西藏甲瑪銅多金屬礦礦床地質特征及其礦床模型

唐菊興, 王登紅, 汪雄武, 鐘康惠, 應立娟, 鄭文寶, 黎楓佶,郭 娜, 秦志鵬, 姚曉峰, 李 磊, 王 友, 唐曉倩

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 北京 100037;

2)成都理工大學, 四川成都 610059

西藏甲瑪銅多金屬礦礦床地質特征及其礦床模型

唐菊興1,2), 王登紅1), 汪雄武2), 鐘康惠2), 應立娟1), 鄭文寶2), 黎楓佶2),郭 娜2), 秦志鵬2), 姚曉峰2), 李 磊2), 王 友2), 唐曉倩2)

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 北京 100037;

2)成都理工大學, 四川成都 610059

甲瑪銅多金屬礦是西藏岡底斯中段東部取得找礦突破的超大型礦床, 探明夕卡巖型礦體銅鉬鉛鋅金銀均達大型以上規模, 初步探明角巖型礦體銅鉬金屬資源量也達大型以上規模。通過詳細的礦體地質特征、巖漿巖巖石地球化學特征、成巖成礦年代學等方面的研究, 認為礦床類型屬于典型的與斑巖有關的夕卡巖型-角巖型銅多金屬礦。夕卡巖型礦體分布于晚侏羅世多底溝組與早白堊世林布宗組的層間擴容空間中,角巖型礦體賦存在角巖中。礦床規模宏大, 具斑巖成礦系統的圍巖蝕變和礦石特征, 識別出6種礦石類型、29種金屬礦物和四期圍巖蝕變。成礦元素的平面分帶由淺部向深部由 Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn(Cu+Au+Ag)向Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo演化, 構成了一個完整的與巖漿作用有關的成礦元素分帶、礦石礦物分帶。含礦巖漿巖SiO2變化于59.58%～73.16%, 表現為富K2O, 過鋁質, 低Mg, 并富F(平均0.08%)、Cl(平均0.02%)的特點, 為過鋁質高鉀鈣堿性和鈣堿性巖, 稀土元素總量變化在70.35×10?6～175.01×10?6之間,平均為116.47×10?6, 高Sr、低Y和Yb, 具明顯的正Sr異常和明顯的Nb、Ta、Ti負異常, 大離子親石元素Rb、Ba、Sr富集, 在Y-Sr/Y圖解中投點于岡底斯含礦斑巖區, 具有高鉀似埃達克質巖特點, 具C型埃達克巖特征。在巖漿演化過程中顯示鈣堿性巖系-高鉀鈣堿性巖系的演化趨勢, 表現為閃長玢巖-花崗斑巖的巖石系列, 并顯示一定的巖漿混合特征, 基性巖漿的混合有利于銅多金屬礦成礦, 特別是伴生金、銀的高含量與此有關。無礦斑巖脈或外圍巖體的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡在16.27±0.31 Ma(MSWD=1.9)～15.99±0.34 Ma(MSWD=2.5), 具有成礦前侵位的特征; 含礦斑巖脈的鋯石SHRIMP年齡在14.2±0.2 Ma和14.1±0.3 Ma之間, 稍晚于主成礦期; 斑巖型礦石中的輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡為14.78±0.33 Ma, 角巖型礦石中輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡為14.67±0.19 Ma, 夕卡巖型礦石成礦時代也在15 Ma左右(14.5～15 Ma), 主成礦期在中新世Langhian期。與輝鉬礦的成礦年齡相比, 花崗斑巖的侵位年齡稍早, 而閃長玢巖相對較晚。由此, 建立了基于推覆滑覆構造控制礦體分布, 巖漿侵位后提供物質來源的礦床模型, 為區域找礦指明了方向。

矽卡巖型; 角巖型; 斑巖型; 地質特征; 礦床模型; 甲瑪

甲瑪銅多金屬礦為岡底斯成礦帶取得找礦新突破的超大型礦床, 也是公益性勘查帶動商業性勘查的典范。該礦床距驅龍斑巖型銅鉬礦床平距僅三十多公里, 已經和驅龍銅礦一起成為拉薩經濟圈重要的礦業雙子星。甲瑪銅多金屬礦早在20世紀50年代初就已經發現, 但由于歷年來對礦床類型的認識、礦權的歸屬等存在較大的爭議, 更因勘查經費少、勘查不系統等原因, 導致自 20世紀 80年代末開始以來找礦工作沒有取得重大突破，而且對礦床成因認識的不一致, 并由此導致礦床找礦方向出現偏差。

杜光樹等(1998)在集多年研究的基礎上, 出版了《噴流成因夕卡巖與成礦——以西藏甲馬銅多金屬礦床為例》專著, 認為甲馬銅多金屬礦床屬典型的海底噴流沉積礦床; 姚鵬等(2002)通過多方角度的研究認為甲瑪銅多金屬礦床層狀夕卡巖與典型的、傳統的巖漿熱液接觸交代夕卡巖存在較大差異,而與噴流型礦床及其共生的熱水沉積巖有較大的相似性, 認為礦床形成于晚侏羅世—早白堊世的兩次成礦作用。潘鳳雛等(2002)、王全海等(2002)也認為該礦床應屬于噴流沉積礦床成因。但受到當時研究手段和方法的限制, 以上作者缺乏系統的成礦年代學方面的研究, 所得成礦時代和成因認識存在局限性。

馮孝良等(2001)、李光明等(2005)、連玉等(2008)以及本文等通過研究認為甲瑪銅多金屬礦屬與巖漿作用有關的夕卡巖型礦床, 認為甲瑪銅多金屬礦床是岡底斯成礦帶斑巖-夕卡巖成礦系統的組成部分。

2007年底, 在中國黃金集團的支持下, 中國地質科學院礦產資源研究所在前人地質工作的基礎上,根據礦體產出的基本特征, 結合岡底斯成礦帶的成礦特點, 以斑巖-夕卡巖型銅多金屬礦床的成礦系列理論指導找礦勘查, 對該礦床進行了全面的地質勘探和系統的研究工作, 不僅取得了重大的找礦突破,而且在構造控礦、礦體特征、礦床成因研究等方面取得重要進展。根據 2008、2009年的勘查成果(唐菊興等, 2009), 該礦床已經成為岡底斯中東段最重要夕卡巖型礦床之一, 銅、鉬、鉛鋅、伴生金、伴生銀均達到大型以上規模。

1 成礦地質背景

礦區位于西藏特提斯構造域岡底斯?念青唐古拉(地體)板片中南部(圖 1)。岡底斯?念青唐古拉地體, 自北向南分為: 班戈?嘉黎早燕山期陸緣巖漿弧、措勤?納木錯晚燕山期弧后盆地、念青唐古拉斷隆、岡底斯晚燕山?早喜馬拉雅期陸緣巖漿弧等四個次級構造單元。礦區位于岡底斯晚燕山?早喜馬拉雅期陸緣巖漿弧中段北部。

甲瑪礦區及鄰近區域的地層主要為被動陸緣火山沉積巖系, 包括上三疊統麥隆崗組、中下侏羅統葉巴組、上侏羅統卻桑溫泉組和多底溝組、下白堊統林布宗組、楚木龍組、塔龍拉組, 甲瑪銅多金屬礦的主礦體就賦存于多底溝組與林布宗組之層間構造中。

礦區出露地層主要為下白堊統林布宗組(K1l)砂板巖、角巖(礦體頂板, 部分地區的角巖中銅鉬礦化強烈)以及上侏羅統多底溝組(J3d)灰巖、大理巖(礦體底板, 有些小礦體賦存在大理巖中), 在牛馬塘一帶有少量第四系出露(圖2)。甲瑪I號夕卡巖型主礦體主要受多底溝組與林布宗組的層間構造及甲瑪-卡軍果推覆構造體系的控制; 除Ⅰ號礦體產于層間構造中, 另有 8個夕卡巖型小礦體均產于礦區滑覆體內, 受滑覆構造控制。礦區巖漿巖主要呈巖枝、巖脈產出, 巖石類型包括花崗斑巖、黑云母二長花崗斑巖、花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖、閃長玢巖、閃長巖、閃斜煌斑巖、角閃輝綠(玢)巖、石英輝長巖等。由于礦區巖漿活動頻繁, 成礦前后巖脈均很發育, 目前研究表明巖漿巖含礦性較好的為偏中性的斑巖。

甲瑪銅多金屬礦主要礦體為夕卡巖型銅多金屬礦體、角巖型銅鉬礦體, 前者賦存在下白堊統林布宗組(K1l)砂板巖、角巖(頂板)與上侏羅統多底溝組(J3d)灰巖、大理巖(底板)的層間構造中, 或甲瑪-卡軍果推覆構造體系中的多底溝組(J3d)灰巖、大理巖中;后者分布于林布宗組角巖中。少量花崗斑巖脈中銅鉬礦化也很強烈。

圖1 工作區大地構造位置圖(底圖據西藏自治區地質志附圖)Fig. 1 Geotectonic map of Jiama (base map after attached map in Regional Geological of Xizang Autonomous Region )

2 礦體特征

各礦體的形態、產狀和規模等特征見表1。

2.1 圍巖蝕變

礦區圍巖蝕變有熱接觸圍巖蝕變和熱液交代圍巖蝕變兩種, 發育角巖化及大理巖化、夕卡巖化、絹云母化、硅化、黑云母化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化、鉀化及泥化等。甲瑪圍巖蝕變可分為四期, 從早到晚依此為: 巖漿巖期、熱接觸變質期、夕卡巖期、熱液期(石英-硫化物期和碳酸鹽-硫化物期)。巖漿巖中的蝕變主要為鉀化(黑云母化、鉀長石化為主)、黃鐵絹云巖化、硅化、青磐巖化、泥化為主, 具有斑巖銅礦常見的蝕變, 尤其是礦化中心的泥化特別強烈, ZK1616、ZK3216(圖2、圖3、圖4)等孔角巖型鉬(銅)礦石中發育強烈的泥化。

巖漿的侵位導致熱接觸圍巖蝕變形成多底溝組碳酸鹽巖大理巖化, 林布宗組砂板巖形成規模宏大的角巖化, 其中角巖化的范圍為大于 40 km2, 這樣規模的熱蝕變預示深部必定有隱伏的巖漿巖。

其中夕卡巖化根據礦物組合主要分為石榴石子石夕卡巖化、透輝石夕卡巖化、硅灰石夕卡巖化。與成礦密切相關是硅化、黃鐵絹云巖化。

在空間上, 從上而下, 總的蝕變分布是: 角巖化、石榴子石夕卡巖化+透輝石夕卡巖化+硅灰石夕卡巖化、大理巖化。角巖、夕卡巖、大理巖中均發育硅化和黃鐵絹云巖化。角巖和夕卡巖帶之間有過渡現象, 大理巖中也有夕卡巖化。

2.2 礦石類型

圖2 甲瑪銅多金屬礦床地質圖與成礦元素分布圖Fig. 2 Geological map of the Jiama Cu polymetallic ore deposit, showing the distribution of metallogenic elements

表1 甲瑪銅多金屬礦各礦體形態產狀和規模一覽表Table 1 Shape and size of each ore body in the Jiama Cu polymetallic ore deposit

根據礦石構造進行分類主要有浸染狀礦石和細脈浸染狀礦石, 約占總體儲量的 95%以上, 次要類型為稠密浸染狀礦石、塊狀礦石。依據礦區主要有用礦物組合對礦石進行分類, 主要類型有黃銅礦礦石、黃銅礦—斑銅礦—黝銅礦礦石、黃銅礦—輝鉬礦礦石、輝鉬礦礦石、方鉛礦—閃鋅礦礦石等六大類; 次要類型為: 黃銅礦—黃鐵礦礦石等。

根據礦石有用組分進行分類主要有銅礦石、鉛鋅(銅)礦石、鉛礦石、銅鉬礦石或鉬銅礦石、銅鉛鋅礦石或鉛鋅銅礦石等六類。采礦權范圍內以銅礦石、銅鉬礦石、鉛鋅(銅)礦石為主。

主要的金屬礦物包括黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝銅礦、銅藍、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、硫鈷礦、鎳礦物、鉍礦物、碲銀礦、黃鐵礦、毒砂、藍輝銅礦、輝砷銅礦、孔雀石、硅孔雀石、藍銅礦、自然銅、自然金、自然銀、雄黃、雌黃、鏡鐵礦、赤銅礦、褐鐵礦等。

2.3 成礦元素的分帶

元素平面分帶特征: 鄭文寶等(2009)所做的各成礦元素的品位×厚度等值線圖, 顯示整個礦區(10 km2)內Cu的含量均較高, 品位×厚度值均大于10 m. %, 至少存在兩個強的礦化富集中心, 這些礦化中心礦體的厚度均大于100 m, 尤其以鉆孔ZK1616附近礦化最為強烈, 連續圈定銅鉬礦體厚度達252.2 m, Cu平均品位達 0.75%, 當量銅平均品位達 1.90%; Mo元素礦化強度僅次于Cu元素, 主要位于礦區NE方向, 礦化富集中心與Cu元素基本一致, 礦化最強部位同樣是鉆孔 ZK1616附近(圖 2、圖 3), 連續圈定鉬礦體厚度為252.2 m, 全孔Mo平均品位0.10%;根據 Pb×厚度與 Zn×厚度圖, 鉛鋅的礦化富集規律高度一致, 都是在礦頭部分富集, 位于礦區南西的鉛山附近(圖 2), 二者的品位×厚度值大多大于 5 m.%; 金、銀的礦化富集規律也和Cu元素一致, 也至少存在兩個礦化富集中心, 全礦區金銀礦化均較強, Au品位×厚度值基本都大于5 m.g/t, Ag品位×厚度值大于200 m.g/t。

礦區內成礦元素的平面分帶由SW向NE總體表現為(鄭文寶等, 待刊): Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn (Cu+Au+Ag)→Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo(圖2), 從地表、淺地表到深部, 礦化由鉛鋅礦化向銅鉬礦化、鉬礦化變化規律明顯, 構成了一個完整的與巖漿作用有關的成礦元素分帶、礦石礦物分帶, 反映了從遠離成礦中心至礦化中心形成低溫至高溫的元素組合、礦物組合演化規律。

以礦區中部 0號勘探線剖面為例, 從圖5可以看出(注: Au, Ag元素含量單位為10?6; Cu, Mo, Pb, Zn元素含量單位為10?2), 0號勘探線剖面上的元素分帶總體由地表至礦體延深方向(30°方向從 SW 至NE)表現為Pb+Zn→Cu→Cu+Mo→Mo。剖面上分帶特征同平面上完全一致(圖2), 表明了熱液來源于北東部, 成礦中心在則古朗一帶(圖2)。

圖3 甲瑪銅多金屬礦16勘探線地質剖面圖Fig. 3 Geological section along No. 16 exploration line in the Jiama Cu polymetallic ore deposit

圖4 甲瑪銅多金屬礦32勘探線地質剖面圖Fig. 4 Geological section along No. 32 exploration line in the Jiama Cu polymetallic ore deposit

3 巖漿巖地球化學特征

甲瑪長英質斑巖的常量元素變化范圍較大, 但相對集中, SiO2變化于 59.58%～73.16%, 表現為富K2O, 過鋁質(ASI＞1.1), 低 Mg, 并富 F(平均0.08%)、Cl(平均0.02%)的特點, 為過鋁質高鉀鈣堿性和鈣堿性巖(圖 6)(汪雄武等, 待刊), 與岡底斯含礦斑巖相類似, 具埃達克巖的巖漿親緣性。

稀土元素總量變化在 70.35×10?6～175.01×10?6之間, 平均為116.47×10?6, 高Sr、低Y和Yb, 具明顯的正Sr異常和明顯的 Nb、Ta、Ti負異常, 大離子親石元素Rb、Ba、Sr富集, 球粒隕石標準化REE分布模式為向右傾斜的平滑曲線, 屬于輕稀土富集型, 且輕稀土分餾明顯, 具有殼/幔源混合的特點。在Y-Sr/Y圖解中(圖 7), 投點于岡底斯含礦斑巖區, 具明顯埃達克巖的地球化學親和性(汪雄武等, 待刊)。

甲瑪似埃達克質巖具高K2O的典型特征, 具有高鉀似埃達克質特點, 具C型埃達克巖特征。

甲瑪似埃達克巖的206Pb/204Pb變化于 17.344～18.530之間,207Pb/204Pb變化于15.362～15.644之間,208Pb/204Pb變化于37.522～38.914之間, 與岡底斯含礦斑巖的同位素對比特征相類似(侯增謙, 2003)。

圖5 甲瑪銅多金屬礦床0號勘探線元素分帶圖(據鄭文寶等, 待刊)Fig. 5 Element zoning along No. 0 exploration line of the Jiama copper-polymetallic deposit (after ZHENG Wen-bao et al., in press)

圖6 甲瑪長英質斑巖巖石系列K2O-SiO2圖解(據汪雄武等, 待刊) (實線據Peccerillo R, Taylor S R, 1976;虛線據 Middlemost E A K,1985,)Fig. 6 K2O-SiO2diagram of felsic porphyry rocks in Jiama (after WANG Xiong-wu et al., in press)

似埃達克巖的Sr同位素比值87Sr/86Sr在0.705001～0.70624之間。143Nd/144Nd在0.512426～0.512681之間, εNd只有一個數據大于零, 其他小于－1。

圖7 甲瑪銅多金屬礦巖漿巖Sr-Nd同位素關系圖(據汪雄武等, 待刊)Fig. 7 Diagram of Sr-Nd isotopes of magmatic rocks from the Jiama Cu polymetallic ore deposit (after WANG Xiong-wu et al., in press)

然而, 與典型的埃達克巖相比, 甲瑪似埃達克巖相對富鉀, 屬高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列, 在巖漿演化過程中顯示鈣堿性巖系-高鉀鈣堿性巖系的演化趨勢, 表現為閃長玢巖-花崗斑巖的巖石系列。在Y-Sr/Y及Yb-La/Yb圖解顯示巖漿在結晶分異過程中受到了外來物質的混染, 在高氧化狀態的巖漿源區經歷了中—低程度的分離結晶過程, 并顯示一定程度與基性巖漿巖漿混合的趨勢(汪雄武等,待刊), 顯示一定的巖漿混合過程, 與礦區廣泛發育的巖漿混合現象相一致。

金屬硫化物只有在高氧逸度的情況下才能發生分解進入到熱液流體, 甲瑪似埃達克巖的含水、高氧化態及富揮發份的特征, 為成礦元素的析出、運移提供了必要的條件, 使得埃達克巖巖漿不斷萃取富鉀基性巖漿中的銅、鉬、金等金屬硫化物, 為礦床的形成提供了物質保障。

4 成巖成礦時代的厘定

早年由于測試方法的局限, 主要的研究者集中采用K-Ar法(杜光樹等, 1998)、磷灰石裂變徑跡法(袁萬明等, 2001)確定成巖成礦年齡, 存在一定的誤差, 從而得出與地質特征不符的結論。隨后, 李光明等(2005)認為甲瑪礦區輝鉬礦的模式年齡介于15.4～15.5 Ma之間,187Re-187Os等時線年齡為(15.18± 0.98) Ma, 從而提出了該礦床不屬于晚侏羅世的海底噴流成礦。

4.1 無礦斑巖脈或外圍巖體的鋯石 LA-ICP-MS U-Pb定年

位于礦區南西至南部出露地表的象背山、塔龍尾、獨立峰和東風埡巖體是甲瑪礦區及其外圍規模最大的花崗斑巖體, 巖石類型分別為花崗斑巖、蝕變石英閃長玢巖、弱硅化花崗斑巖和蝕變花崗斑巖。該四個巖體的地表露頭距離礦區內的主礦體1～2 km,目前, 認為其與礦體的形成關系不密切(汪雄武等,待刊)。4件巖體的鋯石測試所獲得的206Pb/238U表面年齡值變化范圍較大(圖8), 顯示可能存在原生鋯石在后期蝕變過程中Pb的部分丟失。排除丟失鉛對和諧的206Pb/238U表面年齡值的影響, 塔龍尾蝕變石英閃長玢巖體的質量平均年齡值為 16.27±0.31 Ma(MSWD=1.9)(圖 8a), 象背山花崗斑巖巖體的質量平均年齡值為15.99±0.34 Ma(MSWD=2.5)(圖8b),獨立峰弱硅化花崗斑巖巖體的質量平均年齡值為15.31±0.24 Ma(MSWD=3.8)(圖 8c), 東風埡蝕變花崗斑巖脈的質量平均年齡值為 14.81±0.16 Ma (MSWD=1.5)(圖8d), 以上的測試及計算方法較為客觀、真實地反映了四個巖體的侵位時限。

圖8 塔龍尾(TWQ)、象背山(XBS)、獨立峰(DLF)及東風埡(DFY)巖體(脈)U-Pb年齡諧和圖(據秦志鵬等, 待刊; 汪雄武等, 待刊)Fig. 8 Concordia diagrams for U-Pb ages of zircon grains in Talongwei, Xiangbeishan, Dulifeng and Dongfengya rock bodies (veins) (after QIN Zhi-peng et al., in press; WANG Xiong-wu et al., in press)

可以看出, 地表出露的花崗斑巖侵位稍早于閃長玢巖, 而且花崗斑巖侵位似乎以塔龍尾為中心,分別向東西向延展。與輝鉬礦的成礦年齡相比, 花崗斑巖的侵位年齡稍早, 而閃長玢巖相對較晚, 這與野外地質事實一致。

此外, 東風埡巖體中可見一捕虜鋯石(長板狀),其年齡值為147 Ma(DFY-10), 位于岡底斯巖基的成巖年齡時限內, 代表了岡底斯洋封閉的時限。同時,表明形成巖體的物質部分來自岡底斯巖基的重熔。

4.2 含礦斑巖脈的鋯石SHRIMP定年

甲瑪銅多金屬礦區內地表、坑道、采坑和鉆孔中揭露的斑巖脈類型多樣, 成巖時間也是早晚不一,是多期次巖漿活動的產物。根據斑巖脈與成礦的先后關系, 可劃分出成礦前斑巖脈、成礦同期斑巖脈和成礦后斑巖脈三大類。部分斑巖發生較強的蝕變,發育鉀化、硅化、泥化等, 銅鉬礦化強, 以輝鉬礦和黃銅礦化為主。部分斑巖脈則明顯地穿切夕卡巖,形成時間晚于夕卡巖, 但仍有礦化, 略晚于主成礦期的斑巖。另一類斑巖脈基本未礦化, 蝕變弱, 穿切早期斑巖, 應屬于成礦后侵位的斑巖。應立娟等(待刊)對含礦花崗斑巖和含礦花崗閃長斑巖的鋯石進行 SHRIMP U-Pb年齡測定, 得到的諧和年齡為14.2±0.2 Ma和14.1±0.3 Ma(圖9), 成巖年齡基本一致。由于本次的兩件斑巖樣品屬于含礦斑巖脈, 但又晚于輝鉬礦的成礦年齡, 推斷屬于主成礦期晚期侵入的斑巖脈。

4.3 輝鉬礦Re-Os同位素年齡

輝鉬礦是甲瑪銅多金屬礦的主要礦石礦物之一,分布廣泛, 可見于夕卡巖型、角巖型和斑巖型礦石中, 在夕卡巖型和角巖型礦石廣泛分布。輝鉬礦是高溫階段的產物, 可代表熱液成礦期輝鉬礦-石英成礦階段的產物, 即成礦階段的早期。根據李光明等(2005)、應立娟等(2009)對甲瑪礦區輝鉬礦的Re-Os同位素定年結果, 甲瑪礦區不同礦石類型中輝鉬礦的 Re-Os等時線年齡為 15.22±0.59 Ma(應立娟等, 2009)。其中, 夕卡巖型輝鉬礦等時線年齡為15.34± 0.10 Ma, 15.18±0.98 Ma和15.70±0.36 Ma, 斑巖型輝鉬礦等時線年齡為14.78±0.33 Ma, 角巖型輝鉬礦等時線年齡為 14.67±0.19 Ma(圖 10)(李光明等, 2005;應立娟等, 2009a; 應立娟等, 待刊)。鑒于輝鉬礦的產出狀態, 及與黃銅礦等的共生組合關系, 輝鉬礦的成礦時代可代表礦區內主要礦石礦物的成礦時代,為15 Ma左右(14.5～15 Ma), 屬于中新世 Langhian期。這與岡底斯成礦帶上其他主要大中型斑巖型-夕卡巖型銅礦的成礦時代一致, 成礦集中在13～17 Ma之間, 但顯然與雄村銅金礦的Re-Os年齡(唐菊興等, 2009a)和沙讓鉬礦(唐菊興等, 2009b)、亞貴拉鉛鋅鉬多金屬礦的 Re-Os年齡不一致, 前者代表的是中侏羅世的島弧型斑巖銅金成礦作用, 后者代表了岡底斯主碰撞階段的成礦。

5 礦床模型

按照最新的勘查成果和以上初步的研究成果,初步總結礦床模型如下:

隨著印度-亞洲大陸的碰撞, 至始新世末形成由北向南的推覆-滑覆構造, 這種推覆-滑覆構造優先在碳酸鹽巖層和砂板巖層間形成良好的擴容空間,滑覆面繼承了層面成為重要的容礦空間, 砂板巖、或角巖化的砂板巖則形成良好的蓋層。

圖9 樣品JM52-0花崗斑巖和樣品JM52-46.7花崗閃長斑巖的鋯石SHRIMP數據的U-Pb諧和圖解(據應立娟等, 待刊)Fig. 9 U-Pb concordia diagram for SHRIMP data of zircons from sample JM52-0 (granite porphyry) and sample JM52-46.7 (granite diorite porphyry) (after YING Li-juan et al., in press)

圖10 甲瑪銅多金屬礦角巖型礦石和斑巖型礦石中輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡圖(據應立娟等, 待刊)Fig. 10 Re-Os isotopic isochron diagram of molybdenite in the Jiama copper deposit (after YING Li-juan et al., in press)

中新世Langhian期(15 Ma年左右)花崗斑巖、石英斑巖、花崗質巖漿的侵入(隱伏巖體在 16勘探線-40線之間, 中心在 ZK3216附近), 帶來金屬物質、流體和硫。巖漿活動不僅帶來物質, 也作為流體源、熱源驅動流體形成典型的斑巖型-接觸帶夕卡巖型-接觸帶角巖型銅或鉬鉛鋅多金屬礦, 沿滑覆構造-擴容空間形成夕卡巖型銅多金屬礦體, 這種夕卡巖型銅多金屬礦體可位于巖體的外圍甚至可達數公里(甲瑪礦體長可大于4000 米)。由于夕卡巖型礦體形成于推覆-滑覆的構造中, 由此形成上陡下緩的成礦空間, 致使甲瑪銅金屬礦的淺部礦體陡傾斜(礦體傾角大于 50°), 深部礦體緩傾斜(礦體傾角小于20°)。角巖型礦體主要形成于熱液源附近, 形成巨厚的(最厚大于 700 米)角巖型鉬銅礦體(ZK3216揭露厚達700多米的角巖型礦體, Mo平均品位0.07%)。巖體的侵位形成規模大于40 km2的角巖化和規模更大的大理巖化。

從熱源、流體源向外, 形成分帶明顯的夕卡巖型-角巖型銅鉬鉛鋅多金屬礦, 礦體由深部向淺部露頭處或由巖體端向遠離巖體端形成 Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+Zn)→Pb+Zn→Au的成礦元素分帶現象, 具有高溫→中低溫成礦演化的特點, 礦物組合也具有相同的特征。

6 結論

① 甲瑪銅多金屬礦屬于典型的與斑巖-夕卡巖礦床成礦系列, 夕卡巖型銅鉬鉛鋅金銀礦體受控于推覆滑覆構造和層間構造控制, 角巖型銅鉬礦體受控于熱源附近的破碎強烈的角巖的控制。夕卡巖型礦體厚250 米以上, 角巖型礦體達700 米以上, 礦體厚度大, Cu、Mo、Au、Ag、Pb、Zn均形成大型礦床。

② 礦床成礦時代是中新世 Langhian期(15 Ma年左右), 含礦巖漿巖相對富鉀, 屬高鉀鈣堿性系列和鈣堿性系列, 在巖漿演化過程中顯示鈣堿性巖系-高鉀鈣堿性系的演化趨勢, 為閃長玢巖-花崗斑巖的巖石系列, 巖漿在結晶分異過程中受到了外來物質的混染, 在高氧化狀態的巖漿源區經歷了中—低程度的分離結晶過程, 并顯示一定程度與基性巖巖漿混合的特征。

③ 成礦元素和礦物組合分帶明顯, 礦體由深部向淺部露頭處或由巖體端向遠離巖體處形成Mo→Mo(Cu)→Cu(Mo)→Cu(Pb+Zn+Mo)→Cu(Pb+ Zn)→Pb+Zn→Au的成礦元素分帶現象, 具有高溫→中低溫成礦演化的特點, 礦石礦物有從輝鉬礦→輝鉬礦+黃銅礦→黃銅礦+斑銅礦+黝銅礦+輝鉬礦→黃銅礦+斑銅礦+黝銅礦+(輝鉬礦)→方鉛礦+閃鋅礦+斑銅礦+黃銅礦+(輝鉬礦)→方鉛礦+閃鋅礦→自然金組合的演化趨勢。

④ 夕卡巖型銅鉬多金屬礦體受控于由北向南的推覆-滑覆構造形成的層間擴容構造的新認識, 對岡底斯眾多的夕卡巖型礦床的找礦勘查有指導作用,目前在岡底斯中東段已經發現大大小小 50多處夕卡巖型鉛鋅銅多金屬礦, 念青唐古拉地區和驅龍－甲瑪－幫浦銅多金屬礦集區產出眾多大型－超大型的夕卡巖型多金屬礦一樣受灰巖(大理巖)和黑色巖系的層間擴容構造控制。主要的含礦巖系組合是灰巖(大理巖)+黑色板巖、凝灰巖、砂板巖。主要的含礦層位是晚石炭世-早二疊世來姑組灰巖(灰巖-黑色巖系的層間構造)、昂杰組和下拉組, 二疊紀的洛巴堆組(灰巖-黑色巖系的層間構造), 侏羅世多底溝組與早白堊世林布宗組層間構造(灰巖-黑色巖系的層間構造)。

⑤ 甲瑪銅多金屬礦的勘查打破了青藏高原夕卡巖型+角巖型銅多金屬礦床規模小、礦體不連續、品位不均勻的傳統認識, 夕卡巖型礦床可以形成超大型礦床, 這對岡底斯數十處夕卡巖型礦床的勘查和評價具有重要的指導意義。

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Geological Features and Metallogenic Model of the Jiama Copper-Polymetallic Deposit in Tibet

TANG Ju-xing1,2), WANG Deng-hong1), WANG Xiong-wu2), ZHONG Kang-hui2), YING Li-juan1), ZHENG Wen-bao2), LI Feng-ji2), GUO Na2), QIN Zhi-peng2)YAO Xiao-feng2), LI Lei2), WANG You2), TANG Xiao-qian2)

1) Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;
2) Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059

Abstract:The Jiama copper-polymetallic ore deposit is a superlarge ore deposit in the eastern part of central Gangdise. Its discovery is a breakthrough in the exploration work in that skarn-type Cu, Mo, Pb, Zn, Au and Ag and hornfels-type Cu-Mo in this ore deposit all reach large-size reserves. Geological features of the ore bodies, geochemistry of magmatic rocks and chronology of diagenesis and mineralization indicate that Jiama is a typical skarn-hornfels type copper polymetallic ore deposit related to porphyry. The skarn-type ore bodies are distributed in the expansion space between Late Jurassic Duodigou Formation and Early Cretaceous Linbuzong Formation, whereas the hornfels-type ore bodies occur in hornfels. There exist six ore types, twenty-nine metallic minerals and four periods of wall rock alteration in this ore deposit, characterized by wall rock alteration and ores of the porphyry metallogenic system. From top to bottom, metallogenic element zoning is in order of Pb+Zn(Au+Ag)→Pb+Zn(Cu+Au+Ag)→Cu(Mo+Au+Ag)→Cu+Mo(+Au+Ag)→Mo, constituting a complete metallogenic element zoning and ore mineral zoning related to magmatism. The ore-bearing magmatic rocks contain 59.58%～73.16% SiO2and have peraluminous nature; in addition, they are enriched with K2O, F(0.08% on average) and Cl (0.02% on average), but is poor in Mg. These data indicate that the ore-bearing magmatic rocks are peraluminous high-K calc-alkaline rocks and regular calc-alkaline rocks. The ore-bearing magmatic rocks also have a total of rare earth elements between 70.35×10-6and 175.01×10-6(116.47×10-6on average), higher Sr, lower Y and Yb, with an obvious positive Sr anomaly and evident negative anomalies of Nb, Ta and Ti, and also have relatively abundant Rb, Ba and Sr. In the diagram of Y-Sr/Y, these magmatic rocks belong to the ore-bearing porphyry rocks of Gangdise, somewhat with the features of high-K adakitic rocks, like C-type adakite. The magmatic evolution indicates the evolutionary trend of regular high-K calc-alkaline rocks characterized by the rock series of diorite porphyrite and granite porphyry and features of certain magma mixing. The basic magma mixing was in favor of mineralization of copper polymetallic ore deposit, especially the mineralization of associated high-content Au and Ag. The U-Pb ages of barren porphyry dykes or peripheral wall rocks dated by LA-ICP-MS of zircons are 16.27±0.31 Ma(MSWD=1.9)～15.99±0.34 Ma(MSWD=2.5) indicating that the intrusive activity took place before mineralization. The SHRIMP U-Pb ages of zircons from the ore-bearing porphyry dyke are 14.2±0.2 Ma and 14.1±0.3 Ma, implying that the intrusive activity was slightly later than major mineralization. Re-Os isotopic isochron age of molybdenite from porphyry-type ore is 14.78±0.33 Ma, that of hornfels-type ore is 14.67±0.19 Ma, and that of skarn-type ore is also about 15 Ma(14.5～15 Ma). These data suggest that the major mineralization period should be Miocene Langhian Stage. Therefore, this study presents the ore-forming control based on the nappe-slipping structure, and also puts forward the model of the ore deposit which holds that magma provided mineral sources after the intrusion. Therefore, this study gives further guide for regional prospecting.

skarn type; hornfels type; porphyry type; geological feature; ore deposit model; Jiama

P618.4; P611.5; P597

A

1006-3021(2010)04-495-12

本文由國土資源地質大調查項目“全國重要礦產和區域成礦規律研究”(編號: 1212010733803)、國家科技支撐項目(編號: 2006BAB01A01)、青藏專項(編號: 1212010818089)、西藏華泰龍礦業開發有限公司勘探項目、技術開發項目“西藏墨竹工卡縣甲瑪銅多金屬礦床地質特征及找礦方向研究項目(編號: E0804)”聯合資助。獲中國地質科學院2009年度十大科技進展第七名。

2010-03-26; 改回日期: 2010-07-02。

唐菊興, 男, 1964年生。博士, 研究員。主要從事礦床勘查。通訊地址: 100037, 北京市西城區百萬莊路26號。電話: 010-68999070。E-mail: tangjuxing@126.com。