西藏达布斑岩铜钼矿床成矿流体演化特征分析

发布时间：2015-01-01 11:51

 

【摘要】 达布斑岩铜钼矿床位于冈底斯斑岩铜矿带中部。本文通过手标本及光薄片观察、流体包裹体测温、H-O同位素组成和激光拉曼分析研究，确定了矿床主要蚀变及矿化类型，约束了热液流体的物理化学条件，查明了成矿流体演化过程以及成矿物质迁移沉淀机制。通过野外地质观察和室内显微镜下研究，根据矿物蚀变特征，达布斑岩铜矿具有斑岩型矿床典型的围岩蚀变：钾硅酸盐化、绢云母化、青磐岩化、粘土化。成矿过程大致可分为三个阶段：早阶段发育石英-钾长石-黄铜矿、石英-黑云母-黄铜矿等脉体；中阶段发育石英-辉钼矿-黄铁矿-黄铜矿等脉体，是主成矿阶段；晚阶段主要是石英-黄铁矿脉。脉体中发育不同类型的包裹体。根据气泡充填度的不同，将包裹体主要分为三类：富气相包裹体（VL）、富液相包裹体（LV）和含子晶多相包裹体（S），且发现三种类型包裹体共存，显示出了沸腾包裹体的特征。经激光拉曼（LRM）测定分析达布矿床从早阶段到晚阶段的流体包裹体的气相成分中普遍含有CO2，高盐度流体包裹体中除含有石盐、钾盐、磷灰石等透明子矿物外，还有黄铜矿、赤铁矿等不透明子矿物的存在。流体包裹体H2O的δOV-SMOW值为5.8~7.0‰,δDV-SMOW值为-87~-122‰，显示达布矿床成矿各阶段流体以岩浆热液为主。达布矿床早阶段脉体中的VL型包裹体是成矿流体最早记录，其均一温度高达474℃，盐度均值约为9.2w%NaCleqv，成矿流体的盐度与驱龙早期脉体中的富气相包裹体的盐度相似，成矿流体是从岩浆房中出溶出来的一种高温、中等盐度且富含CO2的超临界流体，流体为NaCl-CO2-H2O体系。流体通过减压，开始发生分离，分离成低盐度的富气相流体和高盐度富液相流体，且高盐度富液相流体比低盐度的富气相流体的金属携带能力强。成矿元素的沉淀可能并非是温度降低的结果，而是压力降低，发生的流体沸腾导致的。

第 1章 引言

 

1.1 选题依据

本文以教育部长江学者与创新团队项目《西藏高原地质作用与找矿评价》及中央高校基本科研业务费专项资金资助项目《冈底斯达布斑岩铜矿赋矿建造与成矿动力学背景》为依托，意在研究达布矿床岩浆出溶流体的物理化学条件，通过测定流体包裹体的均一温度，获得盐度和压力，依此来精确的厘定流体性质和蚀变矿化的关系，了解铜钼以及金等成矿元素的迁移沉淀机制。

冈底斯成矿带是我国最重要的斑岩铜矿带，是在陆-陆碰撞机制下形成的。该带上的斑岩型铜矿的不仅在深部岩浆活动过程以及地球动力学背景方面有独特的标志，在成矿流体方面也是相对特别的。前人对其开展过大量的研究工作，也取得了一些丰硕的成果（莫宣学，2005；郑有业2004；侯增谦，2003a；2004a；2005；Hou Z Q，2004；曲晓明，2001；2002；李光明，2004）。冈底斯成矿带上发育了很多岩浆-热液成因的矿床，当然关于矿床岩浆-热液阶段的特征及演化方面也取得了一定相应的进展（张绮玲等，2003；李光明等，2007；谢玉玲等，2009；杨志明，2008；周云等，2011；罗茂澄，2012）。有些学者在达布矿床已经做过一些相应的研究，如地质特征、流体性质及成矿时代等（张绮玲，2003；连玉，2008；郑高峰，2011），但是在矿床成矿流体成分、出溶及成矿机制方面仍存在不足。

因此，本文通过研究达布斑岩铜钼矿床中承载着大量流体信息的脉体及流体包裹体进行了详细的研究。研究达布斑岩铜钼矿床的成矿流体演化及运移、金属沉淀机制，不仅为冈底斯其他斑岩矿床还有其他相似地区的相同类型矿床的流体研究提供新的思路和想法，同时进一步加深对陆陆碰撞环境下形成的斑岩矿床成矿作用的认识。

 

1.2 斑岩铜矿研究现状

成矿流体是成矿过程中最重要的地质因素，是研究斑岩型矿床不可或缺的部分。成矿流体是成矿物质储存和运移的载体，更是沟通的桥梁，将矿源场、运移场和储矿场联系在一起 (翟裕生，1999)。成矿流体在岩浆房出溶后，随着温度、压力等因素的变化，在各个阶段形成不同的脉体类型。脉体形成于整个热液演化过程，因此脉体是成矿流体演化的证据，是研究蚀变与矿化流体的最好载体和切入点（杨志明，2009）。世界范围内，斑岩铜矿主要产出在两种构造背景下，即洋壳俯冲环境和陆-陆碰撞环境。对于斑岩型矿床脉体期次的划分，还没有一个统一的认识，不同学者提出了不同的划分方法。

前人在研究俯冲环境下产出的斑岩铜矿的成矿阶段时，将成矿阶段的脉体按照脉体的特征，划分为三个阶段。智利的 EI Salvador 矿床的成矿阶段分为三个阶段，按照时间演化从早到晚分划为 A、B、D 脉。A 脉主要为石英-钾长石-硫化物±硬石膏脉，有些脉体并含有少量的黑云母（Gustafs，1975），石英脉体周围会发育钾长石蚀变晕，常为条纹长石，蚀变晕比较窄且不太连续；B脉主要为石英-硬石膏-硫化物，英粒度相对较粗并且表现出细长的垂直脉壁生长的趋势，缺乏蚀变晕，硫化物大量沉淀，主要为辉钼矿，黄铜矿；D 脉主要为硫化物-硬石膏以及少量的石英，硫化物黄铁矿占主要优势，发育长石分解蚀变晕。美国的bingham  Cu-Mo-Au 矿床，脉体的划分也大致分为三个阶段，大致发育了三类脉体，主要为早期的石英网状脉，钾长石化和周围的黑云母化蚀变强烈，中期的石英-辉钼矿脉，笔耕文化推荐期刊，晚期的黄铁矿-石英脉，脉体两侧的绢云母化蚀变强烈（Marianne，2010）。最早期的包裹体代表着初始成矿流体的性质，早期无矿石英脉中发育的流体包裹体捕获了含CO2单一相流体，盐度在2-12wt% NaCleqv。初始流体是携带相当数量 Cu 等成矿元素的含 CO2单一相流体(Landtwing，2002) 从深部岩浆房出溶并且上升（Redmond，2004）。

 

第 2章 区域地质

 

达布矿区位于冈底斯陆缘火山岛弧构造带中部，雅鲁藏布江缝合带的北缘，其一级大地构造单元属冈底斯-念青唐古拉褶皱系（图2-1）。冈底斯经历了多个演化阶段，从特提斯弧盆系统、欧亚大陆与印度大陆碰撞到青藏高原隆升等多个构造体制后，形成于拉萨地体南缘的中新世构造-岩浆成矿带。尤其是大量的中新世含矿斑岩侵入到较古老的冈底斯花岗岩基以及二叠纪－新近纪地层中，在冈底斯带的中东段形成了长达400km的斑岩铜矿带，形成于碰撞后地壳局部伸展环境。

 

 

 

2.1 地层

冈底斯成矿带的地层从下到上主要分为两个部分，即下伏的结晶基底和上覆的沉积盖层。基底形成在中元古代-早寒武世，奥陶纪以后的地层为沉积盖层。冈底斯带的地层可划分为三个地层单元，即前奥陶系构造地层、石炭系-古近系沉积构造地层、第四系构造地层。

前寒武系的地层主要为念青唐古拉群，该群的厚度最大可达5000m，主要为沉积带的复理石变质形成等。奥陶系地层是绿片岩相-角闪岩相的一套变质岩，出露不全。其下部地层的岩性主要为绿帘绿泥钠长石片岩、角闪绿帘石片岩、绿泥石片岩夹薄层大理岩透镜体，中部主要的为石英片岩和阳起石片岩，上部主要以块状石英岩为主。

石炭系-古近系构造地层单元主要为滨海-浅海沉积。冈底斯出露的最老地层为下石炭统，与下伏地层的接触关系为断层接触，下石炭统的岩性主要为变质长石石英砂岩（谢国刚，2004）。二叠系的地层主要是陆源碎屑岩。下二叠统的地层主要为洛巴堆组，该组下部为灰岩夹砂岩，上部主要为火山岩夹杂着板岩等，厚约1200m。上二叠统地层出露较少，主要为细砂岩和粉砂岩。上三叠统地层大多分布在拉萨地块的东南缘，主要是含基性火山岩的火山碎屑沉积组成。中侏罗统的地层为叶巴组，主要分布在拉萨-墨竹工卡之间，该时期的地层岩性主要为玄武质熔结凝灰岩、浅变质玄武岩等（耿全如，2005）。上侏罗统的地层，其下部为砂砾岩、砂岩夹火山岩的一套沉积岩组合，上部是中厚层状泥灰岩，局部夹砂岩或粉砂岩。白垩纪的地层在区域内分布广泛。古近系主要是由中酸性和偏碱性火山岩组成。

第四系分布广泛，基本上由湖相沉积、冰水沉积、冲积物等组成。

 

2.2 岩浆岩

冈底斯带岩浆岩主要由新近纪、古近纪、白垩纪、侏罗纪、三叠纪等的中酸性侵入岩组成，其中发生的岩浆事件主要包括印度洋板块向亚洲板块下俯冲、印度-欧亚板块碰撞以及后碰撞时期的基性-超基性岩浆侵入活动。

冈底斯的火山岩主要分布于石炭纪-第三纪地层之中。中晚侏罗世-早白垩世火山岩遍布整个冈底斯带。从西到东，西部以玄武岩夹少量熔岩为主，东部以安山岩、玄武安山岩为主。

冈底斯带的侵入岩多样，且较复杂，呈东西向的带状分布。侵入岩从基性到酸性均有发育，其出露面积约为11万平方米。较早的为晚侏罗世-白垩纪岩浆活动。此次的岩浆活动较剧烈，岩石组合复杂，主要石英闪长岩、钾长花岗岩，与雅鲁藏布江蛇绿岩带近平行展布。印度-亚洲陆陆碰撞在冈底斯形成一条长约1000km的林子宗火山岩系，由安山岩和熔结凝灰岩组成，年龄在60~40Ma之间，总体属钙碱性岩石系列，是一套壳源白云母花岗岩-钾质钙碱性花岗岩、花岗岩-辉长岩和幔源玄武质次火山岩-辉绿岩脉组合。在晚碰撞造山时期，由于遭受陆内造山、地壳变形的作用，冈底斯南部的地区岩浆活动出现间断。在后碰撞的较早的时期，拉萨地块发育了逆冲断裂带，在较晚的阶段，地壳发生伸展并发育裂陷。岩浆作用集中在冈底斯岩浆岩带，形成一些较小的侵入岩体。岩石类型主要为二长花岗斑岩，其次是花岗闪长斑岩，年龄介于20~10Ma。

 

第3章 矿床地质........ 11

3.1  地层............ 11

3.2  岩浆岩.................. 11

3.3  构造........... 12

第4章 流体包裹体研究........... 22

4.1  样品采集和研究方法......... 22

4.2  流体包裹体类型............... 22

4.3  流体包裹体的分布及显微测温结果......... 23

第5章 同位素研究............. 37

5.1  样品采集及测试方法.... 37

5.2  氢、氧同位素组成............. 37

 

第 6章 流体来源、性质及沉淀机制

 

6.1 岩浆-热液流体的性质及来源

石英达布矿床石英斑晶包裹体中呈负晶形状气相包裹体，其均一温度变化介于 359~404℃，盐度 4.18~14.18  w%NaCl，早期的成矿流体均一温度变化334~474℃，盐度范围  4.49~14.87  w%NaCl，可能代表着从岩浆中出溶流体的特征。达布矿床早期与钾硅酸盐化的脉体中的VL型包裹体是成矿流体最早记录，其均一温度高达474℃，盐度均值约为9.2 w%NaCleqv，成矿流体的盐度与驱龙早期脉体中的富气相包裹体的盐度相似，从表4-2中的测温数据和4-3中的盐度、压力数据可以推测，成矿流体是从岩浆中出溶出来的一种高温、中等盐度且富含CO2的超临界流体，成矿流体随着压力的降低，从岩浆中出溶出来的流体开始分离，分离成低盐度的富气相流体和高盐度的富液相流体。

根据达布斑岩铜矿床的富气相包裹体（VL）、富液相包裹体（LV）、含子晶多相包裹体（S）密切共生（图4-1），且各类包裹体均一温度非常接近（表3），表明成矿流体发生过沸腾。在其他矿床如冲江、厅宫、玉龙、德兴等斑岩铜钼矿床，沸腾现象也是广泛存在的（芮宗瑶，1984；2003；杨志明，2005；谢玉玲，2006），在所测的达布矿床包裹体范围内，有些包裹体的冰点最低可达-21.2℃（表4），要低于 NaCl-H2O 体系的共结点温度（-20.8℃），这可能是因为该流体体系中存在K-。

 

第 7章 结论

（1）达布斑岩铜矿具有斑岩型矿床典型的围岩蚀变，从早到晚依次是钾硅酸盐化-青磐岩化-绢云母化-粘土化。成矿过程从早到晚三个阶段：早阶段发育与钾硅酸盐化有关的石英-钾长石-黄铜矿、石英-黑云母-黄铜矿等脉体；中阶段发育石英-辉钼矿-黄铁矿-黄铜矿等脉体，是主成矿阶段；晚阶段石英-黄铁矿等脉。

（2）矿床发育VL、LV、S三种类型包裹体，且发现共存的现象，显示了沸腾包裹体的特征。达布矿床早期与钾硅酸盐化的脉体中的VL型包裹体是成矿流体最早记录，其均一温度高达474℃，盐度均值约为9.2 w%NaCleqv，成矿流体的盐度与驱龙早期脉体中的富气相包裹体的盐度相似，是从岩浆房中出溶出来的一种高温、中等盐度且富含CO2的超临界流体，流体为NaCl-CO2-H2O 体系。流体通过减压沸腾，流体开始分离，分离成低盐度的富气相流体和高盐度的富液相流体，且高盐度的富液相流体的金属携带能力要强于低盐度富液相流体,通过持续的减压沸腾，成矿物质发生沉淀。

（3）达布矿床的从早期到晚期的流体包裹体的气相成分中普遍含有 CO2，高盐度流体包裹体中除含有石盐、钾盐、磷灰石等透明子矿物外，还有黄铜矿、赤铁矿等不透明子矿物的存在。

（4）达布矿床流体H2O 的 δOV-SMOW值5.8~7.0‰,δDV-SMOW值为-87~-122‰，显示达布矿床成矿流体从早期到晚期以岩浆热液为主，晚期几乎没受大气降水影响或者影响较小。

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本文编号：10983