西藏工布江达县隆桑斑岩型铜钼矿床成岩‒成矿时代及成矿潜力

吴昌益 ,  郎兴海 ,  邓煜霖 ,  詹宏宇 ,  王旭辉 ,  李宸 ,  郑洪山 ,  高焕丽 ,  何青 ,  冯德新 ,  郭柏卿

地球科学 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (11) : 4337 -4354.

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地球科学 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (11) : 4337 -4354. DOI: 10.3799/dqkx.2025.155

西藏工布江达县隆桑斑岩型铜钼矿床成岩‒成矿时代及成矿潜力

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Diagenetic⁃Metallogenic Age and Mineralization Potential of Longsang Porphyry Cu⁃Mo Deposit, Gongbu Jiangda County, Xizang

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摘要

隆桑矿区是目前冈底斯成矿带东段正在开展矿产勘查工作的一个斑岩型铜钼矿区,为进一步厘定矿区成岩‒成矿时代,评价成矿潜力,开展了详细的野外地质调查、钻孔岩心编录,并对赋矿岩体黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩开展锆石U-Pb定年和锆石微量元素分析、对辉钼矿脉开展Re-Os定年.测得赋矿岩体成岩年龄分别为(21.80±0.29) Ma和(21.68±0.23) Ma,辉钼矿成矿年龄为(19.1±0.6) Ma;此外,锆石微量元素具有较高的Ce/Nd、(Ce/Nd)/Y和较低的Dy/Yb比值,且有负Eu异常和正Ce异常,表明岩浆具有高氧逸度和含水性的特征,有利于铜、钼等成矿元素富集和运移.综上所述,隆桑矿区成岩‒成矿时代为中新世、成矿潜力较好,研究成果对丰富冈底斯东段矿床时空分布规律具有重要意义.

Abstract

The Longsang deposit is a porphyry copper-molybdenum mining area where mineral exploration is currently underway in the eastern section of the Gangdese metallogenic belt. To further constrain the magmatic-mineralization age and evaluate the metallogenic potential of the ore-bearing intrusions, detailed field geological surveys, and drill core logging were conducted, and zircon U-Pb dating and trace element analysis were performed on the mineralized rock bodies of biotite granodiorite and biotite monzogranite porphyry, with Re-Os dating of molybdenite veins in this study. The results indicate that the ore-bearing intrusions in the Longsang deposit are of crystallization ages of (21.80±0.29) Ma and (21.68±0.23) Ma, while the molybdenite mineralization age is (19.1±0.6) Ma. Additionally, zircon trace elements exhibit high Ce/Nd, (Ce/Nd)/Y, and low Dy/Yb ratios, along with negative Eu anomalies and positive Ce anomalies, indicating that the magma had high oxygen fugacity and water content, which facilitated the enrichment and transport of ore-forming elements such as Cu and Mo. In conclusion, the Longsang deposit underwent diagenetic mineralization during the Miocene epoch, demonstrating significant mineralization potential. These findings provide valuable insights into the spatiotemporal distribution patterns of deposits in the eastern Gangdese belt, contributing to a deeper understanding of regional metallogeny.

Graphical abstract

关键词

冈底斯成矿带 / 斑岩型铜钼矿床 / 隆桑矿区 / 成岩‒成矿时代 / 成矿潜力 / 矿床地质 / 地球化学.

Key words

Gangdese / porphyry copper molybdenum deposits / Longsang deposit / diagenetic and metallogenic age / metallogenic potential / ore deposits / geochemistry

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吴昌益,郎兴海,邓煜霖,詹宏宇,王旭辉,李宸,郑洪山,高焕丽,何青,冯德新,郭柏卿. 西藏工布江达县隆桑斑岩型铜钼矿床成岩‒成矿时代及成矿潜力[J]. 地球科学, 2025, 50(11): 4337-4354 DOI:10.3799/dqkx.2025.155

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特提斯成矿域是世界上斑岩型矿床产出的重要成矿域之一,位于其东段的西藏冈底斯成矿带是全球极具成矿潜力的铜多金属成矿带(Zhu et al.,2013),带内以发育中新世碰撞型斑岩矿床为特色,蕴含丰富的铜、钼、金、银、铅、锌等金属矿产,是我国重要的矿产资源基地(Yang et al., 2016;黄倩等,2025).现有观点表明,冈底斯成矿带中新世岩体的成矿潜力明显受壳幔结构差异的控制,以88°E为界,东、西两段表现出截然不同的壳幔作用方式与地幔热状态(Hou et al.,2015).其中,西段印度大陆俯冲角度较缓、俯冲距离远,抑制了软流圈的上涌,限制了富水和挥发分的斑岩体形成,不易形成斑岩型矿床(Hou et al.,2023Sun et al.,2024);而东段受控于更陡的印度大陆俯冲体系、发育多处撕裂构造(Wang et al.,2018Hou et al.,2023),促进软流圈物质的上涌,进而诱发富集地幔的部分熔融作用,形成的超钾质岩浆携带水和挥发分上侵后又与新生下地壳发生部分熔融,最终形成含矿斑岩的岩浆,有利于斑岩型矿床的发育(Yang et al.,2016;赵苗等,2025).因此,冈底斯成矿带东段是斑岩型矿床找矿勘查的重点研究区域.然而,发育于冈底斯成矿带东段的甲玛、驱龙、邦铺等大型‒超大型斑岩型铜钼矿床主要集中于东段88°~92°E,且已建立较为完善的成矿模型和勘查评价体系(Zheng et al.,2016Li et al.,2017;唐菊兴等,2024);那么92°E以东的区域是否具有找矿潜力?是否存在大型‒超大型斑岩矿床的产出?目前尚不清楚,亟待开展相关勘查研究工作.

隆桑斑岩型铜钼矿床位于冈底斯成矿带东段(经度92.5°E),是近年来新识别出的重要找矿区域.当前,矿区基础地质研究极为薄弱,缺乏系统的岩相学、矿相学总结,尚未厘定成岩‒成矿时代.为此,本文在详细的野外地质调查和钻孔岩心编录的基础上,对矿区赋矿岩体黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩开展锆石U⁃Pb定年和锆石微量元素分析,并对辉钼矿脉开展辉钼矿Re⁃Os定年,旨在总结矿区地质特征、厘定成岩‒成矿时代和评价矿区成矿潜力.研究成果将首次建立该矿区时间标尺,对矿区的勘查工作部署及区域找矿突破具有重要的指示意义.

1 区域地质背景

青藏高原位于我国西南部,被誉为“世界屋脊”和“地球第三极”,其形成过程与印度‒亚洲板块的碰撞密切相关(图1a;Zhu et al.,2019),由喜马拉雅、拉萨、羌塘、松潘‒甘孜和柴达木‒昆仑地块组成(图1b;Zhu et al.,2013).冈底斯成矿带位于拉萨地块的南部,东西向展布约2 500 km,南北向宽超 150 km(图1c;Zhu et al.,2011;黄永高等,2024).带内保留有石炭纪‒中新世的岩浆作用,主要发育钙碱性、钾质‒超钾质和埃达克质岩浆岩(Zhu et al.,2019).其中钙碱性岩浆岩主要与侏罗纪‒早新生代新特提斯洋俯冲有关,主要包括林子宗火山岩和冈底斯岩基;而钾质‒超钾质和埃达克质岩浆岩与印度‒欧亚大陆碰撞及碰撞后伸展有关(Zhu et al.,2019).冈底斯岩基主要由中三叠世‒中新世闪长岩、花岗岩、石英闪长岩和花岗闪长岩等中酸性岩构成,发育少量角闪辉长岩等基性岩;而埃达克质岩主要以后碰撞时期形成的花岗二长斑岩、花岗闪长斑岩等为主(Zhu et al.,2011,2019).冈底斯成矿带自晚古生代起经历了多期构造演化事件,在新特提斯洋北向俯冲、印度‒亚洲大陆碰撞和后碰撞伸展背景下,形成多种类型的矿床(Hou et al.,2015;唐菊兴等,2024),其中俯冲阶段主要发育斑岩型Cu⁃Au矿床,大陆主碰撞阶段主要发育矽卡岩型Fe、Cu、Pb、Zn、斑岩型Mo和浅成低温热液型Pb、Zn、Ag等矿床,后碰撞阶段主要发育斑岩和矽卡岩型Cu⁃Mo、Mo(Cu)矿床(Hou et al.,2015Yang et al., 2016).成矿带内已发现驱龙、甲玛、雄村、朱诺、亚贵拉、列廷冈、斯弄多和纳如松多等矿床(图1c),目前已探获的铜资源量超4 300万吨、铅锌金属资源量大于730万吨、伴生金金属资源量大于500吨(唐菊兴等,2024).而中新世时期属碰撞后伸展阶段,冈底斯成矿带发育区域上规模最大、也是最重要的成矿事件,形成大量碰撞背景的斑岩型铜钼矿床(次琼等,2025).该时期印度板片不同空间位置的撕裂为地幔熔体的上移提供了通道(Hou et al.,2023),强烈的岩石圈伸展、上涌地幔和加厚下地壳部分熔融、大规模的中酸性岩浆喷发和侵入,产生了一系列高氧逸度、富水和高Sr/Y比值的埃达克质岩浆,为区内矿床提供了丰富的物质来源,造就了区内优越的成矿地质条件(Hou et al.,2015).

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内地层出露简单,主要为下‒中侏罗统叶巴组(J1-2y)火山岩和第四系(Q)沉积物(图2).其中,叶巴组火山岩主要由安山岩、英安岩及少量火山碎屑岩和英安质含角砾凝灰熔岩夹泥质板岩等岩性组成,而第四系沉积物主要为冰碛泥砾和河床冲积砂、砾、亚砂土等.

2.2 构造

矿区内褶皱构造不发育,主要以断裂为主,发育一系列近东西向和南北向断裂构造(图2).其中F1、F2是矿区内最主要的断裂,呈近东西向分布于矿区北侧,倾向北‒北东,倾角约60°~70°.

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动较为强烈,发育多期岩浆岩.地表主要出露黑云母花岗闪长岩,被少量花岗斑岩脉切穿,而钻孔中揭露出黑云母二长花岗斑岩、粗粒似斑状花岗岩和花岗斑岩.其中,黑云母二长花岗斑岩在钻孔中部呈厚大岩脉状侵入黑云母花岗闪长岩,而粗粒似斑状花岗岩在深部侵入黑云母花岗闪长岩中,花岗斑岩则侵入深部的粗粒似斑状花岗岩中(图3).四套岩体中与成矿密切相关的是黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩.

黑云母花岗闪长岩(图4a~4b):分布在矿区南侧,呈浅灰‒灰色,发育中‒细粒花岗结构,块状构造.主要矿物组合为石英(25%~30%)、钾长石(15%~18%)、斜长石(40%~45%)和黑云母(5%~10%);副矿物为锆石、磷灰石、榍石和少量磁铁矿;其他蚀变矿物为绿泥石和绿帘石等.石英呈他形粒状,粒径约为0.5~1.5 mm,波状消光明显.钾长石为半自形粒状,具粘土化.斜长石呈半自形板状,粒径主要为0.5~2.0 mm.黑云母呈半自形‒自形片状、板柱状,粒径主要为0.3~1.0 mm,部分已褪色,局部发育绿泥石化,少量被交代成残余或假象.副矿物为锆石、磷灰石及少量磁铁矿,其中锆石、磷灰石粒径多为0.1~0.2 mm,磁铁矿多数小于0.1 mm.

黑云母二长花岗斑岩(图4c~4d):分布于钻孔中上部、侵入黑云母花岗闪长岩中,揭露厚度约为300~350 m.呈灰白色,中‒细粒斑状结构、花岗结构,块状构造.主要矿物组成与黑云母花岗闪长岩类似,为石英(30%~35%)、钾长石(10%~15%)、斜长石(35%~40%)、黑云母(5%~8%)和少量角闪石(2%).斑晶主要为石英和钾长石,石英呈不规则粒状,粒径多为0.5~2 mm,部分具有溶蚀港湾构造;斜长石呈半自形‒自形板状,粒径为0.3~2 mm,发育聚片双晶,部分可见环带结构,边缘常见绢云母化蚀变;钾长石呈他形‒半自形长板状、厚板状,粒径多为0.5~1 mm,发育明显的卡式双晶;黑云母呈自形‒半自形片状,粒径为0.5~2 mm,多色性明显,边缘常见绿泥石化.基质主要为石英和长石,呈微晶状充填于间隙.副矿物主要由锆石、磷灰石和磁铁矿及少量榍石组成.

2.4 蚀变特征

隆桑矿区具有典型的斑岩型矿床蚀变分带特征,主要发育钾化、绿泥石‒绢云母化和黄铁绢英岩化.(1)钾化(图5a):矿区形成相对较早的蚀变,蚀变程度较弱,常被晚期绿泥石‒绢云母化蚀变叠加,是主要赋矿蚀变带之一,主要表现为钾长石化和黑云母化,蚀变矿物组合为钾长石+黑云母+石英±磁铁矿.钾长石化表现为黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩中常发育弥散状钾长石蚀变和部分脉体边缘出现钾长石蚀变晕.黑云母化则主要表现为局部发生强烈的弥散状黑云母,形成团斑状黑云母.(2)绿泥石‒绢云母化(图5b):该蚀变在钻孔内分布最为广泛,强烈叠加于早期形成的钾化蚀变上,是主要的赋矿蚀变带之一.蚀变矿物组合为绿泥石+绢云母和少量粘土矿物.主要表现为长石矿物蚀变为鳞片状绢云母、浸染状和脉体中的黑云母蚀变为墨绿色的绿泥石等.(3)黄铁绢英岩化(图5c):该蚀变目前主要分布于矿区北部的叶巴组和黑云母花岗闪长岩附近以及钻孔浅部,蚀变矿物组合为石英+绢云母+黄铁矿.表现为细粒状绢云母、石英和黄铁矿共生,部分脉体边缘可见鳞片状绢云母蚀变晕.

2.5 脉体特征

矿区内脉体种类丰富,具有多期次和多样式的特征.本研究初步划分出11种脉体,包括石英‒黄铁矿‒黄铜矿脉、磁铁矿脉、绿泥石(黑云母)‒硫化物脉、石英‒辉钼矿脉、辉钼矿脉、黄铁矿‒黄铜矿脉、磁铁矿‒硫化物脉、绿泥石脉、钾长石脉、石膏脉和晚期石英脉.其中,石英‒黄铁矿‒黄铜矿脉、绿泥石(黑云母)‒硫化物脉、石英‒辉钼矿脉、辉钼矿脉是最主要的含矿脉体(图6),其数量、规模和富集程度直接影响矿石品位的高低.

石英‒黄铁矿‒黄铜矿脉(图6a):主要产于钻孔中上部的黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩中,脉体边缘不规则,具有波浪状边缘,脉宽0.5~1.5 cm不等,形成时间较早,常被晚期脉体切穿.金属矿物主要包括黄铁矿和黄铜矿,沿脉体中心呈线状分布,局部可见极少量磁铁矿和辉钼矿(图6b).

绿泥石(黑云母)‒硫化物脉(图6c):主要产于钻孔中部绿泥石‒绢云母化带内,脉体弯曲不规则,脉宽小于1 cm,部分黑云母‒硫化物脉被交代形成绿泥石‒硫化物脉.主要矿物组合为绿泥石(绿泥石化的黑云母)、黄铜矿、黄铁矿和少量绢云母、磁铁矿,金属矿物主要沿脉体中心线分布,脉体边缘具有的蚀变晕,是矿区重要的铜赋矿脉体.

石英‒辉钼矿脉(图6d~6e):在钻孔中均可见,根据粗细程度可分为石英‒辉钼矿粗脉和石英‒辉钼矿细脉.石英‒辉钼矿细脉形成时间较早,脉体呈灰白‒灰色,脉体弯曲,脉宽小于0.5 cm,被晚期石英‒辉钼矿粗脉切穿,辉钼矿常呈浸染状和鳞片状分布于石英脉中.石英‒辉钼矿粗脉形成较晚,脉体较白,脉体相对平直,脉宽0.5~2 cm,辉钼矿呈连续鳞片状分布于石英脉壁和边缘.该类脉体是矿区钼矿的主要产出脉体之一,其富集程度直接影响矿石品位.

辉钼矿脉(图6f):在钻孔浅部可见,主要沿裂隙发育.脉体呈铅灰色,具有明显金属光泽,脉体较平直,脉宽从0.1~1 cm均有发育,金属矿物主要为辉钼矿和极少量黄铁矿和黄铜矿.

2.6 矿石特征

隆桑矿区矿石类型主要为细脉‒浸染状,含少量网脉状和稠密浸染状矿石,结构主要为自形‒半自形粒状结构和交代残余结构以及少量片状结构.金属矿物主要为辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿,含少量斑铜矿、针铁矿等(图7a~7f);非金属矿物包括石英、钾长石、斜长石、黑云母、绿泥石、绢云母、少量白云母以及绿帘石(图7g~7i).辉钼矿主要呈叶片状或鳞片状集合体分布于石英间隙,呈细脉分布,部分与黄铜矿呈嵌布结构(图7a~7b).黄铜矿主要呈半自形和他形粒状分布于脉石矿物的间隙或呈脉状分布,常与黄铁矿、斑铜矿共生(图7b~7e).

3 样品采集及测试方法

在隆桑矿区采集了赋矿岩体黑云母花岗闪长岩(ZK1103⁃478.5)、黑云母二长花岗斑岩(ZK1111⁃293)和辉钼矿样品(ZK1111⁃396、ZK1107⁃416、ZK1107⁃416.2、ZK1103⁃102.8、ZK1103⁃321),分别开展锆石LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年、微量元素分析和Re⁃Os定年研究,采样位置见钻孔柱状图(图3),具体测试方法如下文.

3.1 锆石U⁃Pb定年及微量元素分析

本文的锆石单矿物挑选、制靶和拍照均在北京锆年领航科技有限公司完成,采用重液法和磁选法分离锆石.在双目显微镜下手工挑选锆石,安装在环氧树脂中,然后进行抛光,并用HNO3清洗表面直至达到试验标准.锆石U⁃Pb定年和微量元素分析在武汉上谱分析科技有限责任公司实验室利用LA⁃ICP⁃MS完成.采用的GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF 193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成,ICP⁃MS型号为Agilent 7900.激光束斑直径为32 μm,频率选取 5 Hz,能量密度为2.5 J/cm2,测试过程和处理过程中采用玻璃标准物质NIST SRM610、GJ⁃1和91500进行多外标无内标校正.激光剥蚀过程中,采用氦气和氩气分别作载气和补偿气以调节灵敏度.二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合,激光剥蚀系统配置有信号平滑装置,对锆石U⁃Pb定年和微量元素数据分析数据的离线处理均采用软件ICPMS Data Cal(Liu et al.,2010)完成.

3.2 辉钼矿Re⁃Os定年

本文的辉钼矿Re⁃Os定年测试在南京聚谱检测科技有限公司进行.将样品粉碎,经浮选后在双目镜下挑选辉钼矿单矿物.取2 g样品置于试管,加入稀释剂溶解冷却,原位蒸馏出Os后用1 mL水吸收,利用稀释法ICP⁃MS测定Os含量及187Os/188Os比值;取蒸馏出Os后的溶液蒸干后加入HCl并离心处理,取上层清液用于Te⁃共沉淀分离Pt、Pd、Ru、Rh、 Ir、Au、Ag.最后用阳离子树脂和P507萃淋树脂混合树脂柱分离Cu、Co、Zr、Hf等干扰元素,同位素稀释法ICP⁃MS测定Pt、Pd、Ru、Rh和Ir;另取5 mL清液过阳离子交换树脂柱分离基体元素,以193Ir稀释剂为内标ICP⁃MS测定Au、Re和Ag.样品测定时采用Agilent 7700X型ICP⁃MS进行,采用双泵配置,1×10-9 115In的灵敏度>200 000 cps,仪器本底<10 cps.

4 测试结果

4.1 年代学测试结果

本次研究对隆桑矿区的黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩开展了锆石LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年,具体测试结果见表1.

黑云母花岗闪长岩(ZK1103⁃478.5)锆石自形程度较好,呈长柱状,具有清晰的振荡环带,大部分锆石长宽比介于1∶1和3.5∶1,长度介于100~250 μm,部分锆石具有明显深色环带(图8).此类锆石共测定了19个有效数据点,其Th含量介于225×10-6~1 190×10-6,U含量介于201×10-6~892×10-6,Th/U值介于0.82~2.65,具有岩浆锆石的特征.206Pb/238U年龄较为集中,集中分布于20.8~22.9 Ma.在协和图中,所有有效年龄均落在协和线及其附近,206Pb/238U加权平均年龄为(21.80±0.29) Ma(N=19,MSWD=2.0;图9a),可代表黑云母花岗闪长岩的成岩年龄.

黑云母二长花岗斑岩(ZK1111⁃293)锆石自形程度较好,呈长柱状,具有清晰的振荡环带,长宽比介于1∶1和3∶1,长度介于70~350 μm,具有明显的深色环带特征(图8).此类锆石共测定了22个有效的锆石数据点,其Th含量介于162×10-6~1 155×10-6,U含量介于271×10-6~1 515×10-6,Th/U值介于0.72~2.36,同样具有岩浆锆石的特征.206Pb/238U年龄较为集中,主要处于21.0~22.9 Ma.在协和图中,所有有效年龄均落在协和线及其附近,206Pb/238U加权平均年龄为(21.68±0.23) Ma(N=22,MSWD=1.6;图9b),可代表黑云母二长花岗斑岩的成岩年龄.

5件辉钼矿Re⁃Os定年的样品测试结果见表2.测得辉钼矿中Re含量为68 072×10-6~

369 727×10-6187Re含量为42 613×10-6~ 231 449×10-6187Os含量为13.96×10-9~73.60×10-9,采用Isoplot软件得到同位素等时线年龄为(19.1±1.8) Ma(MSWD=0.2)(图10a),加权平均年龄为(19.1±0.6) Ma(MSWD=0.2)(图10b),二者在误差范围内基本一致,测试结果可代表隆桑矿区辉钼矿的成矿年龄.

4.2 锆石微量元素

黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩锆石微量元素结果见附表1.

黑云母花岗闪长岩(LS⁃1)的Ti含量为3.69×10-6~7.50×10-6,平均值为4.60×10-6;ΣLREE含量较低,为29.02×10-6~61.48×10-6,平均值为46.59×10-6;ΣHREE分布在420.67×10-6~ 1 037.28×10-6,平均值为594.20×10-6;Th/U比值为0.71~1.88,平均值为1.28;δEu(EuN/EuN*)分布在0.36~0.52,平均值为0.45;δCe(CeN/CeN*)为114.44~703.47,平均值为246.27.

黑云母二长花岗斑岩(LS⁃2)的Ti含量为1.93×10-6~11.25×10-6,平均值为6.22×10-6;ΣLREE含量较低,为31.08×10-6~77.09×10-6,平均值为49.07×10-6;ΣHREE分布在406.48×10-6~954.14×10-6,平均值为659.6×10-6;Th/U比值为0.74~2.57,平均值为1.30;δEu(EuN/EuN*)分布在0.30~0.54,平均值为0.46;δCe(CeN/CeN*)为116.64~978.90,平均值为233.76.

隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩的锆石微量元素特征在稀土元素配分图中表现为亏损轻稀土元素(LREE)、富集重稀土元素(HREE)的特征,配分形式表现为左倾,且具有较弱的负Eu异常和较强的正Ce异常(图11).

5 讨论

5.1 成岩成矿时代

斑岩型矿床含矿岩体形成时代的精确测定对揭示成矿作用和机制具有重要意义,本文采用锆石LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年技术测得隆桑矿区的黑云母花岗闪长岩的成岩年龄为(21.80±0.19) Ma,黑云母二长花岗斑岩的成岩年龄为(21.68±0.23) Ma(图9);同时,通过对辉钼矿脉挑选辉钼矿单矿物开展 Re⁃Os定年,确定其成矿年龄为(19.1±0.6) Ma(图10),表明隆桑矿区的成岩‒成矿时代为中新世.

冈底斯东段在中新世期间,形成大量斑岩型铜钼矿床,其时空分布特征具有一定规律,如汤不拉花岗斑岩成岩年龄主要为19.7 Ma,辉钼矿成矿年龄为20.9 Ma(王保弟等,2010);德明顶二长花岗斑岩成岩年龄为19.8~20.6 Ma,辉钼矿成矿年龄为21.5 Ma(Shi et al.,2024);邦铺二长花岗斑岩成岩年龄为16.2 Ma,辉钼矿成矿年龄为15.0~16.6 Ma(Wang et al.,2012a);驱龙矿集区二长花岗斑岩成岩年龄为16.0 Ma,辉钼矿成矿年龄为15.9~ 16.1 Ma(Li et al.,2017);甲玛主要岩体成岩年龄为15.5~16.0 Ma,辉钼矿成矿年龄为14.7~15.4 Ma(Zheng et al.,2016);拉抗俄花岗闪长斑岩成岩年龄为13.6 Ma,辉钼矿成矿年龄为13.5 Ma(Leng et al.,2016);达布二长花岗斑岩成岩年龄为16.1~16.5 Ma,辉钼矿成矿年龄为14.6~14.8 Ma(高一鸣等,2012);厅宫二长花岗斑岩成岩年龄为15.5 Ma,辉钼矿成矿年龄为15.5 Ma(Chen et al.,2014);冲江黑云母二长花岗斑岩成岩年龄为14.9 Ma,辉钼矿成矿年龄为14.0 Ma(侯增谦等,2004);吉如二长花岗斑岩成岩年龄为16.0 Ma,辉钼矿成矿年龄为15.2 Ma(Zheng et al.,2014);朱诺花岗闪长斑岩成岩年龄为14.1 Ma,辉钼矿成矿年龄为13.7 Ma(Huang et al.,2017).而隆桑矿区的成岩‒成矿年龄为21.68~21.80 Ma和19.1 Ma,介于汤不拉矿区和驱龙矿区之间、与德明顶矿区较为类似(图12).上述年代学特征显示区域内中新世时期斑岩型矿床的时空分布特征具有从东至西成岩‒成矿年龄具有逐渐年轻的趋势(图12),表明冈底斯东段斑岩型矿床成矿作用可能受碰撞导致的南北向正断层和东西向断裂构造控制,并具有相似的成矿背景和深部动力学过程(Sun et al.,2023).综合前人研究观点认为:21~13 Ma时期,冈底斯东段主要处于挤压‒伸展构造转换的后碰撞阶段,在此阶段成矿作用以强烈的壳/幔岩浆作用和热液对流系统为主(Sun et al.,2023),深部发生岩石圈断离和拆沉、板片撕裂等作用,为软流圈上涌提供深部通道,上涌地幔充分加热加厚的新生下地壳并与其熔融混合,沿地壳伸展断裂上侵至浅部形成中酸性岩浆,为成矿提供了良好的岩浆物质来源,最终爆发区域性斑岩型铜钼(金)矿化(高一鸣等,2012).

5.2 成矿潜力评价

岩浆的氧逸度和含水量是控制岩浆演化和成矿作用的关键因素,当岩浆具有较高的氧逸度和较大的含水量时,更易形成斑岩型矿床(Shu et al.,2019Loucks et al.,2020,2024).其中岩浆氧逸度与体系的氧化还原条件密切相关,通过控制体系中变价金属的价态,调节该元素在熔体和晶体中的分配行为,进而改变金属元素的溶解度,一定程度上影响矿床的形成(Burnham et al.,2015).而锆石具有较强的抗蚀变和风化能力,记录有岩浆结晶时的物理化学条件,其微量元素特征常用来指示岩浆岩的氧逸度、温度和水含量(Loucks et al.,2020).

Ce元素在岩浆中以Ce3+和Ce4+两种价态存在,其中Ce4+的离子半径近似于Zr4+,较Ce3+更易于通过类质同象替代Zr4+进入锆石晶格.当岩体氧逸度更高时,Ce4+含量相对较高,有利于Ce4+通过类质同象作用替代锆石中的Zr4+,导致锆石表现出正Ce异常(Burnham et al.,2015;赵苗等,2025).此外,Ce/Nd与Ce异常呈显著的正相关关系(Lu et al.,2016).因此锆石中的CeN/CeN*和Ce/Nd等比值可以作为评价岩体氧逸度的有效指标,这些比值越高,指示岩浆氧逸度越高(Shu et al.,2019).隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩锆石中CeN/CeN*均值分别为321和380,Ce/Nd均值分别为27.9和27.5,与冈底斯成矿带含矿岩体特征类似(图13a~13b),一定程度上表明其岩浆氧逸度较高.此外,岩浆的绝对氧逸度可以利用Ce在锆石和硅酸盐中的分配特性计算,利用Loucks et al.(2020)提出的公式获得黑云母花岗闪长岩锆石氧逸度DFMQ和logfO2分别为1.77~2.79,平均值为2.25和-13.75~-16.22,平均值为-14.92;黑云母二长花岗斑岩分别为1.18~3.09,平均值为2.18和-13.35~-17.04,平均值为-14.81,均表现出较高的氧逸度.

然而,Ce元素在锆石和熔体中的分配行为对温度变化较为敏感,当温度从300℃增加至700 ℃时,锆石和熔体中的CeN/CeN*和Ce/Nd的比值在岩浆氧逸度基本一致的情况下变化量可达四个数量级(Loucks et al., 2024).因此,探讨锆石结晶时温度对判断环境氧逸度变化很有必要.研究表明,锆石Ti饱和温度计可有效计算锆石结晶温度,约束岩浆侵入的温度下限(Ferry and Watson,2007).利用Ferry and Watson(2007)提出的Ti饱和温度计公式:log(Ti)=(5.711±0.072)-(4 800±86)/T(K)-log(aSiO2)+log(aTiO2),(由于岩体中存在石英、榍石和磁铁矿等矿物,取aSiO2=0.95,aTiO2=0.7)计算得到隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩的锆石结晶温度分别为659.2~747.5 ℃(平均值700.1 ℃)和642.4~762.1 ℃(平均值707.5 ℃),与冈底斯成矿带含矿岩体相当(图13g,13h).结合绝对氧逸度和锆石Ti饱和温度的数据,在锆石Ti温度计⁃logfO2图解中,两套岩体氧逸度均位于NNO缓冲线附近(图14),表现出较高的氧逸度.而在高氧逸度下硫主要以SO42-的形式存在于岩浆中,有利于铜、钼元素从下地壳迁移至地壳浅部富集和成矿(Loader et al.,2022).结合锆石Ti温度计⁃△FMQ图解和Ce⁃△FMQ图解中,两套岩体表现出与冈底斯成矿带典型矿床含矿岩体较为类似的特征(图15Cao et al.,2021),暗示隆桑矿区同样具有极好的成矿潜力.

另一方面,在浅层深度和高压条件下岩浆含水量是否大于4%和10%是斑岩矿床含矿侵入体成矿的关键因素(Burnham et al.,2015Lu et al.,2016).岩浆的含水量对角闪石和斜长石的结晶作用具有显著影响,当岩浆含水量较高时,会促进角闪石在早期结晶阶段析出,而角闪石对中稀土元素(MREE,如Dy)的相容性高于重稀土元素(HREE,如Yb),其结晶会导致残余岩浆的Dy/Yb比值降低;相反,高含水量会抑制斜长石的结晶,从而使残余熔体的Eu/Eu*比值接近初始熔体的值,而不会显著下降(Burnham et al.,2015).同时,Lu et al.(2016)收集众多大型斑岩矿床中含矿和非含矿岩体锆石微量元素数据并开展对比分析,发现含矿岩体中的锆石具有EuN/EuN*>0.3,10 000×(EuN/EuN*/Y)>1,(Ce/Nd)/Y>0.01,Dy/Yb<0.3的特征,可用于指示岩体具有较高的含水量(Loucks,2014).隆桑矿区两套岩体的EuN/EuN*值分别为0.46和0.45, 10 000×(Eu/Eu*/Y)值为5.77和5.89,Dy/Yb比值均为0.23,(Ce/Nd)/Y值分别为0.03和0.04,均与水含量较高的含矿岩体特征类似,表明隆桑矿区的赋矿岩体具有较高的含水性;另外,样品数据基本均落入典型斑岩型矿床含矿岩体区域(图13c~13h;Lu et al.,2016Wang et al.,2018Shu et al.,2019),同样表示隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩具有较好的成矿潜力.

综上所述,隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩具有较高的氧逸度和水含量,其锆石微量元素与冈底斯成矿带含矿岩体具有类似的地球化学特征,两套赋矿岩体显示矿区具有较好的成矿潜力.

6 结论

(1)隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩成岩年龄分别为(21.80±0.19) Ma和(21.68±0.23) Ma,辉钼矿脉中辉钼矿成矿年龄为(19.1± 0.6) Ma,表明隆桑矿区成岩成矿时代为中新世.

(2)冈底斯东段中新世矿床成岩‒成矿年龄具有从东至西逐渐年轻的趋势,隆桑铜钼矿的发现深化了对冈底斯成矿带东段中新世斑岩矿床时空分布规律的认识.

(3)隆桑矿区黑云母花岗闪长岩和黑云母二长花岗斑岩的锆石微量元素具有与冈底斯东段大型斑岩型铜钼矿床类似的地球化学特征,岩浆显示出较高的氧逸度和含水性,暗示矿区具有较好的成矿潜力.

附表见https://doi.org/10.3799/dqkx.2025.155.

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基金资助

国家深地科技重大专项(2025ZD1009502)

国家深地科技重大专项(2024ZD1003200)

西藏自治区科技计划项目(XZ202401YD0006)

国家重点研发计划项目(2022YFC2905002)

成都理工大学珠峰科学研究计划(2024ZF11407)

新一轮找矿突破战略行动科技支撑项目(ZKKJ20240)

新一轮找矿突破战略行动科技支撑项目(ZKKJ202427)

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