西藏墨竹工卡县玛铜多金属矿成矿流体特征机演化.pdf
成都理工大学 硕士学位论文 西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿成矿流体特征及演化 姓名周云 申请学位级别硕士 专业矿物学、岩石学、矿床学 指导教师汪雄武 20100501 摘 要 I 西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿成矿流体特征及演化西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿成矿流体特征及演化 作者简介周云,女,1984 年 09 月生,师从于成都理工大学汪雄武教授, 2010 年 06 月毕业于成都理工大学矿物学、岩石学、矿床学专业,获得理学硕士 学位。 摘摘 要要 甲玛铜多金属矿床构造上位于冈底斯火山岩浆弧东段, 矿床就位于甲玛 阿多中生代盆地中段中部, 矿体主要赋存于甲玛弧后盆地上侏罗统多底沟组矽卡 岩中和角岩的构造裂隙带内,矿体受继承于层间构造的区域性推覆构造、矿区滑 覆构造及其所产生的次级褶皱控制。矿体在平面上呈北西西走向,倾向北北东, 矿体总体上隐伏-半隐伏,呈层状、似层状、透镜状,矿体在走向上长 3400 米, 沿倾向方向延伸超过 2000 米。 整个矿床的形成可分为 5 个阶段 岩浆-热液阶段、 岩浆期后热液阶段、干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、石英-硫化物-方解石阶段。 对熔融包裹体和流体中包裹体的测温研究可知甲玛铜金属矿床斑岩体形成 温度为 730-1080℃,斑岩体中流体开始出溶的压力为 59.1 MPa。5 个成矿阶段的 温度为 170540℃,盐度集中在 15-50范围内,密度为 0.9233-1.0805g/cm3, 成矿流体主要为 NaCl -H2O 体系和 NaCl-CO2-H2O 体系共存。成矿压力小于 37.3MPa,主要成矿于 0.6519 深度以上,属浅成高温岩浆热液矿床。 通过流体包裹体的离子成分、气相成分比值与图解、氢氧同位素数据分析, 表明甲玛铜金属矿床的成矿流体为岩浆来源,并具有后期大气降水的混入。成矿 流体的形成和演化经历了岩浆出溶、 超临界流体的相分离、 流体的减压沸腾作用, 岩浆热液、挥发分与碳酸盐围岩接触带的充填/交代作用。岩浆-热液演化过程中 的成矿元素,从最早的岩浆结晶分异阶段开始到岩浆期后热液阶段,都强烈地选 择性进入挥发份气相中进行迁移。成矿流体温度降低,Eh 升高,pH、fO2、fS2降 低, 是引起溶液中铜、 金、 钼等的硫化物发生沉淀的有利条件, 流体的减压沸腾、 混合作用最终导致成矿元素的沉淀。 甲玛铜多金属矿床的斑岩岩浆经历了下地壳 和地幔的混染地质作用, 矿床在成因上与统一的斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿 系统中的岩浆-热液成矿作用有关。 关键词甲玛铜多金属矿床 成矿流体 斑岩-矽卡岩-热液成矿系统 西藏 成都理工大学硕士学位论文 II Characteristic and evolution of Ore-ing fluids from Jiama Polymetallic Copper Deposit,,Mozhugongka county,,Tibet Introduction of the author Zhouyun, female, was born in September, 1984 whose tutor was Professor Wangxiongwu. She graduated from Chengdu University of Technology majored in Petrology, Mineralogy, Gitology was granted the Master Degree in June, 2010. Abstract Jiama polymetallic copper deposit locates in east of Gangdese volcano - magmatic arc. The main orebodies are hosted in strati structural zone between limestone of the upper Jurassic and sandy slate, chert of the low Cretaceous, and are controlled by sub-fold produced regional thrust nappe structure and ore field gliding nappe structures. The length is about 3400m with the strike NWW and over 2000m with the dip NNE. The orebodies are blindsemi-blind overall. The morphology of orebodies are strati,beded,lenticular. The stages for the ation of the deposit are magmatic–hydrothermal transitional stage, postmagmatic hydrothermal stage, prograde stage, retrograde stage and quartz- sulfide-calcite stage. The study on homogenization and the characteristics of melt inclusions and fliud inclusions in Jiama Polymetallic Copper Deposit show that the porphyry body’s ation temperature is 730-1080℃, the exsolution pressure of fluid is 59.1 MPa. The temperature of five mineralization stages is 170-540℃, the salinity concentrate in 15-50,and the density is 0.9233-1.0805g/cm3. The ore-ing fluids is mainly NaCl-H2O system and NaCl-CO2-H2O system. Ore pressure is less than 37.3MPa, mineralized mainly above 0.6519km, it is a high temperatured,hypabyssal and magmatic-hydrothermal deposit The ratio of ion compositions, gas compositions, illustrated diagrams and the analysis of oxygen and hydrogen isotope, indicate that the ore-ing fluids of Jiama Polymetallic Copper Deposit is origined from magma, with the mixing of precipitate water in later period. The ation and evolution of ore-ing fluids experienced exsolution of magma, phase separation of supercritical fluid, decompression and boiling, the filling or metasomatism between magmatic hydrotherm-volatile and carbonate wall rocks. The metallogenic elements selectively enter in the volatile and transport. Decreasing temperature,pH,fO2,fS2 and increasing Eh are the favourable Abstract III conditions for the deposition of sulfides such as Cu,Au,Mo in the Ore-ing fluids. The decompression,boiling,and mixing cause the deposition of metallogenic elements finally. The porphyry magma experienced contamination of upper earth crust and earth mantle. The deposit genesis is related to magmatic-hydrothermal mineralization in the Unified Porphyry- Skarn-Epithermal Ore-ing system. Keywords Jiama Polymetallic Copper Deposit Ore-ing fluids Porphyry-Skarn-Metallogenic System Tibet 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果, 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的人员对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定, 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘, 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 学位论文作者导师签名 年 月 日 第 1 章 引言 1 第 1 章 引 言 第 1 章 引 言 1.1 选题依据及研究意义选题依据及研究意义 自 2008 年 4 月开始,本人便有幸在汪雄武老师和唐菊兴老师的带领下,先 后参与了西藏甲玛大型斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床的实验室测试工作和野外钻 孔编录工作,在此期间,我对该矿床各方面,尤其在成矿流体性质方面取得了较 多的认识,目前所有工作旨在探究甲玛矿床成因,为外围及深部找矿提供理论依 据。 处于青藏高原腹地的冈底斯斑岩铜矿带是西藏,乃至中国最重要的铜(钼) 成矿远景区之一,目前已发现驱龙、厅宫、甲玛、冲江 4 个大型铜矿床,南木、 拉抗俄、白容等众多中小型铜矿床及一系列矿化点,其铜资源量可达 20Mt。冈 底斯斑岩铜矿带形成于陆-陆碰撞环境后碰撞阶段,有别于经典的、由洋壳俯冲 产生的岛弧及陆缘弧环境;相对于后者,碰撞造山环境作为斑岩铜矿床产出的重 要环境,是近两年才逐渐被人们认知的。与经典的弧环境斑岩铜矿床相比,碰撞 造山型斑岩铜矿床成矿理论研究才刚刚起步,许多关键性问题尚存争议,成矿流 体性质及成矿过程,这一构筑造山型斑岩铜矿床成矿模式所不可或缺的组件,未 得到满意的解决。 流体包裹体研究是约束斑岩铜矿引起蚀变与矿化的热水流体物 理化学条件的重要手段,斑岩铜矿床的研究进展一直与其紧密相关[1]。 甲玛铜多金属矿床是冈底斯铜矿带的一个重要代表, 是解决上述问题的最好 载体。关于甲玛矽卡岩型铜矿床的成因一起直存在较大的争议,杜光树(1998) , 姚鹏(2002)等通过矿床地质特征、矿床地球化学特征以及层状矽卡岩中流体包 裹体的研究认为甲玛铜多金属矿床属中生代弧间盆地中海底喷流型矿床[2-4],另 一些研究者认为这类矽卡岩矿床是与新生代斑岩岩浆作用有关的矽卡岩矿床与 热液矿床[5-6]。为确定这类矽卡岩矿床与斑岩铜矿床的关系,本人在甲玛矿区分 别采集到斑岩、 矽卡岩和角岩样品, 进行了熔融包裹体和流体包裹体的显微测温, 成分分析工作, 初步研究结果证明甲玛铜多金属矿床的成矿成因与斑岩矿床的关 系密切,成矿元素的富集源于岩浆热液流体的出溶和演化。 目前国内外岩浆热液流体出溶和演化对金属成矿制约的研究主要基于常规 流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔融包裹体原位无损成分分析技术。岩浆热 液过渡阶段是一个非常复杂的多相体系, 它对于岩浆热液有关的金属成矿极为重 要,从岩浆到热液阶段各期次的流体特征及演化的研究对于矿床类型确定、明确 成矿物质来源、分带、成矿机理、流体运移轨迹,建立成矿模式及找矿的概念模 型,及指导找矿具有重要意义。国外在这方面的研究已经取得了很大进展,尚缺 乏对岩浆熔体中复杂流体出溶过程中成矿元素行为进行定量研究的矿床实例。 从 成都理工大学硕士学位论文 2 前人研究中不难看出还存在许多问题 如斑岩铜矿成矿流体和成矿物质来源高 盐度流体的形成原因浅成热液或脉状多金属矿床的成矿流体是岩浆出溶的高 盐度流体还是低密度气体如何通过包裹体研究阐明挥发份的出溶条件和对成 矿元素分配富集的作用[7]回答这些问题必须对矿床进行深入的熔融包裹体和 流体包裹体的研究。我国岩浆热液矿床非常发育,对于岩浆热液过渡阶段的研究 也取得了很大进展, 以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段 过程和演化,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。围绕 流体出溶和演化及对金属成矿制约问题, 结合具体矿床进行的探索和获得的成果 将具有国际前缘性。 在地质勘探的基础上, 本人通过对甲玛铜多金属矿床成矿流体特征及成矿系 统的研究,尝试建立斑岩体与成矿流体之间的联系,即岩浆热液过渡成矿过程, 进而建立甲玛铜多金属矿成矿模式,为该矿床外围、深部及相似地区找矿突破贡 献力量,也可进一步丰富碰撞造山型斑岩铜矿床成矿理论。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1981 年 Burnham 提出了过渡性成矿作用的概念,即岩浆和热液阶段之间存 在一个过渡体系,该体系受熔体晶体水溶液相平衡控制,物理上则受控于二次 沸腾作用有关的体积变化[8]。这一过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常 重要[9-10]。最近十余年来流体和熔融包裹体研究的进步,使人们对从岩浆结晶、 挥发份饱和、超临界流体出溶、流体不混溶、成矿元素在共存相间的分配,到流 体运移历程、主岩韧脆性机制转换、流体的沸腾和混合作用等等,都有了更深刻 的认识,过渡阶段成矿作用的研究进入一新的发展时期。 1.2.1 岩浆-热液过渡 岩浆-热液过渡 (1)岩浆-热液过渡的地质记录 对于斑岩型矿床来说,一个完整的岩浆-热液过渡的过程,理应包括挥发分 的出溶、聚集,以及随后的水岩反应。 每一个过程均有相应的地质记录, 硅酸盐岩浆出溶大量的岩浆水溶液最清楚 的证据来自地质特征,如大面积的云英岩化,挥发分出溶过程中,会因气泡被捕 获形成的晶洞空腔,即显微晶洞构造[11],还有花岗岩壳中的梳状结构[12-13];与斑 岩相关的矿床的一些特征如显微晶洞构造可能会由于大量破坏性的热液蚀变而 易于忽略[14]。流体聚集时,会在岩体的顶部形成单向固结结构UST;而随后形 成的各类脉体则是聚集后的大规模流体水/岩反应的产物。单向固结结构UST 结 构是在岩浆-热液过渡阶段形成的一种各向异性的特殊结构,是初始出溶流体冷 第 1 章 引言 3 凝沉淀的产物,它们贯穿于斑岩矿床的整个形成过程。因此,寻找岩浆出溶的地 质记录-脉状岩枝、显微晶洞构造及单向固结结构UST 结构,查明矿床脉体的 类型、特征及生成顺序是重塑详细的成矿过程,查明矿床成因的重要途径。杨志 明等2008在西藏驱龙铜矿床中首次发现了具有单向固结结构的石英 图 1-1。 UST 石英中见有大量硬石膏子矿物图 1-2,表明初始岩浆热液具有较高的氧逸 度,可能是斑岩岩浆富含金属的重要原因[15]。 对流岩浆体中出溶挥发分的物理模型显示岩浆在低温结晶时, 岩浆中形成的 孤立挥发分气泡分布密度快速上升,并且在岩浆体顶部汇聚,挥发分的集中引起 系统内压升高[16-17],当挥发分内压大于围岩的覆盖压力和拉张强度时,将导致岩 壳和围岩的快速破坏,岩浆热液从大量网状断裂逸出,通过水岩反应,引起围岩 的热液蚀变,蚀变元素继而沉淀,这个过循环重复进行。岩浆结晶体及残留熔体 粘度逐渐增大,未逸失的的流体被捕获形成包裹体[14,18-19]。 图图 1-1 驱龙 UST 石英显微照片[15] UST 石英生长环带的前进方向均指向二长花岗斑岩,石英颗粒的生长环带呈近六边形,表明 该颗石英可能为高温β石英 成都理工大学硕士学位论文 4 图图 1-2 驱龙 UST 石英中的流体包裹体照片[15] (2)岩浆-热液过渡的过程 李荫清等1981通过对玉龙铜矿不同蚀变阶段脉石矿物主要为石英中的流 体包裹体研究,发现引起早期钾硅酸盐化蚀变的流体主要有 2 种类型一种是低 密度超临界流体;一种为高盐度流体,两者均具有非常高的温度,介于 420-700 ℃之间;依据流体较高的温度,李荫清等1981推测超临界流体可能为直接从岩 浆房出溶的挥发分, 而高盐度流体可能为挥发分冷凝后的产物[20]。 她依据与绢云 母化蚀变同期的石英内的流体包裹体具有很高的温度和盐度,推测引起石英-绢 云母化的流体可能仍为岩浆热液,引起晚期泥化的流体因具有较低的温度 120-280℃,可能为岩浆热液与大气降水混合的产物。近年来针对冈底斯带斑岩 铜矿床的流体包裹体研究,也得到了相似的结果[21-22],在原有基础上有了更进一 步的认识①从深部岩浆房出溶的流体既可以是超临界流体,也可以是低密度富 气相高盐度富液相组合,其类型主要取决于流体出溶时的压力[23]。 石英斑晶中呈临界均一的包裹体,通常被认为捕获的是超临界流体,可用之 近似代表深部岩浆房出溶的流体,Redmond2004在研究 Bingham 斑岩铜矿时, 也发现了类似的超临界流体, 并用之代表从深部岩浆房中出溶的流体[24]。 一般认 为从深部岩浆出溶的流体为中等盐度的超临界流体10NaCl [25], 可用之代表岩 浆房出溶后尚未发生相分离的流体。 通常岩浆房出溶的超临界流体 (约10NaCl) 在上升过程中会发生相分离,形成一个低盐度的气相(约 0.6 NaCl)和一个高 盐度的液相(约 60NaCl) 。杨志明等(2009)认为引起钾硅酸盐化的流体为高 温的岩浆热液,既可以是低密度富气相,也可以是高盐度液相;引起石英-绢云 母化的流体是岩浆热液与大气降水混合的产物,而非单独的岩浆热液图 1-3。 第 1 章 引言 5 并建立了青藏高原新生代斑岩铜矿成矿流体演化路径 (图 1-4) , 岩浆出溶的高温 流体,除在斑岩体中心形成钾硅酸盐化蚀变外,不可避免地向斑岩体周围扩散, 流体温度、盐度明显降低,水岩比相应减少,此时蚀变由钾硅酸盐化转变为青磐 岩化,Mo 矿化主要形成于该阶段,还伴有大量 Cu 矿化的形成。晚期蚀变阶段有 Cu、Mo 矿化的产生,石英-绢云母-绿泥石化阶段,是该阶段最重要的一种 Cu 矿化形式,流体体系温度逐渐衰减,发生粘土化蚀变[26]。 图图 1-3 驱龙铜矿与各期蚀变有关流体的 δD-δ18O 模式图[26] 成都理工大学硕士学位论文 6 图图 1-4 青藏高原新生代斑岩铜矿成矿流体演化路径[26] (3)金属和硫的来源 已有的研究表明, 冈底斯成矿带矿集区内多数斑岩铜矿含矿斑岩与矿石矿物 具有比较一致的 Pb 同位素组成,表明成矿金属可能主要来自岩浆;同时,含矿 斑岩、黄铜矿及硬石膏等的 S 同位素研究结果表明,S 也主要来自岩浆[27]。这完 全支持斑岩铜矿的正岩浆成因模型,也与大量流体的出溶记录的观察结果相符。 流体的出溶过程,是金属从长英质岩浆中萃取出来的一个重要途径[28],而金属 Cu 的萃取和搬运通常认为是通过 Cu、Cl 络合物的形式进行,出溶流体中 Cl 的 浓度(即流体的盐度)与 Cu 向流体中的分配量呈正相关[9,29],而出溶时流体盐 度又与封闭压力(即岩浆侵位的深度)密切相关[29]。低压条件下(如 50MPa) 初始出溶的流体盐度较低(~1.1NaCl) ,但随着熔体相的不断结晶,流体的盐 度逐渐增高;而高压条件下(~200MPa)初始出溶的流体盐度则非常高(~ 53.4NaCl) ,但随着熔体相的不断结晶,出溶的流体盐度逐渐降低;出溶流体 的最终盐度受岩浆中 Cl 含量控制。如驱龙 P 斑岩 UST 石英中 LVH 相包裹体中 可见少量的硫化物子矿物表明,高盐度流体具有较高的金属溶解能力。高盐度、 富 K、Na 的流体是成矿物质运移的主要载体[30]。不过,一些斑岩铜矿斑岩体规 模较小,产生的流体有限,不足以形成这些矿床现有的大型蚀变规模,同时也无 法萃取足够的金属,深部岩浆房出溶的大量超临界流体、低密度气相或高盐度液 第 1 章 引言 7 相,有效地在出溶过程中抽取深部岩浆房和/或在上升过程中萃取花岗闪长岩中 的金属才可能是冈底斯成矿带斑岩铜矿形成的关键。 1.2.2 流体包裹体研究最新进展流体包裹体研究最新进展 1 流体包裹体在找矿中的应用 流体包裹体在找矿中的应用主要表现在采集详细的流体包裹体数据来判断 该矿床成矿流体特征是否与已知成矿系统相似[31], Pierfranco1991, Bodnar2008 [32-33]总结了不同种类矿床的包裹体温度-盐度特征①热液矿床150-300℃, 0-5%NaCl.eq;②石英脉型金矿200-350℃,2-10%NaCl.eq;③密西西比型铅锌 银矿床 50-200℃, 10-25%NaCl.eq; ④矽卡岩型矿床 200-350℃, 2-10%NaCl.eq; ⑤斑岩型铜-钼-锡矿床>700℃,>80%NaCl.eq(图 1-5)。 图图 1-5 典型矿床的流体包裹体盐度-均一温度关系图[33] 2 分析单个包裹体的最新方法 流体包裹体研究是目前地球科学研究中最活跃的领域之一, 已广泛应用于矿 床学、构造地质学、石油勘探、地球内部的流体迁移以及岩浆岩系统的演化过程 等地学领域。就最新的单个流体包裹体研究无损分析技术作一简单的阐述。 同步辐射 X 射线荧光分析 SRXRF以同步辐射 X 射线作为光源, 具有高亮度、 能谱连续且单色可调、准确性好、偏振光强等优点,具有很高的微量元素分析灵 敏度,其绝对检出限可达 10-12-10-13g,相对检出限可达 10- 9量级,具有良好的空 间分辨率,并且能对多元素进行同时快速分析,是目前不多的流体包裹体组成原 位无损而又具有较低检测限的分析技术[34-37]。SRXRF 近些年来也被成功地应用 成都理工大学硕士学位论文 8 于流体包裹体成分分析中。虽然 SRXRF 定量分析的检验标准是经验性的,但是 这项技术应用于流体包裹体的定量分析中是正在发展中具有较大潜力的新方法。 1.3 研究思路及研究内容研究思路及研究内容 以包裹体地球化学理论为指导,以甲玛矿床的地质特征为基础,完成不同样 品的实验室测试工作,总结岩浆热液过渡与成矿流体演化特征,进而建立研究区 成矿系统模式,理清矿床成矿机理,以指导研究区及其他地区的矿产勘探。 研究的阶段分四步野外资料收集→室内样品制备、实验室测试→综合分析 →结论。研究思路如下 本文研究的重点既是难点,又是闪光点,即岩浆如何向热液过渡成矿流体 特征及其演化,本矿床成因复杂,具有多种矿化类型,岩浆活动强烈,并带入有 岩浆混合作用,这对于研究成矿流体演化的期次无疑增加了较大的难度。另一个 难点是熔融包裹体的测温与成分分析, 首先结晶质熔融包裹体的均一测温本来就 是一项相当耗时,麻烦的工作,再者由于本矿床熔融包裹体较小,为数微米到十 几微米大小,且不处于样品表面,一般的分析技术无法对其进行成分分析,所以 前人在此方面未对本矿床及同类矿床未进行过研究, 使得结晶质熔融包裹体的均 第 1 章 引言 9 一测温和利用新方法同步辐射 X 射线荧光微束进行成分分析成为本文最大的创 新点。 1.4 完成工作量完成工作量 2008 年 9 月,笔者即开始参加甲玛矿床样品的室内编录与送样工作,到目 前为止,研究的重点一直为成矿流体。在导师的指导下,基本理清了论文的研究 思路,而且完成了野外研究工作和部分室内研究工作(表 1-1) 。 表表 1-1 完成主要实物工作量 工作内容 项 目 单位 数量 资料收集 份 100 文献查阅 篇 400 钻孔编录 m 10000 采集地质标本 件 50 采集样品 件 234 采集野外照片 张 200 野外工作 编写野外记录本 本 2 薄片观察 件 196 包体片观察 件 83 包裹体冷冻-均一测温 件 86 群包裹体成分分析 件 30 单个包裹体激光拉曼光谱分析 件 13 单个包裹体 SRXRF 分析 件 30 包裹体 H、O 稳定同位素分析 件 8 扫描电镜分析 件 10 电子探针分析 件 5 室内工作 镜下照片 张 830 成都理工大学硕士学位论文 10 第 2 章 矿床地质 第 2 章 矿床地质 2.1 区域地质背景区域地质背景 西藏甲玛铜多金属矿床是青藏高原冈底斯铜多金属成矿带上目前已探明的 超大型铜多金属矿床。甲玛铜多金属矿床位于西藏墨竹工卡县甲玛乡境内,距县 城约二十余公里。构造上位于冈底斯火山岩浆弧东段,矿床就位于甲玛阿多 中生代盆地中段中部,其北侧为旁多松多中生代隆起岛链带,南侧为冈底斯南 缘侏罗白垩纪岛弧带。 冈底斯铜多金属成矿带位于印度亚洲大陆碰撞造山带之拉萨地体南缘、 冈 底斯火山岩浆弧的中东段,平行于雅鲁藏布江缝合带展布,总体上呈东西向展 布,西起谢通门、东至墨竹工卡,东西长约 400km,南北宽近 50km;除甲玛超 大型矿床外,还发现了驱龙超大型矿床,厅宫、冲将大型矿床,白容、南木、拉 抗俄等中小型矿床及一系列矿点 (图 2-1) 。 拉萨地体沉积地层主要由奥陶系石 炭系三叠系浅海碎屑沉积序列组成[38]。地体东南缘分布的上三叠统火山-沉积 序列被认为是地体与印度板块裂离和雅鲁藏布江洋盆开启的产物。 自中晚白垩世 开始,雅鲁藏布江洋壳板块向北俯冲,导致了冈底斯岩浆弧的发育和日喀则弧前 盆地的形成。冈底斯岩浆弧主要由晚古新世-早始新世(65-40Ma)弧火山岩和白 垩世-第三纪花岗岩基组成[1,39-40]。冈底斯弧火山岩系主要由钙碱性安山岩和安山 质火山碎屑岩构成。冈底斯花岗岩基以同碰撞花岗岩为主,年龄范围 120~24 Ma。冈底斯地区东西向伸展产生近南北向横跨冈底斯带的裂谷系[41-42],并对早 期东西向构造进行改造,发育形成了总体呈东西向展布的含矿斑岩带、小体积花 岗岩带以及一套钾质钙碱性熔岩,这些花岗斑岩体年龄集中于 20-14Ma[43],冈底 铜、钼、铅、锌矿化均与这些花岗斑岩体有关。铜多金属成矿带上的冈底斯斑岩 和矽卡岩型铜多金属矿主要形成于该时期。 冈底斯铜多金属成矿带矿化具有一定的区域变化规律 东段甲玛矿区矿床由 产于斑岩体接触带的 Cu、Mo 矿体和产于外围似层状矽卡岩中的 Cu、Pb、Zn 矿 体组成,构成该矿床的 Cu、Mo、Pb、Zn 多金属矿化组合;矿带中段厅宫、冲 江、南木、拉坑俄等矿区斑岩体为花岗闪长斑岩,矿体产于斑岩与围岩花岗岩的 接触带中,为 Cu、Mo 矿化组合,具斑岩型矿床的典型特征;西段洞嘎矿区斑岩 体的基性程度进一步增高,为闪长玢岩,矿化元素以 Cu、Au 为主,矿体产于斑 岩体内及外围偏基性的火山碎屑岩中。从整个成矿带看,斑岩型铜矿所具备的主 要蚀变类型在冈底斯铜多金属成矿带的铜矿床中都发育,包括钾化(钾长石化、 黑云母化) 、绢英岩化及青磐岩化,粘土化不甚发育。成矿带不同区段由于斑岩 类型和围岩条件的差异,其蚀变类型、蚀变强度和矿化阶段,矿化组合均各具特 第 2 章 矿床地质 11 点[1]。 冈底斯含矿斑岩尽管空间上相距数百公里,但具有近乎一致的形成年龄,暗 示斑岩的形成可能受控于统一的动力学机制,或具有统一的岩浆源区[43-44]。 近年来,冈底斯中东段斑岩型铜矿找矿取得了重大突破,其成矿远景有望达 到世界级铜矿带规模[43,45-48]。 成都理工大学硕士学位论文 12 图图 2−1 甲玛矿铜多金属矿区域地质图 ① 1.第四系 2. .新近系大竹卡组 3. 古新统典中组 4.白垩系下统楚木龙组 5. 白垩系下统林布宗 组 6.侏罗系上统多底沟组 7.侏罗系却桑温泉组 8.侏罗系叶巴组三段 9.侏罗系叶巴组二段 10. 侏罗系叶巴组一段 11.三叠系麦隆岗组 12..二叠系洛巴堆组 13.石炭系松多岩组 14.黑云母二 长花岗岩 15.辉绿岩 16. 片麻状花岗岩 17.花岗闪长岩 18.花岗闪长斑岩脉 19.闪长玢岩脉 20. 整合接触地层界线 21.角度不整合地层界线 22.岩体侵入围岩界线 (箭头表示接触面倾向) 23. 101 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[R].拉萨西藏自治区国土资源厅. 第 2 章 矿床地质 13 性质不明断层 24.正断层 25. 伸展剥离断层 26..逆冲推覆断层 27.大理岩化或矽卡岩化 28.飞 来峰 29.水系 30.矿区位置 2.2 矿区地质矿区地质 2.2.1 地层地层 矿区出露地层主要为上侏罗统多底沟组,下白垩统林布宗组,少量第四系组 成的一套被动陆缘期碎屑-碳酸盐岩系(图 2-2) 。 第四系为沿沟谷分布的冰水冲洪积物(Qhpl)和沿坡分布的残坡积物 (Qhel-dl) 。冲洪积物主要分布于夏工普、牛马塘、莫古郎等沟谷,由砾/碎石、 砂砾、亚砂土等构成。 下白垩统林布宗组K1l 矿区出露的最主要地层,分布于铅山垭口-夏工普 沟-铜山顶-莫古郎以北(除北西角牛马塘一带以外) ,厚约 2500m 左右。其上部 为灰、暗灰色砂岩与板岩互层,同时发育有安山质凝灰岩及凝灰质砂岩;下部为 灰黑色粉砂岩夹碳质泥页岩,黑色的斑点板岩及灰白色的绢云母板岩。 上侏罗统多底沟组(J3d) 矿区出露的次主要地层,主要分布于铅山-铜山- 莫古郎以南区域及北西部的牛马塘一带,大约厚 1315m,主要为灰黑色中厚层灰 岩,是矿区的主要赋矿围岩。矽卡岩化发育,矿化发育于岩体与上侏罗统多底沟 组接触带附近,主要为黄铜矿、黝铜矿、辉钼矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等矿 化 ①。 成都理工大学硕士学位论文 14 图图 2-2 甲玛矿区地质图 ① 1.第四系;2.花岗岩;3.硅帽;4 楚木龙组;5.林布宗组;6 多底沟组;7.却桑温泉组;8.叶巴 组三段;9.叶巴组二段;10.矽卡岩;11 矿体;12.地层界线;13.角岩蚀变界线;14.正断层; 15.逆断层;16.斜歪倒转背斜/正常背斜;17 斜歪倒转向斜;18.水系 第 2 章 矿床地质 15 2.2.2 构造构造 (1)推覆构造 矿区的推覆构造表现为红-塔背斜,牛马塘背斜和夏工普向斜。 ①红-塔背斜 是本矿区的主褶皱,轴迹呈北西向,从红旗岭-东风垭纵贯整个矿区。红-塔 背斜南西翼靠近核部地层倾向南西,下部转为北东,倾角为 5070,北东翼岩 层倾向北东,倾角 3045,轴面倾向北东,两翼地层内部褶曲发育,为倒转的 复式背斜(图 2-3) 。 ②牛马塘背斜 位于红-塔背斜北东方向,规模相对较小,轴迹基本和红-塔背斜平行。该背 斜为一斜歪倒转背斜,南西翼地层倾角为 4075,北东翼地层倾角为 3045, 轴面倾向北东,两翼地层中的褶曲发育。背斜中间为灰岩,两侧分别为矽卡岩、 角岩。 ③夏工普向斜 位于红-塔背斜和牛马塘背斜之间,其两翼地层分别是红-塔背斜和牛马塘背 斜的一翼, 夏工普向斜的轴向亦为北西向,轴面倾向北东,为一斜歪倒转向斜。 南西翼地层倾角为 3045,北东翼地层倾角为 4075。 矿体主要发育于红-塔背斜北翼,分布于次级的牛马塘背斜和夏工普向斜部 位。 (2)滑覆构造 该滑覆位于在铜山-布朗沟-莫古郎沟一带。自南向北,滑覆体可分为滑覆 体后部带、滑覆体中部带和滑覆体前部带三部分。整个滑覆体的出露面积约为 4km 2,在主矿区内的滑覆体出露面积相对较小。 成都理工大学硕士学位论文 16 图图 2-3 甲玛矿区铜山-夏工普-塔龙尾构造示意图 ① 1.斑岩;2.板岩; 3.灰岩;4.矽卡岩化;5.大理岩化;6.角岩化;7.地层界线;8.滑覆断裂 ①滑覆体断裂 由南向北滑覆,滑覆体前缘地表显示为逆断层,后缘为正断层。在滑覆体前 缘的滑覆断裂带视宽约 30m, 该断裂显示为逆冲断裂, 断裂的产状为 180∠55。 断裂带内可见矽卡岩、角岩团块混杂,大量发育褐铁矿化。在铜山-东风垭之间 的滑覆体内可见出露宽度大于 120m 的矽卡岩,含矿性比较好。 ②滑覆体褶皱 铜山滑覆体总体可分为滑覆体前缘、滑覆体中部和滑覆体后缘褶皱,内部各 种褶皱比较发育。 滑覆体前缘褶皱滑覆体前缘有紧闭、倒转、斜歪等褶皱系,滑覆体前缘可 见冲褶曲发育,沿冲褶断发育多条矽卡岩,以主滑带的矿化矽卡岩化最为发育。 滑覆体中部褶皱可见滑脱褶皱、膝折等多种小型褶皱,总体为一斜歪的向 斜构造,滑覆体的中前部位可见比较发育的平卧褶皱。 滑覆体后部褶皱 后部褶皱以折叠褶皱发育最为特征, 可见各种的褶叠构造, 容易形成囊状矿体和分散的小矿化体。后部可见较多的滑脱褶皱和小型的褶曲 [49]。 第 2 章 矿床地质 17 2.2.3 岩浆岩岩浆岩 (1)火山岩 主要分布于墨竹工卡以南的甲玛班禅牧场沃卡一带中侏罗统叶巴组地 层中。为一个东西向狭长状喷发中心,喷发中心在甲玛一带,向东、西厚度和宽 度减小并尖灭。该带东西长约 120 km,出露宽约 4~10 km。岩石组合为流纹岩、 凝灰岩、英安岩、火山角砾岩等中酸性火山岩夹砂、灰岩和泥岩。顶部被多底沟 组或却桑温泉组T3角度不整合覆盖,底部侵入燕山晚期花岗岩。岩石普遍具变 质和蚀变现象,具片状构造,原岩矿物全部或部分蚀变为绿泥石、绿帘石、绢云 母和碳酸盐矿物。 从化学成分来看, 叶巴组火山岩具双峰式火山岩特征及与岛弧火山岩相似的 地球化学特征,表现为相对富集 LREE、LILE,亏损 HREE、HFSE,玄武岩类 的εNdt0.9610.03, 87Sr/86Sri0.7043~0.7064,英安岩的εNdt1.42~ 1.08, 87Sr/86Sri0.7038~0.7049。从微量元素和同位素成分看,玄武岩和英安 岩浆起源于俯冲带之上