西藏昌都地区水系沉积物异常特征与成矿地质条件分析

王纪昆,张晓鹏,王建青,刘建,冀建军

(天津华北地质勘查总院,天津 300170)

0 引言

西藏昌都地区位于北羌塘—昌都(—普洱)成矿带(CII-4)北段(图1),主要包含昌都(段)Cu、Mo、Pb、Zn、Ag、Au、Hg、Sb、盐类成矿亚带(CII-4-2)、察雅—芒康Pb、Zn、Ag成矿小带(CII-4-2b)①,其地理坐标E97°00′～97°15′、N31°10′～31°30′。本文在西藏昌都区域地质调查的基础上②,对研究区的区域地质背景、水系沉积物异常特征进行梳理,对富碱斑岩脉源区特征及动力学背景进行分析,为该区域矿产勘查提供有益的思路和方向。

图1 胶莱盆地东北缘地质简图(据文献[19]修改)Fig.1 Geological sketch of northeast margin of Jiaolai basin a.研究区大地构造位置示意图;b.胶莱盆地东北缘地质简图1.第四系冲积层;2.下白垩统青山群火山岩;3.下白垩统莱阳群碎屑岩;4.古元古界荆山群孔兹岩系;5.早白垩世正长斑岩;6.早白垩世二长花岗岩;7.晚侏罗世二长花岗岩;8.古元古代二长花岗岩;9.韧性剪切带;10.断裂/推测断裂;11.岩金矿床;12.砂金矿床

图1 研究区成矿区带位置图Fig.1 Location map of the study area

1 区域成矿背景

西藏昌都地区位于青藏高原东部,三江流域中段北部[1];该区地处昌都—芒康盆地西北缘,区内主要出露地层为三叠系和侏罗系。

1.1 地层

昌都一带出露最老地层为中生界上三叠统。上三叠统波里拉组、阿堵拉组和夺盖拉组主要分布在昂地幅西南部及东部,朗达幅中部也有出露,整体呈NNW向展布。波里拉组由灰岩、白云岩等组成。阿堵拉组岩石组合由页岩、长石石英砂岩、夹砂岩等组成。夺盖拉组由浅变质细粒岩屑长石砂岩、细粒石英砂岩、砂质板岩等组成。

区内侏罗系出露较全,从下侏罗统到上侏罗统均有出露。其中,下侏罗统出露汪布组,主要分布在研究区的中部和东部,整体呈NNW向展布,由长石砂岩、泥质粉砂岩、泥页岩等组成;中侏罗统出露东大桥组,分布在研究区的中部和东部,其与下侏罗统汪布组呈整合接触,由泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、岩屑石英砂岩、砾岩等组成;上侏罗统出露小索卡组,只在研究区的西南角出露,整体呈北西向展布,与中侏罗统东大桥组整合接触,岩石组合主要由紫红色含铁质钙质细粒石英砂岩、暗紫红色泥页岩组成。

1.2 岩浆岩

研究区内未见火山岩,岩浆岩不甚发育,侵入岩仅有3处,但有大量的岩脉发育;该区的“造岩浆岩带”划分属于昌都-芒康侵入岩带[2]。

侵入岩。区内侵入岩浆活动微弱,岩浆岩种类较少,零星分布,岩性单一,主要分布在研究区北部昂地图幅塔召、扎玛、玛永拉、约呀日弄及玛老涌等地,朗达幅未见侵入体出露。区内侵入体多呈岩脉状产出,少量呈岩株状,岩石类型主要为正长斑岩、闪长玢岩。

脉岩。区内新发现各类岩脉30余条,主要分布在昂地幅北部和东部,主要类型有3种,以煌斑岩脉为主,其次为闪长玢岩脉、正长斑岩脉。闪长玢岩脉5条,主要出露在上三叠统多盖拉组二段中。正长斑岩脉仅见2条,出露在下侏罗统汪布组中。脉体走向主要有3组,即NW向、NE向及近EW向;脉岩多为简单的单脉,少数可见分支状,脉长数米至数十米不等,脉宽数十厘米至数米。脉体与围岩接触带多数可见数十厘米左右的接触热变质带,红色岩石角岩化呈深灰色,十分醒目。岩脉与成矿关系较密切,区内新发现的多处矿化蚀变附近均可见到岩脉出现,如玛老涌铜金矿(化)点。

1.3 构造

研究区地处澜沧江构造带(羌塘-三江复合板块北缘)与金沙江结合带之间。三江地区位于印度板块、藏滇板块和华南板块的结合部位[3],是东特提斯构造域的重要组成部分,构造线由近东西向急转为近南北向的转折部位,有其独特的地质构造特点[4]。该区历经原特提斯阶段(Pt-Pz1)、古特提斯阶段(D-T2)、中特提斯阶段(T3-K)、新特提斯阶段(E)的复杂地质碰撞的多弧盆系统演化到陆内汇聚、高原隆升等多个发展阶段[5],形成了复杂的地质构造。

区内断裂发育,主要为北西向的压性断裂构造。主断层规模大,具多期活动性质,沿断裂带有岩浆侵入。区内断裂构造划分为3组:NW-SE向、近EW向和NE-SW向,其中NW-SE向整体规模较大,推测形成时间较早,局部密集成带,压性为主,兼具扭性。

区内地层变形强烈,褶皱构造较发育。褶皱构造轴线主要为NW-SE向,形态简单,除冬各玛向斜、莫冬余背斜、比郎隆背斜和如卡巴向斜规模较大外,其它褶皱规模小并且多被断裂破坏。

1.4 区域矿产

研究区矿产资源远景较好,目前区域上已知矿床、矿(化)点达40多处,矿种达11种,以金属矿产为主(图2)。从图2中可以看出,研究区内矿产以有色金属矿(床)点分布较为广泛,其次为黑色金属和贵金属矿产,非金属矿以冶金辅助原料为主。

图2 研究区区域矿产分布简图Fig.2 Schematic map showing regional distribution of mineral resources in the study area1.金矿床;2.铜矿床;3.多金属矿床;4.铅锌矿床;5.铁矿床;6.铅矿床;7.金矿点;8.铜矿点;9.钨矿点;10.研究区范围

区内矿产成因类型以热液型为主,其次为云英岩型、碳酸盐岩层控热液脉型等。该区矿产以铜、铅、锌、银、钨、锡热液型脉状多金属矿产为主,分布在侵入体的内外接触带,目前发现的有铜、铅、锌、银、钨、锡等矿(床)点[6]。

2 水系沉积物异常特征

本次收集了研究区1∶20万化探测量资料,并在野外地质调查的基础上②,对区内地球化学特征进行研究。表1为元素区域背景统计结果。

表1 元素与分析方法和分析仪器对应表Table 1 Analysis of elements and the corresponding analytical methods and instruments

表1 元素区域背景统计结果Table 1 Statistics of background values of elements

2.1 元素区域背景特征

(1)元素区域丰度

通过统计元素浓集克拉克值(C)分析研究区内元素富集程度,大于1.2为富集,大于等于0.8小于等于1.2为元素富集与贫化不明显,小于0.8则为贫化(下同)。

本次将研究区水系沉积物元素平均值与地球陆壳土壤丰度(维诺格拉多夫,1962)之比值,称为水系沉积物元素一级浓集克拉克值(C1);将岩石中元素平均值与地球陆壳土壤丰度的比值,称为二级浓集克拉克值(C2)。表1中元素As、B、Bi、Hg、Li、Pb、Sb、Sn、W浓度克拉克值大于1.2;Ba、Cd、F、La、Rb、Th、U、Zn小于1.2而大于0.8;其它元素Ag、Au、Be、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Sr、Ti、V、Y出现贫化。其特征总结如下:

①C1值与C2值相关性较好,呈线性相关;

②As、B、Bi、Hg、Li、Pb、Sb、Sn、W呈富集状态,其中As、B富集明显;

③Ba、Cd、F、La、Rb、Th、U、Zn元素富集与贫化不明显;

④Ag、Au、Be、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Sr、Ti、V、Y出现贫化,其中部分造岩元素(Sr、Be)、部分亲铜成矿元素(Cu、Ag)以及Au、Be、Co、Cr出现贫化,特别是Au、Co、Cr出现明显贫化。

(2)元素的区域分异特征

为表明元素在区内分布的均匀程度,确定变异系数Cv小于0.4为分布均匀;大于等于0.4小于等于0.8为分布明显不均匀,即有明显的分异性;变异系数Cv大于0.8为分布极不均匀,即具有强分异特征。

表1中元素Ag、As、Bi、Cd、Hg、Pb、Sb变异系数大于0.8;Au、Ba、Cu、Mo、Sn、Sr、Zn大于0.4;B、Be、Co、Cr、F、Li、La、Mn、Nb、Ni、P、Rb、Th、Ti、U、V、W、Y、Zr素小于0.4。其特征总结如下:

①大部分铁族元素(Ni、Ti、Cr、V)及Cu、Bi、P、Sr变异系数较大,具有强分异特征;

②大部分亲铜成矿元素(Sb、Zn、As、Hg、Pb、Cd)、钨钼族元素(W、Mo)及Mn、Nb、B、Co、F、Rb、Li、Au变化系数较大,具有明显的分异性;

③部分造岩元素(Ba、Be)及U、Th、La、Y、Ag、Sn、Zr、呈均匀分布的特性。

综上,研究区浓度克拉克值高且变异系数大的元素为As、Ba、Bi、Cd、Hg、Sb、Pb、Sn、Zn,这些元素较易于成矿,它们既有丰富的物源,又有明显的聚集能力。事实上,钨在区内富集成小型矿床,金、镍以矿化点形式存在。铁族元素及Cu、Mo在研究区普遍贫化,但分异性强,有一定的聚集能力,并且在研究区附近有大量的铜矿点及矿化点分布,所以在特定的条件下也可富集成矿。B、Li、W、Zr等元素浓度克拉克值高,但变异系数小,说明上述元素分布较均匀,成矿的可能性较小。造岩元素及Be、Mn、Co、Cr、Nb、Ni、P、Ti、V、Y较贫化,变异系数小,说明上述元素分布均匀,不易集聚的特性,一般为某种岩矿的特征组分。

2.2 主要地质单元元素背景特征

(1)主要岩性单元地球化学异常特征

碎屑岩中As、Co、Ni、Sb、Cu、Pb、Zn、Cd、Ba、Sr、Li、B、U、Sn比较富集,而在黏 土岩中Hg、Sb、Mo、Sr含量急剧下降。

碳酸盐岩中Sr、Cd表现为强富集,As、Sb、Mg、Mo、Co、Nb、Hg等较为富集,其它元素显著贫化,一般仅为世界平均值的1/3左右。

变质岩由于形成时代、变质作用和岩石组分存在较大差异,发生变化,但元素的总体分布特征与原岩地球化学特征的相似性和继承性,一般来看,Sn、W、Cu、F富集,Ag、Be、Nb、Th等呈弱富集。

(2)地层元素地球化学特征

根据测试分析,研究区各地层单元元素地球化学特征如下:

三叠系。该地层中Sb、Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Co等元素比较富集,其中Au、Ag、Pb、Zn、Sb、As高于区域地球化学背景值,呈异常分布。该层位是研究区主要成矿元素的一个富集层位,对找矿十分有利。

侏罗系。该地层中Cu元素相对富集,As、Cd、Cr、Hg、Pb等元素存在少量的异常显示,而Ag、Au、Hg、Pb分布不均匀,沿澜沧江断裂带(中北部)形成局部富集。表明该地层受到澜沧江断裂带活动后期低温热液叠加的影响。

(3)岩浆岩地球化学特征

昌都地区侵入岩主要为喜山期花岗岩。该岩体特征Sn、W、Mo、Ba及稀有稀土和放射性元素多呈高背景、高异常分布,有少量的亲Cu元素异常。

W、Bi、U元素在喜山期中酸性岩中呈强富集特征,Mo、Th、Sn、Be、La等元素呈富集特征。在地球化学图上Au、Ag、As、W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、U、Th、Be、Cd、La、Sr呈高背景或异常分布。

(4)元素异常区域分布特征

研究区受澜沧江构造带控制,其化探异常带呈北西—南东向展布,区域上属澜沧江化探异常带,该带以Sn、W、Pb、Zn、Ag为主,伴生Au、Hg、Sb多金属异常。

在桑多-吉塘断裂带以东,以昌都中生代拗陷区为主体,出露地层以中生界红色碎屑岩为主,次为碳酸盐岩。岩浆活动微弱。地球化学背景较简单,变化较小,其中碎屑沉积特征是V、Ti、Ba、Li等元素或组分的丰度较高。成矿元素组合以中低温热液元素为主。Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、Cd、Ba、Sr等元素异常和矿化富集明显。在桑多-吉塘断裂带及西侧,其地球化学特征显著,出现滨达—穷玛一带向南突出的高值带。Ca、Mg、Sr、Si、Li等元素丰度相对较低,其余Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、Cd、Ba等元素丰度均较高,为高背景或高值区。该区以与中酸性岩浆和热液成矿活动有关的元素普遍富集为特征,成矿元素组合复杂,异常密集。

2.3 主要综合异常特征及推断解释

(1)小日通Au、As异常(昌都88HS-3,乙1类)

异常位于小日通向斜中,出露地层为中、下侏罗统中段紫红色砂岩、页岩夹石膏,顶部为灰岩。区域性的小日通断裂通过异常区,断裂带走向NNW。

该异常组合简单,多元素表达式Au673、As573、Hg64,此外Pb有弱小异常显示。异常以Au、As为主。Au以2×10-9圈定面积14 km2,成等轴状,平均衬值48.08;以32×10-9圈定高值带约4 km2,最高含量48.4×10-9,平均值24.25×10-9,为地壳丰度的5.6倍。As以1×10-6圈定面积48 km2,近等轴状,但浓集中心走向北西,平均衬度11.94;As最高含量586×10-6,平均值220×10-6,为地壳丰度的129.4倍。Hg异常27.21 km2,最高含量0.2×10-6,平均0.13×10-6,衬度2.34,中带面积很小,缺乏内带。

砷异常强度很高,衬度很大,浓集趋势明显,具单一浓集中心,内带面积大,形态很规整;该异常为低温热液产物,受断裂带控制,地质条件有利;其与俄洛桥异常类比,远景应大于俄洛桥。Au异常面积较小,但强度很高,下游近年有群众采金活动,可能具中小型矿床远景。

(2)俄洛桥砷异常(昌都88HS-4,甲2类)

该异常以Hg、As为主,多元素表达式为Hg1099、As276、Cd65,还有Au、Pb异常显示。Hg以0.085×10-6圈定面积94 km2,平均衬度11.67,最高含量7.03×10-6,平均含量0.65×10-6,为地壳丰度的7.8倍;以0.05×10-6～0.34×10-6、0.34×10-6～1.36×10-6和>1.36×10-6等3个区间分别划分异常浓集带,>1.36×10-6的内带面积约12 km2。As以30×10-6圈定面积40 km2,平均衬度6.9,以30×10-6～60×10-6、60×10-6～120×10-6和>120×10-6等3个区间分别划分异常浓集带,其中>120×10-6的内带面积约11 km2,最高含量205×10-6,平均含量121×10-6,为地壳丰度的71.2倍。As异常呈带状,走向北西,与区域构造走向近似。Hg异常为不规则带状,近东西走向,与As异常走向近直交。

俄洛桥砷异常强度高,规模大,浓集趋势明显,浓集中心重合,浓度分带清楚,内带面积大;异常元素组合简单,具典型低温热液异常特征,已证实As异常由俄洛桥雌黄矿床引起。Hg异常与As异常走向不一致,说明Hg、As异常不是同期矿化引起,控矿因素不同。

俄洛桥雌黄矿床2条砷矿体平均品位为25%～41.95%,属于优质富砷矿床,规模达大型;据8件样品光谱分析,含汞0.1%～0.5%,已达工业品位,在所处构造带尚有辰砂异常分布。

(3)日通(HS-51,乙1类)异常

此异常位于日通断裂带日通向斜中,出露地层有阿堵拉组(T3a)及夺盖拉组(T3d)黑色页岩、粉砂岩及砂岩,下侏罗统汪布组和中侏罗统东大桥组的杂色砂岩、泥岩等。东大桥组上段为杂色砂岩、泥岩夹石灰岩。

在日通异常的中部出露喜山期碱偏基性侵入体,岩性为正长岩,为一复式岩体;其地表可分为东、西两个岩体,深部可能连在一起。该岩体内发育花岗斑岩、二长花岗岩、二长花岗斑岩、正长斑岩等岩脉。

表2为日通异常特征数据。该异常元素组合复杂,高、中、低温元素均有异常出现,以日通正长岩岩体为中心,形成U、Th-W、Bi、Mo、Cu-Pb、Zn、Ag、As、Sb、Hg元素分带序列。其中,Bi、Sb、Pb、Ag异常规模大、均值及极值高,衬值高;W、U、Cu、Mo异常规模相对较小,与日通岩体基本套合。

表2 土堆矿床元素相关矩阵Table 2 Correlation matrix of elements of Tudui Au deposit

表2 日通异常元素特征统计结果Table 2 Element characteristic statistics of anomaly Ritong Abnormal

在该异常区已发现铜钼矿化,有铜铅锌矿点出现,可推断日通异常为矿致异常。

3 富碱斑岩(脉)岩浆源特征及动力学背景分析

3.1 岩浆源特征

根据前人研究成果,研究区发育高碱富钾的煌斑岩脉,推测受俯冲流体交代的地幔部分熔融形成钾玄质岩石。区内煌斑岩脉体岩石主量元素特征与玉龙超大型斑岩矿床(位于昌都江达县青泥洞乡境内)含矿斑岩体总体上十分相似[7],两者的微小差别在于玉龙铜矿含矿斑岩体更富碱,演化程度相对区内煌斑岩脉体稍弱;稀土元素特征和微量元素特征显示其源区相似。

玉龙斑岩铜矿带含矿斑岩体为花岗岩类,其硅饱和,因此其不会直接来自流体交代地幔的部分熔融,可能是陆壳物质的部分熔融形成硅饱和的钾玄质岩石。煌斑岩脉体相对亏损HREE和Y说明源区有石榴石残留相[8]。研究区内煌斑岩脉体处于玉龙成矿带北段西侧,与其空间相邻,时代相近,主微量元素特征相似,它们应具相同源区特征。

3.2 动力学背景分析

前人对玉龙斑岩铜矿带形成环境有不同的认识:形成于岛弧环境,类似于安第斯斑岩铜矿带;形成于陆内环境与走滑断裂系统有关;由印度-欧亚碰撞诱发的区域性大规模走滑系统控制着新生代49 Ma～30 Ma斑岩体的分布;受大规模左行走滑及局部俯冲控制;由于欧亚板块在65 Ma左右发生碰撞,在藏东诱发红河-哀牢山左行走滑深大断裂,该深大断裂走向NE,长度超过1000 km,左行走滑错距700～200 km,切穿岩石圈地幔[9]。

切穿岩石圈地幔的深大断裂活动会引起软流圈上涌,且已有地球物理资料表明,该区域深大断裂带莫霍面比周围地区高2～3 km,也显示软流圈上涌。左行走滑深大断裂发生数百千米水平错移时,局部俯冲会把下部陆壳推入沿断裂带上涌的岩石圈地幔之中。

综上分析认为,研究区煌斑岩脉体与玉龙铜矿含矿斑岩体具有相似的动力学背景,其形成应与印度-欧亚板块碰撞诱发的切穿岩石圈深大断裂活动引致的软流圈上涌有关。

4 成矿地质条件分析

4.1 地层与成矿

研究区内地层出露中生代地层,主要有碎屑岩-碳酸盐岩系和侏罗系的海陆交互相碎屑岩系地层。均受北西向构造影响,呈北西向展布。经区内地层背景值研究成果表明,波里拉组、阿堵拉组、夺盖拉组、东大桥组与成矿关系密切,是区内主要的矿源层或含矿层,热液型铅锌矿和铜多金属矿多与此有关。

4.2 构造与成矿

研究区位处澜沧江构造带(羌塘-三江复合板块北缘)与金沙江结合带之间。该地区经历了从弧-弧碰撞,弧-陆碰撞的多弧盆系统演化到陆内汇聚、高原隆升等多个发展阶段,形成了复杂的地质构造,同时也为有色金属及贵金属成矿提供了极其有利的成矿地质条件[10]。

受区域构造制约,区内地层主体构造线方向呈北西向展布,并多为后期北北西向和近东西向断裂切穿错动。裂隙的发育程度也直接导致了热液参与成矿作用的程度和矿液循环、扩大交代接触面的程度。研究区各类异常、矿化点总体呈线、带状展布,局部呈环状集中发育更为构造对成矿作用所起的重要作用做出了有力的解释。

4.3 岩浆活动与成矿

特殊的构造环境,控制了独特的侵入活动和侵入岩组合。侵入体在时空分布上明显受板块俯冲、消减、碰撞的制约。

区内岩浆活动范围较小,据1∶20万水系沉积物对研究区岩浆岩成矿背景特征的研究结果表明,区内发育的中酸性侵入岩尽管分布极其有限,但为成矿作用提供了重要的物源基础和热源条件,是研究区成矿作用的物质基础和基本条件,水系沉积物异常、遥感异常常围绕其展布。而晚期残余岩浆活动不仅为成矿作用补充了部分物源,还起到了热动力作用,初步活化、萃取围岩中的各种有用组分形成新的成矿流体,沿断裂带运移至低压扩容带初步富集、沉淀形成矿化异常体。

综合研究取得成果、结合区域成矿地质背景,认为区内矿化是多期次叠加作用的结果,热液蚀变在已知矿化点上均有不同程度发育,而且一定程度上两者呈正相关关系。

5 结语

(1)西藏昌都一带出露上三叠统、侏罗系及第四系等各时代地层,总体连续性差,变质程度较浅。岩浆活动非常弱,分布范围局限,主要为中—酸性侵入岩,呈岩脉、岩株状沿NW向断裂或褶皱构造分布,对地层破坏程度较弱;煌斑岩脉发育,侵入至研究区侏罗系地层中。研究区内发育NW向、NE向逆断层和近EW向走滑断层,同时褶皱构造发育,造成地层在平面上具有齿状交错的出露特征,褶皱部位岩石变形强烈。

(2)研究区以Sn、W、Pb、Zn、Ag异常为主,伴生Au、Hg、Sb多金属异常。其中日通异常是该区代表性异常,外围为HS-48乙2、HS-61乙2、HS-59丙、HS-60丙等异常,围绕HS-51乙-1异常分布,显示一定的丛集性。日通异常元素组合以As、Sb、Hg、Au为主,鉴于区内工作较少,建议对日通及附近异常进行检查,以寻找砷、锑、汞矿,并注意对伴生金的评价。

(3)研究区煌斑岩脉体与玉龙铜矿含矿斑岩体具有相似的动力学背景,其形成应与印度-欧亚板块碰撞诱发的切穿岩石圈深大断裂活动引致的软流圈上涌有关。

注释：

① 西藏自治区地质调查院.1∶250000囊谦县幅、昌都县幅、江达县幅区域地质调查报告[R].成都:中国地质调查局成都地质调查中心,2007:1-364.

② 天津华北地质勘查总院. 西藏昌都地区1∶5万昂地幅(H47E004005)、郎达幅(H47E005005)区域地质调查报告[R].成都:中国地质调查局成都地质调查中心,2018:1-202.