第59卷 第1期
2013年1月
地 质 论 评 GEOLOGICALREVIEW
Vol.59 No.1
Jan. 2013
注:本文为公益性行业科技专项项目班怒成矿带西段铜金成矿背景与成矿条件研究(编号201011013)、国家自然科学基金(编号
41172077)、青藏专项(编号1212010818089)和西藏卓朗基矿业投资有限公司详查项目的成果。收稿日期:2011 10 28;改回日期:2012 09 14;责任编辑:章雨旭。
作者简介:姚晓峰,男,1986年生。中国地质大学(北京)在读博士研究生。现从事矿床地质研究工作。Email:289332792@qq.com。通讯作者:唐菊兴,男,1964年生。博士,研究员。主要从事矿床勘查及矿床地质研究工作。Email:tangjuxing@126.com。
班公湖—怒江带西段尕尔穷矽卡岩型铜金矿含矿母岩
成岩时代的重新厘定及其地质意义
姚晓峰1),唐菊兴2,3),李志军3),邓世林3),丁帅3),胡正华3),张志3
)
爸爸生日蛋糕图片
1)中国地质大学,北京,100083;
2)中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京,100037;
3)成都理工大学,成都,610059
内容摘要:尕尔穷矿床为近几年在班公湖—怒江带西段取得找矿新突破的产于斑岩—碳酸盐岩接触带的矽卡岩中和构造破碎带中的铜金(铁)矿床,该矿床位于班公湖—怒江缝合带南缘的措勤—申扎火山岩浆弧中。本文在前人研究的基础上,进一步开展成岩成矿年代学研究,拟解决前人资料中成岩与成矿相差22Ma以上的疑惑,重新厘定矿床的形成时限。在详细了解矿床地质特征的基础上,确定了矽卡岩型铜金矿的成矿母岩为石英闪长岩,利用LA ICP MS锆石U Pb手段对石英闪长岩进行定年。阴极发光(CL)图像显示锆石振荡环带清晰,长轴和短轴之比在
1 5∶1~4∶1之间。锆石上15个有效测点给出206Pb/238
U年龄加权平均值为87 1±0 4Ma(MSWD=0 88),代表石
英闪长岩的结晶年龄,结合矿石中辉钼矿Re Os同位素年龄(86 87±0 50Ma),显示矿床由岩体侵位结晶至矿质沉淀经历了1Ma左右的演化时间。矿床可能形成于班公湖—怒江特提斯洋关闭后冈底斯—念青唐古拉板片和南羌塘—三江复合板片的弧—陆碰撞阶段。
关键词:尕尔穷;石英闪长岩;LA ICP MS锆石U Pb;弧—陆碰撞;班公湖—怒江缝合带;
尕尔穷铜金矿为近几年在班怒带西段取得找矿新突破的与斑岩有关的矽卡岩型铜金—破碎带型铜金(铁)矿床,位于班公湖—怒江缝合带以南冈底斯北缘的措勤—申扎火山岩浆弧内(图1)。该矿床是区带上的代表性矿床,近几年已有研究者对矿区进行了成岩成矿年代学研究。曲晓明等(
2006)对矿区斑岩进行锆石SHRIMPU Pb测年,矿区含矿斑岩的8个测点给出的U Pb平均年龄为112 0±2 3Ma,三个辉钼矿样品给出Re Os同位素平均年龄为89 7Ma,并且认为矿床的形成经历了较长的分异演化过程。李志军等(2011)在矿石中石英辉钼矿脉内采取的7件样品给出辉钼矿Re Os等时线年龄为86 87±0 50Ma。以上数据显示尕尔穷矿区岩体侵位结晶年龄和成矿年龄至少相差22Ma,由此推测矿床由岩浆演化至热液成矿可能经历了特殊的
过程,这也可能是区域构造演化历史特殊过程的暗示,而年代学的进一步研究无疑成为解决这些问题的关
键。本文基于近几年矿床勘查新成果,在进一步详细了解矿床地质特征的基础上,确定矽卡岩的成矿母岩为石英闪长岩,通过对石英闪长岩进行LA ICP MS锆石U Pb测年,厘定了矿区的成矿岩体的结晶年龄为87 1±0 4Ma,重新认识了矿床的成岩成矿时限,并为区域成矿规律研究给出指示。
1 矿床地质特征
矿区出露地层主要为白垩系则弄群多爱组(K1
l)碳酸盐岩、火山碎屑岩和第四系。碳酸盐岩类以灰岩和大理岩主,在矿区分布较为广泛(图2)。火山碎屑岩主要分布在矿区东部及南部,主要有火山凝灰岩、火山角砾岩和火山集块岩。第四系分布在矿床的西北部和西南部(图2
)。矿区构造为以断裂为主,主要有北东向(F1断层、F2断层)和南北向(F3断层)(图2)。F1断层具有明显张性断层特征,其性质不明,地表连续出露
图1班公湖—怒江成矿带及邻区构造单元分布图(据耿全如等,2011修改)
Fig.1TectonicunitsoftheBangongLake—NujiangRivermetallogenicbeltandit’sneighboringareas
(afterGengQuanruetal.,2011)
Ⅰ—羌塘—三江造山系;Ⅰ1—玉龙塔格—巴颜喀拉前陆盆地;Ⅰ2—西金乌兰湖—金沙江—哀牢山结合带;Ⅰ3—昌都—兰坪地块;Ⅰ4—北羌塘—甜水海陆块;Ⅱ—龙木错—双湖—澜沧江缝合带;Ⅱ1—龙木错—双湖—澜沧江蛇绿混杂岩带;Ⅲ—南羌塘弧盆系;Ⅲ1—多玛地块;Ⅲ2—南羌塘盆地;Ⅲ3—扎普—多不杂岩浆弧带;Ⅳ—左贡地块;Ⅴ—班公湖—怒江缝合带;Ⅴ1—聂荣地块;Ⅴ2—嘉玉桥地块;Ⅵ—冈底斯岩浆弧;Ⅵ1—那曲—洛隆弧前盆地;Ⅵ2—昂龙岗日—班戈岩浆弧;Ⅵ3—狮泉河—申扎—嘉黎蛇绿混杂带;Ⅵ4—措勤—申扎岩浆弧;Ⅵ5—龙格尔—工布江达复合岩浆弧
I—Qiangtang—Sanjiangorogenicsystem;Ⅰ1—Yulongtage—BayanHarforelandbasin;Ⅰ2—XijinUlanHu—JinshaJiang—AilaoShanboundarybelt;Ⅰ3—Qamdo—Lanpingblock;Ⅰ4—NorthernQiangtang—Tianshuihaiblock;Ⅱ—LungmuCo—Shuanghu—LancangJiangsuturezone;Ⅱ1—LungmuCo—Shuanghu—LancangJiangophiolitemelangebelt;Ⅲ—SouthernQiangtangarcbasinsystem;Ⅲ1—Doimablock;Ⅲ2—SouthernQiangtangbasin;Ⅲ3—Zapug—Duobuzamagmaarcbelt;Ⅳ—Zuogangblock;Ⅴ—BangongCo—Nujiangsuturezone;Ⅴ1—Nyainrongblock;Ⅴ2—Jiayuqiaoblock;Ⅵ—Gangdisemagmaarcbelt;Ⅵ1—Nagqu—Lhorongfore arcbasin;Ⅵ2—NganglongKangri—Baingoinmagmaarcbelt;Ⅵ3—Shiquanhe—Xainza—Lhariophiolitemelangebelt;Ⅵ4—Coqen—Xainzamagmaarcbelt;Ⅵ5—Longgeer—Gongbo’gyamdacompositemagmaarcbelt
构造角砾岩,以石英、方解石、赤铁矿、褐铁矿胶结邻近围岩角砾为特征,局部孔雀石化发育。F2断层展布于矿区北部,与F1走向近一致,其性质不明,该断层与矿体关系不明显。F3断层展布于Ⅰ号矿体西部,具有平移性质,该断层对Ⅰ号矿体起到了破坏作用。侵入岩主要有花岗斑岩(γπ3
5)、石英闪长岩(δο3
5)、闪长玢岩(δμ3
5)和花岗闪长岩(γδ3
5),以岩株、岩枝和岩脉等形态产出(图2)。
尕尔穷矿区主要发育三个矿体,Ⅰ号矿体在矿区中部及南部,受石英闪长岩—大理岩接触带中矽卡岩控制;Ⅱ号矿体在矿区的北部和西北部,赋存于矽卡岩化石英闪长岩及内矽卡岩中;Ⅲ号矿体位于矿区东南部,赋存于F1断层构造角砾岩中(图2)。
矿区矿石类型按照赋矿围岩划分为矽卡岩型矿石和构造角砾岩型矿石。其中,矽卡岩型矿石的非金属矿物主要有石榴子石、透辉石、阳起石、透闪石、硅灰石、绿帘石、绿泥石、石英、方解石、绢云母和金云母等,金属矿物主要有黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、辉钼矿、金矿物、银矿物及辉铜矿、孔雀石、蓝铜矿等铜的次生矿物;角砾岩型矿石产于构造破碎带内,其主要的非金属矿物
有石英、方解石及
邻近围岩角砾中的矿物,金属矿物有黄铜矿、赤铁矿、磁铁矿、金矿物、孔雀石和褐铁矿等。
2 样品采集及测试
在详细了解矿床地质特征的基础上,采取地表蚀变弱且新鲜的Ⅰ号矽卡岩矿体的底板石英闪长岩进行研究(图2)。石英闪长岩主要呈灰白色、灰黑色,自形—半自形粒状结构,块状构造。主要矿物成分以角闪石、斜长石和石英为主。角闪石含量在25%~40%之间,自形短柱状、半自形粒状,主要为普通角闪石,主要分布于斜长石粒间,少量沿辉石边缘发育;斜长石含量在40%~55%不等,中细粒半自形板状,常呈细粒的粒状集合体充填于其他矿物粒间,也可呈细粒板状无序散布,或被其它矿物所包含,经测定大部分为中长石,个别具有环带结构。石英含量在5
%~10%之间,中—细粒不规则粒状,无序散布充填于长石粒间,分布不均匀。次要矿物可见钾长石、辉石及黑云母,副矿物可见磁铁矿和钛铁矿。石英闪长岩采样点坐标为N32°30′28″,E80°51′27″。
石英闪长岩样品破碎和锆石样品挑选由河北省
4
91地 质 论 评2013年
廊坊区域地质矿产调查研究所实验室完成,破碎后样品经淘洗除去密度小的矿物,再经重液分选和电磁分离方法得到锆石含量较高重砂样品,最后在双目镜下挑选出锆石晶体。锆石样品置于环氧树脂中,然后磨蚀和抛光至锆石核心出露。对锆石靶进行阴极发光(CL)显微照相,
在此基础上结合反射光图2尕尔穷铜金矿床地质简图
Fig.2GeologicalsketchofGaerqiongcopper—golddeposit
1—第四系洪积物—坡积物;2~5—燕山晚期侵入岩:2—闪长玢岩,3—石英闪长岩,4—花岗闪长岩,5—花岗斑岩;6—凝灰岩;7—火山角砾岩;8—火山集块岩;9—大理岩;10—灰岩;11—角岩;12—矽卡岩;13—构造角砾岩;14—不明性质断层及其编号;15—平移断层及其编号;16—矿体及其编号;17—钻孔位置及编号;18—采样位置
1—Quaternarydiluvial—alluvialdeposition;2~5—LateYanshanianintrusives:2—dioriteporphyrite,3—quartzdiorite,4—granodiorite,5—graniteporphyry;6—tuff;7—eruptivebreccia;8—volcanicagglomerate;9—marble;10—limestone;11—hornstone;12—skarn;13—tectonicbreccia;14—nature—undeterminedfaultandit’snumber;15—strikeslipfaultandit’snumber;16—orebodyandit’snumber;17—thepositionandnumberofdrill;18—samplingposition
和透射光照片,观察锆石的内部结构,避开包裹体和裂隙分布位置选定测点。LA MC ICP MS锆石U Pb
定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所MC ICP MS实验室完成,锆石定年分析所用仪器为FinniganNeptune型MC ICP MS及与之配套的NewwaveUP213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为25μ
m,频率为10Hz,能量密度约为2 5J/cm2安全教育目标
,以He为载气。详见侯可军等(2009)。
3 测试结果
5
91第1期姚晓峰等:班公湖—怒江带西段尕尔穷矽卡岩型铜金矿含矿母岩成岩时代的重新厘定及其地质意义
尕尔穷矿区石英闪长岩内锆石无色,透明,主要呈长柱状或短柱状,可见少数呈细粒浑圆状,部分锆石内见细小的包裹体及裂纹,锆石粒径在54μm×41μm~240μm×120μm之间。阴极发光图
像显示锆石成分含量比较均匀,主要以振荡环带为主,其次可见少量锆石发育扇状环带和无环带现象。15个有效测点所在锆石都具有明显的振荡环带,锆石长轴和短轴之比在1
5∶1~4∶1之间(图3),Th和U含量分别在46μg/g~696μg/g和49μg/g~462μg/g之间,Th/U比值变化于0 76~1 61之间(表1),具有岩浆锆石的特征(Crofuetal.,2003;吴元保和郑永飞,2004;吴元保等,2005)。
表1尕尔穷矿区石英闪长岩中锆石(NSB1)的LA ICP MSU—Th—Pb同位素测定结果Table1U Th PbisotopiccompositionoftheNSB1zirconfromthequartzdiorite
intheGaerqiongdepositasmeasuredbyLA ICPMS
测
点编号206
Pb
232
Th
238
U
(μg/g)232
Th
238
U
n(207Pb)n(206Pb)n(206
Pb)n(238U)n(207
Pb)n(235U)
测值1σ测值1σ测值1σ年龄(Ma)
207
Pb/206
Pb
207
Pb/235
U
206
Pb/238
U
乔丹壁纸测值1σ测值1σ测值1σ
1192980.940.04820.000.01330.000.08780.00105.
644.485.51.485.40.72181801.000.04900.000.01360.000.09110.00150.155.588.51.886.90.73166800.820.04820.000.01380.000.09070.00109.454.688.21.888.10.8421011210.830.04830.000.01370.000.09110.00116.841.788.51.687.70.75170770.920.04800.000.01350.000.08890.00
98.247.286.51.886.60.7
61911040.880.04880.000.01360.000.09100.00200.166.788.42.387.10.97162491.280.04850.000.01370.000.09090.00124.264.888.32.287.90.9811311041.260.04840.000.01360.000.09020.00116.867.687.72.087.20.89162720.860.04840.000.01360.000.08980.00116.879.687.32.587.30.910172790.920.04890.000.01370.000.09050.00142.766.788.02.287.61.41133502171.610.04810.000.01360.000.08940.00105.627.887.01.086.80.9122128118
1.080.04840.000.01380.000.09160.00120.542.689.01.788.31.113146610.760.04860.000.01370.000.09050.00127.961.188.02.187.81.11421491640.910.04820.000.01370.000.09040.00109.433.387.91.487.51.016
6
696
462
1.51
0.0478
0.00
0.0137
0.00
兴义刘氏庄园0.0900
0.00100.125.987.51.687.51.4
由于放射成因的207
Pb在地球早期历史中更为
丰富,显生宙以来
207
Pb生成比例很少,这种变化使显生宙结晶的锆石
207火车奇遇
Pb/206
Pb和
207
Pb/235
U比值可
信度降低,因而对于显生宙锆石采用206Pb/238
U年龄
更加接近其真实年龄(Compstonetal.,1992)。经测定,石英闪长岩内锆石15个有效测点的
206
Pb/238
U
年龄区间为85 4Ma~88 3Ma之间(表1),测点主要分布于谐和曲线的附近,表现为锆石群的特征(图4),其206
Pb/238
U年龄加权平均值为87 1±
0 4Ma(MSWD=0 88),该年龄代表石英闪长岩的
结晶年龄。
4讨论
尕尔穷矽卡岩型铜金矿是班公湖—怒江成矿带西段冈底斯北缘近几年取得找矿新突破的矿床(唐菊兴等,2009),由于区域上工作程度低,近几年仅发现嘎拉勒和尕尔穷两个中型以上规模矿床,尕尔穷矿床成矿母岩年龄的确定对认识矿床本身形成过程和区域成矿规律总结都具有重要的意义。4.1 矽卡岩型铜金矿体的含矿母岩确定
随着近几年矿床勘查工作的不断推进和勘查程度的提高,矿床地质特征得到了进一步的查明。矿区中石英闪长岩和大理岩的接触带都不同程度地发育矽卡岩或矽卡岩化,并且部分位置发育不同程度的矿化,Ⅰ号矽卡岩型主矿体也是受大理岩和石英
闪长岩之间的接触带所控制(图2、图5),由大理岩至石英闪长岩具有大理岩—矽卡岩化大理岩—矽卡岩—矽卡岩化石英闪长岩—石英闪长岩的分带。尕尔穷矿床的岩体—碳酸盐岩接触带控制矽卡岩和矿体的形式与大部分典型矽卡岩矿床是相类似的(赵一鸣等,1990),指示石英闪长岩为矽卡
岩型铜金矿体的成矿母岩。委派工作
4.2 矿床成岩成矿时限的重新认识
尕尔穷矿床的年代学问题已有一些学者进行过研究,曲晓明等(
2006)曾通过对含矿斑岩进行锆石6
91地 质 论 评2013年
图3尕尔穷矿区石英闪长岩锆石阴极发光图像、测点位置及其206Pb/238
U年龄值
管理部Fig.3Cathodoluminescence(CL)imageand206Pb/238
Uageof
representativezirconsofthequartzdioriteinGaerqiongdeposi
t
图4尕尔穷矿区石英闪长岩锆石U Pb谐和图Fig.4U Pbconcordiadiagramofzirconinthe
quartzdioriteintheGaerqiongdeposit
SHRIMPU Pb同位素定年,确定了尕尔穷“含矿斑
岩”(石英闪长玢岩)的年龄为112 0±2 3Ma(MSWD=1 66),在矿区平硐内石英辉钼矿脉采集3个辉钼矿样品进行Re Os同位素测年,给出89 7Ma平均年龄;李志军等(2011)在钻孔岩芯矿石中的石英+辉钼矿脉采取7个辉钼矿样品,给出
了Re Os同位素等时线年龄为86 87±0 50Ma(MSWD=0 52)(图6)。然而,前人提及的含矿斑岩未给出明确的采样位置,本次工作重新采集了含矿母岩样品,利用LA ICP MS锆石U Pb定年手段,确定了形成矽卡岩的石英闪长岩的结晶年龄为87 1±0 4Ma,该年龄在误差范围内与李志军等(2011)所获的辉钼矿Re Os同位素等时线年龄86 87±0 50Ma是相近的,并且存在石英辉钼矿脉穿插石英闪长岩的地质证据(李志军等,2011),指示这组成岩成矿年龄更加接近矿床真实年龄,显示矿床形成于晚白垩世Coniacian期,由岩体侵位结晶至矿质沉淀经历了1Ma左右的演化时间,这与冈底
斯带的斑岩—矽卡岩型矿床成岩成矿时限是类似的(侯增谦等,2003;唐菊兴等,2009;唐菊兴等,2010)。
4.3 区域构造演化与成矿关系的探讨
班公湖—怒江缝合带作为冈瓦纳大陆和欧亚大陆的板块边界(潘桂棠等,2004),是伴随着班公湖—怒江特提斯洋俯冲消减、闭合及两大板片的碰撞缝合而形成的。对于其俯冲形式曾有不同的认识,最早有研究者认为班公湖—怒江特提斯洋洋壳向羌塘板块下单向俯冲(PearceandDeng,1988;护眼小报
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91第1期姚晓峰等:班公湖—怒江带西段尕尔穷矽卡岩型铜金矿含矿母岩成岩时代的重新厘定及其地质意义