西藏驱龙超大型斑岩铜矿床:地质、蚀变与成矿

驱龙超大型矿床是一个产于后碰撞伸展环境下、与大洋俯冲无关的新型斑岩铜矿。文章通过对驱龙铜矿床地质、蚀变与矿化的详细研究,建立了驱龙中新世岩浆演化序列,初步查明了岩浆浅成侵位的构造控制要素,厘定了主要的围岩蚀变类型及空间展布规律,查明了引起各期蚀变事件的地质记录及矿化的空间分布规律,并探讨了成矿物质沉淀的机制,初步建立了该矿床的成矿模型。研究表明,驱龙铜矿中新世斑岩是闪长质深部岩浆房不断演化的产物,花岗闪长岩中新发现的、结晶时间为22.2Ma左右的闪长质包体可近似代表深部岩浆房组分,依次产出的花岗闪长岩、呈岩株或岩枝产出的P斑岩、X斑岩及最晚期的闪长玢岩(15.7±0.2)Ma,均为深部岩浆房连续演化的产物,岩浆持续6Ma左右。岩浆演化过程中角闪石、斜长石不断的结晶分异,导致了岩石常量元素、稀土元素及微量元素组成的规律性变化,斑岩埃达克质的特征也因岩浆演化过程中角闪石等矿物的不断结晶分异而引起。X斑岩中锆石的Hf同位素特征表明,岩石可能形成于新生下地壳的部分熔融。大面积产出的花岗闪长岩为驱龙铜矿最主要的含矿围岩,容纳了驱龙矿床70%以上的矿体,主要由斜长石、钾长石和石英组成,具花岗结构-似斑状结构,近EW向产出,其浅成就位可能受背斜控制,其后的各期斑岩均沿该侵位中心上侵,而冈底斯地壳中新世的快速抬升与剥蚀是导致含矿斑岩浅成侵位的根本原因;矿区内的SN向裂隙带既不控岩,也不控矿。浅成侵位的斑岩及深部岩浆房均发生了流体出溶。发生了大量流体出溶的深部岩浆房,是矿区早期蚀变流体的主要来源,显微晶洞构造及单向固结结构(UST)是流体出溶的地质记录。蚀变主要有3种类型,分别为早期的钾硅酸盐化、青磐岩化以及晚期的长石分解。钾硅酸盐化可分为2个阶段,即蚀变矿物以次生钾长石为主的早期钾硅酸盐化和以次生黑云母为主的晚期钾硅酸盐化。青磐岩化因产出的岩石类型不同,蚀变矿物组合具有明显差异性:产于叶巴组地层中的青磐岩化相对较强,蚀变矿物以绿帘石为主;产于花岗闪长岩中的青磐岩化相对较弱,蚀变矿物以绿泥石为主。晚期长石分解蚀变以破坏长石类矿物为特征,蚀变矿物主要为绢云母-绿泥石-粘土等。石英和硬石膏贯穿于上述各种蚀变中。空间上,钾硅酸盐化位于斑岩体及其周围地区,青磐岩化位于钾硅酸岩化外侧。后期形成的长石分解蚀变强烈叠加了早期钾硅酸盐化,介于钾硅酸盐化带与青磐岩化带之间。与早期钾长石化有关的脉体主要为不规则石英-钾长石脉,与晚期黑云母化有关的脉体主要为不规则至板状的石英-硬石膏脉、黑云母脉,与青磐岩化有关的脉体主要为板状的绿帘石-石英脉,与晚期长石分解蚀变有关的脉体主要为板状黄铜矿-黄铁矿脉及黄铁矿脉;在早期钾硅酸盐蚀变与晚期长石分解蚀变转换阶段,发育一组板状的石英-硫化物脉。早期不规则的脉体形成于斑岩结晶早期、矿区裂隙小规模发育阶段;晚期的板状脉体形成于斑岩弱固结或固结之后、矿区大规模连通裂隙发育阶段。驱龙矿区的铜矿化分布较为均一,主体产于花岗闪长岩中,其中,铜矿化主体形成于黑云母化蚀变阶段,转变阶段及长石分解阶段也有大量铜的形成;钼主要形成于转换阶段,长石分解蚀变阶段也有产出。黑云母化阶段,铜的沉淀与角闪石黑云母化、斜长石钾长石化过程中Ca2 的大量释放有关;转换阶段,铜钼矿化可能与压力和(或)温度骤降有关;晚期铜矿化与长石矿化蚀变阶段,斜长石绿泥石化、黑云母绿帘石化过程中Ca2 及Fe2 的释放有关。     

西藏驱龙斑岩铜矿含矿斑岩的年代学与地球化学

驱龙斑岩铜(钼)矿是冈底斯斑岩成矿带上的重要矿床之一,由于其被发现较晚、海拔高、工作条件差,总体研究程度较低。本文通过野外工作和对岩心样品分析,在岩石学和地球化学研究基础上,采用离子探针(SHRIMP)锆石U-Pb方法和辉钼矿Re-Os方法研究了驱龙矿区的成矿和成岩年龄。选择两种方法测定了驱龙斑岩铜矿黑云母花岗闪长岩成岩与成矿年龄,其中两个样品的SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄分别为16．35±0．40Ma和16．38±0．46Ma;4个样品中辉钼矿的Re-Os模式年龄为15．82～16．85Ma。获得的结果与已有定年结果一致。综合分析表明,驱龙矿床的成岩与成矿作用是一个连续的岩浆作用过程,整个冈底斯斑岩成矿带成矿时间介于12～17Ma,成矿时间持续大约5Ma。     

西藏驱龙超大型斑岩铜矿床成矿流体对成矿的控制

驱龙斑岩铜矿是冈底斯成矿带新发现的规模最大的超大型矿床, 形成于中新世.原生流体包裹体有5种类型, 主成矿阶段均一温度集中于240~650℃之间, 盐度变化于0.18%~52.04%之间, 明显分为高盐度高密度、低盐度低密度2类.可见含子矿物、液相、气相等包裹体共存现象, 且均一温度相近, 盐度相差很大, 表明成矿流体经历了沸腾过程; 氢氧同位素及单矿物微量稀土元素研究表明, 成矿物质主要来源于斑岩岩浆体系, 而成矿流体主要来源于岩浆水、天然热卤水有关的混合水, 且天然热卤水占优势, 属NaCl (F) -KCl (F) -C₂H₆-HCO₃-CaSO₄型流体.成矿流体总体显示出高温、高盐度、高矿化度、高氧逸度的还原性酸性流体特征, 并且富集Na+、K+、F-、Cl-、SO₄2-、CO₂等成分, 以富F-为特征(F-/Cl- > 1, 平均为5.66), 这种特殊性质的流体特别有利于Fe2+、Cu2+等元素的迁移, 并最终在岩浆期后热液期富集成矿, 它是形成驱龙超大型斑岩铜矿床的必要条件; 流体减压沸腾及不同性质流体混合作用是促使金属离子沉淀富集的主要机制.对该矿床成矿深度(0.5~2km) 进行了探讨, 可作为该矿床勘查评价的依据.      

西藏驱龙超大型斑岩铜矿的成因：流体包裹体及H O同位素证据

与多数产于岩浆弧环境中的斑岩铜矿不同,西藏冈底斯带斑岩铜矿形成于碰撞造山环境,查明其形成过程有助于理解非岩浆弧环境中斑岩铜矿床的成因.为此,选择冈底斯带最大的斑岩铜矿--驱龙斑岩铜矿进行解剖,通过对矿床岩浆-热液过程形成的各类脉体详细的流体包裹体研究,以及不同蚀变阶段蚀变矿物的H-O同位素研究发现:引起矿床早期蚀变(钾硅酸盐化)与矿化的流体并非通常认为的高盐度岩浆热液,而是直接从岩浆房出溶的中等盐度(约9% NaCl)、近临界密度的高温(550～650℃)气相;气相近临界密度的特征表明,早期蚀变与矿化形成于较高的压力(105±15～90±20 MPa)条件下,用静岩压力估算,对应的古深度在4.2±0.6～3.6±0.8 km之间,成矿后(约16 Ma)矿区发生了至少3～3.5 km的剥蚀;与高盐度流体相比,中等盐度气相与熔体密度差较大,很难在斑岩体顶部聚集并集中释放,而连续释放则直接导致矿床含矿斑岩体与Cu、Mo矿体时空关系的解耦,并造就了矿床早期蚀变范围大、但强度弱,矿化范围大、但品位低的矿床地质特征;成矿物质的沉淀并非温度降低的结果,而是因压力降低及气相中S大量减少所致.总之,驱龙斑岩铜矿是一类成矿与低密度气相有关的斑岩铜矿类型,其蚀变-矿化特征及成矿过程与高盐度流体引发的斑岩矿床类型有所不同,意识到斑岩矿床蚀变及矿化特征与矿床成因的密切关系,对矿床勘查将具有重要的现实意义.     

西藏驱龙斑岩铜矿S、Pb同位素组成:对含矿斑岩与成矿物质来源的指示

驱龙铜矿是西藏陆陆碰撞造山带冈底斯斑岩铜矿带内代表性矿床之一。本文对其含矿斑岩和矿石矿物进行了S、Pb同位素组成分析。驱龙矿床含矿斑岩与矿石矿物的硫同位素组成比较一致,含矿斑岩δ34S为-2.1‰~-1.1‰,黄铜矿δ34S为-6.3‰~-1.0‰,均值-2.76‰;硬石膏δ34S为 12.5‰~ 14.4‰,平均 13.4‰。成矿热液中的硫同位素基本达到了平衡,显示出岩浆硫组成特点。含矿斑岩的206Pb/204Pb范围为18.5104~18.6083,207Pb/204Pb变化于15.5946~15.7329之间,208Pb/204Pb为38.6821~39.1531之间;矿石矿物黄铜矿的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分别为18.4426~18.5909、15.5762~15.6145、38.5569~38.8568。含矿斑岩与矿石矿物的铅同位素组成比较一致,它们的变化幅度较小,应具有相同的起源与演化历史。无论是岩石铅还是矿石铅,在铅构造模式图上均位于造山带铅演化曲线上。驱龙矿床硫、铅同位素数据暗示,成矿物质主要来自深源岩浆,含矿斑岩起源于西藏造山带加厚的下地壳熔融,具有幔源成分的混染。     

西藏驱龙斑岩铜钼矿床中UST石英的发现:初始岩浆流体的直接记录

单向固结结构(UST)是浅成侵位的岩浆出溶过程中形成的一种特殊结构,一般由梳状石英与细晶(斑岩)岩交互生长而成,少数产于斑岩与围岩接触部位,其内的原生包裹体被认为是初始流体出溶的可靠记录.作者在西藏驱龙铜矿床中首次发现了具有单向固结结构的石英.研究表明,驱龙UST石英存在于后期侵位的二长花岗斑岩与花岗闪长岩的接触部位,部分为高温β石英;UST石英中原生包裹体的成分主要为高盐度液相,除石盐子矿物外,还含有硬石膏等其他子矿物.阴极发光及显微测温结果表明,初始流体的出溶发生在高温(t≥573℃)、高压(P≥150～200 MPa)条件下,出溶的流体为高温、高盐度[w(NaCkeq)为44.5%～58%]流体,同时还具有较高的氧逸度.因形成压力较高,判断UST石英不可能由较浅侵位的二长花岗斑岩岩枝冷凝出溶而形成,从而推测驱龙铜矿床深部存在着孕育成矿斑岩的大型岩基.     

西藏冈底斯驱龙斑岩型铜钼-矽卡岩型铜矿成矿体系:辉钼矿Re-Os同位素年代学证据

在西藏冈底斯驱龙斑岩型铜钼矿床南部2 km和东南4 km处分别发育知不拉和浪母家果矽卡岩型铜矿床,它们与驱龙斑岩矿床空间上相邻。其中,浪母家果矽卡岩型矿床中辉钼矿Re-Os等时线年龄为(17.11±0.55)Ma,表明其形成时间与驱龙和知不拉相近。综合冈底斯成矿带区域成矿作用和典型矿床的最新研究成果认为,驱龙斑岩型铜钼矿床-知不拉矽卡岩型铜矿-浪母家果矽卡岩型铜矿系同一期岩浆热液成矿作用的产物,构成一个完整的斑岩-矽卡岩型成矿体系。因此,区域找矿时,应注意在斑岩型铜矿外围寻找高品位矽卡岩型矿床;同时,在具有矽卡岩型矿化的勘查区内应注意寻找深部可能存在的斑岩型铜钼矿床。     

西藏冈底斯铜矿带甲马夕卡岩型铜多金属矿床与驱龙斑岩型铜矿流体包裹体特征对比研究

对甲马铜多金属矿床流体包裹体研究表明与成矿有关的流体包裹体主要有富液相、富气相和含子矿物多相包裹体三类,包裹体的均一温度范围变化大,从240℃到＞500℃.矿床形成早期干夕卡岩阶段,矿物形成温度大于500℃,湿夕卡岩阶段均一温度区间集中在270℃～360℃之间,该时期为硫化物矿物形成的主要沉淀阶段.矿床的矿物组合、包裹体类型及包裹体激光拉曼探针分析表明成矿流体以高盐度、富含Na、K、Ca、Si、Cl-、SO42-、CO32-等成分为特点,流体来源以岩浆作用为主.甲马矿床属与岩浆作用有关的典型夕卡岩型多金属矿床.根据甲马矿床与附近驱龙斑岩铜矿流体包裹体和同位素特征对比分析,提出二者应属于同一成矿系列.     

西藏玉龙铜矿床——鼻状构造圈闭控制的特大型矿床

文章研究了背斜圈闭构造控制玉龙斑岩-矽卡岩型铜(钼)矿的形成和矿体的分布。通过对成矿体系中各矿体的产出和形态特征、矿床地球化学原生晕分布特征、圈闭构造的古构造应力场恢复等的研究,认为玉龙铜矿的斑岩型(Ⅰ号矿体)、矽卡岩型(Ⅱ、Ⅴ号似层状原生矿体、Ⅴ号矿体上层矿体)、矽卡岩-次生氧化富集型(Ⅱ、Ⅴ号似层状次生氧化矿体)、角岩型(接触带角岩中硫化物矿体)、隐爆角砾岩型等矿体的分布受甘龙拉背斜的南段倾伏端的构造圈闭控制。因此,超大型玉龙铜(钼)矿床的形成与良好的背斜圈闭构造有关。     

西藏驱龙斑岩型铜(钼)矿床矿化特征及远景预测

驱龙矿床位于西藏冈底斯成矿带东段, 成矿条件优越。该矿床为一典型斑岩型矿床, 其铜 (钼) 矿化与喜山期黑云母花岗闪长斑岩、石英二长花岗斑岩时空及成因关系密切, 具典型的细脉浸染型矿化特征, 围岩蚀变发育且具面型分带现象。区域构造演化、成岩成矿时代表明, 冈底斯成矿带内的斑岩型矿化发生于印度与亚洲板块的后碰撞阶段挤压向伸展的转换期。综合地质、化探与遥感等找矿信息, 预测驱龙矿床找矿潜力巨大, 驱龙东段是进一步勘查工作的首选靶区, 矿体剥蚀程度低, 具较大埋深( > 1 000 m) 。强调斑岩型矿化的同时, 应注意岩体接触带附近矽卡岩型以及不同围岩裂隙中的脉型多金属矿的找矿工作。     

冈底斯驱龙斑岩铜钼矿床的岩浆侵位中心和矿化中心:破裂裂隙和矿化强度证据

驱龙斑岩铜钼矿床是迄今为止在西藏冈底斯成矿带上发现的规模最大的铜矿床.文章根据对驱龙矿区各类岩石破裂裂隙的野外实测数据,结合矿区已有钻孔品位资料,分别绘制了矿区地表破裂裂隙等值线图、走向投影图及梅花图、钻孔5 000 m海拔标高水平切面Cu、Mo品位等值线图.研究结果表明,驱龙斑岩铜钼矿床的岩石中破裂裂隙相当发育,连成一片,没有明显的多个高值中心,空间上破裂裂隙呈放射状产出;5 000 m海拔标高水平切面显示Cu、Mo矿化较强、较均匀,矿化呈面状,为典型的由单一斑岩体侵位造成的中心式矿化特征.据破裂裂隙和Cu、Mo矿化空间分布,可确定驱龙矿区岩浆中心和矿化中心均位于钻孔405、1205、801、809所围成的矩形区域附近.     

西藏驱龙矿区流纹斑岩及英安流纹斑岩年代学研究及其地质意义

驱龙超大型斑岩铜矿床是冈底斯斑岩铜矿带上最为重要的矿床,矿区侵入岩较发育,但流纹斑岩及英安流纹斑岩的形成时代存在争议。在野外及岩相学观察基础上,结合LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得流纹斑岩年龄值为169.9±0.61 Ma,英安流纹斑岩年龄值分别为166.0±1.8 Ma及173.8±0.56 Ma,黑云母花岗闪长岩年龄值为16.98±0.15 Ma。结合前人年代学研究,认为流纹斑岩及英安流纹斑岩可能在早侏罗世即开始活动,一直持续到晚侏罗世。而黑云母花岗闪长岩的形成时代与前人研究一致,皆为中新世。此外,驱龙矿区岩浆岩演化经历了早-晚侏罗世、中新世早期和中新世中期三个阶段,其中,中新世早期岩浆活动与成矿时代具有很好的一致性。最后认为,驱龙矿区岩浆岩活动时间与新特提斯洋俯冲阶段及印度-亚洲大陆碰撞后汇聚过程中发生的岩浆作用阶段相对应。岩浆活动与成矿受到这两大构造活动事件的影响。     

西藏驱龙斑岩铜矿床岩浆演化过程中的Cu同位素分馏

随着同位素测试技术的发展,高温下重同位素分馏逐渐运用到地球化学领域.为了探索岩浆演化过程中是否会发生Cu同位素分馏,文章对西藏驱龙斑岩铜矿床同来源、不同演化阶段的两套岩浆岩(闪长岩包体和花岗闪长岩)进行了Cu同位素测试.测试结果显示,闪长岩包体的δ65Cu值集中在+0.08‰-+0.35‰之间,平均值为+0.25‰,花岗闪长岩的δ65Cu值为+0.42‰～+0.87‰,平均值为+0.60‰.△65Cu花岗闪长岩-闪长岩包体≈+0.4‰,并且δ65Cu值与样品w(SiO)变化存在一定的正相关性.结合地质学及同位素方面考虑,花岗闪长岩和闪长岩包体的Cu同位素组成差异可能是岩浆演化过程中发生了Cu同位素分馏所致.在驱龙矿区中新世岩浆演化过程中,随着岩浆去气作用,63Cu随HS-、Cl-等挥发分优先进入气相,导致残留岩浆熔体相对富集65Cu.此外,两者的Cu同位素组成差异也可能与岩浆演化过程中斜长石、角闪石、黑云母等矿物的不断结晶分离有关,矿物结晶分离时,基性矿物富集63Cu,而残余熔体则富集65Cu.     

西藏驱龙超大型斑岩铜矿床成矿作用的地球化学控制

根据电感耦合等离子质谱仪的测试结果,西藏驱龙超大型斑岩铜矿床的含矿斑岩(二长花岩斑岩)具有高钾、富碱、过铝,强烈富集轻稀土元素[w(∑LREE)/w(∑HREE)=7.59～9.91)],无Eu异常[δ(Eu)=1.08],亏损Nb、Ta,高w(Sr)/w(Y)(99.24)、高w(Fe2O3)/w(FeO)(1.29)等地球化学特征,是成矿非常有利的花岗岩类.斑岩岩浆作用和成矿作用主要与中新世(17 Ma)冈底斯地壳充分增厚(厚约60～80 km)体制下的拆沉作用及软流圈物质上涌、底侵所造成的下地壳的部分熔融有关,与冈底斯成矿带由陆内造山体制向伸展走滑体制转换的过渡时期一致.     

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

西藏多龙矿集区是中国新发现的具有世界级规模的铜金矿集区。目前,该矿集区的中部和北部已发现多个斑岩型和斑岩-浅成低温热液型矿床,而区内西南部也发现了多个铜金矿床,指示了良好的找矿潜力。拿顿是矿集区内西南部具有代表性的铜金矿床,矿化类型为浅成低温热液型。野外地质调查表明,该矿床成矿作用可分为2个阶段,早阶段矿化主要赋存于角砾岩筒中,并与角砾岩筒同时形成,而晚阶段矿化主要以脉体形式产出,切穿角砾岩筒及早阶段矿化。年代学研究结果显示,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,被后期花岗闪长斑岩（116.1±1.3Ma）侵入,由此指示角砾岩筒及早阶段矿化形成于116~117 Ma。此外,明矾石⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学研究进一步表明,晚阶段石英-明矾石-硫化物脉形成于（111.3±2.5）Ma,这也证实该矿区成矿作用具有多阶段性特征。文章结果指示,拿顿铜金矿可能存在多期与浅成低温热液型矿化有关的成矿岩体,并且多龙矿集区内也可能存在更多形成于111 Ma而未被发现的矿床。     

西藏吉如斑岩铜矿床的发现过程及意义

吉如斑岩铜矿是在1989～1991年开展1∶50万日喀则幅区域化探成果图上发现了“弱小”铜异常,后来通过对原始化探数据进行重新处理及成矿背景、成矿环境分析发现的斑岩铜矿床。这是一个“弱小”异常找矿的范例。作者在首次系统介绍了该矿床特征、发现过程及勘查新进展的同时,客观展示了异常筛选及成矿预测研究的思考过程,对于启迪人们对中国数以千万计的化探数据进行二次开发,从原有的大量异常、特别是“弱小”异常中筛选出最可能与矿化有关的异常,并提高查证的见矿比率等方面具重要的借鉴意义。