2020, Vol. 36
2. 自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室, 昆明 650051;
3. 云南大学地球科学学院, 昆明 650500;
4. 云南省自然资源厅矿产资源储量评审中心, 昆明 650224
2. Key Laboratory of Sanjiang Metallogeny and Resources Exploration and Utilization, MNR, Kunming 650051, China;
3. School of Earth Sciences, Yunnan University, Kunming 650500, China;
4. Mineral Resources and Reserves Evaluation Center, Department of Natural Resources of Yunnan Province, Kunming 650224, China
香格里拉地区位于中国三江特提斯复合造山带义敦岛弧南段(李文昌等, 2010a; Deng et al., 2014a, b; Wang et al., 2014c, 2016; 邓军等, 2014, 2016; 邓军, 2016; Li et al., 2017)，是中国重要的铜多金属资源基地。目前，该地区已发现普朗、雪鸡坪、红山、铜厂沟、烂泥塘等十多个中-超大型斑岩-矽卡岩铜钼多金属矿床。该成矿带优越的成矿地质背景和巨大的找矿潜力，吸引了国内外众多学者的关注，对其开展了大量构造-岩浆-成矿等研究(云南省地质科学研究所, 1985①; 吕伯西等, 1993; 莫宣学等, 1993; 侯增谦等, 2001, 2003, 2004; 曲晓明等, 2003; 潘桂棠等, 2003; 曾普胜等, 2003, 2004, 2006; 范玉华和李文昌, 2006; 李文昌和曾普胜, 2007; 李文昌, 2010b, 2012, 2013; Li et al., 2011, 2014, 2017; 邓军等, 2011, 2014; Deng et al., 2014c, 2017; Yu et al., 2014, 2020; 杨立强等, 2015; Deng and Wang, 2016; Yang et al., 2017a, b, 2018)。香格里拉地区与铜成矿作用关系密切的主要为晚三叠世中酸性斑岩体，该期中酸性斑岩体与洋壳俯冲有关，属岛弧岩浆(侯增谦等, 2004; 李文昌和曾普胜, 2007; 李文昌等, 2010b; 余海军, 2018)。关于这套成矿酸性斑岩体的岩石成因和源区有以下几种认识：(1)多数人认为这些含矿斑岩具有部分埃达克岩的地球化学特征，具有岛弧地壳物质或俯冲沉积物(冷成彪等, 2007; Wang et al., 2011; 任江波等, 2011a, b)；(2)部分学者认为这种含矿岩浆来源于交代地幔，可能受到了俯冲带流体交代和地壳物质混染的影响(任涛等, 2011)；(3)部分研究者认为与富集地幔的部分熔融及幔源玄武岩浆的分离结晶作用有关(曹康等, 2014)；(4)部分认为有岛弧新生地壳与古老地壳物质混合等观点(Gao et al., 2018)。
① 云南省地质科学研究所. 1985.滇西东部斑岩与斑岩铜矿科研报告
作者负责的矿调项目在盖吉夏一带进行异常查证时圈定了盖吉夏含矿复式斑岩体，具有较好的矿化特征，经进一步勘查初步圈定3条矿体和多条矿化体，铜矿成矿条件较好，找矿潜力巨大。矿区出露的岩体岩相复杂，岩石年代和岩浆性质不清，以及与Cu矿化之间的关系需要深入研究。本文对盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩进行了岩石化学、年代学和Hf同位素研究，结合地质特征对岩体成因机制和构造环境及与铜矿化关系等进行了分析和探讨，研究成果既可补充盖吉夏地区的研究空白，又可以促进该区找矿勘查工作。
1 区域地质背景盖吉夏铜多金属矿位于香格里拉地区格咱斑岩带红山-普朗铜多金属成矿亚带北段，格咱斑岩带地处“三江”构造岩浆成矿带中部，义敦岛弧带南段的格咱岛弧(侯增谦, 1991; 李文昌等, 2010a)，其西侧为中咱地块，东侧为甘孜-理塘结合带南段。二叠纪-早三叠世随着其东侧甘孜-理塘小洋盆的发育转变为被动大陆边缘环境，中三叠世末-晚三叠世初随着甘孜-理塘小洋盆向西俯冲形成主动大陆边缘。晚三叠世岩浆弧发展阶段，该区发育了一套巨厚的碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩建造，岩性主要为砂板岩夹灰岩、安山玄武岩-安山岩、英安岩等，划分为曲嘎寺组(T3q)、图姆沟组(T3t)、喇嘛哑组(T3lm)，是区内浅成中酸性矿化斑岩的直接围岩。该区主要发育近南北向、北西向、北东向三组构造，早期为近南北向张性断裂；北西向断裂控制了该区的岩浆侵入活动，为控岩、控矿断裂；北东向断裂为晚期断裂(图 1)。
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图 1 香格里拉盖吉夏大地构造位置(a，据李文昌等，2011)和区域地质矿产简图(b，据云南省地质调查院，2018①修编) Fig. 1 Simplified geological map showing the tectonic position of the Gaijixia area (a, after Li et al., 2011) and regional distribution of mineral deposits in this area (b) |
① 云南省地质调查院. 2018.云南香格里拉格咱地区铜多金属矿整装勘查区矿产调查与找矿预测成果报告
格咱岛弧内构造-岩浆-成矿作用强烈、复杂，主要发育两期：(1)晚三叠世岩浆侵入活动，发育岛弧型中酸性浅成-超浅成岩(李文昌和曾普胜, 2007; 冷成彪等, 2007, 2008a, b; 李文昌, 2010a, 2013; Li et al., 2011; 姜丽莉等, 2015; Cao et al., 2018)，岩性以闪长玢岩-石英闪长玢岩-石英二长斑岩-花岗闪长斑岩-正长斑岩为主，形成斑岩型-矽卡岩-热液脉型铜金多金属矿床，如普朗、雪鸡坪、浪都、甭哥等；(2)晚白垩世后碰撞阶段花岗岩侵入活动，发育加厚地壳部分熔融形成的S型花岗岩(徐兴旺等, 2006; 李建康等, 2007; 尹光候等, 2009; 王新松等, 2011, 2015; Li et al., 2014, 2017; Wang et al., 2014a, b; Yu et al., 2014; 杨立强等, 2015; 余海军等, 2015; 余海军和李文昌, 2016; Gao et al., 2017; Yang et al., 2017a, b, 2018)，岩性以似斑状石英二长岩-二长花岗斑岩-花岗斑岩为主，形成斑岩型-矽卡岩型-热液脉型钨钼多金属矿床，如铜厂沟、休瓦促、热林等。
2 矿床及岩体地质特征 2.1 矿区地层及构造矿区内主要出露地层为上三叠统曲嘎寺组(T3q)、图姆沟组(T3t)，二者为断层接触(图 2a)。
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图 2 盖吉夏矿区地质简图(a)及0号线勘探线剖面图(b) Fig. 2 Geological map (a) and No.0 geological section (b) of the Gaijixia copper deposit |
曲嘎寺组(T3q)，出露于矿区中部及西部，其中二段(T3q2)岩性为灰色、灰白色灰岩、粉砂质绢云板岩、变质砂岩，夹玄武岩、灰岩透镜体；三段(T3q3)岩性为深灰色板岩、粉砂质板岩、变质砂岩、粉晶灰岩夹角砾状灰岩。图姆沟组一段(T3t1)，出露于矿区中东部，岩性为深灰色板岩，粉砂质板岩，变质砂岩，局部夹灰岩。
盖吉夏向斜呈北西-南东穿过矿区，核部地层为T3q3，翼部地层为T3q2，两翼倾角40°~50°，向斜直立开阔、对称。红山-盖吉夏断裂(F3)穿过矿区中部，为一逆断层，走向北西，倾向南西，倾角约41°，断裂带上岩石破碎，断层两侧石英脉发育，该断层控制了矿(化)体(层)走向。
2.2 矿体特征矿区地表圈出3条矿体，主要赋存于石英二长闪长玢岩外接触带矽卡岩化大理岩中(图 2a, b)。各矿体特征为：
KT1：为铜多金属矿体，赋存于石英二长闪长玢岩外接触带大理岩裂隙中，走向北西，倾向北东，呈脉状。矿体真厚1.37m，铜品位1.42%，伴生Pb品位0.65%、Zn品位0.42%。含矿岩性为碎裂大理岩，岩石具硅化、绢云母化蚀变。
KT2：为铜铁多金属矿体，赋存于石英二长闪长玢岩外接触带矽卡岩化大理岩中，走向北西，倾向北东，呈脉状、透镜状，连续性差。矿体真厚1.03m，全铁品位31.01%、铜品位0.30%，伴生Zn品位0.37%，其中有1件样品Pb品位达到2.39%。含矿岩性为褐铁矿石，沿走向矿化不均匀。
KT3：为铁多金属矿体，赋存于石英二长闪长玢岩外接触带矽卡岩化大理岩中，走向北西，倾向北东，呈脉状；控制矿体长65m，矿体真厚1.01~5.33m，平均真厚3.17m；全铁品位44.94%~50.91%，平均45.89%；伴生铜品位0.18%~0.22%、Pb品位0.31%~0.52%、Zn品位0.12%~0.16%。含矿岩性为褐铁矿石、磁铁矿石。
2.3 岩体特征盖吉夏复式岩体由石英二长闪长玢岩和石英闪长玢岩构成(图 2a)，根据野外的观察，二者未见直接接触，均侵位于曲嘎寺组二段，呈岩株状产出，出露面积约2km2，呈不规则椭圆状，与围岩呈港湾状接触，岩体边缘及顶部见有顶垂体及捕虏体。结合区域资料分析，石英二长闪长玢岩侵入时间应稍晚于石英闪长玢岩。石英闪长玢岩具斑状结构、块状构造，蚀变较弱，少量黄铁矿化，未见黄铜矿化；石英二长闪长玢岩具“斑岩型”蚀变矿化特征，其外接触矽卡岩化大理岩中圈定了铜多金属矿体，为区内的含矿岩体。
石英二长闪长玢岩：具显著斑状结构(图 3)，块状构造。主要由斜长石、碱性长石、角闪石、石英和少量锆石、磷灰石、榍石、磁铁矿等副矿物组成。斑晶可见斜长石(50%)、碱性长石(35%)和角闪石(8%)，偶见石英斑晶(7%)(图 3a-d)，斑晶大小不一，多数0.3~3mm，不同地段石英二长闪长玢岩中的斑晶成分略有变化，斑晶数量也会略有差异。斜长石斑晶常呈较自形的板状、边缘平直，常发生蚀变，普遍常见的是斜长石边缘绢云母化而中心部位仍保留新鲜，呈交代残留，或斜长石整体被绢云母集合体或粘土矿物集合体取代而保留板状外形，在蚀变较弱的颗粒中可见聚片双晶或肖钠双晶，其次为黝帘石化、绿帘石化和碳酸盐化。碱性长石斑晶主要为正长石，镜下呈灰白色，浅灰色，也呈自形的板条状，具低负突起，偶见卡斯巴双晶，相对斜长石来说其蚀变较弱，通常仅在边缘或外带出现褐色粘土化或稀疏星状绢云母化，中心干净，常见较新鲜的碱性长石斑晶包含绢云母化斜长石嵌晶或细小角闪石嵌晶(图 3d)。普通角闪石斑晶在镜下呈浅黄褐-褐色，具明显多色性，常见简单双晶，自形程度好，常发生不同程度蚀变，蚀变类型主要为次闪石化、纤闪石化、绿泥石化，常见沿两组节理出现绿泥石化，或普通角闪石完全被绿泥石、次闪石、碳酸盐类、不透明铁质等矿物集合体取代。石英斑晶在岩石中偶见，多呈他形粒状，边缘常被熔蚀呈不规则状。基质常具他形细粒结构或微-细粒结构，基质矿物主要由碱性长石、斜长石和石英组成，与斑晶成分量比不同，表现为基质中含有较多碱性长石和石英、斜长石在基质中数量相对较少，暗色矿物在基质中很少，可以看出钾质和硅质组分在基质中更为丰富。
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图 3 盖吉夏石英二长闪长玢岩显微特征 Pl-斜长石；Afs-碱性长石；Hbl-普通角闪石；Qz-石英；Ser-绢云母；Zo-黝帘石；Ep-绿帘石；Urt-纤闪石 Fig. 3 Microscopic characteristics of quartz monzobiorite porphyrite from Gaijixia Pl-plagioclase; Afs-alkali feldspar; Hbl-hornblende; Qz-quartz; Ser-sericite; Zo-zeolite; Ep-epidote; Urt-uralite |
盖吉夏石英二长闪长玢岩及其围岩蚀变类型多、蚀变强烈。主要有矽卡岩化、角岩化、大理岩化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化及硅化等和作为成矿作用直接标志的硫化物化(主要为黄铁矿化、磁黄铁矿化、黄铜矿化、磁铁矿化、方铅矿化等)。
盖吉夏石英二长闪长玢岩显示出“斑岩型”蚀变分带特征，目前主要发现外蚀变带，由内向外为绢英岩化带→青磐岩化带。绢云母化：在绢云母化强烈的部位硅酸盐矿物几乎全部为绢云母所取代(图 3c, f)；青磐岩化：岩石中的斜长石和暗色矿物不同程度地蚀变为绿帘石、黝帘石、纤闪石、阳起石、绿泥石等矿物(图 3e, f)，或绿帘石、纤闪石、石英等呈脉状充填于岩石裂隙；硅化：微细粒状石英交代原生矿物；碳酸盐化：斜长石或角闪石均为碳酸盐类代替，基质中的交代更为明显。
3 样品采集及分析方法 3.1 样品采集为了对盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩进行岩石学、年代学和同位素示踪等系统研究，笔者在矿区挑选了6件石英二长闪长玢岩样品进行地球化学分析，其中样品GJXT1蚀变较强，GJXT3弱蚀变，GJXT2、GJXT4、GJXT5和GJXT6为新鲜样品，样品分别采自探槽(TC2、TC3、TC7、TC11、TC12、TC15)。用于LA-ICP-MS锆石定年的样品GJXG-1采自地表含铜蚀变石英二长闪长玢岩(图 2a)，同时对该样品测年锆石进行了Hf同位素测试，样品均具有较好的代表性。
3.2 分析方法LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所LA-ICP-MS实验室完成，采用Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为25μm，频率为10Hz，能量密度约为2.5J/cm2，以He为载气。信号较小的207Pb、206Pb、204Pb(+204Hg)、202Hg用离子计数器(multi-ion-counters)接收，208Pb、232Th、238U信号用法拉第杯接收，实现了所有目标同位素信号的同时接收并且不同质量数的峰基本上都是平坦的，进而可以获得高精度的数据。均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的测试精度(2σ)均为2%左右，对锆石标准的定年精度和准确度在1% (2σ)左右。LA-MC-ICP-MS激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式，数据分析前用锆石GJ-1进行调试仪器，使之达到最优状态。锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标，U、Th含量以锆石M127 (U: 923×10-6；Th: 439×10-6；Th/U：0.475；Nasdala et al., 2008)为外标进行校正。测试过程中在每测定5~7个样品前后重复测定两个锆石GJ1对样品进行校正，并测量一个锆石Plesovice，观察仪器的状态以保证测试的精确度。数据处理采用ICPMSDataCal 4.3程序(Liu et al., 2008)，测量过程中绝大多数分析点206Pb/204Pb>1000，未进行普通铅校正，204Pb由离子计数器检测，204Pb含量异常高的分析点可能受包体等普通Pb的影响，对204Pb含量异常高的分析点在计算时剔除，锆石年龄谐和图用Isoplot 3.0程序获得。详细实验测试过程可参见侯可军等(2009)。样品分析过程中，Plesovice标样作为未知样品的分析结果为337.8±2.8Ma (n=2，2σ)，对应的年龄推荐值为337.13±0.37 (2σ) (Sláma et al., 2008)，两者在误差范围内完全一致。
锆石Lu-Hf同位素在国家地质实验测试中心激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)上测试，仪器运行条件及详细测试流程参考侯可军等(2007)。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气，根据锆石大小，剥蚀直径40~60μm不等，激光剥蚀点靠近U-Pb年龄测定点，测试时使用锆石国际标样GJ1作为参考物质，其176Hf/177Hf测试加权平均值为0.282015±8(2，n=10)，与文献报道值(Elhlou et al., 2006)在误差范围内完全一致。εHf(t)计算采用衰变常数λ=1.865×10-11y-1(Scherer et al., 2001)，(176Hf/177Hf)CHUR=0.032，(176Hf/177Hf)CHUR，0=0.282772 (Blichert-Toft et al., 1997)，亏损地幔模式年龄(tDM1)计算采用(176Lu/177Hf)DM=0.0384，(176Hf/177Hf)DM=0.28325 (Griffin et al., 2000)，二阶段Hf模式年龄(tDM2)计算时，平均地壳的176Lu/177Hf比值为0.015 (Griffin et al., 2002)。
6件样品的主量元素和微量元素分析在国土资源部昆明矿产资源监督检测中心完成。送样前首先经过薄片显微镜下鉴定，然后选取新鲜至弱蚀变的样品，去除风化面，手工碎至1mm，依次用3%的HCl和去离子水超声浸泡和清洗，烘干后用不锈钢钵粉碎至200目用于化学分析。主量元素采用硅酸盐岩石化学分析方法X射线荧光光谱(飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪)法测定。微量元素采用高温高压消解，利用ELEMENT等离子体质谱分析仪分析。主量元素的分析精度好于5%，微量元素的分析精度优于10%。
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb年龄显微镜下石英二长闪长玢岩的锆石多为呈两端带锥面的板状，长轴为50~160μm，自形良好，晶体透明干净，阴极发光影像显示样品锆石具典型的韵律环带结构(图 4)，内部结构单一，少量锆石中见包裹体，为岩浆成因锆石。该样品共测试了25颗锆石的25个测点，其中有效点23个，分析数据详见表 1。锆石样品的Pb含量为18.1×10-6~50.7×10-6，Th含量为320.9×10-6~1215×10-6，U含量为403.7×10-6~903.6×10-6，Th/U值为0.79~1.37。样品的锆石Th、U含量及Th/U值(变化幅度较小)均显示为典型的岩浆锆石特征(Hoskin and Black, 2000; 吴元保和郑永飞, 2004)。测年结果显示，样品23个测试点的206Pb/238U表面年龄介于208.5~227.6Ma，基本一致，表明该年龄可以代表锆石的结晶年龄，再将207Pb/235U和206Pb/238U数据投到谐和图中，所有锆石样品的同位素数据显示出较好的线性关系，测点均沿或靠近谐和曲线分布(图 5)，利用ISOPLOT程序(Ludwig, 2003)计算，获得206Pb/238U加权平均年龄为216.6±2.3Ma (MSWD=1.9, 图 5)，可以代表盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩体的结晶年龄。
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图 4 盖吉夏石英二长闪长玢岩锆石阴极发光图像和U-Pb、Hf测试点位 Fig. 4 CL images of zircons with analyzed spots for U-Pb and Hf from the Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite |
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表 1 盖吉夏石英二长闪长玢岩LA-ICP-MS锆石测试结果 Table 1 LA-ICP-MS dating results of zircons from the Gaijixia quartz monzodiorite porphyrite |
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图 5 盖吉夏石英二长闪长玢岩锆石U-Pb加权平均年龄和谐和图 Fig. 5 Zircon U-Pb weighted mean age and concordia diagram for the Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite |
锆石的Hf同位素分析结果见表 2和图 6a，176Yb/177Hf比值范围为0.013295~0.031438，176Lu/177Hf比值范围为0.00052~0.001097，176Lu/177Hf同位素比值普遍较低，均小于0.002，显示锆石在形成之后放射性成因Hf的积累极为有限，因而可以用初始176Hf/177Hf比值代表锆石形成时的176Hf/177Hf比值(吴福元等, 2007a)。176Hf/ 177Hf同位素比值较稳定，分布范围为0.282599~0.282730，εHf(t)值分布范围为-1.55~3.27，平均为1.57，分布较集中，单阶段Hf模式年龄(tDM1)变化范围为733~918Ma，平均年龄为795Ma，二阶段模式年龄(tDM2)为923~1178Ma，平均为1015Ma。
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表 2 盖吉夏石英二长闪长玢岩锆石Hf同位素组成 Table 2 Zircon Hf isotopic compositions of the Gaijixia quartz monzodiorite porphyrite |
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图 6 盖吉夏石英二长闪长玢岩锆石εHf(t)柱状图(a)及t-εHf(t)图解(b，底图据王新松，2014) Fig. 6 Histogram of εHf(t) (a) and t vs. εHf(t) diagram (b, base map after Wang, 2014) of zircons from Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite |
盖吉夏石英二长闪长玢岩的主量元素分析结果见表 3。SiO2含量为61.08%~69.55%，平均64.29%，属于中-酸性岩类范畴。Na2O介于3.42%~4.99%，平均3.86%，K2O与Na2O含量相当，为2.80%~4.05%，平均3.67%，其全碱Na2O+K2O变化范围为7.22%~7.82%，平均7.54%，在TAS图解上(图 7a)主要落入二长岩、石英二长岩区，与野外及薄片观察较一致。Na2O/K2O在0.87~1.87之间，平均1.08，为钙碱性岩石系列，在SiO2-K2O图(图 7b)中主要落入高钾钙碱性岩区。Al2O3含量14.82%~17.07%，平均15.35%，铝饱和指数(A/CNK)为0.75~1.34，平均0.99，显示准铝质-弱过铝质特征(图 7c)。MgO为0.32%~2.90%，平均1.95%，具有较高的Mg#(26.6~58.7)。P2O5含量较低(0.08%~0.49%)。固结指数(SI)为3.27~19.85，表明岩浆酸性程度较高，分异指数(DI)为70.0~89.5，表明岩浆分异演化彻底。
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表 3 盖吉夏石英二长闪长玢岩主量(wt%)和微量(×10-6)元素分析结果 Table 3 The components of major elements (wt%) and trace elements (×10-6) of the Gaijixia quartz monzodiorite porphyrite |
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图 7 盖吉夏石英二长闪长玢岩TAS图解(a，据Middlemost，1994)、SiO2-K2O图解(b，据Peccerillo and Taylor, 1976；Middlemost，1985)、A/NK-A/CNK图解(c，据Maniar and Piccoli, 1989)及SiO2-Ce图解(d，据Collins et al., 1982) Fig. 7 TAS diagram (a, after Middlemost, 1994), SiO2 vs. K2O discrimination diagram (b, after Peccerillo and Taylor, 1976; Middlemost, 1985), A/NK vs. A/CNK molar plot (c, after Maniar and Piccoli, 1989) and SiO2 vs. Ce diagram (d, after Collins et al., 1982) for Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite |
盖吉夏石英二长闪长玢岩的微量元素分析结果见表 3。
样品稀土元素的含量较高，ΣREE为129.9×10-6~181.0×10-6，平均为154.4×10-6；LREE为120.9×10-6~170.0×10-6，HREE为8.12×10-6~12.56×10-6，LREE/HREE为10.84~18.27，平均14.00；有较高的(La/Yb)N值(13.35~24.85，平均19.45)。轻、重稀土元素发生了明显分异，在球粒陨石标准化稀土元素分配模式图(图 8a)中，各样品配分曲线基本一致，均向右倾斜，表现为轻稀土元素(LREE)强富集型，重稀土相对亏损。δCe表现为在无异常的范围(介于0.81~0.86，平均0.84)，δEu总体表现为弱的负异常(介于0.66~0.86，平均为0.78)。
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图 8 盖吉夏石英二长闪长玢岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 8 Chondrite-normalized rare earth element distribution patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element concentrations (b) of Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite (normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 8b)可以看出岩石具有相似的微量元素地球化学特征，蛛网图解曲线表现出向右陡倾的特征，表明随着元素不相容性的增加，岩石的富集度呈几何级增加。Rb、Ba、U、La和Pb等大离子亲石元素(LILE)的富集程度较强，在蛛网图上为明显的峰；Ti、Nb、P、Ta等较不活泼的高场强元素(HFSE)相对亏损，表现为谷；Sr具有一定的正异常，Eu为弱的负异常。
5 讨论 5.1 岩体形成时代义敦岛弧是甘孜-理塘洋壳向西俯冲的产物，甘孜-理塘洋壳向西俯冲增生造山作用时限为237~206Ma(侯增谦等, 2004)，其中南段格咱岛弧甘孜-理塘洋壳俯冲造山时限为235~210Ma(杨岳清等, 2002)。本次研究结果显示，盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩锆石U-Pb年龄为216.6±2.3Ma(MSWD=1.9)，其结晶成岩时间在晚三叠世，盖吉夏岩体形成时代介于甘孜-理塘洋盆俯冲其间，应为洋壳俯冲增生造山过程的产物。区域上同期形成了一系列中-超大型以Cu为主的斑岩-矽卡岩型矿床，如普朗超大型斑岩铜矿床、雪鸡坪大型斑岩铜矿床、烂泥塘中型斑岩铜矿床、浪都中型矽卡岩铜矿床和红山大型矽卡岩铜矿床等(李文昌等, 2011; 余海军等, 2015)。盖吉夏岩体与区域上普朗213~218Ma、松诺220Ma、浪都216Ma、地苏嘎217Ma、卓玛218Ma、欠虽217Ma、亚杂214Ma、烂泥塘216Ma、雪鸡坪215Ma、春都217Ma、阿热219Ma等岩体年龄基本一致(表 4)，应形成于同一构造-岩浆事件，受控于同一地球动力学背景。
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表 4 香格里拉地区晚三叠世成岩成矿同位素年龄 Table 4 Isotopic ages of Late Triassic intrusions in Shangri-La region |
花岗岩成因类型的判定是花岗岩研究中一个重要的基础问题，需要结合岩石学、矿物学、地球化学和同位素等进行综合的判别。现阶段，大家较推崇且应用较广泛的ISAM花岗岩分类法，根据不同的源岩(物质来源)将花岗岩划分为I型、S型、A型、M型(肖庆辉等，2002)。已有众多学者先后从不同的角度提出过多种判别方法，如Chappell BW and White AJR(1974)以铝指数1.1作为区分I型和S型的界线；Miller(1985)和吴福元等(2007b)认为角闪石、堇青石和碱性铁镁矿物是判断I型、S型和A型花岗岩最有效的矿物学标志；Chappell(1999)对Lachlan褶皱带花岗岩的研究发现，由于磷灰石在准铝-弱铝质的I型花岗质岩浆中溶解度很低优先结晶，从而使残余岩浆P2O5含量越来越低，故I型花岗岩中，P2O5含量随SiO2含量的增加而降低，而在S型花岗岩中，P2O5含量随SiO2含量的增加而增高或基本不变；Kinny and Mass(2003)认为岩浆锆石Hf同位素具有低的176Hf/177Hf及εHf(t)值的岩石往往指示其源区为地壳或经过地壳物质的混染，而具有较高的176Hf/177Hf及εHf(t)值的岩石直接来自地幔或由幔源物质分异的新生壳源物质。
盖吉夏石英二长闪长玢岩从矿物组成上看，样品中暗色矿物多为角闪石，而没有出现堇青石等过铝质矿物。主量元素分析也显示，Na2O平均为3.86%、K2O平均为3.67%、Na2O/K2O平均为1.08、Al2O3为14.82%~17.07%，P2O5含量随SiO2含量的增加而降低，样品的A/CNK均值为0.99，小于1.1，属高钾钙碱性准铝质-弱过铝质花岗岩类；稀土元素分析结果表明岩石轻重稀土元素分馏明显((La/Yb)N为13.35~24.85，平均19.45)，且富集轻稀土、相对亏损重稀土；微量元素分析结果，岩石富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSF)，Ta、Nb、P、Ti明显亏损，显示出弧岩浆系列钙碱性岩石特征，在(Yb+Ta)-Rb、(Y+Nb)-Rb构造判别图解(图 9)中，所有岩石样品均落在了岩浆弧花岗岩区，揭示了岩浆岩主要形成于俯冲造山的构造环境。以上说明盖吉夏石英二长闪长玢岩具有洋壳俯冲作用形成的岛弧I型花岗岩特征(图 7d)，与区域上普朗、雪鸡坪、浪都等含矿斑岩体一致(冷成彪等, 2007; 任江波等, 2011a; 任涛等, 2011)。
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图 9 盖吉夏石英二长闪长玢岩构造环境判别图解(据Pearce et al., 1984) ORG-洋脊花岗岩；VAG-火山岛弧花岗岩；WPG-板内花岗岩；syn-COLG-同碰撞花岗岩 Fig. 9 Discriminate diagrams for tectonic environments for the Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite by trace element (after Pearce et al., 1984) |
盖吉夏石英二长闪长玢岩的MgO (0.32%~2.90%)、Cr (3.86×10-6~54.7×10-6)、Ni (3.7×10-6~14.4×10-6)含量均低于原生岩浆参考值(MgO=10%~12%，Cr=250×10-6，Ni=90×10-6~670×10-6)，表明该岩浆可能非原始地幔岩浆，而是经分异或演化的产物，与同化混染或分离结晶有关(Arth, 1976; 代友旭等, 2017)。盖吉夏石英二长闪长玢岩无明显的Eu负异常(δEu为0.66~0.86，均值0.78)，Na2O/K2O均值为1.08，分异指数(DI)为70.03~89.5，也指示岩石经历了高程度的分异演化作用，表明其形成过程与洋壳的俯冲密切相关。
盖吉夏石英二长闪长玢岩具较高的SiO2(61.08%~69.55%)、Mg#(26.6~58.7)、Sr (410×10-6~830×10-6)含量，较低的Y (10.87×10-6~15.61×10-6)、Yb (1.05×10-6~1.44×10-6)含量，较高的Sr/Y (37.41~63.80)、La/Nb (1.00~1.45，岛弧岩浆La/Nb＞1，Condie, 1982)、Ba/La (48.63~70.47)和Ba/Nb (85.97~170.73)比值，显示区内石英二长闪长玢岩与岛弧环境有关(Condie, 1986)，同时显示原始岩浆可能源于受俯冲板片脱水融熔交代的亏损地幔楔(Ellam and Hawkesworth, 1988)。另外，Rb/Sr为0.10~0.22，平均值0.17，介于上地幔值(0.034)与地壳值(0.35)之间(Taylor and McLennan, 1995)，反映出壳幔混源的特点；较低的Ba/Rb (12.6~27.7，＜50)和Nb/La(0.31~0.58，＜1)比值，说明岩浆源区与俯冲有关，同时暗示沉积物对本区岩浆作用的影响；较低的Ce/Pb (2.09~5.15，＜20)和较高的Th/La (0.35~0.58，＞0.25)比值则反映流体交代对本区岩浆源区的影响；岩石所具有高Al2O3含量(14.82%~17.07%)、Th/Ce (0.21~0.31)和Nb/Zr (0.07~0.16)比值，也证明来自于板片的沉积物熔体对岩石圈地幔有一定的贡献(Stolz et al., 1988, 1990; Plank and Langmuir, 1998)。说明盖吉夏斑岩体可能是晚三叠世甘孜-理塘大洋板片向西俯冲导致上覆地幔楔遭受流体交代，被流体交代的地幔楔进而发生部分熔融，形成正常钙碱性弧岩浆。
盖吉夏石英二长闪长玢岩锆石具有较高的176Hf/177Hf值(0.282599~0.282730)及εHf(t)值(-1.55~3.27，均值为1.57)，εHf(t)大部分具正值，揭示其源区为亏损地幔或新生壳源物质(图 6b)，部分锆石的εHf(t)为负值，说明在其形成过程中有少量陆壳物质的加入，源区同位素的不均一，是壳幔相互作用的结果，这些变化的Hf同位素说明其源区可能为混合岩浆源区，这是岛弧岩浆的同位素特征。以地壳为标准计算的二阶段Hf模式年龄(tDM2)值为923~1178Ma，平均值为1015Ma。由于所有锆石Lu/Hf比(fLu/Hf为-0.97和-0.98)显著小于大陆地壳Lu/Hf比(下地壳的fLu/Hf=-0.34，上地壳的fLu/Hf=-0.72)，因此二阶段模式年龄能更真实地反映其源区物质从亏损地幔抽取的时间或其源区物质在地壳的平均存留时间，表明其源区可能为亏损地幔或新生壳源物质，在其形成过程中有少量陆壳物质的加入。
5.3 岩体与成矿关系斑岩型铜矿主要形成于大洋板块俯冲产生的岛弧和陆缘弧环境以及陆陆碰撞造山环境(芮宗瑶等, 2004; 侯增谦, 2010)。香格里拉地区在晚三叠世时期为岛弧环境或活动大陆边缘背景，甘孜-理塘大洋板片向西俯冲的挤压环境形大量中酸性岩浆，具有富水、高氧逸度特征(Chappell and White, 2001; 王强等, 2008)，有利于Cu保留其中不被分散，随着岩浆一起迁移(Sun et al., 2004)，形成斑岩型-矽卡岩型铜矿床，如普朗超大型斑岩铜矿、浪都中型矽卡岩铜矿床等。
盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩结晶成岩时间与区域上普朗斑岩型铜矿、松诺斑岩型铜矿、浪都矽卡岩型铜矿、地苏嘎铜多金属矿、欠虽铜多金属矿等含矿岩体年龄一致，均为晚三叠世；其岩石地球化学特征也较为一致(李文昌和曾普胜, 2007; 冷成彪等, 2008a; 任江波等, 2011a, b; 任涛等, 2011; 李文昌等, 2013; 曹康等, 2014)。表明盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩与区域上含矿斑岩形成环境和物质来源应属同一构造-岩浆事件，具有产出斑岩-矽卡岩型铜矿床的成矿地质条件。盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩常见含水矿物角闪石斑晶，微量元素分析其源区可能混合有俯冲沉积物，表明其原始岩浆具有很高的水含量，为后期岩浆-热液过程提供有利的环境。盖吉夏石英二长闪长玢岩及围岩的蚀变矿化均显示出强烈而普遍的特征，岩体具面状蚀变分布特征，蚀变类型及其矿物组合均具典型斑岩型铜矿化的外带蚀变(青磐岩化带/绢英岩化带)特征；且其外接触带(围岩)具角岩化、矽卡岩化、大理岩化蚀变。岩体矿化不均，其中绢英岩化带内强黄铁矿化、磁黄铁矿化(呈浸染状、细脉浸染状分布)，弱黄铜矿化(呈星点状、小团块状产出)，青磐岩化带内以弱黄铁矿化为主；外接触矽卡岩中圈定了3条脉状铜铅锌铁多金属矿体，主要为黄铜矿化、方铅矿化、磁铁矿化等。在SiO2-Rb/Sr图解中(图 10)，大部分样品落入矽卡岩型多金属矿靠近斑岩型铜矿区域，1件样品落入斑岩型铜矿与矽卡岩型多金属矿交界处，与盖吉夏铜多金属矿床斑岩型-矽卡岩型铜多金属矿化较一致，说明盖吉夏石英二长闪长玢岩为含矿岩体，具有寻找斑岩型-矽卡岩型铜多金属矿的成矿条件和重要找矿前景，值得进一步开展相关研究和勘查工作。
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图 10 盖吉夏石英二长闪长玢岩SiO2-Rb/Sr判别图解 Fig. 10 SiO2 vs. Rb/Sr diagram for the Gaijixia quartz monzobiorite porphyrite |
盖吉夏地区中酸性岩浆侵位于曲嘎寺组硅铝质围岩中，岩体顶部热流体减压爆破后，地下水热液加入到富含挥发组份的上升热流体，形成混合热流体，在斑岩体及周围岩石中循环时，形成了不同类型的蚀变、矿化及其分带，形成斑岩型铜多金属矿体；当围岩中含有碳酸盐岩时，岩浆流体与其发生交代反应形成以石榴子石和透辉石为主体的无水矽卡岩，随后富含挥发组分的含矿残余流体再次渗透到矽卡岩中活动，在温度下降和组分梯度的影响下，对矽卡岩产生酸性淋虑交代，造成含矿络合物的分解，最终在阶段性矿化中形成矽卡岩型Cu、Pb、Zn、Fe多金属矿体；岩浆期后含矿热液沿构造破碎带、断裂带或裂隙带运移，在合适的构造虚脱空间沉淀富集，形成热液脉型Pb、Zn多金属矿体，构成铜→铜铅锌铁→铅锌银的成矿元素分带和斑岩成矿系统(图 11)，盖吉夏铜多金属矿床与含矿石英二长闪长玢岩存在内在成因关系。
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图 11 盖吉夏成岩成矿模式图 Fig. 11 Metallogenic model of Gaijixia deposit |
(1) 本次获得香格里拉地区盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩的成岩年龄为216.6±2.3Ma，成岩时代为晚三叠世，与区域上普朗、雪鸡坪、浪都、春都等含矿斑岩体年龄一致，属甘孜-理塘洋壳向西俯冲的产物。
(2) 盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩具较高的SiO2、Al2O3、Sr，较低的Y、Yb含量，较高的Sr/Y、La/Nb、Ba/La和Ba/Nb比值，轻重稀土元素分馏明显，且富集轻稀土、相对亏损重稀土，富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSF)，属高钾钙碱系列准铝质-弱过铝质花岗岩类，显示出弧岩浆I型花岗岩特征，说明含矿石英二长闪长玢岩与岛弧环境有关。盖吉夏含矿石英二长闪长玢岩锆石εHf(t)值为-1.55~3.27，平均为1.57，tDM1为733~918Ma，tDM2为923~1178Ma，平均为1015Ma。揭示其源区可能为亏损地幔或新生壳源物质。
(3) 盖吉夏石英二长闪长玢岩的含矿性非常好，具备斑岩型-矽卡岩型铜多金属矿的成矿条件，具有重要找矿前景，值得进一步开展深入研究和勘查工作。
致谢 成文过程中锆石U-Pb定年及Hf同位素分析得到中国地质科学院矿产资源研究所李超博士的帮助；岩石显微镜下观察得到昆明理工大学朱俊博士的热情指导；两位审稿专家提出了诸多宝贵的意见；在此一并表示衷心感谢！
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