西藏冈底斯东部夕卡岩型-角岩型铜多金属矿床地质特征及成因

西藏冈底斯东部夕卡岩型-角岩型铜多金属矿床地质特征及成因

甲玛铜多金矿床是冈底斯成矿带取得新采矿重大进展的大型矿床。这也是开展社会调查和商业调查的典范。该矿床距驱龙斑岩型铜钼矿床平距仅三十多公里,已经和驱龙铜矿一起成为拉萨经济圈重要的矿业双子星。甲玛铜多金属矿早在20世纪50年代初就已经发现,但由于历年来对矿床类型的认识、矿权的归属等存在较大的争议,更因勘查经费少、勘查不系统等原因,导致自20世纪80年代末开始以来找矿工作没有取得重大突破,而且对矿床成因认识的不一致,并由此导致矿床找矿方向出现偏差。杜光树等(1998)在集多年研究的基础上,出版了《喷流成因夕卡岩与成矿——以西藏甲马铜多金属矿床为例》专著,认为甲马铜多金属矿床属典型的海底喷流沉积矿床;姚鹏等(2002)通过多方角度的研究认为甲玛铜多金属矿床层状夕卡岩与典型的、传统的岩浆热液接触交代夕卡岩存在较大差异,而与喷流型矿床及其共生的热水沉积岩有较大的相似性,认为矿床形成于晚侏罗世—早白垩世的两次成矿作用。潘凤雏等(2002)、王全海等(2002)也认为该矿床应属于喷流沉积矿床成因。但受到当时研究手段和方法的限制,以上作者缺乏系统的成矿年代学方面的研究,所得成矿时代和成因认识存在局限性。冯孝良等(2001)、李光明等(2005)、连玉等(2008)以及本文等通过研究认为甲玛铜多金属矿属与岩浆作用有关的夕卡岩型矿床,认为甲玛铜多金属矿床是冈底斯成矿带斑岩-夕卡岩成矿系统的组成部分。1拉雅期陆缘岩浆弧内地层分区矿区位于西藏特提斯构造域冈底斯-念青唐古拉(地体)板片中南部(图1)。冈底斯-念青唐古拉地体,自北向南分为:班戈-嘉黎早燕山期陆缘岩浆弧、措勤-纳木错晚燕山期弧后盆地、念青唐古拉断隆、冈底斯晚燕山-早喜马拉雅期陆缘岩浆弧等四个次级构造单元。矿区位于冈底斯晚燕山-早喜马拉雅期陆缘岩浆弧中段北部。甲玛矿区及邻近区域的地层主要为被动陆缘火山沉积岩系,包括上三叠统麦隆岗组、中下侏罗统叶巴组、上侏罗统却桑温泉组和多底沟组、下白垩统林布宗组、楚木龙组、塔龙拉组,甲玛铜多金属矿的主矿体就赋存于多底沟组与林布宗组之层间构造中。甲玛铜多金属矿主要矿体为夕卡岩型铜多金属矿体、角岩型铜钼矿体,前者赋存在下白垩统林布宗组(K1l)砂板岩、角岩(顶板)与上侏罗统多底沟组(J3d)灰岩、大理岩(底板)的层间构造中,或甲玛-卡军果推覆构造体系中的多底沟组(J3d)灰岩、大理岩中;后者分布于林布宗组角岩中。少量花岗斑岩脉中铜钼矿化也很强烈。2矿体特征各矿体的形态、产状和规模等特征见表1。2.1矿物蚀变特征矿区围岩蚀变有热接触围岩蚀变和热液交代围岩蚀变两种,发育角岩化及大理岩化、夕卡岩化、绢云母化、硅化、黑云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化、钾化及泥化等。甲玛围岩蚀变可分为四期,从早到晚依此为:岩浆岩期、热接触变质期、夕卡岩期、热液期(石英-硫化物期和碳酸盐-硫化物期)。岩浆岩中的蚀变主要为钾化(黑云母化、钾长石化为主)、黄铁绢云岩化、硅化、青磐岩化、泥化为主,具有斑岩铜矿常见的蚀变,尤其是矿化中心的泥化特别强烈,ZK1616、ZK3216(图2、图3、图4)等孔角岩型钼(铜)矿石中发育强烈的泥化。岩浆的侵位导致热接触围岩蚀变形成多底沟组碳酸盐岩大理岩化,林布宗组砂板岩形成规模宏大的角岩化,其中角岩化的范围为大于40km2,这样规模的热蚀变预示深部必定有隐伏的岩浆岩。其中夕卡岩化根据矿物组合主要分为石榴石子石夕卡岩化、透辉石夕卡岩化、硅灰石夕卡岩化。与成矿密切相关是硅化、黄铁绢云岩化。在空间上,从上而下,总的蚀变分布是:角岩化、石榴子石夕卡岩化+透辉石夕卡岩化+硅灰石夕卡岩化、大理岩化。角岩、夕卡岩、大理岩中均发育硅化和黄铁绢云岩化。角岩和夕卡岩带之间有过渡现象,大理岩中也有夕卡岩化。2.2矿石分类及依据根据矿石构造进行分类主要有浸染状矿石和细脉浸染状矿石,约占总体储量的95%以上,次要类型为稠密浸染状矿石、块状矿石。依据矿区主要有用矿物组合对矿石进行分类,主要类型有黄铜矿矿石、黄铜矿—斑铜矿—黝铜矿矿石、黄铜矿—辉钼矿矿石、辉钼矿矿石、方铅矿—闪锌矿矿石等六大类;次要类型为:黄铜矿—黄铁矿矿石等。根据矿石有用组分进行分类主要有铜矿石、铅锌(铜)矿石、铅矿石、铜钼矿石或钼铜矿石、铜铅锌矿石或铅锌铜矿石等六类。采矿权范围内以铜矿石、铜钼矿石、铅锌(铜)矿石为主。主要的金属矿物包括黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿、铜蓝、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、硫钴矿、镍矿物、铋矿物、碲银矿、黄铁矿、毒砂、蓝辉铜矿、辉砷铜矿、孔雀石、硅孔雀石、蓝铜矿、自然铜、自然金、自然银、雄黄、雌黄、镜铁矿、赤铜矿、褐铁矿等。2.3成矿元素地球化学矿区内成矿元素的平面分带由SW向NE总体表现为(郑文宝等,待刊):Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn(Cu+Au+Ag)→Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo(图2),从地表、浅地表到深部,矿化由铅锌矿化向铜钼矿化、钼矿化变化规律明显,构成了一个完整的与岩浆作用有关的成矿元素分带、矿石矿物分带,反映了从远离成矿中心至矿化中心形成低温至高温的元素组合、矿物组合演化规律。以矿区中部0号勘探线剖面为例,从图5可以看出(注:Au,Ag元素含量单位为10-6;Cu,Mo,PbZn元素含量单位为10-2),0号勘探线剖面上的元素分带总体由地表至矿体延深方向(30°方向从SW至NE)表现为Pb+Zn→Cu→Cu+Mo→Mo。剖面上分带特征同平面上完全一致(图2),表明了热液来源于北东部,成矿中心在则古朗一带(图2)。3地球化学特征甲玛长英质斑岩的常量元素变化范围较大,但相对集中,SiO2变化于59.58%~73.16%,表现为富K2O,过铝质(ASI>1.1),低Mg,并富F(平均0.08%)、Cl(平均0.02%)的特点,为过铝质高钾钙碱性和钙碱性岩(图6)(汪雄武等,待刊),与冈底斯含矿斑岩相类似,具埃达克岩的岩浆亲缘性。稀土元素总量变化在70.35×10-6~175.01×10-6之间,平均为116.47×10-6,高Sr、低Y和Yb,具明显的正Sr异常和明显的Nb、Ta、Ti负异常,大离子亲石元素Rb、Ba、Sr富集,球粒陨石标准化REE分布模式为向右倾斜的平滑曲线,属于轻稀土富集型,且轻稀土分馏明显,具有壳/幔源混合的特点。在Y-Sr/Y图解中(图7),投点于冈底斯含矿斑岩区,具明显埃达克岩的地球化学亲和性(汪雄武等,待刊)。甲玛似埃达克质岩具高K2O的典型特征,具有高钾似埃达克质特点,具C型埃达克岩特征。甲玛似埃达克岩的206Pb/204Pb变化于17.344~18.530之间,207Pb/204Pb变化于15.362~15.644之间208Pb/204Pb变化于37.522~38.914之间,与冈底斯含矿斑岩的同位素对比特征相类似(侯增谦,2003)。金属硫化物只有在高氧逸度的情况下才能发生分解进入到热液流体,甲玛似埃达克岩的含水、高氧化态及富挥发份的特征,为成矿元素的析出、运移提供了必要的条件,使得埃达克岩岩浆不断萃取富钾基性岩浆中的铜、钼、金等金属硫化物,为矿床的形成提供了物质保障。4成岩成矿年龄早年由于测试方法的局限,主要的研究者集中采用K-Ar法(杜光树等,1998)、磷灰石裂变径迹法(袁万明等,2001)确定成岩成矿年龄,存在一定的误差,从而得出与地质特征不符的结论。随后,李光明等(2005)认为甲玛矿区辉钼矿的模式年龄介于15.4~15.5Ma之间,187Re-187Os等时线年龄为(15.18±0.98)Ma,从而提出了该矿床不属于晚侏罗世的海底喷流成矿。4.1蚀变过程中pb的部分丢失位于矿区南西至南部出露地表的象背山、塔龙尾、独立峰和东风垭岩体是甲玛矿区及其外围规模最大的花岗斑岩体,岩石类型分别为花岗斑岩、蚀变石英闪长玢岩、弱硅化花岗斑岩和蚀变花岗斑岩。该四个岩体的地表露头距离矿区内的主矿体1~2km,目前,认为其与矿体的形成关系不密切(汪雄武等,待刊)。4件岩体的锆石测试所获得的206Pb/238U表面年龄值变化范围较大(图8),显示可能存在原生锆石在后期蚀变过程中Pb的部分丢失。排除丢失铅对和谐的206Pb/238U表面年龄值的影响,塔龙尾蚀变石英闪长玢岩体的质量平均年龄值为16.27±0.31Ma(MSWD=1.9)(图8a),象背山花岗斑岩岩体的质量平均年龄值为15.99±0.34Ma(MSWD=2.5)(图8b),独立峰弱硅化花岗斑岩岩体的质量平均年龄值为15.31±0.24Ma(MSWD=3.8)(图8c),东风垭蚀变花岗斑岩脉的质量平均年龄值为14.81±0.16Ma(MSWD=1.5)(图8d),以上的测试及计算方法较为客观、真实地反映了四个岩体的侵位时限。可以看出,地表出露的花岗斑岩侵位稍早于闪长玢岩,而且花岗斑岩侵位似乎以塔龙尾为中心,分别向东西向延展。与辉钼矿的成矿年龄相比,花岗斑岩的侵位年龄稍早,而闪长玢岩相对较晚,这与野外地质事实一致。此外,东风垭岩体中可见一捕虏锆石(长板状),其年龄值为147Ma(DFY-10),位于冈底斯岩基的成岩年龄时限内,代表了冈底斯洋封闭的时限。同时,表明形成岩体的物质部分来自冈底斯岩基的重熔。4.2成矿后斑岩脉甲玛铜多金属矿区内地表、坑道、采坑和钻孔中揭露的斑岩脉类型多样,成岩时间也是早晚不一,是多期次岩浆活动的产物。根据斑岩脉与成矿的先后关系,可划分出成矿前斑岩脉、成矿同期斑岩脉和成矿后斑岩脉三大类。部分斑岩发生较强的蚀变,发育钾化、硅化、泥化等,铜钼矿化强,以辉钼矿和黄铜矿化为主。部分斑岩脉则明显地穿切夕卡岩,形成时间晚于夕卡岩,但仍有矿化,略晚于主成矿期的斑岩。另一类斑岩脉基本未矿化,蚀变弱,穿切早期斑岩,应属于成矿后侵位的斑岩。应立娟等(待刊)对含矿花岗斑岩和含矿花岗闪长斑岩的锆石进行SHRIMPU-Pb年龄测定,得到的谐和年龄为14.2±0.2Ma和14.1±0.3Ma(图9),成岩年龄基本一致。由于本次的两件斑岩样品属于含矿斑岩脉,但又晚于辉钼矿的成矿年龄,推断属于主成矿期晚期侵入的斑岩脉。4.3辉钼矿r-os的同位素年龄5花岗质岩浆侵位按照最新的勘查成果和以上初步的研究成果,初步总结矿床模型如下:随着印度-亚洲大陆的碰撞,至始新世末形成由北向南的推覆-滑覆构造,这种推覆-滑覆构造优先在碳酸盐岩层和砂板岩层间形成良好的扩容空间,滑覆面继承了层面成为重要的容矿空间,砂板岩、或角岩化的砂板岩则形成良好的盖层。中新世Langhian期(15Ma年左右)花岗斑岩、石英斑岩、花岗质岩浆的侵入(隐伏岩体在16勘探线-40线之间,中心在ZK3216附近),带来金属物质、流体和硫。岩浆活动不仅带来物质,也作为流体源、热源驱动流体形成典型的斑岩型-接触带夕卡岩型-接触带角岩型铜或钼铅锌多金属矿,沿滑覆构造-扩容空间形成夕卡岩型铜多金属矿体,这种夕卡岩型铜多金属矿体可位于岩体的外围甚至可达数公里(甲玛矿体长可大于4000米)。由于夕卡岩型矿体形成于推覆-滑覆的构造中,由此形成上陡下缓的成矿空间,致使甲玛铜金属矿的浅部矿体陡倾斜(矿体倾角大于50°),深部矿体缓倾斜(矿体倾角小于20°)。角岩型矿体主要形成于热液源附近,形成巨厚的(最厚大于700米)角岩型钼铜矿体(ZK3216揭露厚达700多米的角岩型矿体,Mo平均品位0.07%)。岩体的侵位形成规模大于40km2的角岩化和规模更大的大理岩化。从热源、流体源向外,形成分带明显的夕卡岩型-角岩型铜钼铅锌多金属矿,矿体由深部向浅部露头处或由岩体端向远离岩体端形成Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+Zn)→Pb+Zn→Au的成矿元素分带现象,具有高温→中低温成矿演化的特点,矿物组合也具有相同的特征。6成矿地质特征(1)甲玛铜多金属矿属于典型的与斑岩-夕卡岩矿床成矿系列,夕卡岩型铜钼铅锌金银矿体受控于推覆滑覆构造和层间构造控制,角岩型铜钼矿体受控于热源附近的破碎强烈的角岩的控制。夕卡岩型矿体厚250米以上,角岩型矿体达700米以上,矿体厚度大,Cu、Mo、Au、Ag、Pb、Zn均形成大型矿床。(2)矿床成矿时代是中新世Langhian期(15Ma年左右),含矿岩浆岩相对富钾,属高钾钙碱性系列和钙碱性系列,在岩浆演化过程中显示钙碱性岩系-高钾钙碱性系的演化趋势,为闪长玢岩-花岗斑岩的岩石系列,岩浆在结晶分异过程中受到了外来物质的混染,在高氧化状态的岩浆源区经历了中—低程度的分离结晶过程,并显示一定程度与基性岩岩浆混合的特征。(3)成矿元素和矿物组合分带明显,矿体由深部向浅部露头处或由岩体端向远离岩体处形成Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+Zn)→Pb+Zn→Au的成矿元素分带现象,具有高温→中低温成矿演化的特点,矿石矿物有从辉钼矿→辉钼矿+黄铜矿→黄铜矿+斑铜矿+黝铜矿+辉钼矿→黄铜矿+斑铜矿+黝铜矿+(辉钼矿)→方铅矿+闪锌矿+斑铜矿+黄铜矿+(辉钼矿)→方铅矿+闪锌矿→自然金组合的演化趋势。(5)甲玛铜多金属矿的勘查打破了青藏高原夕卡岩型+角岩型铜多金属矿床规模小、矿体不连续、品位不均匀的传统认识,夕卡岩型矿床可以形成超大型矿床,这对冈底斯数十处夕卡岩型矿床的勘查和评价具有重要的指导意义。2007年底,在中国黄金集团的支持下,中国地质科学院矿产资源研究所在前人地质工作的基础上根据矿体产出的基本特征,结合冈底斯成矿带的成矿特点,以斑岩-夕卡岩型铜多金属矿床的成矿系列理论指导找矿勘查,对该矿床进行了全面的地质勘探和系统的研究工作,不仅取得了重大的找矿突破,而且在构造控矿、矿体特征、矿床成因研究等方面取得重要进展。根据2008、2009年的勘查成果(唐菊兴等,2009),该矿床已经成为冈底斯中东段最重要夕卡岩型矿床之一,铜、钼、铅锌、伴生金、伴生银均达到大型以上规模。矿区出露地层主要为下白垩统林布宗组(K1l)砂板岩、角岩(矿体顶板,部分地区的角岩中铜钼矿化强烈)以及上侏罗统多底沟组(J3d)灰岩、大理岩(矿体底板,有些小矿体赋存在大理岩中),在牛马塘一带有少量第四系出露(图2)。甲玛I号夕卡岩型主矿体主要受多底沟组与林布宗组的层间构造及甲玛-卡军果推覆构造体系的控制;除Ⅰ号矿体产于层间构造中,另有8个夕卡岩型小矿体均产于矿区滑覆体内,受滑覆构造控制。矿区岩浆岩主要呈岩枝、岩脉产出,岩石类型包括花岗斑岩、黑云母二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩、闪长岩、闪斜煌斑岩、角闪辉绿(玢)岩、石英辉长岩等。由于矿区岩浆活动频繁,成矿前后岩脉均很发育,目前研究表明岩浆岩含矿性较好的为偏中性的斑岩。元素平面分带特征:郑文宝等(2009)所做的各成矿元素的品位×厚度等值线图,显示整个矿区(10km2)内Cu的含量均较高,品位×厚度值均大于10m.%,至少存在两个强的矿化富集中心,这些矿化中心矿体的厚度均大于100m,尤其以钻孔ZK1616附近矿化最为强烈,连续圈定铜钼矿体厚度达252.2mCu平均品位达0.75%,当量铜平均品位达1.90%;Mo元素矿化强度仅次于Cu元素,主要位于矿区NE方向,矿化富集中心与Cu元素基本一致,矿化最强部位同样是钻孔ZK1616附近(图2、图3),连续圈定钼矿体厚度为252.2m,全孔Mo平均品位0.10%根据Pb×厚度与Zn×厚度图,铅锌的矿化富集规律高度一致,都是在矿头部分富集,位于矿区南西的铅山附近(图2),二者的品位×厚度值大多大于5m.%;金、银的矿化富集规律也和Cu元素一致,也至少存在两个矿化富集中心,全矿区金银矿化均较强,Au品位×厚度值基本都大于5m.g/t,Ag品位×厚度值大于200m.g/t。似埃达克岩的Sr同位素比值87Sr/86Sr在0.705001~0.70624之间。143Nd/144Nd在0.512426~0.512681之间,εNd只有一个数据大于零,其他小于-1。然而,与典型的埃达克岩相比,甲玛似埃达克岩相对富钾,属高钾钙碱性系列和钙碱性系列,在岩浆演化过程中显示钙碱性岩系-高钾钙碱性岩系的演化趋势,表现为闪长玢岩-花岗斑岩的岩石系列。在Y-Sr/Y及Yb-La/Yb图解显示岩浆在结晶分异过程中受到了外来物质的混染,在高氧化状态的岩浆源区经历了中—低程度的分离结晶过程,并显示一定程度与基性岩浆岩浆混合的趋势(汪雄武等待刊),显示一定的岩浆混合过程,与矿区广泛发育的岩浆混合现象相一致。辉钼矿是甲玛铜多金属矿的主要矿石矿物之一,分布广泛,可见于夕卡岩型、角岩型和斑岩型矿石中,在夕卡岩型和角岩型矿石广泛分布。辉钼矿是高温阶段的产物,可代表热液成矿期辉钼矿-石英成矿阶段的产物,即成矿阶段的早期。根据李光明等(2005)、