西藏甲瑪銅多金屬礦夕卡巖特征及成因意義

姚曉峰 王 友 暢哲生 鄭文寶 應(yīng)立娟 鄧世林 唐曉倩

（1.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都610059；3.中國黃金集團(tuán)，北京100011；4.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

甲瑪銅多金屬礦是岡底斯成礦帶與喜馬拉雅中新世構(gòu)造－巖漿活動有關(guān)的銅、鉬、鉛、鋅、金、銀、鎢、錫成礦亞系列中的重要礦床，近幾年的勘查工作顯示該礦床已達(dá)到超大型規(guī)模。夕卡巖主礦體賦存于受角巖－大理巖層間構(gòu)造帶所控制的夕卡巖內(nèi)，礦體在形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模等方面與傳統(tǒng)意義上的夕卡巖礦床是有區(qū)別的。對該礦床成因一直存有爭論，其中主要有2種認(rèn)識，一種是認(rèn)為礦床和海底噴流沉積作用有關(guān)［1－5］，另一種總體上認(rèn)為礦床是和巖漿熱液作用有關(guān)［6－10］。本文從夕卡巖基本特征入手，研究其巖石學(xué)、巖石化學(xué)、稀土元素和微量元素地球化學(xué)特征，初步探討大規(guī)模夕卡巖連續(xù)分布的主要因素，在礦床成因上給予指示。

1 地質(zhì)背景

甲瑪銅多金屬礦在區(qū)域上位于特提斯成礦域?qū)姿梗钋嗵乒爬迤心喜繉姿够鹕綆r漿弧帶北部，區(qū)域上主要有驅(qū)龍、邦浦、拉抗俄、巴洛等礦床（圖1）。該礦集區(qū)是岡底斯帶重要的斑巖－夕卡巖銅多金屬分布區(qū)［11］。

甲瑪?shù)V區(qū)出露的地層主要有林布宗組（K1l）、多底溝組（J3d）和第四系（Q）。林布宗組主要為板巖和角巖，作為夕卡巖礦體的頂板。多底溝組主要為大理巖，作為夕卡巖礦體的底板。第四系僅在牛馬塘一帶分布（圖2）。礦區(qū)巖漿巖主要呈巖脈、巖株產(chǎn)出，巖石類型主要有花崗斑巖、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［14］，其中花崗斑巖與夕卡巖的成因關(guān)系最為密切。

圖1 西藏岡底斯成礦帶東段大中型金屬礦床分布圖Fig.1 Distribution of the medium－large scale deposits in the eastern Gangdese metallogenic belt，Tibet

圖2 甲瑪銅多金屬礦床地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the Jiama Cu polymetallic ore deposit

礦區(qū)主要的礦體類型為夕卡巖型礦體和角巖型礦體，根據(jù)不同的主元素組成特征，前者主要有鉛鋅礦體和銅鉬礦體，后者主要為銅鉬礦體。夕卡巖型主礦體受林布宗組角巖、板巖和多底溝組大理巖之間的層間構(gòu)造帶所控制（圖3），夕卡巖、夕卡巖化角巖和夕卡巖化大理巖作為其賦礦圍巖。角巖型主礦體主要呈厚大塊狀、直立筒狀、不規(guī)則狀于夕卡巖型礦體的頂板產(chǎn)出［9，15］，礦化強(qiáng)度和石英硫化物脈的發(fā)育程度密切相關(guān)。礦區(qū)夕卡巖型銅鉬鉛鋅金銀等金屬資源量和角巖型銅鉬金屬資源量均達(dá)大型以上規(guī)模［9］。

2 夕卡巖特征

夕卡巖在平面上主要呈北西西－南東東走向（圖2），傾向北東，沿走向延伸近4km，沿傾向延伸近3.2km，主要賦存于角巖、板巖和大理巖之間的巖性接觸帶內(nèi)（圖3）。礦區(qū)47－0－56線范圍內(nèi)夕卡巖形態(tài)較規(guī)則，主要呈層狀、似層狀連續(xù)產(chǎn)出，該范圍為夕卡巖型主礦體區(qū)域。56線以東受滑覆體構(gòu)造及其次級褶皺的影響，夕卡巖形態(tài)較為復(fù)雜，呈透鏡狀、似層狀、脈狀產(chǎn)出。該范圍內(nèi)礦體的連續(xù)性較差，規(guī)模也相對較小。

2.1 巖石學(xué)特征

礦區(qū)夕卡巖類型以石榴子石夕卡巖和硅灰石夕卡巖為主，其次可見少量透輝石夕卡巖和透閃石夕卡巖，鉆孔內(nèi)垂向上多有硅化角巖－夕卡巖化角巖－石榴子石夕卡巖－硅灰石夕卡巖－夕卡巖化大理巖－大理巖的分帶特征，同時礦體類型、有用礦物組合及有用元素組合在垂向上也具有一定的分帶性（圖4）。

夕卡巖多呈棕褐色、紅褐色、暗綠色、翠綠色和灰白色，細(xì)粒－中粒結(jié)構(gòu)，以塊狀構(gòu)造為主，其次可見條帶狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造和晶簇狀構(gòu)造。礦物成分以石榴子石和硅灰石為主（圖5），其次可見石英、方解石、綠泥石、綠簾石、透輝石、陽起石、透閃石、螢石和石膏等。

夕卡巖化角巖和夕卡巖化大理巖屬于夕卡巖與其頂?shù)装宓倪^渡帶，在角巖中主要以充填交代作用為主，由上至下可見夕卡巖礦物脈呈細(xì)脈狀、脈狀、大脈狀產(chǎn)出，脈體的外側(cè)可見夕卡巖礦物火苗狀的交代現(xiàn)象，夕卡巖內(nèi)可見交代殘留的角巖呈角礫狀產(chǎn)出（圖5）。在大理巖中夕卡巖礦物的交代現(xiàn)象更加強(qiáng)烈和普遍，夕卡巖礦物主要呈團(tuán)斑狀、脈狀分布于大理巖內(nèi)（圖5）。夕卡巖化由中心向頂?shù)装鍍蓚?cè)逐漸減弱，在不同的圍巖內(nèi)形成不同的礦物組合及組構(gòu)特征，夕卡巖化角巖－夕卡巖－夕卡巖化大理巖為同一熱液蝕變的連續(xù)的巖石組合。

2.2 巖石化學(xué)特征

圖3 甲瑪?shù)V區(qū)夕卡巖型主礦體ZK1511－ZK011－ZK4006縱剖面圖Fig.3 Geological longitudinal section through ZK1511－ZK011－ZK4006of the skarn ore body in the Jiama ore deposit

礦區(qū)夕卡巖中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是：SiO2在31.78%～51.52%之間，CaO在29.04%～43.56%之間，TFe在1.56%～21.93%之間，MgO在0.06%～1.20%之間，MnO在0.33%～0.92%之間，K2O＋Na2O在0.01%～1.04%之間（表1）。根據(jù)趙一鳴等（1990）對夕卡巖類型的劃分原則［16］，礦區(qū)夕卡巖中的Ca含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 Mg、Mn和K＋Na的含量，其成分類型為鈣夕卡巖。

圖4 礦區(qū)夕卡巖及其頂?shù)装宕瓜蚍謳疽鈭DFig.4 Schematic map of the vertical zoning from roof to floor in the Jiama ore deposit

眾所周知，在夕卡巖形成的過程中最顯著的物質(zhì)交換是流體中的Si和大理巖中的Ca之間的交換。在礦區(qū)主要巖性的CaO－SiO2相關(guān)性圖解中（圖6），花崗巖類、夕卡巖和大理巖三者呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)特征，反映在夕卡巖化過程中花崗巖類和大理巖經(jīng)歷了Ca、Si的物質(zhì)交換。林布宗組角巖、板巖與花崗巖類的主成分特征較為相近，因此，在夕卡巖形成過程中表現(xiàn)相對惰性，從而在夕卡巖化過程中作為熱液屏蔽層而有利于流體沿層間構(gòu)造帶側(cè)向運(yùn)移并形成穩(wěn)定的夕卡巖。由此可見，夕卡巖與花崗巖類和大理巖的成因關(guān)系密切，其頂板穩(wěn)定的地球化學(xué)性質(zhì)是形成連續(xù)夕卡巖型礦體的有利條件。

表1 甲瑪?shù)V區(qū)夕卡巖常量元素分析結(jié)果（w／%）Table 1 The analysis results of major elements of the ore－bearing skarn in the Jiama ore deposit

圖5 甲瑪?shù)V區(qū)夕卡巖基本組構(gòu)特征圖Fig.5 The main petrofabric characteristics of skarn in the Jiama ore deposit

2.3 稀土元素地球化學(xué)特征

從稀土元素總量來看，石榴子石夕卡巖稀土元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35.74×10－6～165.42×10－6之間，平均值為101.34×10－6；硅灰石夕卡巖稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9.54×10－6～116.38×10－6之間，平均值為97.01×10－6（表2）：總體上硅灰石的稀土元素含量略低于石榴子石夕卡巖。從特征異常值來看，石榴子石夕卡巖和硅灰石夕卡巖的 （wLa／wYb）N分別為6.11和5.14，w∑LREE／w∑HREE分別為5.87和6.15，δCe分別為0.60和0.70，δEu分別為0.83和0.71（表2）：夕卡巖具有弱Ce負(fù)異常、弱Eu負(fù)異常的輕稀土富集的稀土配分型式（圖7）。

交代作用所形成巖石的REE組成是受原巖、流體成分及其物理化學(xué)環(huán)境所影響［17］。通過對比夕卡巖與其頂板、底板、花崗巖脈的稀土元素配

分曲線特征，石榴子石夕卡巖和硅灰石夕卡巖具有類似的稀土配分型式，由大理巖－硅灰石夕卡巖－石榴子石夕卡巖－角巖，稀土元素總量逐漸增加且輕、重稀土分餾程度逐漸增強(qiáng)。其可能有2個原因，一是靠近頂板一定范圍內(nèi)的石榴子石夕卡巖繼承了角巖的稀土元素特征，二是夕卡巖頂板地球化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，熱液在靠近頂板的位置相對集中，從而引起了夕卡巖的稀土元素總量和輕稀土元素的相對富集。以上特征表明夕卡巖稀土元素特征總體上受大理巖和花崗巖類稀土元素組成的制約，并受到頂板的地球化學(xué)性質(zhì)的影響。

表2 甲瑪?shù)V區(qū)夕卡巖稀土元素及微量元素豐度數(shù)據(jù)（wAu／10－9，其他元素w／10－6）Table 2 The analysis results of the rare－earth elements and trace elements in skarn from the Jiama ore deposit

圖6 礦區(qū)巖石SiO2－CaO關(guān)系圖解Fig.6 The SiO2－CaO correlativity of main rocks from Jiama

圖7 甲瑪?shù)V區(qū)各巖性稀土元素豐度配分曲線圖Fig.7 Chondrite－normalized REE patterns of the main rocks from Jiama

2.4 微量元素地球化學(xué)特征

礦區(qū)夕卡巖具有富集大離子親石元素（Rb、K、U、Th）和虧損Ta、Nb和Ti等高場強(qiáng)元素特征（表2，圖8），夕卡巖總體上分布于花崗巖類脈巖與大理巖微量元素分餾曲線之間，夕卡巖微量元素特征受大理巖和花崗巖類特征的影響。通過對比地殼克拉克值（泰勒，1964）［18］，夕卡巖具有富集親銅元素（Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Mo）和虧損親鐵元素（Co、Ni、V、Cr）的特征（表2）。

圖8 甲瑪?shù)V區(qū)各巖性微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.8 Primary mantle－normalized trace elements patterns of the main rocks from Jiama

通過對比岡底斯東段同一礦集區(qū)驅(qū)龍銅礦巖體特征，甲瑪?shù)V區(qū)花崗巖類和驅(qū)龍成礦巖體同樣具有富集大離子親石元素和虧損高場強(qiáng)元素的特征，并一定程度上富集親銅元素和虧損親鐵元素［20］。夕卡巖中大離子親石元素的富集和高場強(qiáng)元素的虧損是岡底斯喜馬拉雅晚期高原伸展地球動力學(xué)背景下［21］，具有島弧巖漿作用印記的巖漿活動及演化［22］對不相容微量元素的約束，親銅元素的富集和親鐵元素的虧損為該大地構(gòu)造背景下高鉀鈣堿性系列－鈣堿性系列花崗巖類的成礦專屬性的表現(xiàn)。

3 討論

甲瑪銅多金屬礦床的成因曾一直是爭論的焦點(diǎn)，一些研究者曾提出海底熱水噴流沉積型礦床的觀點(diǎn)［1－5］，另外一些研究者認(rèn)為是與巖漿熱液作用有關(guān)的礦床［6－10］。本文基于近幾年勘查工作近90km巖心鉆探資料，發(fā)現(xiàn)夕卡巖化主要是沿角巖－大理巖層間構(gòu)造帶連續(xù)發(fā)育，由上至下構(gòu)成夕卡巖化角巖－夕卡巖－夕卡巖化大理巖熱液蝕變巖石組合，并具有后期熱液交代作用所形成的巖石組構(gòu)。通過與角巖、大理巖和花崗巖類巖石化學(xué)、稀土元素及微量元素地球化學(xué)特征對比，夕卡巖地球化學(xué)特征明顯受大理巖、花崗巖類地球化學(xué)特征的制約和影響，指示夕卡巖與大理巖、花崗巖類成因關(guān)系密切。另外，近幾年來一些研究者限定了成巖、成礦年齡，輝鉬礦錸鋨同位素等時線年齡主要分布于15.18～15.41Ma之間［7，8，10］，礦區(qū)象背山、獨(dú)立峰、東風(fēng)埡、塔龍尾4個主要巖體的鋯石 U－Pb同位素平均年齡分布在14.81～16.27Ma［13］。年齡數(shù)據(jù)顯示成礦是下白堊統(tǒng)林布宗組和上侏羅統(tǒng)多底溝組形成后發(fā)生的，且具有形成斑巖－夕卡巖型礦床的時代條件。以上證據(jù)不支持“海底噴流沉積成因”的觀點(diǎn)。

隨著印度－亞洲大陸的碰撞，至始新世末形成由北向南一系列的推覆－滑覆構(gòu)造，在角巖、板巖和大理巖之間形成上陡下緩的層間擴(kuò)容空間，礦區(qū)中心16線－40線之間花崗斑巖的侵入提供了成礦物質(zhì)和成礦流體［9］，巖體與大理巖之間形成傳統(tǒng)類型夕卡巖的同時，外圍沿角巖－大理巖的巖性界面形成層狀、似層狀的遠(yuǎn)端夕卡巖，二者為同一熱液系統(tǒng)的不同產(chǎn)出形式，大量巖漿熱液的不斷供應(yīng)和角巖－大理巖之間的封閉性能好的構(gòu)造容礦空間，是大規(guī)模夕卡巖連續(xù)分布的決定因素。

4 結(jié)論

甲瑪銅多金屬礦床夕卡巖沿走向延伸近4 km，沿傾向延伸近3.2km，主要呈層狀、似層狀展布于林布宗組角巖、板巖和多底溝組大理巖之間的層間構(gòu)造帶內(nèi)，由上至下夕卡巖化角巖－夕卡巖－夕卡巖化大理巖構(gòu)成連續(xù)的蝕變巖石組合，是夕卡巖型礦體的賦礦圍巖。夕卡巖類型主要為鈣夕卡巖，具有弱鈰異常、弱銪負(fù)異常的輕稀土富集等特征，同時富集大離子親石元素（Rb、K、U、Th），并虧損Ta、Nb和Ti等高場強(qiáng)元素。夕卡巖地球化學(xué)特征受大理巖、花崗巖類地球化學(xué)特征的制約和影響，指示夕卡巖與大理巖、花崗巖類在成因上關(guān)系密切。角巖作為熱液屏蔽層是夕卡巖連續(xù)分布的有利條件，礦區(qū)推覆和滑覆構(gòu)造作用所形成的角巖－大理巖層間擴(kuò)容空間是夕卡巖銅多金屬礦體大規(guī)模分布的關(guān)鍵因素。礦床是受該構(gòu)造擴(kuò)容巖性界面所控制的巖漿熱液接觸交代型礦床。

感謝西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司提供了大量的分析資料，并為作者的野外工作和室內(nèi)工作提供了資助。感謝中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所唐菊興研究員及成都理工大學(xué)鐘康惠教授和汪雄武教授的指導(dǎo)，感謝項(xiàng)目組其他成員的支持與幫助！

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