王立强,唐菊兴,郑文宝,陈伟,林鑫,康浩然,罗茂澄
1) 中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;2) 成都理工大学地球科学学院,成都,610059;3) 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京,100083
内容提要:文章以钼成矿作用为主线,对冈底斯东段主要钼多金属矿床成因类型、空间分布特征进行了总结,对主要钼多金属矿床成矿时代进行了统计,识别出了5期钼成矿事件。基于前人研究成果,对主要斑岩—矽卡岩钼多金属矿床成矿岩浆岩基本地质特征、岩浆岩主量元素、稀土和微量元素、锶同位素地球化学特征进行了阐述并对比了独立钼矿、钼(铜)矿、铜(钼)矿和钼多金属矿成矿岩体特征之间的差异。通过对南冈底斯南缘至冈底斯弧背断隆带不同钼多金属矿床成矿岩体锆石Hf同位素、矿石硫化物Pb同位素的梳理阐明了成岩—成矿物质源区差异与矿化元素组合空间分带之间的耦合关系。基于冈底斯东段钼多金属矿床产出大地构造位置及其形成时代,文章最后对主要钼成矿事件的动力学背景进行了初步探讨。
冈底斯带南北分别以印度河—雅鲁藏布江缝合带和班公湖—怒江缝合带为界,受控于新特提斯洋演化,经历了复杂的地质—构造—岩浆演化过程,形成了巨量的金属和非金属矿产资源(莫宣学等,2005;潘桂棠等,2006;朱弟成等,2008)。近年来,随着青藏高原地质大调查项目、青藏专项及众多商业性勘查项目的实施,勘查评价了雄村、驱龙、甲玛、亚贵拉、蒙亚啊等一系列大型—超大型铜、铅、锌矿床,形成了冈底斯成矿带东段中南部斑岩铜矿带和北部斑岩—矽卡岩型铅锌多金属成矿带(芮宗瑶等,2006;杨志明等,2008;唐菊兴等,2009a;范新等,2011)。目前,冈底斯成矿带上的矿床研究亦主要针对斑岩型铜矿及北部矽卡岩型铅锌多金属矿床;而成矿带上钼矿或钼多金属矿床地质特征、时空分布、成岩成矿物质来源、成矿规律等方面的研究程度相对较低。因此,本文以近年来冈底斯带东段发现的主要钼多金属矿床为研究对象,以钼成矿作用为主线,总结归纳其成因类型,梳理区域钼成矿事件并构筑其时空展布格架,探讨成矿岩浆岩及成岩成矿物质来源与矿化元素组合之间的耦合关系,提升区域钼成矿规律研究程度。
朱弟成等(2008)按照中生代岩浆岩时空分布特征,将冈底斯划分为北冈底斯、中冈底斯、冈底斯弧背断隆及南冈底斯,研究区主要位于南冈底斯和冈底斯弧背断隆带上。南冈底斯由雅鲁藏布江洋俯冲过程中形成的岛弧拼贴而成,沉积地层除晚三叠世—早侏罗世到始新世的硅质碎屑岩外(朱弟成等,2008),广泛发育早—中侏罗世叶巴组和雄村组火山岩、晚侏罗世—早白垩世桑日群火山岩及古新世—始新世林子宗组火山岩(Mo Xuanxue et al., 2006;Zhu Dicheng et al., 2009;唐菊兴等,2010);侵入岩主要包括雄村铜金矿区内中侏罗世无矿角闪石英闪长玢岩和含眼球状石英斑晶的成矿石英闪长玢岩(唐菊兴等,2010)、白垩纪—古近纪冈底斯岩基和中新世含矿斑岩等(Chung Sunlin et al., 2003, 2005; Hou Zengqian et al., 2004)。冈底斯弧背断隆带具有前寒武纪念青唐古拉群结晶基底(胡道功等,2005),盖层由老至新主要有石炭纪—二叠纪变沉积序列和少量的三叠纪沉积盖层(潘桂棠等,2006),晚三叠世中酸性岩浆岩体零星侵位于石炭纪—二叠纪地层中(李才等,2003;和钟铧等,2006;张宏飞等,2007)。此外,在断隆带东段发育一系列早白垩世淡色花岗岩,局部发育早—中侏罗世叶巴组火山岩(Ding Lin et al., 2003; 杨德明等,2005;翟庆国等,2005;潘桂棠等,2006)。
图1西藏冈底斯东段部分金属矿床分布图(据程文斌等,2010修改)Fig. 1 Distribution of partial ore deposits in the eastern section of the Gangdese, Xizang(Tibet)(modified after Cheng Wenbin et al., 2010)
冈底斯东段主要钼多金属矿床空间上产出于南冈底斯南缘、南冈底斯中—北部、冈底斯弧背断隆带及其南缘。南冈底斯南缘产出的钼矿主要有努日铜钼钨矿和程巴钼铜矿,与克鲁铜矿、冲木达铜金矿等构成南冈底斯南缘重要的多金属成矿亚带;南冈底斯中—北部主要钼矿有达布铜钼矿、驱龙铜钼矿、甲玛铜钼多金属矿、邦铺钼铜多金属矿等,与其他一系列斑岩铜矿床构成了冈底斯著名的斑岩成矿带;弧背断隆带上,钼矿主要包括汤不拉钼矿、沙让钼矿和亚贵拉铅锌钼多金属矿;弧背断隆带南缘钼矿主要有列廷冈铁铜钼多金属矿、哈海岗钨钼多金属矿等,与蒙亚啊、新嘎果、勒青拉等矿床构成了冈底斯东段铅锌铁多金属成矿亚带(图1)。
目前,冈底斯成矿带东段已发现钼多金属矿床或钼矿化点成因类型主要为斑岩型、斑岩—矽卡岩复合型、矽卡岩型,个别矿床成因类型尚未最终定位(如: 列廷冈)。前述钼多金属矿床中哈海岗钨钼多金属矿为矽卡岩型矿床,列廷冈铁铜钼多金属矿具有类似于铁氧化物铜金型(IOCG)矿床的矿物组合和蚀变特征,努日钨钼铜矿、甲玛铜钼多金属矿和邦铺钼多金属矿为斑岩—矽卡岩复合型矿床,其余均为斑岩型矿床。冈底斯东段主要钼多金属矿床基本地质特征见表1。
表1冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床地质特征Table 1 Geological characteristics of main molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
本文系统收集了冈底斯东段已发表钼多金属矿床成岩、成矿时代资料,列于表2。其中,哈海岗矿床2件辉钼矿加权平均年龄为141.7±4.0 Ma,系早白垩世成矿;列廷冈、亚贵拉和多底沟矿床辉钼矿等时线或加权平均年龄为分别为63.0±0.9 Ma、65.0±1.9 Ma和66.7±6.4 Ma为早古新世成矿;沙让斑岩钼矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为51~52 Ma,系始新世早期成矿;程巴矿区矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为30.3 Ma,矿床成矿作用主要发生于30 Ma左右,系渐新世早期成矿;努日矿床辉钼矿等时线年龄为23 Ma左右,为渐新世晚期或中新世早期成矿;其余包括邦铺、驱龙、甲玛、汤不拉、达布在内的矿床,其成矿时代主要集中在中新世。
如此,本文厘定出冈底斯东段5期主要钼成矿事件如下:早白垩世,即冈底斯弧背断隆带南缘哈海岗钼矿床成矿事件;古新世,主要发育于冈底斯弧背断隆带和南冈底斯中部,包括列廷冈、亚贵拉和多底沟钼矿成矿事件;始新世,表现为冈底斯弧背断隆带上沙让钼成矿事件;渐新世,以冈底斯成矿带南亚带程巴和努日钼、铜成矿事件为代表;中新世,邦铺、驱龙、甲玛等与冈底斯斑岩铜矿大规模成矿事件爆发时代基本一致。
冈底斯东段已发现较独立的钼矿床为沙让斑岩型钼矿,以钼为主伴生铜的矿床为汤不拉斑岩型钼(铜)矿和程巴斑岩型钼(铜)矿,以铜为主伴生钼的矿床为驱龙斑岩型铜(钼)矿床、达布斑岩型铜(钼)矿床、努日矽卡岩型铜钼钨矿床,主要的钼多金属矿床为邦铺斑岩—矽卡岩型钼多金属矿、甲玛斑岩—矽卡岩铜钼铅锌多金属矿、亚贵拉铅锌钼银多金属矿和哈海岗钨钼铅锌多金属矿。上述钼多金属矿床中仍有部分矿床研究程度较低,因此本节内容初步对几个研究程度较高的矿床成矿岩浆岩特征进行初步梳理和总结。
沙让矿区岩浆岩为一个复式杂岩体,岩石类型主要包括成矿前石英闪长岩、石英二长岩和花岗岩,成矿期主要为花岗斑岩、似斑状花岗岩和细粒花岗斑岩,成矿后期为石英闪长玢岩、英安斑岩和煌斑岩等(秦克章等,2008;Zhao Junxing et al., 2013)。成矿岩体花岗斑岩形态呈岩株状,宽500~600m,长约1500m,出露面积0.75~0.9km2(秦克章等,2008;赵俊兴等,2011)。岩浆岩岩相复杂,多期次侵位,有利于成矿(秦克章等,2008)。Zhao Junxing et al(2013)对矿区岩浆岩成矿时代进行了系统厘定,矿床成矿前石英二长岩成岩时代为56.1±1.4 Ma,成矿花岗斑岩、似斑状花岗岩和细粒花岗斑岩成岩时代分别为52.9~52.6 Ma、52.3±0.4 Ma和51.6±0.4 Ma,成矿后花岗闪长斑岩成岩时代为22.4~21.2 Ma。岩浆岩蚀变及分带特征明显,地表热液蚀变面积约15km2,蚀变类型为钾长石化—黑云母化、硅化、绢英岩化、绿帘石—绿泥石化和粘土化。矿区成矿岩体剥蚀程度整体较低。
程巴矿区岩浆岩主要有花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩、闪长玢岩和花岗细晶岩脉。黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩为区域上冲木达岩体的一部分,呈岩基状产出。钻孔编录资料表明,矿床成矿岩体主要为二长花岗斑岩和花岗斑岩,地表无出露,就钻孔及勘探线剖面所圈定岩体形态而言其为岩株状,岩体面积为0.8km2(陈玉水等,2011)。花岗细晶岩脉可能为成矿后期脉体,其中无蚀变无矿化。成矿二长花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试结果为30.4±0.3 Ma(Zheng Yuanchuan et al., 2012)。二长花岗斑岩和花岗斑岩蚀变以钾硅酸盐化和绢云岩化为主,青磐岩化、泥化并不发育,绢云岩化常叠加于钾硅酸盐化,蚀变分带现象并不典型。成矿岩体二长花岗斑岩和花岗斑岩多隐伏产出,因此矿床剥蚀程度很低。
汤不拉矿区出露的岩浆岩主要有斑状黑云母二长花岗岩、花岗岩、花岗斑岩及花岗闪长斑岩等,成矿岩体主要为花岗斑岩和花岗闪长斑岩。成矿岩体形态为小岩株状或岩枝状,地表出露面积最大不大于0.3km2。整体而言,矿床蚀变程度较弱,蚀变以钾硅酸盐化为主,绢云岩化、青磐岩化蚀变均不发育。成矿花岗斑岩和花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试结果分别为19.7±0.2 Ma和19.9±0.4 Ma(王保弟等,2010;夏抱本等2010)。由于岩体蚀变仅发育钾硅酸盐化带,而绢云岩化带和青磐岩化带基本未见发育,因此笔者推测矿床整体剥蚀程度相对较高。
驱龙矿区岩浆岩主要为石英斑岩—花岗斑岩(侵位于叶巴组地层中,形成时代为182.3±1.5 Ma)、花岗闪长岩、二长花岗斑岩、闪长玢岩等(杨志明等,2008)。其中,花岗闪长岩为最主要的容矿岩石;与成矿关系密切的为二长花岗斑岩,呈岩株状或小岩枝状,出露面积约为0.2km2。成矿二长花岗斑岩体蚀变较强,以钾硅酸盐化和绢云岩化为主(杨志明等,2008)。前人对二长花岗斑岩SHRIMP锆石U-Pb年代学测试结果为17.6±0.7 Ma(Hou Zengqian et al, 2004)。
达布矿区岩浆岩主要为石英闪长岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、二长花岗斑岩及斑状花岗岩,与成矿关系密切的为花岗斑岩和二长花岗斑岩。斑岩体常呈岩株状产出,出露面积多数为0.1~0.5km2。达布矿床成矿斑岩体蚀变以钾硅酸盐化为主,次为弱的绢云岩化;围岩中蚀变则以青磐岩化为主,整体蚀变强度不大。矿区花岗闪长斑岩和二长花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为16.2±0.04 Ma和16.1±0.1 Ma(高一鸣等,2012)。
表2 冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床成岩成矿时代Table 2 Diagenetic and metallogenic epochs of the molybdenum polymetallic ore deposit in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
甲玛矿区岩浆岩主要为闪长玢岩—石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩—石英斑岩、花岗细晶岩、闪长细晶岩等。其中,与钼成矿关系密切的岩体为花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩和花岗斑岩。甲玛成矿二长花岗斑岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为15.5~16.1 Ma(应立娟,2012),花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为15~16 Ma(秦志鹏等,2011a;应立娟,2012;郑文宝,2012)。矿区成矿花岗斑岩和二长花岗斑岩体多呈岩株状隐伏产出,斑岩型矿体尚未被剥蚀出地表。
邦铺矿区岩浆岩主要为黑云母二长花岗岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、二长花岗斑岩、闪长玢岩和花岗细晶岩等。与钼成矿关系密切的岩体为二长花岗斑岩和闪长玢岩,二者均呈小岩株状隐伏产出,矿体未被剥蚀出地表。成矿岩体具有典型的斑岩矿床蚀变及分带特征,钾硅酸盐化、绢云岩化、青磐岩化和泥化均不同程度发育。二长花岗斑岩和闪长玢岩面积分别约为0.3km2和0.14km2(周雄,2012)。二者LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为16.2±0.2 Ma和15.2±0.1 Ma。
冈底斯东段主要钼矿床成矿岩体基本地质特征见表3。
该部分内容的讨论主要基于前人已发表文献。主、微量和稀土元素数据中,沙让矿床引自Zhao Junxing et al., 2011;汤不拉引自王保弟等,2010、夏抱本等,2010;驱龙引自郑有业等,2004、高顺宝等,2006、李冰等,2007、杨志明,2008;达布引自夏抱本等,2007;甲玛引自秦志鹏等,2012;程巴为笔者未刊资料。由于数据繁多,此处并未详细列出,可参阅上述相关文献。
沙让独立钼矿床成矿花岗斑岩、似斑状花岗岩主量元素中SiO2含量变化范围为69.78%~75.27%, Al2O3含量变化范围为11.95%~14.88%,K2O+Na2O含量变化范围为8.13%~9.13%,K2O/Na2O比值变化范围为1.63~2.04,碱度率AR变化范围为2.29~2.48,A/CNK比值变化范围为0.98~1.12,A/NK比值变化范围为1.16~1.33。斑岩钼(铜)矿床成矿岩浆岩主量元素中SiO2含量变化范围为63.82%~76.35%,Al2O3含量变化范围为11.44%~19.05%,K2O+Na2O含量变化范围为5.88%~10.17%,K2O/Na2O比值变化范围为0.47~3.76,碱度率AR变化范围为1.33~5.81,A/CNK比值变化范围为0.92~1.79,A/NK比值变化范围为1.11~2.10。斑岩铜(钼)矿床成矿岩浆岩主量元素中SiO2含量变化范围为61.41%~79.26%,Al2O3含量变化范围为10.99%~16.83%,K2O+Na2O含量变化范围为5.45%~10.33%,K2O/Na2O比值变化范围为0.43~22.70,碱度率AR变化范围为1.55~8.38,A/CNK比值变化范围为0.78~1.53,A/NK比值变化范围为0.93~2.00。斑岩—矽卡岩钼多金属矿床成矿岩浆岩主量元素中SiO2含量变化范围为62.82%~76.39%,Al2O3含量变化范围为11.49%~15.48%, K2O+Na2O含量变化范围为5.08%~10.74%,K2O/Na2O比值变化范围为0.46~40.16,碱度率AR变化范围为1.04~7.11,A/CNK比值变化范围为0.80~2.29,A/NK比值变化范围为1.03~2.33。
表3 冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床成矿岩体地质特征Table 3 Geological characteristics of ore-forming magmatic rocks of main molybdenum polymetallic ore deposits in the esatern section of the Gagndese metallogenic belt
在侵入岩TAS图解中(图2a),独立钼矿床成矿岩浆岩样品点位于花岗岩范围内;斑岩钼(铜)矿床成矿岩浆岩样品点分别位于花岗岩和石英二长岩范围内;斑岩铜(钼)矿床成矿岩浆岩样品点主要位于(石英)二长岩和花岗闪长岩范围内;斑岩—矽卡岩钼多金属矿床成矿岩浆岩样品点分别位于二长岩、花岗闪长岩和花岗岩范围内。在SiO2—AR图解中(图2b),独立钼矿床成矿岩浆岩样品点基本均位于钙碱性范围内;其余三类矿床成矿岩浆岩样品多属于钙碱性系列,少数样品属于碱性系列。在SiO2—K2O图解中(图2c),独立钼矿床成矿岩浆岩样品点分布集中,属于钾玄岩系列;其余三类钼矿床成矿岩浆岩样品点分布范围较宽,从中钾系列—钾玄岩系列均有发育。在岩浆岩A/CNK—A/NK图解中(图2d),独立钼矿床成矿岩浆岩样品点主要位于准铝质—偏铝质范围内,具I型花岗岩特征;其余三类钼矿床成矿岩浆岩样品点多数也位于准铝质—偏铝质范围内,但是仍有少数样品点位于过铝质范围内。
图2 冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床成矿岩浆岩性质判别图解Fig. 2 Diagram showing properties of ore-forming magmatic rocks of main molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt底图2a—2d分别据Middlemost, 1994;Wright et al., 1969;Peccerillo and Taylor, 1976;Maniar and Piccoli, 1989Fig. 2a—2d after Middlemost, 1994; Wright et al., 1969; Peccerillo and Taylor, 1976; Maniar and Piccoli, 1989, respectively
上述分析结果表明,独立斑岩钼矿成矿岩浆岩更偏酸性;而斑岩铜(钼)矿床相对于其他几类钼矿床,成矿岩浆岩SiO2含量较低,岩浆岩酸性程度有所下降。其他方面,除独立斑岩钼矿床表现特殊些以外,其余三类矿床成矿岩浆岩主量元素地球化学表现基本差别不大。
稀土元素组成方面,平均稀土总量除沙让、程巴、甲玛矿床超过120×10-6以外,其余几个矿床含量相差不多,介于77×10-6~95×10-6之间。7个矿床稀土元素配分模式各有差异,位于同一矿集区的甲玛和邦铺斑岩—矽卡岩钼多金属矿床具有基本一致的稀土元素配分模式;其他几个矿床中独立钼矿床稀土元素配分模式较为一致;斑岩钼(铜)矿床中汤不拉和程巴岩浆岩稀土元素配分模式差别较大;斑岩铜(钼)矿床驱龙和达布稀土元素配分模式整体上相似,但仍存在诸多差异(图3)。
图3冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床成矿岩浆岩稀土元素配分模式Fig. 3 Chondrite-normalized REE patterns of ore-forming magmatic rocks of main molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
图4冈底斯成矿带东段主要钼多金属矿床稀土元素特征参数与矿化元素组合关系图Fig.4 Relations between parameters of REE and mineralization elements combinations of main molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
Eu异常方面,斑岩铜(钼)矿床样品铕负异常十分微弱甚至部分样品具有微弱的铕正异常,δEu值多数介于0.8~1.04之间;而其他矿床铕负异常特征明显(图3)。在矿床LREE/HREE与δEu值关系图中(图4a),独立钼矿床和以钼为主的钼(铜)矿床LREE/HREE比值和δEu值总体较低;斑岩铜(钼)矿δEu值总体较高,而斑岩—矽卡岩多金属矿床LREE/HREE比值则较大。另外,稀土总量ΣREE与LREE/HREE图解中(图4b),上述矿床类型之间分布范围亦有一定规律性。
在微量元素组成蛛网图上(图5),除代表斑岩型铜(钼)矿化类型的驱龙(图5d)和斑岩型钼(铜)矿化的汤不拉(图5b)以外,其余包括沙让(图5a)、程巴(图5c)、甲玛(5e)和邦铺(图5f)矿床的微量元素组成基本上具有一致的分布特征。沙让、程巴、甲玛和邦铺均明显富集大离子亲石元素Rb、K、La,而亏损Ta、Zr、Ti、P等高场强元素,Th、U明显富集,显示出壳源物质大量加入的成因特征。汤不拉和驱龙矿床各自成矿岩浆岩Rb、K、La等大离子亲石元素富集,高场强元素Ta和P亏损,Hf富集,Zr既有富集亦有亏损,而汤不拉Ti略显亏损,驱龙则明显富集,两矿床Ba、Th、U存在富集亦有部分样品亏损,显示出壳源物质和幔源物质共同参与成岩的特征。
图5 冈底斯成矿带东段部分钼多金属矿床成矿岩浆岩微量元素蛛网图Fig. 5 Primitive mantle-normalized trace element patterns of ore-forming magmatic rocks of partial molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
冈底斯东段钼多金属矿床空间分布上由南至北跨度较大,矿床矿化元素组合之间亦存在一定的差异,因此需要对上述矿床或矿集区成矿物质源区进行揭示。
目前,上述矿床成矿岩浆岩同位素组成方面研究程度较低,部分矿床缺乏岩浆岩同位素组成方面的研究。其中Sr同位素组成数据相对较为齐全,本节将对其进行重点讨论;其余包括氧同位素和硫同位素组成只是对已发表数据进行了列举。冈底斯东段部分钼多金属矿床已发表岩浆岩同位素组成数据列于表4。Sr同位素组成方面,沙让独立钼矿床成矿斑岩体[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围为0.706225~0.706788;斑岩钼(铜)矿床汤不拉成矿斑岩体[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围为0.70598~0.70676;斑岩铜(钼)矿床驱龙中新世斑岩体[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围为0.7049~0.7052;斑岩—矽卡岩钼多金属矿床甲玛成矿斑岩体[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围为0.705917~0.707624,邦铺二长花岗斑岩[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围为0.706538~0.70919。
图6冈底斯成矿带东段部分钼矿床成矿岩浆岩[n(87Sr)/n(86Sr)]i对比图Fig.6 Comparison diagram of [n(87Sr)/n(86Sr)]i of ore-forming magmatic rocks of partial molybdenum ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
从上述矿床锶同位素组成对比图中可以发现,沙让独立钼矿及汤不拉以钼为主的矿床其[n(87Sr)/n(86Sr)]i组成相对稳定;以铜成矿为主的驱龙矿床其[n(87Sr)/n(86Sr)]i值相对较小,显示幔源物质加入的特征;甲玛、邦铺斑岩—矽卡岩钼多金属矿床其[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围相对较宽,相对驱龙更多显示出壳源物质广泛加入的特征(图6)。Sr同位素研究结果与下文对应矿床成矿岩浆岩锆石Hf同位素及矿石Pb同位素所揭示的矿化元素组合与壳—幔源物质参与成矿的贡献不同是基本吻合的。
表4冈底斯成矿带东段部分钼多金属矿床成矿岩浆岩同位素组成Table 4 Isotope composition characteristics of ore-forming magmatic rocks of partial molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt
努日矿床成矿元素以Cu、Mo、W组合为特征,程巴矿床成矿元素以Mo为主伴有少量Cu。前人研究结果表明,Cu在地幔中相对较为富集,而壳源物质中Mo和W含量远大于幔源物质中Mo和W含量(陈骏等,2004)。三种成矿元素共同出现于努日矿床中并各自形成矿化体说明该矿床成矿物质既有幔源组分又不乏地壳来源物质组成,这与矿床铅同位素研究所揭示的矿床金属物质来源的结果是相统一的;程巴矿床Mo—Cu矿化组合的特征亦与其金属成矿物质来源有关。
图7 冈底斯成矿带东段部分钼矿床成矿岩浆岩锆石U-Pb年龄—Hf同位素组成图(底图据侯增谦等,2012修改)Fig. 7 Hf isotopic compositions versus U-Pb ages of zircons of ore-forming magmatic rocks of partial molybdenum ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt (modified after Hou Zengqian et al., 2012)驱龙数据引自杨志明,2008;甲玛数据引自应立娟,未刊资料;明则数据引自Zheng Yuanchuan et al.,2012;沙让—亚贵拉数据引自高一鸣等,2011;邦铺数据引自罗茂澄等,2011。QL—驱龙;JM—甲玛;MZ—明则;SR—沙让;YGL—亚贵拉;BP—邦铺;DM—亏损地幔;CHUR—球粒陨石均一库Data of Qulong, Jiama, Mingze, Sharang, Yaguila and Bangpu are from Yang Zhiming, 2008; Ying Lijuan unpublished; Zheng Yuanchan et al., 2012; Gao Yiming et al., 2011 and Luo Maocheng et al., 2011, respectively. QL—Qulong; JM—Jiama; MZ—Mingze; SR—Sharang; YGL—Yaguila;BP—Bangpu; DM—depleted mantle; CHUR—chondritic uniform reservoir
驱龙—知不拉、甲玛、邦铺矿床空间上由南至北分布于南冈底斯中部,驱龙矿床物质源区显示更多幔源物质注入的特征,从而形成了其以Cu为主的矿化特征;甲玛位于驱龙和邦铺之间,相比驱龙而言其幔源成矿物质加入已有所减弱,形成甲玛Cu—Mo—Pb—Zn矿化元素组合;邦铺矿床位于最北侧,斑岩矿体成矿物质中幔源组分影响更为薄弱,而壳源物质则明显增多,形成其斑岩矿体中Mo为主伴生Cu,外围矽卡岩矿体中Pb—Zn元素组合为特征的矿化分带现象。
图8 冈底斯成矿带东段部分钼多金属矿床铅同位素构造环境演化图解(据Zartman and Doe, 1981修改)Fig. 11 Diagram showing evolutionary tectonic settings of lead isotopes of partial molybdenum polymetallic ore deposits in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt努日数据引自王立强等,2014;驱龙—知不拉数据引自佘宏全等,2005;孟祥金等,2006;甲玛数据引自姚鹏等,2002;Qu Xiaoming et al., 2007;李永胜等,2012;周云等,2012;亚贵拉数据引自张哨波等,2009;高一鸣,2010Data of Nuri, Qulong—Zhibula, Jiama and Yaguila are from Wang Liqiang et al., 2014; She Hongquan et al., 2005; Meng Xiangjin et al., 2006; Yao Peng et al., 2002; Qu Xiaoming et al., 2007; Li Yongsheng et al., 2012; Zhou Yun et al., 2012; Zhang Shaobo et al., 2009 and Gao Yiming, 2010, respectively
沙让、亚贵拉、洞中拉、洞中松多、蒙亚啊等矿床成矿物质源区基本未受幔源组分混染,而来自上地壳念青唐古拉群结晶基底,形成了其成矿元素组合为Pb—Zn—Ag—Mo的矿化形式。
冈底斯东段弧背断隆带上形成以亚贵拉、蒙亚啊、洞中拉—洞中松多、龙玛拉、沙让等矿床为代表的Pb—Zn—Ag—Mo多金属成矿带;南冈底斯中部形成以驱龙—甲玛—厅宫—拉抗俄等矿床为代表的斑岩铜矿带;南冈底斯南缘形成努日—程巴—冲木达—帕南等以Cu—Mo—W为主的矿化,显示出明显的矿化元素分带特征。冈底斯弧背断隆带具有广泛的前寒武纪结晶基底(胡道功等,2005;朱弟成等,2008);南冈底斯中部斑岩铜矿带则以新特提斯洋壳俯冲过程中楔形地幔部分熔融后底侵到地壳下部后形成的新生下地壳物质为主(Hou Zengqian et al., 2004),有广泛的幔源物质加入;南冈底斯南缘努日和程巴矿床铅同位素研究结果显示该带既有幔源物质又不同程度的混染了拉萨地块结晶基底及印度岩石圈古老物质(王立强等,2014)。因此,可以清楚地发现不同的壳源物质基础加之不同程度的幔源物质混染造成了冈底斯成矿带由南到北不同成矿元素的分带特征。成岩物质与成矿物质源区的差异性是导致区域矿化元素组合分带及钼矿空间分布差异的最重要因素。
冈底斯成矿带东段目前可识别出来的5期钼成矿事件中,哈海岗矿床形成时代最老,为141.7±4.0 Ma;其后4期分别发生于65~62 Ma(亚贵拉、列廷冈)、51Ma(沙让)、30~23 Ma(程巴、努日)和20~14 Ma(邦铺、汤不拉等),分别对应于印度—亚洲大陆初始碰撞阶段、主碰撞阶段、晚碰撞阶段和碰撞中应力松弛伸展阶段成矿作用时限(侯增谦等,2006)。上述各阶段钼成矿作用对应的成矿动力学背景分述如下:
哈海岗位于冈底斯弧背断隆带南部,形成于早白垩世。冈底斯弧背断隆带在早白垩世早期处于班公湖—怒江洋壳向南俯冲阶段,而早白垩世晚期则转换为俯冲后的碰撞构造背景,发育有大量碰撞型花岗岩(Zhu Dicheng et al., 2011)。在未对哈海岗矿床成矿岩浆岩进行构造背景研究的前提下,基于哈海岗矿区所在的大地构造位置和成矿时代特征,作者初步分析该矿床的形成可能与班公湖—怒江洋壳的向南俯冲—碰撞动力学过程有关,但仍需对矿区岩浆岩成岩时代、地球化学特征和构造背景等做进一步研究以最终确定其形成机制。
冈底斯带于晚白垩世—早古新世进入了印度—亚洲大陆碰撞阶段(莫宣学等,2005;Zhu Dicheng et al., 2011),林周盆地广泛发育林子宗火山岩(Mo Xuanxue et al., 2007, 2008)及亚贵拉矿区石英斑岩和花岗岩即为该阶段岩浆活动产物(高一鸣,2010;李奋其等,2010),位于林周盆地西北缘的列廷冈钼成矿作用和弧背断隆带上亚贵拉钼矿化事件可能即为碰撞初期冈底斯东段存在成矿事件的响应。其后,约50Ma左右,随着新特提斯俯冲洋壳板片的断离而诱发软流圈物质上涌致使印度大陆陆壳岩石圈深熔,形成新生下地壳的同时混入了地幔物质(Chung Sunlin et al., 2009;Lee Haoyang et al., 2009;Zhu Dicheng et al., 2011)。冈底斯带花岗岩Nd—Sr同位素研究亦表明,冈底斯带新生下地壳存在的可能性及其地幔混染的性质(莫宣学等,2005)。然而,前文Hf、Pb同位素研究结果显示,地幔混染作用的程度从雅鲁藏布江北缘至冈底斯弧背断隆带却不尽一致,由南向北混染程度逐步减弱。因此,伴随着主碰撞阶段大规模的岩浆事件,在冈底斯弧背断隆带上形成沙让钼矿等以壳源成矿金属元素组合为特征的成矿事件。
程巴斑岩型钼矿床形成于30Ma左右,矿床位于南冈底斯南缘、紧靠雅鲁藏布江缝合带,是碰撞过程中最早与印度大陆接触的部位。随着印—亚大陆碰撞过程不断发展,到晚碰撞阶段其陆壳增厚已经累积至高峰,增厚的陆壳使新生地壳发生熔融作用并向上侵位形成程巴矿集区成矿岩浆事件。程巴矿区30.4Ma花岗岩及尼木县东部曲林附近32.5Ma的似斑状二长花岗岩的发现(Harrison et al., 2000;Ji Weiqiang et al., 2009),证实了该期岩浆事件的存在。
中新世,随着俯冲的印度大陆陆壳边缘岩石圈板片的断离(Miller et al., 1999;Mahéo et al., 2002),软流圈物质沿断离板片窗上涌,诱发了亚洲大陆岩石圈地幔熔融。由此形成的幔源岩浆上侵并加热增厚的下地壳物质形成壳—幔岩浆混合(Mahéo et al., 2002;Hou Zengqian et al., 2009),在东西向伸展的构造背景下形成了冈底斯带钾质钙碱性熔岩、超钾质—钾质岩浆事件,数量众多的含矿斑岩体(Mahéo et al., 2002;曲晓明等,2002;Hou Zengqian et al., 2004;赵志丹等,2006)及中新世大规模的斑岩成矿事件。邦铺、汤不拉、达布、驱龙、甲玛等矿床成岩成矿时代与此次大规模岩浆事件时代基本一致,该期钼成矿作用系印亚大陆碰撞后伸展背景下,斑岩成矿作用所致。
(1)冈底斯东段钼多金属矿床类型以斑岩型和斑岩—矽卡岩复合型为主,空间上主要分布于南冈底斯南缘至冈底斯弧背断隆带上。厘定出了冈底斯东段5期主要钼成矿事件。分别为早白垩世哈海岗钨钼铅锌成矿事件;古新世列廷冈和亚贵拉铁钼铅锌矿成矿事件;始新世沙让钼成矿事件;渐新世程巴和努日铜钼钨成矿事件为代表;中新世邦铺、驱龙、甲玛等钼铜铅锌成矿事件。
(2)对比分析了冈底斯东段独立钼矿、钼(铜)矿、铜(钼)矿和钼多金属矿床成矿岩浆岩特征。独立钼矿成矿岩浆岩更偏酸性,铜(钼)矿成矿岩浆岩酸性程度有所降低;稀土元素和微量元素组成方面,各矿床类型之间存在差异,反映了成矿岩浆岩成因与形成构造环境的不同;独立钼矿床和以钼为主的矿床LREE/HREE比值和δEu值总体较低;斑岩铜(钼)矿δEu值总体较高,而斑岩—矽卡岩多金属矿床LREE/HREE比值则较大。独立钼矿及以钼为主的矿床成矿岩浆岩[n(87Sr)/n(86Sr)]i组成相对稳定;以铜成矿为主的矿床其[n(87Sr)/n(86Sr)]i值相对较小,显示幔源物质加入的特征;钼多金属矿床其[n(87Sr)/n(86Sr)]i变化范围相对较宽,更多显示出壳源物质广泛加入的特征。
致谢:野外地质调查过程中得到了成都理工大学杨毅博士和冷秋锋博士的热心帮助,稿件审理过程中各位评审专家和编辑部老师提出了诸多宝贵意见,在此一并表示感谢。