藏南努日铜-钨-钼矿床晚白垩世石英闪长岩U-Pb定年及其地球化学特征_董随亮.pdf

2015 年 11 月 November 2015 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 34，No． 6 712 ～718 收稿日期 2014 －04 －03; 修回日期 2015 －11 －07; 接受日期 2015 －11 －10 基金项目 中国地质调查局地质调查项目 西藏扎西康地区铅锌矿调查评价 12120113036000 ， 西藏扎西康铅锌多金属 矿整装勘查区专项填图与技术应用示范 1212011221073 作者简介 董随亮， 工程师， 主要研究方向为矿床学。E- mail dongsuiliang163． com。 通讯作者 黄勇， 博士， 工程师， 主要研究方向为矿床学与成矿规律。E- mail yong． huang hotmail． com。 文章编号 02545357 2015 06071207 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2015． 06． 017 藏南努日铜 － 钨 － 钼矿床晚白垩世石英闪长岩 U － Pb 定年及 其地球化学特征 董随亮，黄勇*，李光明，张丽，黄瀚霄，张晖 中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081 摘要 藏南努日矿床位于冈底斯成矿带南缘， 前人获得的辉钼矿 Re － Os 同位素年龄为 23 Ma， 与明则和程 巴矿床成矿时代一致， 但矿区内至今未发现与矿化有关的成矿斑岩体。本文报道了努日矿区新发现的与矿 化关系密切的石英闪长岩的地球化学特征， 获得石英闪长岩的 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 年龄为 93． 42 0． 76 Ma， 与同一成矿带内桑布加拉和克鲁铜金矿成矿时代一致 90 ～93 Ma ， 表明矿区可能存在两期成矿 事件。石英闪长玢岩的主量微量元素 SiO2含量为 57． 19 ～58． 23， A12O3含量为 15． 78 ～16． 03， MgO 含量为 4． 74 ～5． 32， Mg指数为 65． 2 ～67． 3; 富集大离子亲石元素 Rb、 Sr、 Ba、 U 等 及轻稀土元素， 亏 损高场强元素， 显示出埃达克岩特征。研究表明石英闪长玢岩形成于洋壳俯冲阶段的弧岩浆岩， 洋壳熔融形 成的母岩浆侵入近地表形成早期铜多金属矽卡岩矿化。晚白垩世成矿事件的发现进一步佐证了研究区存在 两期矿化叠加事件， 拓展了研究区找矿方向。 关键词 藏南努日铜 － 钨 － 钼矿床; 石英闪长岩; LA － ICP － MS U － Pb 定年; 洋壳俯冲 中图分类号 P588． 122; P597． 3文献标识码 A 西藏冈底斯成矿带是我国最为重要的铜多金属 成矿带之一。冈底斯成矿带北部念青唐古拉弧背断 隆带发育大量的矽卡岩型铅锌银多金属矿; 中部以 碰撞伸展阶段的斑岩型铜多金属矿为主 ［1 ］; 南部则 发育矽卡岩型铜金矿和钨钼矿。一直以来， 前人对 北部铅锌成矿带和中部斑岩型铜多金属矿带的矿床 地质、 成矿年代学、 地球化学等都进行了详细的研 究 ［2 －3 ］， 然而对南部矽卡岩型铜多金属矿带研究十 分薄弱。近年来在冈底斯南部成矿带新发现了一大 批斑岩 － 矽卡岩型铜多金属矿， 如程巴、 克鲁、 冲木 达、 桑布加拉、 努日、 洛村等铜多金属矿， 对于这些矿 床的成矿时代和成矿背景至今仍存在争议， 程巴岩 浆和成矿时代在 30 Ma 左右， 桑布加拉岩体和成矿 时代在 93 Ma 左右， 而努日矿区存在多期次的岩浆 活动， 晚白垩世的岩浆活动至今还没有报道。 前人对努日矿区进行辉钼矿的 Re － Os 同位素 定年的年龄结果为 23． 4 Ma， MSWD 为 0． 6， 可以代 表矿区内最晚一期成矿作用 ［4 ］。本文对冈底斯南 缘具有代表性和大型规模的努日铜 － 钨 － 钼金属矿 矿床进行了详细研究， 采集矿区南部的石英闪长岩 进行锆石 LA － ICP － MS 定年研究和地球化学分析， 探讨努日矿区铜多金属矿的多期叠加成矿作用， 以 进一步丰富该区域的找矿方向。 1研究区地质背景 西藏冈底斯成矿带， 位于雅鲁藏布江弧陆碰撞 结合带北侧的冈底斯火山 － 岩浆弧带内 ［5 ］ 图 1 ， 潘桂棠等 ［6 ］将冈底斯及邻接区划分为班公湖怒 江缝合带等 6 个不同的构造单元， 晚侏罗世早白 垩世桑日群以大量岛弧型钙碱性火山岩和弧缘碎屑 岩、 碳酸盐重力流沉积为特征。桑日群底部的麻木 下组安山岩具有埃达克岩成分特征， 上部的比马组 具有正常岛弧火山岩特点 ［7 ］。 矿区地层主要为下白垩统比马组 K1b 、 上白 217 ChaoXing 图 1区域地质简图 据文献［ 5］ 修改 Fig． 1Regional geological map after Reference［ 5］ 1Q 第四系 ; 2Kz 新生界 ; 3Mz 中生界 ; 4Pz 古生界 ; 5AnZ 前震旦系 ; 6喜马拉雅期花岗岩; 7燕山期花岗岩; 8超基性岩; 9结合带; 10研究区位置。 垩统古近系旦师庭组 K2－ E d 及第四系风成 砂。比马组区域上可划分为 5 个岩性段 ［8 －9 ］， 矿区 范围内仅出露 3 个岩性段分别为 K1b3、 K1b4和K1b5。 K1b3岩性以泥晶灰岩、 变质粉砂岩、 砂岩为主; K1b4 为矽卡岩型矿体的主要赋矿层位， 岩性以大理岩及 泥质灰岩为主， 夹少量砂岩、 凝灰岩， 发育矽卡岩化; K1b5岩性以角岩化凝灰岩为主， 夹安山质熔岩。矿 区发育 4 组断裂构造， 分别为 NWW 向 F1 断层、 近 EW 向 F2 断层、 NNW 向 F3 断层及 NE 向 F4 断层。 矿区岩浆岩岩性较复杂， 出露面积较大， 主要为始新 世中酸性岩体以及本文新发现的晚白垩世石英闪长 岩。努日铜 － 钨 － 钼矿主要产于比马组四段碳酸盐 岩和碎屑岩的过渡地带， 受地层岩性和层间剥离断 层控制 ［10 ］。 2石英闪长岩样品采集和 LA －ICP －MS 分析 本文样品采自努日矿区南段与矽卡岩关系密切 的石英闪长岩， 石英闪长岩与矽卡岩接触部位存在 矽卡岩化， 风化后可见孔雀石充填于岩体裂隙中。 锆石 U － Pb 定年以及主微量元素分析点均采集于 离接触带较远的新鲜岩石样品。 石英闪长岩样品 LB － 5 的 LA － ICPMS 锆石 U － Pb测年在中国地质大学 武汉 地质过程与矿产 资源国家重点实验室完成。首先， 采用配备有阴极 发光探头的 JXA － 8100 进行阴极发光图像拍摄以 揭示锆石内部结构。然后， 进行 LA － ICP － MS 锆石 U － Pb 同位素分析， 测试所用激光剥蚀系统为配备 有 193 nm ArF － excimer 激光器的 GeoLas 2005， 激 光斑束直径为 30 μm。电感耦合等离子体质谱仪 ICP － MS 型号为 Agilent 7500a 美国 Agilent 公 司 。运用玻璃标准样品 NIST610 来计算 Th、 U 含 量， 标准锆石 91500 对 U、 Th、 Pb 同位素分馏校正。 数据处理采用 ICPMS 软件。锆石测试分析结果普 通铅校正采用 ComPbCorr 3． 15， 最后的数据用 Isoplot 3． 0 进行计算。 石英闪长岩中的锆石无色透明， 多为短柱状， 部 分颗粒有一定的磨圆， 大部分锆石可见典型的韵律 环带结构， 反映了岩浆成因的结构特点， 并且所有锆 石均为原生岩浆锆石， 不具有老核新壳的特征。锆 石 U － Pb 共分析 20 个点， 其中 LB － 5 － 14 号点偏 离谐和线较远， 未参加加权平均计算 表 1 ， 其余 19 个分析点的206Pb/ 238 U － 207 Pb/238U 年龄十分谐 和， 加权平均年龄为 93． 4 0． 8 Ma 图 2 ， 该年龄 代表了石英闪长岩的侵入结晶年龄。 317 第 6 期董随亮， 等 藏南努日铜 － 钨 － 钼矿床晚白垩世石英闪长岩 U － Pb 定年及其地球化学特征第 34 卷 ChaoXing 图 2努日石英闪长岩锆石 U － Pb 谐和图 Fig． 2U- Pb concordia diagram of quartz diorite in Nuri deposit 3石英闪长岩的主量和微量元素地球化学 特征 表 1石英闪长岩锆石 U － Pb 同位素年龄分析结果 Table 1Zircon U- Pb isotope data of quartz diorite 测量点号 Pb 含量 10 －6 Th 含量 10 －6 U 含量 10 －6 Th/U 207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄 Ma 1σ 年龄 Ma 1σ 年龄 Ma 1σ LB －5 －012．651211340．9029640．052480．006110．101710．013090．014060．000353072409812902 LB －5 －021．9477．592．90．8337780．074160．008400．151570．019270．014820．0004104622514317953 LB －5 －0312．387355741．2805390．049320．002390．098930．004950．014690．00018163105965941 LB －5 －043．491951611．209580．046070．003590．092040．008210．014490．000342152898932 LB －5 －052．671091390．7847130．038610．004950．077560．01010．01490．00034－372 2327610952 LB －5 －065．583722511．4840330．051250．003840．096780．007430．014370．00024252159947922 LB －5 －076．174232721．5563960．054290．003250．106620．00660．014580．000233831271036931 LB －5 －084．081762140．8241640．056880．004080．10710．007940．014090．000264871511037902 LB －5 －094．031802030．8846850．050660．003640．100330．007470．014990．0003226152977962 LB －5 －105．372492640．944810．055020．004020．107410．008160．01480．000314131551047952 LB －5 －113．701441970．7310580．049360．003880．098980．008030．014720．0003165164967942 LB －5 －124．111722140．8054080．058940．004220．117550．008730．014710．000285651491138942 LB －5 －132．391181111．0665020．047170．007160．090090．015060．013850．00042582568814893 LB －5 －144．091401341．0503070．115570．016090．328430．055820．016620．000581889257288431064 LB －5 －154．982172550．8505070．052180．003710．103280．007580．014980．000282931521007962 LB －5 －167．023253490．9308670．053610．002950．106370．006080．014520．000223551181036931 LB －5 －171．5359．677．20．7724810．067460．010830．134770．023220．014490．0004585233012821933 LB －5 －184．982972291．2950820．062290．004260．124150．008730．014680．000246841391198942 LB －5 －195．523192551．2529340．054410．003820．109350．007910．014760．000263881501057942 LB －5 －202．601061300．8120550．074170．005670．144730．011640．014660．00037104614713710942 努日石英闪长岩主量元素分析数据显示 SiO2 含量 为 57. 19 ～ 58. 23， 平 均 含 量 57. 47; A12O3含 量 为 15. 78～ 16. 03，平 均 含 量 15. 93; Na2O 含量为 3. 31 ～ 3. 56， 平均含量 3. 47， K2O/Na2O 比值较低 0. 50 ～ 0. 66， 平均值 0. 57 。里特曼组合指数 σ 介于 1. 87 ～2. 15 之间， 平均值 2. 06。MgO 含量为 4. 74 ～5. 32， 平均含 量 5. 09， Mg指 数 为 65. 2 ～ 67. 3， 平 均 值 66. 2 表略 ， 并含少量角闪石。这些数据表明石英闪长 岩具有低硅、 富钠、 高镁特征， 里特曼指数平均值小 于 3. 3， 属中基性钙碱性岩体。 微量元素分析表明 Sr 含 量 为 945 ～ 1056 μg/g， 平均含量 1001 μg/g; Y 含量为 12. 2 ～ 13. 5 μg/g， 平均含量 12. 84 μg/g; Yb 含量为 1. 12 ～1. 23 μg/g， 平均含量 1. 17 μg/g。微量元素蛛网图显示 石英闪长岩富集大离子亲石元素 LILE Rb、 Sr、 Ba、 U 等及轻稀土元素 LREEs ， 亏损高场强元素 HFSE Nb、 Ta、 Zr、 Hf、 Ti 等 图 3a ， 显示明显的俯 冲消减带火成岩特征。稀土元素球粒陨石配分图显 示石英闪长岩明显富集轻稀土元素 图 3b ， 具高的 La/Yb 值 20. 51 ～22. 03， 平均值 21. 07 ， 表明轻稀 土元素强烈分异的端员。Eu*值为 0. 93 ～ 0. 98， 平 均值 0. 95， 有弱的负铕异常。另外， 石英闪长岩具 较高的 Sr/Y 值， 在 Sr/Y － Y 及 La/Yb N － YbN 图中， 样品全落入埃达克岩区域 图 3c， d 。 以上主量和微量元素数据结果显示， 石英闪长 岩轻重稀土分馏较弱， 稀土呈右倾模式特征， 表明石 英闪长岩具有弧岩浆岩特征， 形成与新特提斯洋向 北俯冲的弧环境。 417 第 6 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 图 3 a 努日石英闪长岩的原始地幔标准化微量元素蛛网图; b 球粒陨石标准化稀土元素配分图; c ～ d Sr/Y － Y 和 La/Yb N－ YbN判别图解 底图据 Defant 等 ［11 ］ Fig． 3 a Primitive mantle normalized trace element spider diagram for the Nuri quartz diorite; b Chondrite- normalized rare earth element distribution pattern; c － d Diagrams of Sr/Y - Y and La/Yb N- YbNof Nuri quartz diorite after Defant，et al ［11 ］ 4晚白垩世石英闪长岩构造背景和成矿 作用讨论 4. 1构造背景 桑日群大量的岩石学、 地球化学的研究表明其 麻木下组火山岩均具有埃达克岩的特征 ［7， 12 －14 ］。 康志强等认为这些火山岩是洋壳初始俯冲的产物， 其上部的比马组火山岩具有正常岛弧的特征 ［7 ］ ， 而 在马门采取的酸性侵入岩 93. 4 Ma 也具有埃达克 岩的特征， 是新特提斯洋平板俯冲的产物 ［15 ］。本次 采集的石英闪长岩化学分析结果显示努日石英闪长 岩地球化学特征与麻木下组火山岩的特征较为相 似 ［7， 14 ］， 为俯冲阶段的产物， 而 MgO 含量及 Mg 值 明显高于直接来自俯冲板片熔融形成的埃达克质熔 体的 MgO 含量及 Mg值， 说明岩浆在上升过程中与 地幔楔发生反应， 具有高镁特征。 对于与努日石英闪长岩同时代的马门侵入岩 93. 4 Ma ， 马门侵入岩有更高的 SiO2和全碱含量， 而 MgO 0. 57 ～ 0. 63 、 Cr 11 ～ 12. 3 μg/g 、 Ni 3. 37 ～4. 85 μg/g ［15 ］明显偏低。董彦辉等［16 ］ 在分析叶巴组火山岩的过程中发现中基性火山岩与 酸性火山岩具有不同的来源， 其中， 中基性岩是岩石 圈地幔在热作用下或富流体作用下岩石圈发生部分 熔融的产物; 相反， 酸性火山岩则是这次热事件引起 的地壳深熔作用的产物。努日侵入岩为中酸性岩， 是俯冲阶段的产物， 且在岩浆上升过程中与地幔楔 发生了反应。马门侵入岩为酸性岩， 为加厚的下地 壳受这次热事件引起的熔融作用的产物。 新特提斯洋自中生代开始向北俯冲， 晚白垩早期 仍然处于俯冲阶段， 不可能是冈底斯地壳通过拆沉而 形成， 从空间上分析石英闪长岩与比马组呈侵入接触 关系， 其不可能是通过比马组玄武岩经过 AFC 过程 形成。结合地球化学特征及其时间空间状态说明石 英闪长岩是新特提斯洋壳向北俯冲消减发生部分熔 融而成。张旗等 ［ 17 ］认为埃达克岩与成矿有着密切的 关系， 尤其是与板块俯冲有关的埃达克岩， 目前已报 道的与晚白垩纪早期有关的马门侵入岩具有埃达克 岩特征 ［ 15 ］、 桑布加拉铜矿形成与洋壳俯冲构造环 境 ［ 16 ］， 努日石英闪长岩也具有埃达克岩特征， 说明冈 底斯存在一期俯冲阶段的成矿作用。2007 年张宏飞 517 第 6 期董随亮， 等 藏南努日铜 － 钨 － 钼矿床晚白垩世石英闪长岩 U － Pb 定年及其地球化学特征第 34 卷 ChaoXing 等 ［ 18 ］在冈底斯识别出了一套 90 Ma 左右的花岗岩 带。对于这个时代的成矿作用应该加强关注。 4. 2成矿作用 冈底斯南部铜矿及多金属矿同位素年龄大多小 于 41 Ma， 然而， 新特提斯洋自侏罗系就开始俯冲， 在其俯冲过程中不断形成火成岩 ［16， 18 －20 ］， 在长期的 岩浆活动中是否存在与俯冲作用有关的矿床 藏南 克鲁冲木达铜金矿带上与努日铜金矿矿化密切相 关的石英闪长岩锆石 U － Pb 年龄 93. 42 Ma 大于 碰撞期开始的时代 65 Ma， 说明在努日矿区 93 Ma 的石英闪长岩侵位后， 与比马组灰岩发生了接触交 代作用， 形成了最早期的矽卡岩， 对成矿元素进行了 初步富集。另外在藏南克鲁冲木达铜金矿带上， 梁华英等 ［21 ］对桑布加拉矽卡岩型铜金矿的含矿岩 体的 U － Pb 锆石定年获得了类似的结果年龄为 92. 1 1 Ma， 也认为与洋壳俯冲构造岩浆事件有关， Jiang 等 ［22 ］研究克鲁铜金矿发现， 90 Ma 埃达克质侵 入岩与铜金矿有着密切的关系。所以冈底斯南部 90 Ma 的岩浆作用对矽卡岩型的铜多金属矿具有一 定的贡献。 闫学义等 ［10 ］认为努日层矽卡岩铜钨钼矿年龄 为 40 ～ 68 Ma， 而叠加的斑岩型矿床的形成阶段为 23. 62 ～30. 26 Ma， 矿区测试的辉钼矿 Re － Os 同位 素等时线年龄为 23. 62 0. 97 Ma。明则矿区也划 分为早期层矽卡岩型铜矿和晚期隐爆角砾岩型钼 矿、 斑岩型钼 钨铜 矿， 晚期斑岩型钼矿的 Re － Os 同位素等时线年龄为 30. 3 0. 69 Ma［19 ］。另外， 区 域地球化学特征也显示 Cu、 Au 和 W、 Mo 并没有很 好的套合趋势。由此可见 藏南矽卡岩型铜多金属 矿和斑岩型及矽卡岩型钨钼矿存在两期或多期成矿 作用， 层状矽卡岩型铜金矿经历了晚白垩早期到古 近纪新近纪的多次叠加改造作用。而斑岩型钼矿 主要为碰撞期形成， 矽卡岩型铜钨钼矿为早期铜金 矿叠加晚期钨钼矿而成。 5结论 努日矽卡岩铜 － 钨 － 钼矿床是冈底斯南缘首个 大型铜钨钼矿床， 因此详细研究矿区成岩成矿作用 对于区域找矿工作具有标杆意义。本文在前人获得 的成矿时代基础上新发现了一期与矿化关系密切的 成矿岩体， 研究结果表明， 与矿化密切的石英闪长岩 锆石 LA － ICP － MS U － Pb 年龄为 93． 4 0． 8 Ma， 与同一区域内桑布加拉和克鲁铜金矿成矿岩体年龄 一致， 明显早于矿区辉钼矿 Re － Os 年龄， 岩石地球 化学特征指示岩体具有高 Sr 低 Y 的埃达克岩特征， 为洋壳俯冲熔融的产物。石英闪长岩的发现表明了 努日矿区存在两期矿化叠加事件， 早期成矿作用与 新特提斯的俯冲有关， 这一发现将有助于拓展冈底 斯南缘的找矿方向。 致谢 本文在野外工作中得到中国冶金总局第二地 质勘查院西藏分院李秋平教授级高级工程师的支持 和帮助， 在文章撰写过程中成都地质调查中心王保 弟研究员提供了宝贵的建议， 在此对他们表示衷心 的感谢。 6参考文献 ［ 1］侯增谦， 曲晓明， 杨竹森， 等． 青藏高原碰撞造山带 Ⅲ． 后碰撞伸展成矿作用［J］ ． 矿床地质， 2006， 25 6 629 －651． Hou Z Q， Qu X M， Yang Z S， et al． Metallogenesis in Tibetan Collisional Orogenic Belt Ⅲ． Mineralization in Post- collisional Extension Setting［J］ ． Mineral Deposits， 2006， 25 6 629 －651． ［ 2］曲晓明， 侯增谦， 李佑国． S、 Pb 同位素对冈底斯斑岩 铜矿带成矿物质来源和造山带物质循环的指示［ J］ ． 地质通报， 2002， 21 11 768 －776． Qu X M， Hou Z Q， Li Y G． Implications of S and Pb Isotopic Compositions of the Gangdise Porphyry Copper Belt for the Ore- ing Material Source and Material Recycling within the Orogenic Belt ［J］ ． Geological Bulletin of China， 2002， 21 11 768 －776． ［ 3］黄勇， 丁俊， 李光明， 等． 西藏朱诺斑岩铜 － 钼 － 金矿 区侵入岩锆石 U － Pb 年龄、 Hf 同位素组成及其成矿 意义［ J］ ． 地质学报， 2015， 89 1 99 －108． Huang Y， Ding J， Li G M， et al． U- Pb Dating， Hf Isotopic Characteristics of Zircons from Intrusions in the Zhuluo PorphyryCu- Mo- AuDepositandItsMineralization Significance［J］ ． Acta Geologica 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