岡底斯西段麻木矽卡巖型鉛鋅礦化區(qū)巖漿巖鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

劉 暢，楊竹森，徐培言，趙曉燕，夏文杰，楊曉旭

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

0 引 言

鉛鋅資源是世界各國都十分重視的戰(zhàn)略性賤金屬資源[1]，進入21世紀以來，我國加大了對鉛鋅礦床的勘察投入[2-3]，在西藏岡底斯成礦帶上發(fā)現(xiàn)了多個與花崗巖相關(guān)的矽卡巖型鉛鋅礦床[4-7]，如蒙亞啊[8]、亞貴拉[9]和洞中拉[10]等。這些中型、大型礦床往往由多期構(gòu)造改造及巖漿熱液活動相互疊加富集而成[11]，成礦時代除主要的印度—亞洲大陸主碰撞階段外，還包括白堊紀及中新世兩期規(guī)模相對較小的成礦期[12]。一直以來，對岡底斯成礦帶成礦作用的研究主要集中于東段，西段研究程度低[13-17]。其實，從地殼屬性、構(gòu)造背景以及巖漿鋯石εHf值[18]等方面比較，岡底斯西段與東段無明顯差異，具有良好的鉛鋅成礦潛力。近年來在岡底斯西段西藏革吉西南發(fā)現(xiàn)的麻木礦化點是早白堊世的鉛鋅成礦事件，其深部地球動力學(xué)背景可能與班公湖—怒江縫合帶向南俯沖有關(guān)。該年齡的報道不僅可以補充岡底斯金屬成礦帶西段鉛鋅成礦作用研究較弱的現(xiàn)狀，同時對于完善多期鉛鋅成礦事件的認識具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

青藏高原自北向南由松潘—甘孜地塊、羌塘地塊、拉薩地塊和喜馬拉雅地塊組成。其中拉薩地塊作為一條巨型構(gòu)造巖漿巖帶，位于中南部的班公湖—怒江縫合帶(BNSZ)與雅魯藏布江縫合帶(IYSZ)之間(圖1(a))，在沉積地層、巖漿活動和成礦作用等方面存在東西向差異性[19]，大致以許如錯—當(dāng)若雍錯裂谷(85°E)和那曲—谷露裂谷(90°E)分為西段、中段和東段[20]，但在深部地殼結(jié)構(gòu)上的分界線偏西[18]。奠定現(xiàn)在格局的地質(zhì)發(fā)展過程主要是中生代安第斯型活動大陸邊緣和拉薩—羌塘地塊碰撞，以及新生代印度—亞洲大陸碰撞[21-26]。前人根據(jù)不同的沉積蓋層和變質(zhì)基底，利用獅泉河—納木錯蛇綠雜巖帶和洛巴堆—米拉山斷裂限定了具有前寒武紀結(jié)晶基底的中拉薩地體[18, 27]，其上發(fā)育的鉛鋅礦床多形成于同碰撞期，跨度63～54 Ma[15-17]。

麻木鉛鋅礦化區(qū)位于中拉薩地體西段南緣，區(qū)域上最老地層出露于東北部，為上古生界的永珠組(C1y)、拉嘎組(C2P1l)、昂杰組(P1a)海相碎屑巖系和下拉組(P2x)、敵布錯組(P3d)海相碳酸鹽巖夾碎屑巖；其上角度不整合覆蓋中生界則弄群(J3K1Z)海陸交互相中酸性火山巖與碎屑巖系、捷嘎組(K1jg)海相碳酸鹽巖和競柱山組(K2j)陸相粗碎屑巖夾火山巖，呈東西向零星出露；新生界典中組(E1d)陸相中酸性火山巖系角度不整合廣泛覆蓋于下伏地層之上，局部被魚鱗山組(N2Qpy)陸相基性火山巖角度不整合覆蓋。區(qū)域構(gòu)造以北西西向逆斷層系為主，局部發(fā)育北東向逆斷層和南北向正斷層。區(qū)域侵入巖主要為晚侏羅世—早白堊世的花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、石英二長閃長巖和輝長巖等，其次為古近紀的石英二長巖、花崗斑巖、石英二長閃長玢巖、輝綠輝長玢巖和新近紀的二長花崗斑巖、石英二長斑巖，呈巖株狀產(chǎn)出。中拉薩地體的區(qū)域成礦作用主要包括矽卡巖型鐵礦床、鐵銅礦床及與花崗巖相關(guān)的矽卡巖型鉛鋅礦等(圖1(a))。

圖1 青藏高原及岡底斯構(gòu)造單元劃分地質(zhì)簡圖((a)，據(jù)HOU等[18]、朱弟成等[28]修改)和麻木研究區(qū)地質(zhì)圖(b)

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

麻木鉛鋅礦化區(qū)位于革吉西南部，坐標范圍81°06′E—81°09′E、31°31′N—31°32′N。前人將區(qū)內(nèi)的地層歸為捷嘎組(K1jg)灰?guī)r、典中組(E1d)中酸性火山巖和第四系松散堆積物，經(jīng)本文作者詳細的地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，在捷嘎組灰?guī)r之下整合下伏一套火山巖(圖1(b))。該套火山巖出露于礦化區(qū)西南部，巖性下部為灰白色凝灰?guī)r，發(fā)生較強硅化和黏土化；中部為紫紅色、灰黑色含斜長石斑晶安山巖與晶屑凝灰?guī)r互層，該晶屑凝灰?guī)r呈灰綠色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，晶屑含量約10%(圖 2(c))，由石英、長石及少量黑云母組成。石英晶屑邊緣有明顯的溶蝕現(xiàn)象，長石晶屑發(fā)生黏土化，黑云母晶屑呈片狀(圖 2(d))，該晶屑凝灰?guī)r樣品(樣號MM19-218-1)采集于31°31′19.39″N、81°07′52.35″E坐標處，用于鋯石U-Pb同位素定年(圖1(b))；上部為淺灰紅色流紋巖與灰白色含礫晶屑凝灰?guī)r互層，夾凝灰質(zhì)砂巖，發(fā)育少量綠泥石和綠簾石細脈。該套火山巖在巖石組合上與角度不整合覆蓋于捷嘎組之上的典中組火山巖區(qū)別不大，但該套火山巖及其上的捷嘎組灰?guī)r內(nèi)普遍發(fā)育產(chǎn)狀為255°∠80°的劈理，且蝕變較典中組火山巖更強。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形跡為一條北西西向的逆斷層，產(chǎn)狀為210°∠75°，破碎帶寬5～10 m，由構(gòu)造透鏡體和碎裂巖組成，沿破碎帶發(fā)生較強的硅化和黏土化。區(qū)內(nèi)侵入巖為花崗斑巖，呈巖株狀沿北西西向斷裂兩側(cè)產(chǎn)出，顏色淺灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶含量約30%，主要為石英和鉀長石，少量黑云母，粒度0.5～2 mm，基質(zhì)為微晶質(zhì)(圖 2(a))。石英斑晶呈碎裂狀，部分石英邊緣有溶蝕港灣(圖 2(b))；鉀長石斑晶黏土化，呈自形板狀，可見卡氏雙晶；黑云母斑晶呈片狀，具有黃綠色到黃褐色的多色性，局部穿切有綠簾石和透輝石細脈。花崗斑巖樣品(樣號MM19-9-1)采集于31°31′52.44″N、81°07′27.08″E坐標處，用于鋯石U-Pb同位素定年(圖1(b))。

圖2 巖漿巖樣品的巖相學(xué)特征(手標本及顯微照片)

研究區(qū)內(nèi)鉛鋅礦化主要發(fā)生在沿花崗斑巖與捷嘎組外接觸帶發(fā)育的矽卡巖化帶內(nèi)，31°31′53.01″N、81°07′29.37″E坐標處礦化如剖面圖(圖3)所示。矽卡巖化帶產(chǎn)出于距花崗斑巖邊界2～30 m的大理巖中，帶內(nèi)矽卡巖主體呈長5～30 m、寬5～10 m的透鏡狀和囊狀體，主要由透輝石和石榴子石組成(圖4(a))，并填隙疊加陽起石、綠簾石、薔薇輝石、磁鐵礦和鏡鐵礦(圖4(b))；其間的大理巖內(nèi)發(fā)育有脈狀和細網(wǎng)脈狀矽卡巖，主要由陽起石、綠簾石和磁鐵礦組成。在矽卡巖之上疊加后一階段的浸染狀石英、方解石、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦(圖5)。石榴子石呈自形、半自形粒狀，粒度介于0.1～2.0 mm之間。透輝石呈自形、半自形柱狀，柱寬可達1 cm，與石榴子石共生。綠簾石呈自形、半自形板柱狀，交代穿切了石榴子石(圖4(b))。方鉛礦粒度介于0.1～0.6 mm之間(圖4(d))。閃鋅礦粒度介于0.1～0.7 mm之間，與方鉛礦共生(圖4(d))。

圖3 麻木礦化區(qū)Pb-Zn礦體剖面圖

圖4 矽卡巖樣品的巖相學(xué)特征(手標本及顯微照片)

2 分析方法

花崗斑巖和晶屑凝灰?guī)r樣品中鋯石由首鋼地質(zhì)勘查院挑選，鋯石制靶及陰極發(fā)光(CL)顯微照相在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石并將其置于無色透明的環(huán)氧樹脂內(nèi)，使用防水細砂紙(P2000)打磨鋯石后拋光，直至鋯石表面呈現(xiàn)光潔、平滑，隨后在超純水中超聲清洗，并將兩個樣品的鋯石分別置于同一樣品靶之上。制成樣品靶后，利用該實驗室的場發(fā)射掃描電鏡MIRA3進行CL成像，在電壓7kV的條件下掃描2 min[29]，得到環(huán)帶清晰的陰極發(fā)光圖像。將鋯石陰極發(fā)光圖像和透反射圖像分別對應(yīng)拼接，以便之后進行鋯石U-Pb定年實驗測試點的選定工作。

鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所礦物/包裹體微區(qū)分析實驗室完成，使用激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)進行測試。進行實驗前，需要對樣品靶進行擦拭和預(yù)剝蝕(剝蝕深度約0.3 μm)，放入樣品后，以大于5 L/min的氦氣吹掃樣品池20 min，點燃等離子體。在束斑直徑30 μm、剝蝕頻率5 Hz、能量密度2 J/cm2的激光條件下分析樣品；以鋯石91500作為主標樣，GJ-1作為副標樣，每測試10～12個樣品點，分析2個91500標樣(1 054.0～1 071.0 Ma)及一個GJ-1標樣(602.0～612.0 Ma)[30]。數(shù)據(jù)處理采用Iolite程序[31]，鋯石加權(quán)平均年齡的計算以及諧和圖的繪制采用ISOPLOT程序[32]。

3 分析結(jié)果

花崗斑巖(MM19-9-1)中的鋯石呈自形-半自形的柱狀，長度多為80～200 μm，長寬比為1:1～3:1，具有巖漿鋯石標志性的振蕩環(huán)帶(圖6(a))。30顆鋯石中30個測點的LA-ICP-MS U-Pb同位素定年分析結(jié)果(表1)中，MM19-9-1-10和MM19-9-1-21兩個測點內(nèi)有包裹體，為無效測點，剩余28個有效測點的Th、U含量分別為79.5×10-6～1 123×10-6和106×10-6～1 393×10-6，Th/U比值在0.55～1.16之間，表明所測鋯石為典型的巖漿成因[33]。其中3個測點的束斑內(nèi)包含了部分具有較暗CL特征的捕獲鋯石，導(dǎo)致其206Pb/238U年齡偏老，不能直接反映鋯石或繼承鋯石年齡，故舍棄。剩余25個測點全部位于諧和線之上(圖6(b))，其206Pb/238U年齡介于116.0～120.0 Ma之間，加權(quán)平均年齡為(117.6±0.4)Ma(MSWD=1.4，n=25)，表明花崗斑巖的侵位時間約為117.6 Ma，屬于中生代早白堊世。晶屑凝灰?guī)r(MM19-218-1)中的鋯石呈自形-半自形柱狀，長度多為90～150 μm，長寬比為1:1～4:1，具有巖漿鋯石標志性的振蕩環(huán)帶(圖6(c))。28顆鋯石中28個測點的LA-ICP-MS U-Pb同位素定年分析結(jié)果(表1)中，其中6個測點的束斑內(nèi)包含了部分捕獲鋯石，導(dǎo)致其206Pb/238U年齡偏老，不能直接反映鋯石或繼承鋯石年齡，故舍棄。剩余的22個有效測點的Th、U含量分別為103.1×10-6～612×10-6和148.3×10-6～788×10-6，Th/U比值介于0.65～1.15之間，表明所測鋯石均為典型的巖漿成因[33]。22個有效測點全部位于諧和線之上(圖 6(d))，其206Pb/238U年齡介于116.0～126.3 Ma之間，加權(quán)平均年齡為(119.7±0.5)Ma(MSWD=1.0，n=22)，表明晶屑凝灰?guī)r的噴發(fā)時間約為119.7 Ma，屬于中生代早白堊世。

圖6 巖漿巖樣品中鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像和鋯石的LA-ICP-MS U-Pb諧和圖、加權(quán)年齡平均值

表1 花崗斑巖(MM19-9-1)、晶屑凝灰?guī)r(MM19-218-1)鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 年齡分析結(jié)果

4 討 論

4.1 成巖成礦時代及其地質(zhì)意義

晶屑凝灰?guī)r的結(jié)晶年齡是(119.7±0.5)Ma，近似代表該火山巖的噴發(fā)年齡，略晚于區(qū)域上則弄群火山巖形成時限(120.0～130.0 Ma)[34-36]，歸屬下白堊統(tǒng)則弄群，其整合下伏于下白堊統(tǒng)捷嘎組的地質(zhì)事實也佐證了這一點?；◢彴邘r的結(jié)晶年齡為(117.6±0.4)Ma，屬于早白堊世侵入巖。野外地質(zhì)特征、巖石蝕變礦化巖相學(xué)等證據(jù)表明，麻木研究區(qū)是一個接觸交代(矽卡巖)型鉛鋅礦化區(qū)，成礦時代應(yīng)略晚于成礦巖體的成巖年齡[37-38]。岡底斯鉛鋅成礦帶上分布有多個中型、大型鉛鋅礦床，它們大多產(chǎn)于印亞大陸主碰撞環(huán)境中，如蒙亞啊(54.6±0.6)Ma[39]，亞貴拉(58.7±8.5)Ma[40]，洞中拉(42.2±1.7)Ma[40]，查個勒(62.3±1.4)Ma[41]，列廷岡—勒青拉(62.0±0.6)Ma[42]，納如松多(62.5±0.9)Ma[43-44]，龍根(62.9±0.8)Ma[45]。這些礦床大多由多期構(gòu)造改造及巖漿熱液活動相互疊加富集而成，有不止一次的成礦作用，且亞拉貴(大型)、洞中拉(中型)這兩個鉛鋅礦床分別有(132.1±1.0)Ma[46]和(124.4±1.9)Ma[10]兩套成礦巖體，即發(fā)生過和麻木礦化區(qū)相近時代的成礦作用。麻木鉛鋅礦化點作為早白堊世的鉛鋅成礦事件，不僅可以補充岡底斯金屬成礦帶西段鉛鋅成礦作用研究較弱的現(xiàn)狀，同時對于完善多期鉛鋅成礦事件的認識具有重要意義。

4.2 地球動力學(xué)背景

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年結(jié)果表明，麻木鉛鋅礦化區(qū)花崗斑巖侵位年齡與被侵入的則弄群火山巖年齡相近，兩者均為早白堊世同源巖漿演化不同階段的產(chǎn)物，與前人根據(jù)各拉薩地體的地殼厚度、島弧火山巖漿與消減帶的距離以及晚侏羅世—早白堊世島弧火山巖的分布等證據(jù)，提出班公湖—怒江縫合帶的俯沖極性向南的觀點一致[34]。在持續(xù)俯沖的過程中，幔源巖漿提供大量的熱促使拉薩地塊自身古老基底物質(zhì)重熔，并在重力拖拉的作用下引起洋殼巖石圈板片回轉(zhuǎn)，進一步促使軟流圈物質(zhì)上升引起古老基底物質(zhì)重熔[25]，在下地殼底部發(fā)生MASH作用形成中酸性巖漿，繼續(xù)上侵形成淺部巖漿房(圖7)，隨后揮發(fā)分急劇釋放，造成巖漿爆發(fā)，從而形成則弄群火山巖地層；巖漿房受冷收縮，分異出揮發(fā)分和成礦流體，流體發(fā)生運移侵位，與圍巖發(fā)生強烈的接觸交代作用，產(chǎn)生蝕變與礦化。此外，羌塘地塊和拉薩地塊的碰撞還可能觸發(fā)了喜馬拉雅地塊向北俯沖，并因此產(chǎn)生埃達克質(zhì)火山巖[25]，但目前的數(shù)據(jù)[34]顯示，在相同時期內(nèi)，岡底斯中北部并未發(fā)現(xiàn)具備埃達克質(zhì)特征的火山巖漿活動，故麻木研究區(qū)深部地球動力學(xué)背景可能主要受控于班公湖—怒江縫合帶向南俯沖。

圖7 麻木研究區(qū)及外圍早白堊世構(gòu)造巖漿演化概略圖(據(jù)HOU等[18]、朱弟成等[25]修改)

5 結(jié) 論

通過對麻木鉛鋅礦化區(qū)地質(zhì)特征、蝕變特征、矽卡巖礦物特征、成礦時代等詳細研究，得出以下主要認識：

(1)麻木研究區(qū)是一個矽卡巖型鉛鋅礦化區(qū)，與礦化相關(guān)的花崗斑巖侵位時代為(117.6±0.4)Ma，可近似代表鉛鋅礦化的成礦年齡。

(2)礦化區(qū)內(nèi)新識別出的一套中酸性火山巖，其中部的晶屑凝灰?guī)r鋯石LA-ICP-MS206Pb/238U年齡為(119.7±0.5)Ma，據(jù)此將該套中酸性火山巖由原先認為的典中組(E1d)厘定為則弄群(J3K1Z)。

(3)麻木研究區(qū)內(nèi)發(fā)生過早白堊世的巖漿侵位和爆發(fā)，其深部地球動力學(xué)背景可能主要受控于班公湖—怒江縫合帶向南俯沖。