西藏甲玛矿区侵入岩成岩成矿年龄

李 波，胡道功，林广奇，徐聪聪，张瑞鹏，张翼飞

(1.山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014； 2. 中国地质科学院 地质力学研究所，北京 100081)

西藏甲玛矿区侵入岩成岩成矿年龄

李 波1，胡道功2，林广奇1，徐聪聪1，张瑞鹏1，张翼飞1

(1.山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014； 2. 中国地质科学院 地质力学研究所，北京 100081)

西藏甲玛铜多金属矿床位于冈底斯成矿带东段，属于超大型斑岩-矽卡岩型矿床，具有巨大的成矿潜力。铜多金属矿床的成矿作用主要受控于NS向正断层及其受断裂控制的具有埃达克岩地球化学特征的中酸性斑岩体。利用锆石LA-ICP-MS U-Pb测年方法对矿区含矿与不含矿的中酸性斑岩脉进行了年龄测定，3件样品的岩浆锆石U-Pb年龄为14～16 Ma，表明甲玛铜多金属矿床及矿区与成矿有关的岩脉均形成于中新世早期；利用ESR测年方法，获得含矿石英脉年龄13.9～16.4 Ma，含矿方解石脉年龄5～7 Ma，测年结果表明甲玛矿区主要成岩成矿作用同期，形成于中新世早期，并在中新世晚期受构造运动影响仍然存在较弱的成矿作用。

甲玛矿床；锆石U-Pb年龄；ESR年龄；中新世；西藏

0 引 言

西藏冈底斯成矿带东西长约400 km，南北宽约50 km，处在印度—亚洲大陆主碰撞带中心，位于雅鲁藏布江缝合带以北、念青唐古拉花岗岩带以南，是一条成矿潜力巨大的成矿带。尤其是在成矿带东段，聚集了大量的斑岩型-矽卡岩型矿床，其中驱龙和甲玛矿床最具代表性。前人对冈底斯成矿带做了大量研究工作，从矿床成因、成矿时代、成矿深部地质背景等方面取得了一系列成果。曲晓明等[1]对冈底斯成矿带的含矿斑岩黑云母和斜长石斑晶的40Ar/39Ar年龄进行测试，并与辉钼矿Re-Os等时线年龄进行对比，确定了成矿带喜马拉雅晚期花岗质斑岩体与铜矿化的形成时间一致，都是发生在造山带碰撞后陆壳伸展环境；梁华英等[2]对成矿带南部桑布加拉矽卡岩型铜矿含矿岩体进行锆石测年，确定矽卡岩成矿年龄，并讨论了该矿床形成于洋壳俯冲构造环境之中；潘桂棠等[3]将冈底斯带的地质构造格局进行了厘定和划分，讨论了冈底斯成矿带晚古生代—中生代的构造演化历史。

冈底斯成矿带的成矿演化过程可分为印度-亚洲大陆碰撞前的俯冲成矿阶段(180～65 Ma)、主碰撞造山成矿阶段(65～41 Ma)、晚碰撞转换成矿阶段(40～26 Ma)以及后碰撞伸展成矿阶段(25～0 Ma)等4个重要成矿期，冈底斯斑岩铜矿的含矿斑岩侵入时代主要集中于18～12 Ma，成矿高峰期集中在17～13 Ma之间[4]。为深入了解冈底斯带东段甲玛矿床的成矿背景，精确厘定成矿时间，本文对甲玛矿区含矿与不含矿侵入岩进行了锆石U-Pb定年，并对含矿石英脉、含矿方解石脉进行了ESR年龄测定，为分析构造-岩浆成矿作用之间的关系提供年代学约束。

1 地质背景

图1 冈底斯成矿带区域地质简图[8]Fig.1 Geological sketch map of the Gangdesi ore belt

冈底斯成矿带位于著名的特提斯—喜马拉雅构造带中部，属于拉萨地体的一部分。拉萨地体在晚三叠世时期从印度板块开始分离后，经历了侏罗纪岛弧造山运动、白垩纪陆缘弧叠加运动、古近纪碰撞造山运动和新近纪岩浆-变形等构造-岩浆事件，形成了70～80 km的巨厚地壳和长约1 500 km的冈底斯岩浆带。其中甲玛矿床主要形成在新近纪岩浆-变形事件中，该事件以大规模逆冲推覆构造、东西向伸展与南北向裂谷的发育为特征[5]，中新世含矿斑岩侵位于冈底斯花岗岩基及三叠纪—白垩纪地层之中，形成了一系列的斑岩型-矽卡岩型矿床(图1)。

在雅鲁藏布江洋盆向冈底斯陆块的俯冲-碰撞作用过程中，由于长期持续的岩浆活动(120～70 Ma)，在雅鲁藏布江弧-陆碰撞结合带的北侧与冈底斯带的南缘形成了规模宏大的陆缘火山-岩浆弧，主体由中新生代钙碱性弧火山岩和中酸性侵入岩组成。花岗岩的形成与碰撞作用有关，主要集中在55～45 Ma和30～24 Ma两个高峰期，它们分别与印度-亚洲大陆碰撞事件和冈底斯逆冲断裂活动时间相对应。在21 Ma左右，花岗岩发生了一次快速冷却，表明在此期间冈底斯带发生了快速隆升。在13.5～14 Ma，该地区发生了东西向的伸展作用，形成了横切拉萨地体的南北向正断层系统，并伴有南北向展布的超钾质岩墙贯入和中新世后碰撞钾质-超钾质熔岩喷发。随着中新世钾质岩浆活动，含矿斑岩体侵位于冈底斯花岗岩基以及三叠纪—白垩纪地层中，构成了一条长约400 km、宽30～50 km的斑岩铜矿带[6-7]。

甲玛矿床位于铜矿带东段，出露地层主要为下白垩统林布宗组砂板岩、角岩与上侏罗统多底沟组灰岩、大理岩以及少量的第四纪地层，属于被动陆缘期的碎屑-碳酸盐岩系(图2)。矿区内的矽卡岩型矿化主要发生在侵入岩与上侏罗统多底沟组接触带上，以及和岩浆热液相通的多底沟组与林布宗组界线的层间破碎带上。

图2 甲玛矿床地质简图(据文献[9]修改)Fig.2 Geological sketch map of Jiama deposit1.上侏罗统多底沟组灰岩和大理岩；2.矽卡岩化大理岩；3.花岗闪长斑岩脉；4.石英钠长斑岩脉；5.花岗斑岩脉；6.花岗细晶岩脉；7.矽卡岩；8.矽卡岩型矿体；9.断层线；10.剖面位置

矿体走向北西西向，倾向北北东向，走向方向上矿体长约3 400 m，在倾向方向上延伸大于2 000 m，呈层状、似层状与透镜状产出。矿体中夹石以矽卡岩为主，部分地段有后期岩脉侵入。矿体主要赋存在上侏罗统多底沟组灰岩和下白垩统林布宗组砂板岩接触带的矽卡岩中，主要为硫化物矿体，常见的矿石构造为细脉状构造和浸染状构造等。矿石中金属矿物主要有黄铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、铜蓝、黄铁矿、孔雀石和褐铁矿等，非金属矿物主要有石榴子石、硅灰石、绿帘石、石英、绢云母、方解石和高岭石等。

2 测年样品特征

图3 甲玛矿区铅山成矿带剖面图Fig.3 The section of the Qianshan ore belt in Jiama deposit

图4 甲玛矿床测试样品照片Fig.4 Photos of test sample of Jiama deposit

本文测试样品主要采自甲玛矿区一人工剖面，具体剖面位置见图2，剖面图见图3。灰白色花岗斑岩样品(JM1-12)取自铜山山顶侵入岩(图4(a))。岩石呈斑状结构，块状构造。斑晶主要为斜长石、钾长石和石英等。镜下鉴定结果显示，斜长石斑晶半自形板状，大小一般2～5 mm，部分0.5～2 mm，杂乱分布(图4(b))。晶内常见聚片双晶、卡钠复合双晶和肖钠双晶。钾长石半自形板状，一般2～5 mm，星散状分布。石英半自形粒状，大小一般2～5 mm，部分1～2 mm，石英内常见港湾状和穿孔状熔蚀，部分熔圆明显。基质为斜长石、钾长石和石英。岩石有弱蚀变和矿化现象。

灰白色石英二长斑岩样品(JM2)取自铅山成矿带剖面(图4(c))，宽1.5～2 m的岩脉侵入多底沟组灰岩之中。石英二长斑岩为斑状结构，块状构造。斑晶主要由半自形的斜长石、钾长石和它形石英构成，大小0.5～4 mm不等(图4(d))。基质由霏细和微晶斜长石、钾长石和石英构成。斑岩具有明显的矿化现象。

花岗斑岩样品(JM7-2)采自侵入岩与灰岩的接触带上，岩石矿化明显(图4(e))。矽卡岩矿物主要为石榴石和透辉石。石榴石呈它形粒状，一般0.5～1 mm，部分0.2～2 mm。石榴石内含较多透辉石包体。透辉石它形粒状，大小0.02～0.2 mm，呈镶嵌状和包体状分布石榴石内。岩石发生轻微碎裂，沿裂隙内有方解石、绿帘石、石榴石及不透明矿物充填交代。岩石蚀变明显，蚀变矿物主要为绢云母、方解石、绿帘石和高岭石等(图4(f))。

图5 甲玛矿区石英脉和方解石脉特征Fig.5 The characteristics of quartz veins and calcite veins in Jiama deposit

甲玛铜矿区发育不同期次的石英脉和方解石脉，主要充填在侵入岩脉与围岩的裂隙中。石英脉和方解石脉主要分为两种，赋存于劈理化裂隙中的含矿脉体和褶皱带内的含矿脉体。3个ESR测试样品分别采集于新鲜石英脉体和方解石脉体。其中石英脉编号为JM42、JM43-2、JM44，方解石脉编号为JM39、JM40、JM43-1(图5)。石英脉JM43-2与方解石脉JM43-1为劈理状脉体，JM43-2为含矿石英脉，产状为5°∠55°(图5(d))；JM43-1为含矿方解石脉，产状为95°∠85°，两种不同脉体近垂直相交，可以清晰地反映出两者结晶的先后顺序(图4(c))。其他4个样品采自已经褶皱变形的脉体(图5(a)，(b))。

3 测试方法与结果

3.1 锆石U-Pb测年

锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。激光剥蚀系统为GeoLas2005，ICP-MS为Agilent7500a。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为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。在等离子体中心气流(Ar+He)中加入了少量氮气，以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度。每个时间分辨分析数据包括20～30 s的空白信号和50 s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成[10-12]。数据处理采用中国地质大学(武汉)研发的ICPMSDataCal和Ludwig的Isoplot程序。由于测试数据中普通铅含量较高，普通铅的存在对207Pb/235U的年龄产生较大影响，故依据206Pb/238U的年龄进行普通铅校正。测试数据的误差均为1σ。

阴极发光图像显示3件岩石样品锆石颗粒发育完整，锆石呈短柱状，均发育细密的振荡环带结构(图6)，显示出岩浆锆石的特征，同时所有测点的Th/U比值大于0.4，表现出岩浆成因锆石的地球化学特征。对3件样品均选择20个锆石颗粒进行离子探针分析，每个锆石进行一个点测试，测试结果见表1。

岩石样品内锆石所测得的206Pb/238U表面年龄值范围变化较大，反映出原生锆石在岩浆融合与蚀变过程中，发生了部分Pb丢失。排除丢失铅对加权平均年龄的影响后，绘制出所测样品的锆石年龄谐和图，并进行锆石加权平均年龄计算。由样品的锆石U-Pb谐和图可以看出，各测点的值都处于谐和线附近很小的范围内，谐和线上年龄与加权平均年龄基本一致，精度较高。依据谐和图和加权平均图得出铜山山顶灰白色花岗斑岩(JM1-12)14个测点的U-Pb加权平均年龄值为(15.02±0.46)Ma(图7(a))，代表了花岗斑岩的结晶成岩年龄；铅山石英二长斑岩(JM2)17个测点的U-Pb加权平均年龄值为(15.02±0.31)Ma(图7(b))，代表了石英二长斑岩的结晶成岩年龄；铅山花岗斑岩(JM7-2)16个测点的U-Pb加权平均年龄值为(15.80±0.61)Ma(图7(c))，代表了矽卡岩化花岗斑岩的成岩成矿年龄。

图6 侵入岩部分锆石阴极发光图像Fig.6 The cathodeluminescence images of some of the intrusive rock zircons about porphyry

测点含量/(μg·g-1)PbUTh/U同位素原子比率206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ207Pb/206Pb1σ表面年龄/Ma206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ花岗斑岩(JM1⁃12)118029910420002420000070015340000500460500020115605178813823133280067000212000007003018000268011539001084136041887170316305061123000339000015002155000164004605000405218103236136417736130390002300000700146300008900460500031114804148021952333155042000210000060013350000460046050002113504207916262303367061000227000007001444000390046050012491460413611697135132310800023500001100149100009400460500036115107285817482123921040000238000006001514000043004605000179154041109144922836020400002220000070014100004600460500020414304184316110216308105300023800000700151200013500460500043215304188718011262356804700022900000700145300004500460500019814704140619412249360005000023100000600146400004100460500017714804170224713249243610100025100000900402200035801256500127916206203917714350260612700024100000700342700030101115600091215505182514915377279305200026600000900169100007500460500025417106270020316475145910500030600001400194300012200460500035519709350528417368447704900023700000700150200004500460500019115204143117118313480905200023100000600146500010700460500035614904119419119311375905600023900000600151500004300460500017915404155115520161123512700021400000900135700008004605000334138063736327

(续)表1 甲玛矿区样品锆石U-Pb同位素分析

图7 侵入岩锆石谐和曲线图与加权平均图Fig.7 The concordia curve and weighted average diagram of the intrusive rock zircons

3.2 ESR测年

ESR测年实验由成都理工大学应用核技术研究所完成。样品处理首先将样品自然风干后，粉碎为0.2～0.125 mm粒度，用KJD-2000N低本底伽马仪和微机数据采集系统测定α和γ天然放射性，同时进行含水量校正。标准物质由核工业北京地质研究院研制。分选出0.20～0.45 mm粒度的单矿物石英、方解石样品。石英的纯度用CIT-3000SM型美国Si(Li)电制冷半导体探测器能量色散X荧光分析仪检测。每份石英称取质量120 mg进行热活化，热活化后的样品需要冷却5～7天，然后用德国ER-200D-SRC电子自旋共振仪测定其顺磁中心浓度值；每份碳酸钙样品称取质量120 mg，共4～5份，然后置于钴-60辐照场中，在预先标定好的剂量率点上进行定剂量辐照，辐照后的样品需要冷却5～7天，最后用德国ER-200D-SRC电子自旋共振仪测定其顺磁中心浓度值。表2为所测含矿石英脉年龄结果，表3为所测含矿方解石脉年龄结果。结果表明甲玛矿床裂隙石英脉年龄在13～16 Ma之间，方解石脉年龄在5～7 Ma之间。

表3 含矿方解石脉ESR年龄

4 讨论与结论

在后碰撞时期，最重要的地壳变形就是发育了一系列横跨青藏高原的NS向裂谷系及其边界的正断层系统[13]。本次所测样品岩脉均以近NS向产出，其中铅山石英二长斑岩(JM2)岩脉产状为295°∠90°，矿化矽卡岩化花岗斑岩(JM7-2)产状为20°∠40°，可见成矿带内中酸性岩浆岩脉均受到近NS向的裂谷系的控制。丁林等[14]认为裂谷的主要活动时间为中新世(23～10 Ma)；应立娟等[15]对矿石中的辉钼矿进行了Re-Os同位素测年，结果显示成矿年龄为15.3 Ma，Re-Os同位素年龄可以代表矿区内硫化物的成矿时代，说明甲玛矿区的主成矿时代主要在15～16 Ma，处于中新世时期。本文所测铜山花岗斑岩(JM1)年龄为15.02 Ma，铅山石英二长斑岩(JM2)年龄为15.02 Ma，铅山花岗斑岩(JM7-2)年龄为15.80 Ma，与甲玛矿区的主成矿时代相吻合。3个样品均具有不等的矿化现象，表明在该时间内成矿作用明显；铅山地区石英二长斑岩、花岗斑岩矿化作用较为明显，铜山花岗斑岩矿化作用相对较弱，说明甲玛矿床主成矿带主要位于铅山地区，这也与当地采矿地区分布相对应。本文所测样品成岩时间的一致性也说明甲玛斑岩型-矽卡岩型矿床发育于后碰撞地壳伸展环境，受到NS向正断层系统的控制。

甲玛矿床为典型的斑岩型-矽卡岩型矿床。一般而言，斑岩系统的典型特征就是岩浆的多次侵入导致在不同的物理化学条件下，成矿作用反复叠加[16-17]。岩浆流体在挥发冷却阶段的不断出溶，致使形成不同期次的石英、方解石脉体。甲玛矿床位于冈底斯带东部，岩浆热液侵入主要受控于NS向正断层系统，断层强烈活动伴有热液侵入，使石英、方解石等矿物沿着裂隙结晶，形成脉状网络。因此，各种脉体可以很好地记录成矿形成演化，同时反映出断层构造活动时代。甲玛矿床含矿石英脉测年结果显示其年龄集中在13～16 Ma之间，与本文所测斑岩岩脉锆石U-Pb年龄相一致，说明两者形成于同一时期，均受控于后碰撞伸展时期的构造活动，也为当时构造运动年龄提供了有力证据。含矿方解石脉年龄主要集中在5～7 Ma。通过年龄数据对比，可以看出方解石脉形成时间明显晚于石英脉，说明在主成矿期后期仍然存在构造运动，方解石脉为主成矿期后期岩浆活动的产物。根据方解石脉与石英脉产状特征，可以看出后期构造运动对主成矿期有明显的切割现象。同时在方解石脉中依然发现轻微的矿化现象，说明在主成矿期后期构造活动中仍然存在较弱的成矿作用。

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The Diagenesis and Metallogenesis Age of the Intrusive Rock in Jiama Deposit in Tibet

LI Bo1, HU Daogong2, LIN Guangqi1, XU Congcong1,ZHANG Ruipeng1, ZHANG Yifei1

(1.Shandong Geo-engineering Exploration Institute，Jinan, Shandong 250014，China;2.InstituteofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China)

The Jiama copper-multi-metal deposit in Tibet lies in the eastern part of the Gangdisi metallogenic belt. It belongs to super-large porphyry-skarn type deposit and has great potential for mineralization. The mine-ralization in the mining area is controlled by the NS normal fault, which offer the space for metallic element enrichment and magmatic hydrothermal rise. In this paper, LA-ICP-MS zircon U-Pb dating was used to study the porphyry and skarn age. The dating results show that the diagenesis and mineralization age of the mining area is 14-16 Ma, and the ESR dating results show that the quartz veins age is 13.9-16.4 Ma, the calcite veins age is 5-7 Ma. The dating results show that the diagenesis and the metallogenesis are both in the Miocene period, in the later period, there are still weak metallogenesis in Jiama deposit influenced by tectonic movement.

Jiama deposit; zircon U-Pb dating; ESR dating; Miocene; Tibet

2016-01-08；改回日期：2016-06-27；责任编辑：楼亚儿。

中国地质调查局项目(1212011120185)。

李 波，男，硕士，1988年出生，第四纪地质学专业，主要从事区域水文地质调查工作。

Email：710445277@qq.com。

P588.12； P597；P534.63

A

1000-8527(2016)06-1234-10