藏南扎西康矿区流纹岩的岩石地球化学、锆石U-Pb测年和Hf同位素组成

林彬，唐菊兴，郑文宝，冷秋锋，杨超，唐晓倩，黄勇，王艺云，谭江云

1）成都理工大学地球科学学院，成都，610059；

2）中国地质科学院矿产资源研究所，北京，100037；

3）北京中矿联咨询中心，北京，100044；

4）中国地质调查局成都地质矿产研究所，成都，610081；

5）西藏地勘局第六地质大队，拉萨，851400

内容提要：本文对藏南扎西康铅锌锑银矿区流纹岩进行详细的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究。详细的地球化学特征显示，扎西康流纹岩具有富硅（SiO2=73.37%～77.08%）、贫碱（Na2 O+K2 O=3.48%～3.56%），贫 Mg（MgO=0.36% ～0.49%），贫 Ca（CaO=0.50% ～0.66%），强过铝质（A/CNK=2.16～2.62），富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素及Hf、Nd等高场强元素，并明显亏损Sr、Ti等元素。稀土总量较高（∑REE=295.71×10-6～343.82×10-6），轻稀土富集，且轻重稀土分异明显（LREE/HREE=10.00～12.62），弱负 Eu异常（δEu=0.57～0.88），无明显Ce异常。采用LA-MC-ICP-MS对流纹岩锆石U-Pb年龄进行测定，岩体成岩年龄为135.33±0.62Ma。锆石εHf（t）值较低，主要集中在-9.5～-24.2，显示其物源为壳源。扎西康矿区出露的流纹岩形成于早白垩世，可能是Comei—Bunury大火成岩省的一部分。

藏南特提斯喜马拉雅带上分布众多金矿、金锑矿、锑矿、铅锌（锑银）矿床，这些矿床构成了藏南铅锌锑银金成矿带。该带集中了2个整装勘查区，2个青藏专项重点勘查区。带中发育大量早白垩世的玄武岩、辉绿岩、流纹岩和少量的晚古近纪基性—中酸性的脉岩。近年来，随着成矿带上勘查、研究程度的提高，众多学者开始重视和研究矿床周边的火成岩形成时代和成因，探讨岩浆活动的演化与成矿之间的关系（童劲松等，2003、2007；朱弟成等，2004，2009，2012；张刚阳等，2011；郑有业等，2012；Zhang Gangyang et al.，2009）。扎西康铅锌锑银矿床，位于藏南成矿带东南部，是藏南扎西康—柯月矿集区最重要的矿床，也是勘查、研究程度最高的矿床。目前，已经初步查明了矿床的地质特征、矿石组构、贵金属赋存状态，开展了流体包裹体地球化学、氢氧硅铅氦同位素、勘查技术方法等多方面的研究（李金高等；2002；孟祥金等，2008；聂凤军等，2005；杨竹森等，2006；张建芳等，2010；朱黎宽等，2011；王艺云等；2012；郑有业等，2012；林彬等，2013）。

本文对扎西康矿区出露的流纹岩开展了岩石地球化学、锆石U-Pb测年及Hf同位素组成的研究，探讨岩浆岩形成的时代、成因以及地球动力学背景，有助于丰富和完善矿集区理论研究工作，同时也对区域找矿及同类问题的研究起指导作用。

1 矿床地质概况

鉴于近2年来取得的找矿突破，扎西康矿床已经成为藏南最重要的大型铅锌锑银矿床。矿区及邻近区域的地层主要有上三叠统修康群（T3x）、下侏罗统日当组（J1r）、中上侏罗统遮拉组（J2-3z）和下白垩统甲不拉组（K1j）。其中下侏罗统日当组（J1r）是矿区出露的主要地层，也是矿区主要的容矿、赋矿地层，岩性为黑色含碳钙质板岩、页岩与泥灰岩、砂岩互层，夹有燧石团块及凝灰质砂岩（图1）。锌多金属（铅锌锑银）矿体主要产于近SN向的构造破碎带中，矿脉走向与地层走向近似正交。

扎西康矿区岩浆活动强烈、岩浆岩种类多，从喷出岩—侵入岩、基性岩—酸性岩皆有分布。其中，喷出岩主要有流纹岩、英安岩，侵入岩则有辉绿岩和少量基性—酸性脉岩。

受三叠纪以来特提斯洋盆扩张、消减闭合以及喜马拉雅陆块与冈底斯陆块的强烈碰撞造山，伴随这大规模的伸展拆离、旋扭走滑作用，区内构造活动十分发育。矿区发育的近南北向的高角度断裂构造是矿区主要的控矿因素。目前，矿区主要的控矿断层为F7（张性正断层，倾向西，倾角大约45°～70°）、F2（张性正断层，倾向西，倾角大约 50°～70°），分别控制Ⅴ号主矿体和Ⅵ矿体的产出。

图1 藏南隆子县扎西康矿区地质简图Fig.1 Geological sketch of the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty，southerm Xizang（Tibet）

矿区共圈定8个矿体（分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号铅锌锑银矿体和Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ号独立锑矿体）。Ⅴ号铅锌锑银矿体为主矿体，位于矿区中西部，矿体整体呈脉状、厚板状产于近南北向的F7断层中，局部有膨缩变化。矿体产状与构造破碎带产状基本一致，倾向西，倾角为45°～70°。主要矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿等。

Ⅵ铅锌矿体，位于矿区东部，矿体整体呈脉状、透镜状产于近南北向的F2断层中。矿体产状也与其构造破碎带产状一致，倾向西，倾角在50～70°。主要的矿石矿物有辉锑矿、方铅矿、闪锌矿、硫锑铅矿等。Ⅲ、Ⅳ号小铅锌矿体主要呈脉状、透镜状，空间上产于Ⅴ矿体上部。Ⅶ号小铅锌矿体主要呈脉状、透镜状，空间上产于Ⅵ矿体上部。Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ号独立锑矿体，主要呈脉状、透镜状产于对应的断层破碎带中，其矿石矿物主要为辉锑矿、硫锑铅矿、脆硫锑铅矿等锑矿物，局部可见少量闪锌矿、方铅矿。

矿区发育的矿石类型主要为致密块状、网脉状、角砾状矿石。矿石中硫化物主要有方铅矿、闪锌矿、硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿、毒砂、黄铁矿和少量的黄铜矿等；脉石矿物主要有石英、方解石、铁锰碳酸盐等。地表受氧化作用可见少量的锑华、褐铁矿、孔雀石等氧化矿物。日当组板岩主要受区域变质作用发育绢云母化，同时受热液蚀变，发育硅化、碳酸盐化。各类岩体中主要发育有弱的硅化、绿泥石化等蚀变。

2 样品采集及测试

本次测试样品主要采集于矿区西部的流纹岩（图1）。样品未见明显矿化，蚀变较弱（图2）。样品经破碎后分选出锆石，在双目镜下挑选晶形、色泽较好、无包裹体和裂隙较少的锆石颗粒，粘在双面胶上，并用环氧树脂固定，待环氧树脂充分固化后，将锆石靶表面抛光使锆石内部得以充分暴露（宋彪等，2002）。锆石样品经过反射光和透射光照相后，用阴极发光（CL）进行图像分析，待测。LA-MC-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素测试均在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成。其中锆石定年分析所采用的仪器为Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用的斑束直径为25μm，频率为10Hz，能量密度约为2.5J/cm2，以 He为载气。锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标，U、Th含量以锆石M127（U：923 ppm；Th：439 ppm；Th/U：0.475.Nasdala et al，2008）为外标，进行校正。数据处理和谐和图绘制采用ICPMSDataCal和Isoplot 3.0程序（Liu et al.2010）获得。详细实验测试过程可参见侯可军等（2009）。锆石Lu-Hf同位素是在Neptune多接收等离子质谱和Newwave UP213紫外激光剥蚀系统（LA-MC-ICP-MS）上进行的，实验过程中采用He作为剥蚀物质载气，根据锆石大小，剥蚀直径采用55μm或40μm，测定时使用锆石国际标样GJ1和 Plesovice作为参考物质，分析点与U-Pb定年分析点为同一位置。相关仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等（2007）。分析过程中锆石标准 GJ1的n（176Hf）/n（177Hf）测试加权平均值分别为0.282007±0.000007（2σ，n=36），与文献报道值（侯可军等，2007；Morel et al，2008）在误差范围内完全一致。

图2 藏南隆子县扎西康矿区流纹岩手标本及正交偏光镜下照片Fig.2 Photograph and photograph of rhyolite in Zhaxikang deposit，LhünzêCounty，southerm Xizang（Tibet）Q—石英；Pl—斜长石；Bio—黑云母；Kfs—钾长石 Q—quartz；Pl— plagioclase；Bio—biotite；Kfs—K-feldspar

3 分析结果

3.1 形成时代

根据锆石CL形态特征，流纹岩中分选出来的锆石均无色透明，呈长柱状自形晶体，其长轴长度为100～280μm，长短轴之比多为2∶1～3∶1，具有明显的震荡环带，均为同源岩浆锆石（图3）（Hanchar et al.，1993）。

图4 隆子县扎西康矿区流纹岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年谐和图解Fig.4 LA-MC-ICP-MSU-Pb concordia diagram of zircons from the rhyolite in Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty

本次对流纹岩中分选出来的锆石进行了19个点的测定，LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果见表1。样品中U含量为23.80×10-6～256.81×10-6，平均值为68.03×10-6；Th含量为23.13×10-6～113.27×10-6，平均值为47.58×10-6；Th/U比值变化于0.2～1.95之间，大于0.1，属于岩浆成因锆石 （Belousova et al.，2002）。n（206Pb）/n（238U）年龄变化在 132.16～137.89 Ma之间，用Isoplot 3.0程序对锆石测年数据进行谐和曲线的投影和n（206Pb）/n（238U）加权平均年龄的计算。在n（206Pb）/n（238U）—n（207Pb）/n（235U）谐和图上（图4），所有数据分析点均分布在谐和曲线上或在其附件一个较小区域内，加权平均年龄为135.33±0.62Ma（n=19，MSWD=1.4），代表了扎西康矿区流纹岩的成岩年龄。

3.2 岩石学特征

根据扎西康流纹岩样品手标本及镜下鉴定结果，流纹岩呈浅灰—浅黄色，斑状结构，气孔构造、流纹构造（图2）。斑晶主要为石英、斜长石、钾长石，少量黑云母、绢云母。其中，长石多已碳酸盐化、硅化（玉髓化）、钾化、绢云母化、绿泥石化蚀变，部分残余其外形；石英斑晶局部具熔蚀现象。受气孔的影响，矿物充填于气孔中，有弱定向性。

表1藏南隆子县扎西康矿区流纹岩样品LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年结果Table 1 LA-MC-ICP-MSU-Pb data of zircons from the rhyolite in the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty，southern Xizang（Tibet）

表2藏南隆子县扎西康矿区流纹岩的主量元素含量（%）、CIPW标准矿物及相关参数Table 2 Major oxide compositions（%）with calculated CIPW-normative minerals and parameters for the rhyolite in the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty，southern Xizang（Tibet）

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3.3 主微量元素特征

根据扎西康流纹岩样品的主量元素含量分析结果，该岩体具有以下特征（表2）：

（1）富 Si（SiO2=73.37% ～77.08%），贫 Mg（MgO=0.36% ～0.49%），贫 Ca（CaO=0.50% ～0.66%），在 TAS图解上落入流纹岩区域中（图5a），且分异程度较高，分异指数（DI）为 80.19～84.75。在Zr/Y—Nb/TiO2分类图显示岩石主要落入流纹质岩石与安山质岩石之间，也显示其为中酸性的火山岩（图5b）。

（2）碱质含量较低，（Na2O+K2O）=3.48%～3.56%，且相对富钾，K2O/Na2O比值为 7.30～113.84，其钠含量极低可能为后期蚀变流失。岩石的铝碱指数（AKI值）为0.31～0.38，岩石的碱度率指数（A.R.）为1.74～1.92，在碱度率图解上（图5c）上，样品均位于钙碱性区域内。按碱性、偏碱性和钙碱性AKI值分界线（＞1.0、0.9～1.0和 ＜0.9），流纹岩可归属于钙碱性岩石（洪大卫等，1987）。

（3）强过铝质，流纹岩A/CNK值变化范围为2.16～2.62（图5d）。

（4）低 TiO2（0.76% ～0.86%）和低 P2O5（0.07%～0.11%），表明岩浆经历了显著的钛铁矿、磷灰石等矿物的分离结晶作用。标准矿物计算结果，该岩体主要组分重量百分数分别为：Q=57～62.88；Or=19.3～21.58；C=6.23～8.09；An=1.87～2.73；Ab=0.27～3.79；Hy=1.05～8.86；Tl=1.53～1.68；Mt=0.83～1.81；Ap=0.18～0.27，属于过铝质流纹岩（表1）。

矿区流纹岩稀土元素及其他微量元素分析结果见表3。可以看出，流纹岩组成特征总体表现为稀土总量较高，∑REE=295.71×10-6～343.82×10-6；富集轻稀土，且轻重稀土分异明显，LREE/HREE=10.00～12.62，（La/Yb）N=10.98～14.08；在球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线中，总体呈现陡右倾的特征，所有样品均有弱的Eu负异常（δEu=0.57～0.88），无铈异常（图 6a）。微量元素蛛网图显示，该岩体富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素及Hf、Nd等高场强元素，而明显亏损Sr、Ti等元素（图6b）。其中Rb/Sr为4.59～9.25（表3），指示岩体分异演化程度较高。Eu、Ti的亏损可能与斜长石和钛铁矿的分离结晶有关。

此外，此次测试样品中 ZB43，中 Pb、Zn、As、Sb含量相对较高（Pb 483×10-6；Zn 3890×10-6；As 1596×10-6；Sb 149×10-6），且 Na2O的含量相对其他样品较高（0.42%）是其他样品的10倍，而其稀土和微量元素含量及其配分曲线并无明显差异，这可能与存在的隐伏控矿断裂有关，同时暗示矿化可能与钠化有关。

4 讨论

4.1 形成时代及成因

根据本次锆石测年结果显示，流纹岩n（206Pb）/n（238U）锆石年龄为135Ma左右（加权平均年龄为135.33±0.62Ma），为早白垩世的火成岩。

此外，锆石Hf同位素组成可以记录岩浆源区不同性质的原岩特征，常成为讨论岩浆和地壳演化以及壳幔相互作用过程的重要工具（吴福元等，2007；王彦斌等，2010；刘亮等，2011；刘勇等，2012；陈伟等，2012；梁清玲等，2013；卢仁等，2013）。本次获得部分锆石Hf同位素数据，分析结果见表4。

进行数据处理时，176Lu的衰变常数采用1.867×10-11a-1（S¨oderlund et al.，2004），εHf（t）值的计算利用（Bouvier et al.，2008）推荐的球粒陨石n（176Hf）/n（177Hf）比值（0.282772）及n（176Lu）/n（177Hf）比值（0.0332），Hf模式年龄计算时采用当前亏损地幔的n（176Hf）/n（177Hf）比值（0.28325）和n（176Lu）/n（177Hf）比值（0.015）及n（176Lu）/n（177Hf）比值（0.015）（Amelin et al.，1999）。

结果显示，流纹岩的9个锆石Hf同位素结果表明其具有较均一的 Hf同位素初始值，[n（176Hf）/n（177Hf）]t和 εHf（t）分别为0.282005～0.282419和 -9.5～ -24.2（表4、图7）。流纹岩锆石 Lu-Hf同位素具有高n（176Hf）/n（177Hf）和低n（176Lu）/n（177Hf）组成特征。9个锆石测点的n（176Lu）/n（177Hf）比值均小于 0.001。样品均具有明显负的 εHf（t）值，主要集中在 -9.5～ -24.2，单阶段Hf模式年龄介于1.21～1.75Ga，二阶段Hf模式年龄介于1.79～2.72Ga。在 εHf（t）—t图解上所有数据点均落在球粒陨石演化线之下，表明流纹岩的岩浆源区为壳源（图7）。同时，流纹岩Sm/Nd比值为0.134～0.174，均＜0.3，也说明其为壳源成因（许荣华等，1985）。

表4藏南隆子县扎西康矿区流纹岩中锆石的Hf同位素组成Table 4 Hf isotope composition of zircons from the rhyolite in the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty，southern Xizang（Tibet）

4.2 地球动力学背景

区域地质资料表明，藏南浪卡子—措美—隆子一带地表出露多处玄武岩、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、流纹岩等火山岩（西藏自治区地质矿产局，1993；云南省地质调查院，2004），同时，在区内晚侏罗世—早白垩世的桑秀组以及早白垩世的甲不拉组、拉康组中均出现大量的基性玄武岩和中酸性安山岩、流纹岩。这些火山岩与扎西康矿区流纹岩一样，均具体高钛、强烈富集Zr、Nb活动性元素，以及∑REE较高、轻稀土富集明显的特征，与大陆裂谷火山岩相似（李献华等，2001；祁永胜等，2012）。此外，根据拉康组含火山岩岩系中所采集的菊石、箭石化石，其时代也均为早白垩世（云南省地质调查院，2004）。众多学者对这些火成岩进行了研究，并将其与印度板块漂移和新特提斯洋扩张联系起来（童劲松等，2007），并提出Comei—Bunbury火成岩省说（朱弟成等，2004，2009；Zhu Dicheng et al.，2009）。

图6 藏南隆子县扎西康矿区流纹岩稀土元素配分曲线（a）（球粒陨石数据据Sun and McDonough，1989）和微量元素蛛网图（b）（原始地幔数据据McDonough et al.，1992）Fig.6 Chondrite-normalized rare earth element patterns（a）（after Sun and McDonough，1989）and primitive mantle-normalized trace element patterns in the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty，southern Xizang（Tibet）

不管Comei—Bunbury火成岩省说认为的位于澳大利亚板块、南极洲板块、大印度板块三联点下面的印度洋Kerguelen地幔柱（图8）是否确实存在，但在印度板块北东部和澳大利亚西南部形成众多（132±2）Ma左右玄武岩、辉绿岩、流纹岩等火成岩，形成了著名的Comei—Bunbury大火成岩省是不争的事实，该大火成岩省随着东冈瓦纳大陆裂解的影响，散布在藏南（印度陆块）、澳大利亚、甚至南极洲和印度洋。而目前，藏南措美（Comei）—隆子一带出露的大量火成岩可能是Comei—Bunbury大火成岩省的一部分 （朱弟成等，2004，2009；Zhu Dichengetal.，2009）。此次测得的扎西康矿区流纹岩位于措美—隆子一带（图9），其年龄在误差范围内与Comei—Bunbury火成岩省众多岩体的成岩年龄一致（朱弟成，2009；Jiang Sihong et al.，2006），因此认为，扎西康流纹岩可能是Comei—Bunbury大火成岩省的一部分。

图7 藏南隆子县扎西康矿区流纹岩锆石Hf同位素组成与U-Pb年龄相关图解Fig.7 Hf isotopic composition and U-Pb ages of zircons from the rhyolite in the Zhaxikang Deposit，LhünzêCounty

图8 Comei—Bunbury大火成岩省演化图（据朱弟成等，2009）Fig.8 Evolution map of Cemei—Bunbury large igneous province（after Zhu Dicheng et al.，2009）

5 结论

通过上述研究，得出以下结论：

（1）流纹岩分异程度较高，其地球化学特征为富硅、贫碱、贫钙、低镁铁、铝过饱和及轻稀土富集，具弱负Eu异常，无明显Ce异常。同时，富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素及Hf、Nd等高场强元素，并明显亏损Sr、Ti等元素。

图9 Comei—Bunbury大火成岩省分布区域（据朱弟成等，2009）Fig.9 Distribution zone of Cemei—Bunbury large igneous province（after Zhu Dicheng et al.，2009）

（2）根据LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年结果，流纹岩的成岩年龄为 135.33±0.62Ma，εHf（t）值为-9.5～-24.2，二阶段Hf模式年龄变化为1.79～2.72Ga，其主要为壳源成因。根据流纹岩自身特征，结合区域资料认为，扎西康矿区流纹岩与藏南其他早白垩世火成岩一样，可能是Comei—Bunury大火成岩省的一部分。

致谢：感谢侯可军助理研究员在锆石U-Pb测年和Hf同位素分析给予的帮助和指导，同时感谢华钰矿业股份有限公司为笔者提供的资助，最后感谢审稿专家和编辑对本文提出的宝贵修改意见。