2012, Vol. 28
2. 西藏地勘局区域地质调查大队, 拉萨 851400;
3. 云南省地质调查院, 昆明 650000
, GUO Lin2, WANG LiQuan1, LI Bing3, HUANG HanXiao1, CHEN FuQi2, DUAN ZhiMing1, ZENG QingGao2
2. Regional Geological Surveying Party, Bureau of Geology and Exploration of Tibet, Lhasa 851400, China;
3. Yunnan Institute of Geological Survey, Kunming 650011, China
位于狮泉河-纳木错-嘉黎结合带与洛巴堆-米拉山断裂之间的中冈底斯成矿带 (中部拉萨地体)，是一个重要的铅-锌-银多金属矿床集中区。大量地质调查与矿产勘查研究成果表明，以矽卡岩型为主的大型-超大型Pb-Zn-Ag多金属矿床都分布于NE向当雄-羊八井走滑断裂以东的中冈底斯成矿带东段 (李奋其等, 2010; 高一鸣等, 2011a, b; 费光春等, 2010a, b; 连永牢等, 2011)(图 1a)。近年来一些研究者在其东段亚贵拉超大型Pb-Zn-Ag矿床的研究中，获得含矿岩体的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为65.8~68.6Ma (李奋其等, 2010; 高一鸣等, 2011b)，辉钼矿Re-Os年龄为65.0±1.9Ma (高一鸣等, 2011b)，指示中冈底斯成矿带在印度-欧亚大陆碰撞的初期存在与强烈岩浆活动有关的成矿作用。当雄-羊八井走滑断裂以西的中冈底斯成矿带西段，至今尚未报道有大规模的Pb-Zn-Ag多金属成矿作用信息，那么该时期的成矿是孤立的成矿事件还是具有区域上的延展性？在中冈底斯成矿带的西段是否也存在主碰撞初始阶段的成矿？它们在成矿元素组合上为什么与南冈底斯成矿带铜金、铜钼组合存在差异？本文通过对西藏昂仁县查个勒铅锌多金属矿床的研究，发现该矿床含矿岩体的岩浆结晶时代为65~64Ma，辉钼矿Re-Os等时线年龄为71.5±1.3Ma。本文在研究查个勒矿床成岩、成矿时代的同时，系统研究了该矿床含矿岩体的主、微量元素及锆石Hf同位素特征，进而讨论其成因与成矿动力学意义。本文为拓宽中冈底斯成矿带西段的找矿前景提供了新的约束。
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图 1 青藏高原冈底斯成矿带划分简图 (a, 据Zhu et al., 2011修改) 和查个勒矿床地质简图 (b, 据西藏地勘局区域地质调查大队, 2009①修改) Fig. 1 Geological sketch map of tectonic outline of Gangdese metallogenic belt in Tibetan Plateau (a, modified after Zhu et al., 2011) and simplified geological map of Chagele deposit in middle of Gangdese metallogenic belt (b) |
①西藏地勘局区域地质调查大队. 2009.西藏自治区昂仁县查个勒矿区铜铅锌矿普查报告
1 地质背景与矿区地质特征位于班公湖-怒江结合带与雅鲁藏布江结合带之间的冈底斯构造-岩浆成矿带，被认为是班公湖-怒江特提斯大洋向南、雅鲁藏布江新特提斯弧后洋盆向北俯冲及其碰撞作用的产物，其中发育大规模的中-新生代岩浆活动以及Fe-Cu-Pb-Zn-Au多金属成矿作用。以狮泉河-拉果错-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带 (SNMZ) 和洛巴堆-米拉山断裂 (LMF) 为界，从北向南依次称为北冈底斯成矿带 (NG，北拉萨地体)、中冈底斯成矿带 (MG，中拉萨地体) 和南冈底斯成矿带 (SG，南拉萨地体)(图 1a)(Zhu et al., 2009, 2011; 朱弟成等, 2006, 2008；成都地质矿产研究所，2011①)。北冈底斯成矿带除安多地区存在寒武纪或新元古代的结晶基底外，其余主要由侏罗纪-白垩纪火山沉积地层和相关侵入岩组成；该带矿化相对较弱，目前仅发现以拔拉扎为代表的矽卡岩型铅锌矿床。中冈底斯成矿带主要由石炭-二叠纪变沉积岩、早白垩世则弄群和少量中晚侏罗世接奴群、晚白垩世捷嘎组火山沉积地层构成，发育大量酸性火山岩、火山碎屑岩和相关侵入岩，同时有少量的奥陶纪、志留纪、三叠纪灰岩及少量前寒武纪地层出露；该带目前在NE向断裂以东羊八井-工布江达一带约400km长范围内，已发现特大型矿床1处 (亚贵拉Pb-Zn-Ag矿床)、大型矿床10处，构成了以矽卡岩型+斑岩型为主的Pb-Zn-Ag多金属矿产巨量富集区 (图 1a)。南冈底斯成矿带主要由白垩纪-古近纪冈底斯岩基和古新世-始新世林子宗火山岩以及部分侏罗纪-白垩纪沉积地层构成，其地壳在晚白垩世-古近纪期间经历了强烈的缩短变形 (Zhu et al., 2009)；该带发育以克鲁、冲木达等大中型Cu-Au矿床为代表的矽卡岩型成矿作用，以及驱龙、甲马、冲江、厅宫、达布、汤不拉、帮浦等一系列超大型、大型矿床为代表的斑岩型Cu-Mo多金属成矿作用。
①成都地质矿产研究所. 2011.雅鲁藏布江成矿带基础地质综合研究报告
查个勒矿床位于中冈底斯成矿带中西段南缘 (图 1a)，矿区内出露地层比较简单，除沿沟谷分布的第四纪冲洪积、冰碛物外，主要为中二叠世下拉组 (P2x) 碳酸盐岩夹少量碎屑岩。矿区内岩浆活动比较发育，明显受构造控制，呈串珠状分布在矿区的北部、北东部以及南部，主要为酸性浅成侵入岩及少量的火山岩 (图 1b)。矿区南西侧见有林子宗群帕那组 (E2p) 的一套流纹质及英安质熔结凝灰岩、凝灰岩、英安岩等火山岩建造。花岗斑岩是矿区内出露的主要岩石类型，呈岩株或岩脉的形式产出，岩石呈浅灰-灰白色，斑状结构，基质具微晶-细晶结构，块状构造；斑晶主要由石英 (10%~20%)、斜长石 (10%~20%)、黑 (白) 云母 (＜3%) 等组成，石英多呈浑圆状、熔蚀状的他形晶，长石、云母等则多表现为板柱状、条状的自形-半自形晶 (图 2)。基质成分主要为长石及石英。岩石中局部见少量次生黄铁矿。副矿物主要有磷灰石、锆石等。岩石中多见不同程度的褐铁矿化，同时硅化、绿泥石化、高岭土化、绢云母化、绿帘石化、碳酸盐化也较发育。
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图 2 花岗斑岩显微镜下照片 (a) 为正交偏光下；(b) 为单偏光下.Qtz-石英；Mus-白云母 Fig. 2 Photomicrograph showing texture of the granitic porphyry |
矿区内花岗斑岩与矿体的形成关系密切，其中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号铅锌矿体产于花岗斑岩与围岩的外接触带，在矿区南部、西南部的花岗斑岩中，其钼 (铜) 矿化也比较发育 (图 1b)。根据西藏区调队对该矿床的详查结果，矿区矿 (化) 体主要由铅锌矿 (化) 体、铜铅锌矿 (化) 体、以及钼 (铜) 矿 (化) 体组成，不同的矿 (化) 体其赋矿层位不尽相同，其中铜铅锌矿 (化) 体或铅锌矿 (化) 体多产于中二叠世下拉组 (P2x) 灰岩及其构造破碎带之中，少量分布于花岗斑岩与围岩的内接触带中，一般呈浸染状、斑点状、细脉充填状产于矽卡岩、角岩、变石英 (杂) 砂岩、构造角砾岩及强蚀变花岗斑岩中。钼 (铜) 矿 (化) 体产于花岗斑岩中，呈细脉浸染状、斑点状产出，矿化不均，矿石矿物总体含量不高，在花岗斑岩的石英脉、构造破碎带及其两侧，辉钼矿品位较高。目前控制的金属资源量 (332+333+334) 铅金属量15万吨、锌金属量20万吨，已达到中型矿床规模 (西藏地勘局区域地质调查大队, 2009)，随着勘查的进展，有望突破到大型矿床。
2 采样位置及分析方法用于定年的两件含矿岩体样品采自不同的位置 (图 1b)，一件采自钻孔CZK1204，取样孔深为221.00~221.50m，一件采自地表，岩性皆为花岗斑岩，为矿区主要含矿岩体。主微量元素分析样品采自矿区不同的含矿岩体。辉钼矿Re-Os定年4件样品中皆采自矿区南部及西南部的地表，辉钼矿大多为自形鳞片状结构，鳞片大小不一，约3~10mm，金属光泽，硬度低，污手。首先将野外采集的矿石样品在双目镜下挑选出辉钼矿单矿物，总体辉钼矿质纯、无氧化、无污染，纯度达98%以上。
锆石单矿物分选在河北省区域地质调查研究所实验室完成，在严格避免污染的条件下，采用常规重力及电磁分选，然后在双目镜下手工挑纯。将具有代表性的锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面，抛光后将待测锆石进行反射光、透射光显微照相和阴极发光 (CL) 图像分析，依据反射光、透射光及锆石CL图像选择代表性的锆石颗粒和区域进行U-Pb测年。CL图像在西北大学大陆动力学国家重点实验室FEI Quanta 400 FEG扫描电子显微镜上完成。
锆石微区U-Pb同位素定年和锆石微量元素在中国地质大学 (武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室 (GPMR) 利用LA-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS为Agilent 7500a。对分析数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal (Liu et al., 2010a; Liu et al., 2008a) 完成，采用Andersen (2002)方法 (ComPbCorr#3-151) 进行普通铅校正。详细的仪器操作条件和数据处理方法见Liu et al.(2008a, 2010a, b)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig, 2003) 完成。分析结果见表 1。
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表 1 中冈底斯成矿带查个勒矿床含矿岩体锆石U-Pb年龄分析数据 Table 1 U-Pb zircon dating results of ore-bearing rocks in Chagele deposit in middle of the Gangdese metallogenic belt |
锆石原位Lu-Hf同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室利用Nu Plasma型MC-ICP-MS完成，激光剥蚀系统为配备有193nm ArF准分子激光器的GeoLas 2005。在已测定过年龄的锆石颗粒上选择相同区域进行Hf同位素测试，激光束斑直径为44μm，剥蚀频率为10Hz，具体分析方法及仪器参数详见Yuan et al. (2008)。分析结果见表 2。
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表 2 中冈底斯成矿带查个勒矿床含矿岩体锆石Hf同位素结果 Table 2 Hf isotopic compositions of zircons from ore-bearing rocks in Chagele deposit in middle of the Gangdese metallogenic belt |
辉钼矿Re-Os同位素年龄测试在中国地质科学院国家地质实验测试中心利用电感耦合等离子体质谱仪TJA X-series ICP-MS测定，Re-Os同位素分析的化学分离过程和分析方法见文献 (杜安道等, 2001)。本次实验全流程空白水平Re：0.0067ng，普通Os：0.0008ng，187Os：0.0000ng。其分析结果见表 3。由本次实验的标准物质GBW04436(JDC) 的测试分析结果 (表 3)，可以看出分析质量较好。
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表 3 中冈底斯成矿带查个勒矿床辉钼矿Re-Os年龄分析结果 Table 3 Re-Os date of molybdenite of Chagele deposit in middle of the Gangdese metallogenic belt |
主量元素分析在成都地质矿产研究所采用XRF (Rigaku RIX 2100型) 玻璃熔饼法完成，分析精度优于4%。全岩微量元素含量在中国地质大学 (武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室 (GPMR) 利用Agilent 7500a ICP-MS分析完成，详细的样品消解处理过程、分析精度和准确度同Liu et al. (2008b)。分析结果见表 4。
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表 4 中冈底斯成矿带查个勒矿床含矿岩体主量元素 (wt%)、微量元素 (×10-6) 分析结果 Table 4 Major (wt%) and trace element (×10-6) analyzing results of ore-bearing rocks in Chagele deposit in middle of the Gangdese metallogenic belt |
二件花岗斑岩样品的锆石粒度约为100~300μm，大多数锆石为柱状自形晶 (长/宽≈2~4)，锆石的CL阴极发光照片 (图 3) 揭示大部分锆石具有清晰的岩浆振荡环带, 为典型的岩浆锆石。但锆石形态异常复杂，主要有以下几种形态：①具有较好振荡环带的短柱状锆石，如10CK-2-4、12；②具有平行生长带的长柱状锆石，如10CK-7-6、12、17、20；③核部生长带模糊的锆石，如10CK-7-5、16；④含边界尖锐锆石核的复杂锆石，锆石核具有清楚的振荡环带，如10CK-2-2、15；⑤其他具有复杂结构的锆石，如10CK-2-17、10CK-7-9。对这二件样品不同结构的锆石都进行了测定。
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图 3 查个勒含矿岩体锆石CL图像 虚线圆圈为Hf同位素点位 Fig. 3 CL images zircons of ore-bearing rocks in Chagele deposit |
10CK-7样品共分析了20个测点，从测试的年龄看，概率图具有两群正态分布，明显可以分为两组 (图 4a)，第一种7个分析点均具有明显残留核的锆石，其中有3个点 (2、10、18) 明显偏离谐和线，不参与计算，其它4个点仍给出一个非常谐和的年龄，其U、Th含量分别为828×10-6~2890×10-6、516×10-6~2105×10-6，Th/U均较高，为0.54~0.90 (表 1)，显示测定的锆石为岩浆成因 (Hoskin and Black, 2000)，其锆石4个分析点的206Pb/238U年龄为71.2~72.7Ma (表 1)，在一致曲线图中，数据点成群分布 (图 4b)，其206Pb/238U加权平均年龄为72.2±0.6Ma (MSWD=1.2，n=4)。第二种13个分析点均为自形程度高、显示结晶环带的锆石，除1号点明显与整体不谐合外，其余12个点U、Th含量分别为238×10-6~1370×10-6、232×10-6~1751×10-6，Th/U均较高，为0.47~1.28(表 1)，也显示测定的锆石为岩浆成因，其锆石12个分析点的206Pb/238U年龄为63.3~65.3Ma (表 1)，在一致曲线图中，数据点成群分布 (图 4c)，其206Pb/238U加权平均年龄为64.4±0.4Ma (MSWD=1.8，n=12)。
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图 4 查个勒含矿岩体锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 4 U-Pb concordia diagram of zircons from ore-bearing rocks in Chagele deposit, Tibet |
另外一件花岗斑岩样品 (10CK-2) 共测定了20个点，除2、13、18三个点明显与整体年龄不谐合，信号非常不平整，其它的年龄也明显分为两组 (图 4d)，这两组年龄结果与CL图像反映的图像信息一致，第一组锆石10个分析点中除1、7、9点明显不谐合外，其余7个分析点的206Pb/238U年龄为68~72.1Ma (表 1)，在一致曲线图中，数据点成群分布，其206Pb/238U加权平均年龄为70.1±1.3Ma (MSWD=3.4，n=7) (图 4e)；第二组锆石7个分析点的206Pb/238U年龄为64.0~65.8Ma (表 1)，其206Pb/238U加权平均年龄为65.2±0.5Ma (MSWD=0.9，n=7) (图 4f)。
从查个勒这两个花岗斑岩的测试结果，以及其相关的岩相学、复杂的锆石形态以及Th/U比值来看，在本区可能存在2期以上的构造岩浆事件，本文将65.2~64.4Ma解释为花岗斑岩的结晶年龄，代表花岗斑岩的岩浆结晶时代；而72.2~70.1Ma的年龄CL图像大都具有明显的锆石残留核，可能代表了早期的构造岩浆事件。
3.1.2 辉钼矿Re-Os年龄从表 3来看4件辉钼矿的187Re含量变化于679.6×10-9~776.4×10-9之间，187Os含量变化于808.4×10-12~917.5×10-12之间总体上187Re与187Os含量比较协调。辉钼矿Re-Os模式年龄集中于70.9~72.8Ma (2σ误差)，加权平均年龄为71.5±1.3Ma (MSWD=0.29) (图 5)，此年龄可以作为该矿床的成矿时代。
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图 5 查个勒矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄 Fig. 5 Re-Os isochrone for molybdenites from Chagele deposit, Tibet |
查个勒含矿岩体以富硅 (68.00%~77.01%)、富钾 (K2O/Na2O=1.14~11.7)，贫钛 (0.01%~0.32%)、磷 (0.01%~0.07%) 为特征，主体属于高钾钙碱性和钾玄质系列岩石 (图 6)。铝饱和指数A/CNK为1.05~1.27，CIPW标准矿物中皆出现了刚玉分子 (0.83%~2.63%)，无透辉石，属于过铝质岩石 (图 7)。样品的SiO2与MgO、CaO、Fe2O3T、TiO2、P2O5呈负相关。
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图 6 查个勒含矿岩体SiO2-K2O图解 南冈底斯成矿带含矿岩体数据来源于Hou et al., 2004; 王保弟等, 2010; 侯增谦等, 2006c Fig. 6 SiO2 vs. K2O diagrams of ore-bearing rocks in Chagele deposit |
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图 7 查个勒含矿岩体ACNK-ANK图解 Fig. 7 ACNK vs. ANK diagrams of ore-bearing rocks in Chagele deposit |
查个勒含矿岩体以富集轻稀土元素 (LREE/HREE=5.40~10.19)、轻重稀土分异较大[(La/Yb)N=3.83~10.97]为特征。铕具有不同程度的负异常 (δEu=0.21~0.71)，暗示岩浆源区有不同数量的斜长石残留。在稀土元素配分曲线 (图 8) 中所有样品曲线近乎一致，富集轻稀土元素，并与上地壳曲线近似平行，Eu不同程度的亏损。样品富集大离子亲石元素 (Rb、Th、U)、亏损高场强元素 (Nb、Ta、Zr和Ti等)，同时相对于Rb和Th亏损Ba，并具有明显的Sr负异常 (图 9)。
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图 8 查个勒含矿岩体球粒陨石标准化REE配分图解 (标准化数据引自Sun and McDonough, 1989) Fig. 8 Chondrite-normalized REE patterns of ore-bearing rocks in Chagele deposit (normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
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图 9 查个勒含矿岩体原始地幔标准化微量元素蛛网图 (标准化数据引自Sun and McDonough, 1989) Fig. 9 Primitive mantle normalized trace element spider diagram of ore-bearing rocks in Chagele deposit (normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
本文对查个勒两个样品的锆石进行了Hf同位素分析，全部是在定年的点位进行。10CK-7样品12颗锆石的176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值范围分别为0.018494~0.055763和0.000761~0.002136 (表 2)；10CK-2样品14颗锆石的176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值范围分别为0.013086~0.043848和0.000518~0.001695(表 2)；176Lu/177Hf比值非常接近或小于0.002，表明这些锆石在形成以后，基本没有明显的放射成因Hf的积累，所测定的176Hf/177Hf比值基本可以代表其形成锆石时体系的Hf同位素组成 (吴福元等, 2007)。从分析的结果看，两组年龄具有相似的εHf(t) 和Hf同位素地壳模式年龄，10CK-7样品~72.2Ma年龄段分别为-7.0~-4.7、1.4~1.6Ga，~64.4Ma年龄段分别为-6.4~-2.2、1.3~1.5Ga；10CK-2样品70.1Ma年龄段分别为-6.9~-4.1、1.4~1.6Ga，65.2Ma年龄段分别为-7.9~-5.3、1.5~1.6Ga；-7.9~-4.1、1.4~1.6Ga (图 10)，说明这两期的构造岩浆事件的源区是一致的。从图中还可以看出 (图 10)，查个勒含矿岩体具有比南冈底斯成矿带含矿岩体、林子宗群火山岩以及80~120Ma的花岗岩低的锆石εHf(t)(Chu et al., 2006; Zhu et al., 2011; 李皓扬等, 2007)，说明它们具有不同的岩浆源区，而具有与中冈底斯成矿带90~120Ma的花岗岩相似的锆石εHf(t)(Zhu et al., 2011; 姜昕等, 2010)，暗示它们可能具有相似的岩浆源区。
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图 10 查个勒含矿岩体εHf(t)-age图 南冈底斯成矿带含矿岩体数据来源于Chu et al., 2006；林子宗火山岩数据来源于李皓扬等, 2007；中、南冈底斯成矿带花岗岩数据来源于Zhu et al., 2011; 姜昕等, 2010 Fig. 10 Plot of εHf(t) vs. age of ore-bearing rocks in Chagele deposit |
前人研究结果表明南冈底斯成矿带绝大部分矿床产于古近纪碰撞造山 (侯增谦等, 2006a; 秦克章等, 2008; 张刚阳等, 2008; 郑有业等, 2007) 和中新世后碰撞伸展的构造-岩浆-成矿背景 (王亮亮等, 2006; 王保弟等, 2010; 李光明和芮宗瑶, 2004; 孟祥金等, 2003; 侯增谦, 2010, 2006c; 夏抱本等, 2007, 2010)。
本文对查个勒两个花岗斑岩的锆石矿物颗粒的标型内部结构研究表明，二个样品的锆石均具有宽窄不一的韵律环带结构 (图 3)，Th/U比值皆大于0.3，具有明显的岩浆结晶锆石特征，说明其锆石是在岩浆系统中结晶形成。两个样品皆具有两组明显的年龄谱，老的一组加权平均年龄分别为72.2±0.6Ma、70.1±1.3Ma，这组年龄的锆石大多具有残留核，可能代表了早期构造岩浆作用事件的时代，区域上此时期的岩浆活动还鲜见有报道，但本文的数据足以证实在此时期可能存在这一时期的岩浆活动。另外一组加权平均年龄分别为64.4±0.4Ma、65.2±0.5Ma，代表了查个勒花岗斑岩岩浆结晶的时代，说明查个勒矿区含矿岩浆侵位时代为65~64Ma。
本文获得的查个勒辉钼矿Re-Os模式年龄为70.9~72.8Ma，加权平均年龄为71.5±1.3Ma (图 5)，此年龄可以作为该矿床的成矿时代。另据西藏地勘局区域地质调查大队的研究资料 (私人通讯) 含辉钼矿花岗斑岩的锆石U-Pb年龄为~68Ma，此年龄与本文获得的成岩、成矿年龄基本一致，由此认为矿区南部的辉钼矿化与矿区北部的矽卡岩型矿化时间基本一致，它们应属于同一构造岩浆事件的产物。中冈底斯成矿带主要有拉屋、勒青拉、龙马拉、蒙亚阿、亚贵拉、洞中拉、洞中松多等超大型-大型铅锌矿床，其中亚贵拉大型铅锌矿床是该带上研究程度相对较高的矿床之一，该矿床赋矿岩体的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为65.8~68.6Ma (李奋其等, 2010; 高一鸣等, 2011b)，辉钼矿Re-Os年龄为65.0±1.9Ma (高一鸣等, 2011b)，而本文的成矿时代略早于这一期成矿，由此本文认为中冈底斯成矿带不仅在约72Ma伴有铅锌钼矿化，而且在65~64Ma时期还伴随有林子宗群大规模的火山活动以及以亚贵拉矿床为代表的成矿作用，在印度与欧亚大陆碰撞初期可能产生不同规模的成矿作用。
4.2 岩浆源区与岩石成因本文的数据显示，查个勒含矿岩体都是富硅过铝质花岗岩, 绝大多数样品SiO2为75.49%~77.01%，A/CNK为1.05~1.27，P2O5含量很低，所有样品P2O5≤0.07%，并且与SiO2没有明显的负相关关系，显示为“S”型花岗岩的演化趋势 (Chappell, 1999)。同时具有很高含量的Li、Rb、Nb、Th、U以及HREE，在球粒陨石标准化图上，REE呈“V”型的分布形式，表明岩石经历了很高程度的分异演化和岩浆-流体相互作用。
另外，Th和Y随岩浆结晶分异演化的趋势被认为是区分花岗质岩浆是准铝质或过铝质的有效判别依据 (Chappell, 1999)。由于Th和Y在过铝质岩浆演化早期优先进入Th和Y富集的矿物 (如独居石)，分异S型花岗岩 (Rb>200×10-6) 的Th和Y含量低，并随着Rb增加而降低，相反，Th和Y富集的矿物不在准铝质岩浆演化早期优先结晶，所以分异I型花岗岩的Th和Y含量高，并与Rb含量呈正相关关系 (Li et al., 2007; 李献华等, 2007)。查个勒含矿岩体的Rb和Th、Y之间均为弱的负相关关系，Th和Y的含量并不随着Rb含量的增高 (即结晶分异程度高) 而增加 (图 11)，而与S型花岗岩的演化趋势具有很好的一致性。在Nb-Y构造环境判别图解中 (图 12)，样品落入火山弧-同碰撞花岗岩区，在Rb-Hf-Ta图解中 (图 13)，样品主体落入同碰撞花岗岩的界线及其附近，表明查个勒含矿岩体主体具有碰撞花岗岩的特征。依上述资料综合分析，查个勒含矿岩体属于过铝质钙碱性岩石系列，具典型的“S”型花岗岩地球化学特征，形成于大陆碰撞的地球动力学背景。区域上波密-腾冲花岗岩带属于冈底斯花岗岩基的东南延伸部分，董方浏等 (2006)获得腾冲地区二长花岗岩和白云母花岗岩40Ar/39Ar年龄为66~58Ma，认为该期岩浆活动发育于大陆碰撞高峰期，受加厚地壳的剪切逆冲带控制。本文的研究结果与其一致，它们都是形成于印度-亚洲大陆主碰撞的构造背景。
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图 11 查个勒含矿岩体Rb-Y (a) 和Rb-Th相关图 (b)(据Li et al., 2007) Fig. 11 Rb vs. Y (a) and Rb vs. Th (b) diagrams of ore-bearing rocks in Chagele deposit (after Li et al., 2007) |
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图 12 不同构造环境花岗岩的非活动性元素判别 (据Pearce, 1996) Fig. 12 Different tectonic environments diagram of non-active elements for granites (after Pearce, 1996) |
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图 13 查个勒含矿岩体Rb-Hf-Ta构造环境图解 (据Harris et al., 1986) Fig. 13 Rb-Hf-Ta teconic environments diagram of ore-bearing rocks in Chagele deposit (after Harris et al., 1986) |
莫宣学等 (2005)根据冈底斯带 (拉萨地体) 花岗岩的Nd-Sr同位素特征，认为冈底斯带存在两类地壳，一种是初生地壳，主要分布在南冈底斯 (南拉萨地体) 和北冈底斯 (北拉萨地体)，具有正的εNd(t) 值 (+1.64~+5.21)，Nd模式年龄年轻 (tDM＜500 Ma)；另外一种是经过多次再循环形成的成熟的古元古代-中元古代地壳，主要分布在中冈底斯 (中拉萨地体)，具有负的εNd(t) 值 (-5.3~-17.3)，Nd模式年龄tDM有两组值：1.2Ga及2.0~2.5Ga。这一认识后来得到朱弟成等 (2009)、Zhu et al.(2009, 2011)、姜昕等 (2010)数据的支持。这些信息表明，中冈底斯存在未出露地表的前寒武纪结晶基底。
查个勒含矿岩体位于中冈底斯成矿带的南侧，其基底属于拉萨地体的古老地壳 (莫宣学等, 2005; Zhu et al., 2009, 2011)，因此其最可能的岩石成因就是古老地壳物质的部分熔融。查个勒含矿岩体稀土元素球粒陨石标准化曲线为Eu负异常明显的右倾型，轻稀土明显富集，并具有与上地壳相似的特征，以及负的锆石εHf(t) 值 (图 10), 对应的地壳模式年龄为1.3~1.6Ga (表 2)，这与中拉萨地体的Nd模式年龄一致 (莫宣学等, 2005)，也支持它们来源于古老地壳物质的深熔或重熔。但本文锆石Hf同位素明显不均一，εHf(t) 值为-7.9~-2.2，这就需要一个开放系统来引起熔体中176Hf/177Hf比值的明显变化 (Kemp et al., 2007)。由于锆石Hf同位素比值不会随部分熔融或分离结晶变化，因此锆石Hf同位素的不均一性很可能指示了更具放射成因Hf的幔源和有较少放射成因Hf的壳源这两种端元之间的相互作用 (Bolhar et al., 2008)。同时有部分样品还具有高的Mg#(30.9~44.3)，这也反映其岩浆源区不可能是地壳物质直接部分熔融的结果，而很可能有幔源物质的贡献，由此本文认为查个勒含矿岩体中不均一的锆石Hf同位素组成以及地球化学性质可能是壳源和少量幔源两种不同性质岩浆混合作用的结果。
另外查个勒含矿岩体明显富硅，具有亏损Nb、Ta、Zr、Ti、Sr和Eu等地球化学特征 (图 9)，指示其母岩浆经历了显著的分离结晶作用。因此本文认为查个勒含矿岩体很可能是幔源岩浆底侵诱发拉萨地体古老地壳物质重熔，并有少量的幔源岩浆参与岩浆混合形成母岩浆，再经历高程度分离结晶作用而形成。
4.3 地球动力学过程已有研究表明，雅鲁藏布江洋所代表的新特提斯洋壳可能在中三叠世打开，在早侏罗世 (~205Ma) 洋壳开始向北俯冲消减 (Ji et al., 2009)，一直持续到晚白垩世，印度与亚洲大陆于65Ma前后发生大规模碰撞 (莫宣学等, 2007)，并相继经历了主碰撞聚合 (65~41Ma)、晚碰撞转换 (40~26Ma) 和后碰撞伸展 (25~0Ma) 的演化历程 (侯增谦等, 2006b)，形成了全球最大的和最典型的青藏高原碰撞造山带。伴随着碰撞造山过程的成矿作用，整个青藏高原及邻区，形成中国最富资源潜力的金属富集区之一。查个勒含矿岩体的结晶时代为65~64Ma，辉钼矿等时线年龄为71.5±1.3Ma，稍早于印度与亚洲大陆的初始碰撞时代，但其地球化学性质显示为碰撞的“S”型花岗岩，此期成岩、成矿仍与两大陆的碰撞密切相关，即印度-亚欧大陆碰撞初始，就有与强烈岩浆活动响应的成矿作用。目前对主碰撞早期 (70~60Ma) 大规模火山-岩浆作用所对应的成矿事件研究得不多。最近，有研究者在该成矿带的东段工布江达县亚贵拉矿床研究后认为其属主碰撞期成矿 (李奋其等, 2010; 高一鸣等, 2011b)，这一时期与本文研究的查个勒矿床的形成时代大致一致，这两个矿床处于同一构造位置，暗示着拉萨地体在主碰撞的早期存在大规模的成矿作用。本文的锆石Hf同位素数据和全岩地球化学的结果表明，幔源物质很可能在查个勒含矿岩体的形成过程中发挥了重要作用，其形成过程简单描述为：雅鲁藏布江结合带所代表的新特提斯洋板块俯冲过程产生的幔源岩浆，不断上升聚集在Moho附近陆壳底部，到俯冲结束、大陆开始碰撞时，底侵幔源岩浆已达到相当规模，所积聚的热量致使拉萨地体古老的地壳物质发生部分熔融，产生研究区的酸性岩浆，同时上升的幔源岩浆也有小比例的参与到源区混合，并伴随有成矿作用。
4.4 冈底斯成矿带成矿元素组合分带性探讨冈底斯成矿带从南向北显示不同的成矿作用类型，南冈底斯成矿带南缘 (紧靠雅鲁藏布江结合带) 发育以克鲁、冲木达等大中型Cu-Au矿床为代表的矽卡岩型成矿作用，Cu-Au矿床以北则分布以驱龙、甲马、冲江、汤不拉、沙让等一系列超大型、大型矿床为代表的斑岩型Cu-Mo多金属成矿作用；中冈底斯成矿带主要表现为以拉屋、勒青拉、龙马拉、蒙亚阿、亚贵拉、洞中拉、洞中松多等超大型-大型铅锌矿床为代表的的矽卡岩型铅锌成矿作用 (图 1a)；而北冈底斯成矿带工作程度较低，目前仅发现以拔拉扎为代表的几个中小型铅锌矿床 (余红霞等, 2011)。反映出冈底斯成矿带由南往北表现出成矿元素组合的分带性，依次往北铜元素逐渐减少，而铅锌元素逐渐占为主体，是什么原因导致了这种差异？
前人的资料研究表明南冈底斯成矿带的矿床主要形成于后碰撞伸展阶段 (18~12Ma)，其含矿斑岩的岩浆起源存在不同的观点，主要有两种，一种观点认为岩浆起源于滞留洋壳的部分熔融 (Gao et al., 2007; Hou et al., 2004)，一种观点认为岩浆来源于新生镁铁质下地壳的部分熔融 (Chung et al., 2003, 2005; 侯增谦, 2006c, 2010; 侯增谦和王二七, 2008; 夏抱本等, 2007)。而此阶段成矿的主要元素组合为铜、金。由此看该时期成矿岩浆源区为滞留洋壳，或者有较多幔源物质的贡献。
中冈底斯成矿带典型矿床代表是查个勒以及亚贵拉矿床，这两个矿床的主要成矿元素为铅锌，本文的研究显示，查个勒含矿岩体的岩浆源区为拉萨地体古老地壳，具有比南冈底斯成矿带含矿岩体更负的锆石εHf(t) 值 (图 10)，同样亚贵拉赋矿岩石的岩浆源区来自于古老地壳与亏损地幔的混合 (高一鸣等, 2011a)，因此中冈底斯成矿带典型矿床赋矿岩体的岩浆源区主要为拉萨地体的古老地壳。
由此本文认为，冈底斯成矿带成矿元素组合分带性的主要原因是与新特提斯洋壳俯冲消减-碰撞过程中岩浆产生的物质源区密切相关，随着雅鲁藏布江结合带所代表的新特提斯洋向北俯冲增生→碰撞造山过程中，紧靠雅鲁藏布江结合带的南冈底斯成矿带南缘，发育于增生楔之上的岛弧 (亦称之为增生弧) 岩浆活动，由于岩浆源区为含洋壳组分的增生杂岩，因此主要产生矽卡岩型铜金组合；而远离雅鲁藏布江结合带的中冈底斯成矿带，岛弧岩浆源区主要为拉萨微陆块古老的地壳物质，在幔源岩浆底侵热流的影响下被触发部分熔融，缺少洋壳的物质组分，或者仅有少量的幔源物质贡献，因此产生的成矿元素组合为壳源型的铅锌组合。
5 结论(1) 中冈底斯成矿带查个勒矿床含矿岩体明显有两组年龄，206Pb/238U加权平均年龄分别为72.2~70.1Ma、65.2~64.4Ma，分别代表了查个勒含矿岩体早期构造岩浆事件与岩体的结晶时代；辉钼矿Re-Os加权平均年龄为71.5±1.3Ma，代表了查个勒矿床的成矿时代。
(2) 查个勒含矿岩体具富硅 (68.00%~77.01%)、富钾 (K2O/Na2O=1.14~11.7)，贫钛 (0.07%~0.32%)、磷 (0.01%~0.07%) 的特征，铝饱和指数 (A/CNK) 为1.05~1.27，属于过铝质“S”型花岗岩类；岩石富集大离子亲石元素 (如Rb、Th、U) 等，亏损高场强元素 (Nb、Ta、Zr和Ti等)，具有不均一的锆石εHf(t) 值 (-7.9~-2.2) 以及与拉萨地体古老地壳相似的地壳模式年龄 (tDMC=1.3~1.6Ga)，形成于主碰撞的构造背景。结合区域地质资料，本文认为中冈底斯成矿带南部晚白垩世的岩浆活动和成矿作用形成于印度与欧亚大陆碰撞的初始阶段，很可能为幔源岩浆底侵诱发拉萨地体古老地壳物质部分熔融并与幔源熔体混合形成母岩浆，再经历高程度分离结晶作用而形成。
(3) 冈底斯成矿带成矿元素组合的分带性与新特提斯洋壳俯冲消减-碰撞过程中岩浆产生的源区物质有关。
致谢 在野外工作期间得到西藏地勘局区域地质调查大队的大力支持和帮助；中国地质大学刘勇胜教授、胡兆初教授以及宗克清博士在锆石U-Pb分析过程中提供大力帮助；西北大学戴梦宁、张红、陈开运等在Hf同位素分析中提供帮助；最终定稿得益于朱弟成教授、杨志明研究员富有建设性的审稿意见；在此一并致谢！| [] | 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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