李 波，胡道功，林廣奇，徐聰聰，張瑞鵬，張翼飛

(1.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014； 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

西藏甲瑪?shù)V區(qū)侵入巖成巖成礦年齡

李 波1，胡道功2，林廣奇1，徐聰聰1，張瑞鵬1，張翼飛1

(1.山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014； 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

西藏甲瑪銅多金屬礦床位于岡底斯成礦帶東段，屬于超大型斑巖-矽卡巖型礦床，具有巨大的成礦潛力。銅多金屬礦床的成礦作用主要受控于NS向正斷層及其受斷裂控制的具有埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征的中酸性斑巖體。利用鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年方法對礦區(qū)含礦與不含礦的中酸性斑巖脈進(jìn)行了年齡測定，3件樣品的巖漿鋯石U-Pb年齡為14～16 Ma，表明甲瑪銅多金屬礦床及礦區(qū)與成礦有關(guān)的巖脈均形成于中新世早期；利用ESR測年方法，獲得含礦石英脈年齡13.9～16.4 Ma，含礦方解石脈年齡5～7 Ma，測年結(jié)果表明甲瑪?shù)V區(qū)主要成巖成礦作用同期，形成于中新世早期，并在中新世晚期受構(gòu)造運(yùn)動影響仍然存在較弱的成礦作用。

甲瑪?shù)V床；鋯石U-Pb年齡；ESR年齡；中新世；西藏

0 引 言

西藏岡底斯成礦帶東西長約400 km，南北寬約50 km，處在印度—亞洲大陸主碰撞帶中心，位于雅魯藏布江縫合帶以北、念青唐古拉花崗巖帶以南，是一條成礦潛力巨大的成礦帶。尤其是在成礦帶東段，聚集了大量的斑巖型-矽卡巖型礦床，其中驅(qū)龍和甲瑪?shù)V床最具代表性。前人對岡底斯成礦帶做了大量研究工作，從礦床成因、成礦時代、成礦深部地質(zhì)背景等方面取得了一系列成果。曲曉明等[1]對岡底斯成礦帶的含礦斑巖黑云母和斜長石斑晶的40Ar/39Ar年齡進(jìn)行測試，并與輝鉬礦Re-Os等時線年齡進(jìn)行對比，確定了成礦帶喜馬拉雅晚期花崗質(zhì)斑巖體與銅礦化的形成時間一致，都是發(fā)生在造山帶碰撞后陸殼伸展環(huán)境；梁華英等[2]對成礦帶南部桑布加拉矽卡巖型銅礦含礦巖體進(jìn)行鋯石測年，確定矽卡巖成礦年齡，并討論了該礦床形成于洋殼俯沖構(gòu)造環(huán)境之中；潘桂棠等[3]將岡底斯帶的地質(zhì)構(gòu)造格局進(jìn)行了厘定和劃分，討論了岡底斯成礦帶晚古生代—中生代的構(gòu)造演化歷史。

岡底斯成礦帶的成礦演化過程可分為印度-亞洲大陸碰撞前的俯沖成礦階段(180～65 Ma)、主碰撞造山成礦階段(65～41 Ma)、晚碰撞轉(zhuǎn)換成礦階段(40～26 Ma)以及后碰撞伸展成礦階段(25～0 Ma)等4個重要成礦期，岡底斯斑巖銅礦的含礦斑巖侵入時代主要集中于18～12 Ma，成礦高峰期集中在17～13 Ma之間[4]。為深入了解岡底斯帶東段甲瑪?shù)V床的成礦背景，精確厘定成礦時間，本文對甲瑪?shù)V區(qū)含礦與不含礦侵入巖進(jìn)行了鋯石U-Pb定年，并對含礦石英脈、含礦方解石脈進(jìn)行了ESR年齡測定，為分析構(gòu)造-巖漿成礦作用之間的關(guān)系提供年代學(xué)約束。

1 地質(zhì)背景

圖1 岡底斯成礦帶區(qū)域地質(zhì)簡圖[8]Fig.1 Geological sketch map of the Gangdesi ore belt

岡底斯成礦帶位于著名的特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造帶中部，屬于拉薩地體的一部分。拉薩地體在晚三疊世時期從印度板塊開始分離后，經(jīng)歷了侏羅紀(jì)島弧造山運(yùn)動、白堊紀(jì)陸緣弧疊加運(yùn)動、古近紀(jì)碰撞造山運(yùn)動和新近紀(jì)巖漿-變形等構(gòu)造-巖漿事件，形成了70～80 km的巨厚地殼和長約1 500 km的岡底斯巖漿帶。其中甲瑪?shù)V床主要形成在新近紀(jì)巖漿-變形事件中，該事件以大規(guī)模逆沖推覆構(gòu)造、東西向伸展與南北向裂谷的發(fā)育為特征[5]，中新世含礦斑巖侵位于岡底斯花崗巖基及三疊紀(jì)—白堊紀(jì)地層之中，形成了一系列的斑巖型-矽卡巖型礦床(圖1)。

在雅魯藏布江洋盆向?qū)姿龟憠K的俯沖-碰撞作用過程中，由于長期持續(xù)的巖漿活動(120～70 Ma)，在雅魯藏布江弧-陸碰撞結(jié)合帶的北側(cè)與岡底斯帶的南緣形成了規(guī)模宏大的陸緣火山-巖漿弧，主體由中新生代鈣堿性弧火山巖和中酸性侵入巖組成?；◢弾r的形成與碰撞作用有關(guān)，主要集中在55～45 Ma和30～24 Ma兩個高峰期，它們分別與印度-亞洲大陸碰撞事件和岡底斯逆沖斷裂活動時間相對應(yīng)。在21 Ma左右，花崗巖發(fā)生了一次快速冷卻，表明在此期間岡底斯帶發(fā)生了快速隆升。在13.5～14 Ma，該地區(qū)發(fā)生了東西向的伸展作用，形成了橫切拉薩地體的南北向正斷層系統(tǒng)，并伴有南北向展布的超鉀質(zhì)巖墻貫入和中新世后碰撞鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)熔巖噴發(fā)。隨著中新世鉀質(zhì)巖漿活動，含礦斑巖體侵位于岡底斯花崗巖基以及三疊紀(jì)—白堊紀(jì)地層中，構(gòu)成了一條長約400 km、寬30～50 km的斑巖銅礦帶[6-7]。

甲瑪?shù)V床位于銅礦帶東段，出露地層主要為下白堊統(tǒng)林布宗組砂板巖、角巖與上侏羅統(tǒng)多底溝組灰?guī)r、大理巖以及少量的第四紀(jì)地層，屬于被動陸緣期的碎屑-碳酸鹽巖系(圖2)。礦區(qū)內(nèi)的矽卡巖型礦化主要發(fā)生在侵入巖與上侏羅統(tǒng)多底溝組接觸帶上，以及和巖漿熱液相通的多底溝組與林布宗組界線的層間破碎帶上。

圖2 甲瑪?shù)V床地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[9]修改)Fig.2 Geological sketch map of Jiama deposit1.上侏羅統(tǒng)多底溝組灰?guī)r和大理巖；2.矽卡巖化大理巖；3.花崗閃長斑巖脈；4.石英鈉長斑巖脈；5.花崗斑巖脈；6.花崗細(xì)晶巖脈；7.矽卡巖；8.矽卡巖型礦體；9.斷層線；10.剖面位置

礦體走向北西西向，傾向北北東向，走向方向上礦體長約3 400 m，在傾向方向上延伸大于2 000 m，呈層狀、似層狀與透鏡狀產(chǎn)出。礦體中夾石以矽卡巖為主，部分地段有后期巖脈侵入。礦體主要賦存在上侏羅統(tǒng)多底溝組灰?guī)r和下白堊統(tǒng)林布宗組砂板巖接觸帶的矽卡巖中，主要為硫化物礦體，常見的礦石構(gòu)造為細(xì)脈狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造等。礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、銅藍(lán)、黃鐵礦、孔雀石和褐鐵礦等，非金屬礦物主要有石榴子石、硅灰石、綠簾石、石英、絹云母、方解石和高嶺石等。

2 測年樣品特征

圖3 甲瑪?shù)V區(qū)鉛山成礦帶剖面圖Fig.3 The section of the Qianshan ore belt in Jiama deposit

圖4 甲瑪?shù)V床測試樣品照片F(xiàn)ig.4 Photos of test sample of Jiama deposit

本文測試樣品主要采自甲瑪?shù)V區(qū)一人工剖面，具體剖面位置見圖2，剖面圖見圖3?；野咨◢彴邘r樣品(JM1-12)取自銅山山頂侵入巖(圖4(a))。巖石呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長石、鉀長石和石英等。鏡下鑒定結(jié)果顯示，斜長石斑晶半自形板狀，大小一般2～5 mm，部分0.5～2 mm，雜亂分布(圖4(b))。晶內(nèi)常見聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶和肖鈉雙晶。鉀長石半自形板狀，一般2～5 mm，星散狀分布。石英半自形粒狀，大小一般2～5 mm，部分1～2 mm，石英內(nèi)常見港灣狀和穿孔狀熔蝕，部分熔圓明顯?；|(zhì)為斜長石、鉀長石和石英。巖石有弱蝕變和礦化現(xiàn)象。

灰白色石英二長斑巖樣品(JM2)取自鉛山成礦帶剖面(圖4(c))，寬1.5～2 m的巖脈侵入多底溝組灰?guī)r之中。石英二長斑巖為斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要由半自形的斜長石、鉀長石和它形石英構(gòu)成，大小0.5～4 mm不等(圖4(d))?；|(zhì)由霏細(xì)和微晶斜長石、鉀長石和石英構(gòu)成。斑巖具有明顯的礦化現(xiàn)象。

花崗斑巖樣品(JM7-2)采自侵入巖與灰?guī)r的接觸帶上，巖石礦化明顯(圖4(e))。矽卡巖礦物主要為石榴石和透輝石。石榴石呈它形粒狀，一般0.5～1 mm，部分0.2～2 mm。石榴石內(nèi)含較多透輝石包體。透輝石它形粒狀，大小0.02～0.2 mm，呈鑲嵌狀和包體狀分布石榴石內(nèi)。巖石發(fā)生輕微碎裂，沿裂隙內(nèi)有方解石、綠簾石、石榴石及不透明礦物充填交代。巖石蝕變明顯，蝕變礦物主要為絹云母、方解石、綠簾石和高嶺石等(圖4(f))。

圖5 甲瑪?shù)V區(qū)石英脈和方解石脈特征Fig.5 The characteristics of quartz veins and calcite veins in Jiama deposit

甲瑪銅礦區(qū)發(fā)育不同期次的石英脈和方解石脈，主要充填在侵入巖脈與圍巖的裂隙中。石英脈和方解石脈主要分為兩種，賦存于劈理化裂隙中的含礦脈體和褶皺帶內(nèi)的含礦脈體。3個ESR測試樣品分別采集于新鮮石英脈體和方解石脈體。其中石英脈編號為JM42、JM43-2、JM44，方解石脈編號為JM39、JM40、JM43-1(圖5)。石英脈JM43-2與方解石脈JM43-1為劈理狀脈體，JM43-2為含礦石英脈，產(chǎn)狀為5°∠55°(圖5(d))；JM43-1為含礦方解石脈，產(chǎn)狀為95°∠85°，兩種不同脈體近垂直相交，可以清晰地反映出兩者結(jié)晶的先后順序(圖4(c))。其他4個樣品采自已經(jīng)褶皺變形的脈體(圖5(a)，(b))。

3 測試方法與結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb測年

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas2005，ICP-MS為Agilent7500a。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個T型接頭混合。在等離子體中心氣流(Ar+He)中加入了少量氮氣，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal完成[10-12]。數(shù)據(jù)處理采用中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)研發(fā)的ICPMSDataCal和Ludwig的Isoplot程序。由于測試數(shù)據(jù)中普通鉛含量較高，普通鉛的存在對207Pb/235U的年齡產(chǎn)生較大影響，故依據(jù)206Pb/238U的年齡進(jìn)行普通鉛校正。測試數(shù)據(jù)的誤差均為1σ。

陰極發(fā)光圖像顯示3件巖石樣品鋯石顆粒發(fā)育完整，鋯石呈短柱狀，均發(fā)育細(xì)密的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖6)，顯示出巖漿鋯石的特征，同時所有測點的Th/U比值大于0.4，表現(xiàn)出巖漿成因鋯石的地球化學(xué)特征。對3件樣品均選擇20個鋯石顆粒進(jìn)行離子探針分析，每個鋯石進(jìn)行一個點測試，測試結(jié)果見表1。

巖石樣品內(nèi)鋯石所測得的206Pb/238U表面年齡值范圍變化較大，反映出原生鋯石在巖漿融合與蝕變過程中，發(fā)生了部分Pb丟失。排除丟失鉛對加權(quán)平均年齡的影響后，繪制出所測樣品的鋯石年齡諧和圖，并進(jìn)行鋯石加權(quán)平均年齡計算。由樣品的鋯石U-Pb諧和圖可以看出，各測點的值都處于諧和線附近很小的范圍內(nèi)，諧和線上年齡與加權(quán)平均年齡基本一致，精度較高。依據(jù)諧和圖和加權(quán)平均圖得出銅山山頂灰白色花崗斑巖(JM1-12)14個測點的U-Pb加權(quán)平均年齡值為(15.02±0.46)Ma(圖7(a))，代表了花崗斑巖的結(jié)晶成巖年齡；鉛山石英二長斑巖(JM2)17個測點的U-Pb加權(quán)平均年齡值為(15.02±0.31)Ma(圖7(b))，代表了石英二長斑巖的結(jié)晶成巖年齡；鉛山花崗斑巖(JM7-2)16個測點的U-Pb加權(quán)平均年齡值為(15.80±0.61)Ma(圖7(c))，代表了矽卡巖化花崗斑巖的成巖成礦年齡。

圖6 侵入巖部分鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.6 The cathodeluminescence images of some of the intrusive rock zircons about porphyry

測點含量/(μg·g-1)PbUTh/U同位素原子比率206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ207Pb/206Pb1σ表面年齡/Ma206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ花崗斑巖(JM1?12)118029910420002420000070015340000500460500020115605178813823133280067000212000007003018000268011539001084136041887170316305061123000339000015002155000164004605000405218103236136417736130390002300000700146300008900460500031114804148021952333155042000210000060013350000460046050002113504207916262303367061000227000007001444000390046050012491460413611697135132310800023500001100149100009400460500036115107285817482123921040000238000006001514000043004605000179154041109144922836020400002220000070014100004600460500020414304184316110216308105300023800000700151200013500460500043215304188718011262356804700022900000700145300004500460500019814704140619412249360005000023100000600146400004100460500017714804170224713249243610100025100000900402200035801256500127916206203917714350260612700024100000700342700030101115600091215505182514915377279305200026600000900169100007500460500025417106270020316475145910500030600001400194300012200460500035519709350528417368447704900023700000700150200004500460500019115204143117118313480905200023100000600146500010700460500035614904119419119311375905600023900000600151500004300460500017915404155115520161123512700021400000900135700008004605000334138063736327

(續(xù))表1 甲瑪?shù)V區(qū)樣品鋯石U-Pb同位素分析

圖7 侵入巖鋯石諧和曲線圖與加權(quán)平均圖Fig.7 The concordia curve and weighted average diagram of the intrusive rock zircons

3.2 ESR測年

ESR測年實驗由成都理工大學(xué)應(yīng)用核技術(shù)研究所完成。樣品處理首先將樣品自然風(fēng)干后，粉碎為0.2～0.125 mm粒度，用KJD-2000N低本底伽馬儀和微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測定α和γ天然放射性，同時進(jìn)行含水量校正。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院研制。分選出0.20～0.45 mm粒度的單礦物石英、方解石樣品。石英的純度用CIT-3000SM型美國Si(Li)電制冷半導(dǎo)體探測器能量色散X熒光分析儀檢測。每份石英稱取質(zhì)量120 mg進(jìn)行熱活化，熱活化后的樣品需要冷卻5～7天，然后用德國ER-200D-SRC電子自旋共振儀測定其順磁中心濃度值；每份碳酸鈣樣品稱取質(zhì)量120 mg，共4～5份，然后置于鈷-60輻照場中，在預(yù)先標(biāo)定好的劑量率點上進(jìn)行定劑量輻照，輻照后的樣品需要冷卻5～7天，最后用德國ER-200D-SRC電子自旋共振儀測定其順磁中心濃度值。表2為所測含礦石英脈年齡結(jié)果，表3為所測含礦方解石脈年齡結(jié)果。結(jié)果表明甲瑪?shù)V床裂隙石英脈年齡在13～16 Ma之間，方解石脈年齡在5～7 Ma之間。

表3 含礦方解石脈ESR年齡

4 討論與結(jié)論

在后碰撞時期，最重要的地殼變形就是發(fā)育了一系列橫跨青藏高原的NS向裂谷系及其邊界的正斷層系統(tǒng)[13]。本次所測樣品巖脈均以近NS向產(chǎn)出，其中鉛山石英二長斑巖(JM2)巖脈產(chǎn)狀為295°∠90°，礦化矽卡巖化花崗斑巖(JM7-2)產(chǎn)狀為20°∠40°，可見成礦帶內(nèi)中酸性巖漿巖脈均受到近NS向的裂谷系的控制。丁林等[14]認(rèn)為裂谷的主要活動時間為中新世(23～10 Ma)；應(yīng)立娟等[15]對礦石中的輝鉬礦進(jìn)行了Re-Os同位素測年，結(jié)果顯示成礦年齡為15.3 Ma，Re-Os同位素年齡可以代表礦區(qū)內(nèi)硫化物的成礦時代，說明甲瑪?shù)V區(qū)的主成礦時代主要在15～16 Ma，處于中新世時期。本文所測銅山花崗斑巖(JM1)年齡為15.02 Ma，鉛山石英二長斑巖(JM2)年齡為15.02 Ma，鉛山花崗斑巖(JM7-2)年齡為15.80 Ma，與甲瑪?shù)V區(qū)的主成礦時代相吻合。3個樣品均具有不等的礦化現(xiàn)象，表明在該時間內(nèi)成礦作用明顯；鉛山地區(qū)石英二長斑巖、花崗斑巖礦化作用較為明顯，銅山花崗斑巖礦化作用相對較弱，說明甲瑪?shù)V床主成礦帶主要位于鉛山地區(qū)，這也與當(dāng)?shù)夭傻V地區(qū)分布相對應(yīng)。本文所測樣品成巖時間的一致性也說明甲瑪斑巖型-矽卡巖型礦床發(fā)育于后碰撞地殼伸展環(huán)境，受到NS向正斷層系統(tǒng)的控制。

甲瑪?shù)V床為典型的斑巖型-矽卡巖型礦床。一般而言，斑巖系統(tǒng)的典型特征就是巖漿的多次侵入導(dǎo)致在不同的物理化學(xué)條件下，成礦作用反復(fù)疊加[16-17]。巖漿流體在揮發(fā)冷卻階段的不斷出溶，致使形成不同期次的石英、方解石脈體。甲瑪?shù)V床位于岡底斯帶東部，巖漿熱液侵入主要受控于NS向正斷層系統(tǒng)，斷層強(qiáng)烈活動伴有熱液侵入，使石英、方解石等礦物沿著裂隙結(jié)晶，形成脈狀網(wǎng)絡(luò)。因此，各種脈體可以很好地記錄成礦形成演化，同時反映出斷層構(gòu)造活動時代。甲瑪?shù)V床含礦石英脈測年結(jié)果顯示其年齡集中在13～16 Ma之間，與本文所測斑巖巖脈鋯石U-Pb年齡相一致，說明兩者形成于同一時期，均受控于后碰撞伸展時期的構(gòu)造活動，也為當(dāng)時構(gòu)造運(yùn)動年齡提供了有力證據(jù)。含礦方解石脈年齡主要集中在5～7 Ma。通過年齡數(shù)據(jù)對比，可以看出方解石脈形成時間明顯晚于石英脈，說明在主成礦期后期仍然存在構(gòu)造運(yùn)動，方解石脈為主成礦期后期巖漿活動的產(chǎn)物。根據(jù)方解石脈與石英脈產(chǎn)狀特征，可以看出后期構(gòu)造運(yùn)動對主成礦期有明顯的切割現(xiàn)象。同時在方解石脈中依然發(fā)現(xiàn)輕微的礦化現(xiàn)象，說明在主成礦期后期構(gòu)造活動中仍然存在較弱的成礦作用。

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The Diagenesis and Metallogenesis Age of the Intrusive Rock in Jiama Deposit in Tibet

LI Bo1, HU Daogong2, LIN Guangqi1, XU Congcong1,ZHANG Ruipeng1, ZHANG Yifei1

(1.Shandong Geo-engineering Exploration Institute，Jinan, Shandong 250014，China;2.InstituteofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China)

The Jiama copper-multi-metal deposit in Tibet lies in the eastern part of the Gangdisi metallogenic belt. It belongs to super-large porphyry-skarn type deposit and has great potential for mineralization. The mine-ralization in the mining area is controlled by the NS normal fault, which offer the space for metallic element enrichment and magmatic hydrothermal rise. In this paper, LA-ICP-MS zircon U-Pb dating was used to study the porphyry and skarn age. The dating results show that the diagenesis and mineralization age of the mining area is 14-16 Ma, and the ESR dating results show that the quartz veins age is 13.9-16.4 Ma, the calcite veins age is 5-7 Ma. The dating results show that the diagenesis and the metallogenesis are both in the Miocene period, in the later period, there are still weak metallogenesis in Jiama deposit influenced by tectonic movement.

Jiama deposit; zircon U-Pb dating; ESR dating; Miocene; Tibet

2016-01-08；改回日期：2016-06-27；責(zé)任編輯：樓亞兒。

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(1212011120185)。

李 波，男，碩士，1988年出生，第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查工作。

Email：710445277@qq.com。

P588.12； P597；P534.63

A

1000-8527(2016)06-1234-10