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喜马拉雅带片麻岩穹窿成矿作用*
——以扎西康矿集区错那洞穹窿为例

2021-10-24李光明巴桑元旦张林奎付建刚王艺云曹华文

矿床地质 2021年5期
关键词:铅锌矿化岩浆

梁 维,李光明,巴桑元旦,张林奎,付建刚,黄 勇,张 志,王艺云,曹华文

(1中国地质调查局,成都地质调查中心,四川成都610081;2西藏自治区土地矿权交易和资源储量评审中心,西藏拉萨850011)

特提斯喜马拉雅发育与造山带平行的片麻岩穹窿,如雅拉香波穹窿、拉轨冈日穹窿、康马穹窿等(Lee et al.,2004;张进江等,2007;Wagner et al.,2010)。穹窿核部往往以淡色花岗岩+片麻岩为组合,外围则是特提斯喜马拉雅变质沉积岩系(Harri‐son et al.,1997;Zeng et al.,2011)。穹窿与金属成矿存在一定的联系(Kaiser-Rohrmeier et al.,2004),如川西甲基卡锂矿受控于大型穹窿(许志琴等,2016)。特提斯喜马拉雅穹窿构造带中的高分异淡色花岗岩显示出良好的稀有金属成矿潜力(王汝成等,2017;Wu et al.,2020),已在错那洞、拉隆及措热等穹窿中发现了Li、Be、W、Sn、Nb、Ta矿床或矿化线索(李光明,2017;梁维等,2018;黄勇等,2019;Liu et al.,2020)。在空间上,喜马拉雅造山带大量的金锑、铅锌等多金属矿围绕着穹窿分布(杨竹森等,2006;Yang et al.,2009),形成了以穹窿为核心,向外“辐射状”分布着高温、中-低温和低温元素组合的特征(吴建阳等,2015),表明喜马拉雅造山带金锑、铅锌、锡钨铍等稀有金属成矿与片麻岩穹窿空间关系密切。

西藏扎西康矿集区是喜马拉雅造山带内最大的金锑、铅锌、锡钨铍多金属矿集区。早期矿床学研究并未关注矿集区内矿化作用与岩浆活动的关系。例如,早期研究认为扎西康铅锌多金属矿为热泉沉积型(孟祥金等,2008)、沉积-构造-热泉水改造型(张建芳等,2010)及喷流沉积-热泉水改造型(郑有业等,2012)等成因类型,与岩浆作用关系并不密切。近期,Duan等(2016)对扎西康铅锌矿石、地层和铁锰碳酸盐岩中的Zn-Pb同位素研究提出扎西康铅锌多金属矿床为岩浆热液型矿床,这一认识与Wang等(2017)研究的Fe-Zn同位素数据的相吻合,暗示成矿过程中有岩浆作用的贡献。此外,吉松铅锌矿、姐纳各普金矿流体包裹体中发现大量富CO2流体包裹体,揭示出岩浆流体参与成矿(尹远等,2015;李洪梁等,2017)。扎西康矿集区内矿床(点)与错那洞穹窿在时空上关系密切(图1),表明扎西康矿集区内成矿作用与错那洞穹窿具有成因联系。因此,本文以特提斯喜马拉雅带内的扎西康矿集区为例,探讨错那洞穹窿的岩浆侵位与锡钨铍多金属、铅锌、金锑的时、空及成因联系,提出了受淡色花岗岩成穹作用控制的稀有-有色-贵金属成矿模式。

图1 喜马拉雅带东段大地构造图(a)和区域地质及矿床分布图(b)(据Zhang et al.,2020,有修改)STDS—藏南拆离系;THS—特提斯喜马拉雅沉积岩系;IYS—印度-雅鲁藏布江缝合带;MCT—主中央逆冲断裂;MBT—主边界逆冲断裂;MFT—主前缘逆冲断裂;HHCS—高喜马拉雅结晶岩系;SHS—亚喜马拉雅沉积岩系Fig.1 Geotectonic map(a)and regional geologic and ore deposit distribution map(b)of eastern Himalaya(modified from Zhang et al.,2020)STDS—South Tibet detachment system;THS—Tethys Himalaya sedimentary sequence;IYS—Indo-Yarlung Zangbo suture;MCT—Main central thrust;MBT—Main boundary thrust;MFT—Main frontal thrust;HHCS—High Himalaya crystalline sequence;SHS—Sub-Himalaya sedimentary sequence

1 区域地质特征

喜马拉雅造山带绵延于青藏高原南部,自南而北由主边界逆冲断裂(MBT)、主中央逆冲断裂(MCT)和藏南拆离系(STDS)为界分为4个构造单元:亚喜马拉雅(SH)、低喜马拉雅(LH)、高喜马拉亚(HH)和特提斯喜马拉雅(TH)(Yin,2000;尹安,2006)。其中,特提斯喜马拉雅成矿带夹持于藏南拆离系与雅鲁藏布江缝合带(IYS)之间(Yin et al.,2000;尹安,2006),受东西长度达1700 km的藏南伸展拆离系控制。

特斯喜马拉雅主要由二叠系—三叠系裂谷变碎屑岩沉积、侏罗系—白垩系被动陆缘浅变质碎屑岩、碳酸盐岩沉积及火山岩组成。该带广泛分布岩浆岩,其形成时代跨度较大,主要为代表早白垩世(135~130 Ma)被动大陆边缘裂谷的“双峰式”岩浆岩(Zhu et al.,2008)以及始新世到中新世(44~7 Ma)的高分异淡色花岗岩(Zeng et al.,2015;吴福元等,2017)。带内变质作用主要为低级变质岩,在片麻岩穹窿的核部可见片麻岩及斜长角闪岩。

特提斯喜马拉雅带东西向有大量的新生代片麻岩穹窿,东西成带分布,形成北喜马拉雅片麻岩穹窿带(NHGD)(Lee et al.,2004;张进江等,2012),包括马拉山、定日、拉轨岗日、麻布迦、岗巴、康马、然巴和雅拉香波等穹窿(Le Fort et al.,1987;Lee et al.,2004;张进江等,2007;Wagner et al.,2010),其发育时间集中在18~13.5 Ma之间(刘文灿等,2004;张进江等,2012)。穹窿大多发育由下拆离断层和上拆离断层所分割“核-幔-边”三层结构,穹窿核部出露中新元古代花岗岩片麻岩及始新世到中新世淡色花岗岩(Burg et al.,1984;张进江等,2007),幔部由强烈变形的古生代石榴子石二云母片岩组成,边部主要为中生代—新生代浅变质地层组成(Lee et al.,2004;张进江等,2012)。最新研究显示,特提斯喜马拉雅带可以划分为南北“双穹窿”带(付建刚等,2018a),二者以冈巴-定日断裂为界,南带穹窿有错那洞穹窿、拉隆穹窿、库局穹窿、恰隆穹窿等(Fu et al.,2017;黄勇等,2019;Fu et al.,2020)。北带(简称N-NHGD)即前人研究程度较高的拉轨岗日穹窿构造带,自东向西依次包括雅拉香波、康马、然巴、岗巴、麻布迦、拉轨岗日和马拉山等穹窿(付建刚等,2018a)。

特提斯喜马拉雅带内产出大量的热液金锑、铅锌锑、铅锌多金属矿床,构成了一条EW向展布长达600 km的Au-Sb-Pb-Zn成矿带(侯增谦等,2006b;杨竹森等,2006;戚学祥等,2008),是青藏高原重要的铅锌金锑资源基地。这些Au-Sb-Pb-Zn矿床主要沿喜马拉雅穹窿分布,呈现东西成带、成片和南北成群、成串的空间分布特征,并显示出以穹窿为中心的环状矿化分带特征(聂凤军等,2005;Yang et al.,2009)。错那洞、拉隆、措热等地发现的Be-Rb-Nb-Ta-W-Sn等稀有金属矿床(化),揭示出喜马拉雅稀有金属成矿潜力(李光明等,2017;王汝成等,2017;Wu et al.,2020),这些矿化亦主要发育于穹窿之中。

扎西康矿集区位于特提斯喜马拉雅东段,是带内铅锌、锑金、稀有金属集中发育的区域,位于绒布-谷堆断裂和洛扎断裂之间(图1a),其北侧为雅拉香波穹窿,南侧紧邻藏南拆离系(STDS)(图2a)。区内主要出露中生代地层,包括三叠系涅如组(T3n)、侏罗系日当组(J1r)、陆热组(J1-2l)、遮拉组(J2z˄)、维美组(J3w)和桑秀组(J3K1s)(图2b)(梁维等,2014)。区内还发育早白垩世辉长岩、辉绿岩以及始新世淡色花岗岩。早白垩世“双峰式”火山岩分布于将主拉、古堆一带(图2b),基性端员为辉绿岩、辉长岩,侵位时间集中于132~139 Ma之间(Zhu et al.,2009;Liu et al.,2015),具有大洋岛弧型玄武岩(OIB)相似特征。酸性端员为花岗闪长岩和花岗岩,侵位时间集中于130~137 Ma(Huang et al.,2018),与基性端员同为大陆裂谷环境的产物。始新世花岗岩位于错那洞北部的隆子-恰嘎地区,呈岩脉或小岩株产出,锆石U-Pb年龄为44~41 Ma,是青藏高原主碰撞时期中下地壳变泥质岩石部分熔融的产物(胡古月等,2011)。中新世花岗岩集中分布于错那洞及其西侧的空布岗。

2 错那洞穹窿地质特征

错那洞穹窿位于扎西康矿集区中部(图2b),具有典型的“核-幔-边”结构(图3),其核部为古生代花岗片麻岩(~500 Ma,Zhang et al.,2018)及多期中新世淡色花岗岩(黄春梅等,2018;Xiang et al.,2020)。幔部为强烈的变形带,主要由一套较强变形变质的二云母片岩组成,构成了穹窿构造的滑脱系(Fu et al.,2017;付建刚等,2018b;张林奎等,2018)。滑脱系与上覆盖层以上拆离断层为界,与穹窿核部以下拆离断层为界。滑脱系内岩石变质作用从外向内依次增强,且具有规律性变化:夕线石+蓝晶石+石榴子石→蓝晶石+十字石+石榴子石→十字石+石榴子石+黑云母→石榴子石+黑云母→绿泥石+黑云母+石榴子石的变质分带特征,属于较典型的巴罗式变质分带特征(张志等,2017;张林奎等,2018)。

图2 青藏高原及周缘地体概图(a)及扎西康铅锌多金属矿集区地质矿产图(b,据张志等,2017修改)Fig.2 Sketch map of Tibetan Plateau and its surrounding terranes(a)and geologic and ore deposit distribution map of the Zhaxikang Pb-Zn polymetallic ore-concentration area(b,modified from Zhang et al.,2017)

图3 错那洞穹窿岩石-构造单元及矿物分带示意图Pt3—Єmg:新元古界—寒武系花岗片麻岩;T3—J(1sl):晚三叠世—早侏罗世砂质板岩;Pz(sch):古生代片岩;Pγβm:渐新世变形二云母花岗岩;Nγβm1:中新世变形二云母花岗岩;Nγβm2:中新世二云母花岗岩;Nγβm3:中新世白云母花岗岩Fig.3 Cross section showing the tectonic units and minerals zoning of the Cuonadong gneiss dome Pt3—Єmg:Neoproterozoic—Cambrian granitic gneiss;T3—J1(sl):Late Triassic—Early Jurassic silt slate;Pz(sch):Paleozoic schist;Pγβm:Oligocene deformed two-mica granite;Nγβm1:Miocene deformed two-mica granite;Nγβm2:Miocene two-mica granite;Nγβm3:Miocene muscovite granite

错那洞穹隆核部和幔部发育多期淡色花岗岩(林彬等,2016;Fu et al.,2017;高利娥等,2017;董汉文等,2017;黄春梅等,2018;付建刚等,2018b;Xie et al.,2020)。根据前人年代学研究,可以划分出4期岩浆作用。第一期为33~32 Ma花岗岩-伟晶岩,呈岩脉状产出于穹窿幔部变形带,岩脉变形强烈(Fu et al.,2020);第二期为23~19 Ma二云母花岗岩,呈弱变形(高利娥等,2017;Fu et al.,2020;Xie et al.,2020;Zhang et al.,2020);第三期为18~17 Ma二云母花岗岩(董汉文等,2017;黄春梅等,2018;Fu et al.,2018;Xiang et al.,2020),该期花岗岩无变形或弱变形,是穹窿核部主体花岗岩;第四期为16~14 Ma的白云母花岗岩(黄春梅等,2018;付建刚等,2018b;夏祥标等,2019;Cao et al.,2020),无变形,是错那洞最晚期的淡色花岗岩。

3 扎西康矿集区典型矿床特征

扎西康矿集区内已发现的矿床(点)共计22处,其中金(锑)矿8处、铅锌矿10处、稀有金属矿床(W、Sn、Rb、Li、Be)4处。主要包括扎西康、柯月及则当铅锌多金属矿,马扎拉、姐纳各普、姜仓、拉木由塔金(锑)矿、索月锑矿以及错那洞铍稀有多金属矿等。目前已探获铅锌资源量超过350万t,预测铍资源量超过1万t,锡钨资源量超过30万t,是喜马拉雅造山带最具找矿潜力的金锑-铅锌-稀有多金属矿集区(图1)。

错那洞穹窿核部具有高温元素组合特征,具有明显的钨锡铍铋异常(吴建阳等,2015)。错那洞发育4种矿化类型:伟晶岩型铍铷矿化、矽卡岩型铍钨锡矿化、锡石硫化物型锡多金属矿化以及石英脉型锡矿化。①伟晶岩型铍铷矿化:主要位于穹窿核部和幔部中的伟晶岩或者伟晶岩脉中,主要矿石矿物为绿柱石,铷赋存于云母之中;②矽卡岩型铍钨锡矿化:围绕错那洞穹窿呈环带状分布,主要为中新世岩浆岩与大理岩的接触部位形成矽卡岩,其中伴有钨-锡-铍矿化。矽卡岩型矿体呈似层状、透镜状、囊状产出。矿石中金属矿物主要为白钨矿和锡石,次要金属矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、毒砂及磁铁矿,非金属矿物主要为石榴子石、透辉石、方柱石、符山石、透闪石、绿泥石、绿帘石、石英、萤石、方解石、绢云母及电气石等(梁维等,2018);③锡石硫化物脉型锡多金属矿,受南北向、北东向-南西向或拆离断裂破碎带控制,呈脉状、透镜状产出。矿物组合为锡石、白钨矿、黄铁矿、镜铁矿、黄铜矿、毒砂、白云母、石英、萤石、电气石和黄玉等(Cao et al.,2021);④石英脉型矿化:发育于二云母花岗岩顶部或边部,以脉状产出,脉宽约0.2~0.5 m,矿石中金属矿物为锡石,非金属矿物为石英、长石、电气石等。

吉松铅锌矿位于错那洞穹窿东南约4 km(图1b),矿区主要地层为侏罗纪日当组碳质板岩。矿区矿体受NE向和NNE向高角度断裂控制,呈透镜状、脉状产出。矿石呈灰黄色-浅黄绿色,矿石中金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿及毒砂,非金属矿物为石英、方解石(梁维等,2019)。吉松流体包裹体以气液两相水包裹体为主,含部分CO2包裹体和纯液/气相包裹体,表明成矿过程中发生了流体沸腾作用(尹远等,2015)。成矿流体均一温度集中在220~340℃,计算得到盐度范围集中在w(NaCleq)=2%~12%,密度0.72~0.99 g/cm3,成矿压力均值为1.03 kbar,平均深度为3.4 km(尹远等,2015)。

扎西康铅锌锑多金属矿位于矿集区中北部(图1),研究程度较高(孟祥金等,2008;张建芳等,2010;Xie et al.,2017;Zhou et al.,2018)。矿区地层主要为下侏罗统日当组(J1r)、陆热组(J1-2l)和上侏罗统维美组(J3w)和第四系(Q)。扎西康呈现出较为明显的断裂控矿特征,热液矿脉体赋存于南北向-北北东向张扭性断裂之中,主矿体为Ⅴ号矿体,具有向上收敛,向下膨大的特征,显示深部还具较大的资源潜力(Li‐ang et al.,2018)。矿石中金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、铅锑硫盐矿物、黄铁矿、毒砂,少量的黄铜矿等,非金属矿物主要以铁锰碳酸盐矿物、石英及方解石,少量的白云石、辰砂,微量绢云母等(梁维等,2014)。扎西康具有两期成矿作用(Wang et al.,2018;Liang et al.,2018;Sun et al.,2018),早期为铅锌矿化期,晚期为富锑矿化期(梁维等,2014)。早期矿化温度200~240℃,盐度w(NaCleq)为3%~10%,平均压力203×105Pa,显示相对较高的压力条件;富锑矿化期温度变化于180~340℃之间,盐度也具有较大的变化,成矿压力平均值变化于(147~228)×105Pa之间(Liang et al.,2018)。

马扎拉(锑)矿位于矿集区西北(图1),矿区地层包括中-下侏罗统陆热组(J1-2l)、中侏罗统遮拉组(J2z)及上侏罗统维美组(J3w)(张建芳等,2011)。矿区内发育近东西向、北西向和近南北向3组网格状断裂构造(李应栩等,2015)。矿体发育于近东西向的北倾逆冲断裂与南北向张性断裂交汇部位,常见硅化、黄铁矿化、毒砂化、绢云母化(白云母化)、叶蜡石化、迪开石化、碳酸盐化等蚀变。金矿化以浸染状为主,锑金矿化以脉状为主,金的产出方式主要有两种,一种是肉眼可见的明金,另一种为不可见的显微金,包括了裂隙金、包裹金及间隙晶等形式赋存在黄铁矿和石英矿物之中。马扎拉成矿流体包裹体类型包括富液两相水溶液包裹体、三相CO2-H2O包裹体、纯CO2包裹体和纯H2O包裹体,辉锑矿中流体包裹体均一温度(th)峰值为180~210℃,盐度w(NaCleq)峰值介于2.5%~3.4%,密度峰值在0.895~0.915 g/cm3之间,表明马扎拉成矿流体具有成矿流体具有富含CO2、低盐度、低密度和中低温度的特征(莫儒伟等,2013)。

4 讨论

4.1 矿床空间分布规律

扎西康矿集区内的金矿、金锑矿、锑铅锌多金属矿、铅锌矿、锡钨铍稀有金属矿围绕错那洞穹窿呈规律性分布,内带为高温的锡钨铍多金属矿,中带为中温热液铅锌矿、铅锌锑多金属矿,外带为脉状金矿、金锑矿(图2b)。矿床分布特征与区域1∶5万区域水系沉积物分析结果相吻合,从错那洞片麻穹窿核部淡色花岗岩内部及其接触带到外围表现为W、Sn、Bi、Rb等高温元素→Pb、Zn、Ag、Sb等中温元素→Au、Sb、Ag、Hg、As等中低温元素异常组合(周清等,2014;吴建阳等,2015;Zhou et al.,2018)。这种分布特征暗示错那洞穹窿内的花岗岩侵位形成了区域热异常,造成矿集区金属元素规律性分布,是区域流体循环与金属元素迁移的主要动力来源。

4.2 矿化期次

许多学者对矿集区内的矿床开展了年代学研究,本文对前人发表的相关年代学进行了统计。扎西康矿集区内带为错那洞穹窿,发育矽卡岩型、锡石-硫化物型、锡石-石英脉型和伟晶岩型矿化,其中矽卡岩型钨锡铍矿化中的白云母40Ar-39Ar年龄为14.2~15.4 Ma(梁维等,2020;Cao et al.,2020),锡石U-Pb年龄为14.2 Ma(Cao et al.,2020)。伟晶岩型矿化中的铌铁矿U-Pb年龄为(17.4±0.2)Ma~(17.2±0.3)Ma和(14.4±0.5)Ma两组年龄(Xie et al.,2020)。错那洞锡石-硫化物型锡多金属矿化中锡石U-Pb年龄为14.3 Ma(代作文,2020),与矽卡岩矿化时间高度一致。此外,在错那洞岩体顶部的锡石-石英脉中锡石U-Pb年龄为17.1 Ma,共生白云母40Ar-39Ar年龄为17.9 Ma(代作文,2020)。综上,错那洞发育2期矿化,分别对应错那洞最后2期花岗岩岩浆事件。

扎西康矿集区中带主要发育铅锌、铅锌锑多金属矿化。距离错那洞穹窿最近的吉松铅锌矿脉中绢云母40Ar-39Ar年龄为16.6 Ma(梁维等,2019);柯月铅锌矿矿脉中获得的绢云母40Ar-39Ar年龄为21.3 Ma(林彬等,2016b)。扎西康铅锌多金属矿情况复杂,存在多期、多阶段矿化特征(梁维等,2014)。其中,周清等(2014)报道了扎西康早期铅锌矿中黄铁矿Re-Os同位素年年龄45.4 Ma,锑铅锌矿化可能集中于20.48~17.9 Ma(周清等,2014;Sun et al.,2018)形成,而晚期石英-辉锑矿脉可能在12.28 Ma才出现(梁维等,2015)。

外带主要发育金锑矿化,其中,姐纳各普金矿绢云母40Ar-39Ar年龄为17.6 Ma(董随亮等,2017),明塞金矿绢云母Ar-Ar年龄为16.03 Ma(Zhang et al.,2020)。

年代学统计结果显示扎西康矿集区内矿化集中于3个时期,分别为~45 Ma,21~17 Ma以及16~12 Ma。始新世矿化主要发现于扎西康深部的残留铅锌矿(Liang et al.,2018),该期矿化没有在区域上发现对应的岩浆事件,其成因尚缺乏研究。中新世以来,扎西康矿集区迎来“成矿大爆发”,统计发现这些矿化可分为2期矿化为21~17 Ma和16~12 Ma,对应了错那洞穹窿形成过程中的最主要的2期岩浆事件。

4.3 典型矿床物质及流体来源

文章系统搜集了扎西康矿集区内典型矿床的SPb、H-O同位素分析结果,总结了矿集区内成矿物质和流体来源。

4.3.1 成矿流体性质

在δ18OH2O-δ18DV-SMOW图(图4)中,扎西康矿集区内典型矿床脉石矿物的氢氧同位素投点分布较为分散,均具有混合流体的特征(梁维,2019)。以马扎拉和姐纳各普为代表的外围金锑矿位于岩浆水与建造水之间的区域,可能代表成矿流体经过更充分的水岩反应。以扎西康为代表的锑铅锌多金属矿与错那洞石英电气石脉中成矿流体具有相同的氢同位素,并呈现出轻重氧同位素的混合。Zn-Pb-Fe同位素特征研究(Duan et al.,2016;Wang et al.,2017)表明,重氧同位素可能来自岩浆热液(Xie et al.,2017),轻氧同位素来自于大气降水。吉松铅锌矿具有与错那洞石英电气石脉以及伟晶岩相同的氧同位素,且位于零值附近,暗示其岩浆热液的贡献。吉松铅锌矿成矿流体中出现的大量二氧化碳(尹远等,2015)以及成矿时间与二云母花岗岩相同(~17 Ma),都指向与错那洞二云母花岗岩质岩浆作用的成因联系。穹窿核部的错那洞铍稀有金属矿床形成岩浆高分异演化后期的流体出溶过程(Xie et al.,2019)以及岩浆流体与大理岩的交代过程(梁维等,2018),属于高分异花岗岩浆热液直接作用的结果。

图4 扎西康矿集区典型矿床成矿流体δ18OH2O-δ18DV-SMOW图(修改自梁维,2019;底图据Hedenquist et al.,1994;西藏地热水据郑淑蕙等,1982;车穷卓布锑矿数据引自张刚阳,2012;沙拉岗金锑矿引自杨竹森等,2006)Fig.4 Fluid δ18OH2O-δ18DV-SMOW diagram of typical deposits in the ZOA(modified from Liang,2019;base map after Hedenquist et al.,1994;geothermal water data are from Zheng et al.,1982;the Cheqiongzhuobu Sb data from Zhang,2012;the Shalagang Au(Sb)after Yang et al.,2006)

4.3.2 成矿物质来源及迁移

铅同位素统计数据显示(图5),扎西康矿集区内典型矿床及地质体普遍具有较高的207Pb/204Pb以及208Pb/204Pb值(图5)。扎西康铅锌多金属矿铅同位素与喜马拉基底范围,表明金属物质可能部分来自于喜马拉雅基底以及早期(~45 Ma)形成的硫化物(Liang et al.,2018;Sun et al.,2018)。吉松铅锌矿在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb图中(图5)位于上地壳铅同位素演化线附近,靠近淡色花岗岩的分布范围,与藏南错那洞二云母花岗岩具有相同的铅同位素组成,暗示吉松成矿物质来源于错那洞淡色花岗岩。马扎拉金锑矿接近藏南基性岩脉和区域玄武岩铅同位素范围(图5),表明基性岩脉和玄武岩可能提供金(锑)等成矿元素。位于穹窿核部的铍钨锡主要来自于淡色花岗岩高分异演化流体(Xie et al.,2019)。

图5 扎西康矿集区典型矿床及地质体铅构造模式图(据Liang et al.,2018)淡色花岗岩数据引自Vidal et al.,1982和Gariépy et al.,1985;区域玄武岩、流纹岩数据来自于朱弟成等,2003;藏南基性岩数据引自江思宏等,2007;喜马拉雅基底引自Zhao et al.,2009;拉木由塔锑矿数据引自杜泽忠等,2011;藏南其他金锑矿体和流纹岩数据引自张刚阳,2012Fig.5 Variations in Pb isotope compositions for samples from the ZOA(after Liang et al.,2018)The regional basalt and rhyolite data from Zhu et al.,2003;the southern Tibet mafic rocks data from Jiang et al.,2008;Himalaya basement from Zhao et al.,2009;the Lamuyouta Sb deposit from Du et al.,2011;other Sb-Au deposits data from Zhang,2012

综上,扎西康矿集区的成矿物质来源具有多源性,金(锑)主要以来自深源的基性岩及玄武岩等为主,而铅锌则以古老基底和淡色花岗岩为主要来源,铍、钨锡来自于穹窿核部高分异花岗岩,。

4.4 扎西康矿集区成矿系统

印度-亚洲陆陆碰撞造山过程经历了主碰撞(65~41 Ma)、晚碰撞(40~26 Ma)和后碰撞(<25 Ma)3个阶段(侯增谦等,2003;侯增谦等,2006a)。喜马拉雅造山带在后碰撞阶段经历了强烈的伸展过程,形成了穹窿构造带(Wagner et al.,2010;Zhang et al.,2012;Langille et al.,2012;Jessup et al.,2016),并围绕穹窿发育了金锑、铅锌、稀有金属矿床,形成了贵金属-有色金属-稀有多金属矿集区,构成了受穹窿控制的Au-Sb-Pb-Zn-Be-W-Sn成矿系统(图6)。

4.4.1 错那洞穹窿控矿

根据年代学研究,错那洞穹窿核部花岗岩可划分为4期。其中,33~32 Ma花岗岩,变形强烈(Fu et al.,2020),表明其形成于穹窿之前。第二期二云母花岗岩-伟晶岩(23~19 Ma)和第三期二云母花岗岩(18~17 Ma,董汉文等,2017;Fu et al.,2018;黄春梅等,2018;Xiang et al.,2020)均为弱变形花岗岩(高利娥等,2017;Fu et al.,2020;Xie et al.,2020;Zhang et al.,2020),表明其主要形成于穹窿过程,且后者作为错那洞穹窿核部主体淡色花岗岩,暗示该时期错那洞穹窿活动最为剧烈。第四期为16~14 Ma无变形的白云母花岗岩(黄春梅等,2017;付建刚等,2018b;夏祥标等,2019;Cao et al.,2020),表明在此时错那洞穹窿已基本就位。付建刚等(2018b)对穹窿变形构造研究也认为错那洞穹窿产生了2期最主要的韧性变形过程,其早期为近NS向伸展,晚期为近EW向伸展,变形带片岩白云母Ar-Ar年龄显示EW向伸展启动时间在16.5~14.8 Ma之间(Fu et al.,2018),它们是穹窿强烈活动的最直接记录。因此,错那洞穹窿发育时间为23~14 Ma,强烈活动时间为17~14 Ma。此时为STDS活动(35~13 Ma,Schultz et al.,2017)的中后期,正处于南北向裂谷活动时间(19~8 Ma,Harrison et al.,1995;Lee et al.,2011;Mitsuishi et al.,2012)初期。

喜马拉雅在后碰撞阶段总体处于伸展背景,期间形成的各种张性构造为成矿热液提供了有利的空间,如扎西康Ⅴ号主矿体发育于南北向-北东向张性断裂之中(Liang et al.,2018;Sun et al.,2018;Zhou et al.,2018);姐纳各普金矿赋存于北东向-北西向张性断裂中(李洪梁等,2017);马扎拉金矿赋存于东西向韧性断裂及南北向断裂的交汇部位(李应栩等,2015);吉松铅锌矿产于错那洞穹窿拆离断裂的次级张性断裂系统(梁维等,2019);日纳锡钨铍稀有金属矿产中锡石-硫化物脉体主要产于拆离断裂和北东向张裂隙之中,矽卡岩型矿体产于强变形片岩带之中,受上拆离断裂和下拆离断裂控制。

扎西康矿集区内成矿元素围绕错那洞变质穹窿呈高温-中温-低温元素分带性分布(图2b),靠近岩体为W、Sn、Be等高温元素、中等距离为Pb、Zn、Ag、Sb等中温元素、远离穹窿为Au、Sb、Ag、Hg、As等中低温元素异常组(吴建阳等,2015;Xie et al.,2017;Zhou et al.,2018),且异常特征均与矿床(点)相吻合。从空间距离上来看,铍锡钨等稀有金属主要分布在穹窿核部和幔部,少量分布在边部的断裂系统之中,距离距离核部不超过5 km;铅锌、铅锌锑多金属矿分布范围距离错那洞穹窿核部约5~20 km;金锑矿位于距离错那洞核部20~30 km的区域。

从时间尺度而言,矿集区内成岩-成矿时代高度吻合,错那洞穹窿中最重要的两期花岗岩体分别为18~17 Ma的二云母花岗岩及16~14 Ma的白云母花岗岩,分别对应扎西康矿集区中新世以来的两期矿化。从时空两个维度的分析结果表明,错那洞穹窿内23~14 Ma的多期淡色花岗岩侵位,形成岩浆热穹窿的过程驱动了扎西康矿集区金锑-铅锌-铍钨锡成矿系统。伸展过程中形成的张性系统、拆离系断裂及其次级断裂构造均为成矿热液的沉淀提供了有利空间。

4.4.2 淡色花岗岩岩浆驱动成矿系统

岩石学研究表明,藏南淡色花岗岩起源于加厚下地壳深熔作用(Guo et al.,2012;Gao et al.,2014)。藏南拆离系的发育,构成了1条岩浆迁移的通道。淡色花岗岩在构造薄弱带向上侵位形成了岩浆热穹窿体系(Robyr et al.,2002;Searle et al.,2005;张进江等,2012)。喜马拉雅淡色花岗岩经过长时间的岩浆演化过程,其晚期岩浆本身具有很高含量的不相容元素Be、W、Sn、Rb、Nb、Ta等,成为典型的稀有金属花岗岩(王汝成等,2017;吴福元等,2017)。高分异岩浆演化后期,往往发生较大规模的熔体-流体演化过程,出溶大量的岩浆流体,富集Be、W、Sn等稀有元素及Au、Sb等元素(Kaeter et al.,2019;Peterkováet al.,2019;Xie et al.,2020)。同时,在错那洞片麻岩形成过程中,核部淡色花岗质岩浆多期次的侵位(21~14 Ma),增加了地热梯度,启动了地热循环系统。岩浆出溶流体从穹窿向外围扩散,在靠近穹窿核部的区域以岩浆流体为主,并向外围地温低的区域迁移,并与地层中封存的变质流体及大气降水等地质流体发生混合,形成混合流体。当距离穹窿核部越远,地层中封存的地质流体及大气降水的含量逐渐增加,岩浆水的比例相对降低。当混合流体流经喜马拉古老基底、花岗质岩体、围岩地层、基性岩脉、玄武岩中以及早期形成的铅锌矿体时,可以萃取、活化其中的成矿物质(Au、Sb、Pb、Zn),形成富含Pb-Zn、Au-Sb的成矿流体,并在张性断裂中沉淀成矿。

4.4.3 热液沉淀成矿过程

岩浆侵位形成较高的地热梯度,分析扎西康矿集区内不同类型典型矿床的成因后,认为扎西康矿集区内流体循环系统可以形成以下几种方式:①错那洞穹窿内带(<5 km),分异演化后的淡色花岗岩浆出溶流体,富含F、B等挥发分,沿着伸展拆离断裂或者构造薄弱带侵位,形成伟晶岩型稀有金属矿床;淡色花岗岩出溶流体与穹窿核部的大理岩发生水岩反应,使得Be、W、Sn等稀有金属发生沉淀,形成矽卡岩型铍锡钨稀有多金属矿床如祥林、日纳等铍锡钨稀有金属矿床(图6);含矿岩浆热液在张性裂隙和伸展拆离系中沉淀,可以形成锡石-硫化物脉型锡钨铍多金属矿化,随着Be、W、Sn的沉淀,流体中的F-与Ca2+结合,在张裂隙中沉淀出萤石矿化(图6);②错那洞穹窿中带(~5~20 km),地热温度相对较高,高δ18O和强亏损δD深循环地热水向上迁移,混合少量的弱亏损δD岩浆热液,形成富Pb-Zn的Na+-Ca2+-Mg2+-Cl-型流体(梁维,2014),在变质穹窿伸展拆离断裂的差异性滑脱的NE-SW向破碎带及南北向断裂中沉淀,形成低温热液脉型铅锌矿,如吉松铅锌矿(图6)。如果深循环富锑流体遇到早期铅锌硫化物(~45 Ma),富锑流体可以再活化、迁移出铅锌硫化物中的铅、锌等成矿元素,形成富锑铅锌含矿热液(Liang et al.,2018;Sun et al.,2018),这一类矿化中似乎继承了较高的放射性成因铅(图5)。再活化的含矿溶液(强亏损δD)在南北向断层等开放体系中就位,并与下渗的大气水发生混合,使得流体中δD降低,形成Na+-Mg2+-SO42--Cl-型流体(梁维,2014),并发生沉淀。流体中的铅锑(银)等元素以硫盐矿物形式出现(Liang et al.,2018),形成扎西康式叠加改造铅锌多金属多金属矿床(图6);③错那洞穹窿外带(20~30 km),地热温度更低。深部上升的富CO2、N2等挥发分岩浆流体,携带S及Au等成矿元素,与向北迁移的深循环的地热水相遇,使得流体中δ18O升高和δD进一步亏损,并进一步萃取地层和中基性岩中的Au、Sb等元素形成型含矿流体(梁维,2014),具有高δ18O和强亏损δD的特征。富矿流体沿着新生代东西向深断裂向上迁移,并在次级断裂破碎带、密集劈理和节理充填和沉淀,形成低温热液金锑矿床,如姐纳各普金锑矿、马扎拉金锑矿(图6)。

图6 扎西康矿集区受错那洞穹窿控制的金锑-铅锌-钨锡稀有多金属成矿系统模式图Fig.6 Schematized conceptual model of the Cuonadong dome-controlled Au-Sb-Pb-Zn-Be-W-Sn metallogenic system in the ZOA

5 结论

(1)扎西康矿集区是喜马拉雅造山带内最典型的矿化集中区,产出了大量的金锑、铅锌、铍钨锡多金属矿,它们围绕错那洞穹窿呈规律性分布,从穹窿核部向外依次为铍钨锡稀有金属矿→铅锌多金属矿→金锑矿。

(2)扎西康矿集区内的金属矿床在21~12 Ma迎来“成矿大爆发”,且具有多期矿化的特征,在时空上与错那洞穹窿多期次淡色花岗岩侵位过程高度吻合,因此错那洞成穹作用是扎西康多金属矿化的主要诱因。

(3)扎西康矿集区内金属矿床构成了统一的成矿系统。错那洞穹窿在碰撞造山晚期伸展过程中就位,在穹窿核部发育多期次演化程度高的淡色花岗岩,强烈富集Be-W-Sn等稀有元素。在穹窿核部,淡色花岗岩形成伟晶岩型铍铷矿化,岩浆出溶流体与钙质围岩交代形成矽卡岩型锡钨铍多金属矿,在张性裂隙和拆离断裂之中沉淀形成锡石-硫化物脉型锡钨铍矿化。岩浆侵位引发的高地热梯度作用下,出溶流体向外扩散,混合了与地层中封存的变质流体及大气降水等地质流体,并萃取地层中的成矿元素,在错那洞穹窿中带(5~20 km)形成铅锌多金属矿化,外带(20~30 km)形成金(锑)矿化。

致谢两位审稿专家对本文提出了建设性的修改意见,在此表示衷心的感谢!

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