藏南努日銅-鎢-鉬礦床晚白堊世石英閃長巖U-Pb定年及其地球化學(xué)特征

董隨亮， 黃 勇， 李光明， 張 麗， 黃瀚霄， 張 暉

(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 四川 成都 610081)

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藏南努日銅-鎢-鉬礦床晚白堊世石英閃長巖U-Pb定年及其地球化學(xué)特征

董隨亮， 黃 勇*， 李光明， 張 麗， 黃瀚霄， 張 暉

(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 四川 成都 610081)

藏南努日礦床位于岡底斯成礦帶南緣，前人獲得的輝鉬礦Re-Os同位素年齡為23 Ma，與明則和程巴礦床成礦時代一致，但礦區(qū)內(nèi)至今未發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的成礦斑巖體。本文報道了努日礦區(qū)新發(fā)現(xiàn)的與礦化關(guān)系密切的石英閃長巖的地球化學(xué)特征，獲得石英閃長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為93.42±0.76 Ma，與同一成礦帶內(nèi)桑布加拉和克魯銅金礦成礦時代一致(90～93 Ma)，表明礦區(qū)可能存在兩期成礦事件。石英閃長玢巖的主量微量元素SiO2含量為57.19%～58.23%，A12O3含量為15.78%～16.03%，MgO含量為4.74%～5.32%，Mg#指數(shù)為65.2～67.3；富集大離子親石元素(Rb、Sr、Ba、U等)及輕稀土元素，虧損高場強(qiáng)元素，顯示出埃達(dá)克巖特征。研究表明石英閃長玢巖形成于洋殼俯沖階段的弧巖漿巖，洋殼熔融形成的母巖漿侵入近地表形成早期銅多金屬矽卡巖礦化。晚白堊世成礦事件的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步佐證了研究區(qū)存在兩期礦化疊加事件，拓展了研究區(qū)找礦方向。

藏南努日銅-鎢-鉬礦床； 石英閃長巖； LA-ICP-MS U-Pb定年； 洋殼俯沖

西藏岡底斯成礦帶是我國最為重要的銅多金屬成礦帶之一。岡底斯成礦帶北部念青唐古拉弧背斷隆帶發(fā)育大量的矽卡巖型鉛鋅銀多金屬礦；中部以碰撞伸展階段的斑巖型銅多金屬礦為主[1]；南部則發(fā)育矽卡巖型銅金礦和鎢鉬礦。一直以來，前人對北部鉛鋅成礦帶和中部斑巖型銅多金屬礦帶的礦床地質(zhì)、成礦年代學(xué)、地球化學(xué)等都進(jìn)行了詳細(xì)的研究[2-3]，然而對南部矽卡巖型銅多金屬礦帶研究十分薄弱。近年來在岡底斯南部成礦帶新發(fā)現(xiàn)了一大批斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦，如程巴、克魯、沖木達(dá)、桑布加拉、努日、洛村等銅多金屬礦，對于這些礦床的成礦時代和成礦背景至今仍存在爭議，程巴巖漿和成礦時代在30 Ma左右，桑布加拉巖體和成礦時代在93 Ma左右，而努日礦區(qū)存在多期次的巖漿活動，晚白堊世的巖漿活動至今還沒有報道。

前人對努日礦區(qū)進(jìn)行輝鉬礦的Re-Os同位素定年的年齡結(jié)果為23.4 Ma，MSWD為0.6，可以代表礦區(qū)內(nèi)最晚一期成礦作用[4]。本文對岡底斯南緣具有代表性和大型規(guī)模的努日銅-鎢-鉬金屬礦礦床進(jìn)行了詳細(xì)研究，采集礦區(qū)南部的石英閃長巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS定年研究和地球化學(xué)分析，探討努日礦區(qū)銅多金屬礦的多期疊加成礦作用，以進(jìn)一步豐富該區(qū)域的找礦方向。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

西藏岡底斯成礦帶，位于雅魯藏布江弧陸碰撞結(jié)合帶北側(cè)的岡底斯火山-巖漿弧帶內(nèi)[5](圖1)，潘桂棠等[6]將岡底斯及鄰接區(qū)劃分為班公湖—怒江縫合帶等6個不同的構(gòu)造單元，晚侏羅世—早白堊世桑日群以大量島弧型鈣堿性火山巖和弧緣碎屑巖、碳酸鹽重力流沉積為特征。桑日群底部的麻木下組安山巖具有埃達(dá)克巖成分特征，上部的比馬組具有正常島弧火山巖特點(diǎn)[7]。

圖 1 區(qū)域地質(zhì)簡圖 (據(jù)文獻(xiàn)[5]修改)Fig.1 Regional geological map (after Reference [5])1—Q(第四系)； 2—Kz(新生界)； 3—Mz(中生界)； 4—Pz(古生界)； 5—AnZ(前震旦系)； 6—喜馬拉雅期花崗巖； 7—燕山期花崗巖； 8—超基性巖； 9—結(jié)合帶； 10—研究區(qū)位置。

礦區(qū)地層主要為下白堊統(tǒng)比馬組(K1b)、上白堊統(tǒng)—古近系旦師庭組(K2-E)d及第四系風(fēng)成砂。比馬組區(qū)域上可劃分為5個巖性段[8-9]，礦區(qū)范圍內(nèi)僅出露3個巖性段分別為K1b3、K1b4和K1b5。K1b3巖性以泥晶灰?guī)r、變質(zhì)粉砂巖、砂巖為主；K1b4為矽卡巖型礦體的主要賦礦層位，巖性以大理巖及泥質(zhì)灰?guī)r為主，夾少量砂巖、凝灰?guī)r，發(fā)育矽卡巖化；K1b5巖性以角巖化凝灰?guī)r為主，夾安山質(zhì)熔巖。礦區(qū)發(fā)育4組斷裂構(gòu)造，分別為NWW向F1斷層、近EW向F2斷層、NNW向F3斷層及NE向F4斷層。礦區(qū)巖漿巖巖性較復(fù)雜，出露面積較大，主要為始新世中酸性巖體以及本文新發(fā)現(xiàn)的晚白堊世石英閃長巖。努日銅-鎢-鉬礦主要產(chǎn)于比馬組四段碳酸鹽巖和碎屑巖的過渡地帶，受地層巖性和層間剝離斷層控制[10]。

2 石英閃長巖樣品采集和LA-ICP-MS分析

本文樣品采自努日礦區(qū)南段與矽卡巖關(guān)系密切的石英閃長巖，石英閃長巖與矽卡巖接觸部位存在矽卡巖化，風(fēng)化后可見孔雀石充填于巖體裂隙中。鋯石U-Pb定年以及主微量元素分析點(diǎn)均采集于離接觸帶較遠(yuǎn)的新鮮巖石樣品。

石英閃長巖樣品LB-5的LA-ICPMS鋯石U-Pb測年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。首先，采用配備有陰極發(fā)光探頭的JXA-8100進(jìn)行陰極發(fā)光圖像拍攝以揭示鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然后，進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析，測試所用激光剝蝕系統(tǒng)為配備有193 nm ArF-excimer激光器的GeoLas 2005，激光斑束直徑為30 μm。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)型號為Agilent 7500a(美國Agilent公司)。運(yùn)用玻璃標(biāo)準(zhǔn)樣品NIST610來計算Th、U含量，標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500對U、Th、Pb同位素分餾校正。數(shù)據(jù)處理采用ICPMS軟件。鋯石測試分析結(jié)果普通鉛校正采用ComPbCorr#3.15，最后的數(shù)據(jù)用Isoplot 3.0進(jìn)行計算。

石英閃長巖中的鋯石無色透明，多為短柱狀，部分顆粒有一定的磨圓，大部分鋯石可見典型的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu),反映了巖漿成因的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并且所有鋯石均為原生巖漿鋯石，不具有老核新殼的特征。鋯石U-Pb共分析20個點(diǎn)，其中LB-5-14號點(diǎn)偏離諧和線較遠(yuǎn)，未參加加權(quán)平均計算(表1)，其余19 個分析點(diǎn)的206Pb/238U-207Pb/238U年齡十分諧和，加權(quán)平均年齡為93.4±0.8 Ma(圖2)，該年齡代表了石英閃長巖的侵入結(jié)晶年齡。

圖 2 努日石英閃長巖鋯石U-Pb諧和圖Fig.2 U-Pb concordia diagram of quartz diorite in Nuri deposit

3 石英閃長巖的主量和微量元素地球化學(xué)特征

表1 石英閃長巖鋯石U-Pb同位素年齡分析結(jié)果

Table 1 Zircon U-Pb isotope data of quartz diorite

測量點(diǎn)號Pb含量(×10-6)Th含量(×10-6)U含量(×10-6)Th/U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U比值1σ比值1σ比值1σ年齡(Ma)1σ年齡(Ma)1σ年齡(Ma)1σLB-5-012.651211340.9029640.052480.006110.101710.013090.014060.000353072409812902LB-5-021.9477.592.90.8337780.074160.008400.151570.019270.014820.0004104622514317953LB-5-0312.387355741.2805390.049320.002390.098930.004950.014690.00018163105965941LB-5-043.491951611.209580.046070.003590.092040.008210.014490.000342152898932LB-5-052.671091390.7847130.038610.004950.077560.01010.01490.00034-3722327610952LB-5-065.583722511.4840330.051250.003840.096780.007430.014370.00024252159947922LB-5-076.174232721.5563960.054290.003250.106620.00660.014580.000233831271036931LB-5-084.081762140.8241640.056880.004080.10710.007940.014090.000264871511037902LB-5-094.031802030.8846850.050660.003640.100330.007470.014990.0003226152977962LB-5-105.372492640.944810.055020.004020.107410.008160.01480.000314131551047952LB-5-113.701441970.7310580.049360.003880.098980.008030.014720.0003165164967942LB-5-124.111722140.8054080.058940.004220.117550.008730.014710.000285651491138942LB-5-132.391181111.0665020.047170.007160.090090.015060.013850.00042582568814893LB-5-144.091401341.0503070.115570.016090.328430.055820.016620.000581889257288431064LB-5-154.982172550.8505070.052180.003710.103280.007580.014980.000282931521007962LB-5-167.023253490.9308670.053610.002950.106370.006080.014520.000223551181036931LB-5-171.5359.677.20.7724810.067460.010830.134770.023220.014490.0004585233012821933LB-5-184.982972291.2950820.062290.004260.124150.008730.014680.000246841391198942LB-5-195.523192551.2529340.054410.003820.109350.007910.014760.000263881501057942LB-5-202.601061300.8120550.074170.005670.144730.011640.014660.00037104614713710942

努日石英閃長巖主量元素分析數(shù)據(jù)顯示：SiO2含量為57.19%～58.23%，平均含量57.47%；A12O3含量為15.78%～16.03%，平均含量15.93%；Na2O含量為3.31%～3.56%，平均含量3.47%，K2O/Na2O比值較低(0.50～0.66，平均值0.57)。里特曼組合指數(shù)σ介于1.87～2.15之間，平均值2.06。MgO含量為4.74%～5.32%，平均含量5.09，Mg#指數(shù)為65.2～67.3，平均值66.2(表略)，并含少量角閃石。這些數(shù)據(jù)表明石英閃長巖具有低硅、富鈉、高鎂特征，里特曼指數(shù)平均值小于3.3，屬中基性鈣堿性巖體。

微量元素分析表明：Sr含量為 945～1056 μg/g，平均含量1001 μg/g；Y含量為12.2～13.5 μg/g，平均含量12.84 μg/g；Yb含量為1.12～1.23 μg/g，平均含量1.17 μg/g。微量元素蛛網(wǎng)圖顯示石英閃長巖富集大離子親石元素(LILE)Rb、Sr、Ba、U等及輕稀土元素(LREEs)，虧損高場強(qiáng)元素(HFSE)Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等(圖3a)，顯示明顯的俯沖消減帶火成巖特征。稀土元素球粒隕石配分圖顯示石英閃長巖明顯富集輕稀土元素(圖3b)，具高的La/Yb值(20.51～22.03，平均值21.07)，表明輕稀土元素強(qiáng)烈分異的端員。Eu*值為0.93～0.98，平均值0.95，有弱的負(fù)銪異常。另外，石英閃長巖具較高的Sr/Y值，在(Sr/Y)-Y及(La/Yb)N-YbN圖中，樣品全落入埃達(dá)克巖區(qū)域(圖3c,d)。

圖 3 (a)努日石英閃長巖的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖；(b)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖；(c)～(d): (Sr/Y)-Y和(La/Yb)N-YbN判別圖解(底圖據(jù)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-YbN of Nuri quartz diorite (after Defant, et al[11])

以上主量和微量元素數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，石英閃長巖輕重稀土分餾較弱，稀土呈右傾模式特征，表明石英閃長巖具有弧巖漿巖特征，形成與新特提斯洋向北俯沖的弧環(huán)境。

4 晚白堊世石英閃長巖構(gòu)造背景和成礦作用討論

4.1 構(gòu)造背景

桑日群大量的巖石學(xué)、地球化學(xué)的研究表明其麻木下組火山巖均具有埃達(dá)克巖的特征[7,12-14]?？抵緩?qiáng)等認(rèn)為這些火山巖是洋殼初始俯沖的產(chǎn)物，其上部的比馬組火山巖具有正常島弧的特征[7]，而在馬門采取的酸性侵入巖(93.4 Ma)也具有埃達(dá)克巖的特征，是新特提斯洋平板俯沖的產(chǎn)物[15]。本次采集的石英閃長巖化學(xué)分析結(jié)果顯示努日石英閃長巖地球化學(xué)特征與麻木下組火山巖的特征較為相似[7,14]，為俯沖階段的產(chǎn)物，而MgO含量及Mg#值明顯高于直接來自俯沖板片熔融形成的埃達(dá)克質(zhì)熔體的MgO含量及Mg#值，說明巖漿在上升過程中與地幔楔發(fā)生反應(yīng)，具有高鎂特征。

對于與努日石英閃長巖同時代的馬門侵入巖(93.4 Ma)，馬門侵入巖有更高的SiO2和全堿含量，而MgO(0.57%～0.63%)、Cr(11～12.3 μg/g)、Ni(3.37～4.85 μg/g)[15]明顯偏低。董彥輝等[16]在分析葉巴組火山巖的過程中發(fā)現(xiàn)中基性火山巖與酸性火山巖具有不同的來源，其中，中基性巖是巖石圈地幔在熱作用下或富流體作用下巖石圈發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物；相反，酸性火山巖則是這次熱事件引起的地殼深熔作用的產(chǎn)物。努日侵入巖為中酸性巖，是俯沖階段的產(chǎn)物，且在巖漿上升過程中與地幔楔發(fā)生了反應(yīng)。馬門侵入巖為酸性巖，為加厚的下地殼受這次熱事件引起的熔融作用的產(chǎn)物。

新特提斯洋自中生代開始向北俯沖，晚白堊早期仍然處于俯沖階段，不可能是岡底斯地殼通過拆沉而形成，從空間上分析石英閃長巖與比馬組呈侵入接觸關(guān)系，其不可能是通過比馬組玄武巖經(jīng)過AFC過程形成。結(jié)合地球化學(xué)特征及其時間空間狀態(tài)說明石英閃長巖是新特提斯洋殼向北俯沖消減發(fā)生部分熔融而成。張旗等[17]認(rèn)為埃達(dá)克巖與成礦有著密切的關(guān)系，尤其是與板塊俯沖有關(guān)的埃達(dá)克巖，目前已報道的與晚白堊紀(jì)早期有關(guān)的馬門侵入巖具有埃達(dá)克巖特征[15]、桑布加拉銅礦形成與洋殼俯沖構(gòu)造環(huán)境[16]，努日石英閃長巖也具有埃達(dá)克巖特征，說明岡底斯存在一期俯沖階段的成礦作用。2007年張宏飛等[18]在岡底斯識別出了一套90 Ma左右的花崗巖帶。對于這個時代的成礦作用應(yīng)該加強(qiáng)關(guān)注。

4.2 成礦作用

岡底斯南部銅礦及多金屬礦同位素年齡大多小于41 Ma，然而，新特提斯洋自侏羅系就開始俯沖，在其俯沖過程中不斷形成火成巖[16,18-20]，在長期的巖漿活動中是否存在與俯沖作用有關(guān)的礦床？藏南克魯—沖木達(dá)銅金礦帶上與努日銅金礦礦化密切相關(guān)的石英閃長巖鋯石U-Pb年齡(93.42 Ma)大于碰撞期開始的時代65 Ma，說明在努日礦區(qū)93 Ma的石英閃長巖侵位后，與比馬組灰?guī)r發(fā)生了接觸交代作用，形成了最早期的矽卡巖，對成礦元素進(jìn)行了初步富集。另外在藏南克魯—沖木達(dá)銅金礦帶上，梁華英等[21]對桑布加拉矽卡巖型銅金礦的含礦巖體的U-Pb鋯石定年獲得了類似的結(jié)果年齡為92.1±1 Ma，也認(rèn)為與洋殼俯沖構(gòu)造巖漿事件有關(guān)，Jiang等[22]研究克魯銅金礦發(fā)現(xiàn)，90 Ma埃達(dá)克質(zhì)侵入巖與銅金礦有著密切的關(guān)系。所以岡底斯南部90 Ma的巖漿作用對矽卡巖型的銅多金屬礦具有一定的貢獻(xiàn)。

閆學(xué)義等[10]認(rèn)為努日層矽卡巖銅鎢鉬礦年齡為40～68 Ma，而疊加的斑巖型礦床的形成階段為23.62～30.26 Ma，礦區(qū)測試的輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡為23.62±0.97 Ma。明則礦區(qū)也劃分為早期層矽卡巖型銅礦和晚期隱爆角礫巖型鉬礦、斑巖型鉬(鎢銅)礦，晚期斑巖型鉬礦的Re-Os同位素等時線年齡為 30.3±0.69 Ma[19]。另外，區(qū)域地球化學(xué)特征也顯示Cu、Au和W、Mo并沒有很好的套合趨勢。由此可見：藏南矽卡巖型銅多金屬礦和斑巖型及矽卡巖型鎢鉬礦存在兩期或多期成礦作用，層狀矽卡巖型銅金礦經(jīng)歷了晚白堊早期到古近紀(jì)—新近紀(jì)的多次疊加改造作用。而斑巖型鉬礦主要為碰撞期形成，矽卡巖型銅鎢鉬礦為早期銅金礦疊加晚期鎢鉬礦而成。

5 結(jié)論

努日矽卡巖銅-鎢-鉬礦床是岡底斯南緣首個大型銅鎢鉬礦床，因此詳細(xì)研究礦區(qū)成巖成礦作用對于區(qū)域找礦工作具有標(biāo)桿意義。本文在前人獲得的成礦時代基礎(chǔ)上新發(fā)現(xiàn)了一期與礦化關(guān)系密切的成礦巖體，研究結(jié)果表明，與礦化密切的石英閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為93.4±0.8 Ma，與同一區(qū)域內(nèi)桑布加拉和克魯銅金礦成礦巖體年齡一致，明顯早于礦區(qū)輝鉬礦Re-Os年齡，巖石地球化學(xué)特征指示巖體具有高Sr低Y的埃達(dá)克巖特征，為洋殼俯沖熔融的產(chǎn)物。石英閃長巖的發(fā)現(xiàn)表明了努日礦區(qū)存在兩期礦化疊加事件，早期成礦作用與新特提斯的俯沖有關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)將有助于拓展岡底斯南緣的找礦方向。

致謝： 本文在野外工作中得到中國冶金總局第二地質(zhì)勘查院西藏分院李秋平教授級高級工程師的支持和幫助，在文章撰寫過程中成都地質(zhì)調(diào)查中心王保弟研究員提供了寶貴的建議，在此對他們表示衷心的感謝。

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating and Geochemistry of Late Cretaceous Quartz Diorite in the Nuri Cu-Mo-W Deposit, South Tibet

DONGSui-liang,HUANGYong*,LIGuang-ming,ZHANGLi,HUANGHan-xiao,ZHANGHui

(Chengdu Geological Survey Center, China Geological Survey, Chengdu 610081, China)

The Nuri deposit is located at the south margin of the Gangdese metallogenic belt in Tibet. Its mineralization age revealed by Re-Os dating of molybdenite is 23 Ma, which is consistent with that of the Mingze and Chengba deposits. However, the ore-related rocks have not yet been identified. In this study, we report the age and geochemistry of the newly discovered quartz diorite related to mineralization. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating indicates that the diorite intruded at 93.42±0.76 Ma. The age is consistent with the ages of Shangbujiala (93 Ma) and Kelu (90 Ma) copper-gold deposits in the same metallogenic belt. These ages and previous ages indicate a two-stage ore-forming process. Major elemental analysis shows that quartz diorites contain 57.19%-58.23% SiO2, 15.78%-16.03% A12O3, and 4.74%-5.32% MgO, with Mg#indicators of 65.2-67.3. Trace element composition suggests that these rocks are rich in large ion lithophile elements and light rare earth elements, but are poor in high field-strength elements, characteristic of adakite. This study indicates that quartz diorites are arc magmatic rocks formed in the stage of oceanic crust subduction. The primary magma formed by melting of oceanic crust intruded at the shallow crust, resulting in the formation of early skarn copper deposit. The identification of two stages of mineralization in the Nuri deposit expands the prospecting direction of the study area.

Nuri Cu-Mo-W deposit in South Tibet; quartz diorite; LA-ICP-MS U-Pb dating; subduction of oceanic crust

2014-04-03；

2015-11-07； 接受日期： 2015-11-10 基金項(xiàng)目： 中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目——西藏扎西康地區(qū)鉛鋅礦調(diào)查評價(12120113036000)，西藏扎西康鉛鋅多金屬礦整裝勘查區(qū)專項(xiàng)填圖與技術(shù)應(yīng)用示范(1212011221073) 作者簡介： 董隨亮，工程師，主要研究方向?yàn)榈V床學(xué)。E-mail： dongsuiliang@163.com。

黃勇，博士，工程師，主要研究方向?yàn)榈V床學(xué)與成礦規(guī)律。E-mail： yong.huang@hotmail.com。

0254-5357(2015)06-0712-07

10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.017

P588.122; P597.3

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