西藏多龍礦集區(qū)鐵格隆南銅（金銀）礦床榮那礦段安山巖成巖背景：來自鋯石U-Pb年代學、巖石地球化學的證據(jù)
作者：曹建國
安山巖最早由Buch創(chuàng)名于南美安第斯山，是地球上分布比較廣泛的一類熔巖。世界上陸相火山的主要噴出物中有61%為安山質巖漿漿，廣泛分布于活動大陸邊緣、造山帶及現(xiàn)代島弧地區(qū)，也可以產(chǎn)出于板內(nèi)伸展環(huán)境、大洋中脊和板內(nèi)裂谷等非造山環(huán)境。俯沖帶是形成安山巖最重要的場所，在這個構造背景下的巖漿作用形成的巖漿約占全球總的巖漿釋放量的15%，除此之外，也有部分安山巖分布于大陸內(nèi)部（如大陸裂谷）及洋中脊。一般認為，形成于俯沖帶的安山巖是由洋殼物質或受流體交代的地幔楔物質部分熔融產(chǎn)生的安山質巖漿所形成的。
位于西藏多龍礦集區(qū)的鐵格隆南礦床榮那礦段分布有較大面積安山巖，是鐵格隆南超大型斑巖一淺成低溫熱液型銅（金）礦體的直接蓋層，該安山巖亦可作為多龍礦集區(qū)重要的找礦標志之一。但截至目前，其成巖時代、巖漿源區(qū)及其在鐵格隆南礦床的形成與保存過程中的作用等尚無系統(tǒng)的研究。有報告稱在多龍礦集區(qū)西部地堡那木崗地區(qū)的美日切錯組安山巖中測得鋯石U-Pb諧和年齡為(120.89±0.91) Ma，在多不雜礦區(qū)西側的玄武安山巖中測得7顆鋯石U-Pb諧和年齡為(105.7±1.7) Ma (MSWD=1.2)，4顆鋯石U- Pb諧和年齡為(121.5土2.4) Ma (MSWD=0.32)，并認為是班公湖一怒江洋洋殼向北俯沖到南羌塘地塊之下所造成的o；另有報告認為美日切錯組安山巖主要形成于洋殼俯沖期俯沖帶后緣的擠壓背景下的局部“拉張盆地”環(huán)境；報道了在榮那地區(qū)英安巖中獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(111±1.4) Ma，并認為早白堊世中期班公湖一怒江洋洋盆并未完全閉合，仍存在向北的俯沖作用。以上研究雖對多龍礦集區(qū)的安山巖有所涉及，但顯然存在爭議，且均未涉及相關火山巖源區(qū)特征的討論，以及該套火山巖對于多龍地區(qū)斑巖成礦系統(tǒng)銅（金）礦床的改造、保存的重要性均未給予必要的重視。
為此，本文以出露于鐵格隆南礦床榮那礦段的安山巖為研究對象，通過野外地質調(diào)查及巖相學研究、鋯石U-Pb年代學、巖石地球化學特征研究，結合詳細鉆孔巖心編錄成果，探討鐵格隆南礦床榮那礦段安山巖的成巖時代、巖漿源區(qū)特征及其在鐵格隆南斑巖一淺成低溫熱液型銅（金）礦床的形成、改造與保存過程的重要作用。
1 區(qū)域構造背景及樣品巖相學特征
班公湖一怒江縫合帶分別以日土一改則一丁青斷裂、班公湖一康托一茲格塘錯斷裂為南北兩界，橫亙于青藏高原中部，是羌塘地體和岡底斯地體重要的分界線(圖1-a)。受中特提斯洋發(fā)展演化的影響，班公湖一怒江縫合帶及其兩側主要由一系列增生雜巖帶和巖漿巖帶構成。多龍礦集區(qū)即位于班公湖一怒江縫合帶北側羌塘弧盆系扎普一多不扎巖漿巖帶東段，以深水陸棚一盆地斜坡沉積環(huán)境的中一下侏羅統(tǒng)曲色組和色哇組的細碎屑巖，與枕狀玄武巖、輝綠巖墻等組合為特征(圖l-b)。
下白堊統(tǒng)美日切錯組(K1m)整體為一套安山（玢）巖一火山碎屑巖組合，是本文的研究重點�；鹕綆r中菱形節(jié)理發(fā)育，形成于陸地環(huán)境，為一套陸相火山噴發(fā)溢流相火山巖。該套火山巖主要沿地堡那木崗一榮那一賽角及賽角一尕爾勤呈NE向和NW向展布，常呈不規(guī)則狀或串珠狀不整合覆蓋于侏羅系碎屑巖或剝蝕出來的礦化花崗閃長巖之上。
鐵格隆南礦床榮那礦段安山巖具斑狀結構，塊狀構造（圖2-a、b），由斑晶(20%～25%)，基質(75%~80%)及少量磁鐵礦(1%)組成。斑晶主要為斜長石、角閃石和黑云母，偶見鉀長石斑晶(圖2-c)，斜長石斑晶呈長板狀或柱狀，顆粒大小不一，鏡下長度從1～10 mm不等，可見聚片雙晶(圖2-b)，部分絹云母化，角閃石斑晶多呈粒狀或長柱狀(圖2-b)，粒徑從0.8～4 mm不等，單偏鏡下呈淺綠色或綠色，具明顯多色性，部分可見2組解理，礦物邊緣發(fā)生氧化形成暗化邊；黑云母斑晶呈片狀、板狀，具多色性，部分與角閃石共生�；|為安山結構(圖2-c)，主要成分以斜長石及少量磁鐵礦等副礦物為主。另外，長石斑晶大多具有熔蝕環(huán)邊，且部分斑晶邊緣熔蝕呈港灣狀(圖2-d)。
2樣品采集與分析方法
本批樣品中，選擇l件安山巖樣品用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測試。樣品采自榮那溝北側鐵格隆南礦區(qū)ZK2404施工位置附近的山頂安山巖露頭。另有9件用于主量、微量元素分析，其中4件采集于榮那溝北側，1件采集于榮那溝南側山頂，4件采集于礦區(qū)北東側拿若山西麓呈串珠狀產(chǎn)出的安山巖中(圖l-b)，采樣坐標：東經(jīng)83°30'22”，北緯32°52’36”，野外定名均為安山巖，樣品新鮮（圖2-a），新鮮面呈紫紅色，巖石均無礦化，蝕變、脈體不發(fā)育。
鋯石分選工作由廊坊市宇能巖石礦物分選技術服務有限公司完成。樣品按照常規(guī)粉碎淘洗后，經(jīng)浮選和電磁選后，在雙目鏡下人工挑選純度在99%以上的鋯石。鋯石的制靶和透射光、反射光、陰極發(fā)光照相在北京鋯年領航科技有限公司完成。在此基礎上觀察鋯石的內(nèi)部結構，避開包裹體和裂隙進行選點。樣品測年工作在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室內(nèi)完成，采用LA-MC-ICP-MS進行鋯石U- Pb同位素定年測試，詳細流程及原理參見文獻。測試數(shù)據(jù)采用Isplot v3.75程序進行處理完成。
對9件樣品進行主、微量元素分析。在對樣品去除風化殼后，用破碎機粉碎，再用球磨儀研磨至粒徑小于200目的粉末狀，用于主量元素和微量元素分析。樣品的測試分析在西南冶金分析測試所完成，主量元素用X射線熒光光譜法(XRF)測試，分析儀器為Axios X熒光儀，分析精度2%，微量元素使用ICP-MS測試，分析儀器為NexION 300x ICP-MS，分析精度優(yōu)于5%。
3分析結果
3.1鋯石U-Pb同位素年代學
本文對1件安山巖樣品(RN-GS01)中的23顆鋯石進行了鋯石U-Pb定年（表1）。樣品中鋯石多呈自形一半自形短柱狀，長寬比1：l～3：1，透明度好，表面光滑，顆粒大多在50～150 um。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示具有明顯巖漿成因的韻律環(huán)帶（圖3-a)。對安山巖樣品23顆鋯石23個點進行了鋯石U-Pb同位素分析，測點都選擇在韻律環(huán)帶結構清晰的部位，并避開裂隙及包裹體。在所測的23個測點中，3個測點(RN-GS01.12、RN- GS01.22、RN-GS01.23)的207Pb/235U和206Pb/238U年齡不諧和，1個測點(RN-GS01.19)Th/U比值小于0.07，屬變質成因鋯石，1個測點(RN- GS01.20)所測年齡較大((395.8±5.9) Ma)，可能為巖漿作用過程中捕獲的早期繼承鋯石(圖3-b)。剔除以上5個測點，其余18個測點均位于U-Pb諧和線上或其附近，諧和度較好。18顆鋯石的Th/U比值均大于0.3，說明其屬于巖漿鋯石。
據(jù)測試結果，1 8顆鋯石的206Pb/238U表面年齡介于106.9～112.2 Ma,在置信度為95%時的加權平均年齡為(110.1士0.7) Ma (MSWD=2.3)，代表了榮那安山巖的成巖年齡。
3.2巖石地球化學特征
本次研究對榮那地區(qū)9件安山巖樣品進行了全巖主量元素、微量元素和稀土元素分析，樣品分析結果及主要巖石地球化學特征參數(shù)見表2。
3.2.1主量元素地球化學特征
9件安山巖樣品Si02含量為59.5%～61.48%，平均值為60.48%，全堿(Na2O+K2O)含量6.02%~6.63%，平均值為6.30%，K20含量在2.48%～3.11%變化，Al：0，含量為16.14%～17.11%，平均值為16.5%，接近典型島弧火山巖(Al2O3為17.1%～17.8%)；Ti02含量介于0.82%～0.96%，平均值為0.88%，低于大陸裂谷堿性玄武巖Ti0：平均值(2.2%)和鈣堿性系列安山巖平均值(1.16%)，與島弧區(qū)鈣堿性火山巖(0.58%～0.85%)相似;Mg0變化范圍在1.72%～2.69%，Mg#值中等，為36.45～44.78(表2)，以上巖石地球化學特征顯示榮那安山巖具有弧火山巖的特征。在TAS圖解中9件樣品均落入安山巖區(qū)域，位于亞堿性范疇（圖4-a），在K2O- Si02圖解上樣品均位于高鉀鈣堿性系列巖石范圍(圖4-b)。
3.2.2微量元素地球化學特征
從稀土元素分析數(shù)據(jù)看（表2），榮那安山巖稀土元素總量(∑REE)偏低，介于114 x10-6～143 X10-6，在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(圖5-a)上，各樣品顯示出良好的一致性，自Ce元素向右，各元素的含量下降很快，表現(xiàn)出活動大陸邊緣的特征，輕稀土元素相對富集且輕、重稀土元素之間存在較強的分餾作用((La/Yb)N為8.04～12.5，平均10.6)，配分曲線整體右傾，Eu顯示出弱的負異常(8Eu=0.85～1.03)，表明其具有相同源區(qū)，與正常島弧火山巖一致。輕稀土元素內(nèi)部之間分餾作用明顯((La/Sm)N=3.59～4.01)，而重稀土元素分餾不明顯((Gd/Yb)N=1.56～2.42)。
榮那安山巖微量元素主要特征列于表3，并與安第斯地區(qū)、大陸島弧、大洋島弧的低鉀安山巖和其他安山巖的有關數(shù)值進行對比表明研究區(qū)安山巖微量元素特征與大陸島弧和安第斯地區(qū)安山巖相似，更相似于大陸島弧安山巖。微量元素具高Sr(平均值大于400xl0-6)和低Yb(平均值小于1.9xl0-6)、Y(平均值小于29.9 x10-6)，高Sr/Y比值和低Rb/Sr比值。在球粒隕石標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5-b)上，各樣品的分布型式同樣具有良好的一致性，均富集Ba、Rb、Th、K等大離子親石元素(LILE)，相對虧損Ta、Nb、P、Ti等高場強元素(HFSE)，顯示出與俯沖作用有關的火山巖的特征，樣品具有Rb正異常和明顯的Zr、Hf負異常，說明該安山巖形成的環(huán)境為俯沖島弧環(huán)境。
4討論
4.1安山巖的形成時代及其在礦床形成、保存中的作用
通過安山巖年代學研究，獲得了榮那安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(110.1±0.7) Ma，代表其成巖年齡為早白堊世。此結果與前人在該地區(qū)的英安巖中獲得的SHRIMP鋯石U- Pb年齡(111±1.4) Ma基本一致。而在此安山巖覆蓋之下的鐵格隆南礦床榮那礦段的礦體中獲含礦花崗閃長斑巖形成年代為(115.87±0.41) Ma，含礦石英閃長石英閃長玢巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(120.2±1.0) Ma,此2組數(shù)據(jù)為該礦床的成巖年齡，獲輝鉬礦Re—Os等時線年齡(119.0±1.4) Ma，為鐵格隆南礦床的早期成礦年齡。
同時，根據(jù)詳細的鉆孔巖心編錄成果顯示，安山巖底部存在一套古風化殼，表明該安山巖的形成應晚于鐵格隆南礦床的成巖和成礦時間，顯示其是在鐵格隆南礦床形成、礦體出露地表接受剝蝕之后，安山巖噴發(fā)并角度不整合覆蓋于礦體之上，是該高硫型淺成低溫熱液型銅（金）礦體得以保存基本完好的重要條件之一。
也即是意味著在最后一期成礦(116 Ma)之后，拉薩地體此時可能與南羌塘地體已經(jīng)發(fā)生了碰撞拼貼，導致地殼抬升，致使形成較淺的疊加在斑巖型礦體之上的淺成低溫熱液型銅（金）礦體及其上的中下侏羅統(tǒng)色哇組圍巖接受剝蝕。從成礦深度判斷，此時礦床的剝蝕深度已經(jīng)超過500 m，也即是在(116~110) Ma的6 Ma期間，羌塘地體南緣已經(jīng)接受了約500 m的剝蝕。羌塘南緣是否受拉薩地體與南羌塘地體發(fā)生強烈的碰撞拼貼的影響并已經(jīng)發(fā)生一定規(guī)模的初始隆升？還需要深入的研究。
4.2安山質巖漿的源區(qū)特征
有學者提出，下地殼鐵鎂質巖石未與地幔發(fā)生相互作用，直接部分熔融形成的巖漿，或單純的基性巖石部分熔融形成的巖漿，其Mg值不會超過45，而Mg#>60和Ni>lOOxl0-6的高鎂安山質巖漿很可能與地幔橄欖石是平衡的，代表了地幔熔體。榮那安山巖的Mg#值平均值為41.64，表明其可能由俯沖洋殼板片巖石部分熔融形成。根據(jù)Pb-Pb/Ce圖解(圖6)判斷，榮那安山巖樣品主要源區(qū)為大洋玄武巖區(qū)，表明其安山巖源區(qū)可能為大洋板片巖石。
微量元素地球化學特征顯示，該地區(qū)安山巖樣品均富集Ba、Rb、Th、K等大離子親石元素(LILE)，相對虧損Ta、Nb、P、Ti等高場強元素(HFSE)。在Y-Sr/Y圖解（圖7）中，所有樣品均落入經(jīng)典島弧安山巖一英安巖一流紋巖區(qū)域，顯示出島弧火山巖的特征，也能夠說明該安山巖源區(qū)可能與洋殼俯沖板片有關這套具有洋殼沖板片性質的安山質巖漿形成的地球動力學背景，是羌塘地體與拉薩地體碰撞拼貼過程中，下插到南羌塘地體之下的班公湖一怒江洋俯沖板片脫水重熔，巖漿上侵的結果呢？還是早白堊世中期班公湖一怒江洋洋盆并未完全閉合，仍存在向北的俯沖作用，形成的安山巖漿？還需要進一鄉(xiāng)研究。
作為地殼混染指數(shù)，當La/ Nb＜＜l、La/Ta<＜22時，地殼的混染可以忽略不計。榮那地區(qū)安山巖的La Nb值在1.11～5.41，平均值為2.93; La/Ta值在28．59～54.81，平均值為41.31，可能代表了源區(qū)有地專物質的參與，或者在巖漿上侵過程中存在后期陸殼物質的混染。
從La-La/Sm圖解（圖8）看，榮那安山巖樣品大致沿斜線分布，認為其源巖應為部分熔融作用的產(chǎn)物。
根據(jù)以上特征綜合分析認為，榮那安山巖的源區(qū)應為單一源區(qū)，其形成應為洋殼俯沖板片在未與地幔物質發(fā)生相互作用的情況下部分熔融并在巖漿上升過程中混染了地殼物質。
4.3安山巖產(chǎn)出的構造環(huán)境
根據(jù)全巖主、微量元素地球化學特征研究，榮那安山巖表現(xiàn)出活動大陸邊緣的特征，并相似于大陸島弧安山巖，樣品富集LILE，相對虧損HFSE，Eu弱負異常，顯示出弧火山巖的親緣性，說明其物質組成具有形成環(huán)境為俯沖島弧的特點。利用La/Yb- Sc/Ni圖解識別出低鉀大洋島弧安山巖、其他大洋島弧安山巖、大陸島弧安山巖和安第斯型活動大陸邊緣安山巖等四種類型。在該圖解中（圖9），安山巖樣品全部落入安第斯型活動大陸邊緣安山巖區(qū)中，表明榮那安山巖產(chǎn)出于活動大陸邊緣環(huán)境。
巖石地球化學研究顯示，榮那安山巖屬于高鉀鈣堿性系列，與傳統(tǒng)的以低鉀、中鉀鈣堿性火山巖為主的島弧火山巖和典型的鈣堿性碰撞后弧火山巖不同，而與秘魯南部和智利北部的中安第斯火山巖具有很強的相似性。安山巖樣品的La/Yb比值均大于2，顯示出活動大陸邊緣火山巖的性質。
綜上所述，榮那安山巖的巖石地球化學研究表明該安山巖屬一套典型的大陸邊緣型島弧火山巖，形成于班公湖一怒江洋向北俯沖的消減帶環(huán)境，是在此動力學背景下所誘發(fā)的巖漿產(chǎn)物。
5結論
本文在開展野外地質調(diào)查的基礎上，通過對出露于鐵格隆南礦床榮那礦段的安山巖巖相學、年代學、巖石地球化學及構造環(huán)境、巖漿源區(qū)、巖石成因及與鐵格隆南礦床成礦關系等方面的研究，得出如下結論：
(1)鐵格隆南礦床榮那礦段的安山巖主要形成于(110.1±0.7) Ma，表明其成巖年齡為早白堊世，該安山巖的形成晚于鐵格隆南礦床的成巖和成礦時間，是鐵格隆南礦床得以完好保存的必要條件。
(2)巖石地球化學研究表明，榮那安山巖屬高鉀鈣堿性系列巖石，輕、重稀土元素之間分餾作用較強，Eu弱負異常，富集LILE，相對虧損HFSE，表明該安山巖的形成環(huán)境為俯沖島弧環(huán)境。
(3)安山巖的巖石成因應為洋殼俯沖板片在未與地幔物質發(fā)生相互作用的情況下，部分熔融并在巖漿上升過程中混染地殼物質所形成。
(4)榮那安山巖屬一套典型的大陸邊緣型島弧火山巖，形成于班公湖一怒江洋向北俯沖的消減帶環(huán)境，是在此動力學背景下所誘發(fā)的巖漿產(chǎn)物。
致謝：筆者及所在的科研團隊在野外工作、生活期間得到了中鋁西藏礦業(yè)有限公司及西藏金龍礦業(yè)股份有限公司的大力支持和協(xié)助，匿名審稿專家及責任編輯楊艷老師對論文提出了寶貴修改意見，在此一并表示感謝。
5提要：
本文主要對出露與西藏多龍礦集區(qū)鐵格隆南礦區(qū)榮那礦段的安山巖開展了鋯石U-Pb定年、巖石地球化學測試，旨在確定該套火山巖的成巖年齡及其形成的構造背景。安山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb加權平均年齡為(110.1±0.7) Ma (MSWD=2.3)，代表了其成巖年齡。巖石Si02為59.5%～61.48%; Al：03為16.14%～17.11%; Na：O+K20為6.02%—6.63%; Mg#值中等，微量元素富集Ba、Rb、Th、K等大離子親石元素，相對虧損Ta、Nb、P、Ti等高場強元素，具有Rb正異常和明顯的Zr、Hf負異常，據(jù)此認為該安山巖屬高鉀鈣堿性系列巖石，具有活動大陸邊緣火山巖的性質，是班公湖一怒江洋北向俯沖，拉薩地體與羌塘地體碰撞拼貼過程中所誘發(fā)的巖漿產(chǎn)物。結合其他資料分析認為，此安山巖的成巖時間應晚于鐵格隆南高硫型淺成低溫熱液銅（金）礦床的成巖和成礦時間，是該礦床得以良好保存的重要條件。
