西藏多龍礦集區(qū)拿頓銅金礦床成礦時代的厘定及其找礦指示意義*

孫 嘉，毛景文，王佳新**，姚佛軍 ，李玉彬

（1 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用和資源評價重點實驗室，北京 100037；2 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，拉薩西藏 85000）

斑巖銅礦系統(tǒng)（Porphyry Copper System，Silli‐toe,2010）是目前世界上最重要的成礦系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)銅、鉬、金的產(chǎn)量分別占到了全世界的3/4、1/2和1/5，因此，眾多國內(nèi)外礦床學(xué)家對其開展了大量的研究工作，并取得了豐碩的成果（芮宗瑤等，1984；曲曉明等，2001；楊志明等，2008；侯增謙等，2012；毛景文等，2014；Gustafson et al., 1975；Ulrich et al.,2002；Seedorff et al., 2005；Richards, 2011；Yang et al.,2019）。近年來，成礦年代學(xué)成為了斑巖銅礦系統(tǒng)的研究熱點，通過準確厘定成礦年齡和熱液演化時限可為查明成礦作用機制、構(gòu)建礦床成因模型、指導(dǎo)找礦勘查工作提供有效的科學(xué)依據(jù)（Arribas et al.,1995; Quadt et al., 2011; Chiaradia et al., 2013; Li et al.,2017;Chang et al.,2017）。

多龍是西藏地區(qū)繼玉龍、驅(qū)龍等斑巖礦床之后新發(fā)現(xiàn)的具有世界級規(guī)模的斑巖銅金礦集區(qū)（唐菊興等，2014；宋揚等，2017）。多龍礦集區(qū)位于藏北班公湖-怒江縫合帶，這也指示了該縫合帶可能成為西藏地區(qū)又一個重要的斑巖銅礦帶（唐菊興等，2016）。此外，礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多種礦化類型，例如斑巖型（多不雜，張志等，2014）、淺成低溫?zé)嵋盒停妙D，王松等，2017）以及斑巖和淺成低溫?zé)嵋函B加共生型（鐵格隆南，楊超等，2014；李光明等，2015），構(gòu)成了完整的斑巖銅礦系統(tǒng)（Sillitoe，2010），為了解斑巖銅礦系統(tǒng)成礦作用機制、建立找礦勘查模型提供了良好的條件。

目前，礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床主要位于礦區(qū)中部和北部。近年來，在區(qū)內(nèi)西南部新發(fā)現(xiàn)了拿頓淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦，指示了礦集區(qū)仍具有較好的找礦潛力。初步的資源評價工作顯示，拿頓銅金礦具有較高的銅金品位（銅品位0.75%，金品位1.45 g/t），估算（333+334）銅金屬資源量2.16×104t；（333+334）金資源量3.98 t（王松等，2017；孫嘉等，2019）。前人研究表明，該礦區(qū)發(fā)育2 期花崗閃長斑巖，并分別在角礫巖筒形成的前后侵位，通過對上述兩期巖體開展鋯石U-Pb 年代學(xué)研究，推測角礫巖筒和銅金礦化可能形成于116～119 Ma（Li et al.,2016）。本次工作在拿頓銅金礦發(fā)現(xiàn)了可能存在更晚階段成礦作用的地質(zhì)證據(jù)，因此，對其開展了年代學(xué)研究，以此為準確厘定拿頓成礦時代提供新的證據(jù)，同時也為后續(xù)找礦勘查工作提供新的思路。

1 區(qū)域地質(zhì)

多龍礦集區(qū)位于班公湖-怒江縫合帶北緣（圖1a），該縫合帶在中國延伸長達2400 km，橫跨青藏高原中部。近年來在該帶開展的地質(zhì)調(diào)查和資源評價工作發(fā)現(xiàn)，該縫合帶兩側(cè)發(fā)育多個斑巖-矽卡巖型礦床，指示了良好的找礦勘查潛力（曹圣華等，2004；2006；杜德道等，2011；Geng et al., 2016）。同時，巖石學(xué)研究工作表明該縫合帶的存在代表了已消失的特提斯班公湖-怒江洋盆（Zhu et al.,2016）。

礦集區(qū)內(nèi)出露地層自老到新主要為：下三疊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、新近系等。此外，斷裂構(gòu)造也極為發(fā)育，并具長期性，多期次活動特征，總體有近東西向、北東向、北西向3 組。區(qū)內(nèi)巖漿活動十分頻繁，基性、中酸性、酸性巖體均有出露，而巖體產(chǎn)出規(guī)模一般較小，其分布模式明顯受北東向斷裂構(gòu)造控制（圖1b）。年代學(xué)研究表明，巖漿活動主要集中于早白堊世（120～105 Ma，李金祥，2008；Li et al.,2011）。

2 礦床地質(zhì)

拿頓礦區(qū)內(nèi)出露地層為中侏羅統(tǒng)曲色組和下白堊統(tǒng)美日切組（圖2）。其中，中侏羅統(tǒng)曲色組為灰色中-薄層狀含絹云母石英粉砂巖夾深灰色泥巖，其間可夾淺綠灰色薄層狀硅質(zhì)巖。粉砂巖發(fā)育水平層理、正粒序?qū)永砑安蹱罱诲e層理，粉砂巖底界清楚，向上過渡，具向上變細的基本層序。下白堊統(tǒng)美日切組主要為安山巖、安山玢巖、安山質(zhì)玄武巖。礦區(qū)主要發(fā)育2組斷裂構(gòu)造，東西向F3逆沖斷層從礦區(qū)中部通過，北東向F9斷層具壓扭性斷層特點，并從礦區(qū)東部通過，拿頓銅金礦化產(chǎn)于2個斷層的交匯部位。此外，礦區(qū)地表可見蝕變巖蓋（Lithocaps）廣泛發(fā)育（孫嘉等，2019），指示了強烈的熱液活動特征。

圖1 多龍礦集區(qū)大地構(gòu)造位置示意圖（a）和地質(zhì)特征簡圖（b）（據(jù)陳紅旗等，2015修改）1—第四系沉積物；2—新近系康托組；3—早白堊世高Nb玄武巖；4—早白堊世每日切錯組火山巖；5—早白堊世中酸性侵入巖；6—侏羅系曲色組一段；7—侏羅系曲色組二段；8—侏羅系色哇組一段；9—侏羅系色哇組二段；10—三疊系日干配錯組；11—斷層；12—斑巖型和淺成低溫?zé)嵋盒偷V床BNSZ—班公湖-怒江縫合帶；IYSZ—雅魯藏布江縫合帶Fig.1 Simplified tectonic（a）and geologic（b）maps of the Duolong ore district(modified from Chen et al.,2015)1—Quaternary;2—Neogene Kangtuo Formation;3—Cretaceous basaltic lava;4—Cretaceous Meiriqiecuo Formation;5—Cretaceous intermediate intrusions;6—Jurassic Quse Unit(Ⅰ);7—Jurassic Quse Unit(Ⅱ)；8—Jurassic Sewa Unit(Ⅰ)；9—Jurassic Sewa Unit(Ⅱ)；10—Triassic Riganpeicuo Formation；11—Faults；12—Porphyry and epithermal deposits BNSZ—Banggong-Nujiang suture zone;IYSZ—Indus-Yarlung suture zone

圖2 拿頓礦區(qū)地質(zhì)特征簡圖1—侏羅系曲色組石英砂巖；2—白堊系每日切錯組火山巖；3—早白堊世花崗閃長斑巖；4—角礫巖筒；5—斷層；6—鉆孔；7—銅金礦體Fig.2 Simplified geologic map of the Nadun Cu-Au deposit 1—Jurassic Quse Unit,quartz sandstone;2—Cretaceous Meiriqiecuo Formation;3—The early Cretaceous granodiorite porphyry;4—Diatreme breecias;5—Fault;6—Drill hole;7—Cu-Au orebody

鉆孔品位分析結(jié)果表明，拿頓礦區(qū)部分鉆孔具有較好的銅金品位（圖3a）。該礦區(qū)鉆孔編錄和地表填圖表明，區(qū)內(nèi)共發(fā)育3期巖漿巖。其中，第一期巖漿巖出露于地表，巖性為花崗閃長斑巖（（119.1±1.3）Ma，Li et al.,2016），該巖體已受后期熱液改造并發(fā)生了強烈泥化蝕變（圖3b、c）。第二期巖漿巖主要以角礫形式出現(xiàn)，其巖性為花崗閃長斑巖（圖3d），該巖體手標本淺黃色，斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，高嶺土化、絹云母化蝕變局部發(fā)育，斑晶主要為斜長石（約占25%），呈自形-半自形板狀，聚片雙晶環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育；角閃石（約占10%），呈自形-半自形斑狀產(chǎn)出；石英（約占15%），呈他形粒狀或渾圓狀?；|(zhì)主要以石英、斜長石、磁鐵礦等礦物為主，表現(xiàn)為顯微嵌晶結(jié)構(gòu)。此外，Li 等（2016）報道第三期花崗閃長斑巖（（116.1±1.3）Ma）呈巖脈狀，切割了角礫巖筒及第二期花崗閃長斑巖。

圖3 拿頓礦區(qū)典型鉆孔（zk001）銅金品位變化特征及典型手標本和鏡下照片a.拿頓礦區(qū)典型鉆孔銅金品位變化圖；b.拿頓礦區(qū)地表產(chǎn)出的第一期花崗閃長斑巖，手標本可見該巖體已發(fā)生強烈蝕變；c.第一期花崗閃長斑巖中斜長石斑晶發(fā)生泥化蝕變，正交偏光；d.第二期花崗閃長斑巖角礫和石英粉砂巖角礫被石英（Qz）-黃鐵礦（Py）-黃銅礦（Ccp）等熱液礦化和硫化物膠結(jié)充填；e.黃銅礦（Ccp）-斑銅礦（Bn）-藍輝銅礦（Dig）同生并交代早期黃鐵礦（Py）；f.角礫巖筒被石英（Qz）-明礬石（Alu）-黃銅礦（Ccp）-硫砷銅（En）礦脈切穿；g.自然金（Au）與黃銅礦（Ccp）、斑銅礦（Bn）同生并交代早期黃鐵礦（Py）；星號代表測年樣品采樣位置，116.1 Ma為Li 等,2016報道的第三期花崗閃長斑巖鋯石年齡Fig.3 Drill hole logs showing copper and gold grades and representative samples for drill hole(001)from the Nadun prospect a.Variation of copper and gold grades of representative drill core at Nadun;b.Outcrops of early-formed granodiorite porphyry,showing intense alter‐ation;c.Plagioclase phenocryst was intensely altered,early-formed granodiorite porphyry,PPL;d.Igneous clasts and sediment clasets cemented by quartz,pyrite,and chalcopyrite;e.Chalcopyrite,bornite,and digenite coexist with each other and replace pyrite,XPL;f.Hydrothermal breccia cut by quartz-alunite-chalcopyrite-enargite vein;g.BSE image shows gold and chalcopyrite occur as disseminates in the quartz in hydrothermal breccia.Abbreviations:Plag—Plagioclase;Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Bn—Bornite;Dig—Digenite;Au—Gold;En—enargite;Alu—alunite;En—enargite;PPL—plane-polarized light,XPL—cross-polarized light,asterisk represents sampling sites,the 116.1Ma granodiorite porphyry was reported by Li et al.,2016

鉆孔測試數(shù)據(jù)和鏡下觀察結(jié)果顯示，拿頓銅金礦體主要賦存于角礫巖筒中（含量＞90%），少部分產(chǎn)于曲色組圍巖中。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、藍輝銅礦、黝銅礦、砷黝銅礦、硫砷銅礦等為主（圖3e），脈石礦物主要為石英、重晶石和硬石膏，蝕變類型以泥化（包含高嶺石、地開石等黏土礦物）和絹云母化為主。該礦區(qū)角礫巖筒成分復(fù)雜，角礫包含石英粉砂巖、泥巖、花崗閃長斑巖等多種巖石組分，而膠結(jié)物則主要由石英、黃鐵礦等熱液礦物和硫化物組成（圖3d），這也指示了角礫巖筒的形成與部分銅金礦化同時發(fā)生。此外，該角礫巖筒及同期的銅金礦化被部分石英-明礬石脈體切穿，進一步表明該地區(qū)成礦作用可劃分為2個階段：①早階段礦化與角礫巖筒同時形成，表現(xiàn)為石英-斑銅礦-黃銅礦-藍輝銅礦±黃鐵礦±閃鋅礦±方鉛礦±砷黝銅礦±重晶石±硬石膏等礦物以膠結(jié)物的形式充填于角礫巖筒中，并伴有泥化、絹云母化等蝕變產(chǎn)出。金礦化也主要形成于該階段（圖3g）；②晚階段礦化主要以脈體形式產(chǎn)出，表現(xiàn)為石英-明礬石-斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦±藍輝銅礦±硫砷銅礦脈切穿角礫巖筒及早階段礦化（圖3f）。

3 樣品采集、分析方法和測試結(jié)果

本次工作對拿頓礦區(qū)內(nèi)以角礫形式產(chǎn)出的花崗閃長斑巖、代表晚階段礦化的石英-明礬石-硫化物脈開展了鋯石U-Pb、明礬石40Ar-39Ar 年代學(xué)研究。采樣位置及樣品特征見表1。

野外采集樣品首先被送至河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)公司進行粉碎、淘洗、重選，由此將鋯石進行分離、富集。然后在雙目鏡下逐粒挑選待測鋯石。隨后，將所選鋯石送至北京鋯年領(lǐng)航公司進行制靶和鋯石的陰極發(fā)光照射，在此基礎(chǔ)上挑選無包體、無裂痕、礦物粒度較大和振蕩環(huán)帶清晰的鋯石進行鋯石U-Pb分析。

LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS 實驗室完成。鋯石定年分析所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS，激光剝蝕系統(tǒng)為Newwave UP 213。激光剝蝕所采用斑束直徑為25 μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5 J/cm2，載氣為He。LA-MC-ICP-MS激光剝蝕采樣采用單點剝蝕的方式。數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1 進行儀器調(diào)試，使之達到最優(yōu)狀態(tài)，鋯石U-Pb 定年以鋯石GJ-1 為外標。測試過程中在每測定5-7 個樣品前后重復(fù)測定兩個鋯石GJ1 對樣品進行校正,并測量1 個鋯石，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 程序,鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0 程序獲得。詳細的實驗測試過程可參見侯可軍等（2009）。實驗結(jié)果請見表2。

明礬石樣品首先在河北省廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)公司進行手工挑選，然后將樣品送至中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室進行測試。測試過程首先用純鋁鉑紙將樣品包裝成直徑約6 mm 的球形，封閉于內(nèi)徑為0.8 cm、長約2.5 cm的石英玻璃瓶中，置于中國原子能科學(xué)研究院進行中子照射，照射時間為24 h，中子通量為2.2464×1018 ncm?2。矯正因子為：(36Ar/37Ar)Ca=0.000 261±0.000 014，(39Ar /37Ar)Ca=0.000 724 ± 0.000 028，(40Ar /39Ar)K=0.000 880±0.000 023。詳細的實驗流程請參照Wang等（2006）。等時線和坪年齡的計算所用軟件為ArArCALC (Koppers, 2002)。本次實驗?zāi)挲g誤差置信為2σ，實驗結(jié)果見表3。

表1 拿頓礦區(qū)年代學(xué)樣品采樣位置與樣品特征描述Table 1 The locations and descriptions of samples for geochronological studies from Nadun ore district

表2 拿頓礦區(qū)花崗閃長斑巖鋯石U-Pb年齡Table 2 Results of U-Pb dating of Zircons from Nadun granodiorite porphyry

本次研究結(jié)果顯示花崗閃長斑巖鋯石粒徑較大，多分布于100～150 μm 之間，晶型為自型-半自型六邊形或短柱狀，長短軸之比為1∶1～3∶1，CL圖像顯示絕大多數(shù)鋯石發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶或扇形分帶，鋯石Th/U 介于0.5～1.1，顯示出明顯的巖漿鋯石特征，17 個有效結(jié)果分析點得到的208Pb/236U 加權(quán)平均年齡為（117.5±0.7）Ma（圖4a、b）。同時，明礬石樣品經(jīng)過11 個階段分步加熱，溫度區(qū)間為650～1400℃，其中2-8 溫階（730～1150℃）所獲得的表面年齡值之間差異較小，計算所得坪年齡值為（111.3±2.5）Ma(MSWD=0.58) ，其反等時線年齡為（110.3±3.8）Ma(MSWD=0.6)，（40Ar/36Ar）i=（298.7±8.5）（圖4c、d）。拿頓明礬石坪年齡和等時線年齡均在誤差范圍內(nèi)重合，并且（40Ar/36Ar）i值和大氣值相似（295.5），說明所測數(shù)據(jù)可信，測試年齡可代表蝕變礦物形成的年齡。

表3 拿頓礦區(qū)明礬石40Ar/39Ar年齡Table 3 Results of 40Ar/39Ar dating of Nadun lunie

圖4 拿頓礦區(qū)以角礫形式產(chǎn)出的花崗閃長斑巖鋯石U-Pb年齡圖譜（a、b）和明礬石40Ar-39Ar坪年齡和等時線年齡圖譜（c、d）Fig.4 Zircon U-Pb ages of granodiorite porphyry,occurring as clasts in the breccia pipe(a,b)and 40Ar-39Ar spectrum and isochronal age diagrams of alunite from the Nadun prospect(c,d)

4 討 論

4.1 拿頓成礦年齡和多龍礦集區(qū)年代學(xué)架構(gòu)

Li 等（2016）在拿頓礦區(qū)開展的年代學(xué)工作表明，出露于地表并受熱液流體交代影響的第一期花崗閃長斑巖形成于（119.1±1.3）Ma，而第三期切割角礫巖筒的花崗閃長斑巖形成于（116.1±1.3）Ma，因此，提出與角礫巖筒同時形成的早階段礦化形成于116～119 Ma。本次工作對角礫巖筒中以角礫形式產(chǎn)出的第二期花崗閃長斑巖開展了年代學(xué)研究，結(jié)果顯示其形成于（117.5±0.7）Ma，進一步指示了早成礦階段礦化形成于116～117 Ma。本次鉆孔編錄結(jié)果表明，角礫巖筒及早階段礦化被石英-明礬石-硫化物脈切割（圖3f），指示礦區(qū)內(nèi)發(fā)育兩階段成礦事件。本文對石英-明礬石-硫化物脈開展了明礬石40Ar-39Ar年代學(xué)研究，結(jié)果顯示該脈體形成于(111.3 ± 2.5)Ma。因此，前人和本次年代學(xué)工作表明，拿頓地區(qū)存在2 階段成礦作用，早階段形成于116～117 Ma，而晚階段形成于111 Ma。

目前，礦集區(qū)中部和北部已發(fā)現(xiàn)了4 個大型-超大型礦床（鐵格隆南、拿若、多不雜和波龍）。前人通過鋯石U-Pb、輝鉬礦Re-Os、鉀長石和絹云母Ar-Ar等多種分析測試方法，對上述礦床開展了詳細的年代學(xué)研究（曲曉明等，2006；李金祥，2008；佘宏全等，2009；祝向平等，2011；陳華安等，2013；方向等，2015；李玉彬等，2019；Li et al., 2011；Li et al., 2013；Lin et al., 2017；Ding et al., 2017; Li et al., 2017；Sun et al., 2017；Zhu et al., 2017; Zhang et al., 2018；Yang et al.,2020），所獲年齡數(shù)據(jù)主要集中于116～120 Ma之間（表4）。與此同時，礦集區(qū)西南部已發(fā)現(xiàn)地堡那木崗、拿廳和拿頓3 個銅金礦床。年代學(xué)研究結(jié)果顯示，該地區(qū)的成礦作用可大致分為2 期，第一期成礦作用形成于116～122 Ma，表現(xiàn)為地堡那木崗（122 Ma，林彬等，2016）、拿廳（118 Ma，李玉彬等，2019）、拿頓（116～117 Ma，Li et al.,2016）均有該時限范圍內(nèi)的含礦巖體產(chǎn)出。而第二期成礦作用主要形成于地堡那木崗和拿頓，成礦時限為111～112 Ma（韋少港等，2017；喬東海等，2017）。上述數(shù)據(jù)表明，多龍礦集區(qū)的成巖與成礦作用過程具有長期性、多期次的特征，而該特征可能也是導(dǎo)致多龍礦集區(qū)可以成為世界級銅金礦集區(qū)的重要因素。

表4 西藏多龍礦集區(qū)含礦巖體和熱液礦物年代學(xué)數(shù)據(jù)總結(jié)Table 4 Summary of published age data of mineralizedporphyry intrusions and hydrothermal minerals

4.2 拿頓成礦年齡的找礦指示意義

前人研究表明，斑巖成礦系統(tǒng)內(nèi)淺成低溫?zé)嵋盒偷V化與斑巖型礦化具有直接的成因聯(lián)系，前者所需的成礦物質(zhì)與成礦流體均直接來源于后者，因此上述2 類型礦化通常結(jié)伴產(chǎn)出，并且兩者均有可能具備良好的Cu、Au 品位（Arribas et al.,1995；Heden‐quist et al.,1998；Chang et al.,2011）。

目前，拿頓銅金礦找礦勘查工作仍處于起步階段，礦物學(xué)與流體包裹體研究表明該礦床具有淺成低溫?zé)嵋盒偷V化特征，然而與之相關(guān)的斑巖型礦體仍未被發(fā)現(xiàn)。野外地質(zhì)調(diào)查和年代學(xué)研究表明，拿頓礦區(qū)成礦作用可分為早晚2 階段，分別形成于116～117 Ma和111 Ma，因此,后續(xù)找礦勘查工作應(yīng)注意該地區(qū)可能存在2 期含礦巖體，并有可能在礦體附近不同的位置產(chǎn)出。此外，還需注意的是地堡那木崗礦床已發(fā)現(xiàn)形成于111～112 Ma 的含礦巖體（韋少港等，2017；喬東海等，2017），同時鐵格隆南礦床也新發(fā)現(xiàn)存在111 Ma 的熱液活動（Yang et al.,2020）。本次獲得的拿頓含礦熱液脈體的明礬石40Ar-39Ar 年齡（111 Ma）進一步證實多龍礦集區(qū)存在111 Ma 的成礦事件。因此，后續(xù)找礦勘查工作應(yīng)注意多龍礦集區(qū)內(nèi)可能存在更多形成于111 Ma 而未被發(fā)現(xiàn)的礦床。

5 結(jié) 論

本次年代學(xué)研究表明，拿頓礦區(qū)角礫巖筒中以角礫形式產(chǎn)出的花崗閃長斑巖鋯石U-Pb 年齡為(117.5±0.7)Ma，而前人研究表明該角礫巖筒被后期花崗閃長斑巖（116.1±1.3 Ma）侵入，上述證據(jù)指示了該角礫巖筒及與其同期形成的銅金礦化形成于116～117 Ma。此外，明礬石40Ar-39Ar 年代學(xué)測試結(jié)果顯示，切穿該角礫巖筒的石英-明礬石-硫化物脈形成于(111.3± 2.5) Ma，這也表明，拿頓礦區(qū)成礦作用具有多階段性的特征。因此，后續(xù)找礦勘查工作中需注意，該礦區(qū)可能存在多期與淺成低溫?zé)嵋旱V化有關(guān)的成礦巖體。