西藏帕南礦床斑巖型鉬礦床輝鉬礦礦化特征及成因

西藏帕南礦床斑巖型鉬礦床輝鉬礦礦化特征及成因

亞灣與西藏的強烈沖突始于白亞世末，成為世界上最著名的陸海沖突造山帶（yandharrison，2000；chung等人，2005；ya，2006）。同時,青藏高原也是全球巨型成礦帶特提斯-喜馬拉雅成礦域的重要組成部分,堪稱中國最重要的多金屬富集區(qū)以及全球罕見的世界級多金屬成礦省(HouandCook,2009),因而其一直是基礎地質(zhì)理論研究和國家找礦突破的熱點地區(qū)。前人研究表明,以印度-亞洲大陸對接碰撞為代表的陸-陸碰撞造山,具有清楚而明確的3階段演化特征,即主碰撞陸陸匯聚(65～41Ma)、晚碰撞構造轉換(40～26Ma)和后碰撞地殼伸展(25～0Ma)階段,與之對應發(fā)育了主碰撞造山、晚碰撞構造轉換和后碰撞伸展3期強烈的成礦作用(侯增謙等,2006a,2006b,2006c;HouandCook,2009)。晚碰撞階段的巖漿與成礦作用主要集中在“三江”地區(qū),成礦作用以與大規(guī)模走滑斷裂系統(tǒng)有關的斑巖型Cu-Mo礦化、與碳酸鹽-正長雜巖有關的REE成礦、與逆沖推覆有關的熱鹵水有關的Pb-Zn-Ag-Cu成礦以及與大規(guī)模剪切系統(tǒng)有關的造山帶型Au礦床成礦為特征(HouandMa,2003;侯增謙等,2006b;宋玉財?shù)?2011)。然而,在岡底斯帶內(nèi),區(qū)域巖漿和成礦作用主要集中在主碰撞和后碰撞階段,而晚碰撞階段則通常被認為缺乏強烈的巖漿和成礦作用(莫宣學等,2005;侯增謙等,2006a,2006b,2006c;HouandCook,2009;Zhaoetal.,2009;Zhengetal.,2012)。最近,研究者發(fā)現(xiàn)在岡底斯主碰撞帶的晚碰撞階段,實際上也存在一定規(guī)模的巖漿作用(38～30Ma)(Chungetal.,2009;姜子琦等,2011;Guanetal.,2012;Zhengetal.,2012),尤以岡底斯東段南緣的沖木達-努日一帶最為發(fā)育,并伴隨有強烈的成礦作用(李光明等,2006a,2006b;莫濟海等,2008;閆學義等,2010;范新等,2011;陳雷等,2011;Jiangetal.,2012;張松等,2012)。隨著沖木達-努日一帶巖漿-成礦事件的發(fā)現(xiàn),研究者開始對沖木達-努日礦集區(qū)進行大量研究。研究表明,沖木達-努日成礦帶以斑巖型Mo-Cu、矽卡巖型W-Cu-Mo和矽卡巖型Cu-Au礦化為特征。已有的精確定年工作表明區(qū)內(nèi)成礦作用主要集中于30～23Ma(李光明等,2006b;閆學義等,2010;陳雷等,2011;張松等,2012;Zhengetal.,2012)。帕南礦床是成礦帶內(nèi)新近發(fā)現(xiàn)的與二長花崗斑巖有密切成因聯(lián)系的鉬礦,雖然現(xiàn)有規(guī)模明顯小于區(qū)內(nèi)的明則斑巖鉬礦床,但其礦化特征卻與之十分相似。筆者對采于帕南礦區(qū)石英脈體中的輝鉬礦進行了精確的Re-Os同位素年齡測定,厘定了礦床的形成時代,補充了該成礦帶礦床時代的資料,為研究和討論區(qū)內(nèi)礦床成因以及成礦作用等提供了基礎信息,亦可為區(qū)內(nèi)找礦勘查提供一定的理論指導。1余論地質(zhì)時代青藏高原碰撞造山帶是由多個板塊依次拼貼而成,包括松潘-甘孜地塊、羌塘地塊和拉薩地塊,從北到南依次被金沙江縫合帶、班公湖-怒江縫合帶和雅魯藏布江縫合帶分隔開(YinandHarrison,2000)。西藏岡底斯帶處于亞洲大陸的最南緣,位于弧陸碰撞雅江結合帶北側的岡底斯火山-巖漿弧帶內(nèi),北以班公湖-怒江縫合帶、南以雅魯藏布江縫合帶為界,為一條東西長約2000km、南北寬100～300km的巨型巖漿巖帶。中生代以來經(jīng)歷了三疊紀—白堊紀復合火山-巖漿弧、白堊紀末—始新世弧-陸碰撞、中新世碰撞后伸展、上新世以來的高原全面隆升等多個構造體制演化階段(李光明等,2006b)。拉薩地塊結晶基底為中元古代和早寒武紀,上覆有奧陶紀至三疊紀的淺海相碎屑沉積,安多片麻巖作為拉薩地塊結晶基底只出露在北部邊緣,奧陶紀至三疊紀的沉積地層則在北拉薩地體和南拉薩地體中廣泛出露。受新特提斯洋殼的俯沖,形成了雅魯藏布江縫合帶、日喀則弧前盆地以及安第斯型弧型巖基(120～70Ma;Chuetal.,2006;Zhuetal.,2009),隨后65Ma開始印亞大陸對接碰撞造成地殼的加厚和平行于雅魯藏布江縫合帶東西長逾1500km的岡底斯巖漿巖帶展布(Chungetal.,2005;莫宣學等,2005)。同碰撞過程(65～41Ma)中巖漿活動強烈,導致古近紀花崗巖基、近5000m厚的林子宗火山巖以及少量漸新世達孜玄武巖的出露。晚碰撞過程(40～26Ma)中,拉薩地塊巖漿活動并不強烈,然而在岡底斯東段南緣的沖木達-努日一帶較為發(fā)育,以花崗閃長巖和二長花崗斑巖的出露為主。而在后碰撞過程(25～0Ma)中,以廣泛分布的中新世鉀質(zhì)超鉀質(zhì)火山巖(Zhaoetal.,2009)和呈東西帶狀分布的與斑巖銅礦有關的埃達克巖(Houetal.,2004)兩類巖漿作用活動強烈,均侵入到岡底斯巖基和火山巖沉積地層中,并嚴格受南北向正斷層的控制。山南地區(qū)沖木達-努日成礦帶處于岡底斯巖漿弧構造帶之東南緣(圖1),緊鄰雅魯藏布江縫合帶,距該縫合帶最近處僅6km,產(chǎn)于澤當火山巖漿弧上。區(qū)域出露的地層有:三疊系姐德秀組的碎屑巖、碳酸鹽巖建造;侏羅-白堊系麻木下組的鈣堿性島弧火山巖夾碳酸鹽巖、碎屑巖建造,厚度大于1740m,零星分布于雅魯藏布江兩岸;白堊系比馬組的碎屑巖、碳酸鹽巖及島弧鈣堿性火山巖建造,厚度達4155m,分布較為廣泛(王少懷等,2003;李光明等,2006a)。受區(qū)域構造影響,區(qū)域地層主體呈近東西向展布。區(qū)域巖漿活動頻繁,自燕山晚期至喜馬拉雅期均有分布,對應于新特提斯洋向北俯沖消減、印度板塊與歐亞板塊碰撞。巖漿活動集中在120～20Ma(Harrisonetal.,2000),巖漿侵位高峰在65～45Ma和30～24Ma兩個階段(Chungetal.,2005;YinandHarrison,2000)。侵入作用可分為3個主要侵入期:碰撞以前以輝長巖、輝長閃長巖、花崗閃長巖為主;同碰撞期以花崗閃長巖、石英二長閃長巖、二長花崗巖為主;晚碰撞期和(或)后碰撞期以閃長玢巖、石英閃長玢巖、花崗閃長斑巖、二長花崗斑巖為主,并多呈巖株、巖筒及巖脈產(chǎn)出。沖木達-努日成礦帶沿雅魯藏布江兩岸構成一條近東西向、長大于60km、寬10～20km的銅多金屬成礦帶(圖1),并已發(fā)現(xiàn)有數(shù)十處礦床(點)。主要礦床(點):西段有多吉扎、克魯、普隆、桑伊寺,中段有努日、雙布結熱、明則、車門、娘古處,東段有程巴-明則、比吉、沖木達、陳壩、節(jié)中、帕南等。其中規(guī)模較大的礦床有努日矽卡巖型鎢銅鉬多金屬礦床、克魯矽卡巖型銅金礦床、沖木達矽卡巖型銅金礦床以及明則斑巖型鉬銅礦床等。該成礦帶以矽卡巖型和斑巖型礦化為主要特征,礦化元素組合主要為W-Cu-Mo、Mo-Cu和Cu-Au礦化,其中努日礦區(qū)鎢資源量可達超大型,銅資源量可達大型規(guī)模。已有研究表明,沖木達-努日成礦帶從白堊紀到漸新世均有強烈的成礦作用(李光明等,2006a,2006b;梁華英等,2010;Jiangetal.,2012;張松等,2012),而主成礦期集中在漸新世,礦化以Cu-Mo-W為特征。帕南礦床位于該成礦帶最東側,緊鄰明則斑巖鉬礦床。二者之間具有相似的成礦特征,雖然目前勘查工作還不詳細,但帕南礦床也是該成礦帶的一個重要組成部分。2地表斷裂與成礦帕南礦床位于沖木達-努日礦集區(qū)東部,目前礦床勘探程度較低,布置的3條勘探線僅開展了5個鉆孔工作。該礦床礦化以Mo為主,Cu為輔。礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為白堊系桑日群比馬組(K1b)和麻木下組(K1m)(圖2)。比馬組為一套火山-沉積巖系,由安山巖、英安巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、紋層狀灰?guī)r、灰質(zhì)角礫巖和少量細碎屑巖、硅質(zhì)巖組成,火山巖屬于鈣堿性系列,具有安第斯陸緣弧火山巖的特征。麻木下組主要由安山巖、英安巖、凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)礫巖、灰質(zhì)礫巖組成。礦區(qū)南部為羅布莎礫巖,為一套沉積混雜巖,逆沖推覆到巖體頂部。礦區(qū)內(nèi)構造活動強烈,近于平行的東西走向?qū)姿鼓鏇_斷層和雅江縫合帶大斷裂為區(qū)內(nèi)最主要的構造樣式。構造破碎帶在本區(qū)內(nèi)很發(fā)育,且主要分布于北西部地區(qū)逆沖斷層F2兩側,在地表破碎帶內(nèi)可發(fā)現(xiàn)W(Mo)礦化體。礦區(qū)主要發(fā)育有古新世-始新世花崗閃長巖和二長花崗斑巖兩套巖漿巖。前者在礦區(qū)大面積分布,而后者在地表并未出露,僅在鉆孔中可見,而且呈脈狀穿切前者?；◢忛W長巖分布于整個礦區(qū),出露面積約7km2,侵入于白堊系麻木下組地層中,被二長花崗斑巖侵入穿切。巖石主要礦物組成為斜長石(35%～45%)、石英(15%～20%)、角閃石(20%～25%)、黑云母(7%～10%)、鉀長石(5%～10%),副礦物主要為磁鐵礦、榍石、磷灰石等。二長花崗斑巖主要以小巖脈形式侵入于花崗閃長巖中,巖石具斑狀結構,斑晶主要由斜長石、石英、鉀長石等組成,斑晶含量20%～30%;基質(zhì)為長英質(zhì),以石英為主,含少量鉀長石,黑云母很少(<1%)。斜長石斑晶呈自形,含量約5%～10%,雙晶發(fā)育,局部出現(xiàn)粘土化和石英-絹云母化;鉀長石斑晶呈自形,粒徑為0.1～0.3cm,含量約5%～10%,淺紅色,鏡下可見鉀長石內(nèi)有鈉長石出熔條紋,局部發(fā)生粘土化;石英斑晶半自形-自形,粒徑為0.1～0.4cm,含量約10%～15%,部分石英斑晶成渾圓狀、港灣狀。礦化主要分布于二長花崗斑巖及其緊鄰的花崗閃長巖中。礦石主要以細脈狀、細脈浸染狀礦化為特征。礦區(qū)脈體極其發(fā)育且主要為石英脈,并可分為含輝鉬礦石英脈、石英黃鐵礦脈、無礦石英脈等。金屬礦物主要為輝鉬礦、黃銅礦、黃鐵礦等,脈石礦物為石英、斜長石。成礦過程伴隨著強烈的蝕變作用。由于礦床工作程度較低,礦區(qū)蝕變分帶機制尚不清楚,從地表上看,礦區(qū)地表有大面積的青磐巖化、絹英巖化及小范圍的泥化現(xiàn)象。根據(jù)礦床蝕變填圖顯示,青磐巖化主要分布于礦區(qū)北東部,主要表現(xiàn)為綠泥石化、綠簾石化及碳酸鹽化;絹英巖化主要分布于南西部,主要表現(xiàn)為絹云母化、伊利石化等。部分伊利石化分布于礦區(qū)北側的地層中,主要受斷裂構造控制。小范圍泥化(蒙脫石化)主要分布于斷裂帶附近,明顯受斷裂構造控制。目前已有鉆孔深度未見鉀化蝕變帶,僅在深部發(fā)現(xiàn)少量弱的鉀化蝕變。由此可判斷,成礦作用與二長花崗斑巖密切相關,并顯示出斑巖礦床礦化特征。為了限定礦床的形成時代,我們對帕南石英脈型的礦石進行了系統(tǒng)采樣,并對其開展了輝鉬礦Re-Os同位素定年。3re-os同治年份3.1輝鰲礦單礦物地球化學分離和質(zhì)譜測試帕南礦床輝鉬礦用于Re-Os同位素年齡測試的4件樣品均采于鉆孔PZK701中,具體采樣的信息見表1。輝鉬礦單礦物挑選工作在河北廊坊完成。采集的樣品經(jīng)粉碎后采用重法分選,之后在雙目鏡下人工分離挑選,輝鉬礦純度達98%以上。輝鉬礦單礦物Re-Os同位素測試在國家地質(zhì)實驗測試中心電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJAX-seriesICP-MS上完成,Re、Os化學分離步驟、質(zhì)譜測定方法和流程見Shirey和Walker(1995)以及Du等(2004)。普Os根據(jù)原子量表和同位素豐度表通過測量比計算得出(Bohlkeaetal.,2005)。Re、Os含量的置信水平95%,模式年齡的置信水平95%。3.2成礦時代的特征4件輝鉬礦樣品的Re-Os同位素測定結果見表2。輝鉬礦的含量187Re為150.1～209.1μg/g,187Os的含量為78.4～110.6ng/g、,輝鉬礦的模式年齡分布在31.34～31.83Ma的范圍內(nèi),模式年齡較為一致,加權平均年齡為31.66±0.22Ma。4個樣品所得的較好等時線年齡為32.4±1.5Ma(MSWD=1.5)(圖3)。等時線年齡與模式年齡在誤差范圍內(nèi)的一致,因而可代表帕南礦床的成礦時代。該年齡與沖木達-努日成礦帶主成礦期年齡(30～23Ma)大致相當,表明帕南礦床不論在成礦時代上還是在成礦地質(zhì)背景上均屬于沖木達-努日成礦帶的一部分,說明沖木達-努日成礦帶的成礦作用應始于32Ma左右。4討論4.1沖木達-努日成礦帶的成礦作用前人對沖木達-努日成礦帶的形成時代已做了一些工作,位于成礦帶北部的努日矽卡巖銅鎢鉬礦床形成時代為23.6Ma(閆學義等,2010;陳雷等,2011;張松等,2012);Zheng等(2012)對明則鉬礦含礦二長花崗斑巖鋯石LA-ICP-MS的定年結果顯示,斑巖體的年齡為30.44±0.29Ma,這一年齡值與范新等(2011)應用黑云母Ar-Ar法測得的成礦年齡和閆學義等(2010)應用Re-Os同位素測年法對輝鉬礦所測得年齡相一致。Zheng等(2012)同時對帶內(nèi)沖木達礦區(qū)的花崗閃長巖鋯石LA-ICP-MS定年,測得年齡值為30.3Ma,與莫繼海等(2008)測得沖木達與矽卡巖礦化有關巖體鋯石U-Pb年齡為27.7Ma基本一致。已有研究表明,沖木達-努日成礦帶從白堊紀到23Ma均發(fā)育有成礦作用(李光明等,2006a,2006b;梁華英等,2010;Jiangetal.,2012;張松等,2012),但是該成礦帶主成礦期無疑應集中在印亞陸陸碰撞以來的漸新世—中新世早期(30～23)Ma。本文報道的帕南斑巖鉬(銅)礦床的輝鉬礦Re-Os年齡結果顯示,該礦床應形成于32.4±1.5Ma,這一年齡值略早于區(qū)內(nèi)漸新世—中新世早期其它礦床的形成時代,表明岡底斯南緣沖木達-努日成礦帶的成礦作用在32Ma左右便已存在,本文的研究結果向前拓寬了前人對于岡底斯南緣漸新世—中新世成礦作用的時限(30～23Ma)(表3)。4.2巖漿形成時代及構造環(huán)境的確定岡底斯成礦帶多個大型-超大型的斑巖Cu-Mo礦床和矽卡巖型Cu-Mo-W礦床,通常與漸新世—中新世埃達克質(zhì)巖漿有密切的成因聯(lián)系(Houetal.,2004,2009b,2013;曲曉明等,2004;Yangetal.,2009)。然而對于這些巖漿形成的地球動力學過程仍有較大的爭議,并有多種成因模型被提出。有學者認為,俯沖的印度巖石圈斷裂是控制中新世巖漿活動的主要因素(KohnandParekinson,2002;Zhaoetal.,2009;Replumazetal.,2010);另有部分學者則提出中新世的巖漿作用主要受拉薩地體巖石圈地幔拆沉導致軟流圈上涌的動力學模型控制(Turneretal.,1996;Chungetal.,2003,2005;Jietal.,2009);此外,Ding(2003)認為后碰撞的埃達克巖是俯沖印度巖石圈板片回卷造成的。首先,拉薩地塊漸新世—中新世的巖漿作用以鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)火山巖和埃達克巖的發(fā)育為主要特征,自西向東的剪刀式板片斷離模型(KohnandParekinson,2002;Replumazetal.,2010)的提出主要依據(jù)鉀質(zhì)超鉀質(zhì)年齡變化趨勢所得。然而,事實上拉薩地體西段的鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖始終伴隨著埃達克質(zhì)巖漿作用,因而不能將兩者分離開來討論。因此,Zheng等(2012)重新比較完整地統(tǒng)計了拉薩地塊漸新世—中新世巖漿作用發(fā)生地點與時限,發(fā)現(xiàn)實際上當將埃達克巖和鉀質(zhì)超鉀質(zhì)整體考慮時,年齡變化的趨勢并不明顯,但埃達克巖自東向西呈現(xiàn)出由老變年輕的特征,這與提出的斷離模型不符合,不適合解釋拉薩地塊內(nèi)部后碰撞巖漿巖的成因。因而我們認為拉薩地塊同一時間不同巖漿類型的大量出現(xiàn)并非是受不同動力學背景所控制的,應該由統(tǒng)一的深部過程所控制。其次,筆者對沖木達-努日至廳宮-甲馬-驅(qū)龍斑巖銅礦帶的成礦世代系統(tǒng)進行對比發(fā)現(xiàn),這一線成礦作用可能是一連續(xù)地質(zhì)作用的結果。沖木達-努日成礦帶主要成礦時代為33～23Ma,而岡底斯斑巖銅礦帶含礦斑巖主要侵位結晶時代主要為20～12Ma,侵位的高峰在16±1Ma(曲曉明等,2003;芮宗瑤等,2003;2004),成礦年齡主要為13.5～10.7Ma,主要集中在15±1Ma(侯增謙等,2003;孟祥金等,2003;芮宗瑤等,2004)。由以上精確的成礦作用時間可見,由南向北呈現(xiàn)出明顯連續(xù)的逐漸由老變新趨勢(圖4)。這一年齡變化趨勢用Ding(2003)的板片回卷模型很難解釋。如若回卷模型成立,應造成岡底斯東部成礦帶成礦作用時間由南向北有逐漸變老的趨勢,這與地質(zhì)事實不符。因此,岡底斯斑巖矽卡巖成礦帶受統(tǒng)一的地球動力學背景所控制,以至成礦事件由南到北逐漸發(fā)生,因此我們認為至少在32Ma開始,在加厚的拉薩地塊巖石圈地幔從南到北逐漸拆沉的機制控制下形成了岡底斯由南到北的連續(xù)的巖漿-成礦作用。再次,Zheng等(2012)對于沖木達-努日成礦帶中明則及沖木達長英質(zhì)巖體中大量的鎂鐵質(zhì)包體進行了詳細的巖石地球化學分析,證明了鎂鐵質(zhì)包體是拉薩地體富集巖石圈地幔部分熔融的產(chǎn)物。而且,在北部研究程度更高的中新世斑巖銅礦帶中,驅(qū)龍斑巖銅礦中幔源包體的出現(xiàn)(Houetal.,2009b;Yangetal.,2009