)位于甘孜-理塘弧盆系之義敦-沙魯里島弧(T3)南段與上揚(yáng)子古陸塊之鹽源-麗江被動(dòng)陸緣(Pz2)結(jié)合部位,北西為中咱陸塊,南東經(jīng)甘孜-理塘結(jié)合帶與上揚(yáng)子古陸塊相連,是甘孜-理塘洋殼向西俯沖作用的產(chǎn)物。礦集區(qū)涉及三江(造山帶)成礦省與上揚(yáng)子(陸塊)成礦省兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元,主體位于香格里拉(陸塊)成礦帶云南段北東側(cè),屬香格里拉(島?。〤u-Pb-Zn-W-Mo-Au礦帶,面積約4500 km2。
其經(jīng)歷了印支期、燕山期及喜馬拉雅期等多期次構(gòu)造演化,具有獨(dú)特的沉積建造、火山建造,發(fā)育與侵入作用、變質(zhì)作用、構(gòu)造作用有關(guān)的類型多樣的地層巖石組合,賦存有數(shù)量巨大、種類繁多的銅多金屬礦及瓦板巖等非金屬礦產(chǎn)。
區(qū)內(nèi)出露地層主要有二疊系洛吉組(Plj);三疊系坪子組(T1p)、尼汝組(T2n)、曲嘎寺組(T3q)、圖姆溝組(T3t)、喇嘛亞組(T3lm)。二疊系洛吉組(Plj)分布于南東洛吉一帶,為基性火山巖夾碎屑巖,火山巖中枕狀構(gòu)造、繩狀構(gòu)造及淬縮裂紋發(fā)育,碎屑巖中見(jiàn)遞變粒序?qū)永?、水平層理及韻律層理,屬半深海—深海沉積環(huán)境,厚度>2444m。三疊系坪子組(T1p)與洛吉組(Plj)呈整合接觸,以凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖為主,夾泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖及灰質(zhì)角礫巖,局部見(jiàn)熔結(jié)凝灰?guī)r、玄武巖,為斜坡—深水盆地海底扇沉積,厚>1565m。尼汝組(T2n)與下伏坪子組(T1p)呈整合接觸,以微粒狀大理巖為主,為淺海相沉積,厚>1726m。曲嘎寺組(T3q)主要由砂泥質(zhì)巖、碳酸鹽巖及中基性火山巖組成,屬活動(dòng)型淺海至半深海沉積,厚>3563m;生物群有雙殼類、珊瑚、牙形刺等,形成時(shí)代主要為晚三疊世卡尼期早期,是紅山式銅多金屬礦形成的重要圍巖。圖姆溝組(T3t)為一套火山-沉積巖系,早期形成深海相復(fù)理石建造,中期盆地活動(dòng)帶沉積了海相火山-復(fù)理石建造,晚期沉積了深海斜坡濁積巖建造,厚>4082m;中下部含大量雙殼類及少量菊石、頭足類等,并以海燕蛤動(dòng)物群為主,屬特提斯海型生物群,從生物組合面貌看,為晚三疊世卡尼期中、晚期至諾利期,為普朗、雪雞坪等銅礦床的重要圍巖。喇嘛亞組(T3lm)巖性為長(zhǎng)石石英砂巖、雜砂質(zhì)石英砂巖、石英砂巖與碳質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖互層,夾煤線或薄煤層,厚>681m;早期形成于水體較深之強(qiáng)還原沉積環(huán)境,晚期顯示淺海陸棚環(huán)境沉積。
火山巖發(fā)育,主要賦存在二疊系—三疊系中統(tǒng)(洛吉組—尼汝組)、三疊系上統(tǒng)(圖姆溝組—曲嘎寺組)兩套地層中,前者為陸緣裂谷火山巖組合,后者為弧后盆地-島弧火山巖組合。
二疊系—三疊系中統(tǒng)(洛吉組—尼汝組)陸緣裂谷火山巖組合主要出露于東部三江口—洛吉—尼汝一帶,為基性火山巖夾碎屑巖,屬海相噴發(fā)產(chǎn)物,巖石化學(xué)特征顯示為大陸裂谷堿性玄武巖至拉斑玄武巖系列,為陸緣裂谷-洋盆的產(chǎn)物。
三疊系上統(tǒng)(圖姆溝組—曲嘎寺組)弧后盆地-島弧火山巖組合為碎屑巖-碳酸鹽巖-火山巖混合沉積,火山巖以基性、中基性火山熔巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r為主,發(fā)育沖刷構(gòu)造及粒序?qū)永?、平行層理。地層總厚度較大,火山巖所占比例變化較為明顯,以曲嘎寺組中部一段厚約360m 的火山熔巖、火山碎屑巖較為集中。巖石地球化學(xué)特征多顯示弧后盆地或匯聚型板塊邊緣玄武巖的特征,應(yīng)屬洋盆向西俯沖、消減過(guò)程中形成的弧后盆地火山-沉積建造組合。
區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育,主要有晚三疊世火山弧石英閃長(zhǎng)巖組合、白堊紀(jì)后造山過(guò)堿性-鈣堿性花崗巖組合、古近紀(jì)后造山堿性-偏堿性巖組合。晚三疊世火山弧石英閃長(zhǎng)巖組合的巖石類型為石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖,含少量的閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)花崗巖等,呈巖株、巖枝狀產(chǎn)出,與上三疊統(tǒng)圖姆溝組、曲嘎寺組呈侵入接觸;總體呈北西向展布,從西向東侵入巖有由中性—中酸性—酸性演化的趨勢(shì),總體為火山弧I型花崗巖,屬高鉀鈣堿性和鉀玄巖系列,是區(qū)內(nèi)斑巖型銅礦床的主要成礦母巖。晚白堊世后造山過(guò)堿性-鈣堿性花崗巖組合呈近南北向展布,穿越不同的構(gòu)造單元,其成巖成礦具有高度的一致性;巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等,呈巖株、巖枝狀分布于休瓦促、熱林、紅山深部等地,總體為A型花崗巖,其成礦作用強(qiáng)烈,以鉬、鎢為主。古近紀(jì)后造山堿性—偏堿性巖組合穿越不同的構(gòu)造單元,其成巖成礦具有高度的一致性,巖石類型為正長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖等,呈巖株、巖枝狀分布于甭哥等地,巖石化學(xué)明顯具高鉀富堿特征,是區(qū)內(nèi)斑巖型金礦的成礦母巖,常伴生有鉛鋅銅等多金屬礦。
主要有區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用、動(dòng)力變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用,并形成相應(yīng)的巖石組合。一是發(fā)育區(qū)域低溫動(dòng)力變質(zhì)作用,變質(zhì)程度較低,為低綠片巖相,多表現(xiàn)為碎屑巖類變質(zhì)為變砂巖、板巖、千枚巖,碳酸鹽類巖石變質(zhì)為結(jié)晶灰?guī)r、細(xì)晶大理巖等,在三疊系地層中產(chǎn)出瓦板巖等礦床;二是動(dòng)力變質(zhì)作用普遍,主要發(fā)生在斷裂帶或其旁側(cè),片理化發(fā)育,伴有動(dòng)力變質(zhì)巖產(chǎn)出,有構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、碎斑巖等,沿?cái)嗔鸦虼渭?jí)碎裂帶產(chǎn)出有中-低溫?zé)嵋盒豌~鉛鋅多金屬礦床;三是接觸變質(zhì)作用較為發(fā)育,分布于侵入巖體周圍,有角巖化、矽卡巖化、大理巖化等,形成角巖類、矽卡巖類、大理巖等巖石,產(chǎn)出有矽卡巖型銅鉛鋅鐵多金屬礦床。
總體為北西向的復(fù)式背斜,由一系列北北西向至北西向的緊閉褶皺組成。斷裂構(gòu)造發(fā)育,由地表形跡與交切關(guān)系顯示主要有三組,早期以北西向和近南北向?yàn)橹?,北西向斷裂多為壓性,近南北向走向斷裂多為張性斷裂;北東向或近東西向斷裂形成時(shí)間最晚,活動(dòng)的同時(shí)改造了前兩組斷裂。
區(qū)內(nèi)與成礦作用關(guān)系密切的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要有三期:第一期是晚三疊世弧陸碰撞時(shí)期,表現(xiàn)為晚三疊世早—中期甘孜-理塘小洋盆向西俯沖消減時(shí)期,形成早期安山玄武巖為主的中基性火山-沉積巖系(曲嘎寺組),晚期安山巖、英安巖為主的中酸性火山-沉積巖系(圖姆溝組),顯示格咱巖漿弧由不成熟島弧到成熟島弧的發(fā)展過(guò)程。晚三疊世晚期洋盆封閉,在格咱一帶發(fā)生同熔型中-中酸性巖漿活動(dòng),其中晚末期的石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖與礦化關(guān)系密切,其熱液蝕變強(qiáng)烈,形成典型的斑巖型銅礦床系列,如普朗、雪雞坪等多個(gè)礦床(點(diǎn))。第二期為侏羅—白堊紀(jì)陸內(nèi)匯聚時(shí)期,表現(xiàn)為酸性巖漿侵入,以鎢、鉬礦化為主,部分巖體與碳酸鹽巖接觸帶在背斜核部、穹窿、斷裂等構(gòu)造有利部位形成斑巖型-矽卡巖型銅鉬多金屬礦床,如紅山、銅廠溝等。第三期發(fā)生在喜馬拉雅早期,印度洋板塊向歐亞板塊俯沖,造成研究區(qū)內(nèi)陸內(nèi)伸展裂陷,發(fā)育正長(zhǎng)(斑)巖-二長(zhǎng)(斑)巖類,巖體蝕變強(qiáng)烈,以金礦化為主,具有甭哥斑巖型金礦等。
位于格咱礦集區(qū)西側(cè)的香格里拉陸塊,古生代屬揚(yáng)子陸塊西部邊緣的一部分,晚古生代中晚期,因甘孜-理塘洋的開(kāi)啟,而裂離揚(yáng)子陸塊(侯增謙等,2003),晚三疊世甘孜-理塘洋殼俯沖,形成義敦-沙魯里島弧帶,作為格咱礦集區(qū)主要載體的格咱島弧位于義敦-沙魯里島弧帶南段。通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)沉積建造、巖漿活動(dòng)、變形變質(zhì)、巖石組合、構(gòu)造作用、礦化蝕變等地質(zhì)特征的分析,結(jié)合區(qū)域上前人工作成果,將區(qū)內(nèi)與成礦關(guān)系密切的地質(zhì)演化劃分為兩個(gè)時(shí)期四個(gè)階段:第一個(gè)時(shí)期為二疊紀(jì)—晚三疊世洋-陸轉(zhuǎn)換時(shí)期(P—T3),其可劃分為甘孜-理塘洋盆的發(fā)展演化(P—T2)、甘孜-理塘洋盆的俯沖消減及碰撞造山(T3)兩個(gè)階段;第二個(gè)時(shí)期為晚三疊世末期至古近紀(jì)的陸內(nèi)發(fā)展演化時(shí)期(J—K—E),具體劃分為白堊紀(jì)板內(nèi)伸展(K)、古近紀(jì)碰撞后板內(nèi)伸展走滑(E)二個(gè)階段。不同的地質(zhì)發(fā)展演化階段具有不同的地質(zhì)作用與成礦作用特征,形成區(qū)內(nèi)成礦時(shí)代、礦床成因、礦物組合各具特色且數(shù)量眾多的礦床(點(diǎn))(圖2)。
圖2 香格里拉格咱礦集區(qū)地質(zhì)演化與成礦示意圖Fig.2 Geological and metallogenic models for the polymetallic mineral concentration district in the Xiangri-La
早二疊世中晚期以來(lái),隨著甘孜-理塘洋的進(jìn)一步發(fā)展形成被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境,在東側(cè)裂陷及洋盆邊緣部位產(chǎn)出一套過(guò)渡型鈣堿性-堿性基性火山-沉積建造(二疊紀(jì)洛吉組及坪子組一部),由于環(huán)境較為動(dòng)蕩,常形成鈣硅質(zhì)復(fù)理石,總體為陸棚-斜坡相快速沉積?;鹕綆r巖石地球化學(xué)特征主要顯示為大陸板內(nèi)-離散型大陸邊緣玄武巖的特征,總體與麗江地區(qū)的二疊紀(jì)峨眉山組玄武巖較為相似,屬陸緣裂谷構(gòu)造背景。生物組合有、珊瑚等,形成時(shí)代為早二疊世晚期—晚二疊世(陳應(yīng)明等,1999①;黃建國(guó)等,2000②)。
早三疊世—中三疊世早期,東側(cè)的甘孜-理塘洋持續(xù)擴(kuò)張。于早三疊世形成一套海相碎屑巖夾熔結(jié)凝灰?guī)r、玄武巖組合(坪子組),與下伏二疊系洛吉組(Plj)地層呈整合接觸。早三疊世Olenekian期至中三疊世Anisian期形成一套淺海相碳酸鹽巖、碎屑夾基性火山熔巖組合(尼汝組),屬海相噴發(fā)及沉積產(chǎn)物,火山巖巖石類型有蝕變玄武巖及杏仁狀玄武巖,巖石化學(xué)成分及標(biāo)準(zhǔn)礦物特征顯示為拉斑系列??煞謨蓚€(gè)階段,早階段火山巖稀土曲線右傾,輕稀土中等富集,稀土曲線同E-MORB 型相似,微量元素配分曲線同過(guò)渡型玄武巖相似,巖石具大陸殼特征,為大陸邊緣裂谷-初始小洋盆過(guò)渡帶之噴發(fā)產(chǎn)物;晚階段火山巖稀土曲線右傾,輕稀土略富集,稀土曲線同E-MORB 型相似,巖石K2O、P2O5偏低,其中P2O5含量(0.26% ~0.39%)與洋中脊玄武巖(0.14%)接近,K2O 含量(0.08% ~0.47%)與洋中脊玄武巖(0.14%)接近,為初始小洋盆噴發(fā)之產(chǎn)物。由上可知,甘孜-理塘初始小洋盆形成于中三疊世晚期。
甘孜-理塘洋盆的俯沖消減作用在中三疊世晚期才開(kāi)始,在三江口-白漢場(chǎng)蛇綠混雜巖西側(cè)的洛吉、馬廠一帶出現(xiàn)了藍(lán)閃石等低溫-高壓變質(zhì)礦物,清楚地指示了向西的俯沖極性,其演化可分為三個(gè)階段。
中三疊世晚期—晚三疊世早期,甘孜-理塘小洋盆停止擴(kuò)張并開(kāi)始向西俯沖消減,發(fā)育了曲嘎寺組以安山玄武巖為主的中基性火山-沉積巖組合,屬活動(dòng)型淺海至半深海沉積環(huán)境,其基性巖具島弧拉斑玄武巖特征,屬堿性系列,具高TiO2、低SiO2特征,與大陸裂谷堿性玄武巖相似,稀土元素配分曲線呈右傾,輕稀土富集,LREE/HREE =9.05,Eu 略顯負(fù)異常,且富集Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Ba 等元素,表明巖漿源具有裂谷型巖漿巖特有的富集特征,微量元素配分曲線同火山弧型相似,形成于前島弧期弱拉張環(huán)境,屬收斂早期不成熟島弧環(huán)境中的產(chǎn)物,是紅山式銅多金屬礦形成的重要圍巖。
晚三疊世中期,洋盆繼續(xù)向西俯沖,使區(qū)內(nèi)巖漿弧進(jìn)一步發(fā)展為成熟島弧,發(fā)育了圖姆溝組以安山巖、英安巖為主的中酸性火山-沉積巖組合。其中酸性火山巖屬于鉀富集型島弧火山巖,巖石地球化學(xué)具TiO2、CaO低、與高鉀安山巖相近;σ =3.48~4.08,屬堿性系列;稀土元素配分曲線呈右傾式,LREE/HREE為15.44 ~15.58,輕稀土強(qiáng)烈富集;富集Sr、Ba、Th、Rb、K元素特征,微量元素配分曲線同火山弧型相一致,暗示其形成于島弧期擠壓環(huán)境,為板塊邊緣火山活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)島弧中心的產(chǎn)物,是甘孜-理塘洋盆向西俯沖消減,中咱陸塊東緣由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)化為活動(dòng)大陸邊緣過(guò)程中形成的島弧火山-沉積巖系(黃建國(guó)和張留清,2005;尹光侯等,2005),為普朗、雪雞坪等銅礦床的重要圍巖。
晚三疊世晚期洋盆封閉,在格咱一帶發(fā)生同熔型中—中酸性巖漿活動(dòng),總體為火山弧I型花崗巖,以石英二長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗斑巖為主(李文昌和曾普勝,2007;曾普勝等,2006;任濤等,2011;冷成彪等,2007),多表現(xiàn)出高鉀鈣堿性和鉀玄巖系列,斑巖體富集大離子親石元素Sr、K、Rb、Ba、Th,相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Ta、Nb、P、Hf、Ti。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖上表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損、銪弱負(fù)異常至無(wú)異常,表明其產(chǎn)出于俯沖構(gòu)造環(huán)境,并受到地殼物質(zhì)的混染,結(jié)合S、Pb、Sr-Nd-Hf同位素及Re 同位素含量資料分析,共同指示印支晚期斑巖Cu 多金屬成礦物質(zhì)主要來(lái)自于深部巖漿,主要起源于俯沖洋殼板片的部分熔融和上地幔,并受到少量地殼物質(zhì)的混染(呂伯西等,1993;譚雪春等,1985③;冷成彪等,2008a,b;曹殿華等,2009;任濤等,2011;侯增謙等,2003)。
區(qū)內(nèi)出露的最新地層為上三疊統(tǒng)喇嘛亞組(T3lm)碎屑巖夾煤線或薄煤層,顯示淺海陸棚環(huán)境沉積,頂部為一套典型的陸相沉積,常見(jiàn)大型單向斜層理,說(shuō)明當(dāng)時(shí)有河流相的沉積,含雙殼類和植物化石。缺失侏羅系、白堊系地層,顯示自晚三疊紀(jì)末以來(lái)區(qū)內(nèi)地史演化轉(zhuǎn)入陸內(nèi)演化階段。
在三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交的弧-陸碰撞作用中,早期大陸板片俯沖形成同碰撞花崗巖帶(約200 Ma)(侯增謙等,2004),晚期造山后伸展作用,在區(qū)內(nèi)發(fā)育有晚白堊世后造山過(guò)堿性-鈣堿性花崗巖組合,呈近南北向展布,穿越不同的構(gòu)造單元,其成巖成礦具有高度的一致性,巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等,呈巖株、巖枝狀分布于休瓦促、熱林、紅山深部等地,形成A型花崗巖帶(138 ~75Ma)(侯增謙等,2004),巖石化學(xué)成分上以富硅、富堿,貧水,低CaO、MgO,呈準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過(guò)鋁質(zhì),REE 呈“海鷗式”分布,富Ta、Zr、Nb、Ga、Y,貧Ba、Sr、Eu(侯增謙等,2001;曲曉明等,2003),按照張旗的Sr-Yb花崗巖分類方案,多屬極低Sr高Yb花崗巖類,形成于板內(nèi)伸展環(huán)境。該期侵入巖成礦作用強(qiáng)烈,以Mo、W為主,伴生Cu、Au等多金屬組分,形成斑巖-矽卡巖-熱液脈型鎢鉬多金屬礦,主成礦時(shí)期多在88 ~77 Ma 之間(楊岳清等,2002;侯增謙等,2003a;李建康等,2007;李文昌等,2011;余海軍和李文昌,2016;張向飛等,2017;Zhang et al.,2020,2021),產(chǎn)出休瓦促鎢鉬礦、熱林鉬礦、銅廠溝鉬銅礦等礦床。部分巖體上侵于印支期巖體內(nèi)或一側(cè),顯示疊加復(fù)合成礦現(xiàn)象,如紅山-紅山牛場(chǎng)淺部出露印支期侵入巖體,深部出露燕山期斑巖體,形成斑巖型-矽卡巖型Cu-Mo(Pb、Zn)多金屬礦床(李文昌等,2011;曹曉民等,2014c)。
隨著喜馬拉雅早期印度-亞洲大陸的碰撞,受青藏高原碰撞隆升陸內(nèi)造山作用的影響,古近紀(jì)在區(qū)域上主要表現(xiàn)為陸內(nèi)走滑作用,形成古近紀(jì)后造山堿性-偏堿性巖組合,巖性以正長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖為主,呈巖株、巖枝狀分布于甭哥等地。巖石地球化學(xué)顯示高鉀富堿特征,巖漿起源于地幔,具殼-幔混合特征,主要是幔源母巖漿上侵過(guò)程中同化部分地殼圍巖的產(chǎn)物。成礦流體主要為巖漿流體和后期大氣降水,為高中溫,中等含鹽度,礦石的硫化物S、Pb 同位素也表明,成礦物質(zhì)來(lái)自于下地殼及上地幔。同時(shí),大規(guī)模走滑斷裂切割巖石圈,誘發(fā)含銅多金屬的幔源巖漿活動(dòng),并使金活化,產(chǎn)生一系列熱液活動(dòng)中心,形成了大型—超大型富堿斑巖以Au-Mo-Cu 為主的多金屬成礦系統(tǒng)(李文昌等,2010a,b)。
在格咱地區(qū),50.2Ma(40Ar/38Ar年齡)的亞雜英安斑巖和29.2 Ma(K-Ar 年齡)的甭哥正長(zhǎng)斑巖的發(fā)現(xiàn)(曾普勝,2002)限定適應(yīng)大陸碰撞應(yīng)變的大規(guī)模走滑活動(dòng)發(fā)生于50 ~30Ma,是與66 ~58Ma 的主碰撞造山事件相對(duì)應(yīng)的后造山巖石構(gòu)造組合,顯示區(qū)內(nèi)侵入體成巖成礦作用形成于碰撞后板內(nèi)伸展走滑構(gòu)造環(huán)境。
該期侵入巖成礦作用強(qiáng)烈,以Au 為主,伴生Cu、Pb、Zn等多金屬組分,形成的斑巖-矽卡巖-熱液型Au-Pb-Zn多金屬礦床是同一構(gòu)造-巖漿-熱液成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物。成礦作用通常疊加于早期的斑巖及斑巖型礦化體之上,普遍具有不同程度的金礦化,如甭哥金礦及亞雜鉛鋅多金屬礦等。
區(qū)內(nèi)金屬礦床的形成與巖漿侵入活動(dòng)密切相關(guān),目前發(fā)現(xiàn)的礦床(點(diǎn))中有超過(guò)95%的礦體直接賦存于巖體及接觸帶中,其余的礦床(點(diǎn))附近也發(fā)現(xiàn)有侵入巖體出露,顯示出與巖漿活動(dòng)的密切關(guān)系。針對(duì)主要礦床的礦床成因、成礦物質(zhì)來(lái)源、成巖成礦年齡等方面前人做了大量工作,礦床(點(diǎn))的就位機(jī)制與區(qū)內(nèi)晚三疊世、白堊紀(jì)、古近紀(jì)三期巖漿侵入活動(dòng)高度一致,顯示區(qū)內(nèi)主要存在三期成礦作用(表1),即印支晚期(221 ~199 Ma)、燕山晚期(88 ~77 Ma)、喜馬拉雅早期(50 ~28 Ma)成礦作用,尤以印支晚期、燕山晚期為甚,圍繞含礦斑巖體形成眾多斑巖-矽卡巖-熱液脈型銅鉬金鐵鉛鋅銻礦床系列,并顯示出成礦作用的長(zhǎng)期性、繼承性特點(diǎn),后期成礦往往疊加于早期成礦之上,使成礦物質(zhì)得以不斷富集(李文昌等,2010b;曹曉民等,2012④,2014b;余海軍和李文昌,2016;余海軍,2018),構(gòu)成了資源潛力巨大的格咱銅多金屬礦集區(qū)。
區(qū)內(nèi)發(fā)育印支期島弧階段的殼幔型中—中酸性淺成斑(玢)巖,主要為閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖組成的復(fù)式巖體。含礦斑巖體是巖漿演化晚期的石英二長(zhǎng)斑巖體、花崗斑巖,通常較小,與石英閃長(zhǎng)玢巖過(guò)渡。均侵入于三疊系上統(tǒng)(圖姆溝組—曲嘎寺組)弧后盆地-島弧火山巖組合中,該組合由砂板巖、碳酸鹽巖夾中—酸性火山巖構(gòu)成,火山巖巖性以變質(zhì)安山巖、蝕變杏仁狀玄武安山巖、蝕變英安巖、蝕變流紋巖為主,巖石主要屬亞堿性系列,少數(shù)偏堿性系列,主要為富鈉質(zhì)、鈉質(zhì),少數(shù)鉀質(zhì)、富鉀質(zhì)巖石。其中,亞堿性巖石絕大多數(shù)為亞堿性鈣堿系列玄武巖-安山巖組合。
與安山巖同源的淺成中—酸性斑(玢)巖以石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)斑巖為主,少量為二長(zhǎng)斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等,侵入活動(dòng)時(shí)間為221 ~199 Ma(曾普勝等,2003;冷成彪等,2008a;李文昌等,2009;曹殿華等,2009;龐振山等,2009;楊帆等,2011;任江波等,2011),成巖成礦時(shí)間大體一致,礦化以銅多金屬礦為主。
印支晚期是區(qū)內(nèi)最重要的成礦時(shí)期,侵入的中—中酸性斑(玢)巖體既是成礦物質(zhì)的來(lái)源,也是礦床的載體。具典型的“斑巖型”礦化:巖體中心部位,為鉀化硅化帶(內(nèi)側(cè)),節(jié)理密集發(fā)育,產(chǎn)生“面型”銅礦化,形成大透鏡狀礦體;邊部的絹英巖化帶,具“線型”礦化,形成條帶狀礦體;外緣的青盤巖化帶,形成脈狀礦體。礦體主要賦存于斑巖體內(nèi),少數(shù)位于外接觸帶附近,形成以殼幔型中—中酸性淺成含礦斑(玢)巖體為中心的礦床系列,成礦元素具有以復(fù)式中酸性斑(玢)巖體為中心的對(duì)稱環(huán)帶狀分帶特點(diǎn),Cu、Mo 在內(nèi)帶,Pb、Zn、Ag、Sb 等在外帶(曹曉民等,2014b)。產(chǎn)有普朗、雪雞坪、爛泥塘等超大—大型斑巖型銅礦(Li et al.,2011,2017)及帕納牛場(chǎng)輝銻礦(李文昌等,2009)。
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普朗斑巖銅礦礦床地質(zhì)特征:含礦斑巖體侵入于圖姆溝組二段地層中,圍巖巖性為灰至深灰色板巖、粉砂質(zhì)絹云板巖、變質(zhì)砂巖等。礦體嚴(yán)格受巖體和構(gòu)造裂隙、圍巖蝕變控制。含礦巖石主要為石英二長(zhǎng)斑巖,其次為(石英)二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖,根據(jù)對(duì)礦石中石英二長(zhǎng)斑巖礦石中石英、黃鐵礦的流體包裹體測(cè)溫結(jié)果,溫度集中在200 ~300℃,而穿插于礦石中的黃銅礦-石英脈的均一溫度為158℃。礦區(qū)成礦溫度為150 ~300℃。蝕變有鉀化、硅化、絹云母化、鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化、綠簾石化。礦化有黃鐵礦化、黃銅礦化、磁黃鐵礦化、輝鉬礦化、方鉛礦化、褐鐵礦化(范玉華等,2011⑤;曹曉民等,2014c)。石英二長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖的鋯石U-Pb 年齡221~211.8 Ma;末期花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb 年齡為206.3Ma(龐振山等,2009)。石英-輝鉬礦階段的輝鉬礦Re-Os 年齡大致為(213 ±3.8)Ma(曾普勝等,2004),其形成年齡相互之間十分相近,顯示成礦作用于印支晚期完成(曾普勝等,2004)。
燕山晚期區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈,發(fā)育后造山過(guò)堿性-鈣堿性花崗巖組合,呈近南北向展布,侵入地層為三疊系上統(tǒng)圖姆溝組、喇嘛亞組,并疊加于印支期巖漿作用之上。巖體和圍巖的侵入關(guān)系十分明顯,在和砂泥質(zhì)圍巖接觸時(shí),在其外接觸帶普遍產(chǎn)生角巖化,和碳酸鹽巖接觸時(shí)常形成接觸交代矽卡巖。侵入巖巖性以二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主,少數(shù)為黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖,局部出露花崗閃長(zhǎng)斑巖,巖石化學(xué)成分上富硅、富堿,貧水,低Al2O3、CaO、MgO,呈準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì),REE 呈“海鷗式”分布,富Ta、Zr、Nb、Ga、Y,貧Ba、Sr、Eu(侯增謙等,2001;曲曉明等,2003),深源淺成,屬A 型花崗巖類,形成于板內(nèi)伸展環(huán)境。從各礦床的S、Pb、Sr同位素及Re 同位素含量資料分析,成礦物質(zhì)主要為殼幔混合,以殼源物質(zhì)為主(呂伯西等,1993;李健康等,2007;徐興旺等,2006;尹光侯等,2009;李文昌等,2011)。
侵入活動(dòng)時(shí)間主要集中在88 ~78 Ma 之間(李文昌等,2013;Wang et al.,2014a,b;He et al.,2018;Zhang et al.,2020,2021;楊岳清等,2002;侯增謙等,2003a;李建康等,2007;余海軍和李文昌,2016;張向飛等,2017;徐興旺等,2006;王新松等,2011)。其成巖成礦具有高度的一致性,以斑巖體為中心,成礦元素從巖體向外,由Mo、W(Cu)→Cu、Au→Pb、Zn、Ag,構(gòu)成較完整的斑巖成礦系統(tǒng)(曹曉民等,2014c),形成斑巖型-矽卡巖型鉬銅礦(紅山銅鉬礦、銅廠溝鉬銅礦、熱林鉬礦)→石英脈型鎢鉬礦-含金錫鎢富銀鉛鋅的多金屬型礦床(休瓦促、沙都格勒、亞雜、沃迪措)系列。
由此可見(jiàn),燕山晚期以斑巖型Mo、W為主的成礦作用不是一個(gè)獨(dú)立和個(gè)別的成礦事件,是晚白堊世整個(gè)區(qū)域上燕山運(yùn)動(dòng)的巖漿-流體-成礦體系的一部分,其成礦作用疊加于印支期巖漿成礦作用之上,使得區(qū)內(nèi)許多重要礦床得到進(jìn)一步富集。如普朗、雪雞坪、郎都等斑巖、矽卡巖礦床(任濤等,2009)。流體包裹體研究結(jié)果表明,礦床形成過(guò)程中存在地球化學(xué)特征不同的兩套成礦流體系統(tǒng),對(duì)應(yīng)形成有高溫、高鹽度流體和低溫、低鹽度流體,顯示區(qū)內(nèi)成礦作用一期為主,多期、復(fù)合疊加成礦作用的特點(diǎn)。
紅山斑巖-矽卡巖銅鉬礦礦床地質(zhì)特征:礦區(qū)出露地層主要有三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組和圖姆溝組,總體為一單斜構(gòu)造,巖層傾向240°,傾角60° ~80°。礦區(qū)巖漿侵入活動(dòng)有兩期,早期為與圖姆溝組中安山巖、英安巖同源的淺成斑(玢)巖,形成于印支晚期214 Ma(譚雪春等,1985③),地表零星出露于礦區(qū)北東側(cè),圍巖蝕變?nèi)酰c礦化關(guān)系不密切;晚期巖漿侵位于礦區(qū)深部,巖性為石英二長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖,活動(dòng)時(shí)間80.2 ~77.6Ma(李文昌等,2011),石英-輝鉬礦階段的輝鉬礦Re-Os年齡大致為(77 ±2)Ma(徐興旺等,2006),兩者十分相近,并經(jīng)野外工作證實(shí),礦床主成礦時(shí)期應(yīng)為燕山晚期。含礦巖性主要為斑巖、矽卡巖,另有少量角巖,礦體頂、底板主要為大理巖、角巖,部分為矽卡巖。礦體與圍巖呈漸變關(guān)系,其中斑巖體中以鉬礦為主,矽卡巖中主要賦存銅礦,外圍鉛鋅礦品位變富。由巖體向外形成明顯的斑巖型(鉬)→矽卡巖型(銅)→熱液型(鉛鋅)蝕變礦化分帶。
喜馬拉雅期是青藏高原碰撞隆升陸內(nèi)造山階段,印度-亞洲大陸碰撞在區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為陸內(nèi)走滑作用,并控制堿性花崗巖和花崗斑巖的發(fā)育,同時(shí),大規(guī)模走滑斷裂切割巖石圈,誘發(fā)含銅多金屬的幔源巖漿活動(dòng),并使金活化,產(chǎn)生一系列熱液活動(dòng)中心,形成了大型—超大型富堿斑巖以Au-Mo-Cu為主的多金屬成礦系統(tǒng)(李文昌等,2010a,b)。
侵入體巖性以正長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖為主,巖石化學(xué)明顯具高鉀富堿特征。巖漿起源于地幔,具殼-?;旌咸卣?,主要是幔源母巖漿上侵過(guò)程中同化部分地殼圍巖的產(chǎn)物,成礦流體主要為巖漿流體和后期大氣降水,為高中溫,中等含鹽度,礦石的硫化物S、Pb 同位素也表明,成礦物質(zhì)來(lái)自于下地殼及上地幔。在格咱地區(qū),亞雜英安斑巖的40Ar/38Ar 年齡50.2Ma 和甭哥正長(zhǎng)斑巖的K-Ar年齡29.2 Ma(曾普勝,2002)限定適應(yīng)大陸碰撞應(yīng)變的大規(guī)模走滑活動(dòng)發(fā)生于50 ~30Ma。其斑巖-矽卡巖型Au-Pb-Zn多金屬礦床是同一構(gòu)造-巖漿-熱液成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物。成礦作用通常疊加于早期的斑巖及斑巖型礦化體之上,普遍具有不同程度的金礦化。
甭哥斑巖金礦礦床地質(zhì)特征:礦區(qū)出露地層為三疊系上統(tǒng)圖姆溝組二段(T3t2),巖性為深灰色板巖、變質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)絹云板巖、安山巖、英安巖、流紋巖,夾火山碎屑巖。斷裂發(fā)育,以北西向斷裂為主,北東向次之。巖漿侵入活動(dòng)有兩期,早期巖性為石英閃長(zhǎng)玢巖、正長(zhǎng)斑巖,形成于印支晚期201.4 Ma(曹殿華等,2007);晚期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,共圈閉有巖體、巖脈31 個(gè),出露面積均較小,呈近南北向分布,推測(cè)深部可能相連成一個(gè)大的斑巖體,主要巖石類型有黑云母正長(zhǎng)斑巖,煌斑巖等,其中以正長(zhǎng)斑巖分布較廣,活動(dòng)時(shí)間29.2 ~28.2 Ma(曾普勝,2002;李光勛,1987),成礦元素以金礦為主,金礦體賦存于斑巖體內(nèi),礦床成因類型與北衙金礦相似,屬與喜馬拉雅期富堿斑巖體有關(guān)的金銅礦。
由此可知,區(qū)內(nèi)眾多銅鉬金多金屬礦床(點(diǎn))的形成與三期巖漿侵入活動(dòng)密切相關(guān),即相互獨(dú)立又互有聯(lián)系,顯示出巖漿成巖的多期性、復(fù)合性及成礦的專屬性、疊加性、多樣性、系統(tǒng)性特點(diǎn)(李文昌等,2013;Li et al.,2017,2021)。相應(yīng)地產(chǎn)出有三類成巖(礦)系統(tǒng),一是印支期I型花崗巖成礦系統(tǒng),巖性以石英二長(zhǎng)斑(玢)巖為主,由內(nèi)向外成礦元素組合特征為Cu(Fe、Mo)→Pb、Zn、Sb,如普朗銅礦、欠雖鐵礦、帕納牛場(chǎng)輝銻礦;二是燕山期I/A型花崗巖成礦系統(tǒng),巖性以二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主,由內(nèi)向外成礦元素組合特征為Mo、W→Cu→Pb、Zn、Ag,如休瓦促鎢鉬礦、銅廠溝鉬銅礦;三是喜馬拉雅期堿性—偏堿性花崗巖成礦系統(tǒng),巖石類型為正長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖等,由內(nèi)向外成礦元素組合特征為Au→Cu(Mo)→Pb、Zn、Ag,如甭哥金礦。在地質(zhì)演化過(guò)程中三期巖漿活動(dòng)及成礦熱液往往沿區(qū)域性繼承活動(dòng)斷裂帶侵入,后期巖漿成礦作用往往對(duì)前期成礦作用進(jìn)行疊加、改造,使區(qū)內(nèi)成礦元素不斷富集,形成了現(xiàn)今區(qū)內(nèi)復(fù)雜、多樣的成礦元素及礦床(點(diǎn))組合,如紅山、雪雞坪、普朗、甭哥等礦區(qū)均發(fā)現(xiàn)有多期巖漿作用。
自晚古生代以來(lái),隨著甘孜-理塘洋的開(kāi)啟,香格里拉陸塊作為揚(yáng)子陸塊西部邊緣的一部分而裂離,進(jìn)入了長(zhǎng)達(dá)3 億年的地質(zhì)演化歷程,其間經(jīng)歷了印支期俯沖消減、島弧形成及晚期的碰撞造山、燕山期陸內(nèi)匯聚及晚期伸展地殼沉降、喜馬拉雅早期陸內(nèi)伸展裂陷及走滑等多期、多幕次地質(zhì)事件。在長(zhǎng)期復(fù)雜多樣的演化過(guò)程中,伴隨三期主要構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生了相應(yīng)的巖漿侵入與成礦作用,具有長(zhǎng)期性、繼承性特點(diǎn),形成獨(dú)特的巖石、礦物及礦床成礦系列組合,賦存了豐富的銅鉬金多金屬礦產(chǎn)資源。
云南省三年找礦行動(dòng)計(jì)劃成果(2010—2012年)顯示,區(qū)內(nèi)主要礦種資源量銅金屬量825 萬(wàn)噸,鉛鋅金屬量74 萬(wàn)噸,鉬金屬量31 萬(wàn)噸,鐵礦石量1139 萬(wàn)噸(曹曉民等,2014a),且隨著勘查工作的深入,已有礦床規(guī)模在進(jìn)一步擴(kuò)大,目前普朗、紅山等生產(chǎn)礦山已產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),隨著研究工作的深入,現(xiàn)有資料顯示,許多小型礦床(點(diǎn))的深部及外圍尚有較大找礦潛力,是區(qū)內(nèi)勘查工作部署的重點(diǎn)方向。故系統(tǒng)梳理區(qū)內(nèi)地質(zhì)演化與成巖成礦的關(guān)系,總結(jié)礦床形成及分布規(guī)律,對(duì)于縮小找礦靶區(qū),指導(dǎo)工程布置施工,擴(kuò)大礦床規(guī)模實(shí)現(xiàn)深部找礦突破均具有重要意義。
致謝:本文的野外和資料整理工作得到了云南省地質(zhì)調(diào)查院礦產(chǎn)所多位同事和普朗銅礦劉華武、吳維虎、吳練榮的大力支持;此外,本文行文過(guò)程中得到了施玉北正高級(jí)工程師、程勝輝正高級(jí)工程師、李蓉工程師、曾妍工程師的支持,在此一并致謝。
注釋:
①陳應(yīng)明,黃建國(guó),金建才,等,1999. 1:5 萬(wàn)欠雖、紅山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]. 昆明:云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì).
②黃建國(guó),段國(guó)璽,尹光侯,等,2000. 1:5 萬(wàn)五村、屬都海、移山幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].昆明:云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì).
③譚雪春,曾群望,蘇文寧,1985. 滇西東部斑巖與斑巖銅礦[R].昆明:云南省地質(zhì)科學(xué)研究所
④曹曉民,張世權(quán),范玉華,等,2012. 云南省中甸地區(qū)銅多金屬礦評(píng)價(jià)地質(zhì)報(bào)告[R].
⑤范玉華,曹曉民,張世權(quán),等,2011. 云南省迪慶普朗銅礦區(qū)勘探報(bào)告[R].昆明:云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司,云南省地質(zhì)調(diào)查院.