班公湖-怒江成矿带多龙矿集区北缘早白垩世究浅西I型花岗岩的成因

张 红，刘 洪，刘书生，马东方，张 海，黄瀚霄，闫国强

(中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081)

班公湖-怒江成矿带多龙矿集区北缘早白垩世究浅西I型花岗岩的成因

张 红，刘 洪，刘书生，马东方，张 海，黄瀚霄，闫国强

(中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都610081)

多龙矿集区北侧的究浅西铜金矿床与早白垩世究浅西岩体有关，该岩体主要岩性为石英二长斑岩，LA-ICP-MS方法测得石英二长斑岩锆石206Pb/238U年龄加权平均值为120±1Ma(MSWD=1)，属于早白垩世，与扎普-多不杂岩浆弧内的普让(116±2Ma)、青草山(122±1Ma)、多不扎(121.6±2.0Ma)以及波龙(119～120Ma)等岩体侵位时间基本一致。该岩体含角闪石、黑云母、磁铁矿等富铁镁质矿物，无堇青石、白云母等富铝矿物，高SiO2(63.66%～67.12%)，高K2O(43.60%～4.65%)，总碱(K2O+Na2O)含量高(7.94%～8.96%)，低Al2O3(1.83%～2.33%)，中等CaO含量(2.94%～4.15%)的特征。里特曼指数(σ43)为2.71～3.31，A/CNK值为：0.84～0.93。在CIPW标准矿物计算中，出现了透辉石而未出现刚玉。在ACF图解上，样品落于I型花岗岩范围内，Th、Y与Rb，Pb与SiO2含量正相关，P2O5与SiO2含量负相关，表明究浅西石英二长岩为高钾钙碱性准铝质的I型花岗岩。稀土元素和微量元素配分曲线均位于羌塘南缘主要早白垩世花岗岩的范围内。球粒陨石配分曲线具有向右倾斜的“海鸥”形特征，轻稀土曲线较陡，重稀土曲线较平缓，具明显的Eu异常，基本无Ce异常。原始地幔标准化蛛网曲呈像右倾斜的起伏曲线。相对富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti等高场强元素。具有较典型的岛弧岩浆岩的地球化学特征。结合区域地质演化综合分析认为，究浅西花岗岩为班公湖-怒江洋壳北向俯冲的背景下，在温度较高的条件下地壳物质发生部分熔融作用的产物。

西藏；班公湖-怒江；多龙；究浅西；I型花岗岩

班公湖-怒江缝合带作为青藏高源中部羌塘地块(QT)与冈底斯地块(GDS)的分界线(图1)，是国内外研究的热点地区之一[1-3]，备受地质学家所关注[4-8]。近年来，在该缝合带及两侧相继发现了一系列与中酸性岩浆活动有关的斑岩型、矽卡岩、浅成低温型以及造山型铜金矿多金属矿床[9-19]，如多不杂、波龙、尕尔穷、嘎拉勒、天宫尼勒、色布塔、达查以及商旭等，显示出该地区具有巨大的找矿潜力。班公湖-怒江缝合带西段的北侧为羌塘地块南缘的扎普-多不杂岩浆弧(据文献[20]的大地构造分区方案)，近年来的研究发现，该岩浆弧的大规模岩浆活动主要发生在早白垩世，这些岩浆活动与班怒带西段多龙、尕尔穷等铜金矿集区成矿作用的密切相关。

本文以与究浅西铜金矿床成矿作用密切相关的早白垩世花岗岩体为研究对象，基于岩相学、岩石地球化学和锆石U-Pb年代学的研究，探讨该花岗岩体的成因和动力学背景，促进班公湖-怒江缝合带构造岩浆作用研究的完善。

1 地质概况

究浅西铜金矿床位于西藏自治区阿里地区改则县先遣乡境内，是一个产于扎普-多不杂岩浆弧内，多龙矿集区(包括多不扎、波龙等矿床)北侧的与斑岩体有关的铜(金)多金属矿床，由西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队近年来所发现。区内地层由中二叠统龙格组(P2l)灰岩、砂岩，上三叠统日干配错群(T3R)板岩，上白垩统阿布山组(K2a)泥岩及第四系(Q)组成。中二叠统龙格组为研究区最主要的地层：其中灰岩出露面积较大，为一套灰黑色-灰白色层状灰岩，主要由方解石(95%以上)和泥沙质组成；砂岩在测区内出露面积较小，为一套灰-浅黄色薄-中厚层状硅化粉砂岩，由石英为主(90%)、岩屑矿物(10%)及具少量钙质物组成。区内岩浆岩属先遣岩体的一部分，主要为燕山期中酸性侵入岩，岩体侵入到中二叠统龙格组地层内，岩石类型主要为黑云母花岗闪长岩。岩石呈灰色，微细粒半自形粒状结构，块状构造。矿物成分为斜长石、石英、角闪石、黑云母、碱性长石和副矿物。其中斜长石约54%，半自形-自形板柱状晶体，环带结构、聚片双晶结构发育，内部可见黑云母、角闪石矿物包体，具弱绢云母化现象；石英约20%，它形柱粒状晶体，内部可见斜长石矿物包体；角闪石约13%，半自形-自形柱状晶体，具黑云母化-绿泥石化现象；黑云母约5%，自形-半自形片状晶体，具绿泥石化及褪色现象；碱性长石约6%，半自形-自形板柱状晶体，可见发育格子双晶的微斜长石(主)和发育条纹结构(次)的条纹长石，内部可见斜长石、石英等矿物包体，保存新鲜；副矿物约2%，半自形-自形柱粒状晶体等，成分有磁铁矿、钛铁矿、榍石、锆石等。

究浅西矿区内可见大量中酸性花岗闪长岩侵入到中二叠统龙格组灰岩中，在接触带普遍形成矽卡岩。主要岩石类型有、大理岩化灰岩、绿帘石榴磁铁矿化矽卡岩等。区内变质作用主要为接触变质作用；在碳酸盐岩中接触交代变质岩为矽卡岩，中基性岩为钠长石+绿帘石+阳起石+绿泥石(+石英+黑云母)。接触-交代变质岩；区内气-液蚀变岩多分布于火山岩分布部位、区内较大型的岩体外围及附近，其蚀变作用表现为不同程度的硅化(次生石英岩化)、矽卡岩化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、磁铁矿化、褐铁矿化等。矽卡岩多呈似层状，透镜状产出，粒状变晶结构，斑杂状、条带状构造，主要矿物成分为钙石榴石、石英，少量方解石、透辉石、符山石、绿泥石、绿帘石及黏土矿物等。究浅西花岗岩体地表在西南部含磁铁矿化，通过钻孔验证，矿化基本集中在青盘岩化带和钾化带中，矿石呈块状构造、脉状构造、浸染状结构、稀疏浸染状结构等。矿石矿物为磁铁矿、褐铁矿、孔雀石，脉石矿物为绿泥石、绿帘石、石英等。矿化元素以Fe为主，并伴有Pb、Ag、Cu。

1-第四系；2-上白垩统阿布山组泥岩；3-上三叠统日干配错群板岩；4-中二叠统龙格组灰岩、砂岩；5-石英二长斑岩斑岩；6-矽卡岩；7-矽卡岩化铜金矿化带；8-断层；9-采样位置图1 究浅西地区地质简图

2 采样及分析方法

5件样品均为究浅西矿区新鲜的石英二长斑岩斑岩，每件样品均进行了野外及手标本观察、薄片鉴定及全岩主量、稀土、微量元素分析，1件石英长正长花岗岩样品进行了锆石U-Pb年代学分析。岩石呈灰白色-深灰色，中粗粒结构、块状构造,主要为石英(18%±)、碱性长石(35%±)、斜长石(35%±)，同时少量黑云母(4%±)、黑云母(3%±)、黄铁矿(3%±)、磁铁矿(2%±)。

(a)、(b) 石英二长斑岩斑岩与围岩接触关系照片；(c)、(d) 石英二长斑岩斑岩单偏镜下(-)与正交镜下(+)照片(P2l-中二叠统龙格组灰岩、砂岩；ηοπ-石英二长斑岩斑岩；SK-矽卡岩；q-石英；Pl-斜长石；Bi-黑云母；Py-黄铁矿)图2 野外及显微镜下照片

主量、稀土、微量元素分析在国土资源部中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)，依据《硅酸盐岩石化学分析方法》(GB/T 14506.28—93)进行，检测时室内温度为18～25 ℃,湿度为35%～65%。主量元素采用AXIOS-X荧光光谱仪测定，分析精度优于5%；微量元素由ICP-MS法测试，采用等离子质谱(X-series)测定分析，分析精度优于5%。锆石的分选工作在广州拓岩检测技术有限公司完成，背散射电子相、锆石阴极发光图像分析在北京锆年领航科技有限公司完成。锆石U-Pb同位素定年和微量元素含量均在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS同时分析完成，GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF 193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成,ICP-MS型号为Agilent 7500a，详细的仪器参数和分析流程见文献[21]。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合，激光剥蚀系统配置有信号平滑装置[22]。本次分析的激光束斑为32 μm。U-Pb同位素定年和微量元素含量处理中采用锆石标准91500和玻璃标准物质NIST610作外标分别进行同位素和微量元素分馏校正。每个时间分辨分析数据包括大约20～30 s空白信号和50 s样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal[23-25]完成。

3 分析结果

3.1主量元素

测试分析结果显示(表1)：究浅西石英二长斑岩岩具有高SiO2(63.66%～67.12%)，高K2O(43.60%～4.65%)，总碱(K2O+Na2O)含量高(7.94%～8.96%)，低Al2O3(1.83%～2.33%)，中等CaO含量(2.94%～4.15%)的特征(图3(a))。里特曼指数(σ43)为2.71～3.31，属于高钾钙碱性系列岩石(图3(b))。A/CNK值为：0.84～0.93，属于准铝质系列岩石(图3(c))。

3.2稀土元素与微量元素

稀土元素配分曲线(图4(a))采用C1球粒陨石标准化，微量元素配分曲线(图4(b))采用原始地幔标准化。究浅西石英二长斑岩岩稀土元素和微量元素配分曲线均位于羌塘南缘主要早白垩世花岗岩的范围内。球粒陨石配分曲线具有向右倾斜的“海鸥”形特征，轻稀土曲线较陡，重稀土曲线较平缓，具明显的Eu异常， 基本无Ce异常。原始地幔标准化蛛网曲呈像右倾斜的起伏曲线。高场强元素(HFSE)和大离子亲石元素(LILE)有较明显的分异，相对富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti等高场强元素。

表1 究浅西地区石英二长斑岩岩主量元素、微量元素含量

3.3锆石U-Pb年龄

对石英二长斑岩斑岩样品中挑取的锆石进行了测试，测点都选择在韵律环带结构清晰的部位，分析位置和结果见图5及表2。所测锆石都是透明、晶形较好，具有典型的岩浆锆石密集振荡型环带，各锆石的Th和U之间显示出较好的正相关性(表2)，与典型的岩浆锆石特征[40]相符合。本次测试的16个分析点206Pb/238U表面年龄在118～123 Ma之间，其加权平均值为120±1 Ma(MSWD=1.0)(图4)，代表石英二长斑岩体的结晶年龄。

图3 岩石类型和系列划分图解(注：(a) 底图据文献[26]；(b) 底图据文献[27-28]；(c) 底图据文献[29])

图4 稀土元素球粒陨石标准化分布形式和微量元素原始地幔标准化蛛网图(注：球粒陨石标准化数据来自文献[30]，原始地幔标准化数据来自文献[31]，青草山花岗岩数据据文献[32]；普让花岗岩数据据文献[33]，羌塘南缘早白垩世数据据文献[32-39])

图5 锆石的阴极发光图像和锆石U-Pb年龄谐和图

表2 锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果表

4 讨 论

4.1岩石类型厘定

在FeOT/MgO-Ga/Al判别图解(图8(a))上，究浅西样品远离A型花岗岩范围，落在未分异的I、S、M花岗岩的范围内。究浅西石英二长斑岩矿物成分中含角闪石、磁铁矿等副矿物，无白云母、堇青石和石榴子石等含铝矿物，A/CNK=0.84～0.93，为准铝质花岗岩(图3(c))，在ACF图解上，样品落于I型花岗岩范围内，CIPW标准矿物计算未出现刚玉(C)而出现了磷灰石(3.33%～6.35%)暗示是壳幔同熔的结果。磷灰石在I型和S型花岗岩浆中这种不同行为已被成功地用于区分I型和S型花岗岩类[40,41]。究浅西石英二产斑岩P2O5与SiO2含量增加而降低(图6(e))与I型花岗岩演化趋势一致，Pb与SiO2的正相关关系也表现为I型花岗岩的演化趋势(图6(d))。这种趋势还得到Th、Y、Rb相关趋势的的支持(图6(b)和图6(c))，以上证据表明，究浅西石英二长岩准铝质的高钾钙碱性I型花岗岩。

4.2岩石成因

通常认为I型花岗岩是地壳火成岩部分熔融所形成的[46]。近年研究显示，除壳内中基性火成岩外，壳内变质岩部分熔融，以及幔源组分的加入均可以形成I型花岗岩[47]。相对富集LREE、LILE元素而相对亏损HFSE，不相容元素Nb-Ta-Ti具有明显的负异常，表明究浅西岩体源区有陆壳物质参与；其Nb/Ta比值为9.47～12.9，接近平均地壳值(11～13[48])，Zr/Hf比值范围为34.8～39.8，接近并略高于壳源岩石(约33[49-50])；以及负Eu异常(δEu=0.699～0.886)等特征，较低的Mg#(43～53.5)，暗示这些岩石不可能是地幔橄榄岩源区部分熔融形成的，其源岩可能为地壳物质。

我们认为究浅西石英二长岩主要起源于地壳物质的部分熔融，在演化过程中经历了黑云母和钾长石等矿物的分离结晶作用。

图6 岩石成因判别图解(注：(a),(d),(f):底图据文献[42,43];(b),(c):底图据文献[44];e:底图据文献[45])

图7 岩浆结晶分异图解

4.3岩浆活动动力学背景

尽管班公湖-怒江缝合带的构造演化时限及俯冲方向等问题仍存在争论，但就目前区域已有研究资料来看，早白垩世中晚期很可能是一个重要的缝合带闭合时间节点。拉萨地块北部尼玛地区，拉萨地块北部尼玛地区在125～118 Ma出现的海相向非海相转变的记录[6]、大约在110 Ma就已经为陆内环境[2]，究浅西石英二长斑岩富集轻稀土，高场强元素亏损，稀土元素和微量元素配分曲线均落于羌塘南缘岛弧花岗岩微量元素范围内，显示出较典型的岛弧花岗岩的特点。在花岗岩Rb-(Y+Nb)构造环境判别图(图8(a)和图8(b))中，究浅西花岗岩及附近的普让、青草山花岗岩样品均落入火山弧花岗岩范围内。由此可见，青草山花岗岩极有可能形成于碰撞前的岛弧环境。已有年代学研究表明，大约在110 Ma，在改则地区，班公湖-怒江洋俯冲消减可能结束，而进入到了陆内环境。羌塘地块南缘究浅西地区的花岗岩体(122±1 Ma)与附近的青草山(122±1 Ma[32])、普让(116±2 Ma[33])、多不杂(121.6±2.0 Ma[35])以及波龙(119～120 Ma[9])等花岗岩的年龄接近，可能都形成于与班公湖-怒江洋闭合前的岛弧环境。

图8 青草山地区岩浆构造环境和岩石性质判别图解

5 结 论

1) 究浅西石英二长斑岩结晶年龄为120±1 Ma(MSWD=1)，表明其岩浆活动属早白垩世。

2) 究浅西石英二长斑岩为起源于地壳物质的部分熔融的准铝质高钾钙碱性I型花岗岩，在演化过程中经历了黑云母和钾长石等矿物的分离结晶作用。

3) 究浅西石英二长斑岩与羌塘南缘其他早白垩世花岗岩类一致，均形成于与班公湖-怒江洋闭合前的岛弧环境。

致谢研究工作得到中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质大学多位同志的帮助，审稿人和编辑部老师提出了许多建设性意见，在此表示衷心感谢。

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PetrogenesisoftheearlyCretaceousJiuqianxiI-TypeGraniticPluton,Bangonghu-Nujiangmetallogenicbelt,northernTibet

ZHANG Hong,LIU Hong,LIU Shusheng,MA Dongfang,ZHANG Hai,HUANG Hanxiao,YAN Guoqiang

(Chengdu Center,China Geological Survey,Chengdu610081,China)

The Jiuqianxi copper-gold deposit on the northern side of the Duolong ore concentration area has relationship with the Early Cretaceous Jiuqianxi rock mass,Quartz Monzonite Zircon is measured by LA-ICP-MS method which is mainly composed of Quartz Monzonite Zircon belongs to the Early Cretaceous,and a weighted mean206Pb/238U age of120±1Ma (MSWD=1) for Zircon,and the age of its emplacement is basically the same as PuRang (116±2Ma),Grass Mountain (122±1Ma),DuoBuza (121.6±2.0Ma) and Duolong (119～120Ma) in the arc magmatic rocks of ZaPu-DuoBuza.This type of rock body has characteristics of Fe amp; Mg-rich mineral (such as amphibole,biotite and magnetite etc.) and Al-rich mineral (such as cordierite and white mica etc.),high SiO2(63.66%～67.12%),high K2O (43.60%～4.65%),high alkali (K2O+Na2O) (7.94%～8.96%),lower Al2O3(1.83%～2.33%),medium CaO (2.94%～4.15%).Rittman index (σ43) is2.71～3.31,and the A/CNK value is0.84～0.93.In the calculation of CIPW standard mineral,diopside is appeared,but corundum not appeared.the ACF diagram of sample is in the range of I type granite,Th and Y are positively correlated with the content of Rb,Pb is positively correlated with the content of SiO2,and P2O5is negatively correlated with the content of SiO2,which indicate that the Jiuqianxi quartz Monzonite is I type granite with highly kalium amp; calc-alkaline metaluminous.REE (Rare Earth Elements) and trace element distribution curves are all in the range of the main early cretaceous granite in the southern margin of Qiangtang.The REE distribution curves of chondrite show the type of “seagull” with right-dipping,steep LREE distribution curve,flat HREE distribution curve,obvious Eu abnormity,no Ce abnormity.The original mantle normalized spider web appears as a fluctuating curve of right inclining.Relative rich in large-ion lithophile elements(LIL),such as Rb,Th,U and K etc.,relative poor in high field strength elements (HFS),such as Nb,Ta,Zr,Hf,P and Ti etc..And indicating the typical geochemical characteristics of arc magmatic rocks.Combined with the regional geologic evolution analysis,it is concluded that Jiuqianxi granite is the product of partial melting of crustal materials under conditions of higher temperature,and in the background of northward subduction of Bangong lake-Nujiang oceanic crust.

Tibet；Bangong Lake-Nujiang；Duolong；Jiuqianxi；I-type granite

P581

A

1004-4051(2017)11-0162-09

2017-10-11责任编辑赵奎涛

国家重点研发计划项目资助(编号：2016YFC0600308)；中国地质调查项目资助(编号：DD20160015；DD20160026；DD20160107)；国家自然科学基金项目资助(编号：41702086)

张红(1985-)，女，硕士，工程师，主要从事矿床学、矿产勘查研究，E-mail9795712@qq.com。

刘洪(1987-)，男，硕士，工程师，主要从事矿床学、矿产勘查研究，E-mailcugliu@foxmail.com。