岡底斯朱諾大型斑巖銅礦床的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

岡底斯朱諾大型斑巖銅礦床的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

朱諾塔巖銅礦床位于寧夏永仁縣亞模鄉(xiāng)，距日喀則市約300公里。根據(jù)初步設(shè)計(jì)，礦石質(zhì)量好，勘探前景大。他的發(fā)現(xiàn)是，“岡底斯成礦帶的銅鐵資源研究區(qū)域西延伸了數(shù)百公里，并提議發(fā)展成為一個(gè)巨大的斑巖銅帶?！北娝苤?，岡底斯成礦帶位于同一雄白朗深的復(fù)雜缺陷之后，東西兩側(cè)的成礦特征、類型、礦物類型和時(shí)間上存在很大差異。此外，近年來(lái)，在上部和中部都發(fā)現(xiàn)了驅(qū)龍、沖江、殿宮、白榮、達(dá)布、博夫子等斑巖銅礦床，以及分布在雅江北岸35.65km處的高侵蝕復(fù)合武巖。巖含量集中在15.6.17.8ma，成礦發(fā)生在14.85.1599ma，這形成了一個(gè)過(guò)渡環(huán)境，后面是由大陸后道路的斷裂引起的滑動(dòng)過(guò)程。問(wèn)題是，岡底斯東部的中板巖成礦帶從西到東，還是可以延伸到西部。岡底斯西部的朱諾塔巖銅和東、中斑巖銅同時(shí)成礦嗎？因此，這一問(wèn)題對(duì)促進(jìn)岡底斯成礦帶繼續(xù)向西部采礦、擴(kuò)大斑巖成礦帶的規(guī)模具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文在野外工作和鏡下巖相學(xué)研究的基礎(chǔ)上,采用鋯石SHRIMPU-Pb法和輝鉬礦Re-Os法對(duì)朱諾斑巖銅礦床的成巖、成礦時(shí)代提供約束,并進(jìn)而探討青藏高原晚新生代構(gòu)造演化過(guò)程與成礦作用,以及岡底斯斑巖成礦的時(shí)代演化規(guī)律.1成礦巖系特征礦區(qū)出露地層主體表現(xiàn)為北傾的單斜構(gòu)造,局部由于斷裂構(gòu)造影響而倒轉(zhuǎn),主要為古新統(tǒng)-始新統(tǒng)的林子宗群年波組與帕那組的一套英安質(zhì)-安山質(zhì)-流紋質(zhì)火山碎屑巖及砂礫巖等(圖1).年波組年齡為56.5Ma,帕那組為43.93~53.52Ma(均為斜長(zhǎng)石40Ar/39Ar年齡).斷裂構(gòu)造主要有北東向和北西向兩組,其中北東向構(gòu)造控制了斑巖體和礦體的就位.侵入巖分布于礦區(qū)西北部和南部,主要有白翁普曲巖體和弄桑巖體,巖性分別為斑狀角閃二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒黑云母花崗斑巖等,形成時(shí)代為晚白堊世,呈巖基狀產(chǎn)出,它是岡底斯安第斯型花崗巖基組成部分,是新特提斯大洋板塊向北俯沖的產(chǎn)物.晚期的花崗斑巖、石英斑巖和閃長(zhǎng)玢巖等呈小巖株、巖脈形式產(chǎn)于早期形成的花崗巖基和林子宗群火山巖中,構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的火山-巖漿成礦系統(tǒng).在朱諾礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)了3個(gè)斑巖體和3個(gè)礦體,成礦意義最大的是Ⅰ號(hào)斑巖體.Ⅰ號(hào)斑巖以花崗斑巖為主,呈灰-灰白色,地表呈不規(guī)則巖株陡立產(chǎn)出.具有塊狀構(gòu)造、斑狀結(jié)構(gòu).斑晶主要為石英、斜長(zhǎng)石及少量黑云母,其中斑晶石英和斜長(zhǎng)石的含量約占25%左右;基質(zhì)主要由微粒-霏細(xì)結(jié)構(gòu)的石英和長(zhǎng)石組成,約占巖石的70%左右.副礦物主要為磷灰石、磁鐵礦、鋯石、榍石、金紅石等.礦體主要賦存于斑巖體及其外接觸帶的斑狀角閃二長(zhǎng)花崗巖和黑云母花崗斑巖中.礦石礦物主要為孔雀石、藍(lán)銅礦、赤銅礦、自然銅、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦.礦區(qū)蝕變類型主要有鉀化、黃鐵絹英巖化、青磐巖化、硅化、泥化及碳酸鹽化等,黃鐵絹英巖化、硅化與礦化密切相關(guān).由斑巖體向外,蝕變類型由鉀化、黃鐵絹英巖化、碳酸鹽化、高嶺土化→青盤(pán)巖化、鐵碳酸巖化等.2測(cè)量樣品及樣品采集鋯石樣品采自礦區(qū)Ⅰ號(hào)斑巖體(CuⅠ礦體)中平硐(PD1)開(kāi)口處不同位置.巖性為花崗斑巖,為礦區(qū)含礦斑巖.由于斑巖體發(fā)生過(guò)大面積的熱液活動(dòng),樣品不可避免地存在不同程度的蝕變,主要為弱的高嶺土化,絹云母化.巖石中無(wú)脈體穿插.鋯石分選在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)選礦實(shí)驗(yàn)室完成.在測(cè)試之前,在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院進(jìn)行透射、反射光拍照,在北京大學(xué)物理學(xué)院電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室對(duì)鋯石晶體進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)照相.鋯石U-Pb同位素分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院離子探針中心的SHRIMP-Ⅱ離子探針上采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定程序進(jìn)行,測(cè)試條件及流程見(jiàn)文獻(xiàn)[6~8],數(shù)據(jù)處理采用LudwigSQUID1.0及ISOPLOT程序.由于年輕的鋯石204Pb豐度太低的原因,采用實(shí)測(cè)204Pb校正普通鉛將導(dǎo)致極大的分析誤差,不適合用于校正普通鉛,我們?cè)跀?shù)據(jù)處理時(shí)采用實(shí)測(cè)208Pb來(lái)校正,相應(yīng)地采用這種方法校正得到的206Pb/238U年齡.為了有效進(jìn)行監(jiān)控,獲得高質(zhì)量年齡數(shù)據(jù),大約每測(cè)定3個(gè)樣品點(diǎn)測(cè)定1個(gè)TEM標(biāo)準(zhǔn)樣,共測(cè)定8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣.輝鉬礦樣品采自朱諾礦區(qū)CuⅠ礦體PD1中洞深153.5,158.6,165.8和195.8m的位置,共采集輝鉬礦礦石樣4塊.樣品巖性均為黃鐵礦化、黃銅礦化、輝鉬礦化黑云母二長(zhǎng)花崗斑巖,其中輝鉬礦主要呈輝鉬礦-石英脈產(chǎn)出,脈寬0.5~4.5cm,一般2cm左右;石英脈較松散,輝鉬礦呈晶形較好的鱗片狀產(chǎn)出.將野外采集的礦石樣品在雙目鏡下挑選出輝鉬礦單礦物,輝鉬礦質(zhì)純,無(wú)氧化,無(wú)污染,純度達(dá)98%以上.輝鉬礦Re-Os同位素年齡測(cè)試在國(guó)家地質(zhì)試驗(yàn)測(cè)試中心由杜安道研究員測(cè)試完成,Re-Os同位素分析的化學(xué)分離過(guò)程和分析方法見(jiàn)文獻(xiàn)[12,13].模式年齡t按下式計(jì)算:其中λ(187Re衰變常數(shù))=1.666×10-11a-1.3分析的結(jié)果3.1鋯石u-th-u年齡分布特征朱諾礦床含礦斑巖(花崗斑巖)中的鋯石大部分具有完好晶形,多為半自形到自形,長(zhǎng)寬比在1.5~2之間,無(wú)色或淺黃色,透明,粒徑一般在100~200μm之間.鋯石的CL陰極發(fā)光照片(圖2)揭示大部分鋯石具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶,為典型的巖漿鋯石[14~16].樣品中某些鋯石的核部還存在繼承的巖漿核或具有補(bǔ)丁結(jié)構(gòu)的殘余鋯石,保留著核幔邊套合非常好的結(jié)構(gòu),如8號(hào)鋯石核幔邊三組年齡分別對(duì)應(yīng)為60.3,23.5,13.4Ma.另一個(gè)具有補(bǔ)丁結(jié)構(gòu)的7號(hào)鋯石,內(nèi)部為48.1,22.3Ma,外圍為12.6Ma.記錄了該區(qū)多次的構(gòu)造巖漿事件,較好地保存了岡底斯造山帶演化過(guò)程中的構(gòu)造事件.還有部分鋯石顆粒內(nèi)部為特征性的巖漿振蕩環(huán)帶,而邊部具有窄且不規(guī)則的無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)或弱環(huán)帶區(qū)域,個(gè)別鋯石具有扇形分帶.總體與岡底斯斑巖銅礦帶其他斑巖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的殘留或繼承鋯石具有部分可對(duì)比性.鋯石測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1,鋯石U-Pb一致曲線見(jiàn)圖3.可明顯分為新、老兩組年齡,并至少記錄了4次以上的主要構(gòu)造巖漿事件.具體描述如下:有9個(gè)測(cè)試點(diǎn)位于具有繼承鋯石或殘留鋯石特征的位置,Th和U含量變化于(169~1266)×10-6和(272~2229)×10-6,對(duì)應(yīng)的Th/U比值為0.3951~1.3976.其206Pb/238U年齡變化于(48.1±0.9)~(68.5±2.4)Ma,分布范圍寬而連續(xù),反映了一個(gè)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的巖漿活動(dòng).根據(jù)鋯石結(jié)構(gòu)的不同和年齡值出現(xiàn)的頻次,明顯有兩次主要的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件:第一次發(fā)生在(62.5±2.5)Ma(MSWD=2.1,n=5),殘留鋯石均為不規(guī)則棱角狀,具補(bǔ)丁狀結(jié)構(gòu)(顆粒2),顏色深淺不一但年齡很相近;第二次發(fā)生在(50.1±3.6)Ma(MSWD=4.7,n=4),鋯石形態(tài)均為渾圓狀,反映其形成后遭受過(guò)熔融過(guò)程.5顆巖漿環(huán)帶清楚的鋯石,其Th和U含量變化于(333~1479)×10-6和(490~1095)×10-6,對(duì)應(yīng)的Th/U比值為0.5186~1.7745,均大于0.3.相對(duì)于鋯石的繼承核,總體上巖漿鋯石具有較高的Th/U比,而Th和U含量沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì).巖漿鋯石的206Pb/238U年齡為(14.4±0.6)~(16.6±0.8)Ma,加權(quán)平均為(15.6±0.6)Ma(MSWD=1.8,n=6),該值代表了第三次的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件.位于殘余巖漿核(顆粒4,8)或繼承核(顆粒7,13,14)外圍的年輕鋯石,其核部年齡分布在48.1~68.5Ma,外圍年齡集中在(12.4±0.1)~(13.4±1.0)Ma.除了測(cè)試點(diǎn)7.2的Th/U比為0.1910,U含量高達(dá)5301×10-6以外,其他測(cè)試點(diǎn)的Th和U含量變化于(332~1621)×10-6和(754~2517)×10-6,對(duì)應(yīng)的Th/U比值均變化于0.3175~0.8980.206Pb/238U年齡范圍在(12.4±0.1)~(13.6±0.2)Ma,加權(quán)平均為(13.3±0.2)Ma(MSWD=1.3,n=6),該值代表了第四次的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件.根據(jù)鋯石特點(diǎn),位于補(bǔ)丁狀構(gòu)造區(qū)域的鋯石測(cè)點(diǎn)(11.1),明顯的是受到了熱液流體的影響,CL圖像上表現(xiàn)為顏色加深、形態(tài)不規(guī)則、環(huán)帶不明顯,這與U,Th,HREE等元素的含量有關(guān)[18~21].測(cè)點(diǎn)4.2,7.2,8.3,13.1位于具有巖漿核的鋯石外圍,CL圖像上顯示該區(qū)域顏色深淺不均勻,結(jié)晶環(huán)帶模糊或者沒(méi)有,可能是受到了熱液流體不同程度改造或者直接從熱液流體中結(jié)晶.這些補(bǔ)丁狀、模糊環(huán)帶的鋯石206Pb/238U表面年齡值分布范圍較為集中和一致,而且207Pb/235U-206Pb/238U比值均落在或靠近諧和曲線上,反映的可能是同一地質(zhì)事件.否則,若鋯石結(jié)晶后Pb丟失嚴(yán)重,或所測(cè)數(shù)據(jù)明顯存在繼承性放射性成因Pb的影響,其206Pb/238U表面年齡數(shù)據(jù)將可能分散.樣品中還存在一個(gè)年齡為33.6Ma的核部年齡,其外圈的年齡為15.3Ma,該年齡在一致曲線上靠近諧和曲線,其可能代表了區(qū)域上33Ma左右的巖漿活動(dòng)事件;另外23.5,22.3Ma的年齡可能代表了另一次巖漿活動(dòng)事件;還有一個(gè)9.7Ma的年齡,落在諧和曲線上,CL圖像顯示其為淺色不規(guī)則的形態(tài),穿插老的巖漿核(50Ma),可能代表了成礦后更晚的地質(zhì)事件.3.2輝鰲礦re-os-u輝鉬礦Re-Os同位素年齡測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2和圖4.4件輝鉬礦的Re含量比較接近,在(227148±1728)ng/g~(312113±2471)ng/g之間,總體上187Re與187Os含量比較協(xié)調(diào).輝鉬礦Re-Os模式年齡集中于(13.82±0.16)~(13.99±0.17)Ma(2σ誤差),變化不超過(guò)0.2Ma,加權(quán)平均年齡為(13.92±0.08)Ma(MSWD=0.79)(圖4(a)).4件輝鉬礦的187Re-187Os值構(gòu)成一條MSWD為1.14的等時(shí)線年齡(13.72±0.62)Ma(圖4(b)),與單個(gè)輝鉬礦模式年齡相差均小于0.5Ma.187Os初始值為(0.6±1.8)ng/g(2σ誤差).4與成礦相關(guān)的巖體許多證據(jù)顯示[24~32],印度-亞洲大陸起始碰撞時(shí)間在西藏不晚于65Ma,完成碰撞的時(shí)間約在40~45Ma.在碰撞期50Ma左右發(fā)生了巖漿底侵與巖漿混合作用.莫宣學(xué)等人認(rèn)為岡底斯廣泛分布的林子宗群火山巖底部年齡代表了印-亞大陸碰撞的開(kāi)始時(shí)間,為65Ma左右.本區(qū)獲得的(62.5±2.5)Ma的鋯石年齡與印度板塊和歐亞板塊的主碰撞開(kāi)始時(shí)間非常相近,可能與林子宗群火山巖有成因聯(lián)系,但要得出比較肯定的結(jié)論有待地球化學(xué)方面進(jìn)一步的工作.本區(qū)獲得年齡為(50.1±3.6)Ma的鋯石形態(tài)均為渾圓狀,年齡與介于(47.0~52.5)Ma之間(大約50Ma的始新世)的大陸碰撞期間岡底斯帶一次大規(guī)模地幔鎂鐵質(zhì)巖漿底侵事件相一致.事實(shí)上岡底斯斑巖銅礦帶其他斑巖體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)類似的殘留或繼承鋯石,從區(qū)域斑巖中廣泛發(fā)育這組鋯石以及這組鋯石的結(jié)構(gòu)特征看,它很可能代表了巖漿源區(qū)被熔融的產(chǎn)物,如果這樣,很可能證明了大規(guī)模巖漿底侵形成的加厚的新生的下地殼部分熔融產(chǎn)生了含礦斑巖巖漿.已有成果表明[34~36],岡底斯斑巖銅礦帶中東部與成礦相關(guān)的巖體鋯石SHRIMPU-Pb年齡分別為驅(qū)龍17.58Ma、沖江15.60Ma、廳宮17.00Ma;輝鉬礦Re-Os年齡分別為驅(qū)龍15.99Ma、沖江14.85Ma、廳宮15.49Ma.朱諾礦床15.6Ma的鋯石SHRIMPU-Pb年齡代表了含礦斑巖的成巖年齡,這與中部(廳宮、沖江)含礦斑巖的平均成巖年齡16.14Ma、東部地區(qū)(得明頂、驅(qū)龍)含礦斑巖的平均成巖年齡17.8Ma較接近,并具有從東往西岡底斯含礦斑巖成巖年齡逐漸變小的趨勢(shì).本區(qū)獲得的輝鉬礦Re-Os同位素等時(shí)線年齡為(13.72±0.62)Ma,代表了朱諾礦床較為確切的成礦年齡.而(13.3±0.2)Ma的鋯石SHRIMP年齡略晚于礦床中輝鉬礦Re-Os年齡,可能恰好是成礦熱液(蝕變)事件在鋯石中的反映.這也與中部(廳宮、沖江)平均成礦年齡14.56Ma、東部(吹敗子、驅(qū)龍)平均成礦年齡15.68Ma較接近,也具有從東往西岡底斯含礦斑巖成礦年齡逐漸變小的規(guī)律性,并且與雅江縫合帶從東向西閉合時(shí)間越來(lái)越晚的規(guī)律也是一致的.本區(qū)的23.5,22.3Ma這組年齡同樣在沖江、南木礦區(qū)發(fā)育,說(shuō)明22Ma的地質(zhì)事件具有一定的區(qū)域性,并與岡底斯地區(qū)第二次侵位高峰和岡底斯逆沖斷裂活動(dòng)時(shí)間(30~20Ma)相近,曲曉明等人提出約21Ma前,由于軟流圈物質(zhì)上涌,同時(shí)造成了底侵鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融形成含礦巖漿和地殼快速隆升,至于與哪一事