青藏高原经历了新元古代以来“多洋盆、多俯冲、多碰撞和多造山”长期的动力学过程以及(始、古、新)特提斯洋盆开启和消忙的演化历史，形成了巨型复合碰撞造山拼贴体(图 1)(许志琴等，2007b，2011)。印度-亚洲的汇聚-碰撞过程经历了新特提斯洋盆的演化和印度-亚洲碰撞造山的过程，导致了喜马拉雅的崛起、青藏高原的生长和物质向东、东南以及向西的逃逸(许志琴等，2011，2016a)，同时在青藏高原的南部造就了巨型冈底斯俯冲-碰撞岩浆岩带，并且形成相应具有重大找矿战略前景的冈底斯成矿带——由“俯冲型”(＞60~50Ma)和“碰撞型”(＜60~50Ma)两类斑岩铜矿成矿带叠合而成(许志琴等，2012)。

图 1

Fig. 1

图 1 青藏高原构造格架图(据许志琴等，2007b，2011) QL:祁连地体；EKL:东昆仑地体；WKL:西昆仑地体；ALT:阿尔金地体；NSG:北松潘-甘孜地体；SSG:南松潘-甘孜地体；NQT:北羌塘地体；SQT:南羌塘地体； TSH:甜水海地体；LS:拉萨地体；TC:腾冲地体；BS:保山地体；IDC:印度支那地体；HM:喜马拉雅地体；AFH:阿富汗地体；GDS:冈底斯地体；ANMQS:阿尼玛卿缝合带；JSJS:金沙江缝合带；LSS:龙木错-双湖缝合带；BGNJ:班公湖-怒江缝合带；IYS:印度-雅鲁藏布江缝合带；ALTF:阿尔金断裂；XSHF:鲜水河断裂；ALS-RRF:哀牢山-红河断裂；LCJF:澜沧江断裂；GLGF:高黎贡断裂；JLF:嘉黎断裂；SGF:实皆断裂；KKF:喀喇昆仑断裂；CMF:恰曼断裂；MBT:主边界冲断裂；MFT:主前锋逆冲断裂 Fig. 1 Tectonic framework of the Tibetan plateau and surrounding regions(after Xu et al.，2007b，2011) QL: Qilian terrane; EKL: East Kunlun terrane; WKL: West Kunlun terrane; ALT: Altyn-Tagh terrane; NSG: North Songpan-Gaze terrane; SSG: South Songpan-Gaze terrane; NQT: North Qiantang terrane; SQT: South Qiangtang terrane; TSH: Tianshuihai terrane; LS: Lhasa terrane; TC: Tengchong terrane; BS: Baoshan terrane; IDC: Indochina terrane; HM: Himalaya terrane; AFH: Afghan terrane; GDS: Gangdese terrane; ANMQS: Animaqin suture; JSJS: Jinshajiang suture; LSS: Longmutso-Shuanghu suture; BG-NJ: Bangonghu-Nujiang suture; IYS: Indus-Tsangbo suture;ALTF: Altyn-Tagh fault; XSHF: Xiangshuihe fault; ALS-RRF: Ailaoshan-Red River fault; LCJF: Lancangjiang fault; GLGF: Gaoligong fault; JLF: Jiali fault; SGF: Sagaing fault; KKF: Kalakunrum fault; CMF: Chaman fault; MBT: Main boundary thrust; MFT: Main frontier thrust

甲玛铜多金属矿位于冈底斯成矿带的中东段，南拉萨地体之上，是一个典型的大型“碰撞型”斑岩-矽卡岩型矿床(图 2)(侯增谦等，2006; Hou et al.，2009; Zheng et al.，2012)。甲玛矿区铜、钼、铅锌、伴生金、银均达到大型以上规模，矿区累计查明(331+332+333级)铜资源量超过700万吨，钼资源量70万吨，铅+锌资源量170万吨，伴生金170吨，伴生银超过1万吨(唐菊兴等，2013a^①)。甲玛矿床类型以矽卡岩型为主伴生角岩型和斑岩型(唐菊兴等，2010)，成矿时代为14~16Ma(李光明等，2005; 应立娟等，2009，2010，2011)，含矿岩浆相对富钾，属高钾钙碱性系列和钙碱性系列，为闪长玢岩-花岗斑岩的岩石系列(唐菊兴等，2010; 秦志鹏等，2011，2012)。研究表明甲玛铜多金属矿集区形成于印度-亚洲大陆后碰撞构造环境，含矿岩浆来自加厚的镁铁质新生下地壳(侯增谦等，2006，2012; Hou et al.，2009; 唐菊兴等，2010; 郑文宝，2012; 秦志鹏等，2012)。前人对甲玛矿床的大量研究主要集中在成矿时代、成矿流体、岩浆岩及矿床成因上，但对甲玛矿床的构造格架、构造变形特征以及构造对岩浆-成矿的制约研究相对薄弱。虽然钟康惠等(2012，2013)做了一些详细的构造研究，但是主要集中在第一次构造变形(甲玛-卡军果逆冲推覆构造，D₁)，认为其发生于50Ma左右，与印度-亚洲板块碰撞有关。甲玛-卡军果逆冲推覆构造发生在成矿作用之前，但是对D₁之后的构造事件即成矿时期的构造(D₂)没有做进一步的研究与讨论。D₂对甲玛铜多金属矿的形成有着重要作用，但是还缺乏详细的研究。本文主要研究碰撞造山以来甲玛矿区附近的构造变形特征，而且重点研究与甲玛铜多金属矿密切相关的D₂构造变形，并且将这次构造变形称为甲玛褶皱-冲断带(JMD，Jiama decollement)。矽卡岩型铜多金属主矿体呈似层状、厚板状产于上覆早白垩世林布宗组砂板岩、角岩与下覆晚侏罗世多底沟组灰岩、大理岩的层间构造带，作为矿区最为重要的矿体类型，赋存了矿床70%以上的工业矿石储量(冷秋锋等，2015)，但对其形成的具体构造过程尚不清楚。因此，要想查明甲玛矿集区的构造背景，钻孔的构造编录与研究是非常重要的。本文主要通过对甲玛铜多金属矿集区钻孔的构造研究，结合野外地质现象，分析其构造变形特征，为甲玛矿集区的基础构造研究提供新的证据，对甲玛进一步找矿突破具有重要的科学意义和实用价值。

^① 唐菊兴，王登红，郑文宝，应立娟，钟康惠，冷秋锋. 2013a. 西藏自治区墨竹工卡县甲玛矿区铜多金属矿资源储量核实报告. 内部资料

图 2

Fig. 2

图 2 冈底斯斑岩铜矿带主要斑岩(-矽卡岩)铜矿床简明分布图(据Zhu et al.，2011; Zheng et al.，2012修改) BNSZ:班公湖-怒江缝合带；SNMZ:狮泉河-纳木错混杂岩；LMF:洛巴堆-米拉山断层；IYZSZ:印度-雅鲁藏布江缝合带. 矿床：(1)汤不拉；(2)吹败子；(3)甲玛；(4)驱龙；(5)拉康俄；(6)达布；(7)厅宫；(8)冲江；(9)吉如；(10)朱诺；(11)雄村；(12)克鲁；(13)努日；(14)明泽；(15)冲木达 Fig. 2 Simplified geologic map of the Gangdese porphyry Cu belt showing major porphyry(-skarn)Cu deposits(modified after Zhu et al.，2011; Zheng et al.，2012) BNSZ: Bangong-Nujiang suture zone; SNMZ: Shiquan River-NamTso mélange zone; LMF: Luobadui-Milashan Fault; IYZSZ: Indus-Yarlung Zangbo Suture Zone. Deposits:(1)Tangbula;(2)Chuibaizi;(3)Jiama;(4)Qulong;(5)Lakange;(6)Dabu;(7)Tinggong;(8)Chongjiang;(9)Jiru;(10)Zhunuo;(11)Xiongcun;(12)Kelu;(13)Nuri;(14)Mingze，and(15)Chongmuda

甲玛矿区位于冈底斯岩浆成矿带的中南部，拉萨地体南缘(图 2)。冈底斯地体分为6个构造单元：松多古特提斯造山带、冈底斯东南部下地壳俯冲-碰撞岩浆-变质地体、冈底斯中东部中上地壳俯冲-碰撞岩浆-变质带、冈底斯中部俯冲-碰撞岩浆岩带、白垩纪前陆复理石盆地、雅鲁藏布江缝合带(据许志琴和梁凤华，2016^①)。其中矿区位于冈底斯中东部中上地壳俯冲-碰撞岩浆-变质地体南部的晚侏罗世-早白垩世未变质-浅变质地层中(图 3)。

图 3

Fig. 3

图 3 藏南甲玛铜多金属矿床及邻区地质图(据西藏自治区地质调查院一分院，2007①修改) IYTS：印度-雅鲁藏布江缝合带；TH：特提斯喜马拉雅；JMD：甲玛褶皱-冲断带；JMT：甲玛逆冲断层 Fig. 3 Geologic map of the Jiama copper polymetallic deposit and adjacent regions，southern Tibet IYTS: Indus-Yarlung Tsangpo Suture Zone; TH: Tethys Himalaya; JMD: Jiama decollement: JMT: Jiama thrust

①许志琴，梁凤华. 2016. 拉萨-冈底斯地体的地质长廊和主要成矿带构造背景综合调查项目2016年度实施方案

①西藏自治区地质调查院一分院. 2007. 1:25万泽当地质图

矿区位于侏罗纪俯冲型火山盆地中，地层主要包括中下侏罗统叶巴组(J_1-2y)，上侏罗统桑日群(J₃s)、却桑温泉组(J₃q)和多底沟组(J₃d)，下白垩统林布宗组(K₁l)、楚木龙组(K₁c)和塔克那组(K₁t)，地层总体走向为北西西向(图 3)。区域上岩浆岩比较发育，分布广泛，既有大面积出露的岩基，又有巨厚的火山喷发沉积地层，是冈底斯岩浆岩带的重要组成部分。岩浆活动以燕山期和喜马拉雅期最发育，发育大量俯冲-碰撞型花岗岩类，东南部存在2个俯冲-碰撞复式岩体，U-Pb年龄152~23Ma(Ji et al.，2009，2012; Chung et al.，2009)，代表着新特提斯构造演化过程中板块俯冲-碰撞事件。区域构造线总体走势近东西向，次级构造线多呈北西西向。受印度-欧亚板块碰撞影响，发育若干北西西向或北西向的大型褶皱、断层、推覆、滑覆构造系。区域存在一个北西西向复式向斜(北部)和复式背斜(南部)，两者之间发育一条北西西向大型断层(JMT，Jiama thrust)和一条褶皱-冲断带(JMD，Jiama decollement)(图 3)。JMD位于早白垩世林布宗组砂板岩与晚侏罗世多底沟组大理岩、灰岩之间，发育一系列褶皱，两地层之间局部发生逆冲和韧性剪切，形成逆断层和糜棱岩。甲玛矿床与该褶皱-冲断带(JMD)密切相关。

甲玛矿区赋矿地层主要为下白垩统林布宗组砂板岩、角岩以及上侏罗统多底沟组灰岩、大理岩化灰岩、大理岩。矿区岩浆岩主要呈岩枝、岩脉产出，岩石类型包括花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩、闪长岩、煌斑岩、角闪辉绿玢岩等(唐菊兴等，2010)。斑岩、角岩、矽卡岩中辉钼矿Re-Os同位素年龄集中在14.5~15.7Ma(李光明等，2005; 应立娟等，2009，2010)，为主成矿期。含矿斑岩脉锆石U-Pb年龄为14.1Ma和14.2Ma(应立娟等，2011)，稍晚于主成矿期。无矿斑岩脉锆石U-Pb年龄在16.27~15.99Ma之间(秦志鹏等，2011)，成矿前侵位。甲玛矿区受控于南北向挤压构造，形成一系列倒转褶皱：红-塔背斜、夏工普向斜和牛马塘背斜等(图 4)(钟康惠等，2012; 郑文宝，2012; 唐菊兴等，2013b; 冷秋锋，2013)。红-塔背斜是矿区的主要褶皱，轴迹呈北西向；牛马塘背斜位于红-塔背斜的北东，轴迹大致和红-塔背斜平行，规模相对较小；夏工普向斜位于红-塔背斜和牛马塘背斜之间，其两翼地层分别是牛马塘和红-塔背斜的一翼，夏工普向斜的轴向也为北西向；均为轴面倾向北东的倒转褶皱(冷秋锋等，2015)。

图 4

Fig. 4

图 4 藏南甲玛铜多金属矿床及邻区构造纲要简图(据钟康惠等，2012; 郑文宝，2012; 唐菊兴等，2013a修改 1-第四系；2-下白垩统楚木龙组；3-下白垩统林布宗组；4-上侏罗统多底沟组；5-上侏罗统却桑温泉组；6-下-中侏罗统叶巴组；7-花岗斑岩；8-花岗细晶岩脉；9-矽卡岩型主矿体；10-地质界线；11-正断层；12-逆断层；13-倒转向斜/正常向斜；14-倒转背斜；15-硅帽；16-钻孔和年龄采样位置 Fig. 4 Simplified tectonic map of the Jiama copper polymetallic deposit and adjacent regions，southern Tibet(modified after Zhong et al.，2012; Zheng，2012 1-Quaternary; 2-Lower Cretaceous Chumulong Fm.; 3-Lower Cretaceous Linbuzong Fm.; 4-Upper Jurassic Duodigou Fm.; 5-Upper Jurassic Quesangwenquan Fm.; 6-Lower-Midlle Jurassic Yeba Fm.; 7-granite porphyry; 8-fine-grained granite dike; 9-skarn-type major orebody; 10-geological boundary; 11-normal fault; 12-reverse fault; 13-overturned syncline and syncline; 14-overturned anticline; 15-silicon caps; 16-drill and age sample location

甲玛成矿系统由4种矿体类型组成，矽卡岩型铜多金属矿体、斑岩型钼(铜)矿体、角岩型铜钼(金银)矿体和独立金矿体(唐菊兴等，2013b)。矽卡岩型铜多金属矿体为矿区的主要矿体，呈似层状、层状产于上覆早白垩世林布宗组砂板岩、角岩与下覆晚侏罗世多底沟组灰岩、大理岩的层间构造带内，矿体走向NW-SE(约300°)，走向延长2850m，矿体倾向NE(约30°)，延伸超过2500m(未控制边界)(郑文宝，2012; 冷秋锋等，2015)。矿体受构造控制，倾角从南向北具有明显的陡-缓-陡的变化特征，浅部陡矿体倾角介于50°~70°之间，中部缓矿体为主体部分，倾角＜20°。深部陡矿体倾角则为30°~40°。矿体平均品位为：Cu 0.8%，Mo 0.06%，Pb+Zn 2.0%，Au 0.26g/t，Ag 15g/t。局部地段金属品位特别高，铜平均品位高达49.28%、伴生金品位98g/t(郑文宝，2012)。

甲玛矿区及外围观测到林布宗组和多底沟组经历了两次区域挤压褶皱变形。第一次构造变形为原始层理S₀发生褶皱形成一系列同斜倒转背斜或向斜，轴面劈理构成S₁面理，褶皱两翼产状基本平行于新生面理S₁，面理置换比较完全，只有局部保留有该期构造形成的同斜褶皱，而且被后期褶皱叠加改造(图 5a，b)，尤其是多底沟组灰岩中见S₁面理平行于S₀层理，方解石褶皱变形强烈，与印度-亚洲两大板块俯冲-碰撞造山有关。第二次构造变形为林布宗组砂板岩和多底沟组灰岩、大理岩S₁面理发生褶皱形成一系列直立或斜歪褶皱，两翼地层产状正常，叠加改造碰撞造山时期形成的褶皱(图 5a，b)。野外露头尺度S₂面理不太发育，主要为轴劈理(图 5c，d)。林布宗组砂板岩和多底沟组灰岩两者接触部位局部发生剪切形成糜棱岩，方解石定向拉长形成拉伸线理，S-C组构和旋转碎斑均指示剪切方向为由北向南逆冲(图 5e，f)。逆冲断层伴随褶皱形成了甲玛褶皱-冲断带(JMD，Jiama decollement)。节理比较发育，一组近直立切割S₁面理，一组近水平切割面理S₁，两组节理可能为破矿构造(图 5g，h)。

图 5

Fig. 5

图 5 甲玛铜多金属矿床野外地质特征 D1：第一次变形；D2：第二次变形 Fig. 5 Field geological characteristics of the Jiama copper polymetallic deposit D1: the first deformation; D2: the second deformation

野外露头矿化均发生了不同程度的构造变形。角岩、大理岩、矽卡岩中比较发育硫化物石英脉，主要分为顺层和切层两种含矿石英脉：顺层硫化物石英脉顺S₁层理一起褶皱变形，并且局部形成石香肠构造；切层含矿石英脉同样发生变形，形成褶皱；与Duan et al.(2014)甲玛矿区野外露头角岩S₁面理与硫化物石英脉同时褶皱变形现象一致。矽卡岩中的蚀变和矿化形成条带状构造，并且发育条带状铜铅锌矿石(图 6)。

图 6

Fig. 6

图 6 甲玛铜多金属矿床野外矿化变形特征 (a-c)变形硫化物石英脉；(d、e)条带状矽卡岩；(f)条带状铜矿化 Fig. 6 Field deformation characteristics of mineralization of the Jiama copper polymetallic deposit (a-c)the deformed quartz sulfide veins;(d，e)banded skarn;(f)banded copper mineralization

甲玛铜多金属矿是西藏冈底斯成矿带中东段勘查程度最高、成矿元素与矿体类型复杂的超大型矿床，勘探钻孔近420个(冷秋锋，2013)，本文选择具有代表性的钻孔(ZK)2314进行了详细的构造分析。ZK2314分布在矿区的牛马塘勘探区，JMD的北西端，远离主矿体，构造现象相对比较清晰。牛马塘勘探区处于牛马塘背斜范围，该背斜位于红-塔背斜的北东方向，轴迹大致和红-塔背斜平行，规模相对较小，核部为灰岩，两侧依次为矽卡岩、角岩。牛马塘背斜为一倒转背斜，轴面倾向北东，北东翼地层倾角为30°~45°，南西翼地层倾角为40°~75°，两翼地层中的褶曲发育，其中ZK2314位于牛马塘背斜的北东翼(图 4)。

ZK2314孔深311.2m，根据岩性的不同自上而下分为七个岩性单元(唐菊兴等，2009^①)：

①唐菊兴，王登红，钟康惠等. 2009. 西藏自治区墨竹工卡县甲玛铜多金属矿区0-16-40-80、0-15线矿段铜多金属矿勘探报告. 内部资料

(1) 残破积(深度0~4.3m)；

(2) 早白垩世林布宗组角岩化斑点状绢云母板岩(深度4.4~143.3m)；

(3) 早白垩世林布宗组弱矿化青磐岩化硅化角岩(深度143.3~218.83m)；

(4) 矽卡岩破碎带(深度218.83~223.4m)；

(5) 矿化矽卡岩(深度223.4~230.5m)；

(6) 晚侏罗世多底沟组蚀变大理岩(深度230.5~233m)；

(7) 晚侏罗世多底沟组大理岩化结晶灰岩(深度233~311.2m)。

通过ZK2314岩芯的构造编录，近120张薄片(其中定向薄片近100张)的观察，林布宗组砂板岩、角岩和多底沟组大理岩、灰岩均发生不同程度的变质，以低绿片岩相为主，广泛发育反映脆-韧性、脆性变形的显微构造，岩芯可识别出三期面理(图 7)，同野外宏观地质现象一致。

图 7

Fig. 7

图 7 甲玛铜多金属矿床岩芯和薄片面理 Fig. 7 Foliation of core and thin section of the Jiama copper polymetallic deposit

S₁面理基本平行于S₀面理，S₁面理上有泥质、碳质或铁质椭圆呈斑点状定向排列组成拉伸线理，线理倾伏向约40°~50°。在垂直面理S₁平行拉伸线理的XZ面上，发育核幔构造、显微破裂、膝折、揉皱以及不对称拖曳褶皱等变形组构，表明存在剪切作用(图 8)。0~99m S₁面理褶皱不明显，99m以后S₁面理褶皱强烈，但是到了大理岩和灰岩深度，S₁面理褶皱不甚发育。S₁面理总体产状比较陡约40°~50°。

图 8

Fig. 8

图 8 甲玛铜多金属矿床岩芯和薄片构造变形特征 (a)泥质椭球(1)和方解石(2)的定向拉长；(b)泥质椭球拉伸线理；(c)拖曳褶皱；(d)方解石旋转碎斑 Fig. 8 Structural deformation characteristics of core and thin section of the Jiama copper polymetallic deposit (a)directional stretched argillaceous ellipsoid(1)and calcite(2);(b)stretching lineation of argillaceous ellipsoid;(c)drag fold;(d)calcite rotated porphyroclast

S₂面理上未发现明显的线状构造。0~99m S₂面理不明显，主要为间隔劈理(图 7c)；99m以深S₂面理比较发育，主要为褶劈理(图 7d)；约199m深度局部S₂面理发生宽缓褶皱(图 7b)，相伴生有陡倾石英脉或者碳酸盐脉；至大理岩和灰岩深度，S₂面理不明显。S₂产状总体比较缓约5°~15°。

矽卡岩型铜多金属矿体为主矿体，本文所研究对象ZK2314由于远离主矿体中心，位于矿体边缘，矿化和蚀变比较弱，根据其产出状态的不同，可以分为以下几种：

第一种：产于面理S₁层间裂隙和变质砂岩夹层中(孔隙大，存在容矿空间)，可能形成于成矿的早期，受后期构造作用(D₂)的影响，随S₁面理一起褶皱变形，局部顺S₂面理有黄铁矿压力影现象(图 9a，c，d)。

图 9

Fig. 9

图 9 甲玛铜多金属矿床岩芯和薄片矿化变形特征 图 9e，f据冷秋锋，2013. Py-黄铁矿; Cp-黄铜矿; Gn-方铅矿; Sph-闪锌矿; Bn-斑铜矿; Q-石英; Gr-钙铝榴石; Hd-钙铁辉石 Fig. 9 Deformation characteristics of mineralization of core and thin section of the Jiama copper polymetallic deposit Fig. 9e and Fig. 9f from Leng，2013. Py-pyrite; Cp-copper; Gn-gelenite; Sph-sphalerite; Bn-bornite; Q-qaurtz; Gr-grossularite; Hd-hedenbergrite

第二种：产于平行于面理S₁或者切面理S₁的石英脉中，可能形成于成矿的早期，部分矿化石英脉后期发生褶皱变形，与甲玛矿区野外露头硫化物石英脉与S₁面理同时褶皱变形现象一致(图 9b)。

第三种：产于上覆早白垩世林布宗组砂板岩、角岩与下覆晚侏罗世多底沟组灰岩、大理岩的层间构造带中的矽卡岩，应该为主成矿期，矽卡岩发生构造变形，矽卡岩中发育条带状构造铅锌矿石和斑铜矿矿石(图 9e，f)。甲玛铜多金属 矿床模型和勘探线剖面图(唐菊兴等，2009)表明矽卡岩铜多金属主矿体应该受控于D₂南北向挤压构造(见讨论部分)。

第四种：产于陡倾石英脉和碳酸盐脉中，与S₂宽缓褶皱相伴而生，应该形成于成矿的晚期，基本未变形。

以上四种矿化产出状态均表明甲玛铜多金属矿与第二期构造事件(D₂)密切相关。

运用先进有效的电子背散射(electron backscatter diffraction，EBSD)技术，通过观测反向散射电子的衍射图像来提供微米级甚至纳米级的晶体空间取向信息，广泛用于分析变形矿物的显微构造与组构和多相岩石中各矿物的空间分布，为岩石显微构造与流变学分析开辟了一个全新的领域。本研究使用日本电子公司(JEOL)制造的JSM-56101v扫描电镜和丹麦HKL公司制造的CHANNEl5型号的EBSD仪器，将样品的XZ面定向薄片(X轴为拉伸线理方向，XY面为面理，Z轴垂直面理方向)经过精细抛光后置于20kv的扫描电镜电子束电压下，首先利用EBSD系统确定矿物的电子背散射通道衍射花样(electron backscatter pattern，EBSP)，表明衍射点的指数，然后在薄片范围内进行矿物的优选方位测定，对扫描的数据进行等面积下半球赤平投影，便可得到晶体CPO的各主要晶体空间分布的结构平面图(许志琴等，2007a，2009; 刘俊来等，2008)。甲玛褶皱-冲断带两者地层接触部位局部发生韧性剪切，形成了糜棱岩。本文测定的矿物为石英和方解石，样品采自矿区不同的钻孔。通过镜下观察，S₁面理存在拉伸线理，S₂面理没有明显的线状构造。故EBSD样品为垂直面理S₁平行拉伸线理的XZ面。

EBSD测试结果表明，甲玛第二次变形过程形成的糜棱岩化砂板岩样品(ZK2314-16.1m、ZK2314-39.4m、ZK2314-99.6m、ZK1526-2、ZK1501-2)的石英c轴晶格优选方位基本具有相同的极密特征(图 10)，以菱面＜a＞和底面＜a＞滑移为特征，分别代表了石英的中低温(400~550℃)和低温(小于400℃)的组构特征(嵇少丞，1988; Passchier and Trouw，1996; Toy et al.，2008; 许志琴等，2007a，2009)，反映了自北向南的剪切运动特征。

图 10

Fig. 10

图 10 甲玛褶皱-冲断带糜棱岩的石英＜c＞轴组构图 Fig. 10 LPOs of the quartz ＜c＞ axis in mylonite of the Jiama decollement by EBSD measurements

通过EBSD方法对糜棱岩化大理岩样品(ZK2314-210.5m、ZK2314-255m-2、ZK2314-255m-3)中的方解石进行了晶格优选方位测定，测试结果(图 11)表明，c轴(0001)有两个极密，接近垂直于剪切面理，有限应变以位错滑移和双晶为主，滑移系主要为＜a＞和＜r＞(Oesterling et al.，2007)。a、r、f、e、m投影图均无极密。从c轴极密图可以看出糜棱岩化大理岩形成于低温简单剪切的构造环境(Leiss and Molli，2003; Wenk et al.，1987)。

图 11

Fig. 11

图 11 甲玛褶皱-冲断带糜棱岩的方解石晶格优选方位图 Fig. 11 LPOs of calcite in mylonite of the Jiama decollement by EBSD measurements

本文对矿区内侵入到多底沟组变形大理岩中的脆性变形花岗岩脉(JM3-2-1和JM3-4-6)进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年。锆石的挑选由河北省地质测绘院实验室完成，锆石的制靶和阴极发光(CL)图像在中国地质科学院矿产资源研究所完成，锆石U-Pb年龄在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验激光剥蚀等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)上测定。LA-ICP-MS分析仪器的激光剥蚀系统为New Wave公司生产的UP213型，ICP-MS的型号为Agilent 7500a型。剥蚀物质的载气为He气，然后将剥蚀物通过直径为3mm的PVC塑料管传送到ICP-MS，在进入ICP-MS前与Ar气进行混合，形成He-Ar混合气。U-Pb分馏根据澳大利亚锆石标样GEMOC GJ-1(²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄为608.5±1.05Ma，Jackson et al.，2004)来校正，采用锆石标样Mud Tank(732±5Ma，Black and Gulson，1978)作为内标以控制分析的准确性和精度。详细的分析方法和流程见Jackson et al.(2004)和Griffin et al.(2004)。

所选样品阴极发光图像(CL)如图 12所示，U-Pb协和图见图 13，LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄结果见表 1。从阴极发光图像(图 12)中可以看出，锆石浅褐色到灰白色，半自形到自形，短柱状到长柱状，长短轴之比为1:1~1:3。锆石韵律环带比较发育，显示了岩浆成因的特征(Wu and Zheng，2004)。样品JM3-2-1的9个点的测试结果Th/U比值为0.35~4.01，样品JM3-4-6的8个点的测试结Th/U比值为0.41~2.6，均反映了岩浆成因的特征。两件样品的测试点均落在和谐曲线上或谐和曲线附近(图 13)，表明所取得年龄真实可靠。JM3-2-1和JM3-4-6的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均 值分别为16.41±0.19Ma(MSWD=0.45)和16.4±0.2Ma(MSWD=1.06)(图 13)，代表了花岗岩脉的侵位结晶年龄。有些锆石年龄偏大，应该为捕获的老岩浆锆石。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 甲玛矿区变形花岗岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of granite veins from Jiama copper deposit 测点号 含量(×10-6) Th/U 同位素比值 表面年龄(Ma) Th U $\frac{^{207}Pb}{^{206}Pb}$ 1σ $\frac{^{207}Pb}{^{235}U}$ 1σ $\frac{^{206}Pb}{^{238}U}$ 1σ $\frac{^{207}Pb}{^{235}U}$ 1σ $\frac{^{206}Pb}{^{238}U}$ 1σ 样品JM3-2-1，花岗斑岩脉，平均年龄16.41±0.19Ma，MSWD=0.45 JM321-4 3231 1249 2.59 0.04986 0.00173 0.02083 0.00071 0.00303 0.00005 23 0.3 19.5 0.7 JM321-5 519 524 0.99 0.05254 0.00535 0.01748 0.00173 0.00241 0.00007 17 0.5 15.5 2 JM321-6 1309 1282 1.02 0.04819 0.00171 0.01672 0.00059 0.00252 0.00004 14.1 0.3 16.2 0.6 JM321-7 1491 945 1.58 0.0481 0.00234 0.01748 0.00083 0.00264 0.00005 16.2 0.3 17 0.8 JM321-8 3992 2251 1.77 0.04873 0.00167 0.01619 0.00055 0.00241 0.00004 15.4 0.3 15.5 0.5 JM321-9 1232 1211 1.02 0.04848 0.00289 0.0171 0.00099 0.00256 0.00005 13.7 0.3 16.5 1 JM321-10 1419 1173 1.21 0.04645 0.0019 0.01781 0.00072 0.00278 0.00004 13.3 0.3 17.9 0.7 JM321-11 2165 1816 1.19 0.04888 0.00211 0.01658 0.0007 0.00246 0.00004 16.6 0.3 15.8 0.7 JM321-12 1663 1134 1.47 0.04845 0.00195 0.01758 0.0007 0.00263 0.00004 13.5 0.3 16.9 0.7 JM321-13 2175 1328 1.64 0.04846 0.00185 0.01855 0.0007 0.00278 0.00004 15.6 0.3 17.9 0.7 JM321-16 8322 2278 3.65 0.05739 0.00173 0.02048 0.00061 0.00259 0.00004 17 0.3 16.7 0.6 JM321-19 1520 1520 1.00 0.04821 0.00185 0.01733 0.00065 0.00261 0.00004 14.5 0.3 16.8 0.6 JM321-20 1989 1484 1.34 0.04609 0.00198 0.01675 0.0007 0.00264 0.00004 17.8 0.3 17 0.7 JM321-21 1298 1034 1.26 0.04684 0.00187 0.01678 0.00066 0.0026 0.00004 15.4 0.3 16.7 0.7 JM321-22 1271 1131 1.12 0.04518 0.00189 0.01564 0.00064 0.00251 0.00004 15 0.3 16.2 0.6 JM321-23 4136 2685 1.54 0.04606 0.00142 0.01621 0.00044 0.00255 0.00004 17.2 0.2 16.4 0.4 JM321-24 1563 1526 1.02 0.0484 0.00184 0.01711 0.00064 0.00256 0.00004 15.6 0.3 16.5 0.6 JM321-25 1077 1452 0.74 0.0483 0.00321 0.01686 0.00109 0.00253 0.00006 14 0.4 16.3 1 JM321-26 7217 1753 4.12 0.07339 0.01344 0.02765 0.00501 0.00273 0.00007 16.7 0.5 17.6 5 JM321-27 2586 1289 2.01 0.04828 0.00204 0.02055 0.00085 0.00309 0.00005 17 0.3 19.9 0.8 JM321-29 1004 980 1.02 0.04608 0.00199 0.01598 0.00068 0.00252 0.00004 14.3 0.3 16.2 0.7 JM321-30 2110 1234 1.71 0.04799 0.0018 0.01745 0.00065 0.00264 0.00004 15.6 0.3 17 0.6 样品JM3-4-6，花岗斑岩脉，平均年龄16.4±0.2Ma，MSWD=1.06 JM346-1 440 412 1.07 0.0493 0.00362 0.01806 0.0013 0.00266 0.00005 23 0.3 19.5 0.7 JM346-2 333 526 0.63 0.04822 0.00102 0.11437 0.00249 0.01721 0.00023 18 0.3 17.1 1 JM346-3 560 631 0.89 0.04581 0.00287 0.01526 0.00094 0.00242 0.00004 148 1 110 2 JM346-4 455 491 0.93 0.04881 0.00453 0.01884 0.0017 0.0028 0.00007 14.5 0.3 15.6 0.9 JM346-5 1297 853 1.52 0.04985 0.00092 0.10667 0.00206 0.01552 0.00021 19 0.4 18 2 JM346-6 861 1166 0.74 0.04737 0.00148 0.02294 0.00072 0.00351 0.00005 107 1 99 2 JM346-7 942 544 1.73 0.06387 0.00376 0.02192 0.00125 0.00249 0.00005 19.2 0.3 22.6 0.7 JM346-8 11740 1600 7.34 0.04945 0.00233 0.01981 0.00091 0.00291 0.00005 16.4 0.3 16 1 JM346-9 212 190 1.12 0.05213 0.00145 0.18234 0.00507 0.02537 0.00037 13.9 0.3 18.7 0.9 JM346-10 600 604 0.99 0.04558 0.00263 0.01659 0.00094 0.00264 0.00005 159 2 162 4 JM346-11 975 1389 0.70 0.04716 0.00137 0.02277 0.00066 0.0035 0.00005 16.2 0.3 17 0.9 JM346-12 1109 932 1.19 0.04349 0.0028 0.01532 0.00097 0.00255 0.00005 17.4 0.3 22.5 0.7 JM346-13 816 973 0.84 0.04766 0.00214 0.01779 0.00078 0.00271 0.00005 15.2 0.3 16.4 1 JM346-14 1380 2066 0.67 0.04576 0.00183 0.0161 0.00063 0.00255 0.00004 16.2 0.3 17.4 0.8 JM346-15 620 744 0.83 0.05081 0.00089 0.18809 0.00348 0.02685 0.00035 15.2 0.3 16.4 0.6 JM346-16 3335 1157 2.88 0.07423 0.00939 0.02997 0.00374 0.00293 0.00006 157 2 171 3 JM346-17 4185 1013 4.13 0.05936 0.0052 0.02143 0.0018 0.00262 0.00008 17.8 0.4 18.8 4 JM346-18 837 1257 0.67 0.04968 0.00073 0.23066 0.00374 0.03368 0.00043 14.7 0.5 16.9 2 JM346-19 435 461 0.94 0.0491 0.0027 0.16779 0.00891 0.02478 0.00035 159 3 214 3 JM346-20 1167 2159 0.54 0.04536 0.00158 0.01835 0.00063 0.00293 0.00005 158 2 158 8 JM346-21 285 588 0.48 0.05796 0.0013 0.10072 0.0023 0.0126 0.00018 14.5 0.3 18.9 0.6 JM346-22 300 193 1.55 0.04953 0.00141 0.18039 0.00513 0.02641 0.00038 165 1 81 2 JM346-23 810 283 2.86 0.0431 0.00527 0.0152 0.00184 0.00256 0.00006 167 2 168 4 JM346-24 418 357 1.17 0.04853 0.00558 0.01676 0.00189 0.00251 0.00007 15.4 0.4 16.5 2 JM346-25 709 846 0.84 0.04733 0.00287 0.01646 0.00098 0.00252 0.00005 13 0.5 16.2 2 JM346-26 659 860 0.77 0.04725 0.00227 0.01808 0.00085 0.00278 0.00005 14.7 0.3 16.2 1 JM346-27 4378 1283 3.41 0.04822 0.0025 0.01867 0.00095 0.00281 0.00005 16.6 0.3 17.9 0.8

表 1 甲玛矿区变形花岗岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of granite veins from Jiama copper deposit

图 12

Fig. 12

图 12 甲玛铜多金属矿床变形花岗岩脉锆石阴极发光图像 Fig. 12 CL images for analyzed zircon grains from the deformed granite vein of the Jiama copper polymetallic deposit

图 13

Fig. 13

图 13 甲玛铜多金属矿床变形花岗岩脉年龄和谐图 Fig. 13 Concordia diagrams for analyzed zircon grains from the deformed granite vein of the Jiama copper polymetallic deposit

在糜棱岩的研究中，确定糜棱岩变形温度对研究糜棱岩形成的深度、变质演化以及抬升-剥蚀历史、矿物变形机制及同位素测年等有一定的指示意义(向必伟等，2007; 孟元库等，2016)。在变形温度估算中，方解石、石英、长石等矿物对于不同温度具有不同的变形行为，是较为理想的地质温度计(向必伟等，2007; Mancktelow and Pennacchion，2004)。

当温度小于250℃时，石英主要以脆性破裂为主(Passchier and Trouw，1996)；250~300℃石英开始出现位错滑移，由脆性转为韧性变形，此时韧-脆性共存，石英波状消光十分明显；300~700℃石英开始动态重结晶：300~380℃时以膨突重结晶(BLG)为主，380~420℃时亚颗粒旋转重结晶(SR)(420~480℃时独立的SR存在)，变形温度大于480℃时开始出现颗粒边界迁移重结晶(GBM)(在530~630℃时GBM独立存在)；GMB为高温重结晶边界相互迁移时，此时石英残斑几乎消失(White，1977; Drury and Urai，1990; Hirth and Tullis，1992; Mancktelow and Pennacchioni，2004; 向必伟等，2007)。本文石英变形行为主要表现为亚颗粒旋转重结晶，新晶粒粒度相近呈轻微压扁拉长状，其变形温度约为~400℃(图 14a)。

图 14

Fig. 14

图 14 甲玛剪切带糜棱岩的石英和方解石显微构造特征 Fig. 14 Microstructure of quartz and calcite in mylonite of the Jiama ductile shear zone

细方解石机械双晶纹在170℃以下就可以形成，格状厚方解石机械双晶纹形成于200℃以上，高于250℃的低级变质条件下方解石就会发生动态重结晶，随着变质条件的的不断加深，方解石发生亚颗粒旋转重结晶作用并形成核幔结构，变质条件进一步加深时，方解石出现颗粒边界迁移重结晶(Ferrill et al.，2004; Burkhard，1993; 纪沫等，2008; 胡玲等，2009)。本文糜棱岩化大理岩中的方解石已经具有厚的机械双晶，亚颗粒旋转重结晶并且核幔结构很发育，同时出现颗粒边界迁移重结晶，说明可能形成于300~400℃左右(图 14b-d)。

石英c轴晶格优选方位极密特征(图 10)表明石英形成于中低温(400~550℃)和低温(小于400℃)的环境(嵇少丞，1988; Passchier and Trouw，2005; Toy et al.，2008; 许志琴等，2007a，2009)。方解石c轴极密图(图 11)可以看出糜棱岩化大理岩形成于低温简单剪切的构造环境(Leiss and Molli，2003; Wenk et al.，1987)。EBSD测试和矿物地质温度计取得了较为一致的认识，即甲玛剪切带变形温度为中低温(约400℃)。EBSD分析结果还显示中温变形的基础上叠加有少量低温变形，说明剪切带在抬升过程中叠加了后期的脆性变形。

甲玛地区的叶巴岩组韧性变形主要为石英、长石、云母等矿物，属于绿片岩相(钟康惠等，2013)。本文方解石以亚颗粒旋转重结晶为主，同时出现颗粒边界迁移重结晶，石英表现为亚晶粒旋转重结晶，说明其形成于绿片岩相(纪沫等，2008)。EBSD测试结果同样表明研究区糜棱岩中的石英和方解石形成于绿片岩相(嵇少丞，1988)。然而研究区S₂面理主要表现为绢云母、绿泥石的定向重组，属沸石相变质，说明甲玛此期面理置换程度较低，变形层次较浅。

钟康惠等(2012，2013)对甲玛推覆体前缘带中的长英质糜棱岩进行了斜长石Ar-Ar测年，获获得了45.66±0.46Ma的加权平均坪年龄，推断甲玛-卡军果逆冲推覆构造(D₁)大约形成于50Ma，与印度-欧亚板块碰撞事件有关。本文重点讨论与成矿密切相关的第二次构造变形(D₂)的形成时代。

本文对侵入到多底沟组变形大理岩中的脆性变形花岗岩脉进行了锆石U-Pb定年，以此来约束D₂发生的时限。花岗岩脉近直立，花岗岩与大理岩接触部位没有明显的烘烤边或者冷凝边，花岗岩脉发生一定程度的褶皱变形，并且节理比较发育，大致分为两组：其中一组节理大致水平，另一组节理近直立(图 15)。花岗岩脉同大理岩均被密集节理破坏，具有脆性破裂的特征。块状花岗岩为均质岩石，水平挤压只能引起岩体的均匀压扁，岩脉边界发生褶皱变形，在垂直于缩短方向发育节理，表明花岗岩可能形成于D₂构造活动之前，在后期挤压构造中主要发生脆性变形。因此花岗岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(16.4Ma)可近似代表D₂构造变形的上限，进一步说明了甲玛矿区第二次构造活动要晚于16.4Ma。Duan et al.(2014)对侵入到林布宗组砂板岩中的花岗岩细晶岩脉进行了U-Pb测年，获得了16.93±0.4Ma的年龄，并且该岩脉发生了褶皱变形，认为其可以约束D₂构造变形事件的上限，与本文年龄基本一致。含矿斑岩脉锆石U-Pb年龄为14.1Ma和14.2Ma(应立娟等，2011)，形成于成矿的晚期，并且含矿斑岩脉未发生变形，可以限制D₂构造变形事件的下限。综上表明，第二次构造变形(D₂)可能发生于14~17Ma之间。

图 15

Fig. 15

图 15 甲玛铜多金属矿床变形花岗岩脉 Fig. 15 The deformed granite vein of the Jiama copper polymetallic deposit

由于新特提斯洋持续向北俯冲，大约在70~35Ma，印度大陆在不同部分开始于欧亚大陆发生陆-陆碰撞(许志琴等，2016a，b; Yin and Harrison，2000; Pan et al.，2012)，甲玛地区早-中侏罗世叶巴组、晚侏罗世多底沟组和早白垩世林布宗组、楚木龙组发生强烈的构造变形，形成了一系列北西西向或近东西向断背斜、复背斜、复向斜、地层倒转等构造样式和矿区附近甲玛断层，表现为由北向南的逆冲推覆构造，导致了甲玛矿区第一次构造变形事件(D₁)的发生。多底沟组地层褶皱变形比较强烈，并且在构造变形过程中起到断层滑脱的作用，使上下地层(上地层为林布宗组砂板岩，下地层为叶巴组火山岩)沿多底沟组发生滑脱推覆，形成逆冲断层，逆冲断裂在多底沟组中变缓，形成断坪，向上变陡，总体产状上陡下缓，与林布宗组接触部位此构造特征特别明显。在挤压滑脱过程中，层间和转折端容易形成构造虚脱，为矿体的就位提供了空间。该构造运动(D₁)大约形成于50Ma(钟康惠等，2012，2013)，比甲玛成矿期(16~14Ma)要早很多，为甲玛成矿提供了一定的容矿空间。

甲玛第二次构造变形(D₂)形成于印度与亚洲完全的陆陆碰撞之后，14~17Ma之间。印度-亚洲碰撞之后，板块之间的汇聚并未终止，印度板块俯冲于青藏高原之下，并持续向北运动(许志琴等，2016a，b; Liang et al.，2016)，虽然块体间会聚速率明显减小，但持续汇聚挤压作用一直存在。第二次构造变形(D₂)使甲玛地区晚侏罗世多底沟组灰岩、大理岩和早白垩世林布宗组砂板岩、角岩发生强烈的褶皱构造变形，形成一系列直立或斜歪褶皱，叠加并且改造了第一次变形形成的褶皱，并且多底沟组灰岩滑脱带活化，两地层间局部发生滑脱逆冲，形成了一系列的逆断层，构成了此次褶皱-冲断带(decollement)，具有倾角从南向北具有明显的陡-缓-陡的变化特征的构造样式。矿化变形特征跟S₁面理变形特征一致，故D₂可能为控矿构造。局部出现间隔劈理或褶劈理S₂，矿化顺S₂形成压力影，S₂面理可能为破矿构造。但此次构造变形层次比较浅，主要表现为脆性变形或韧-脆性变形。

因此，基于以上认识，推测甲玛铜多金属矿床的形成过程如下。第一阶段，产于面理S₁层间裂隙和变质砂岩夹层中的矿化(第一种)以及产于平行于面理S₁或者切面理S₁的石英硫化物脉(第二种)，可能形成于成矿的早期，第二次构造变形(D₂)之前或早期，第一次构造变形(D₁)为其提供了一定的成矿空间。第二阶段，受后期南北向挤压构造作用(D₂)的影响，上述两种矿化随S₁面理一起褶皱变形，同时新的矿化和石英硫化物脉继续形成，同样发生褶皱变形。因为第一次构造变形为成矿提供了一定的空间，随着挤压的加强，大量成矿热液流体被带上来，在林布宗组砂板岩、角岩与多底沟大理岩、灰岩层间滑脱带和褶皱转折端的构造虚脱空间，含矿热液流体沉淀开始形成甲玛矽卡岩型铜多金属矿体。第三阶段，挤压晚期，由韧-脆性变形进入脆性变形，挤压力度减小，构造空间较大，含矿热液流体大量沉淀形成大规模甲玛矽卡岩型铜多金属主矿体(第三种)。在脆性变形条件下，形成一系列张性裂隙，充填有石英或碳酸盐，部分含矿化(第四种)。在矽卡岩主矿体发展末期，相对松弛状态下，含矿斑岩脉顺利侵位，切穿矽卡岩矿体，并且在岩体与大理岩接触部位继续形成矽卡岩矿体，叠加在早期矿体之上。

(1) 印度-欧亚板块碰撞造山以来，甲玛矿区及邻区主要经历了两次区域变形事件。第一次构造变形(D₁)形成了一系列同斜倒转背斜或向斜、推覆和滑覆构造，与印度-欧亚板块俯冲-碰撞有关，早白垩世林布宗组与晚侏罗世多底沟组之间形成层间滑脱构造带，为甲玛成矿提供了一定的容矿空间。第二次构造变形(D₂)形成了一系列直立或斜歪褶皱，叠加改造碰撞造山时期形成的褶皱，林布宗组砂板岩和多底沟组灰岩两者接触部位发生由北向南的逆冲剪切，逆冲断层伴随褶皱构成了甲玛第二次构造变形(D₂)，本文称之为甲玛褶皱-冲断带(JMD，Jiama decollement)，应该为甲玛铜多金属矿床的控矿构造。

(2) 甲玛JMD中糜棱岩的石英、方解石的EBSD组构分析表明，甲玛JMD中断层具有由北向南剪切的运动学特征，形成于中低温(约400℃)环境。

(3) 通过对甲玛矿区变形花岗岩脉进行U-Pb测年获得16.4Ma两个年龄，认为其可以近似代表第二次构造变形事件的上限。

(4) 矿区硫化物石英脉随S₁面理发生褶皱变形，并且发育条带状矽卡岩和铜铅锌矿石，与第二次构造变形事件特征一致，说明第二次构造变形事件与成矿密切相关，对甲玛进一步找矿具有重大指示意义。