西藏岡底斯構(gòu)造帶驅(qū)龍銅礦床s、pb同位素組成及其與斑巖銅礦的對(duì)比

西藏岡底斯構(gòu)造帶驅(qū)龍銅礦床s、pb同位素組成及其與斑巖銅礦的對(duì)比

自提出以來(lái)的100多年里，她一直在研究這一專欄（mit鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)等人，1972；寧啟生等人，1979；欒宗禹等人，1984；圖伊和他人，1989；索倫，1990）。從分布上看,世界上斑巖銅礦床多產(chǎn)出于大陸邊緣環(huán)境?；趯?duì)島弧帶和陸緣弧帶斑巖銅礦的研究,提出了較為成熟的斑巖成礦理論與經(jīng)典的斑巖成礦模式(Lowelletal.,1970;Sillitoe,1972;Skewesetal.,1995;Kayetal.,1999)。然而,在陸陸碰撞造山環(huán)境同樣可以形成規(guī)模巨大的斑巖銅礦,如印度—亞洲陸陸碰撞造山帶的岡底斯斑巖銅礦帶(侯增謙等,2001),但對(duì)大陸碰撞造山帶環(huán)境的斑巖銅礦研究相對(duì)較少。近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)西部地質(zhì)工作投入的加大,對(duì)西藏岡底斯成礦帶內(nèi)斑巖礦床的勘查與研究工作也逐漸深入,在斑巖礦床成礦學(xué)等方面進(jìn)行了不同程度的研究,對(duì)其成礦作用有了較多的新的認(rèn)識(shí)(曲曉明等,2002;侯增謙等,2003a;侯增謙,2004)。但由于目前岡底斯成礦帶總體工作程度不深,部分礦床的成因尚存在異義[如甲馬礦床(姚鵬等,2002)]或成因尚不明了(如洞嘎礦床)。驅(qū)龍銅礦是西藏陸陸碰撞造山帶內(nèi)具有代表性的斑巖銅礦床之一(鄭有業(yè)等,2004),且工作程度相對(duì)較高。因此,本文選擇有典型意義的驅(qū)龍銅礦床,對(duì)其S、Pb同位素組成進(jìn)行研究分析,并與區(qū)域上的斑巖銅礦床進(jìn)行對(duì)比,以初步探討陸陸碰撞造山帶環(huán)境斑巖銅礦成礦物質(zhì)來(lái)源及其成礦環(huán)境。1含礦斑巖質(zhì)控岡底斯斑巖銅礦帶位于西藏陸陸碰撞造山帶拉薩地體南緣岡底斯火山—巖漿弧內(nèi),平行于雅魯藏布縫合帶展布。岡底斯弧花崗巖帶由白堊紀(jì)新特提斯洋向北俯沖形成,其巖漿活動(dòng)有兩個(gè)高峰時(shí)期,即55～45Ma和30～24Ma(Schǎeretal.,1984),它們分別與印度—亞洲大規(guī)模碰撞和岡底斯逆沖斷裂活動(dòng)時(shí)間相對(duì)應(yīng)(Yinetal.,2000)。13.5～14Ma以來(lái)該地區(qū)發(fā)生東西向伸展作用(Bllsnluketal.,2001),形成了橫切拉薩地體的南北向正斷層系(地塹、裂谷),引發(fā)了南北向排列的超鉀質(zhì)脈巖侵位和熔巖的噴發(fā),它們活動(dòng)的40Ar/39Ar年齡分別為13～18Ma(Williamsetal.,2001)和12～25Ma(Coulonetal.,1986;Turneretal.,1993;Milleretal.,1999)。在藏南中新世碰撞后有大面積的鉀質(zhì)巖漿活動(dòng)。與此同時(shí),含礦斑巖體侵位于岡底斯花崗巖基以及三疊紀(jì)—白堊紀(jì)地層中,構(gòu)成了一條長(zhǎng)350km、寬30～50km東西向展布的斑巖銅礦帶(圖1)。含銅斑巖體形成于17～12Ma之間,其侵位高峰期為15±1Ma(侯增謙等,2003b)。2礦物基本特征驅(qū)龍銅礦位于岡底斯構(gòu)造—巖漿弧東段(圖1)。礦區(qū)出露中侏羅統(tǒng)葉巴組和古近系林子宗組地層(圖2)。葉巴組為中酸性熔巖及火山碎屑巖夾結(jié)晶灰?guī)r、絹云母石英片巖。林子宗組不整合于葉巴組之上,由灰綠色英安巖、安山玢巖和流紋斑巖等組成。礦區(qū)巖漿巖比較發(fā)育,含礦斑巖呈復(fù)式巖體侵位于葉巴組火山巖內(nèi),呈巖株?duì)町a(chǎn)出,巖性為黑云母花崗斑巖和二長(zhǎng)花崗斑巖。二長(zhǎng)花崗斑巖,具斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英組成,斑晶含量15%～50%不等?；|(zhì)為顯微晶—隱晶質(zhì),主要為長(zhǎng)英質(zhì)礦物。副礦物有磷灰石、榍石、磁鐵礦、金紅石、鋯石等。黑云母花崗斑巖,塊狀構(gòu)造。巖石結(jié)構(gòu)具有斑狀到不等粒狀的變化。斑晶主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石與石英,少量的黑云母。基質(zhì)具微晶結(jié)構(gòu),主要礦物為鉀長(zhǎng)石、石英等。副礦物為榍石、鋯石、磷灰石等。二長(zhǎng)花崗斑巖的鋯石SHRIMP年齡為17.58±0.74Ma(芮宗瑤等,2003),與礦石礦物輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡16.41±0.48Ma(孟祥金等,2003)基本一致,斑巖成巖與礦化同時(shí)發(fā)生在中新世。地表礦化呈面狀分布,礦體多為橢圓形,礦化深度大于500m。斑巖體內(nèi)發(fā)育以黃銅礦、黃鐵礦為主的典型的細(xì)脈浸染狀礦化,形成浸染狀、細(xì)脈浸染狀礦石。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦及少量的方鉛礦、閃鋅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、輝銅礦。主要非金屬礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母、硬石膏、方解石和石膏等。硬石膏在驅(qū)龍礦區(qū)比較發(fā)育,多呈角礫狀產(chǎn)出,并伴有黃銅礦化與黃鐵礦化。礦石以浸染狀、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造為主。驅(qū)龍銅礦主要礦化蝕變?yōu)殁涢L(zhǎng)石化、黑云母化、硅化、絹云母化,局部見(jiàn)粘土化。具有典型的斑巖面型蝕變特征且具有分帶性,根據(jù)蝕變礦物組合特征,從斑巖體內(nèi)往外,大致可劃分為鉀硅酸巖化帶、高嶺土化(泥化)帶、石英—絹云母化帶、青磐巖化帶(孟祥金等,2004)。驅(qū)龍礦床礦化體多位于鉀硅酸巖化蝕變帶內(nèi)。3s，pb3.1全巖so2及pb同位素組成測(cè)定巖石及金屬硫化物的S同位素樣品分析由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素室完成。全巖樣品和硬石膏礦物先經(jīng)碳酸鹽—氧化鋅半熔法提純?yōu)榧儍舻腂aSO4,再用V2O5氧化法制備SO2測(cè)試樣品。金屬硫化物以Cu2O作氧化劑制備測(cè)試樣品。用MAT-251質(zhì)譜儀測(cè)定,采用VCDT國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),分析精度好于±0.2‰。Pb同位素組成測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所同位素室進(jìn)行。全巖樣品用HNO3和HF溶解后過(guò)陰離子交換樹(shù)脂提取Pb,蒸干后用磷酸提取樣品,單錸帶硅膠做發(fā)射劑質(zhì)譜測(cè)試,使用熱離子質(zhì)譜計(jì)MAT261,測(cè)定時(shí)將其置于法拉多接收狀態(tài)。同位素分餾優(yōu)于1‰,NBS981度在萬(wàn)分之一。3.2與硬石膏礦物的硫同位素特征為對(duì)驅(qū)龍礦區(qū)的含礦斑巖和黃銅礦、硬石膏礦物分別進(jìn)行了硫同位素測(cè)定(表1)。驅(qū)龍礦床3件含礦斑巖樣品硫同位素組成比較一致,δ34S為-2.1‰～-1.1‰,與區(qū)域上含礦斑巖的δ34S一致(表1)。區(qū)域上含礦巖石δ34S范圍為-3.8‰～+6.7‰,平均值為-0.115‰,具有典型的巖漿硫組成特點(diǎn)(δ34S=0‰)。驅(qū)龍礦床黃銅礦與硬石膏礦物的硫同位素組成比較均一,變化比較小(表1)。黃銅礦的δ34S為-6.3‰～-1.0‰,均值-2.76‰,與區(qū)域上斑巖銅礦床金屬硫化物的硫同位素組成相同(表1)。岡底斯帶斑巖銅礦床金屬礦物δ34S變化范圍為-6.3‰～+1.8‰,多數(shù)在-3‰～+1‰之間(表1),平均值為-1.248‰,非常接近于含礦斑巖硫組成。硬石膏δ34S為+12.5‰～+14.4‰,平均+13.4‰。李光明等2獲得驅(qū)龍礦床中黃鐵礦的δ34S范圍為-0.8‰～+0.9‰,平均+0.06‰,閃鋅礦δ34S為-2.2‰?？傮w上δ34S在礦物中的分布服從下列順序:硬石膏>閃鋅礦>黃鐵礦>黃銅礦。這種δ34S在礦物中的含量大小順序與硫化物結(jié)晶時(shí)的δ34S富集順序一致,說(shuō)明在驅(qū)龍礦床成礦流體中硫化物間和硫化物—硫酸鹽間的硫同位素基本上達(dá)到了平衡。3.3熱價(jià)2433對(duì)驅(qū)龍銅礦含礦二長(zhǎng)花崗斑巖及黃銅礦進(jìn)行了鉛同位素組成測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中可以看出,含礦斑巖的206Pb/204Pb范圍為18.5104～18.6083,207Pb/204Pb變化于15.5946～15.7329之間,208Pb/204Pb變化于38.6821～39.1531之間;黃銅礦的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為18.4426～18.5909、15.5762～15.6145、38.5569～38.8568。驅(qū)龍礦區(qū)含礦斑巖鉛同位素組成有一定變化,而黃銅礦的鉛同位素組成比較一致且變化較小。4含礦斑巖巖石鉛、礦床信息驅(qū)龍礦床的硫同位素資料顯示其組成相當(dāng)均一,但由于硫同位素組成受溫度、氧逸度、pH和離子強(qiáng)度及熱液中δ34S∑S等多種因素制約,在某些條件下,礦石礦物的δ34S并不能反映成礦流體的δ34S∑S組成。驅(qū)龍銅礦中硫化物共生組合比較簡(jiǎn)單。同時(shí),從上述礦床硫化物中硫同位素組成看,硫化物間達(dá)到硫同位素平衡。因此這里可以根據(jù)硫同位素分餾平衡估計(jì)熱液體系中的δ34S∑S。驅(qū)龍礦床中黃銅礦普遍與黃鐵礦共生,利用黃鐵礦—黃銅礦礦物對(duì)估算熱液的δ34S∑S值為-0.809‰,與含礦斑巖δ34S組成(δ34S平均值-0.115‰)十分接近,也在硫化物δ34S的組成范圍內(nèi)。驅(qū)龍礦床發(fā)育的硬石膏呈團(tuán)塊狀、角礫狀和脈狀產(chǎn)出,與之共生的硫化物主要為黃銅礦。用硬石膏—黃銅礦對(duì)估算的流體δ34S∑S值為+4.4314‰。Zheng(1991)對(duì)智利ElTeniente斑巖銅礦床硬石膏—黃銅礦對(duì)的硫同位素研究表明,斑巖銅礦中硬石膏高δ34S值并不代表流體的混合作用,而是巖漿封閉體系下高溫?zé)嵋豪鋮s過(guò)程中同位素?zé)崃W(xué)交換的結(jié)果。驅(qū)龍礦床硬石膏的δ34S與世界上斑巖銅礦硫酸鹽的δ34S值(Ohmotoetal.,1979)一致,與礦床中黃銅礦等硫化物的硫達(dá)到了平衡,其來(lái)源仍是斑巖巖漿體系。資料表明,超鎂鐵質(zhì)巖δ34S平均值為+1.2‰(+7.3‰～-1.3‰),基性巖δ34S平均值為+2.7‰(+7.6‰～+5.7‰),石隕石δ34S變化于+2.6‰～-5.6‰之間(叢柏林,1979)。因此,可以推測(cè),驅(qū)龍銅礦乃至岡底斯礦帶斑巖銅礦床硫同位素主要來(lái)自上地?；蛳碌貧さ纳钤磶r漿,具有相對(duì)均一的硫源,基本沒(méi)有受到陸殼沉積物源硫的混染。礦床中含礦斑巖與礦石礦物鉛同位素組成十分相近,暗示它們具有相同的演化歷史或起源,指明成礦物質(zhì)直接來(lái)源于含礦斑巖巖漿。由單階段鉛演化模式Stacey等(1975)法計(jì)算的模式年齡,含礦斑巖為66～286Ma,硫化物為34～97Ma(表2),明顯大于含礦斑巖形成年齡17.58Ma(芮宗瑤等,2003)和成礦年齡16.41Ma(孟祥金等,2003),反映了含礦斑巖的巖石鉛與礦石鉛并非單階段正常鉛,而是混合鉛,有放射性成因鉛的加入。同時(shí),從表2中由單階段鉛演化模式計(jì)算的參數(shù)(μ、W、Th/U)看,不同樣品的μ、W、Th/U模式值均有一定的變化,也說(shuō)明其來(lái)源并不單一,無(wú)論是含礦斑巖還是黃銅礦,它們的鉛同位素均具有非單一階段的演化或具有多來(lái)源,可能存在有不同的源區(qū)或在演化過(guò)程中有不同源區(qū)物質(zhì)的混入。鉛大地構(gòu)造模式圖(圖3a、b)顯示,驅(qū)龍礦床含礦斑巖的鉛組成與岡底斯帶其他斑巖銅礦床相似,基本沿造山帶鉛演化線分布。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖上(圖3a、b)其分布形態(tài)均呈陡立的線狀,顯示出由地幔鉛向造山帶鉛演化的趨勢(shì),揭示出岡底斯含礦斑巖具有幔源組分與地殼成分的混合特征。在圖3c上,含礦斑巖巖石鉛同位素組成位于地球等時(shí)線右側(cè),處于MORB與EMⅡ之間的下部大陸鉛分布區(qū),少數(shù)在MORB內(nèi)。斑巖鉛呈陡立的直線從MORB內(nèi)向EMⅡ延伸,也暗示斑巖巖漿形成過(guò)程中有幔源巖漿與地殼物質(zhì)的交換。這種含礦斑巖的巖漿混合特征與巖石微量元素及Sr、Nd同位素組成所指示的特征完全一致(侯增謙等,2005)。同時(shí),已有的含礦斑巖的巖石化學(xué)數(shù)據(jù)與Sr、Nd、Pb同位素資料表明,岡底斯含礦斑巖起源于青藏高原加厚的下地殼部分熔融,同時(shí)有部分地幔物質(zhì)的交代(Houetal.,2004)。由于驅(qū)龍礦床與岡底斯帶其他斑巖礦床具有一致的礦化特征、巖石地球化學(xué)特征(侯增謙等,2005)以及鉛同位素組成(曲曉明等,2002),因此可以推斷,驅(qū)龍含礦斑巖也起源于西藏造山帶加厚的下地殼熔融,并具有幔源成分的混染。同時(shí),由于驅(qū)龍礦床礦石鉛與含礦斑巖鉛同位素組成具有一致性,驅(qū)龍銅礦的成礦物質(zhì)也來(lái)自于下地殼,并有地幔物質(zhì)加入。5含礦斑巖的形成歷史(1)驅(qū)龍礦床礦石礦物與含礦斑巖的硫同位素組成比較一致,顯示