西藏多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区地质特征及找矿潜力分析
作者:唐菊兴 ¹,杨欢欢 ¹,李宏伟 ²,王勤 ³,李彦波 ²,李社 ⁴,林彬 ¹,李发桥 ¹,翟建军 ⁴,唐晓倩 ³ ⁵,杨超 ³, 董玉杰 ²,李建力 ²,付雪莲 ³,陈守关 ², 袁盛朝 ⁴,王梦蝶 ¹,张琪 ⁶,张荣坤 ¹
单位:1.中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室;2.西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队,青海 格尔木;3.成都理工大学地球与行星科学学院;4.中铝西藏金龙矿业股份有限公司;5.北京中矿联咨询中心;6.中国地质大学(北京)
引 言
铜是我国重要的大宗紧缺战略性矿产资源之一,在有色金属矿产中消费量仅次于铝。近年来,我国铜消费量逐年增加,已连续16 年作为全球最大铜消费国。斑岩型铜矿床提供全球约75%的铜、50%的钼、20%的金、大部分的铼,以及少量银、碲、硒、铋、铅、锌,是铜的重要来源。西藏多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区位于西藏班公湖-怒江成矿带(以下简称“班-怒带”)北西侧,南羌塘地块南缘,主要由铁格隆南超大型斑岩-高硫化浅成低温热液型铜(金银)矿床,拿若大型斑岩-隐爆角砾岩筒型铜(金)矿床,多不杂、波龙、多不杂西等大型斑岩型铜(金)矿床,拿顿、色那等隐爆角砾岩筒型金(铜)矿床(点),地堡那木岗、尕尔勤高硫化浅成低温热液型铜(金)矿点,以及赛角、色那东等斑岩型铜金矿(化)点和中小型砂金矿床(点)组成(图1),成矿成岩时间为120 Ma。截至目前,区内探获铜资源量超2 500 万t,伴生金超520 t,伴生银3 900 t,提交铁格隆南超大型斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿床1 处,多不杂、拿若、波龙、多不杂西大型斑岩型铜金矿床4 处,斑岩型铜(金)矿化点6 处。
图1 多龙矿集区大地构造位置图及矿区地质图
近年来,多龙矿集区的成矿系统研究及矿产勘查工作均取得重大进展,使其成为班-怒带乃至青藏高原斑岩-浅成低温热液成矿系统的典型代表。然而,前期对矿集区的研究及勘查工作显示多龙矿集区的深边部仍存在较大的成矿潜力,因此,本文基于前期的研究和勘查工作,评价多龙矿集区深边部的成矿潜力,以期为下一步的找矿预测提供勘查思路。
矿区地质概况
多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区的地层以中生界为主,包括出露在东北部的上三叠统日干配错组(T3r)浅海碳酸盐岩夹碎屑沉积岩,侏罗系木嘎岗日组(JM)类复理石沉积建造,下侏罗统曲色组(J1q)和中侏罗统色哇组(J2s)长石石英砂岩、石英砂岩、泥质板岩,下白垩统美日切错组(K1m)玄武岩、玄武质安山岩、安山岩、流纹岩等火山岩,上白垩统阿布山组(K2a)磨拉石沉积建造,渐新统康托组(E3k)及第四系(Q)冲(洪)积沉积物等(图1)。
区内构造以断裂构造为主,受地表第四系沉积物覆盖率高、地层岩石露头较少等因素的影响,目前区内的构造地质特征研究较为薄弱。根据主要断裂构造线走向,矿集区内构造可分为北东-南西向断裂、北西-南东向断裂、东-西向断裂,以及由南向北的逆冲推覆构造,最早发育的为东西向断裂,先后被北东向断裂和北西向断裂切割,形成“菱块状”构造格架,大部分矿床产出于构造断裂交汇处。
区内出露的岩体以规模小、类型多为特征,其中,基性、中酸性岩株,岩脉,岩瘤呈带状、串珠状展布,主要包括:①蛇绿混杂岩残片,由枕状、团块状玄武岩组成,常与硅质岩或辉长岩岩墙共同产出于侏罗系地层中;②早白垩世基性岩,主要为辉长岩,以岩脉或岩墙形式呈近东西向不连续展布,该类型岩脉多侵位于侏罗系地层中;③早白垩世中酸性-酸性侵入岩(闪长玢岩、石英二长闪长岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩等),蚀变发育,部分发育明显的铜矿化,是矿集区主要的成矿岩体;④基性-中酸性陆相火山岩,由玄武质安山岩、安山岩、英安岩等喷出岩组成,沿北东向或北西向断续分布,是成矿后火山活动的产物,覆盖于铁格隆南等矿床之上,起到了重要的保护作用。
主要矿床地质特征
2.1 拿若斑岩-隐爆角砾岩筒型铜(金)矿床
斑岩和隐爆角砾岩筒型铜(金)矿体主要赋存于花岗闪长斑岩和下侏罗统色哇组长石石英砂岩中,少量赋存于闪长玢岩中,其中,以花岗闪长斑岩为主要的成矿斑岩体。斑岩型矿化系统位于矿区北东部,发育3 期花岗闪长斑岩体,其中前两期与矿化密切相关,闪长玢岩主要分布在斑岩系统的西侧远端,矿化较弱,蚀变包括钾化、绢云母化、青磐岩化蚀变,矿石矿物以黄铜矿为主,呈脉状、团斑状产出。隐爆角砾岩筒型矿化系统位于矿区西南侧,角砾成分主要为长石石英砂岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩,热液胶结和岩粉胶结(图3)。发育的深部钾化蚀变带和浅部硅化蚀变带均遭受后期绿泥石化的强烈叠加作用,Cu 矿化主要以浸染状、团斑状发育在胶结物和隐爆角砾岩与围岩接触带附近。
拿若矿床成矿岩浆具有高氧逸度特征,斑岩成矿系统成矿流体可分为早、中、晚3 阶段,其中,早阶段、中阶段流体均一温度为200~500 ℃,具有高温-高盐度特征,此阶段为主成矿阶段;晚阶段流体均一温度为200~300 ℃,具有低温-低盐度特征。隐爆角砾岩成矿系统可分为早、晚两阶段,早阶段流体形成于208~368 ℃,属高温-中低盐度流体;晚阶段流体形成于232~588 ℃,属中高温-中低盐度流体,成矿作用与隐爆作用后的含矿热液流入和金属元素的沉淀有关。
2.2 铁格隆南斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿床
铁格隆南矿床是多龙矿集区内品位最高、规模最大的铜矿床,是班-怒带首个达到勘探程度的世界级超千万吨级铜矿床。矿区出露地层主要包括第四系(Q)冲洪积及残坡积松散堆积物、上白垩统阿布山组(K2a)、下白垩统美日切组(K1m)及中侏罗统色哇组(J2s)。
矿床浅部发育以明矾石-高岭石-地开石-叶蜡石化蚀变和硫砷铜矿-蓝辉铜矿-铜蓝等Cu-S 二元体系矿物为主的浅成低温热液成矿系统,深部发育以绢云母化-黑云母化-钾长石化蚀变和辉钼矿、黄铜矿-斑铜矿等Cu-Fe-S 三元体系矿物为主的斑岩矿化系统(图4)。
矿床高级泥化蚀变大面积叠加在深部绢英岩化蚀变之上,且常见代表斑岩型矿化的黄铜矿被代表浅成低温热液型矿化的蓝辉铜矿、硫砷铜矿交代的现象,显示出浅成低温热液型矿化和斑岩型矿化叠加的特征。年代学研究显示,铁格隆南斑岩型矿化形成时间为123.0~118.7 Ma,浅成低温热液型矿化形成时间约为117.9 Ma。钻孔岩芯揭示110 Ma的安山质火山岩呈角度不整合覆盖在铁格隆南的成矿岩体之上,说明铁格隆南矿床在形成之时(120 Ma)至110 Ma 之间经历了抬升剥蚀过程,该剥蚀作用导致古潜水面下降,进而导致浅成低温热液型矿化叠加在斑岩型矿化之上。
铁格隆南矿床与斑岩型矿化有关的成矿流体为高氧化性、高温、高盐度的岩浆流体,从斑岩矿化阶段到浅成低温热液矿化阶段的演化过程中,成矿流体为由高温高盐度向低温低盐度过渡的以大气水为主,并混合有深部岩浆流体的强酸性、中-低温、低盐度流体。温度的降低和不同流体的混合可能是铁格隆南浅部高品位铜矿化形成的关键。
2.3 多不杂斑岩型铜(金)矿床
多不杂斑岩型铜(金)矿床是多龙矿集区内最早发现的矿床之一,以铜为主,伴生金,已达大型规模。矿区出露地层较为简单,主要为第四系(Q)、上白垩统阿布山组(K2a)、下侏罗统曲色组(J1q)及木嘎岗日岩组(JM)。
含矿岩体为花岗闪长斑岩,富钾贫钠,出露面积小,主要分布在东西向与北东向断层交汇部位。成矿岩体的锆石U-Pb 年龄为119.32±0.74~127.8±2.6 Ma,集中在120 Ma。辉钼矿Re-Os年龄为118.0±1.5 Ma。成矿斑岩体具有高氧化状态。
金属矿物以黄铜矿、黄铁矿为主,其次为斑铜矿、黝铜矿、辉钼矿、闪锌矿、磁铁矿等,非金属矿物主要包括石英、钾长石、斜长石、高岭石、多水高岭石、绢云母等(图5),发育4 类磁铁矿,高Mn、低V 的磁铁矿与多不杂矿床铜矿化关系密切。矿床从斑岩体中心向外依次发育钾硅酸盐化带→绢英岩化带→青磐岩化带蚀变,蚀变分带符合斑岩型铜矿典型蚀变分带模式,矿化主要发育在钾硅酸盐化带及绢英岩化带中。矿区北部发育逆断层F2,该断层为典型的成矿后断层,将多不杂含矿斑岩体逆冲推覆于上白垩统阿布山组之上。
多不杂矿床成矿流体以高温、高盐度、高氧化的富含成矿元素的岩浆流体为主,大气降水循环参与成矿的成分较少,但随着成矿过程的进行,大气降水的比例逐渐增加。
2.4 波龙斑岩型铜(金)矿床
波龙铜(金)矿床是继多不杂矿床之后,在班-怒带西段发现的又一大型矿床。矿区出露地层包括渐新统康托组、第四系(Q)冲洪积物、中侏罗统色哇组(J2s)以及下侏罗统曲色组(J1q)。矿区内发育两条北东向断裂构造。岩浆岩包括花岗闪长斑岩和美日切组中的安山岩、玄武质安山岩,其中,花岗闪长斑岩具有多期次侵入特征,与矿化关系密切。
金属矿物以黄铜矿为主,其次为黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁铁矿、镜铁矿等,其中,黄铜矿和黄铁矿常呈脉状、浸染状产出。发育钾长石化、硅化、黑云母化、绢云母化、泥化、石膏化、碳酸盐化、绿帘石化和绿泥石化等。与多不杂矿区相比,波龙矿区地表以发育强烈的绢云母化和泥化、硅化为特点。蚀变在地表表现为中心式面型分布,自深部至浅部分别为钾硅酸岩化带-黄铁绢英岩化带-泥化叠加黄铁绢英岩化带-青磐岩化带,以发育强烈的绢英岩化带和外围的青磐岩化带为特征。
矿区发育3 期花岗闪长斑岩,锆石U-Pb 年龄为119~120 Ma,辉钼矿Re-Os、钾长石和绢云母40Ar/39Ar 的年龄均为118~119 Ma,波龙矿床的岩浆-热液活动时限为120~118 Ma。成矿花岗闪长斑岩的氧逸度高,成矿流体演化的晚期具有大气降水的加入。
矿床成因
前人对多龙矿集区内铁格隆南、拿若、多不杂、波龙等矿床和矿化点开展了大量的成岩成矿年代学研究(图6)。矿集区内含矿斑岩体的锆石U-Pb 年龄分布在127.8±2.6 ~116.6±1.3 Ma 之间,但集中于120 Ma,表明了矿集区内与成矿有关的岩浆作用主要形成于早白垩世。辉钼矿、黄铁矿、热液黑云母、钾长石、绢云母等矿物的年代学研究结果表明(图6),多龙矿集区斑岩型矿化蚀变的年龄为122.0~115.0 Ma,铁格隆南矿床代表浅成低温热液型矿化的高级泥化带明矾石40Ar/39Ar 年龄为116.3~111.7 Ma。
矿区不含矿的闪长玢岩、花岗闪长斑岩主要分布在多不杂、拿若、赛角、拿顿等矿区,锆石U-Pb 年龄为121.6~113.1 Ma。成矿后的火山岩多集中发育于111.9~105.7 Ma,对矿床形成后的保存起到了非常重要的作用。
多龙矿集区成矿岩浆岩主要为中酸性的闪长玢岩-花岗闪长斑岩-花岗斑岩系列,属于高钾-钙碱性或钾玄岩系列,富集轻稀土和大离子亲石元素(Rb、Ba、U),亏损重稀土及高场强元素(Nb、Ta、Ti),具有典型的弧岩浆特征。
多龙矿集区形成于早白垩世班公湖-怒江洋盆北向俯冲的陆缘弧环境,其物质源区具有明显的幔源组分特征,为壳幔混合源区,可能与俯冲板片流体交代的富集岩石圈地幔部分熔融有关。俯冲板片的折返可能是多龙矿集区早白垩世铜金成矿作用的深部岩浆形成和侵位的主要动力学机制。
找矿潜力
4.1 多不杂矿区
勘查及综合研究成果显示,多不杂矿区23-15-07-00-08-16 号勘探线05 排钻孔、00 排钻孔揭露F2 断层,呈近东西走向,倾向南,倾角70°±,破碎带宽10~30 m,该断层将多不杂含矿斑岩体和矿体分割为上、下两部分,逆断层上盘的矿体被逆冲推覆于上白垩统阿布山组之上(图7),地表可见较强的孔雀石化和部分花岗闪长斑岩露头。目前揭露的多不杂矿床均位于断层上盘,多不杂矿床下部被断层错断,向南运移,尚未被揭露。宋扬等通过对多不杂矿区部署的AMT“十字”测深剖面解译不仅发现了F2 断层为一条上陡下缓的逆冲断层,而且在断层下盘4 400~4 000 m 的深度发现了疑似矿致异常,可能是被断层分割的另一半矿体。
这条成矿后构造可能类似于美国亚利桑那州圣玛纽埃-克拉玛祖矿床成矿后的构造,是造成矿体被错失的主要原因。目前,断层下盘的矿体仍未探获,是深部寻找被错失的另一半矿体以及开展深部矿产勘查工作的理论基础。
4.2 铁格隆南矿床
2023 年在铁格隆南矿床施工的超1 400 m 钻孔中发现了以往未曾发现的新地层,岩性为红棕色粉砂岩与粉砂质泥岩互层(“红层”),与上部的长石石英砂岩呈断层接触,断裂带由外到内主要由正常岩石→碎裂岩→构造角砾岩→断层泥组成,该断层使早白垩世矿体位于该“红层”沉积之上,为逆断层(图8)。该断层将原深埋的矿体逆冲推覆至浅部,并被发现和勘查评价,其下盘矿体尚未发现。矿床蚀变系统和矿化系统结构解剖显示,铁格隆南矿床可能还有一半的矿化系统尚未揭露,进一步找矿潜力巨大。该断层与多不杂矿区的F2 断层是否属于同一构造体系,该构造体系对矿区的改造作用是未来研究的重点,对矿区进一步的勘查评价具有重要的指导意义。
4.3 尕尔勤矿区
尕尔勤矿区位于多龙矿集区东侧,其北东侧地表大面积分布指示浅成低温热液型矿床的“硅帽”(图9)。发育以岩体为中心的近似环带状蚀变分带,岩体附近以硅化、强褐铁矿化、黄铁矿化、绢云母化为主;远离岩体的蚀变以绿泥石化、硅化、弱褐铁矿化为主。蚀变范围受岩体规模、产状、形态控制,蚀变类型、强弱则与岩体的距离有关。蚀变带在平面上呈近椭圆形,岩体及其附近蚀变强烈,远离岩体蚀变逐渐减弱或消失。
尕尔勤矿区浅成低温热液型矿床顶部的“硅帽”,地表露头规模约250 m×160 m,呈近椭圆状,岩石多呈紫红色、红色、灰红色,主要岩性为碧玉岩、燧石岩、多孔状石英及硅质(铁质)胶结角砾岩,“硅帽”内部岩石具块状、条带状、多孔状及角砾状构造。尕尔勤地区富集Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Hg、Mo、Tl、Se 等元素,Au、As、Sb、Hg 等元素均出现了明显异常,“硅帽”处拣块样的Au 含量可达0.3 g/t 以上。尕尔勤矿区成矿条件有利,控矿构造、岩浆作用等因素基本清楚,具有较大的找矿潜力。
4.4 地堡那木岗矿区
地堡那木岗矿区位于多龙矿集区西部,区内中酸性岩浆活动强烈,蚀变发育,地表大量发育高岭石、叶蜡石、绢云母、白云母等蚀变矿物。矿化以脉状、网脉状、浸染状铜矿化为主,发现了与高硫化浅成低温热液型矿床有关的铜蓝、蓝辉铜矿、斑铜矿等铜矿物,岩体与围岩接触带铜品位较高。
前期土壤地球化学测量圈定6 处Au、Cu 元素异常(图10)。地面高精度磁测显示地堡那木岗矿区北侧的“环状”异常可能为古火山机构,土壤地球化学测量显示,该地区Au 具有三级浓度分带,峰值高达132 ppb,元素异常组合为Au-As-Pb-W-Mo-Ag,显示出斑岩成矿系统中内带元素的组合特征,异常与物探异常的套合情况良好。该区域具有较完整的铁染和羟基三级分带特征,铁染及羟基套合情况良好,羟基蚀变类型以镁羟基蚀变为主。地面高光谱蚀变矿物填图也表明,其主要蚀变矿物为明矾石+高岭石+石膏±地开石等,符合浅成低温热液型矿化的蚀变矿物组合特征。围绕该火山口的区域是下一步找矿勘查的重点地区。
结 论
1)矿集区形成于早白垩世(120 Ma)班公湖-怒江洋盆北向俯冲的陆缘弧环境,物质源区为壳幔混合源区,成矿岩浆岩主要为中酸性的闪长玢岩-花岗闪长斑岩-花岗斑岩系列,典型的弧岩浆特征。俯冲板片的折返是多龙矿集区形成的主要动力学机制,成矿后110 Ma 的安山质火山岩的覆盖对矿床的保存起到重要作用。
2)多不杂矿区F2 逆断层将矿体分割成上、下两部分,下部分矿体是找矿重点;铁格隆南深钻揭露了由南向北的逆冲断层,该逆冲断层将矿体推覆到“红层”沉积之上,其下盘是寻找另一半隐伏矿体的方向。区内逆冲断层对矿床的改造作用是未来研究的重点,对进一步的勘查评价具有重要的指导意义。
3)尕尔勤矿区大面积发育指示浅成低温热液型矿化的“硅帽”,明显富集Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu 等元素,Au、As、Sb、Hg 等呈现较好的元素组合异常,具有寻找浅成低温热液型矿床的潜力;地堡那木岗矿区大量发育高岭石、叶蜡石、绢云母、白云母等蚀变矿物,铜矿物以铜蓝、蓝辉铜矿、斑铜矿等为主,具有高硫化浅成低温热液型矿床的特征,区内物探、化探、遥感异常套合良好,具有良好的找矿潜力。
第一作者简介
唐菊兴:男,一级研究员,从事矿床学和固体矿产勘查与评价研究工作。单位:中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室。
通讯作者简介
杨欢欢:女,副研究员,从事斑岩型铜(金)矿床改造-保存机制研究以及成矿潜力评价。单位:中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室。
李宏伟:男,地质矿产工程师,主要从事矿产勘查与评价工作。单位:西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队。
引用格式
唐菊兴,杨欢欢,李宏伟,等.西藏多龙斑岩-浅成低温热液型铜(金)矿集区地质特征及找矿潜力分析[J].中国矿业,2024,33(6):1-13.
TANG Juxing,YANG Huanhuan,LI Hongwei,et al.
Geological characteristics and prospecting potential analysis of Duolong porphyry-epithermal copper(gold) ore district in Tibet[J].China Mining Magazine,2024,33(6):1-13.
下载全文
识别二维码 查看全文
《中国矿业》(China Mining Magazine)创刊于1992年,月刊,中国矿业联合会主管、主办,《中国矿业》杂志社有限公司编辑、出版的覆盖矿业全产业链的具有广泛影响力的综合类科技期刊,是中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊(A),也是自然资源领域高质量科技期刊分级目录T2级期刊、地球科学领域高质量科技期刊分级目录T2级期刊、煤炭领域高质量科技期刊分级目录T2级期刊、岩土力学与工程地质领域高质量科技期刊分级目录CT3级期刊,被科技期刊世界影响力指数(WJCI)报告(Q2区)、中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)、万方数据、中国期刊全文数据库(CJFD)、中文科技期刊数据库、超星期刊域出版平台、瑞典开放存取期刊目录数据库(DOAJ)、美国化学文摘数据库(CA)、美国全学科学术全文数据库(EBSCO)、日本科学技术振兴机构数据库(JST)、哥白尼索引期刊数据库(ICI World of Journals)、哥白尼精选数据库(ICI Master List)、乌利希期刊指南数据库(Ulrichsweb)等国内外重要数据库收录。