藏南扎西康锌多金属矿床辉绿岩锆石U－Pb年代学、岩石地球化学特征研究

杨 超，唐菊兴，郑文宝，林 彬，王立强，段吉琳，康浩然

（1．中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037；2．中国地质大学（北京），北京100083）

藏南地区是青藏高原构造演化中非常重要的区域。近年来，随着青藏高原地质调查及矿产资源商业性勘查工作的不断深入，越来越多的研究者对藏南喜马拉雅地区的岩浆岩、典型矿床及其形成的地球动力学背景进行了研究［1－7］。人们认识到二叠纪至白垩纪是藏南岩浆岩活动的高峰期，在喜马拉雅地区广 泛分布着中—基性岩［8－9］、酸性岩［7，10］。多数研究者认为其晚二叠世至早白垩世时期的岩浆活动 与 新 特 提 斯 洋 盆 晚 期 扩 张 有 关［8，11－13］。Zhu等［14］认为藏南早白垩世基性火成岩是受Kerguelen地幔柱活动控制的Comei－Bundury大火成岩省的一部分，成岩时代集中在132Ma左右。找矿勘查工作也在藏南地区取得了很大进展，发现了一批金、金—锑、锑多金属矿床［15－19］，其中，扎西康锌多金属矿床作为北喜马拉雅成矿带上规模最大的多金属矿床，成因一直存在争议。因此进一步研究藏南地区岩浆岩石学特征不仅为区域动力学背景的探讨提供进一步的佐证，也是矿床学研究的重点问题。

本文对扎西康矿区辉绿岩开展岩石地球化学特征、锆石U－Pb年代学研究，论述藏南地区辉绿岩的基本特征，并浅析地球动力学背景。

1 矿区地质概况

矿区位于西藏山南地区隆子县，构造上属于喜马拉雅带中的特提斯喜马拉雅带［20］，藏南拆离系东段，邛多江变质核杂岩体南侧，羊卓雍—拿日雍复式向斜东南端北翼［15］。

图1 藏南扎西康矿区地质简图（据林彬等，2014修改）Fig．1 Geological map of Zhaxikang Deposit，Southern Tibet（modified from Lin et al．，2014）

矿区地层主要有上三叠统修康群（T3x），下侏罗统日当组（J1r），中—上侏罗统遮拉组（J2－3z），下白垩统甲不拉组（K1j）及少量第四系。上三叠统修康群（T3x）岩性为杂色页岩、板岩、变质细砂岩、石英砂岩夹杂色泥灰岩、硅质岩；下侏罗统日当组（J1r）为黑色页岩与泥灰岩、砂岩互层，夹有燧石团块、凝灰质砂岩；中—上侏罗统遮拉组（J2－3z）岩性为杂色夹灰黑色砂页岩互层玄武岩、英安岩、凝灰岩、安山岩、硅质岩等火山碎屑岩，灰岩、砾石块体、灰色厚层状粉砂质板岩夹灰色中厚层状变质粉砂岩；下白垩统甲不拉组（K1j）岩性为灰黑色钙质页岩、酸性凝灰岩、页岩、细砂岩；第四系出露在矿区外围南部。区内岩浆活动强烈，从基性岩到酸性岩均有分布，矿区主要出露辉绿岩、流纹岩、英安岩，及少量基性、酸性岩脉（图1）。

矿区内构造发育，出露数条近SN向张性断裂（图1），其中 F2，F4，F5，F6，F7为矿区主要控矿断裂，矿体严格受控于构造带。在构造发育地带，矿体厚大，品位较高。矿区内圈定8个矿体，其中主矿体Ⅴ号铅锌矿体位于矿区中西部，受控于F7张性断层。矿体呈层状、脉状、长透镜状产出。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿等；其次有黄铜矿、车轮矿、银黝铜矿、磁黄铁矿；另见表生氧化矿物，针铁矿、钛铁矿、水锰矿等，偶见孔雀石等［21］。

3 样品及分析测试

用于分析测试的样品采于扎西康矿区中部出露的辉绿岩体（图1）。辉绿岩为块状构造，样品有较强蚀变，显微镜下可见其具辉绿结构，并发育少量绢云母等蚀变矿物（图2）。

锆石U－Pb定年样品（样品号：ZXK001）的分选由廊坊科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成，在双目镜下挑选晶形较好、裂隙较少的锆石颗粒一起粘贴在环氧树脂表面固定，并抛光锆石靶使其内部充分暴露。由北京锆年领航科技有限公司完成待测锆石样品阴极发光扫描电镜显微照相，用日本JEOL公司的JSM6510型扫描电镜进行（CL）图像分析。对处理好的锆石样靶进行微区原位激光剥蚀等离子体质谱实验分析，该实验在中国地质科学院矿产资源研究所LA－ICP－MS实验室完成。详细实验测试过程可参见文献［22］。

5件辉绿岩样品主、微量和稀土元素分析测试均在西南冶金地质测试所完成，其中主量元素采用XRF方法分析，稀土及微量元素采用ICP－MS方法分析。

图2 扎西康矿区辉绿岩样品手标本及显微镜下照片（Aug：普通辉石；Pl斜长石）Fig．2 Hand specimen and microscope photograph of diabase in the Zhaxikang deposit（Aug：augite，Pl：plagioclase）

4 分析结果

4．1 锆石U－Pb年龄

对样品ZXK0001进行了8颗锆石年龄分析，测试结果见表1。所分析锆石颗粒CL图像多为灰黑色，呈长柱状，粒径50～80μm，多数锆石具有明显震荡环带，均为岩浆锆石［23］（图3）。分析结果表明，Th含量（23．27～117．73）×10－6，平均值为67．75×10－6，U含量（30．27～256．81）×10－6，平均值为83．19×10－6，Th／U 值为0．43～1．95（多数值为0．5～1），平均值为0．96，大于0．4（表1）。锆石Th、U含量较高，Th／U值大于0．4，显示为岩浆成因锆石［24－25］。在206Pb／238U～207Pb／235U 谐和图上（图4），所测8个有效点均落在谐和线上及其周围，206Pb／238U 年龄为132．1～134．6Ma，加权平均年龄为132．9±2．4Ma，（MSWD＝0．1），代表了辉绿岩的成岩年龄。

4．2 岩石地球化学特征

4．2．1 主量元素

矿区辉绿岩的主量元素测试结果列于表2。测试结果显示其SiO2含量为45．54% ～48．76%，平均含量为47．89%；样品分异指数不高，DI值为24．65～44．7；N2O含量为1．58%～4．11%，平均含量为3．29%，K2O含量为0．03%～0．15%，平均含量为0．08%，样品的N2O含量均大于K2O含量；岩石碱质含量较高，K2O＋N2O含量为1．62%～4．26%，平均含量为3．37%，相对富Na、贫K，K2O／N2O值为0．01～0．04，平均值为0．02。里特曼指数σ为1．02～3．59，仅有PB17一件样品σ＝3．59（＞3．3），其余四件样品均σ＜3．3，属于钙碱性—碱性岩系列。矿物标准CIPW计算中（计算表略），有Q、An、Ab等矿物分子，为SiO2过饱和岩石类型。5件样品铝质含量Al2O3＞CaO＋N2O＋K2O，其中PB5样品的矿物标准CIPW计算中出现刚玉（C），均表明辉绿岩是过铝质火成岩。

图3 辉绿岩锆石阴极发光（CL）照片Fig．3 Cathodoluminescence（CL）image of zircon grains selected from the diabase

4．2．2 辉绿岩稀土元素与微量元素

辉绿岩稀土元素总量 ΣREE＝ （135．80～170．04）×10－6，配分曲线呈右倾平滑形状（图6），且 LREE／HREE＝5．7～6．06，LaN／YbN＝6．6～7．51，轻重稀土分馏明显，表现为强烈富集轻稀土，亏损重稀土。Eu无明显富集，δEu＝1．00～1．13，表明原始岩浆中斜长石的分离结晶不明显；Ce无明显亏损，δCe＝0．95～0．98。

微量元素经原始地幔标准化后作出蛛网图（图5），样品多数微量元素比原始地幔高出10%，强烈亏损 K，也亏损 Rb、Sr、P等大离子亲石元素（LILE），但 是 TB－38，TB－39 两 个 样 品 富 集 Ba，PB17样品富集Rb等大离子亲石元素（LIFE）；高场强元素（HFSE）亏损不明显，Y、Lu有较强亏损，而富集Ta、Nb、Nd、Zr、Th、U 元素等。总体来说，大离子亲石元素有较明显亏损，但高场强元素的富集不明显。再从微量元素比值来看，Th／Ta＝0．81～1．37，远小于地壳值10左右，接近原始地幔的2．3；Nb／Ta＝15．40～22．80，平均值为17．41，与原始地幔 Nb／Ta＝17．39［26］一致；此外 Zr／Hf＝39．73～40．77，该项参数接近原始地幔值36．73，而远大于地壳值11［27］。

图4 扎西康辉绿岩LA－ICP－MS锆石U－Pb测年谐和图Fig．4 LA－ICP－MS zircon U－Pb Concordia figure of Zhaxikang diabase

表1 扎西康矿区辉绿岩LA－ICP－MS锆石U－Pb分析结果Table 1 LA－ICP－MS zircon U－Pb data of diabase in Zhaxikang deposit

图5 辉绿岩稀土元素配分曲线（据文献［26］）和微量元素蛛网图（据文献［28］）Fig．5 Chondrite－normalized rare earth element patterns（after references［26］）and primitive mantle－normalized trace element patterns of the Zhaxikang diabase（after references［28］）

表2 扎西康辉绿岩主量元素含量分析数据Table 2 Content of major element of the Zhaxikang diabase ／%

表3 辉绿岩稀土与微量元素含量分析数据Table 3 Content of trace and rare earth elements analyses of the Zhaxikang diabase ／10－6

5 讨论

5．1 成岩年龄及其意义

本文测得矿区内辉绿岩的锆石U－Pb年龄为（132．9±2．4）Ma，这比童劲松等［9］确定的洛扎地区基性岩墙群的年龄（138．0±3．5Ma）略年轻，与浪卡子地区基性岩墙群134．9±1．8Ma和135．5±2．1Ma的两组年龄［8］，以及朱弟成等［6］报道的措美地区132Ma左右的火成岩年龄较为相近。考虑到实验的合理误差范围，我们可以认为扎西康矿区的辉绿岩与区域上基性岩具有相同的成岩时代，均为一套早白垩世侵入的基性岩体。仅考虑成岩年代也与雅鲁藏布江蛇绿岩中基性岩130～110Ma的年龄［29］具有一致性，但成因可能有所差异。区域上广泛发育的一套同时代基性岩表明在早白垩世藏南喜马拉雅带发生了一次大的区域性岩浆活动，岩浆活动的引发原因目前尚有一些争论，可能与新特提斯洋晚期 洋 盆 扩 张 有 关［4，12－13］，也 可 能 与 Kerguelen地幔柱的活动有关［6，14］。

5．2 岩石地球化学成因及意义

通过本次年代学上的研究发现，区域上的基性岩具有可类比性，根据江思宏等［8］对区域上江孜—哲古一带的基性岩Pb、Nd、Sr同位素研究，发现在同位素图解上显示其组成从雅鲁藏布江MORB区附近延伸到EMⅡ区（4件样品落入MORB区，1件落入EMⅡ区，另有4件落在二者之间的区域），这表明江孜—哲古一带基性岩源岩具有富集地幔特征。同时根据微量元素LILE富集和HFSE亏损不明显，多数εNd值为正，和Pb、Sr同位素研究来综合判断认为藏南基性岩墙群可能主要来自亏损地幔，部分来自富集地幔。从图6a和图6b可以看出，辉绿岩投点同样均落在富集地幔区域内。这种富集作用是岩浆源区性质还是受地壳混染而成的，从以下元素比值可以加以判断：扎西康矿区辉绿岩SiO2平均含量47．89%，分异程度不高，LILE亏损，与地壳富集LILE差异明显；其次辉绿岩Th／Ta＝0．81～1．37，远小于地壳值10左右，而接近原始地幔的2．3，Zr／Hf＝39．73～40．77，接近原始地幔值36．73，而远大于地壳值11［27］，Nb／Ta值为15．40～22．80，平均值为17．41，也与原始地幔 Nb／Ta＝17．39［26］一致。因此，可以认为扎西康辉绿岩在岩浆熔融过程中并未受到地壳混染，为幔源成因，其地球化学元素特征代表了源区性质。同时发现多数辉绿岩样品明显亏损大离子亲石元素（LILE），仅少量样品有弱富集，Rb／Sr比值极低（约0．01），显示了亏损地幔的地球化学性质。因此，从微量元素来看，扎西康辉绿岩可能具有富集型地幔向亏损型地幔演化的特征。

图6 藏南扎西康辉绿岩Zr／Nb－Y／Nb和Zr／Y图解（图a据文献［30］；图b据文献［31］）Fig．6 Zr／Nb－Y／Nb and Zr／Y diagrams of Zhaxikang diabase，southern Tibet（Fig．a after references［30］and Fig．b after references［31］）

5．3 辉绿岩动力学背景

关于藏南基性岩群的形成动力学背景，目前有较大争议。多数学者认为藏南基性岩群的形成与新特 提 斯 洋 形 成 后 的 岩 石 圈 伸 展 作 用 有 关［4，9，12，32］。根据近年来完成的青藏高原1︰25万区域地质调查成果，在早白垩世，新特提斯洋形成后处于大规模扩张阶段，造成喜马拉雅地区被动大陆边缘岩石圈处于伸展、减薄、软流圈持续上涌的构造环境［12，32］。随着雅鲁藏布江一带弧后盆地的扩张，形成该带上蛇绿岩洋壳，并造成南侧喜马拉雅地区被动大陆边缘伸展，发生广泛的中基性岩侵入—喷出活动［8－9］。而Zhu等［14］论证了存在 Cuomei－Bumbury大火成岩省，并由132Ma受Kerguelen地幔柱早期活动而产生的观点。

笔者认为，扎西康矿区辉绿岩及区域上其他基性岩显示的富集型地幔岩浆与亏损型地幔岩浆混合成因的特征，可能是由于在地壳拉张减薄过程中，软流圈上涌，岩浆由富集地幔向亏损地幔过渡而形成的。首先，在图7a中，辉绿岩落入板内玄武岩区内，表明辉绿岩形成于板内环境；在图7b中，扎西康辉绿岩落入板内玄武岩和洋中脊玄武岩叠合区域内，同样体现了板内环境的特征。其次，如果存在Cuomei－Bumbury大火成岩省，那么Cuomei地区应该是在132Ma之后才与澳大利亚大陆裂解。而根据耿全如等［33－34］的研究，南冈底斯叶巴岩浆弧英安岩形成于181．7Ma，该带一般认为与雅鲁藏布江洋盆向北俯冲—碰撞有关，表明在印支期就已经发生了雅鲁藏布江洋盆的向北移动，这与132Ma以后措美地区与澳大利亚大陆裂解的观点有所不一。此外耿全如等［33］还获得了叶巴组131．9Ma的变质年龄，这也暗示了藏南132Ma的基性岩群带来的大量的热作用可能与之有关。

图7 扎西康矿区辉绿岩Zr／Y－Zr图解（a）和Cr－Y图解（b）Fig．7 Zr／Y－Zr diagram（Fig．a）and Cr－Y（Fig．b）of Zhaxikang diabase

6 结论

通过对扎西康锌多金属矿区辉绿岩锆石U－Pb年代学和岩石地球化学研究，得出以下结论：

1）藏南扎西康矿区内发育的辉绿岩锆石U－Pb年龄为（132．9±2．4）Ma，与区域上的喜马拉雅带中早白垩世基性岩共同组成了一套具有同时代产出的基性火成岩群。

2）扎西康辉绿岩形成于早白垩世新特提斯洋形成后的扩张、大陆被动边缘伸展、大陆地壳拉张减薄的动力学背景下，可能是软流圈上涌导致岩浆从富集型地幔向亏损型地幔过渡形成的。

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