西藏岡底斯東部夕卡巖型-角巖型銅多金屬礦床地質(zhì)特征及成因

西藏岡底斯東部夕卡巖型-角巖型銅多金屬礦床地質(zhì)特征及成因

甲瑪銅多金礦床是岡底斯成礦帶取得新采礦重大進展的大型礦床。這也是開展社會調(diào)查和商業(yè)調(diào)查的典范。該礦床距驅(qū)龍斑巖型銅鉬礦床平距僅三十多公里,已經(jīng)和驅(qū)龍銅礦一起成為拉薩經(jīng)濟圈重要的礦業(yè)雙子星。甲瑪銅多金屬礦早在20世紀(jì)50年代初就已經(jīng)發(fā)現(xiàn),但由于歷年來對礦床類型的認(rèn)識、礦權(quán)的歸屬等存在較大的爭議,更因勘查經(jīng)費少、勘查不系統(tǒng)等原因,導(dǎo)致自20世紀(jì)80年代末開始以來找礦工作沒有取得重大突破,而且對礦床成因認(rèn)識的不一致,并由此導(dǎo)致礦床找礦方向出現(xiàn)偏差。杜光樹等(1998)在集多年研究的基礎(chǔ)上,出版了《噴流成因夕卡巖與成礦——以西藏甲馬銅多金屬礦床為例》專著,認(rèn)為甲馬銅多金屬礦床屬典型的海底噴流沉積礦床;姚鵬等(2002)通過多方角度的研究認(rèn)為甲瑪銅多金屬礦床層狀夕卡巖與典型的、傳統(tǒng)的巖漿熱液接觸交代夕卡巖存在較大差異,而與噴流型礦床及其共生的熱水沉積巖有較大的相似性,認(rèn)為礦床形成于晚侏羅世—早白堊世的兩次成礦作用。潘鳳雛等(2002)、王全海等(2002)也認(rèn)為該礦床應(yīng)屬于噴流沉積礦床成因。但受到當(dāng)時研究手段和方法的限制,以上作者缺乏系統(tǒng)的成礦年代學(xué)方面的研究,所得成礦時代和成因認(rèn)識存在局限性。馮孝良等(2001)、李光明等(2005)、連玉等(2008)以及本文等通過研究認(rèn)為甲瑪銅多金屬礦屬與巖漿作用有關(guān)的夕卡巖型礦床,認(rèn)為甲瑪銅多金屬礦床是岡底斯成礦帶斑巖-夕卡巖成礦系統(tǒng)的組成部分。1拉雅期陸緣巖漿弧內(nèi)地層分區(qū)礦區(qū)位于西藏特提斯構(gòu)造域?qū)姿?念青唐古拉(地體)板片中南部(圖1)。岡底斯-念青唐古拉地體,自北向南分為:班戈-嘉黎早燕山期陸緣巖漿弧、措勤-納木錯晚燕山期弧后盆地、念青唐古拉斷隆、岡底斯晚燕山-早喜馬拉雅期陸緣巖漿弧等四個次級構(gòu)造單元。礦區(qū)位于岡底斯晚燕山-早喜馬拉雅期陸緣巖漿弧中段北部。甲瑪?shù)V區(qū)及鄰近區(qū)域的地層主要為被動陸緣火山沉積巖系,包括上三疊統(tǒng)麥隆崗組、中下侏羅統(tǒng)葉巴組、上侏羅統(tǒng)卻桑溫泉組和多底溝組、下白堊統(tǒng)林布宗組、楚木龍組、塔龍拉組,甲瑪銅多金屬礦的主礦體就賦存于多底溝組與林布宗組之層間構(gòu)造中。甲瑪銅多金屬礦主要礦體為夕卡巖型銅多金屬礦體、角巖型銅鉬礦體,前者賦存在下白堊統(tǒng)林布宗組(K1l)砂板巖、角巖(頂板)與上侏羅統(tǒng)多底溝組(J3d)灰?guī)r、大理巖(底板)的層間構(gòu)造中,或甲瑪-卡軍果推覆構(gòu)造體系中的多底溝組(J3d)灰?guī)r、大理巖中;后者分布于林布宗組角巖中。少量花崗斑巖脈中銅鉬礦化也很強烈。2礦體特征各礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模等特征見表1。2.1礦物蝕變特征礦區(qū)圍巖蝕變有熱接觸圍巖蝕變和熱液交代圍巖蝕變兩種,發(fā)育角巖化及大理巖化、夕卡巖化、絹云母化、硅化、黑云母化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、鉀化及泥化等。甲瑪圍巖蝕變可分為四期,從早到晚依此為:巖漿巖期、熱接觸變質(zhì)期、夕卡巖期、熱液期(石英-硫化物期和碳酸鹽-硫化物期)。巖漿巖中的蝕變主要為鉀化(黑云母化、鉀長石化為主)、黃鐵絹云巖化、硅化、青磐巖化、泥化為主,具有斑巖銅礦常見的蝕變,尤其是礦化中心的泥化特別強烈,ZK1616、ZK3216(圖2、圖3、圖4)等孔角巖型鉬(銅)礦石中發(fā)育強烈的泥化。巖漿的侵位導(dǎo)致熱接觸圍巖蝕變形成多底溝組碳酸鹽巖大理巖化,林布宗組砂板巖形成規(guī)模宏大的角巖化,其中角巖化的范圍為大于40km2,這樣規(guī)模的熱蝕變預(yù)示深部必定有隱伏的巖漿巖。其中夕卡巖化根據(jù)礦物組合主要分為石榴石子石夕卡巖化、透輝石夕卡巖化、硅灰石夕卡巖化。與成礦密切相關(guān)是硅化、黃鐵絹云巖化。在空間上,從上而下,總的蝕變分布是:角巖化、石榴子石夕卡巖化+透輝石夕卡巖化+硅灰石夕卡巖化、大理巖化。角巖、夕卡巖、大理巖中均發(fā)育硅化和黃鐵絹云巖化。角巖和夕卡巖帶之間有過渡現(xiàn)象,大理巖中也有夕卡巖化。2.2礦石分類及依據(jù)根據(jù)礦石構(gòu)造進行分類主要有浸染狀礦石和細脈浸染狀礦石,約占總體儲量的95%以上,次要類型為稠密浸染狀礦石、塊狀礦石。依據(jù)礦區(qū)主要有用礦物組合對礦石進行分類,主要類型有黃銅礦礦石、黃銅礦—斑銅礦—黝銅礦礦石、黃銅礦—輝鉬礦礦石、輝鉬礦礦石、方鉛礦—閃鋅礦礦石等六大類;次要類型為:黃銅礦—黃鐵礦礦石等。根據(jù)礦石有用組分進行分類主要有銅礦石、鉛鋅(銅)礦石、鉛礦石、銅鉬礦石或鉬銅礦石、銅鉛鋅礦石或鉛鋅銅礦石等六類。采礦權(quán)范圍內(nèi)以銅礦石、銅鉬礦石、鉛鋅(銅)礦石為主。主要的金屬礦物包括黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝銅礦、銅藍、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、硫鈷礦、鎳礦物、鉍礦物、碲銀礦、黃鐵礦、毒砂、藍輝銅礦、輝砷銅礦、孔雀石、硅孔雀石、藍銅礦、自然銅、自然金、自然銀、雄黃、雌黃、鏡鐵礦、赤銅礦、褐鐵礦等。2.3成礦元素地球化學(xué)礦區(qū)內(nèi)成礦元素的平面分帶由SW向NE總體表現(xiàn)為(鄭文寶等,待刊):Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn(Cu+Au+Ag)→Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo(圖2),從地表、淺地表到深部,礦化由鉛鋅礦化向銅鉬礦化、鉬礦化變化規(guī)律明顯,構(gòu)成了一個完整的與巖漿作用有關(guān)的成礦元素分帶、礦石礦物分帶,反映了從遠離成礦中心至礦化中心形成低溫至高溫的元素組合、礦物組合演化規(guī)律。以礦區(qū)中部0號勘探線剖面為例,從圖5可以看出(注:Au,Ag元素含量單位為10-6;Cu,Mo,PbZn元素含量單位為10-2),0號勘探線剖面上的元素分帶總體由地表至礦體延深方向(30°方向從SW至NE)表現(xiàn)為Pb+Zn→Cu→Cu+Mo→Mo。剖面上分帶特征同平面上完全一致(圖2),表明了熱液來源于北東部,成礦中心在則古朗一帶(圖2)。3地球化學(xué)特征甲瑪長英質(zhì)斑巖的常量元素變化范圍較大,但相對集中,SiO2變化于59.58%~73.16%,表現(xiàn)為富K2O,過鋁質(zhì)(ASI>1.1),低Mg,并富F(平均0.08%)、Cl(平均0.02%)的特點,為過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性和鈣堿性巖(圖6)(汪雄武等,待刊),與岡底斯含礦斑巖相類似,具埃達克巖的巖漿親緣性。稀土元素總量變化在70.35×10-6~175.01×10-6之間,平均為116.47×10-6,高Sr、低Y和Yb,具明顯的正Sr異常和明顯的Nb、Ta、Ti負(fù)異常,大離子親石元素Rb、Ba、Sr富集,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE分布模式為向右傾斜的平滑曲線,屬于輕稀土富集型,且輕稀土分餾明顯,具有殼/幔源混合的特點。在Y-Sr/Y圖解中(圖7),投點于岡底斯含礦斑巖區(qū),具明顯埃達克巖的地球化學(xué)親和性(汪雄武等,待刊)。甲瑪似埃達克質(zhì)巖具高K2O的典型特征,具有高鉀似埃達克質(zhì)特點,具C型埃達克巖特征。甲瑪似埃達克巖的206Pb/204Pb變化于17.344~18.530之間,207Pb/204Pb變化于15.362~15.644之間208Pb/204Pb變化于37.522~38.914之間,與岡底斯含礦斑巖的同位素對比特征相類似(侯增謙,2003)。金屬硫化物只有在高氧逸度的情況下才能發(fā)生分解進入到熱液流體,甲瑪似埃達克巖的含水、高氧化態(tài)及富揮發(fā)份的特征,為成礦元素的析出、運移提供了必要的條件,使得埃達克巖巖漿不斷萃取富鉀基性巖漿中的銅、鉬、金等金屬硫化物,為礦床的形成提供了物質(zhì)保障。4成巖成礦年齡早年由于測試方法的局限,主要的研究者集中采用K-Ar法(杜光樹等,1998)、磷灰石裂變徑跡法(袁萬明等,2001)確定成巖成礦年齡,存在一定的誤差,從而得出與地質(zhì)特征不符的結(jié)論。隨后,李光明等(2005)認(rèn)為甲瑪?shù)V區(qū)輝鉬礦的模式年齡介于15.4~15.5Ma之間,187Re-187Os等時線年齡為(15.18±0.98)Ma,從而提出了該礦床不屬于晚侏羅世的海底噴流成礦。4.1蝕變過程中pb的部分丟失位于礦區(qū)南西至南部出露地表的象背山、塔龍尾、獨立峰和東風(fēng)埡巖體是甲瑪?shù)V區(qū)及其外圍規(guī)模最大的花崗斑巖體,巖石類型分別為花崗斑巖、蝕變石英閃長玢巖、弱硅化花崗斑巖和蝕變花崗斑巖。該四個巖體的地表露頭距離礦區(qū)內(nèi)的主礦體1~2km,目前,認(rèn)為其與礦體的形成關(guān)系不密切(汪雄武等,待刊)。4件巖體的鋯石測試所獲得的206Pb/238U表面年齡值變化范圍較大(圖8),顯示可能存在原生鋯石在后期蝕變過程中Pb的部分丟失。排除丟失鉛對和諧的206Pb/238U表面年齡值的影響,塔龍尾蝕變石英閃長玢巖體的質(zhì)量平均年齡值為16.27±0.31Ma(MSWD=1.9)(圖8a),象背山花崗斑巖巖體的質(zhì)量平均年齡值為15.99±0.34Ma(MSWD=2.5)(圖8b),獨立峰弱硅化花崗斑巖巖體的質(zhì)量平均年齡值為15.31±0.24Ma(MSWD=3.8)(圖8c),東風(fēng)埡蝕變花崗斑巖脈的質(zhì)量平均年齡值為14.81±0.16Ma(MSWD=1.5)(圖8d),以上的測試及計算方法較為客觀、真實地反映了四個巖體的侵位時限。可以看出,地表出露的花崗斑巖侵位稍早于閃長玢巖,而且花崗斑巖侵位似乎以塔龍尾為中心,分別向東西向延展。與輝鉬礦的成礦年齡相比,花崗斑巖的侵位年齡稍早,而閃長玢巖相對較晚,這與野外地質(zhì)事實一致。此外,東風(fēng)埡巖體中可見一捕虜鋯石(長板狀),其年齡值為147Ma(DFY-10),位于岡底斯巖基的成巖年齡時限內(nèi),代表了岡底斯洋封閉的時限。同時,表明形成巖體的物質(zhì)部分來自岡底斯巖基的重熔。4.2成礦后斑巖脈甲瑪銅多金屬礦區(qū)內(nèi)地表、坑道、采坑和鉆孔中揭露的斑巖脈類型多樣,成巖時間也是早晚不一,是多期次巖漿活動的產(chǎn)物。根據(jù)斑巖脈與成礦的先后關(guān)系,可劃分出成礦前斑巖脈、成礦同期斑巖脈和成礦后斑巖脈三大類。部分斑巖發(fā)生較強的蝕變,發(fā)育鉀化、硅化、泥化等,銅鉬礦化強,以輝鉬礦和黃銅礦化為主。部分斑巖脈則明顯地穿切夕卡巖,形成時間晚于夕卡巖,但仍有礦化,略晚于主成礦期的斑巖。另一類斑巖脈基本未礦化,蝕變?nèi)?穿切早期斑巖,應(yīng)屬于成礦后侵位的斑巖。應(yīng)立娟等(待刊)對含礦花崗斑巖和含礦花崗閃長斑巖的鋯石進行SHRIMPU-Pb年齡測定,得到的諧和年齡為14.2±0.2Ma和14.1±0.3Ma(圖9),成巖年齡基本一致。由于本次的兩件斑巖樣品屬于含礦斑巖脈,但又晚于輝鉬礦的成礦年齡,推斷屬于主成礦期晚期侵入的斑巖脈。4.3輝鉬礦r-os的同位素年齡5花崗質(zhì)巖漿侵位按照最新的勘查成果和以上初步的研究成果,初步總結(jié)礦床模型如下:隨著印度-亞洲大陸的碰撞,至始新世末形成由北向南的推覆-滑覆構(gòu)造,這種推覆-滑覆構(gòu)造優(yōu)先在碳酸鹽巖層和砂板巖層間形成良好的擴容空間,滑覆面繼承了層面成為重要的容礦空間,砂板巖、或角巖化的砂板巖則形成良好的蓋層。中新世Langhian期(15Ma年左右)花崗斑巖、石英斑巖、花崗質(zhì)巖漿的侵入(隱伏巖體在16勘探線-40線之間,中心在ZK3216附近),帶來金屬物質(zhì)、流體和硫。巖漿活動不僅帶來物質(zhì),也作為流體源、熱源驅(qū)動流體形成典型的斑巖型-接觸帶夕卡巖型-接觸帶角巖型銅或鉬鉛鋅多金屬礦,沿滑覆構(gòu)造-擴容空間形成夕卡巖型銅多金屬礦體,這種夕卡巖型銅多金屬礦體可位于巖體的外圍甚至可達數(shù)公里(甲瑪?shù)V體長可大于4000米)。由于夕卡巖型礦體形成于推覆-滑覆的構(gòu)造中,由此形成上陡下緩的成礦空間,致使甲瑪銅金屬礦的淺部礦體陡傾斜(礦體傾角大于50°),深部礦體緩傾斜(礦體傾角小于20°)。角巖型礦體主要形成于熱液源附近,形成巨厚的(最厚大于700米)角巖型鉬銅礦體(ZK3216揭露厚達700多米的角巖型礦體,Mo平均品位0.07%)。巖體的侵位形成規(guī)模大于40km2的角巖化和規(guī)模更大的大理巖化。從熱源、流體源向外,形成分帶明顯的夕卡巖型-角巖型銅鉬鉛鋅多金屬礦,礦體由深部向淺部露頭處或由巖體端向遠離巖體端形成Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+Zn)→Pb+Zn→Au的成礦元素分帶現(xiàn)象,具有高溫→中低溫成礦演化的特點,礦物組合也具有相同的特征。6成礦地質(zhì)特征(1)甲瑪銅多金屬礦屬于典型的與斑巖-夕卡巖礦床成礦系列,夕卡巖型銅鉬鉛鋅金銀礦體受控于推覆滑覆構(gòu)造和層間構(gòu)造控制,角巖型銅鉬礦體受控于熱源附近的破碎強烈的角巖的控制。夕卡巖型礦體厚250米以上,角巖型礦體達700米以上,礦體厚度大,Cu、Mo、Au、Ag、Pb、Zn均形成大型礦床。(2)礦床成礦時代是中新世Langhian期(15Ma年左右),含礦巖漿巖相對富鉀,屬高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列,在巖漿演化過程中顯示鈣堿性巖系-高鉀鈣堿性系的演化趨勢,為閃長玢巖-花崗斑巖的巖石系列,巖漿在結(jié)晶分異過程中受到了外來物質(zhì)的混染,在高氧化狀態(tài)的巖漿源區(qū)經(jīng)歷了中—低程度的分離結(jié)晶過程,并顯示一定程度與基性巖巖漿混合的特征。(3)成礦元素和礦物組合分帶明顯,礦體由深部向淺部露頭處或由巖體端向遠離巖體處形成Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+Zn)→Pb+Zn→Au的成礦元素分帶現(xiàn)象,具有高溫→中低溫成礦演化的特點,礦石礦物有從輝鉬礦→輝鉬礦+黃銅礦→黃銅礦+斑銅礦+黝銅礦+輝鉬礦→黃銅礦+斑銅礦+黝銅礦+(輝鉬礦)→方鉛礦+閃鋅礦+斑銅礦+黃銅礦+(輝鉬礦)→方鉛礦+閃鋅礦→自然金組合的演化趨勢。(5)甲瑪銅多金屬礦的勘查打破了青藏高原夕卡巖型+角巖型銅多金屬礦床規(guī)模小、礦體不連續(xù)、品位不均勻的傳統(tǒng)認(rèn)識,夕卡巖型礦床可以形成超大型礦床,這對岡底斯數(shù)十處夕卡巖型礦床的勘查和評價具有重要的指導(dǎo)意義。2007年底,在中國黃金集團的支持下,中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所在前人地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上根據(jù)礦體產(chǎn)出的基本特征,結(jié)合岡底斯成礦帶的成礦特點,以斑巖-夕卡巖型銅多金屬礦床的成礦系列理論指導(dǎo)找礦勘查,對該礦床進行了全面的地質(zhì)勘探和系統(tǒng)的研究工作,不僅取得了重大的找礦突破,而且在構(gòu)造控礦、礦體特征、礦床成因研究等方面取得重要進展。根據(jù)2008、2009年的勘查成果(唐菊興等,2009),該礦床已經(jīng)成為岡底斯中東段最重要夕卡巖型礦床之一,銅、鉬、鉛鋅、伴生金、伴生銀均達到大型以上規(guī)模。礦區(qū)出露地層主要為下白堊統(tǒng)林布宗組(K1l)砂板巖、角巖(礦體頂板,部分地區(qū)的角巖中銅鉬礦化強烈)以及上侏羅統(tǒng)多底溝組(J3d)灰?guī)r、大理巖(礦體底板,有些小礦體賦存在大理巖中),在牛馬塘一帶有少量第四系出露(圖2)。甲瑪I號夕卡巖型主礦體主要受多底溝組與林布宗組的層間構(gòu)造及甲瑪-卡軍果推覆構(gòu)造體系的控制;除Ⅰ號礦體產(chǎn)于層間構(gòu)造中,另有8個夕卡巖型小礦體均產(chǎn)于礦區(qū)滑覆體內(nèi),受滑覆構(gòu)造控制。礦區(qū)巖漿巖主要呈巖枝、巖脈產(chǎn)出,巖石類型包括花崗斑巖、黑云母二長花崗斑巖、花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖、閃長玢巖、閃長巖、閃斜煌斑巖、角閃輝綠(玢)巖、石英輝長巖等。由于礦區(qū)巖漿活動頻繁,成礦前后巖脈均很發(fā)育,目前研究表明巖漿巖含礦性較好的為偏中性的斑巖。元素平面分帶特征:鄭文寶等(2009)所做的各成礦元素的品位×厚度等值線圖,顯示整個礦區(qū)(10km2)內(nèi)Cu的含量均較高,品位×厚度值均大于10m.%,至少存在兩個強的礦化富集中心,這些礦化中心礦體的厚度均大于100m,尤其以鉆孔ZK1616附近礦化最為強烈,連續(xù)圈定銅鉬礦體厚度達252.2mCu平均品位達0.75%,當(dāng)量銅平均品位達1.90%;Mo元素礦化強度僅次于Cu元素,主要位于礦區(qū)NE方向,礦化富集中心與Cu元素基本一致,礦化最強部位同樣是鉆孔ZK1616附近(圖2、圖3),連續(xù)圈定鉬礦體厚度為252.2m,全孔Mo平均品位0.10%根據(jù)Pb×厚度與Zn×厚度圖,鉛鋅的礦化富集規(guī)律高度一致,都是在礦頭部分富集,位于礦區(qū)南西的鉛山附近(圖2),二者的品位×厚度值大多大于5m.%;金、銀的礦化富集規(guī)律也和Cu元素一致,也至少存在兩個礦化富集中心,全礦區(qū)金銀礦化均較強,Au品位×厚度值基本都大于5m.g/t,Ag品位×厚度值大于200m.g/t。似埃達克巖的Sr同位素比值87Sr/86Sr在0.705001~0.70624之間。143Nd/144Nd在0.512426~0.512681之間,εNd只有一個數(shù)據(jù)大于零,其他小于-1。然而,與典型的埃達克巖相比,甲瑪似埃達克巖相對富鉀,屬高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列,在巖漿演化過程中顯示鈣堿性巖系-高鉀鈣堿性巖系的演化趨勢,表現(xiàn)為閃長玢巖-花崗斑巖的巖石系列。在Y-Sr/Y及Yb-La/Yb圖解顯示巖漿在結(jié)晶分異過程中受到了外來物質(zhì)的混染,在高氧化狀態(tài)的巖漿源區(qū)經(jīng)歷了中—低程度的分離結(jié)晶過程,并顯示一定程度與基性巖漿巖漿混合的趨勢(汪雄武等待刊),顯示一定的巖漿混合過程,與礦區(qū)廣泛發(fā)育的巖漿混合現(xiàn)象相一致。輝鉬礦是甲瑪銅多金屬礦的主要礦石礦物之一,分布廣泛,可見于夕卡巖型、角巖型和斑巖型礦石中,在夕卡巖型和角巖型礦石廣泛分布。輝鉬礦是高溫階段的產(chǎn)物,可代表熱液成礦期輝鉬礦-石英成礦階段的產(chǎn)物,即成礦階段的早期。根據(jù)李光明等(2005)、