岡底斯斑巖銅礦成礦模式探討

岡底斯斑巖銅礦成礦模式探討

板巖銅形成在板塊聚集過程中，尤其是在板塊縫合帶的上板塊中。通常洋殼板塊的俯沖稱之為“B”型俯沖(Benioffsubduction),例如納茲卡板塊對南美板塊的俯沖;而大陸板塊之間的俯沖稱之為“A”型俯沖(AmpfererSubduction),例如印度大陸板塊俯沖到亞洲大陸板塊之下?！癇”型俯沖形成巨量斑巖銅礦已由Sillitoe(1972)和Sawkins(1972)等人在文章中闡明清楚了,但是“A”型俯沖是如何形成斑巖銅礦的?它們的潛力有多大?與其他類型礦床的關(guān)系?迄今少有討論。本文以岡底斯礦帶為例來討論這些問題。1板塊匯聚期2012maaSillitoe(1972)和Sawkins(1972)等首先討論“B”型俯沖與斑巖銅礦的關(guān)系。Sillitoe(1972)認為大洋中的沉積物、玄武質(zhì)熔巖和輝長巖等含銅較高的巖石為斑巖銅礦成礦物質(zhì)的主要來源。Sawkins(1972)論述了這些巖石隨俯沖帶到深部后形成三種變質(zhì)相:大約在30km處為藍片巖相;在40～80km處為角閃巖相;在100～120km處為榴輝巖相;到更深時榴輝巖脫水和部分熔融,產(chǎn)生中性—基性巖漿(圖1)。當(dāng)這種巖漿很少與地殼發(fā)生混合作用而保持虧損上地幔原有的地球化學(xué)特征時,它們具有較高的fO2(10-8～10-12),較低的初始鍶值(<0.708),虧損強場元素,富集大陽離子不相容元素,具有右斜式REE模式等,此時便相當(dāng)于含銅斑巖的花崗質(zhì)巖漿。如果這種巖漿上升到離地表6～8km的中間巖漿房停留時,有35%～70%先結(jié)晶出斑晶,其余殘漿在繼續(xù)上升時揮發(fā)相將達到飽和或過飽和,從而引發(fā)殘漿二次沸騰,同時殘漿凝結(jié)形成基質(zhì),形成斑巖體。出現(xiàn)獨立揮發(fā)相的斑巖體有兩個顯著特點:①引發(fā)殘漿體積急劇膨脹,造成已凝結(jié)斑巖體外殼和周圍圍巖的破裂,為后繼的熱液交代和充填提供了構(gòu)造空間;②揮發(fā)相與斑巖和鄰近圍巖產(chǎn)生堿質(zhì)硅酸鹽交代作用,產(chǎn)生富鎂黑云母化、金云母化、鉀長石化和鈉長石化,歸結(jié)為鉀硅酸鹽交代巖和鈉硅酸鹽交代巖。總之,板塊匯聚的前期,為洋殼消失過程,是大洋殼對大陸殼的俯沖,新特提斯洋的消失根據(jù)李光明等1研究,為217～65Ma(圖2)。據(jù)戴自希(1996)統(tǒng)計:此階段在智利西部形成超過500萬噸的斑巖銅礦床就有11個,共達24809萬砘銅。而岡底斯迄今尚未發(fā)現(xiàn)65Ma之前的斑巖銅礦。是剝蝕掉了或是沒有形成至今未有結(jié)論。而板塊匯聚的后期,為一個大陸殼俯沖到另一個大陸殼之下,例如印度大陸殼俯沖到亞洲大陸殼之下(圖3)。據(jù)莫宣學(xué)等研究,岡底斯主碰撞期可能為65Ma(莫宣學(xué)等,2003)。此時,夾于兩個大陸殼之間的新特提斯洋殼并沒有完全消失,在深部隨著雅魯藏布江縫合帶俯沖下去,構(gòu)成虧損上地幔物質(zhì)的主要來源,也是岡底斯斑巖銅礦(18～12Ma)礦質(zhì)主要來源。1978年芮宗瑤、黃崇軻和張洪濤等赴西藏岡底斯礦帶對廳宮銅礦進行地質(zhì)調(diào)查,提出廳宮銅礦(當(dāng)時叫禮木銅礦)是很有前景的斑巖銅礦,隨后(1984年)芮宗瑤等即在《中國斑巖銅(鉬)礦床》中建立了岡底斯斑巖礦帶。1999年中國地質(zhì)調(diào)查局設(shè)立了西藏一江兩河地區(qū)成礦規(guī)律和找礦方向綜合研究項目;2002年科技部建立了印度與亞洲大陸主碰撞帶成礦作用研究項目,正式揭開了“A”型俯沖(碰撞造山)與斑巖銅礦關(guān)系的神密面紗。王全海、王保生等(2002)認為岡底斯礦帶東段銅多金屬資源總量不低于1500萬噸;岡底斯礦帶的中段和西段的前景正等待地質(zhì)大調(diào)查去揭開。2沖江含礦斑巖巖漿nd岡底斯斑巖銅帶的兩個主要礦床:驅(qū)龍和沖江的含礦斑巖的Nd、Sr同位素值列于表1和表2,同時沖江含礦斑巖體穿過下地殼捕虜了暗色包體(角閃巖)的Nd、Sr同位素值也列于表中。將這些數(shù)據(jù)投影于圖4,得到與江西德興和西藏玉龍斑巖銅礦相近的數(shù)值。如果以洋脊玄武巖與喜馬拉雅淺色花崗巖分別代表虧損上地幔和地殼成分端元,大約驅(qū)龍和沖江含礦斑巖具有76%～86%的虧損上地幔的成分,14%～24%的地殼成分(Nd=13.368×10-6,INd(t)=0.512535,Sr=72.33×10-6,ISr(t)=0.704643;Nd=16.855×10-6,INd(t)=0.513458,Sr=603.0×10-6,ISr(t)0.706229)。驅(qū)龍含礦石英二長花崗斑巖的εNd(t)=-7.0～-0.4,εSr(t)=-0.5～7.6;沖江含礦二長花崗斑巖的εNd(t)=-4.8～-2.3,εSr(t)=1.0～22,沖江二長花崗斑巖中包體的εNd(t)=-6.5～-2.3,εSr(t)=-0.3～25。初始鍶值驅(qū)龍石英二長花崗斑巖的=0.704643～0.705216,沖江二長花崗斑巖的=0.705390～0.706229,沖江二長花崗斑巖中包體的=0.704628～0.706448。含礦斑巖與暗色包體的差別在于Nd模式年齡,暗色包體的Nd模式年齡比含礦斑巖大得多,這證明含礦斑巖巖漿是從深部穿上來的。驅(qū)龍含礦石英二長花崗斑巖的Nd模式年齡為697～1189Ma,沖江含礦二長花崗斑巖中Nd模式年齡為830～1022Ma,沖江二長花崗斑巖中包體的Nd模式年齡為921～1347Ma。這進一步證明是新特提斯洋殼巖石俯沖到深部發(fā)生脫水和部分熔融產(chǎn)生的花崗質(zhì)巖漿,而不是下地殼巖石。從展布上也可以看出,如果是下地殼部分熔融的結(jié)果,則分布比較廣泛,而岡底斯銅礦帶的斑巖礦床僅呈線性分布,與雅魯藏布江縫合帶幾乎平行。最近,趙文津等(2005),通過地震層析成像,得到青藏高原存在兩個低速層(圖6):第一個低速層的深度大約為15～20km,推測為S型花崗巖巖漿房,這可以通過高喜馬拉雅帶和岡底斯帶的S型淺色花崗巖侵位得到證實,它反映殼源花崗質(zhì)巖漿熔融(Nelsonetal.,1996);第二個低速層在100～300km之間,可由岡底斯帶大量殼?；旌系腎型花崗質(zhì)巖漿侵位及其斑巖型和共生的夕卡巖型、淺成熱液型礦床生成得到證實,也與Sawkins等人的觀點比較接近(圖1)。第二個低速層夾于地幔之間,上部地幔一直向北推移,越過唐古拉山口,在青海省的二道溝之前與亞洲大陸巖石圈地幔相接;下部地幔以25°～30°角度下沉,也越過了唐古拉山口消失于軟流圈之中(圖6)。按照趙文津等(2004)認識,青藏高原巖石圈地幔并不獨立存在,只是印度巖石圈地幔與亞洲大陸巖石圈地幔的對接(圖6)。趙志丹等(2003)劃分了印度巖石圈地幔、青藏高原巖石圈地幔和塔里木巖石圈地幔,并認為青藏高原巖石圈地幔和塔里木巖石圈地幔棣屬于亞洲大陸巖石圈地幔,印度巖石圈地幔與亞洲大陸巖石圈地幔的分界線應(yīng)當(dāng)為雅魯藏布江縫合帶(圖3)。滕吉文(2002)認為青藏高原為厚殼簿幔,青藏高原的地殼厚度60～75km,軟流圈埋深為90～100km,也就是說地幔厚度才只有25～30km厚。這與青藏高原的地質(zhì)事實是有出入的。3成礦地質(zhì)背景岡底斯礦帶基本近EW向,平行于雅魯藏布江縫合帶,距縫合帶20～240km?？梢詣澐譃槿?仁布以東為東段,仁布到薩嘎之間為中段,薩嘎以西為西段。由于一江兩河大地調(diào)和“973”項目等研究主要集中于東段,中段僅有零星資料,西段尚未觸及。岡底斯東段:東西長400km,南北寬120～200km,東段又可以劃分南、中和北三個亞帶:南亞帶,已發(fā)現(xiàn)克魯、沖木達等層狀夕卡巖型Cu(Au)礦床,受控于角閃黑云母花崗巖與上侏羅統(tǒng)一下白堊統(tǒng)桑日群比馬組火山—沉積巖接觸帶,成礦年齡48～20Ma(Ar-Ar法、Re-Os等時線法等)(表3);中亞帶已發(fā)現(xiàn)吹敗子、驅(qū)龍、拉抗俄、達布、廳宮、沖江和白容等斑巖型Cu(Mo)礦床,斑巖以二長花崗斑巖為主,圍巖有侏羅系、白堊系和古近系等的砂頁巖、火山熔巖和火山凝灰?guī)r等。在驅(qū)龍外圍、甲馬和邦浦等見夕卡巖型銅多金屬礦床。含礦斑巖的SHRIMP年齡為18～13Ma,輝鉬礦的Re-Os等時線年齡為20～12Ma(表3);北亞帶已發(fā)現(xiàn)勒青拉和洞中松等夕卡巖型Pb—Zn—Ag礦床,產(chǎn)于石炭系一二疊系地層中,石炭系為旁多群淺變質(zhì)碎屑巖和板巖,下二疊統(tǒng)洛巴堆組由塊狀灰?guī)r、板巖和火山巖組成,夕卡巖和含礦層均產(chǎn)于洛巴堆組三段。目前尚未獲得北亞帶有關(guān)礦床的同位素年代數(shù)據(jù)。岡底斯中段東西長360km,南北寬80～220km,為斑巖型、夕卡巖型和淺成熱液型等礦床。對該帶的地質(zhì)大調(diào)查項目等才剛剛起步,僅在雄村銅(金)礦床獲得少量年齡數(shù)據(jù),證明巖漿侵位時間與主碰撞幕相近,為56.0±7～63.3±2.5Ma(K-Ar和U-Pb法),成礦主幕石英絹云母化的水云母化40Ar-39Ar年齡為38.68±0.67Ma(表3)。岡底斯西段轉(zhuǎn)為NWW向,近660km,從地質(zhì)背景分析,與東段類似,有望找尋到斑巖型和夕卡巖型等礦床。4ma表1岡底斯礦帶包括斑巖型、夕卡巖型、淺成熱液型等,成礦年齡總的為65～12Ma,可能夕卡巖和淺成熱液型為65～20Ma,斑巖型為20～12Ma(表3)。岡底斯礦帶的金屬分帶由南而北總的為:Cu(Au)→Cu(Mo)(Au)→Cu(Μo)、Fe(Cu—Au)、Cu—Pb—Zn→PbΖn→Ρb—Zn—Ag。銅(金)礦化大多數(shù)產(chǎn)于南亞帶;鉛鋅銀礦化產(chǎn)于北亞帶,而中亞帶為銅(鉬)型和銅多金屬型。南亞帶礦床結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,其中有夕卡巖型和淺成熱液型礦床等;中亞帶基本為斑巖型,有時有夕卡巖型礦床;北亞帶以夕卡巖型為主(圖5)。5a型沖刷造山帶的成巖與成礦受印度洋擴張影響,從217Ma以來印度板塊一直向北推移,新特提斯洋向北發(fā)生B型俯沖,岡底斯巖漿弧形成大量印支期和燕山期花崗質(zhì)巖漿(217～200Ma、180～140Ma、130～65Ma),以及雅魯藏布江縫合帶留下許多晚燕山期-喜馬拉雅早期的蛇綠巖套(130～81Ma)(西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1993)。到70～65Ma印度板塊與亞州板塊匯聚速度達到高峰,每年匯聚速度達170mm(Lee和Lawver,1995)。到65Ma新特提洋基本閉合(莫宣學(xué)等,2003),岡底斯帶進入A型俯沖時期,亦即印度板塊與亞洲板塊發(fā)生碰撞造山,60～42Ma稱之為軟碰撞,匯聚速度為110～60mm/a,42Ma至今稱之為硬碰撞,匯聚速度為60～50mm/a(Lee和Lawver,1995)。受A型俯沖影響,青藏高原65～10Ma有大量花崗質(zhì)巖漿侵位(圖2)。如果將雅魯藏布江縫合帶南北作一個對比,我們便不難發(fā)現(xiàn):雅魯藏布江縫合帶南側(cè),高喜馬雅帶為碰撞造山帶,成巖成礦物質(zhì)主要為殼源,在核雜巖中都為S型花崗巖侵位,又稱為淺色花崗巖,巖性以電氣石二云母花崗巖為主,K—Ar年齡和Rb—Sr年齡為10～20Ma,初始鍶值變化于0.7140～0.7458(西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1993)。高喜馬拉雅帶的金屬礦床主要為與S型花崗質(zhì)巖漿熱液有關(guān)的金銻汞銀鉛鋅礦床,例如浪卡子金礦、沙拉崗銻礦、車穹卓布銻礦和馬扎拉金銻礦等。而雅魯藏布江縫合帶北側(cè),岡底斯帶不僅涉及碰撞造山,而且涉及俯沖造山(Allegreetal.1984;Willettetal.,1994),其成巖成礦物質(zhì)既涉及殼源,也涉及幔源,為典型殼幔混合帶。從燕山早期(192Ma)到喜馬拉雅期(17Ma)許多石英閃長巖—花崗閃長巖表現(xiàn)為I型花崗巖特征,其鍶初始值都在0.708之內(nèi)變化,有時也出現(xiàn)類似高喜馬拉雅的淺色花崗巖,具有S型花崗巖特征(西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1993)。岡底斯帶的金屬礦床總的以與I型花崗質(zhì)巖漿熱液有關(guān)的斑巖型、夕卡巖型和熱液型的銅金礦、鐵(銅)礦、銅(鉬)礦、銅鋅鉛礦、鉛鋅銀礦等,以幔殼混合或幔源為主,也有殼源的金銻汞礦床。6斑巖銅礦帶的發(fā)育特點岡底斯斑巖銅礦帶與智利西部的斑巖銅礦有所不同,智利西部斑巖銅礦形成于“B”型俯沖時期?！癇”型俯沖形成的斑巖銅礦可能比“A”型俯沖的規(guī)模要大,二者都形成相似的成礦系列,也就是說在虧損上地幔發(fā)生脫水和部分熔融,并在上升時與地殼物質(zhì)發(fā)生不同程度的混合,通過演化形成與花崗質(zhì)巖漿熱液有關(guān)的礦床時,隨著成礦地質(zhì)條件的千差萬別,會形成一系列有成生聯(lián)系的礦床,諸如產(chǎn)于斑巖體及砂泥圍巖中的細脈浸染狀斑巖型礦床,產(chǎn)于碳酸鹽圍巖接觸帶的夕卡巖型礦床,產(chǎn)于韌性剪切帶或構(gòu)造蝕變帶,在花崗巖體附近或火山機構(gòu)中淺成熱液型礦床等。它們共生于斑巖銅礦帶中。在礦石沉淀時,時間有前有后,參差不齊,但總的限制在一定時間內(nèi)。如岡底斯礦帶成礦從63～12Ma,斑巖銅礦帶成礦高峰期為18～14Ma(圖6)。岡底斯礦帶從成礦金屬來說,包括Cu(Au),Fe(Cu—Au),Cu(Mo),Cu—Pb—Zn(Au),Pb—Zn—Ag等。7成礦斑巖體(1)板塊匯聚是通過板塊俯沖來完成的,因此俯沖與斑巖銅礦必然發(fā)生千絲萬縷的聯(lián)系。不過斑巖銅礦是在匯聚過程松弛階段形成的。例