藏西班公湖斑巖銅礦床含礦斑巖性質(zhì)及成礦環(huán)境

藏西班公湖斑巖銅礦床含礦斑巖性質(zhì)及成礦環(huán)境

近年來，西藏地區(qū)地質(zhì)勘探工作取得了良好的報(bào)告。最后，西藏地質(zhì)勘探局在班公湖-江龍江地區(qū)的縫合帶發(fā)現(xiàn)了兩座大型和中型斑巖銅礦床。西藏高原上的第三次斑巖銅帶（前兩個(gè)是玉龍和岡底斯斑巖銅帶）初步建立。作為青藏高原上的主要縫合帶，沿雅魯藏布江縫合帶分布的岡底斯斑巖銅礦帶資源潛力巨大（銅資源量達(dá)2000×104t），形成時(shí)代新（成礦年齡15Ma左右），成礦過程發(fā)生在縫合帶碰撞后地殼伸展環(huán)境。顯而易見，沿班公湖-怒江縫合帶，斑巖銅礦床的形成時(shí)代、成礦構(gòu)造環(huán)境及整個(gè)銅礦帶的資源潛力既是大陸造山帶成礦學(xué)研究的主要內(nèi)容，也對指導(dǎo)找礦實(shí)踐具有重要意義。1班公湖-病區(qū)巖石學(xué)特征班公湖-怒江縫合帶橫貫西藏高原，東西延伸長逾2000km，以零散分布的蛇綠巖碎塊為標(biāo)志，南北兩側(cè)分別是拉薩地塊和羌塘地塊（圖1）。蛇綠巖帶南北向出露范圍變化很大，一般幾十公里，在獅泉河和安多兩地南北寬達(dá)100～200km。有人曾提出該縫合帶是由多條洋內(nèi)俯沖帶復(fù)合而成的觀點(diǎn)。Kapp等根據(jù)縫合帶沉積相分析，指出班公湖-怒江洋盆打開時(shí)間發(fā)生在三疊紀(jì)，早侏羅世擴(kuò)張成深海洋盆，晚侏羅世洋殼開始向北側(cè)羌塘地塊之下俯沖消減，至侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)初洋盆閉合，此后進(jìn)入弧-陸碰撞演化階段。趙文津等根據(jù)地球物理測深資料，認(rèn)為不足以證明“班公湖-怒江縫合帶是一條嚴(yán)格意義上的縫合帶，更像是一個(gè)老的弧后擴(kuò)張區(qū)”，足以說明該縫合帶之復(fù)雜。沿縫合帶，大規(guī)模的島弧火山活動(dòng)發(fā)生在中—晚侏羅世，形成燕山早期陸緣火山弧，為一套含大量火山碎屑巖的以安山質(zhì)為主的玄武-安山-流紋巖組合，火山作用晚期巖漿成分向堿性演化，以陸相中心式噴發(fā)為主，兼具熔巖溢流。巖漿的深成侵入作用發(fā)生在早白堊世至晚白堊世早期，以中酸性幕式侵入為特點(diǎn)，巖體一般呈巖株或小巖基沿東西向呈帶狀分布，巖性主要有石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、似斑狀花崗巖及花崗斑巖，年齡在70～140Ma之間。巖漿侵入早期巖石一般偏基性，鋁不飽和，具I型花崗巖特征。到晚期巖石酸性增強(qiáng)，鋁過飽和，顯示S型花崗巖的特征。2礦床大徑回采銅班公湖-怒江縫合帶上的斑巖銅礦首先在西段班公湖一帶取得突破（圖1）。初步勘探表明多不雜礦區(qū)銅資源量達(dá)200余萬噸，伴生金，是1處大型斑巖型銅金礦床。尕爾窮礦區(qū)主要由斑巖與圍巖接觸帶上的矽卡巖型銅礦體構(gòu)成，為斑巖-矽卡巖型礦床，銅儲量已接近中型。本文研究的含礦斑巖就是取自這2個(gè)礦區(qū)。2.1巖石學(xué)和礦物學(xué)特征多不雜礦區(qū)含礦斑巖全巖礦化，巖體具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶成分有斜長石、鉀長石、石英、黑云母，大小在0.5～4mm之間，含量約占巖石體積的35%～40%；基質(zhì)成分有石英、斜長石、黑云母及副礦物磷灰石、鋯石、金紅石、磁鐵礦、黃鐵礦等，呈顯微半自形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑一般在0.05～0.2mm之間。巖石蝕變比較強(qiáng)烈，包括粘土化、絹英巖化、綠泥石化及碳酸鹽化等。粘土化主要在斜長石和鉀長石表面交代分布；絹云母化除了交代斜長石外，亦可與硅化石英一起充填裂隙；綠泥石化則主要交代黑云母，同時(shí)有較多的Ti析出，生成柱粒狀金紅石。礦物組成：石英（20%～25%）、斜長石（50%～55%）、鉀長石（10%～15%），巖性為花崗閃長斑巖。尕爾窮礦區(qū)含礦巖體呈深灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶中缺少石英和鉀長石，而由斜長石、角閃石和黑云母組成，含量約占巖石體積的30%；基質(zhì)結(jié)晶程度差，呈隱晶質(zhì)或顯微半自形粒狀結(jié)構(gòu)，組成礦物包括斜長石、石英、角閃石、黑云母及副礦物鋯石、磷灰石、褐簾石、磁鐵礦等。巖石蝕變強(qiáng)烈，包括黑云母化、陽起石化、硅化、鈉長石化及碳酸鹽化。斜長石呈板狀，表面較清潔，聚片雙晶發(fā)育，常見環(huán)帶構(gòu)造；角閃石基本全被細(xì)片狀鉀化黑云母和陽起石集合體交代，只保留下外形，同時(shí)有較多的次生磁鐵礦生成。鈉長石化呈糖粒狀集合體局部交代角閃石和斜長石斑晶。從含量上看，巖石以斜長石為主，約占60%～65%，其次有石英（10%～15%）、角閃石（5%～10%）、黑云母（5%～10%）及隱晶質(zhì)（5%～10%），巖性為石英閃長玢巖。2.2蝕變特征分析方法多不雜和尕爾窮礦區(qū)的含礦斑巖都具有比較強(qiáng)烈的蝕變，這給巖石化學(xué)分析帶來了困難，為此，筆者結(jié)合巖相學(xué)，盡量選擇蝕變輕微的樣品做了化學(xué)分析，以減輕后期蝕變對原巖性質(zhì)的影響，分析結(jié)果列于表1。樣品分析在北京核工業(yè)地質(zhì)分析研究中心完成。常量元素用PHILLIPSPW-2404型X-熒光光譜儀分析完成，精度好于1%；微量元素和稀土元素用ICP-MS法測定，儀器型號為ELEMENT-2質(zhì)譜儀，分析精度好于2%，分析流程見Qu等的文獻(xiàn)。2.2.1al2o3和ko從多不雜和尕爾窮2個(gè)礦區(qū)看，班公湖銅礦帶含礦斑巖的SiO2含量集中在62.11%～66.29%之間，平均為64.18%；Al2O3含量較高，除ZK1-06號樣品外，其他樣品Al2O3在15.37%～16.19%之間，平均為15.8%。在Na2O和K2O含量上2個(gè)礦區(qū)出現(xiàn)差別，多不雜礦區(qū)明顯富K貧Na，在K2O-SiO2圖（圖2）中位于鉀玄巖區(qū)；尕爾窮礦區(qū)則相對富Na，可能與巖體中較強(qiáng)的鈉長石化有關(guān)，在圖2中位于高鉀鈣堿性巖區(qū)。與岡底斯銅礦帶的含礦斑巖相比，該帶的含礦巖體相對偏基性，K2O含量近于一致。2.2.2島弧帶巖漿作用班公湖銅礦帶含礦斑巖的微量元素蛛網(wǎng)圖見圖3-a，從圖中可以看出，該帶含礦斑巖富集大離子不相容元素Rb、K、Sr、Pb，虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti，其分布曲線與岡底斯銅礦帶的含礦斑巖基本一致，都反映了島弧帶的巖漿作用特征。不同的是該帶含礦斑巖Nb、Ta和重稀土的虧損程度明顯減弱，U、Th富集不明顯。這些變化可能反映了兩者在巖漿源區(qū)上的差異，說明班公湖銅礦帶的含礦巖漿生成于地殼較淺的部位，岡底斯銅礦帶含礦巖漿源區(qū)可能更深。2.2.3輕、重稀土分餾程度低班公湖銅礦帶含礦斑巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布曲線見圖3-b。從圖中可以看出，該銅礦帶含礦斑巖與岡底斯銅礦帶含礦斑巖稀土元素的一個(gè)很明顯的差別是輕、重稀土分餾程度低，重稀土部分的曲線形態(tài)明顯變平緩，前者（La/Yb)N在14.03～35.43之間，平均為24.25；后者（La/Yb)N在19.03～39.94之間，平均為31.26。另外，岡底斯銅礦帶稀土曲線缺少Eu異常或?yàn)槿醯腅u負(fù)異常，班公湖銅礦帶則多具弱的Eu正異常。這說明兩者在巖漿氧化條件上也存在差異，班公湖銅礦帶的含礦巖漿氧化性更強(qiáng)些。3成巖成礦時(shí)代3.1礦斑巖地球化學(xué)特征班公湖斑巖銅礦帶含礦斑巖的時(shí)代是用單顆粒鋯石SHRIMPU-Pb法測定的，樣品分別取自尕爾窮和多不雜2個(gè)礦區(qū)。鋯石顆粒先在雙目鏡下挑純（純度>95%），然后用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于玻璃片上。陰極發(fā)光研究是在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。U-PbSHRIMP分析在中國地質(zhì)科學(xué)院離子探針實(shí)驗(yàn)室完成。分析方法基本與Compston等描述的程序一致。分析條件是O2-離子流15nA、10kV,分析點(diǎn)范圍25～30μm。普通鉛用實(shí)測的208Pb校正,假定206Pb/238U與208Pb/232Th成一致線。元素間分餾校正用的是參考樣TEM(417Ma),U、Th、Pb含量校正用的是標(biāo)樣SL13,數(shù)據(jù)用LudwigSQUID1.0和ISOPLOT程序處理,分析結(jié)果列于表2。多不雜礦區(qū)含礦斑巖中的鋯石自形程度較高，呈自形至半自形柱狀，顆粒粗大，一般在100～400μm之間，具有巖漿鋯石特征的振蕩環(huán)帶（圖4-a），少數(shù)顆粒有破損現(xiàn)象，206Pb/238U-207Pb/235U一致線圖見圖5-a,8個(gè)測點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為127.8Ma,MSWD=1.18。尕爾窮礦區(qū)含礦斑巖中的鋯石呈自形柱狀，大小一般在100～300μm之間，振蕩環(huán)帶發(fā)育，顆粒邊緣常見一薄層陰極發(fā)光很強(qiáng)的帶（圖4-b），說明鋯石結(jié)晶晚期巖漿中U、Th含量降低。SHRIMP分析點(diǎn)一般聚焦在顆粒中心色調(diào)較深的部位，206Pb/238U-207Pb/235U一致線圖見圖5-b。8個(gè)測點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為112.0Ma,MSWD=1.66。2個(gè)礦區(qū)含礦斑巖的年齡大體相差15Ma?？紤]到班公湖縫合帶存在多條俯沖帶復(fù)合之特點(diǎn)，各俯沖帶的形成時(shí)間前后顯然會(huì)有差異，因此2個(gè)銅礦區(qū)之間含礦巖漿侵位時(shí)間存在約15Ma的間隔是可以接受的，說明它們集中發(fā)生在燕山中—晚期。3.2成礦過程與構(gòu)造環(huán)境的差異關(guān)于班公湖斑巖銅礦帶的成礦時(shí)代，筆者用尕爾窮礦區(qū)的3個(gè)輝鉬礦樣品做了Re-Os同位素測定。樣品采自坑道中的含輝鉬礦石英脈，經(jīng)雙目鏡下分離挑選，測試樣品中的輝鉬礦純度達(dá)95%以上。Re-Os同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心完成，分析方法和流程見杜安道等的文獻(xiàn)。所用儀器為英國TJA公司生產(chǎn)的VGPQEXCELLICP-MS。Re-Os同位素分析結(jié)果列于表3。表中Re和Os的含量誤差（括號內(nèi)）包括稀釋劑標(biāo)定誤差、質(zhì)譜測量誤差及質(zhì)量分餾校正誤差；模式年齡的計(jì)算誤差還包括187Re衰變常數(shù)λ的誤差。儀器的全流程空白Re為0.02ng,Os為0.003ng。計(jì)算的模式年齡分別為88.4Ma、93.2Ma和87.6Ma，平均為89.7Ma。與含礦巖體的鋯石SHRIMP年齡（112.0Ma）相比，成礦時(shí)間比巖體的侵位時(shí)間大約滯后了22Ma。在岡底斯斑巖銅礦帶成巖與成礦過程幾乎同時(shí)進(jìn)行的情況下（時(shí)間相差不到1Ma，班公湖斑巖銅礦帶從成巖到成礦經(jīng)歷了漫長的分異演化過程，也說明兩者在成礦構(gòu)造環(huán)境上存在著較大差異。盡管如此，這個(gè)時(shí)間差仍符合斑巖銅礦的演化特點(diǎn)，根據(jù)Richards等對智利北部斑巖銅礦的研究，從成巖到成礦過程時(shí)間上可以延續(xù)長達(dá)35～40Ma。4成礦環(huán)境差異岡底斯斑巖銅礦帶形成于雅魯藏布江洋盆閉合之后約40Ma,是在造山帶的碰撞后地殼伸展環(huán)境中形成的。相比之下,班公湖斑巖銅礦帶的成巖成礦過程雖然也是發(fā)生在班公湖-怒江洋盆閉合之后,但相距時(shí)間較短,從145Ma前后閉合到多不雜和尕爾窮2個(gè)礦區(qū)的含礦斑巖侵入(127.8Ma和112.0Ma),時(shí)間間隔大體在20～30Ma之間。2條銅礦帶含礦斑巖巖石地球化學(xué)上的差異可能就是由于這種相對滯后時(shí)間上的差異造成的。班公湖銅礦帶滯后的時(shí)間較短,俯沖板片(洋殼或陸殼)下插深度較小,含礦巖漿的生成源區(qū)較淺,其源區(qū)物質(zhì)組成自然不同。在反映造山帶構(gòu)造演化階段的R1-R2圖(圖2-b)中,2條銅礦帶含礦斑巖的分布位置是有區(qū)別的,即岡底斯銅礦帶的含礦斑巖主要分布在晚造山階段,礦床分布也大體受SN向張性構(gòu)造控制,反映了一種碰撞后伸展環(huán)境;而班公湖銅礦帶的含礦斑巖則趨向于較早的碰撞后隆升階段。從造山帶演化機(jī)理看,構(gòu)造伸展意味著造山帶已經(jīng)達(dá)到了最大高度。由此看來,產(chǎn)于青藏高原2條主要縫合帶上的斑巖銅礦,成礦環(huán)境差異可能在于北面的班公湖銅礦帶形成于造山帶達(dá)到最大高度之前的隆升階段,而南面的岡底斯銅礦帶則形成于造山帶達(dá)到最大高度之后的伸展階段。在Sr/Y-Y圖(圖6-a)中,雖然2條銅礦帶的含礦斑巖都位于埃達(dá)克巖區(qū),但班公湖銅礦帶的含礦斑巖更靠近島弧火山巖。由于一般都把埃達(dá)克巖的重稀土虧損歸因于石榴子石在巖漿源區(qū)的殘留,認(rèn)為是巖漿形成深度的反映。因此,與岡底斯銅礦帶相比,班公湖銅礦帶含礦斑巖重稀土虧損較輕可能反映了巖漿生成深度較淺。換句話說,岡底斯銅礦帶的含礦巖漿是在比班公湖銅礦帶俯沖到更大的深度上由俯沖洋殼或增后下地殼部分熔融形成的。巖漿生成的構(gòu)造環(huán)境或演化階段上的這種差異,在反映造山帶源區(qū)類型的Th/Yb-Ta/Yb圖(圖6-b)上得到進(jìn)一步的區(qū)分。在圖6-b中班公湖銅礦帶的含礦斑巖仍屬于活動(dòng)大陸邊緣范疇,而岡底斯銅礦帶的含礦斑巖已明顯偏離了活動(dòng)大陸邊緣區(qū)。5班公湖斑巖銅礦帶與佐(1）藏西班公湖斑巖銅礦帶多不雜和尕爾窮2個(gè)大、中型斑巖銅礦床含礦斑巖的鋯石U-PbSHRIMP年齡分別為127.8Ma±2.6Ma和112.0Ma±2.3Ma，表明該帶成礦作用發(fā)生在燕山中晚期班公湖-怒江縫合帶閉合后的碰撞后階段。(2）與岡底斯銅礦帶相似，班公湖斑巖銅礦帶的含礦斑巖在巖石化學(xué)上