青海祁漫塔格地区中生代构造—岩浆作用与成矿

2020-10-27吴硕冯晓亮陈兵杨涛丁力

安徽地质 2020年3期

吴硕，冯晓亮，陈兵，杨涛，丁力

（1.铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽铜陵244000；2.西安市自然资源和规划局高新分局，陕西西安710000；3.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安710054）

0 引言

青海作为我国的金属矿产（含有色金属矿产）、能源矿产供应大省，有力地保障了西北地区的开发建设。位于青海和新疆交界的祁漫塔格地区是青海省重要的铁、铜多金属矿产地。区内成矿地质条件十分优越，已勘查发现的矿床密集分布，成矿种类也较齐全，已发现铜、金、银、镍、铅、锌、铁、钴等10余个矿种的矿床、矿产地60余处，优势矿种为铁、铜、铅、锌、金、银[1～2，17～18]。

随着近年来地质找矿成果的不断涌现，一批大-中型矿床相继被发现，其中又以矽卡岩型、斑岩型矿床数量居多，研究程度相对较高。中-晚三叠世俯冲造山晚期和碰撞-后碰撞阶段的大陆弧花岗岩(CAG)和后造山花岗岩(POG)易于形成矽卡岩型矿产[1]，岩石以高钾钙碱性系列为主。早二叠世空谷期洋盆扩张与俯冲作用转变时期和晚三叠世卡尼期-诺利期后造山环境则有利于斑岩型矿床产出，岩石以钾玄岩系列为主[2]。

祁漫塔格地区内成矿与构造-岩浆作用关系非常密切，据大量学者的研究论述[3～6]，该区的岩浆活动和成矿作用大多发生于印支期，前人做了大量岩石地球化学工作及矿床定年、矿床成因模式等，提出了许多富有创造性的见解。目前关于中生代之前的构造-岩浆演化过程已无争议。然而，中生代作为祁漫塔格地区最后一个构造-岩浆-成矿旋回，又使先期形成的矿床活化、迁移、富集和再就位，是许多高品位矿床的形成期，乌兰乌珠儿、它温查汉、卡而却卡、鸭子沟、野马泉等矿床都形成于中生代。在以往的文献中关于这段时期的构造-岩浆演化被大多数学者简单谈及或一概而论，因此作者在本文将侧重述及中生代构造-岩浆作用与成矿的关系。

1 区域地质概况

祁漫塔格地区位于东昆仑造山带的西段，受北西部的阿尔金造山带与南部的东昆仑造山带所控制。地区北部发育祁漫塔格弧形山脉，以中酸性侵入岩类为主，新生代盆地发育于地区南部，西北部发育北东东向的阿尔金南缘断裂，并以此断裂为界与阿尔金地块相隔[7～8]，地区东北部为柴达木地块，南侧为巴颜喀拉造山带。该地区的构造单元划分尚存在争议，一般认为存在多期次的造山运动，大致分为北昆仑早古生代岩浆弧带、中昆仑早古生代复合岩浆弧带构成的微陆块和南昆仑早古生代增生楔杂岩带[9](图1)，中间以昆北、昆中断裂为切割分界。成矿区带隶属于秦祁昆成矿域内昆仑成矿省东昆仑成矿带之祁漫塔格Fe-VTi-Au-Cu-Pb-Zn-岩盐成矿亚带。

图1 青海祁漫塔格地区地质矿产分布及区域构造单元略图（据丰成友等，2011；李荣社等，2008；杨涛，2015；修改）Figure 1. Schematic diagram of geological and mineral distribution and regional tectonic units in the Qimantag area，Qinghai (modified after Feng Chengyou et al.，2011; Li Rongshe et al.，2008; Yang Tao，2015)

1.1 地层

1.2 构造

祁漫塔格地区构造活动显著，褶皱构造以轴向东西向的背、向斜构造为主。断裂构造极为发育，北西西向和北东向构成了主体构造格架，深大断裂将本区划分出明显不同的构造单元，对地层分布、岩浆岩、变质作用及矿产等都起着主要的控制作用。例如：华力西期-印支期矿产主要为矽卡岩型和斑岩型铁、铜、钴多金属矿，主要产于北西西向构造带，北东向构造带矿产分布较少，已发现矿产为构造蚀变带型铜、金矿[6]。白干湖断裂、阿尔金南缘断裂、鸭子泉-鸭子达坂断裂为主要的北东向断裂；那棱格勒河断裂、祁漫塔格北缘隐伏断裂、阿达滩北界断裂为主要的北西西向断裂。由数条区域性深大断裂带及其与北东向构造的交汇部位有利于成矿，宏观上矿集区均分布于此部位。

1.3 岩浆岩

祁漫塔格地区岩浆活动强烈，分布较广，具有多类型、多旋回和较明显的分带性。从老到新主要发育有新元古代辉长岩类、早古生代花岗岩和基性杂岩、晚泥盆世-石炭纪钙碱性花岗岩、二叠纪-三叠纪俯冲-碰撞花岗岩类和侏罗纪碱性花岗岩[10]。加里东期、华力西-印支期岩浆活动最为强烈，形成一系列的岩浆弧相、板内岩浆岩相花岗岩，晋宁期、燕山期岩浆活动规模相对较小，形成裂谷相、俯冲-碰撞花岗岩、板内岩浆岩相花岗岩。区内岩浆岩总体呈北西西-南东东方向展布，展布方向与区域构造线方向大致相同。岩浆活动自东向西有燕山期→印支期→华力西期-加里东期的变化趋势，其中印支期中酸性花岗岩是区内铁、铅、锌、铜、钨、钼、锡等多金属矿的主要成矿岩体。前人对虎头崖矿区花岗闪长岩、卡而却卡矿区花岗闪长岩、野马泉矿区含黑云母闪长岩等岩体运用SHRIMP、LA-ICPMS锆石U-Pb同位素、金云母坪、K-Ar同位素等不同的方法测定其地质年龄为220～237Ma±，均为中三叠世。鸭子沟钾长花岗斑岩地质年龄224Ma±，为中三叠世。乌兰乌珠儿花岗斑岩、景忍东部二长花岗岩均为晚三叠世。

伍跃中等利用K2O-Na2O分类图解法系统分析了祁漫塔格地区各个地史时期花岗岩类的成因类型，结果表明：晋宁期以S型为主，优势方位不明显；加里东期优势方位为北东向，以A 型为主，北西向处于次要地位，多为I型；华力西晚期至印支期花岗岩以A型为主，此时北东向处于次要地位；燕山期以昆中断裂为界，南部形成新的构造-岩浆岩带，北部花岗岩均为A型，并且燕山期昆中断裂以北早期以北西向为主，晚期以北东向为主。北东向和北西向两组构造带的活动强度、力学性质交替变化始终控制花岗岩的空间展布、发育规模及成因类型，并且由老到新总体上存在着由北向南逐渐迁移的变化趋势[10]。

1.4 区域矿产

祁漫塔格地区矿产资源丰富，区内主要矿产种类众多，主要矿种有Fe、Pb、Zn、Cu、Mo、Au、W、Sn、Co、Ni、Pt等，矿产地60余处，其中昆北及昆中成矿亚带内主要分布Fe、Cu、Pb、Zn、Co、Mo、W、Sn 等矿种，阿尔金断裂带和昆南蛇绿构造混杂带内主要分布Co、Ni、Pt等矿种，矿体主要产出于侵入岩与地层接触变质带上。典型代表性矿床有夏日哈木铜钴镍矿、玉石沟铬铁矿、裕龙沟铜镍钴矿等。其中与构造-岩浆热事件关系密切的成矿系列有：以白干湖钨锡矿为代表的以加里东期花岗岩为成矿母岩的钨、锡成矿系列，赋存于长城纪小庙岩组碎屑岩-碳酸盐岩建造中；以五龙沟铜金矿为代表的石炭纪碰撞期后花岗岩为成矿母岩的铜等矿床成矿系列；以印支期花岗岩为主要成矿母岩的铁、铅、锌、铜矿床成矿系列，以卡而却卡、虎头崖、野马泉、尕林格、它温查汉矿等为代表。

2 中生代侵入岩特征

祁漫塔格地区岩浆活动十分频繁，从新元古代至中生代岩浆岩均有不同程度发育，形成了多种不同特征的火成岩岩石构造组合及与其相关的矿产。其中以晚古生代-早中生代岩浆岩最为广布，岩性多为中性岩和酸性岩，岩体多成岩株或岩枝状，具有浅成-超浅成和高侵位等特点。与铁多金属矿化密切相关的岩体以I 型花岗岩为主，铜、钼矿化与富钠的I 型花岗岩关系密切，钨、锡、铌、钽、稀土元素等矿化与富钾的A型和S型花岗岩相关性强[6]。中生代花岗岩在时间上呈脉动式集中对应于4 个构造-岩浆阶段，从老到新分别是晚二叠世-中三叠世构造-岩浆阶段、中三叠世构造-岩浆阶段、晚三叠世构造-岩浆阶段、晚三叠世-早侏罗世构造-岩浆阶段[5]。

2.1 时空分布

参照岩体年龄资料，对祁漫塔格地区侵入岩进行梳理，中生代岩体主要分布于昆仑陆块的南部，在北祁漫塔格构造-岩浆岩带也有少量分布。各时期岩体具体分布情况为：晚二叠世-中三叠世早期花岗岩以富钾长石为特征，主要分布于那陵郭勒河断裂与昆中断裂带之间，岩石组合为一类富含钾长石斑晶的二长花岗岩+正长花岗岩组合，斑状二长花岗岩的出露面积占比达到63%。中三叠世花岗岩以富含暗色微粒包体为特征，集中分布于昆中构造-岩浆岩带，岩带呈北西向展布，其中花岗闪长岩出露占绝对优势，该岩石组合是一个贫钾长石的组合，与晚二叠世-中三叠世花岗岩石组合不同。晚三叠世花岗岩集中分布于祁漫塔格山南坡，该花岗岩带位于阿达滩断裂与那陵郭勒河断裂之间，大体沿喀雅克登塔格山脉-卡尔塔阿拉南山山脉展布，此外，在北祁漫塔格及昆中构造-岩浆岩带内均有少量分布，出露规模较小，分布较零散。晚三叠世-早侏罗世侵入岩分布范围较广，但出露规模均较小，具有后造山小岩体群的特征，多分布在那陵郭勒河断裂以北的南、北祁漫塔格构造-岩浆岩带中，岩体多呈条带状岩株状、椭圆状、不规则状产出；岩石组合为石英正长岩+斑状正长花岗岩+碱长花岗岩。侏罗纪-白垩纪岩浆活动较弱，为陆内环境的碱性中酸性侵入岩。

图2 花岗岩成因系列Na2O-K2O图解（张爱奎等，2012）[2]Figure 2. Na2O-K2O diagram of granite genetic series（Zhang Aikui et al.，2012）[2]

2.2 岩石地球化学特征

张爱奎等[2]通过对祁漫塔格地区野马泉花岗闪长岩和长山似斑状二长花岗岩的综合分析，总结出该区侵入岩TiO2含量与Al2O3含量呈负相关，SiO2含量与Al2O3、Fe2O3、CaO含量呈负相关。在花岗岩成因系列图解中，落于I型花岗岩系列的有野马泉中三叠世花岗闪长岩，落于A型花岗岩系列的有乌兰乌珠尔早二叠世似斑状二长花岗岩、长山晚三叠世似斑状二长花岗岩(图2)。从花岗闪长岩到似斑状二长花岗岩、碱长花岗斑岩，TiO2、FeO、Al2O3、MgO、CaO、Na2O、MnO含量减少，SiO2、K2O、Fe2O3含量增加。例如：乌兰乌珠儿矿区花岗斑岩属于钙碱性系列，具有低SiO2、富K2O，K2O/Na2O＞1.76的特征[13]。

矿区岩石富集LILE 和LREE，亏损HFSE(如Nb、Ta 和Ti)，稀土总量较低，变化范围大，轻、重稀土分馏明显，轻稀土普遍富集，配分模式具有右倾型、Eu负异常的特征。例如：乌兰乌珠儿矿区花岗斑岩为轻稀土富集型，微量元素明显亏损Ba、Nb、Sr、Eu，富集K、U[13]。野马泉矿区的闪长岩和二长花岗岩均表现为：LREE/HREE 分馏明显，Eu、Ce 为轻微负异常，U、Th、Pb 等大离子亲石元素及La 等轻稀土元素较为富集，Nb、Sr、P、Ti 等高场强元素亏损。此外，闪长岩中Cu、Pb、Zn、Co含量偏高[14]。

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王秉璋等[5]对景仁一带晚三叠世-早侏罗世中细粒正长花岗岩的综合研究表明，该类型花岗岩与晚三叠世组合对比具异常低的Sr含量和δEu值、以及高Yb含量的特征。

2.3 岩体形成的大地构造环境

祁漫塔格地区晚古生代与早中生代是一个连续的构造演化旋回，其间虽然存在某些间断，但属于大的构造-岩浆活动节律中的韵律性变化，构造演化旋回以早中生代陆内造山作用的发生和钾玄岩系列火山岩的大量产出为结束。通过对晚古生代-早中生代中酸性侵入岩的研究，大致确定有3个主要构造-岩浆阶段：早二叠世岩石组合为似斑状二长花岗岩-二长花岗岩-碱长花岗斑岩，侵入岩主要为代表构造体制转换的后造山型花岗岩（POG）类，为俯冲作用开始阶段，主要分布于乌兰乌珠尔；中三叠世岩石组合为花岗闪长岩-二长花岗岩-斜长花岗岩组合和石英闪长岩-二长花岗岩组合，尤以花岗闪长岩-二长花岗岩-斜长花岗岩组合为主，发育高钾钙碱性大陆弧花岗岩（CAG），为主俯冲阶段，主要分布在野马泉地区；晚三叠世岩石组合主要为似斑状二长花岗岩-二长花岗岩-正长岩-花岗斑岩组合[2]，发育高钾钙碱性-钾玄岩系列后造山花岗岩（POG），为后碰撞陆内造山阶段，区内分布非常广泛，主要分布在冰沟地区、景忍地区、肯德可克东、四角羊-牛苦头和长山等地，这与王秉璋等[5]对早中生代构造-岩浆阶段的划分方案大体一致。

3 构造-岩浆演化机制

祁漫塔格地区作为东昆仑复合造山带的重要组成部分，演化具有复杂性和独特性，北东向与北西西向构造-岩浆岩带具有此消彼长的演化趋势，同一构造-岩浆岩带内，花岗岩成因类型时空变化趋势具有方向性和旋回性[10]。到印支期末该区经历了洋陆转换、陆内造山、岩石圈根部垮塌的关键时期，燕山期以来属于造山后陆内演化阶段，早期格局为后期构造演化奠定了基础，昆中断裂主导了晚古生代-中生代的构造-岩浆演化(图3)：

图3 东昆仑晚古生代-中生代构造演化1.Middle Kunlun Fault; 2.South Kunlun Fault;3.North Kunlun Fault; 4.ArchaeanFigure 3.Tectonic evolution of the East Kunlun Mountains from late Paleozoic to Mesozoic

泥盆纪-早二叠世：昆中断裂作为主滑覆面，主导了阿尼玛卿伸展带北部的伸展滑覆构造格局，柴达木古陆压覆于昆中断裂之上，进入活化，沉积层系由稳定型→活动型；火山活动由陆内碱性玄武岩系列向钾质钙碱性系列及拉斑玄武岩系列演化，活动规模向南增强。

早二叠世末-中三叠世：该期阿尼玛卿及昆中伸展裂谷带进入收缩，并向北俯冲，昆中、昆南两个裂谷间的陆块也随之向北运动。当俯冲结束，巴颜喀拉-阿尼玛卿洋闭合以后，陆内造山作用启动，岩石圈急剧增厚，整个区域上升成陆，同时形成双岩浆弧，钙碱性系列火山岩发育于靠近板块边界的区域，钾玄岩系列火山岩发育于远离板块边界的区域，大量花岗岩发育于昆中断裂北缘。早期花岗岩组合大致沿近东西向断裂展布，晚期花岗闪长岩组合多沿北西向分布。本期火山岩根据岩性及接触关系可以分为晚二叠世-中三叠世花岗岩石组合与中三叠世花岗岩组合。中三叠世花岗岩组合是一贫钾长石组合，岩性为闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩。同时，作为后期侵入岩侵入于较早期的晚二叠世-中三叠世斑状二长花岗岩中，接触面花岗闪长岩一侧形成的富含铁镁质微粒包体顺接触界面定向排列，定向拉长的包体长轴方向也与接触界面是平行的，这一特征反映了二者的接触关系。

中三叠世末-早侏罗世：中三叠世末，为区域上碰撞造山作用的开始，东昆仑东段发生了广泛的岩石圈拆沉和幔源岩浆底侵-壳/幔源岩浆混合作用[3～4，15]，东昆仑西段中三叠世侵入岩稀土元素特征也显示出有幔源岩浆的混入，前人推断幔源岩浆底侵作用同样存在于东昆仑西段祁漫塔格地区，直接证据是祁漫塔格地区在中三叠世发育了大面积的幔源花岗岩[2～3]。花岗岩主要侵位于昆中北侧的北西向、北西西向断裂带及昆中断裂附近。花岗岩早期为S型，中期演变为I型，晚期又演变为A型。

4 成矿物质来源

在虎头崖花岗岩体、卡而却卡花岗闪长岩体、哈西亚图石英闪长岩体、沟里阿斯哈石英闪长岩体中存在的大量暗色微粒包体，说明祁漫塔格地区在三叠纪中-晚期经历了大规模的幔源基性岩浆底侵及其与壳源酸性岩浆的混合作用，形成了碱质A 型花岗岩岩浆，这一结论已得到刘成东等[15]来自锆石SHRIMP年代学的佐证，卡而却卡等矿区与成矿相关的侵入岩体也多为该类岩浆的衍生物。大量的幔源成矿物质随印支期壳幔相互作用，形成了区域上的大量Fe、Cu多金属矿产，当然也不能忽略来自岩浆热液萃取地层物质对元素富集成矿的贡献。例如刘云华等[16]通过对野马泉地区二长花岗岩和矿石中黄铁矿Co/Ni 比值、硫、铅同位素的研究表明：除δEu亏损程度差异外，二者稀土配分模式极为类似，均为右倾型、Eu负异常的配分模式，矿床的形成与碱质A 型花岗岩关系密切，成矿物质主要来自于深源岩浆。

起源于软流圈地幔的物质通常富集LILE 和HFSE，并且具有亏损地幔特征的同位素组成，而起源于岩石圈地幔的岩石通常相对原始地幔富集LILE和LREE，亏损HFSE(如Nb、Ta和Ti)。例如：乌兰乌珠儿矿区花岗斑岩为轻稀土富集型，微量元素明显亏损Ba、Nb、Sr、Eu，富集K、U[13]。而野马泉矿区二长花岗岩亏损Nb、Sr、P、Ti等高场强元素[14]，富集U、Th、Pb等大离子亲石元素及La 等轻稀土元素。推而广之，可见祁漫塔格地区典型矽卡岩、斑岩型矿床成矿物质来源及演化与花岗类岩石基本相同，均起源于岩石圈地幔，与该区印支期所处的大地构造背景相吻合。

5 构造-岩浆演化与成矿关系

祁漫塔格地区经历了多旋回的构造-岩浆活动，岩浆活跃期和成矿高峰期是一致的，集中于华力西期-印支期，而燕山期以后成矿作用属于印支晚期的延续[6]。早中生代是区内最后一个构造-岩浆-成矿旋回，也是祁漫塔格地区后期的主要成矿期，控制了该区铁铜多金属的大规模富集与分布。成矿母岩主要为岩浆弧相俯冲-碰撞杂岩，而区域裂谷相和板内岩浆相在岩浆活动期间零星成矿或不成矿。斑岩型铜矿形成于早二叠世空谷期板块俯冲作用开始阶段，与钾玄岩系列后造山型花岗岩(POG)密切相关；矽卡岩型铁多金属矿，形成于中三叠世主俯冲阶段，与高钾钙碱性大陆弧花岗岩(CAG)密切相关；斑岩型钼矿形成于晚三叠世卡尼期-诺利期陆内碰撞造山阶段，与高钾钙碱性-钾玄岩系列后造山花岗岩(POG)关系密切[2]；而钨、锡、铌、钽、稀土元素等矿化与富钾的A型和S型花岗岩类相关性强，符合花岗岩类的成矿专属性。

构造-岩浆作用的多旋回决定了相应成矿也具有多期性、多样性和复成因的特点，使先期形成的矿产活化、迁移、富集和再就位。宏观上大断裂构造不仅控制了许多矿集区的空间展布，而且是中-酸性成矿岩体的岩浆发源地和定位地，提供了成岩成矿的物质基础和运移通道，而岩体又为成矿提供了热源，有利于壳幔成矿元素的萃取和富集成矿；次级断裂作为后期导岩和容矿构造，特别是北西西向和北东向的交叉部位，往往是一些富大矿体的产出位置，控制了矿体的具体产状、形态和规模。不同方向上的构造带，因为大陆动力学性质不同导致成矿作用也存在差异，所以中生代早期矽卡岩型、斑岩型矿床主要产于北西向构造带，而北东向构造带矿产较少，类型主要为构造蚀变岩型铜、金矿。以上只是简要地从区域构造演化、岩浆侵位机制等方面分析了祁漫塔格地区成矿地质背景，该地区矿床成因受到多种地质因素的复合影响。