2017, Vol. 33
2. 中国地质科学院矿产资源研究所, 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室, 北京 100037
, FANG Xiang1, TANG JuXing2
, WANG Qin1, YANG Chao2, WANG YiYun1, DING Shuai1, YANG HuanHuan1
2. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China
青藏高原是世界的屋脊，其不仅发育有与经典洋壳俯冲模式吻合的成岩成矿作用 (Sillitoe, 1972; Zhu et al., 2009, 2010; Ji et al., 2009; 曲晓明等, 2009; 唐菊兴等, 2010; Li et al., 2011a, 2013)，也发育着一系列与大陆碰撞作用相关的成矿事件 (侯增谦等, 2004; Hou et al., 2003, 2005, 2009; Qu et al., 2007, 2009; Yang et al., 2009; Li et al., 2006, 2011a; 陈衍景, 2013)，是陆-陆碰撞造山动力学过程及其成矿作用探讨的天然实验室 (Yin and Harrison, 2000; Xu et al., 2012)。横贯青藏高原中部的班公湖-怒江缝合带作为冈瓦纳大陆的北界 (潘桂棠等, 2004; Yin and Harrison, 2000; Zhu et al., 2011, 2013)，是冈底斯陆块与羌塘陆块的分界线 (任纪舜和肖黎薇, 2004)，是西藏继玉龙、冈底斯成矿带后的第三条斑岩-矽卡岩铜矿带 (秦克章等, 2006; Li et al., 2011b, 2013)。该带虽找矿潜力巨大，但研究程度却十分薄弱，其从洋盆开启至俯冲与碰撞的构造演化过程也一直存在争论 (Pearce and Deng, 1988; Kapp et al., 2003; 李金祥等, 2008; 李光明等, 2011; 耿全如等, 2011; 江军华等, 2011; 曲晓明等, 2012, 2013; Li et al., 2014)，制约着找矿工作的深入进行。作为缝合带构造演化研究的反演指示针与终点站，更多的成岩-成矿作用研究势在必行，特别是对于大型-超大型矿床乃至矿集区成岩成矿作用及其构造背景研究对于深入开展缝合带区域找矿工作来说尤为重要。
多龙矿集区是近年来藏北取得重大找矿突破的超大型铜金矿集区，已陆续发现了一批大型-超大型斑岩、斑岩-浅成低温热液型矿床 (李光明等, 2007; 李金祥等, 2008; 李玉彬等, 2012; Li et al., 2012a, b; 唐菊兴等, 2014)，具有重大的科研与经济价值。截止目前为止，矿集区内已勘查出大型斑岩铜金矿床3个 (多不杂、波龙、拿若)(铜资源量>700万吨)，超大型斑岩-浅成低温热液铜金矿床1个 (铁格隆南)(铜资源量>800万吨)，此外还有一系列有待进一步进行勘查工作的矿床 (点)(图 1)。尕尔勤斑岩铜金矿位于多龙矿集区东南部，是矿集区内最具找矿潜力的矿床之一，虽已陆续进行了一些探矿工作，但至今未能取得大的找矿突破，且研究程度十分薄弱，对该矿床成岩成矿作用的研究对认识多龙矿集区的成因和进一步勘查具有重要的意义。因此，本文在详细野外地质调查的基础上，对尕尔勤矿床成矿斑岩年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素组成进行了详细研究，探讨了岩石成因及矿床形成构造背景。与此同时，对野外地质调查过程中于矿床北东部发现的具有强烈Cu、Au、Pb等成矿元素异常的硅帽进行了地化剖面、岩石地球化学及高光谱研究，探讨了存在浅成低温热液型铜金矿的可能性，以期为矿集区成岩成矿作用及其构造背景研究提供新素材的同时，为矿床找矿工作提供新的方向。
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图 1 多龙矿集区地质简图 (据王勤等, 2015) 1-第四系；2-新近系康拖组；3-下白垩统美日切错组；4-中下侏罗统色哇组；5-下侏罗统曲色组；6-上三叠统日干配错组；7-二长花岗斑岩；8-花岗斑岩；9-石英斑岩；10-花岗闪长斑岩；11-辉长岩；12-橄榄岩；13-地层整合接触界线；14-地层不整合接触界线；15-断层；16-地表蚀变范围；17-矿床 (点)；18-硅帽位置 Fig. 1 Geological map of the Duolong ore concentrated area (modified after Wang et al., 2015) |
多龙矿集区位于班公湖-怒江缝合带北缘的多不杂岩浆弧内，矿集区内已发现有多不杂、波龙、铁格隆南 (荣那)、拿若等大型-超大型斑岩或斑岩-浅成低温热液矿床，另还分布有尕尔勤、色那、拿厅、铁格山、地堡那木岗等具有较大找矿潜力的矿床点 (图 1)。
矿集区内出露地层主要可见有上三叠统日干配错组、下侏罗统曲色组 (J1q)、中-下侏罗统色哇组 (J1-2s)、下白垩统美日切错组 (K1m)，另可见大面积分布的第四系 (Q)。其中下侏罗统曲色组及中-下侏罗统色哇组是矿集区内重要的赋矿围岩地层。矿集区内主要发育一套中酸性侵入岩，岩性主要可见花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、花岗斑岩、闪长玢岩、闪长岩等，其中以岩株或岩脉形式产出的花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩为矿集区内重要的成矿斑岩。矿集区内构造主要可见断裂构造，可见有EW向、NE向、NW向断裂构造发育，其中地堡那木岗、波龙、多不杂、铁格隆南及拿若等矿床均沿北东向断裂构造分布，而尕尔勤、色那、赛角及拿若则沿北西向断裂构造分布。
尕尔勤斑岩铜矿床位于多龙矿集区东南部 (图 1)，是矿集区内最具找矿潜力的矿床之一。前人已陆续进行了一些探矿工作，但未能取得大的突破。矿区内出露地层主要可见第四系 (Q)、下白垩统美日切组错下段 (K1m)、下侏罗统曲色组第一、二岩性段 (J1q1、J1q2) 以及上三叠统日干配错组 (T3r)(图 2)。曲色组第一岩性段主要由浅灰白色、浅黄褐色薄至中厚层状弱褐铁矿化、弱硅化长石石英砂岩组成，该套地层在矿区南西部大量出露；曲色组第二岩性段主要由浅灰色、浅黄褐色薄至中厚层状弱褐铁矿化、弱硅化长石石英砂岩组成，曲色组第二岩性段与下覆第一岩性地层呈整合接触关系。下白垩统美日切错组主要可见一套紫红色安山质火山碎屑岩、安山玢岩，主要分布在矿区的北部，分布范围较窄。上三叠统日干配错组展布于矿区北东部，范围较小，岩性为一套单一的灰黑色结晶灰岩，与曲色组第二岩性段呈断层接触关系。
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图 2 尕尔勤矿床地质简图 (据西藏自治区地质调查院, 2011①修改) Fig. 2 Geological map of the Gaerqin deposit |
① 西藏自治区地质调查院. 2011.西藏班公湖-怒江成矿带西段铜多金属资源调查报告
矿区岩浆岩岀露较少，主要可见呈小岩株或岩脉形态展布的花岗闪长斑岩。构造主要可见断裂构造，矿区内可见有F1及F2两条断裂构造。F1断层展布于矿区中北部，近EW向，走向285°±，断层面北倾，倾角35°~70°之间。F2断层范围较窄，展布于矿区北东部，为日干配错组灰黑色结晶灰岩与曲色组第二岩性段的接触界线。
截止目前为止，矿区揭露矿体较小，均赋存于花岗闪长斑岩体中，呈分枝状，厚度不大，矿化不连续，矿体品位不高，属于斑岩型矿床中边部的枝状贫矿体。矿石矿物主要可见黄铜矿、黄铁矿，脉石矿物主要可见石英、长石、云母及粘土矿物。矿石构造主要可见细脉浸染状及块状构造，矿石结构主要可见自形粒状结构。矿区范围内热液蚀变较为明显，可见有黑云母化、硅化、钾长石化、绢云母化、高岭土化及绿泥石化等，鉴于探矿工程以及目前探获岩体形态的制约，没有明显的蚀变分带现象。
3 样品及分析方法 3.1 采样位置及样品特征本次用于锆石定年及Hf同位素研究的样品采集于矿区中部的花岗闪长斑岩矿化体中 (图 2)，斑岩体岩石地球化学样品分别采集于钻孔ZK2308(3件)、ZK2312(2件)。花岗闪长斑岩呈灰白色，斑状结构，块状构造，主要由斑晶 (约占40%) 与基质 (约占60%) 组成。斑晶主要由长石、石英、角闪石及少量黑云母组成，基质主要由长英质矿物组成。可见有硅化、钾化及粘土化蚀变 (图 3a-f)。
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图 3 尕尔勤矿区斑岩体及硅帽照片 (a-c) 绢英岩化及钾化花岗闪长斑岩；(d-f) 为 (a-c) 对应的镜下照片；(g) 层纹状 (致密块状) 硅帽；(h、i) 角砾状硅帽，可见明显充填交代现象；(j) 为 (g) 的对应镜下照片；(k、l) 为 (h、i) 对应镜下照片 Fig. 3 Photos of porphyry and lithoscapss in Gaerqin deposit |
本次研究所用硅帽样品采集于矿区北东部强硅化区，采样点见图 2。紫红色、红色、灰红色，可见有层纹状 (致密块状) 及角砾状构造两种 (图 3g-l)。层纹状硅帽发育较少，可见明显弧形层理，块状构造，质地坚硬。角砾状硅帽广泛发育，其硅质角砾呈棱角-次棱角状，磨圆度较差，粒径多在0.5~15mm之间，由铁质、硅质胶结而成 (图 3h, i, k, l)，角砾状硅帽样品多发育孔洞，指示经历过强酸淋滤。
3.2 锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素测定本次样品破碎和锆石挑选由河北省廊坊区域地质矿产调查研究所实验室完成，破碎后样品经淘洗除去比重轻的矿物，采用浮选和磁选分选出锆石，在双目镜下挑选晶形、色泽较好，透明度高的锆石颗粒进行制靶 (宋彪等, 2002)，然后利用阴极发光 (CL) 显微照相观察锆石的内部结构，避开包裹体、裂隙及残留核，最后选择合适的测点进行分析。锆石U-Pb分析及Lu-Hf同位素测定均在中国地质科学院矿产资源研究所LA-ICP-MS实验室完成。锆石年龄计算以国际标准锆石91500为外标。测试结果用GLITTER (ver4.0) 软件计算得出，并按照Andersen (2002)的方法进行普通铅校正，之后用Isoplot程序完成年龄计算及谐和图绘制。具体分析步骤和数据处理过程参见文献 (Gao et al., 2003; 柳小明等, 2002; 袁洪林等, 2003; 侯可军等, 2009)。
Lu-Hf同位素分析采用配有193nm激光的Neptune多接收电感耦合等离子质谱仪进行分析，分析过程中采用6~8Hz的激光频率、100mJ的激光强度和50~60μm的激光束斑。试验中以He作为剥蚀物质的载气，采用91500作为外部标准，测试过程中，插入的91500标样的176Hf/177Hf比值变化于0.282310~0.282319之间，完全在仪器的正常测试范围内，具体测试过程见文献 (Wu et al., 2006)。
3.3 主量、微量元素分析及高光谱测定主量元素和微量元素分析均在西南冶金地质测试所完成。主量元素采用X荧光光谱法 (XRF) 分析，分析精度优于2%；微量元素采用等离子质谱 (ICP-MS) 分析方法，测试精度优于5%。
高光谱利用美国ASD光谱分析仪进行，识别项目主要为扫面矿物识别，可获得混合矿物光谱曲线及各种矿物含量比重。
4 花岗闪长斑岩测试结果 4.1 锆石U-Pb定年结果尕尔勤花岗闪长斑岩内锆石无色透明，长轴与短轴之比在1:1~2.5:1之间，长轴多大于100μm，颗粒大者长轴可达300μm，主要呈长柱状或短柱状，个别呈浑圆粒状，部分颗粒内部可见细小包裹体。阴极发光图像显示锆石成分含量比较均匀，发育密集震荡环带 (图 4)，具岩浆成因锆石特征 (吴元保和郑永飞, 2004)。
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图 4 尕尔勤矿区斑岩体锆石阴极发光图像及锆石U-Pb定年 (实线圈) 和Hf同位素 (虚线圈) 测点位置 Fig. 4 Zircon cathodoluminescence (CL) images and analysis spots of U-Pb (real coil) and Hf isotope (virtual coil) from porphyry of Gaerqin deposit |
本次对花岗闪长岩样品挑选出的锆石晶体共进行了25个点的测试，锆石U-Pb同位素分析结果见表 1。样品中Th含量在69×10-6~270×10-6之间，平均值为148.3×10-6，U含量在289×10-6~784×10-6之间，平均值为477.7×10-6，Th/U比值在0.20~0.40之间，具岩浆成因锆石特征。样品测点年龄的计算是利用Isoplot软件进行处理，得到的锆石206Pb/238U加权平均年龄为124.4±0.4Ma (MSWD=0.42，n=25)，该年龄代表了花岗闪长岩的结晶年龄，属于早白垩世侵位。在206Pb/238U-207Pb/235U谐和图上可以看出 (图 5)，所有分析数据点均分布在谐和曲线上，拟合度较高，得到的年龄值真实可靠。
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表 1 尕尔勤矿区斑岩体锆石定年数据结果 Table 1 U-Pb isotopes analyzed data of the zircons of porphyry in the Gaerqin deposit |
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图 5 尕尔勤矿区斑岩体锆石年龄 Fig. 5 Concordia diagrams of zircon U-Pb ages for porphyry of Gaerqin deposit |
本次Lu-Hf同位素测试共进行了20个点的测试 (表 2)，测试结果表明，花岗闪长斑岩内锆石176Hf/177Hf分布于之间0.282140~0.2829720之间，176Lu/177Hf变化于0.000631~0.002242之间。根据对应锆石年龄计算的εHf(t) 值变化于-19.75~9.71之间，主要集中于1.15~9.71之间；εHf(0) 主要分布于-22.36~7.07之间；地壳tDM模式年龄变化于398~1569Ma之间，tDMc模式年龄变化于559~2424Ma之间, 主要集中于559~1105Ma之间。
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表 2 尕尔勤矿区斑岩体锆石Hf同位素数据结果 Table 2 Hf isotopes analyzed data of the zircons of porphyry in the Gaerqin deposit |
本次测试所得花岗闪长斑岩主量元素结果见表 3。其SiO2含量在60.01%~62.81%之间；Al2O3含量普遍较高，在15.12%~16.51%之间，平均值16.17%；MgO含量在1.79%~2.14%之间，平均值1.95%；CaO含量在2.57%~3.85%之间，平均值3.28%；Na2O含量普遍高于K2O含量，Na2O/K2O在1.46~2.43之间，AR (碱度率)([Al2O3+CaO+(Na2O+K2O)]/[Al2O3+CaO-(Na2O+K2O)]) 在1.7~1.85之间。在SiO2-K2O图解及AR-SiO2图解中样品均落入了钙碱性区域 (图 6a, b)，表明尕尔勤矿床成矿斑岩体属于钙碱性岩石系列。
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表 3 尕尔勤矿区花岗闪长斑岩与硅帽主量元素 (wt%) 与微量元素 (×10-6) 分析结果表 Table 3 Major elements (wt%) and trace elements (×10-6) of porphyry in Gaerqin deposit |
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图 6 尕尔勤矿区斑岩体SiO2-K2O图解 (a, 据Peccerillo and Taylor, 1976)、SiO2-AR图解 (b, 底图据Wright, 1969)、球粒陨石标准化稀土元素配分图 (c, 标准化值据Boynton, 1984) 及原始地幔标准化微量元素蛛网图 (d, 标准化值据Sun and McDonough, 1989) 多不杂成矿斑岩数据据李金祥, 2008；波龙成矿斑岩数据据Li et al., 2013; 陈华安等, 2013 Fig. 6 SiO2-K2O plot (a, map after Peccerillo and Taylor, 1976), SiO2-AR plot (b, base map after wright, 1969), chondrite-normalized REE patterns (c, normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (d, normalization values after Sun and McDonough, 1989) of porphyry in Gaerqin deposit |
花岗闪长斑岩微量元素分析结果见表 3，可以看出，花岗闪长斑岩微量元素具有以下特征：稀土总量偏低 (∑REE在54.3×10-6~72.07×10-6之间)；LREE/HREE在6.3~10.2之间，(La/Yb)N介于6.27~14.38之间，指示轻、重稀土元素分馏较明显；δEu在0.82~1.20之间，无明显Eu异常，δCe在0.99~1.07之间，无明显Ce异常；稀土配分模式曲线显示为向右倾的轻稀土富集型 (图 6c)。
从微量元素蛛网图可以看出 (图 6d)，Rb、Th、U、Sr等大离子亲石元素相对富集，而Nb、Ta、Ti、P、Zr等高场强元素则表现为相对亏损特征，体现出岛弧岩浆的特有的地球化学特征。
5 硅帽测试结果 5.1 主量元素本次测试所得硅帽样品主量元素结果见表 3。层纹状 (致密块状) 硅帽样品SiO2含量在93.16%~95.99%之间；Al2O3含量在0.41%~0.61%之间，Si/Al比值在138~207之间；CaO含量在0.29%~0.67%之间；Na2O含量与K2O含量相当且都比较低；TiO2含量在0.54%~1.02%之间；MnO含量在0.031%~0.14%之间；P2O5含量较低，在0.027%~0.052%之间；Al/(Al+Fe+Mn) 在0.06~0.48之间，U/Th比值在0.33~0.92之间，Ni/Co比值在0.38~2.67之间。角砾状硅帽样品SiO2含量明显低于层纹状样品，其SiO2含量在79.12%~89.77%之间，Al2O3含量在0.45%~0.48%之间，Si/Al比值在146~176之间；CaO含量在0.58%~0.59%之间；TiO2含量普遍低于层纹状硅帽，含量在0.16%~0.24%之间；MnO含量在0.074%~0.31%之间；P2O5含量较低，在0.051%~0.079%之间。
5.2 微量元素本次研究硅帽样品微量与稀土元素结果见表 3。从稀土元素结果可以看出，两种硅帽样品的∑REE含量具有明显差别，层纹状硅帽样品∑REE含量在109.6×10-6~182.3×10-6之间，平均值139.5×10-6，明显高于角砾状硅帽样品 (∑REE含量在29.31×10-6~35.93×10-6之间，平均值31.71×10-6)。两种硅帽样品因稀土含量的不同其标准化曲线存在着截然的差别，从球粒陨石标准化曲线结果可以看出 (图 7b)，两类硅帽样品均表现为轻、重稀土分异明显的右倾型，均具有弱负Ce异常，但层纹状硅帽样品表现为弱负Eu异常，而角砾状硅帽则表现出弱正Eu异常。在北美页岩稀土元素标准化图上可以看出 (图 7a)，两种硅帽样品均表现出轻、重稀土分异不明显的平坦分布模式，层纹状硅帽样品表现出弱正Eu异常，而角砾状硅帽样品则表现出强烈正Eu异常，Ce异常不明显。综合显示两类硅帽样品可能是两个不同时期不同环境的产物。
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图 7 尕尔勤硅帽样品北美页岩标准化 (a) 与球粒陨石标准化 (b) 稀土元素分布型式图 (标准化值据Boynton, 1984) Fig. 7 North American shale-normalized (a) and chondrite-normalized (b) REE patterns of lithoscaps in Gaerqin deposit (normalization values after Boynton, 1984) |
矿区硅帽样品总体表现出微量元素低的特点，相对于地壳元素丰度而言 (表 3)，Nb、Ta、Th、Ba等不相容元素亏损较为明显，而Cu、Pb、Zn、Sb、Y、As等亲铜元素则表现为富集特征，含量均在克拉克值的1.5倍以上，特别是角砾岩型硅帽中Cu、Zn、As、Sb等元素表现为强烈富集 (图 8)。此外Ni、Co、Rb、V、Ba等也表现为亏损特征。
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图 8 两种硅帽样品部分微量元素含量与地壳丰度对比图 Fig. 8 Contrast graphic of some trace elements and Clarke values of two kinds of lithoscaps |
本次利用美国ASD光谱仪对矿区角砾状硅帽样品进行了高光谱测试，重点针对粘土矿物类矿物的识别。本次共进行2个样品的分析测试，每件样品测试3个面，获得光谱解混结果，可半定量获得矿物组成。本次测试结果识别出了埃洛石、伊利石、高岭石、方解石等矿物 (图 9)，主要为泥化带/氧化带蚀变产物。
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图 9 尕尔勤矿区角砾状硅帽样品高光谱分析结果 Fig. 9 Hyperspectral analysis of lithoscaps in Gaerqin deposit |
岩石中如存在H2O、CO2等挥发份会致使其在烧灼时逃逸形成烧失量 (LOI)，其中CO2常以碳酸盐矿物的形式出现，H2O则多与含水矿物有关。蚀变是斑岩型矿床的必备条件，其发育的绢英岩化及青磐岩化蚀变带中均具有大量含水矿物及一定的碳酸盐矿物，因此斑岩型矿床成矿斑岩在分析过程中往往会出现相对较高的烧失量。本次用于测试样品均选择蚀变相对较弱的进行，但烧失量依然较高。从Harker图解及岩石分析数据表中可以看出 (图 10、表 3)，LOI与CaO的含量呈负相关关系，表明岩石烧失量主要是与含水蚀变矿物有关；LOI与Na2O及Sr的含量呈微弱的负相关关系，而与K2O的含量则成微弱的正相关关系，表明岩石具有一定程度的钾化及绢英岩化，从而造成K的相对升高而Na、Sr的相对降低，但相关性并不明显，表明蚀变程度并不高；LOI与Y、Yb、La等稀土元素，Rb、Ba等多数大离子亲石元素元素以及高场强元素并无明显的相关性 (图 10、表 3)，表明稀土元素及大部分微量元素可信度均较高。
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图 10 尕尔勤矿床花岗闪长斑岩的Harker图解 Fig. 10 Harker diagrams for granodiorite porphyry from Gaerqin deposit |
尕尔勤矿区与成矿关系密切的花岗闪长斑岩具有以下地球化学特征：SiO2含量均大于60%，Al2O3含量均大于15%，MgO含量较低 (1.79%~2.14%之间)，富钠而贫钾 (Na2O含量在3.03%~3.82%之间，K2O含量在1.57%~2.16%之间)，高Sr (312×10-6~503×10-6之间)、低Y (10.4×10-6~11.2×10-6之间) 和Yb (0.76×10-6~1.34×10-6之间)，Sr/Y比值在29~49之间，Rb、Th、U、Sr等大离子亲石原始元素相对富集，而Nb、Ta、Ti、P、Zr等高场强元素则表现为相对亏损特征，与典型的埃达克岩地球化学特征相似 (Defant and Drummond, 1990; 王焰等, 2000; 王强等, 2001; 张旗等, 2001; Castillo, 2006)，因此可将尕尔勤矿区成矿斑岩体定为埃达克岩 (图 11a)。
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图 11 尕尔勤矿区斑岩体Sr/Y-Y图解 (a, 据Defant and Drummond, 1990) 和锆石U-Pb年龄-εHf(t) 图解 (b) 多不杂数据据李金祥, 2008; 波龙数据据陈华安等, 2013; Li et al., 2013 Fig. 11 Sr/Y vs. Y plot (a, base map after Defant and Drummond, 1990) and U-Pb ages vs. εHf(t) diagram (b) of porphyry in Gaerqin deposit |
已有研究表明，埃达克岩存在着O型埃达克岩与C型埃达克岩之分。O型埃达克岩形成于俯冲玄武质洋壳的部分熔融 (Defant and Drummond, 1990; 张旗等, 2001)，而C型埃达克岩则形成于下地壳底侵玄武质岩石的部分熔融或加厚下地壳的部分熔融 (Atherton and Petford, 1993; Wang et al., 2005, 2007)。尕尔勤矿区斑岩体富Na而贫K，且具有低的Th含量 (3.93×10-6~4.28×10-6之间) 及Th/Ce比值 (0.12~0.20之间)，与O型埃达克岩地球化学特征相似而区别于C型埃达克岩。上述特点与矿集区内临近的多不杂、波龙的大型斑岩矿床成矿斑岩体特征十分相似 (李金祥等, 2008; 陈华安等, 2013)，表明尕尔勤花岗闪长斑岩来源于俯冲洋壳的部分熔融 (Defant and Drummond, 1990)。
矿区斑岩体轻重稀土分异明显，重稀土相对亏损，具有高Sr，低Y、Yb的特点，暗示源区内有角闪石和石榴石的残余 (Defant and Drummond, 1990; Condie, 2005; Castillo, 2006; Davidson et al., 2007)。锆石Hf同位素体现出总体分布范围较大而相对集中的特点，其εHf(t) 值主要集中于1.15~9.71之间，仅3个样品εHf(t) 值小于0，在εHf(t) 与锆石-Pb年龄图解中可以看出 (图 11b)，矿区花岗闪长斑岩体Hf同位素组成绝大多数靠近于亏损地幔线，表明其为起源于具有幔源性质的深成熔体，与俯冲玄武质洋壳部分熔融形成埃达克岩一致 (Stern and Kilian, 1996)，但个别较大负εHf(t) 值的出现表明其具有轻微的古老地壳的混染，这一特点与邻近的多不杂、波龙等矿床成矿斑岩体有所区别 (李金祥, 2008; Li et al., 2013; 陈华安等, 2013)。
已有研究资料表明，多龙矿集区内与成矿有关的斑岩体多具有埃达克岩地球化学特征。李金祥等 (2008)对多不杂矿区含矿斑岩体地球化学特征研究结果表明其属于O型埃达克岩，起源于俯冲洋壳的部分熔融；Li et al. (2013)和陈华安等 (2013)对波龙矿区含矿斑岩体地球化学特征研究结果指出其与多不杂矿床具有相似的岩浆源区。尕尔勤矿床与邻近的波龙、多不杂矿床相比，与其成矿有关的斑岩体微量元素与稀土元素地球化学特征 (图 6c, d) 及Hf同位素组成均非常相似 (图 11b)，成岩年龄相当 (尕尔勤矿床成矿斑岩成岩年龄为124.34±0.36Ma；多不杂矿床成矿斑岩成岩年龄为121.6±1.9Ma；波龙矿床成矿斑岩成岩年龄为118~120Ma)(李金祥等, 2008; Li et al., 2013; 陈华安等, 2013)，表明三者可能具有相似的岩浆源区与岩石成因，即矿区成矿斑岩的侵位与班公湖-怒江特提斯洋壳的俯冲消减密切相关。
6.2 矿床形成的构造背景探讨班公湖-怒江缝合带作为冈瓦纳大陆的北界 (潘桂棠等, 2004)，是拉萨陆块与冈底斯陆块的分界线 (任纪舜和肖黎薇, 2004)，其构造演化问题一直是西藏地质学界争论的焦点。缝合带SSZ型蛇绿岩的研究已表明班公湖-怒江特提斯洋至少在中侏罗世已开始由扩张转为俯冲消减 (史仁灯, 2004; 邱瑞照等, 2004; 周涛等, 2014)，但对于班公湖-怒江特提斯洋的俯冲消减极性以及碰撞闭合的时限一直存在较大的争论。前期研究者认为俯冲形式为班公湖-怒江特提斯洋洋壳向羌塘板块下的单向俯冲 (Pearce and Deng, 1988; Kapp et al., 2003)，但随着该构造带研究资料的丰富及研究的深入，越来越多的学者认为该构造带具有向南、向北双重俯冲的特征 (秦克章等, 2006; 李光明等, 2007; 许荣科等, 2007; 李金祥等, 2008; 康志强等, 2010; 杜德道等, 2011; 耿全如等, 2011)。目前“双向俯冲”的观点已基本被大多数研究者所认同，但关于俯冲→碰撞缝合阶段的演化却又存在不同的观点，主要集中在晚侏罗世末-早白垩世初缝合带是否已经闭合的问题上。Kapp et al. (2003)根据缝合带沉积相的分析认为班公湖-怒江特提斯洋在145Ma左右已经闭合消失，该观点得到了后来申扎-班戈一带碰撞后A型花岗岩时代的佐证 (曲晓明等, 2012, 2013)。另一方面，也有众多研究表明班公湖-怒江特提斯洋在早白垩世初还没消亡，洋盆闭合时限可能推迟到早白垩世中晚期，主要研究资料包括：王忠恒等 (2005)于该构造带带中段扎加藏布下游塔仁本发现了早白垩世 (110Ma左右) 近百余平方千米的洋岛，表明在班公湖-怒江特提斯洋中段在早白垩世中晚期还未消亡；朱弟成等 (2006)通过塔仁本和多玛OIB型洋岛玄武岩的研究，指出班公湖-怒江洋壳在大约110Ma时尚未彻底消亡；李金祥等 (2008)和Li et al.(2011a, 2013) 通过对藏北多龙矿集区内多不杂及波龙斑岩矿床成矿斑岩的年代学及地球化学特征研究，指出班公湖-怒江特提斯洋在120Ma左右仍在向北俯冲；康志强等 (2009)通过对拉萨地块北部于早白垩世中期形成的多尼组火山岩的地球化学及锆石年代学研究，认为该套火山岩更大的可能性形成于班公湖-怒江特提斯洋的南向俯冲环境；高顺宝等 (2011)对班戈地区侵入岩进行了锆石U-Pb年代学及地球化学研究，指出班公湖-怒江特提斯洋向南俯冲可能早于中侏罗世，而在早白垩世中期才碰撞闭合；耿全如等 (2011)在综合总结前人研究资料及野外实地调查基础上，提出了班公湖-怒江特提斯洋在中侏罗世至早白垩世向北、向南双向俯冲，在晚白垩世碰撞缝合的观点；赵元艺等 (2011)通过对舍索铜矿成矿母岩的年代学及地球化学研究，指出成岩于116Ma的花岗闪长岩形成于班公湖-怒江洋南向俯冲闭合之前的岛弧环境；Zhu et al. (2011)通过对拉萨地体全面的酸性岩浆岩Hf同位素研究，指出113Ma左右班公湖-怒江洋盆已消失，深俯冲的洋壳发生了板片断离，表明此时已进入碰撞阶段；Li et al. (2014)通过对南羌塘中酸性侵入岩进行地球化学、锆石年代学及Hf同位素研究表明班公湖-怒江特提斯洋壳从俯冲至碰撞时限为170~110Ma。综上所述研究表明，班公湖-怒江缝合带构造演化是一个极其复杂的问题，并不是一个简单的年龄所能判别，鉴于已有众多资料表明区域上存在着大量的与班公湖-怒江特提斯洋俯冲相关的早白垩世中晚期岛弧岩浆岩，因此笔者更倾向于认为班公湖-怒江特提斯洋在早白垩世末仍未消亡，至早白垩世中晚期方才碰撞闭合。
多龙矿集区作为班公湖-怒江成矿带上最为重要的超大型铜金矿集区，其构造背景问题同样存在争论，目前有俯冲背景下的陆缘弧或增生楔环境 (李金祥等, 2008; 李光明等, 2011)、洋壳消亡后陆-陆碰撞过程中的晚阶段-碰撞后伸展环境 (曲晓明等, 2009, 2012, 2013) 两种不同的观点。本次对矿集区内重要的矿床—尕尔勤矿床成矿斑岩研究结果表明，其具有相对富集Rb、Th、U、Sr等大离子亲石元素，而相对亏损Nb、Ta、Ti、P、Zr等高场强元素的岛弧岩浆特征，在Rb-Y+Nb及Rb-Y+Ta图解中所有样品均落入了岛弧花岗岩区域 (图 12a, b)。同时，斑岩体显示出明显的高Sr和低Y、Yb的O型埃达克岩特点，Hf同位素组成也表现为起源于深成熔体的源区特征，综合表明尕尔勤矿区成矿斑岩体形成于岛弧环境，矿床形成于班公湖-怒江洋壳向北俯冲阶段，其成岩成矿作用与洋壳俯冲密切相关，该认识与区内多不杂、波龙等矿床已有研究结果一致 (李金祥等, 2008; 李光明等, 2011; Li et al., 2011; 陈华安等, 2013)，表明多龙矿集区成岩-成矿作用总体上可能形成于岛弧俯冲环境。尕尔勤斑岩体成岩年龄为124.4±0.4Ma，多龙矿集区内成矿斑岩体基本集中在120Ma左右，结合前述区域构造演化研究，笔者认为至少在早白垩世中期班公湖-怒江特提斯洋壳还处于向北俯冲阶段。
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图 12 尕尔勤矿区斑岩体Rb-Y+Nb (a) 和Rb-Yb+Ta (b) 图解 (底图据Pearce et al., 1984) Fig. 12 Rb vs. Y+Nb (a) and Rb vs. Yb+Ta (b) diagrams of porphyry in Gaerqin deposit (base map after Pearce et al., 1984) |
科学研究的最终落脚点在于生产与社会经济效益，因此正确的科学理论应用于野外地质调查对于圈定找矿靶区来说至关重要。硅帽 (或岩帽) 是指在地质环境上处于古地表与浅成中酸性侵入体之间，富硅的，经受了高级泥化蚀变的斑岩型热液活动/蚀变系统的顶部 (Sillitoe, 1973, 1983, 2010)，硅帽的形成与识别往往对浅成低温热液型及隐伏斑岩型矿床具有重要的勘探意义 (Sillitoe et al., 1998; 徐庆生等, 2010)，但却往往被人忽视。早在2006年，秦克章等 (2006)便提出了西藏班公湖-怒江成矿带具备有产出斑岩-浅成低温热液矿床的地质条件，但鉴于藏北高原总体工作程度的制约，该类矿床找矿工作一直未能取得突破，直到铁格隆南超大型斑岩-浅成低温热液矿床的发现 (唐菊兴等, 2014)，才使人们意识到班公湖-怒江成矿带在该类型矿床中的巨大找矿潜力，而多龙矿集区便是其中的重点突破地区。
本次研究在野外地质调查过程中，于尕尔勤矿床北东角突起的山脊处发现了高硅质岩石，前人一直未进行工作，本次发现的高硅质岩石具有层纹状 (致密块状) 及角砾状两种产出，角砾状高桂质岩石大量分布，而层纹状则相对较少，且呈凌乱分布。角砾状高硅质岩石可见明显的孔洞，表明其经受了强烈的风化淋滤，岩石化学特征表明，角砾状高硅质岩石相对贫SiO2(79.12%~89.77%之间)，稀土元素含量较低 (∑REE含量在29.31×10-6~35.93×10-6之间)；镜下鉴定结果表明，角砾状高硅质岩石具有明显充填交代现象 (图 3K, L)，角砾磨圆度差，泥化蚀变矿物普遍存在，手标本、岩石化学特征及镜下特征均表明角砾状高硅质岩石明显不同于生物沉积成因或热水沉积成因硅质岩 (Herzig et al., 1988; Yin and Harrison, 2000; 冯彩霞, 2011), 而属于原岩经受风化淋滤后经热液充填交代成因的硅化岩 (即硅帽)。层纹状高硅质岩石稀土元素特征与区域上已报到的改则北硅质岩具有一定的相似之处 (冯彩霞, 2011)，但其具有更为宽泛的Al/(Al+Fe+Mn) 值、低的U/Th比值以及低的Ni/Co比值，表明层纹状硅化岩可能是生物化学沉积于热水沉积共同作用的产物 (Rona, 1978; Crerar et al., 1982)，鉴于资料的约束本文不作深入讨论。角砾状硅帽应晚于层纹状硅帽形成，这种类型高硅质岩石的形成往往与断裂构造活动或火山活动有关，鉴于硅帽展布区域与日干配错组灰岩呈断层接触，同时硅帽边部也发现了零星凝灰岩分布，推测该区域大量分布的角砾状硅帽为火山活动与断裂构造双重影响的结果。
前述研究已表明，角砾状硅帽样品强烈富集Cu、Pb、Zn、Sb、Y、As、Ga等亲铜元素，表明其具有一定的勘查指示意义。本次研究对识别出的硅帽地区进行了十字地化剖面测量 (图 13)，结果显示异常较为明显。在A-A’剖面中，Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg等成矿指示性元素总体含量值总体均较大，而且高值异常区非常明显，且异常叠合完好，其中Cu、Au、Ag、Pb、Zn中心异常基本完全套合，而As、Sb、Hg异常则紧靠前述元素外围。A-A’剖面异常位置靠近矿区F2断层，暗示该异常可能与该断裂活动有关。在B-B’剖面中，Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg等成矿指示性元素都具有高含量特征，但无明显高值异常区域，与A-A’剖面中西段类似，表明尽管该区域成矿指示性元素具有一定程度的富集，但在靠近F2断层的硅帽区域富集程度更强，是探矿工程布设的首选位置。
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图 13 尕尔勤矿床硅帽地区A-A’及B-B’剖面 Fig. 13 The A-A' and B-B' sections of the lithoscapss area in Gaerqin deposit |
本次高光谱测试识别出了埃洛石、伊利石、高岭石、方解石等泥化带矿物，前述矿物与强硅化组成了顶部高级泥化带，结合前述地化剖面的异常特征显示其具有存在浅成低温热液或斑岩-浅成低温热矿床的巨大可能性。目前并未识别出明矾石、绢云母、冰长石等更具有进一步指示意义的标志性矿物，是否属于高硫或低硫型还需要进一步工作去判别，但总体表明硅帽区域具有重要的勘查意义。值得注意的是，在与强烈富集成矿指示元素的硅帽邻近的日干配错组灰岩中发现了大量的由铁锰碳酸盐矿物组成的网脉 (图 14a)，经后期氧化形成团块状褐铁矿、软锰矿等矿物 (图 14b)，表明该区域流体活动强烈，属于典型的流体逃逸现象，这也是硅帽区域值得进一步进行勘查工作的侧面证明。
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图 14 尕尔勤日干配错组灰岩中的流体逃逸现象 Fig. 14 Phenomenon of the fluidescaping of the Riganpeicuo Formation in Gaerqin deposit |
(1) 利用锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成研究，查明了尕尔勤矿区内成矿斑岩体成岩年龄为124.4±0.4Ma，侵位于早白垩世；锆石εHf(t) 值变化于-19.75~9.71之间，tDMc模式年龄变化于559~2424Ma之间，显示为起源于具有幔源性质的深成熔体。矿床的形成与班公湖-怒江洋北向俯冲密切相关。
(2) 区内成矿斑岩主量元素显示为钙碱性岩石系列，稀土元素表现为向右倾的轻稀土富集型分布型式；微量元素显示为Rb、Th、U、Sr等大离子亲石元素相对富集，而Nb、Ta、Ti、P、Zr等高场强元素相对亏损特征，体现出岛弧岩浆特有的地球化学特征，表明区内成矿斑岩体形成于岛弧环境。
(3) 区内硅帽样品存在着两种地球化学及镜下特征迥异的类型，其中大面积分布的角砾岩型硅帽显示为热液充填交代成因。高光谱测试结果识别出高级泥化带矿物组合，地球化学剖面测量显示硅帽区域存在着明显的Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb等成矿指示元素异常。综合研究表明该区域存在浅成低温热液或斑岩-浅成低温热液型矿床的巨大可能性，具有重要的勘查指示意义。
致谢 参加野外工作的还有中国地质科学院矿产资源研究所宋扬、刘志博助理研究员，成都理工大学郭娜副教授以及高轲、韦少岗、唐楠、汪重午等同学；野外工作过程中得到了中国科学院地质与地球物理研究所李光明副研究员及赵俊兴博士等在思路上的建设性启发；在实验过程中得到了中国地质科学院矿产资源研究所LA-ICP-MS实验室侯可军老师的帮助；李金祥副研究员和赵俊兴副研究员悉心审稿，提出中肯的意见与建议；在此一并致以衷心的感谢！| [] | Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology, 192(1-2): 59–79. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00195-X |
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