尕尔穷—嘎拉勒铜金矿集区S、Pb同位素地球化学特征

白 云 张 志 陈毓川 唐菊兴 何 林 杨 毅

(1. 成都理工大学地球科学学院，四川成都610059;2. 四川省冶金地质勘查局六〇五大队，四川眉山620860;3. 中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037;4. 西藏自治区地质矿产勘查开发局第二地质大队，西藏 拉萨850000)

尕尔穷—嘎拉勒铜金矿集区大地构造位置处于羌塘—三江复合板片与冈底斯—念青唐古拉复合板片的交汇处，展布于班公湖—怒江缝合带南侧措勤—申扎岩浆弧内。目前区内矿床均已达到详查程度，金资源量达到超大型规模［1-2］。目前，学者们对于该矿集区的矿床地质特征［3］、成岩成矿时代［4-5］、岩体地球化学特征［2，6］、矿床模型与成矿规律［1］等方面均进行了较为详细的研究，但对于区内的成矿物质来源却较少涉及［7］。为此，在充分总结该矿集区内矿床地质特征的基础上，对区内矿床中主要金属矿物——黄铜矿、黄铁矿以及脉石矿物——硬石膏进行了S、Pb同位素研究，以确定班公湖—怒江特提斯洋消亡、南羌塘陆块与北冈底斯陆块碰撞缝合背景下矿集区成矿物质来源，为总结区内成矿规律以及构建矿床模型提供参考。

1 矿区地质特征

尕尔穷—嘎拉勒铜金矿集区内广泛发育白垩系地层及燕山期中—酸性侵入岩，区内现已勘查出尕尔穷与嘎拉勒2 座铜金矿床。尕尔穷矿区出露地层主要为白垩系多爱组( K1d) 及第四系( Q) ，其中多爱组地层中大量发育的大理岩及灰岩为矿床形成矽卡岩型铜金矿体的有利围岩。矿床构造主要为断裂构造。矿区岩浆岩主要为一套中—酸性侵入岩体，其中石英闪长岩与花岗斑岩最为发育，石英闪长岩为矿区矽卡岩型铜金矿体的成矿母岩，而花岗斑岩则为后期侵入，对矿体具有一定的破坏作用，其余岩体与成矿无直接关系。矿区矿石矿物主要为黄铜矿、斑铜矿、赤铁矿、辉钼矿等，脉石矿物主要为一套钙质矽卡岩矿物［8］。嘠拉勒矿区出露地层主要为白垩系朗久组( K1l) 、捷嘎组( K1jg) 地层及第四系( Q) 。其中捷嘎组地层内发育的白云岩或大理岩化白云岩为对成矿有利的围岩;白垩系朗久组主要为一套火山碎屑岩。矿区构造主要为断裂构造，但区内断裂构造与成矿无关。矿区岩浆岩主要为花岗闪长岩及花岗斑岩，其中与成矿关系最为密切的为花岗闪长岩，矿区主矽卡岩型铜金矿体赋存于其与白云岩或白云质大理岩接触带的矽卡岩内。矿区成矿母岩——花岗闪长岩成岩年龄为86.52 ±0.41 Ma［9］，表明矿床形成于晚白垩世，与尕尔穷矿床成岩成矿时代基本一致。矿区金属矿物主要为磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等，非金属矿物主要主要为一套镁质矽卡岩矿物［10］。

2 样品采集与分析

2.1 样品采集与测试

S、Pb 同位素样品主要采自钻孔及平硐，样品主要采集稀疏—稠密浸染状、脉状黄铜矿、黄铁矿及脉状辉钼矿石，另外采集了1 件石膏±黄铁矿±黄铜矿脉中的硬石膏样品。样品首先经粉碎、过筛、清洗、干燥后，在双目镜下挑选纯度大于99%的单矿物分析样品5 g 以上，然后将挑选后的单矿物样品研磨至200 目以下送实验室进行分析。样品分析测试在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。S 同位素测试首先将挑选后硫化物单矿物与氧化亚铜按一定比例研磨、混合均匀后，进行氧化反应生成SO2，并用冷冻法进行收集，然后采用MAT251 气体同位素质谱仪分析S 同位素组成，采用VCDT 国际标准，分析精度优于±0.2%。

2.2 分析结果

2.2.1 S 同位素组成

本研究所获得的区内金属硫化物与硫酸盐的S同位素测试结果以及前人研究的部分数据见表1。

由表1 可知:区内样品的δ34S 值虽然变化较大，但总体上具塔式分布特征，表明矿集区主要硫来源仍较为单一;区内硫化物的δ34S 值总体上具有硬石膏( 硫酸盐) δ34S ＞辉钼矿δ34S ＞黄铁矿δ34S ＞黄铜矿δ34S 的特征，表明区内矿床在成矿过程中基本达到了S 同位素分馏平衡［11-12］。

2.2.2 Pb 同位素组成

矿集区成矿母岩、黄铜矿、黄铁矿Pb 同位素组成见表2。由表2 可知，区内矿石铅化物同位素比值范围总体不大，显示出普通铅特征。

2.3 讨 论

2.3.1 S、Pb 来源

矿集区内矿床石膏类( 硫酸盐) 矿物较少，仅在尕尔穷矿床内可见少量石膏脉，而大量发育黄铁矿+黄铜矿+方解石±雌黄铁矿±辉钼矿矿物组合，表明处于相对还原的环境中，因此，黄铁矿S同位素可以近似等于流体总S 同位素组成。区内黄铁矿的δ34S 值为－2‰～6.2‰，总体集中于－2‰ ～1.5‰，平均为0.46‰，大体上体现出地幔岩浆硫的特点，但个别样品的δ34S 值变化范围较大，表明可能受到了少量地壳硫的混染，但主要仍为地幔岩浆硫［14-15］。

Pb 同位素特征能够反映地质体经历地质作用的信息，示踪铅的来源，表现为:高μ 值( μ ＞9.58) 铅一般来自上地壳，低μ 值、低ω 值Pb 一般为上地幔源，低μ 值、高ω 值铅则为典型的下地壳来源。矿集区内矿石铅同位素μ 值为9.41 ～9.69，平均为9.52，仅尕尔穷矿区有2 件样品的μ 值高于9.58; ω 值为37.16 ～39.41，平均为38.02。μ 值、ω 值均表现为中等偏低特征，指示区内矿床铅起源于地幔物质，主要来源于壳幔混源。此外，由ω(207Pb) /ω(204Pb) －ω(206Pb) /ω(204Pb) 及ω(208Pb) /ω(204Pb) －ω(206Pb) /ω(204Pb) 构造判别图( 图1、图2) 可知，矿集区内铅样品主要分布于造山带与上地壳演化线之间，另在上地壳演化线之上及造山带与地幔区域之间有少量分布，指示矿床铅可能起源于幔源，主要来自壳幔混源，少量来源于上地壳物质，与区内矿石Pb 同位素μ 值反映的特征基本一致。此外，由区内矿石与成矿岩体Pb 同位素组成相关性图解( 图3) 可知，区内矿床中矿石与岩体的Pb 同位素组成具有很好的相关性，指示区内矿石铅和成矿岩体铅很可能为同一来源。

2.3.2 典型矿床S、Pb 同位素对比分析

图1 ω( 207Pb) /ω( 204Pb) －ω( 206Pb) /ω( 204Pb)构造环境演化Fig.1 Tectonic environment evolution of ω( 207Pb) /ω( 204Pb) －ω( 206Pb) /ω( 204Pb)

图2 ω( 208Pb) /ω( 204Pb) －ω( 206Pb) /ω( 204Pb)构造环境演化Fig.2 Tectonic environment evolution of ω( 208Pb) /ω( 204Pb) －ω( 206Pb) /ω( 204Pb)

尕尔穷—嘎拉勒矿集区位于班公湖—怒江成矿带南缘，是缝合带碰撞期成矿事件的代表［1-2］，多龙矿集区位于班公湖—怒江成矿带北缘，是缝合带俯冲期成矿事件的代表［16］，通过对该2 类矿集区内矿床S、Pb 同位素组成进行对比研究，有助于了解构造缝合带不同阶段形成的矿床成矿物质来源。为此，在多龙矿集区选取了多不杂及拿若2 座典型矿床进行对比分析。

图3 矿石Pb 与成矿岩体Pb 同位素组成相关关系Fig.3 Correlation of Pb isotopic composition of ore rock and ore-forming rock mass

多不杂矿区金属硫化物( 黄铁矿、黄铜矿) 的δ34S值为－0.5 ～2，平均为0.58，仅1 件样品的δ34S 值低于0‰，体现出富重硫特征，指示成矿流体来源于深部岩浆［16］;拿若矿区硫化物( 黄铁矿) 的δ34S 值为4.2 ～5.6，平均为5.08，表现为富重硫，主要为深源岩浆硫的特点［9］。据此可认为，多不杂—拿若矿区硫化物S 同位素组成范围很小，而尕尔穷—嘎拉勒矿区S 同位素组成范围较大，显示岩浆硫特点。此外，相对于尕尔穷—嘎拉勒矿区，多不杂—拿若矿区更为明显地体现出深源岩浆硫特征，尕尔穷—嘎拉勒矿区内S 同位素组成除体现出幔源岩浆硫特点外，还表现出地壳硫特征。总体而言，尕尔穷—嘎拉勒矿区硫源相对较浅，多不杂—拿若矿区硫源则相对较深。

多不杂矿区ω(206Pb) /ω(204Pb) 值为18.560 8 ～18.597 5，ω(207Pb) /ω(204Pb) 值为15.597 9 ～15.657 4，ω(208Pb) /ω(204Pb) 值为38.710 6 ～38.847 2;拿若矿区ω(206Pb) /ω(204Pb) 值为18.043 ～18.46，ω(207Pb) /ω(204Pb) 值为15.594 ～15.613，ω(208Pb) /ω(204Pb) 值为38.491 ～38.69［16］。据此可认为，多不杂—拿若矿床Pb 同位素总体上比值范围较小，体现出单一铅源特征，而尕尔穷—嘎拉勒矿床Pb 同位素比值范围相对较大，表明其铅源可能来自不同物源的叠加。结合图1、图2 可知:多不杂—拿若矿床Pb 同位素比值组成范围较小，紧密分布于造山带附近比较小的一个区域;尕尔穷—嘎拉勒矿床Pb 同位素比值组成范围较大，特别是尕尔穷矿区，从地幔至上地壳均有分布，虽然大部分集中于造山带与上地壳演化线之间，但已明显混入上地壳物质。

根据上述分析可知:尕尔穷—嘎拉勒矿集区硫源具地幔硫与地壳硫混合特征，多龙矿集区则明显表现出深源岩浆硫特征;尕尔穷—嘎拉勒矿集区铅源起源于幔源，主要为壳幔混源，且已明显混入上地壳物质，而多龙矿集区铅源主要来自于幔源。结合矿集区成矿大地构造背景可知:形成于俯冲背景下的多龙矿集区成矿物质来源较深，主要为幔源物质; 形成于碰撞环境下的尕尔穷—嘎拉勒矿集区成矿物质来源则较复杂且相对较浅，主要为壳幔混源。

3 结 语

对西藏尕尔穷—嘠拉勒铜金矿集区内矿石硫化物S、Pb 同位素组成特征进行了分析，并对其矿床物质来源进行了讨论，认为该矿集区内成矿物质主要来源于壳幔混源物质，对于进一步分析区内成矿规律具有一定的借鉴价值。

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