西藏多龙矿集区拿顿铜金矿床成矿时代的厘定及其找矿指示意义*

孙 嘉，毛景文，王佳新**，姚佛军 ，李玉彬

（1 中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用和资源评价重点实验室，北京 100037；2 西藏自治区地质调查院，拉萨西藏 85000）

斑岩铜矿系统（Porphyry Copper System，Silli‐toe,2010）是目前世界上最重要的成矿系统之一，该系统铜、钼、金的产量分别占到了全世界的3/4、1/2和1/5，因此，众多国内外矿床学家对其开展了大量的研究工作，并取得了丰硕的成果（芮宗瑶等，1984；曲晓明等，2001；杨志明等，2008；侯增谦等，2012；毛景文等，2014；Gustafson et al., 1975；Ulrich et al.,2002；Seedorff et al., 2005；Richards, 2011；Yang et al.,2019）。近年来，成矿年代学成为了斑岩铜矿系统的研究热点，通过准确厘定成矿年龄和热液演化时限可为查明成矿作用机制、构建矿床成因模型、指导找矿勘查工作提供有效的科学依据（Arribas et al.,1995; Quadt et al., 2011; Chiaradia et al., 2013; Li et al.,2017;Chang et al.,2017）。

多龙是西藏地区继玉龙、驱龙等斑岩矿床之后新发现的具有世界级规模的斑岩铜金矿集区（唐菊兴等，2014；宋扬等，2017）。多龙矿集区位于藏北班公湖-怒江缝合带，这也指示了该缝合带可能成为西藏地区又一个重要的斑岩铜矿带（唐菊兴等，2016）。此外，矿集区内已发现多种矿化类型，例如斑岩型（多不杂，张志等，2014）、浅成低温热液型（拿顿，王松等，2017）以及斑岩和浅成低温热液叠加共生型（铁格隆南，杨超等，2014；李光明等，2015），构成了完整的斑岩铜矿系统（Sillitoe，2010），为了解斑岩铜矿系统成矿作用机制、建立找矿勘查模型提供了良好的条件。

目前，矿集区内已发现的矿床主要位于矿区中部和北部。近年来，在区内西南部新发现了拿顿浅成低温热液型铜金矿，指示了矿集区仍具有较好的找矿潜力。初步的资源评价工作显示，拿顿铜金矿具有较高的铜金品位（铜品位0.75%，金品位1.45 g/t），估算（333+334）铜金属资源量2.16×104t；（333+334）金资源量3.98 t（王松等，2017；孙嘉等，2019）。前人研究表明，该矿区发育2 期花岗闪长斑岩，并分别在角砾岩筒形成的前后侵位，通过对上述两期岩体开展锆石U-Pb 年代学研究，推测角砾岩筒和铜金矿化可能形成于116～119 Ma（Li et al.,2016）。本次工作在拿顿铜金矿发现了可能存在更晚阶段成矿作用的地质证据，因此，对其开展了年代学研究，以此为准确厘定拿顿成矿时代提供新的证据，同时也为后续找矿勘查工作提供新的思路。

1 区域地质

多龙矿集区位于班公湖-怒江缝合带北缘（图1a），该缝合带在中国延伸长达2400 km，横跨青藏高原中部。近年来在该带开展的地质调查和资源评价工作发现，该缝合带两侧发育多个斑岩-矽卡岩型矿床，指示了良好的找矿勘查潜力（曹圣华等，2004；2006；杜德道等，2011；Geng et al., 2016）。同时，岩石学研究工作表明该缝合带的存在代表了已消失的特提斯班公湖-怒江洋盆（Zhu et al.,2016）。

矿集区内出露地层自老到新主要为：下三叠统、下侏罗统、下白垩统、新近系等。此外，断裂构造也极为发育，并具长期性，多期次活动特征，总体有近东西向、北东向、北西向3 组。区内岩浆活动十分频繁，基性、中酸性、酸性岩体均有出露，而岩体产出规模一般较小，其分布模式明显受北东向断裂构造控制（图1b）。年代学研究表明，岩浆活动主要集中于早白垩世（120～105 Ma，李金祥，2008；Li et al.,2011）。

2 矿床地质

拿顿矿区内出露地层为中侏罗统曲色组和下白垩统美日切组（图2）。其中，中侏罗统曲色组为灰色中-薄层状含绢云母石英粉砂岩夹深灰色泥岩，其间可夹浅绿灰色薄层状硅质岩。粉砂岩发育水平层理、正粒序层理及槽状交错层理，粉砂岩底界清楚，向上过渡，具向上变细的基本层序。下白垩统美日切组主要为安山岩、安山玢岩、安山质玄武岩。矿区主要发育2组断裂构造，东西向F3逆冲断层从矿区中部通过，北东向F9断层具压扭性断层特点，并从矿区东部通过，拿顿铜金矿化产于2个断层的交汇部位。此外，矿区地表可见蚀变岩盖（Lithocaps）广泛发育（孙嘉等，2019），指示了强烈的热液活动特征。

图1 多龙矿集区大地构造位置示意图（a）和地质特征简图（b）（据陈红旗等，2015修改）1—第四系沉积物；2—新近系康托组；3—早白垩世高Nb玄武岩；4—早白垩世每日切错组火山岩；5—早白垩世中酸性侵入岩；6—侏罗系曲色组一段；7—侏罗系曲色组二段；8—侏罗系色哇组一段；9—侏罗系色哇组二段；10—三叠系日干配错组；11—断层；12—斑岩型和浅成低温热液型矿床BNSZ—班公湖-怒江缝合带；IYSZ—雅鲁藏布江缝合带Fig.1 Simplified tectonic（a）and geologic（b）maps of the Duolong ore district(modified from Chen et al.,2015)1—Quaternary;2—Neogene Kangtuo Formation;3—Cretaceous basaltic lava;4—Cretaceous Meiriqiecuo Formation;5—Cretaceous intermediate intrusions;6—Jurassic Quse Unit(Ⅰ);7—Jurassic Quse Unit(Ⅱ)；8—Jurassic Sewa Unit(Ⅰ)；9—Jurassic Sewa Unit(Ⅱ)；10—Triassic Riganpeicuo Formation；11—Faults；12—Porphyry and epithermal deposits BNSZ—Banggong-Nujiang suture zone;IYSZ—Indus-Yarlung suture zone

图2 拿顿矿区地质特征简图1—侏罗系曲色组石英砂岩；2—白垩系每日切错组火山岩；3—早白垩世花岗闪长斑岩；4—角砾岩筒；5—断层；6—钻孔；7—铜金矿体Fig.2 Simplified geologic map of the Nadun Cu-Au deposit 1—Jurassic Quse Unit,quartz sandstone;2—Cretaceous Meiriqiecuo Formation;3—The early Cretaceous granodiorite porphyry;4—Diatreme breecias;5—Fault;6—Drill hole;7—Cu-Au orebody

钻孔品位分析结果表明，拿顿矿区部分钻孔具有较好的铜金品位（图3a）。该矿区钻孔编录和地表填图表明，区内共发育3期岩浆岩。其中，第一期岩浆岩出露于地表，岩性为花岗闪长斑岩（（119.1±1.3）Ma，Li et al.,2016），该岩体已受后期热液改造并发生了强烈泥化蚀变（图3b、c）。第二期岩浆岩主要以角砾形式出现，其岩性为花岗闪长斑岩（图3d），该岩体手标本浅黄色，斑状结构、块状构造，高岭土化、绢云母化蚀变局部发育，斑晶主要为斜长石（约占25%），呈自形-半自形板状，聚片双晶环带构造发育；角闪石（约占10%），呈自形-半自形斑状产出；石英（约占15%），呈他形粒状或浑圆状。基质主要以石英、斜长石、磁铁矿等矿物为主，表现为显微嵌晶结构。此外，Li 等（2016）报道第三期花岗闪长斑岩（（116.1±1.3）Ma）呈岩脉状，切割了角砾岩筒及第二期花岗闪长斑岩。

图3 拿顿矿区典型钻孔（zk001）铜金品位变化特征及典型手标本和镜下照片a.拿顿矿区典型钻孔铜金品位变化图；b.拿顿矿区地表产出的第一期花岗闪长斑岩，手标本可见该岩体已发生强烈蚀变；c.第一期花岗闪长斑岩中斜长石斑晶发生泥化蚀变，正交偏光；d.第二期花岗闪长斑岩角砾和石英粉砂岩角砾被石英（Qz）-黄铁矿（Py）-黄铜矿（Ccp）等热液矿化和硫化物胶结充填；e.黄铜矿（Ccp）-斑铜矿（Bn）-蓝辉铜矿（Dig）同生并交代早期黄铁矿（Py）；f.角砾岩筒被石英（Qz）-明矾石（Alu）-黄铜矿（Ccp）-硫砷铜（En）矿脉切穿；g.自然金（Au）与黄铜矿（Ccp）、斑铜矿（Bn）同生并交代早期黄铁矿（Py）；星号代表测年样品采样位置，116.1 Ma为Li 等,2016报道的第三期花岗闪长斑岩锆石年龄Fig.3 Drill hole logs showing copper and gold grades and representative samples for drill hole(001)from the Nadun prospect a.Variation of copper and gold grades of representative drill core at Nadun;b.Outcrops of early-formed granodiorite porphyry,showing intense alter‐ation;c.Plagioclase phenocryst was intensely altered,early-formed granodiorite porphyry,PPL;d.Igneous clasts and sediment clasets cemented by quartz,pyrite,and chalcopyrite;e.Chalcopyrite,bornite,and digenite coexist with each other and replace pyrite,XPL;f.Hydrothermal breccia cut by quartz-alunite-chalcopyrite-enargite vein;g.BSE image shows gold and chalcopyrite occur as disseminates in the quartz in hydrothermal breccia.Abbreviations:Plag—Plagioclase;Py—Pyrite;Ccp—Chalcopyrite;Bn—Bornite;Dig—Digenite;Au—Gold;En—enargite;Alu—alunite;En—enargite;PPL—plane-polarized light,XPL—cross-polarized light,asterisk represents sampling sites,the 116.1Ma granodiorite porphyry was reported by Li et al.,2016

钻孔测试数据和镜下观察结果显示，拿顿铜金矿体主要赋存于角砾岩筒中（含量＞90%），少部分产于曲色组围岩中。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿等为主（图3e），脉石矿物主要为石英、重晶石和硬石膏，蚀变类型以泥化（包含高岭石、地开石等黏土矿物）和绢云母化为主。该矿区角砾岩筒成分复杂，角砾包含石英粉砂岩、泥岩、花岗闪长斑岩等多种岩石组分，而胶结物则主要由石英、黄铁矿等热液矿物和硫化物组成（图3d），这也指示了角砾岩筒的形成与部分铜金矿化同时发生。此外，该角砾岩筒及同期的铜金矿化被部分石英-明矾石脉体切穿，进一步表明该地区成矿作用可划分为2个阶段：①早阶段矿化与角砾岩筒同时形成，表现为石英-斑铜矿-黄铜矿-蓝辉铜矿±黄铁矿±闪锌矿±方铅矿±砷黝铜矿±重晶石±硬石膏等矿物以胶结物的形式充填于角砾岩筒中，并伴有泥化、绢云母化等蚀变产出。金矿化也主要形成于该阶段（图3g）；②晚阶段矿化主要以脉体形式产出，表现为石英-明矾石-斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿±蓝辉铜矿±硫砷铜矿脉切穿角砾岩筒及早阶段矿化（图3f）。

3 样品采集、分析方法和测试结果

本次工作对拿顿矿区内以角砾形式产出的花岗闪长斑岩、代表晚阶段矿化的石英-明矾石-硫化物脉开展了锆石U-Pb、明矾石40Ar-39Ar 年代学研究。采样位置及样品特征见表1。

野外采集样品首先被送至河北省廊坊市诚信地质服务公司进行粉碎、淘洗、重选，由此将锆石进行分离、富集。然后在双目镜下逐粒挑选待测锆石。随后，将所选锆石送至北京锆年领航公司进行制靶和锆石的阴极发光照射，在此基础上挑选无包体、无裂痕、矿物粒度较大和振荡环带清晰的锆石进行锆石U-Pb分析。

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Finnigan Neptune型MC-ICP-MS，激光剥蚀系统为Newwave UP 213。激光剥蚀所采用斑束直径为25 μm，频率为10Hz，能量密度约为2.5 J/cm2，载气为He。LA-MC-ICP-MS激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式。数据分析前用锆石GJ-1 进行仪器调试，使之达到最优状态，锆石U-Pb 定年以锆石GJ-1 为外标。测试过程中在每测定5-7 个样品前后重复测定两个锆石GJ1 对样品进行校正,并测量1 个锆石，观察仪器的状态以保证测试的精确度。数据处理采用ICPMSDataCal 程序,锆石年龄谐和图用Isoplot 3.0 程序获得。详细的实验测试过程可参见侯可军等（2009）。实验结果请见表2。

明矾石样品首先在河北省廊坊诚信地质服务公司进行手工挑选，然后将样品送至中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室进行测试。测试过程首先用纯铝铂纸将样品包装成直径约6 mm 的球形，封闭于内径为0.8 cm、长约2.5 cm的石英玻璃瓶中，置于中国原子能科学研究院进行中子照射，照射时间为24 h，中子通量为2.2464×1018 ncm−2。矫正因子为：(36Ar/37Ar)Ca=0.000 261±0.000 014，(39Ar /37Ar)Ca=0.000 724 ± 0.000 028，(40Ar /39Ar)K=0.000 880±0.000 023。详细的实验流程请参照Wang等（2006）。等时线和坪年龄的计算所用软件为ArArCALC (Koppers, 2002)。本次实验年龄误差置信为2σ，实验结果见表3。

表1 拿顿矿区年代学样品采样位置与样品特征描述Table 1 The locations and descriptions of samples for geochronological studies from Nadun ore district

表2 拿顿矿区花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄Table 2 Results of U-Pb dating of Zircons from Nadun granodiorite porphyry

本次研究结果显示花岗闪长斑岩锆石粒径较大，多分布于100～150 μm 之间，晶型为自型-半自型六边形或短柱状，长短轴之比为1∶1～3∶1，CL图像显示绝大多数锆石发育明显的振荡环带或扇形分带，锆石Th/U 介于0.5～1.1，显示出明显的岩浆锆石特征，17 个有效结果分析点得到的208Pb/236U 加权平均年龄为（117.5±0.7）Ma（图4a、b）。同时，明矾石样品经过11 个阶段分步加热，温度区间为650～1400℃，其中2-8 温阶（730～1150℃）所获得的表面年龄值之间差异较小，计算所得坪年龄值为（111.3±2.5）Ma(MSWD=0.58) ，其反等时线年龄为（110.3±3.8）Ma(MSWD=0.6)，（40Ar/36Ar）i=（298.7±8.5）（图4c、d）。拿顿明矾石坪年龄和等时线年龄均在误差范围内重合，并且（40Ar/36Ar）i值和大气值相似（295.5），说明所测数据可信，测试年龄可代表蚀变矿物形成的年龄。

表3 拿顿矿区明矾石40Ar/39Ar年龄Table 3 Results of 40Ar/39Ar dating of Nadun lunie

图4 拿顿矿区以角砾形式产出的花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄图谱（a、b）和明矾石40Ar-39Ar坪年龄和等时线年龄图谱（c、d）Fig.4 Zircon U-Pb ages of granodiorite porphyry,occurring as clasts in the breccia pipe(a,b)and 40Ar-39Ar spectrum and isochronal age diagrams of alunite from the Nadun prospect(c,d)

4 讨 论

4.1 拿顿成矿年龄和多龙矿集区年代学架构

Li 等（2016）在拿顿矿区开展的年代学工作表明，出露于地表并受热液流体交代影响的第一期花岗闪长斑岩形成于（119.1±1.3）Ma，而第三期切割角砾岩筒的花岗闪长斑岩形成于（116.1±1.3）Ma，因此，提出与角砾岩筒同时形成的早阶段矿化形成于116～119 Ma。本次工作对角砾岩筒中以角砾形式产出的第二期花岗闪长斑岩开展了年代学研究，结果显示其形成于（117.5±0.7）Ma，进一步指示了早成矿阶段矿化形成于116～117 Ma。本次钻孔编录结果表明，角砾岩筒及早阶段矿化被石英-明矾石-硫化物脉切割（图3f），指示矿区内发育两阶段成矿事件。本文对石英-明矾石-硫化物脉开展了明矾石40Ar-39Ar年代学研究，结果显示该脉体形成于(111.3 ± 2.5)Ma。因此，前人和本次年代学工作表明，拿顿地区存在2 阶段成矿作用，早阶段形成于116～117 Ma，而晚阶段形成于111 Ma。

目前，矿集区中部和北部已发现了4 个大型-超大型矿床（铁格隆南、拿若、多不杂和波龙）。前人通过锆石U-Pb、辉钼矿Re-Os、钾长石和绢云母Ar-Ar等多种分析测试方法，对上述矿床开展了详细的年代学研究（曲晓明等，2006；李金祥，2008；佘宏全等，2009；祝向平等，2011；陈华安等，2013；方向等，2015；李玉彬等，2019；Li et al., 2011；Li et al., 2013；Lin et al., 2017；Ding et al., 2017; Li et al., 2017；Sun et al., 2017；Zhu et al., 2017; Zhang et al., 2018；Yang et al.,2020），所获年龄数据主要集中于116～120 Ma之间（表4）。与此同时，矿集区西南部已发现地堡那木岗、拿厅和拿顿3 个铜金矿床。年代学研究结果显示，该地区的成矿作用可大致分为2 期，第一期成矿作用形成于116～122 Ma，表现为地堡那木岗（122 Ma，林彬等，2016）、拿厅（118 Ma，李玉彬等，2019）、拿顿（116～117 Ma，Li et al.,2016）均有该时限范围内的含矿岩体产出。而第二期成矿作用主要形成于地堡那木岗和拿顿，成矿时限为111～112 Ma（韦少港等，2017；乔东海等，2017）。上述数据表明，多龙矿集区的成岩与成矿作用过程具有长期性、多期次的特征，而该特征可能也是导致多龙矿集区可以成为世界级铜金矿集区的重要因素。

表4 西藏多龙矿集区含矿岩体和热液矿物年代学数据总结Table 4 Summary of published age data of mineralizedporphyry intrusions and hydrothermal minerals

4.2 拿顿成矿年龄的找矿指示意义

前人研究表明，斑岩成矿系统内浅成低温热液型矿化与斑岩型矿化具有直接的成因联系，前者所需的成矿物质与成矿流体均直接来源于后者，因此上述2 类型矿化通常结伴产出，并且两者均有可能具备良好的Cu、Au 品位（Arribas et al.,1995；Heden‐quist et al.,1998；Chang et al.,2011）。

目前，拿顿铜金矿找矿勘查工作仍处于起步阶段，矿物学与流体包裹体研究表明该矿床具有浅成低温热液型矿化特征，然而与之相关的斑岩型矿体仍未被发现。野外地质调查和年代学研究表明，拿顿矿区成矿作用可分为早晚2 阶段，分别形成于116～117 Ma和111 Ma，因此,后续找矿勘查工作应注意该地区可能存在2 期含矿岩体，并有可能在矿体附近不同的位置产出。此外，还需注意的是地堡那木岗矿床已发现形成于111～112 Ma 的含矿岩体（韦少港等，2017；乔东海等，2017），同时铁格隆南矿床也新发现存在111 Ma 的热液活动（Yang et al.,2020）。本次获得的拿顿含矿热液脉体的明矾石40Ar-39Ar 年龄（111 Ma）进一步证实多龙矿集区存在111 Ma 的成矿事件。因此，后续找矿勘查工作应注意多龙矿集区内可能存在更多形成于111 Ma 而未被发现的矿床。

5 结 论

本次年代学研究表明，拿顿矿区角砾岩筒中以角砾形式产出的花岗闪长斑岩锆石U-Pb 年龄为(117.5±0.7)Ma，而前人研究表明该角砾岩筒被后期花岗闪长斑岩（116.1±1.3 Ma）侵入，上述证据指示了该角砾岩筒及与其同期形成的铜金矿化形成于116～117 Ma。此外，明矾石40Ar-39Ar 年代学测试结果显示，切穿该角砾岩筒的石英-明矾石-硫化物脉形成于(111.3± 2.5) Ma，这也表明，拿顿矿区成矿作用具有多阶段性的特征。因此，后续找矿勘查工作中需注意，该矿区可能存在多期与浅成低温热液矿化有关的成矿岩体。