与壳幔混源花岗岩有关的铜-金-钼-铁成矿作用和矿床成矿系列

2025-03-20 23:47:50
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在南冈底斯复合火山-岩浆弧带和隆格尔-工布江达复合岛弧带中,碰撞阶段(65~40Ma)的火山岩与碰撞型花岗质侵入岩构成了岩浆弧带的主体。其中碰撞型岩浆岩以壳/幔混源为特征,岩石组合有花岗质侵入岩(包括花岗岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等)及少量的辉长辉绿岩。花岗质侵入岩主体的发育时间为65~41Ma,集中于47~52Ma之间(Scharer et al.,1984;Copeland et al.,1987;Mo et al.,2005),多呈大型的复式岩基产出。南冈底斯火山-岩浆带中,以曲水岩体、拉萨岩体、尼木岩体等为代表,组成一条东西向断续延伸达1500km以上的侵入岩带。同时,在南冈底斯侵入岩带南缘的曲水—尼木一带,还有一批形成时代为47~52.5Ma的中基性侵入岩,它们常发育于同期的花岗岩岩基的南部,由闪长岩、辉长岩、辉石岩等组成,与相伴产出的花岗岩具有一致的形成年龄(Mo et al.,2005;Dong et al.,2006),被解释为玄武质岩浆底侵作用和两种不同源区、性质的岩浆混合作用的产物。

与上述喜马拉雅早期花岗质岩浆活动有关的成矿作用及其特点的认识长期存在争议;一些研究者认为,在欧亚-印度大陆的碰撞阶段,由于处于强烈的构造挤压背景,流体运移和沉淀受到很大的限制,因此成矿活动不发育,不利于大型矿床的形成;另一些研究者则认为,由于受到碰撞后伸展阶段成矿作用的叠加和高原的强烈隆升、剥蚀作用的影响,碰撞阶段的成矿纪录即使存在也难以保存。近年,随着研究程度的逐步深入,越来越多的事实显示,冈底斯成矿带内一系列铜铁金矿床的形成与喜马拉雅早期花岗质岩浆活动有关,与喜马拉雅早期花岗质岩浆活动有关的成矿事件现已引起广大研究者和勘探者的关注。

与壳幔混源花岗岩浆事件有关的成矿作用主要发育于冈底斯中段壳/幔混源花岗岩体的内部及其接触带。如产于南冈底斯复合火山-岩浆弧带南缘的克鲁铜金矿、冲木达铜金矿和朗达铜矿均具有中型以上矿床的规模,品位较富,铜金矿化均产于喜马拉雅早期花岗质侵入岩体内及外接触带中,岩体的同位素年龄介于45~55Ma之间(西藏自治区区域地质志,1993),作者在朗达铜矿区的角闪黑云母花岗岩中获斜长石47.6Ma的Ar-Ar年龄,在冲木达矿区获辉钼矿样品40.3±5.6Ma的等时线年龄。冈底斯斑岩铜矿带北侧的拉萨铁矿、勒青拉铅锌矿、恰功铁矿等矿区的铅锌和富铁矿化亦与喜马拉雅早期的岩浆活动有关。如林周县勒青拉铅锌矿钾长花岗岩的年龄为45Ma(K-Ar法),岩体外接触带控制了区内矽卡岩型铅锌矿和磁铁矿的产出;谢通门县的恰功含铜富铁矿区具大型矿床的资源潜力,作者在矿区二长花岗岩中获锆石SH RIMPU-Pb年龄50.8±2.4Ma(成果另外发表);在林周城西虎头山水库一带,大面积分布的林子宗群火山岩中,存在若干碰撞期形成的石英斑岩或流纹斑岩,斑岩中锆石的SH RIMPU-Pb年龄介于58.7~60Ma之间(据朱弟成未刊资料)。斑岩体侵入于典中组安山岩中,石英斑岩的金品位在0.1~1.3g/t之间;在曲水大型花岗岩基内部也发现有明显的铜-钼矿化。辉钼矿出现于石英-辉钼矿脉中,结晶粗大,呈斑团状集合体产出。黄铜矿浸染状分布于石英脉中,部分已氧化成孔雀石。辉钼矿Re-Os模式年龄标定其矿化年龄为45.3Ma(赵志丹,未刊资料)。

古近纪晚期,岩浆-热液在大规模的走滑剪切作用和冲断作用影响下,在冈底斯南缘沿北西向或近东西向的脆韧性剪切带及其旁侧的次级断裂带有利的成矿空间形成一套受岩浆-热液和构造作用控制的剪切带型金矿床或破碎蚀变岩型铜金矿床。剪切带型金矿床以马攸木大型金矿床为代表,矿体在剪切带旁侧沿脆性裂隙呈斜交剪切带的网脉状分布,该金矿床含金石英脉的石英40Ar/39Ar坪年龄为44.08+0.39Ma(温春齐等,2004),而成矿后侵位的英安玢岩中黑云母40Ar/39Ar坪年龄为34.16±0.12Ma(温春齐等,2004)。破碎蚀变岩热液型铜金矿床以谢通门县的雄村铜金矿为典型代表,矿体受NW 向断裂破碎带控制,区域上呈NW 向斜列式排布。矿区内出露的斑状黑云母二长花岗岩的K-Ar稀释法年龄为(61.9+1.2)~(63.3+2.5)Ma,锆石U-Pb年龄为56.0+7Ma。芮宗瑶选择蚀变形成的水白云母获40Ar-39Ar坪年龄值38.68±0.67Ma。伟晶岩的钾长石K-Ar年龄为47Ma(杨竹森,未刊资料)。

以上研究成果显示,在欧亚-印度大陆的陆-陆碰撞阶段,冈底斯带的确存在较大规模的成矿作用,发育有铜-金-钼和铜-铁-铅-锌成矿谱系。

1.林周县勒青拉铅锌矿

勒青拉铅锌矿床位于林周县冲堆乡境内。居念青唐古拉复合火山岩浆弧带南缘。矿区出露地层为二叠系洛巴堆组(P1l),外围有上白垩统设兴组(K2sh)紫红色、灰绿色砂泥岩出露,与下二叠统洛巴堆组(P1l)呈断层接触。洛巴堆组可划分为4个岩性段,一段为厚层块状灰岩,二段为一套厚层灰岩夹少量安山岩、安山质火山角砾岩组合,三段为火山凝灰岩夹泥晶灰岩、板岩、生物碎屑灰岩,四段主要为流纹岩、流纹质凝灰岩夹砂岩、泥岩、硅质岩。矿区内断裂发育,主要为东西向和南北向断裂东西向断裂的规模较大,断面倾向北或向南,具有等间距、斜列分布的特点,为矿区的主要控矿构造,并有明显的矽卡岩化、铅锌矿化、褐铁矿化现象。南北向断裂具有规模小、形成晚的特点,也见少量的矿化现象,主要对东西向断裂和成矿起到改造破坏作用。矿区内褶皱构造不发育,主要表现为层面挠曲,褶皱与断裂的叠加之处成矿较好。在矿区范围内目前尚未见岩体出露,但发育多条长度数米至数十米、宽为1~5m的花岗闪长岩脉,时代为喜马拉雅早期(K-Ar年龄38.8Ma),在矿区东侧有花岗闪长岩出露(图4-1)。

图4-1 西藏林周县勒青拉铅锌矿区地质图

(据范文玉等,2007)

1—第四系冰川堆积;2—古近纪典中组火山碎屑岩;3—上三叠统—下侏罗统甲拉浦组碎屑岩;4—中二叠统洛巴堆组1-4段灰岩、玄武岩与碎屑岩;5—古近纪钾长花岗岩;6—闪长玢岩;7—正断层;8 推测断层;9—产状;10—不整合界线;11—铅锌矿体;12—铁矿体

矿区发育似层状和脉状两种铅锌矿体。似层状矿体主要受地层层位的控制,矿化沿层面发生,矿体延伸稳定,但矿石品位较贫,铅锌矿主要以细粒稀疏浸染状产出;脉状矿体受断层的控制,矿石品位较富,热液充填特征明显,方铅矿、闪锌矿结晶粗大,矿石主要呈块状构造。似层状矿体矿化多发生在东西向断裂主断面的破碎带及其下盘矽卡岩化蚀变带中。铅锌矿化和矽卡岩蚀变带的强度、规模与东西向断裂的规模紧密相关,东西向断裂的规模越大,则矽卡岩化的规模和强度越大,矿体的规模也越大。其次为脉型矿化,呈细脉状分布于矽卡岩中,主要分布于东西向与南北向断裂的交会处,与矽卡岩型矿化叠加形成矿化较好、规模较大的矿体。但南北向断裂单独控矿的矿体规模小,分布不连续,矿石品位低。

矿区内发现5个较大的铅锌矿(化)体。Ⅰ号矿体:控制长度150m,受近东西向断裂带的控制,矿体厚约0.3m,矿石品位Pb+Zn为6.22%;Ⅱ号矿体:长度约550m,受近东西向断裂带的控制,矿体厚1.75~5.10m,平均品位在4.49%~16.55%之间;Ⅲ号矿体:地表长约605m,是矿区内主要的工业矿体,受近东西向断裂带的控制,矿体厚0.84~4.95m,矿体品位在10.74%~26.62%之间;Ⅳ号矿体:厚度0.9m,长约700m,品位30.20%;Ⅴ号矿体:长度约700m,矿体厚0.60~0.68m,Ph+Zn品位1.46%~4.22%。

矿石发育块状构造、浸染状构造、脉状构造、角砾状构造。主要金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿和毒砂,非金属矿物主要有透辉石、钙铁辉石、角闪石、绿帘石、绿泥石、长石、黑云母、白云母、石英、方解石等。矿区蚀变以各类矽卡岩化、大理岩化及硅化为主矽卡岩化与成矿关系密切,矽卡岩可分为绿帘石、透闪石化矽卡岩和透辉石化矽卡岩。其中绿帘石、透闪石化矽卡岩与铅锌成矿的关系最为密切。

勒青拉矿床的成矿作用主要与喜马拉雅早期中酸性(隐伏岩体)的岩浆活动有关。富含成矿物质的岩浆热液经东西向断裂(深部表现为导矿构造,浅部表现为容矿构造)运移至洛巴堆组,与化学性质活泼的第三岩性段灰岩发生接触交代作用,形成矽卡岩,同时成矿热液物理化学性质的改变造成矿质的沉淀(图4-2)。勒青拉矿区的接触交代作用有两种情况:一种为顺层间界面、层间小规模滑脱面的交代作用,另一种沿着东西向断裂破碎带进行,从而形成两种接触交代矽卡岩矿体

图4-2 西藏林周县勒青拉铅锌矿区控矿模式图

1—洛巴堆组1-2段;2—洛巴堆组3-4段;3—主碰撞期钾长花岗岩;4—逆断层;5—正断层;6—铅锌矿体;7—铁矿体

另外,在勒青拉铅锌矿区以东地区发现磁铁矿体4个,分布于居布札日岩体南北两侧外接触带的碳酸盐岩层位中。矿体呈层状产出,赋矿岩性为矽卡岩、矽卡岩化灰岩或矽卡岩化条带灰岩。其中以I号磁铁矿体最具代表性,该磁铁矿体地表工程控制长900m,矿体厚度5.0~8.0m,矿石品位TFe49.47%~67.02%,平均品位TFe56.27%。

从表4-1可以看出:矿区内的花岗质岩脉和矿区外围的邦舍扎日花岗闪长岩岩体具有相似的化学特征,二者可能具有相同的源区。花岗闪长岩为矿床的形成提供了成矿物质来源。同时在矿石中富集亲硫元素,与矿石均为硫化物矿石(方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等)相吻合。勒青拉矿床的成矿作用主要与喜马拉雅早期的中酸性隐伏岩体有关。在矽卡岩化的早期阶段,形成矿区东部产于岩体外接触带的矽卡岩型磁铁矿化,后期富含成矿物质的岩浆热液经东西向断裂(深部表现为导矿构造、在浅部表现为容矿构造)运移至洛巴堆组,与化学性质活泼的第三段灰岩发生接触交代,形成顺层间界面、层间小规模滑脱面和东西向断裂破碎带分布的矽卡岩,同时,成矿热液物理化学性质的改变造成矿质的沉淀,形成顺层和沿近东西向断裂产出的矽卡岩型铅锌矿化(图4-3)。因此在勒青拉矿区可以见到从矽卡岩型铁矿化到矽卡岩型铅锌矿化的空间分带现象。

表4-1 勒青拉矿区花岗岩和矽卡岩氧化物分析数据(据范文玉等)

图4-3 西藏林周县勒青拉铅锌矿区成矿模式图

1—灰岩;2—安山玄武岩;3—砂泥岩;4—花岗闪长岩;5—断层;6—铅锌矿体;7—铁矿体

2.扎囊县克鲁铜金矿

扎囊县克鲁铜金矿位于雅鲁藏布江北岸,在大地构造上居冈底斯复合火山-岩浆弧带的南缘,区域构造线呈东西向。矿区及外围广泛分布上侏罗—下白垩统桑日群比马组火山-沉积岩系,由安山质或英安质火山岩夹碎屑岩、碳酸盐岩、硅质岩等组成,火山岩属岛弧型火山岩,总体上代表了冈底斯弧前盆地内的火山-沉积组合;矿区断裂构造发育,以近东西为主,次有近南北向的小型断裂构造。角闪黑云花岗岩侵入于比马组火山-沉积岩系中,在岩体与灰岩的接触带附近形成强烈的矽卡岩化和大理岩化(图4-4)。

图4-4 西藏克鲁铜金矿区地质略图

(据福建省地调院)

1—第四系;2—桑日群比马组;3—角闪黑云母花岗岩;4—铜金矿体

克鲁角闪黑云花岗岩呈岩株状产出。岩石呈灰白色,发育似斑状结构,块状构造,斑晶为斜长石,暗色矿物为角闪石和黑云母,浅色矿物为斜长石、钾长石及石英。作者选取岩石中的斜长石样品,由北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室进行分析测试,分析测试结果见表4-2。从该表看,由于样品分析测试结果较分散,难以得出一致的坪年龄。根据冲木达、结巴等矽卡岩型铜金矿区角闪黑云花岗岩岩体的Ar-Ar年龄等分析,克鲁矿区角闪黑云母花岗岩的形成年龄可能属喜马拉雅早期。

表4-2 克鲁铜金矿Ar-Ar法加热定年数据表

福建省地调院对该矿进行了评价,在矽卡岩带中发现近东西向的金铜矿化带1 条,矿化带长约2000m 圈出矿体3个铜、金矿体,呈脉状、透镜状产出,具有膨大收缩现象。其中Ⅰ号矿体控制长350m、厚6~8m,Ⅱ号矿体长320m,厚8~14m,Ⅲ号矿体厚5~10m,控制长度350m。铜品位1%~16%,平均为3.2%;金品位2.4~4.22g/t,在平硐中最高金品位为61.22g/t,已控制矿体斜深120m以上。根据区内铜矿产出地质背景、控矿条件和矿化蚀变特征认为,矿体沿走向延伸长,剥蚀程度低,在深部和延伸方向上找矿前景大。

图4-5 西藏克鲁铜金矿成矿模式

1—角砾状灰岩;2—泥灰岩;3—安山岩;4—泥岩;5—凝灰岩;6—砂岩;8—花岗岩;9—断层;10—铜金矿体;11—矽卡岩;12—大理岩;13—石英脉

克鲁矿区除铜矿石中含金品位较高外,在矿区外围500~1000m的范围内,还发育大量沿断裂或破碎带产出的黄铁矿(褐铁矿)化含金石英脉。石英脉呈灰白色,宽最宽达2m,延伸长度最长达100m 以上。作者对该类石英脉拣块样作试金分析,含金0.81~2.84g/t,因此在矿区外围还有寻找独立金矿床的可能性。根据以上资料,作者认为克鲁铜矿区的成矿作用受喜马拉雅早期岩浆作用和下白垩统碳酸盐岩的控制,成矿模型如图4-5所示。

3.乃东县冲木达铜金矿

冲木达铜金矿床位于西藏山南地区泽当镇东约12km处的雅鲁藏布江南岸。大地构造上居冈底斯复合火山-岩浆弧带南缘,紧邻雅鲁藏布江弧-陆碰撞结合带。矿区海拔3600~3800m,是冈底斯成矿带目前出露标高最低的矽卡岩型铜金矿床(图4-6)。矿区及外围出露上侏罗-下白垩统桑日群比马组、古近系大竹卡组及第四系。其中比马组为一套早白垩世火山-沉积岩系,由安山岩、英安岩、火山角砾岩、凝灰岩和层纹状灰岩、灰质角砾岩及少量细碎屑岩、硅质岩组成。火山岩早期属钙碱性岩系列,具安第斯陆缘弧火山岩的特征,晚期具埃达克岩特征。大竹卡组为一套紫红色砂砾岩系,属山间盆地的陆相沉积。矿区近东西向断裂构造发育。侵入岩主要为似斑状黑云母角闪二长花岗岩、似斑状中粗粒巨斑状黑云母角闪二长花岗岩、角闪石花岗闪长岩等,时代属喜马拉雅早期(1:20万泽当幅区域地质调查报告),具碰撞型花岗岩的特征。

冲木达矿区铜金矿化产于比马组层纹状灰岩、微晶灰岩与似斑状黑云母角闪二长花岗岩的外接触带矽卡岩中,受地层岩性和层间破碎带的控制。矿化带长约1500m,宽约150m,内见矿体4个,均呈层状-似层状产出,与地层的产状基本一致。主矿体断续延伸长度大于1200m,厚度介于4~25 m 之间矽卡岩是铜金矿体的主要容矿岩石,由层纹状-条带状的石榴子石矽卡岩、石榴子石透辉石矽卡岩等组成。除矽卡岩外,还见有绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、硅化等蚀变。矿石发育条带状、浸染状、角砾状、不规则团块状构造等。主要金属矿物有辉铜矿、黄铜矿,黝铜矿和斑铜矿,另有少量的磁铁矿、黄铁矿、辉钼矿及次生氧化矿物孔雀石、铜蓝、褐铁矿等。主要的脉石矿物有石榴子石、透辉石、符山石、方解石等。矿石平均品位较富,铜品位多介于1%~8%之间,最高达20%,矿床平均品位约2.9%,伴生金的品位一般介于0.8~3.4g/t之间,平均为2.3g/t,银平均为48.3g/t,目前由于该矿区已由民营企业进行开采,尚未开展正规的普查工作,矿床规模与资源潜力不详,但根据矿区的矿化特征、矿体规模与品位情况分析,冲木达铜金矿区可能具中型以上规模。

作者在冲木达矿区铜金矿化带南段采集辉钼矿Re-Os定年样品6件,经分离挑选,使辉钼矿的纯度达98%以上。Re-Os同位素定年由国家地质实验中心完成。6件辉钼矿样品Re-Os同位素分析结果列于表4-3。

图4-6 西藏冲木达铜金矿区地质略图

1—冲洪积物;2—大竹卡组;3—比马组;4—花岗闪长岩;5—矽卡岩;6—大理岩;7—实测及推测断层;8—地质界线;9—角不整合界线;10—地层产状;11—铜金矿体;12—采坑及编号;13—采样位置

表4-3 西藏乃东县冲木达铜矿辉钼矿Re-Os同位素数据和模式年龄

表4-3中括号内为误差不确定度,其中Re和Os含量的不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差。置信水平95%。模式年龄的不确定度还包括187Re衰变常数入的不确定度(1.02%),置信水平95%。计算模式年龄时取187Re衰变常数λ=1.666×10-11yr-11

图4-7 西藏冲木达铜金矿区辉钼矿的Os-Re等时线年龄

从表4-3可以看出,冲木达铜金矿的Re-Os模式年龄介于(37.63±0.52)~(41.19±0.51)Ma之间;利用ISO PLOT软件作图,6件样品构成1条较好的等时线,得到冲木达矿区的187Re-187Os等时线年龄值为(40.3+5.6)Ma(图4-7)。经野外观察和矿石光片鉴定,冲木达矿区的辉钼矿呈浸染状分布于条带状石榴子石透辉石矽卡岩中,与黄铜矿、辉铜矿共生,属同一成矿期的产物。因此该辉钼矿的Re-Os年龄可以代表冲木达矿区铜金矿化的成矿年龄。

冲木达铜金矿区辉钼矿Re-Os同位素精确定年数据的获取,证实了冈底斯成矿带不但存在板块碰撞阶段岩浆作用的成矿记录,也为深入研究冈底斯成矿带与板块俯冲到碰撞到碰撞后构造岩浆活动有关的成矿演化过程和成矿谱系提供了有力支持。

4.谢通门县恰功铁矿

恰功富铁矿床位于西藏谢通门县春哲乡境内,南距谢通门县约65km,海拔5200m,矿区有简易公路与谢通门县城相通,交通较为方便。

矿区在大地构造上居冈底斯岩浆弧带中部,冈底斯弧背断隆西段的他自拉-郭拉弧背断裂带南侧,与晚新生代定结-谢通门-申扎近南北向断裂交叉部位。矿区出露上白垩统设兴组(K2s)酸性火山凝灰岩夹钙质泥岩和塔克拉组(K1t)薄-中层状泥晶灰岩夹钙质泥岩、晶屑凝灰岩。南侧和南西侧外围有喜马拉雅期早二长花岗岩及花岗斑岩出露。受他自拉-郭拉弧背断裂带的影响,次级北东向断裂、裂隙较为发育。富铁矿产于设兴组酸性火山凝灰岩夹钙质泥岩和灰岩地层中,与矽卡岩化关系密切,主要的富铁矿体即呈囊状产出于层状石榴子石矽卡岩中,矿区矽卡岩存在早期矽卡岩化(即石榴子石钙铁辉石矽卡岩化阶段,主要矽卡岩矿物有钙铝榴石、钙铁辉石、石英等)和湿矽卡岩化(阳起石化、绿泥石化矽卡岩化阶段,主要矽卡岩矿物有阳起石、绿帘石、绿泥石、透辉石、方解石、石英、斜长石等)2个阶段,磁铁矿化主要与早期的矽卡岩化有关,可大致划分为磁铁矿化→磁黄铁矿化→黄铜矿化3个矿化期。矿区地质概况见图4-8。

矿体呈似层状或囊状产出。矿石具块状、条带状构造。矿石的金属矿物为磁铁矿,另有少量镜铁矿和孔雀石;脉石矿物主要为石英、钙铝榴石。矿石的TFe品位介于41.72%~67.5%之间,TFe50%以上的富矿约占1/2,矿体平均品位约55%,S、P含量很低,SiO2含量与TFe含量呈负消长关系。地面磁测圈定6个富铁矿体。其中I号矿体规模最大,宽度100~300m,延伸长度约800m,其他矿体规模较小,约100m×50m。磁测下延拓显示,矿体埋深0~40m,并在深处有相连的趋势。从矿区外围尚有较多的富铁矿转石和磁测延拓矿体在深部可能相连等信息,矿区具大型矿床的找矿前景。

在恰功铁矿区南西外侧选取与成矿关系密切的二长花岗岩进行了锆石U-Pb精确同位素定年(SHRIMP),获得恰功岩体的形成年龄为50.8+2.4Ma(图4-9)。再次证实冈底斯成矿带存在碰撞期的成矿作用。

图4-8 谢通门县恰功铁矿区地质略图

(据李应栩,2008)

1—第四系;2—年波组;3—下白垩塔克那组;4—石榴子石矽卡岩;5—细粒斑状黑云母花岗闪长岩;6—花岗斑岩;7—石英斑岩;8—中细粒黑云二长花岗岩;9—中细粒斑状角闪二长花岗岩;10—二长花岗斑岩;11—中粗粒黑云二长花岗岩

图4-9 恰功铁矿花岗岩锆石U-Pb(SHRIMP)定年谐和图