地质通报  2020, Vol. 39 Issue (5): 712-727  
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徐崇文, 魏俊浩, 周红智, 赵旭, 张松涛, 李文君. 东昆仑东段那更康切尔银矿硫-铅同位素特征与找矿模型[J]. 地质通报, 2020, 39(5): 712-727.
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Xu C W, Wei J H, Zhou H Z, Zhao X, Zhang S T, Li W J. S-Pb isotope characteristics and prospecting model of the Nagengkangqieer silver deposit in the eastern segment of East Kunlun Mountain[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(5): 712-727.
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基金项目

中国地质调查局项目《青海都兰沟里金矿整装勘查区矿产地质调查与找矿预测》(编号:DD20190159-05)和国家自然科学基金项目《辽宁五龙金矿田岩浆深部演化与金成矿作用:年代学及微区地球化学制约》(批准号:41772071)

作者简介

徐崇文(1994-), 男, 在读硕士生, 矿产普查与勘探专业。E-mail:chongwenx@163.com

通讯作者

周红智(1991-), 男, 博士, 矿产普查与勘探专业。E-mail:zhzszxs@163.com

文章历史

收稿日期: 2019-04-29
修订日期: 2019-10-23
东昆仑东段那更康切尔银矿硫-铅同位素特征与找矿模型
徐崇文1, 魏俊浩1, 周红智1, 赵旭1, 张松涛2, 李文君2    
1. 中国地质大学(武汉)资源学院, 湖北 武汉 430074;
2. 青海省有色第三地质勘查院, 青海 西宁 810012
摘要: 那更康切尔银矿是东昆仑造山带的大型热液脉型独立银矿床,有望达到超大型规模。以矿区地质特征为研究基础,开展硫化物硫-铅同位素、二长花岗岩和花岗闪长岩铅同位素研究,探讨成矿物质来源及两类岩体与成矿的关系。矿区硫化物样品(黄铁矿、方铅矿和闪锌矿)的δ34S值介于-6.1‰~3.9‰之间,主体δ34S值介于-4‰~2.1‰之间,数值集中,指示成矿物质硫源具有深源岩浆硫的特征。矿石铅同位素组成中206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb的变化范围分别为18.28~18.62、15.6~15.73、38.38~39.1,矿石铅具有壳幔混合源的特点。矿区内二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为239±1 Ma,(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i、(208Pb/204Pb)i值分别为18.389~18.585、15.638~15.648、38.288~38.558;花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为252±1 Ma,(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i、(208Pb/204Pb)i值分别为18.348~18.447、15.625~15.629、38.394~38.412,铅同位素组成投图显示成矿与2类岩浆岩关系较弱,与区域上鄂拉山组火山岩呈较明显的线性相关。那更康切尔银矿与邻区哈日扎铅锌银矿床具有相似的成矿物质来源,硫源具有同一性,且矿石铅同位素组成表现出很明显的线性关系,表明2个矿床的成矿物质具有相近或相似的源区或演化过程。成矿地质条件、成矿物质来源及成矿流体特征均表明两者属中-低温热液脉型矿床。综合本文及前人对那更康切尔银矿床的研究,构建了成矿模式和找矿模型,为区域内同类型银矿床的找矿工作提供了指导作用。
关键词: 硫-铅同位素    东昆仑    那更康切尔    哈日扎    成矿模式    找矿模型    
S-Pb isotope characteristics and prospecting model of the Nagengkangqieer silver deposit in the eastern segment of East Kunlun Mountain
XU Chongwen1, WEI Junhao1, ZHOU Hongzhi1, ZHAO Xu1, ZHANG Songtao2, LI Wenjun2    
1. School of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China;
2. Qinghai Non-ferrous Third Geological Exploration Institute, Xining 810012, Qinghai, China
Abstract: The Nagengkangqieer silver deposit is a large-sized hydrothermal vein-type independent deposit expected to become a superlarge silver deposit.Based on the study of geological characteristics of the mining area, the authors investigated the ore-forming material source and the relationship between the two types of magmatic rock and mineralization by studying the S-Pb isotopes of the ore sulfide and the Pb isotope of the monzonitic granite and granodiorite.The δ34S values of the sulfide samples(pyrite, galena and sphalerite)range from -6.1‰ to 3.9‰, mainly from -4‰ to 2.1‰.The concentrated values suggest that the ore-forming material(sulfur source)had the characteristics of deep source magma sulfur.The 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb and 208Pb/204Pb values of sulfides range from 18.28 to 18.62, 15.6 to 15.73 and 38.38 to 39.1, respectively.The LA-ICP-MS zircon U-Pb age of the monzonitic granite in the mining area is 239±1 Ma, and the (206Pb/204Pb)i, (207Pb/204Pb)i, (208Pb/204Pb)i values of the monzonitic granite range from 18.389 to 18.585, 15.638 to 15.648 and 38.288 to 38.558, respectively.The LA-ICP-MS zircon U-Pb age of granodiorite is 252±1 Ma, and the (206Pb/204Pb)i, (207Pb/204Pb)i, (208Pb/204Pb)i values of the granodiorite range from 18.348 to 18.447, 15.625 to 15.629 and 38.394 to 38.412, respectively.The lead isotope composition plot shows that the ore-forming process had weak relationship with the two types of magmatic rocks, and it had obvious linear correlation with the volcanic rocks of the Erlashan Formation in this area.A comparative analysis of the neighboring Harzhaz lead-zinc-silver deposit which had similar sources of ore-forming materials shows that the sulfur source was identical, and the Pb isotopic composition of the ore exhibits a distinct linear relationship, indicating that the ore-forming materials of the two deposits had the similar source region or evolution process.The ore-forming geological conditions, ore-forming material sources and fluid characteristics of the two deposits indicate that the two deposits are both medium and low temperature hydrothermal vein deposits.On the basis of the research conducted by the authors and previous researchers, the metallogenic model and prospecting model were constructed to provide guidance in search for the same type of silver deposits in this area.
Key words: S-Pb isotopes    East Kunlun orogenic belt    Nagengkangqieer    Harizha    metallogenic model    prospecting mode    

东昆仑造山带是中国西部重要的矿产资源基地,成矿作用类型复杂、矿种丰富多样[1],已发现五龙沟、开荒北、大场、沟里等金矿床,以及夏日哈木超大型铜镍矿床、白干湖大型钨(锡)矿床、卡尔却卡大型铜多金属矿床、那更康切尔大型独立银矿等[2](图 1-b)。其中,那更康切尔银矿的发现是该区银矿勘探工作取得的最主要突破,近几年,银矿成为该区重要的找矿方向。目前东昆仑东段地区以银矿为主的矿床主要有那更康切尔银矿床、坑得弄舍金银铅锌多金属矿床、哈日扎铅锌银矿床、什多龙铅锌银矿床、索拉沟银多金属矿床[4-8]。其中,那更康切尔银矿床的银资源量最丰富。

图 1 东昆仑造山带位置(a,据参考文献[3]修改)和东昆仑地区地质简图(b,据参考文献[2]修改) Fig.1 Location of the East Kunlun orogenic belt(a)and geological map of the East Kunlun area(b)

那更康切尔银矿床位于东昆仑东段,由于矿床类型独特,银资源丰富,研究程度较低而备受关注。该矿床是目前东昆仑造山带中首个大型独立银矿床,已探明“332+333+334”银金属资源量共计逾4500 t,具有成为超大型矿床的潜力。矿体赋存在金水口岩群变质岩和鄂拉山组火山岩中,围岩蚀变特征、银矿物种类、成矿流体温度等在不同的赋矿地层中表现出较明显的差异[9], 查明矿床地质特征、矿床成因等问题是指导该大型银矿床深边部找矿工作的重要基础。

前人对那更康切尔银矿床的地质特征、成矿物质来源、成矿流体特征、控矿因素、找矿远景及方向等开展了研究[6, 10-11]。李敏同等[6]认为,该矿床的成矿物质主要来源于岩浆作用,其成矿流体亦与岩浆作用关系密切,矿床与区域晚古生代花岗岩可能存在成因上的联系。杨涛等[10]通过研究矿区地质背景、矿床地质、矿体地质特征、土壤地球化学特征,分析控矿因素及找矿方向,探讨矿床成因,认为该矿床属浅成低温热液矿床,与三叠纪陆相火山活动有关,受NW向断裂控制。但仍存在以下问题:①对于该矿床成矿物质来源大致分为2类观点:一类是岩浆作用,另一类是火山岩。但区内岩浆活动期次较多,成矿与哪期岩浆活动有关尚不明确,成矿与矿区西北部花岗闪长岩和二长花岗岩是否存在成因上的联系尚不清楚。另外,鄂拉山组火山岩是否为成矿提供了物质来源亦不清楚。②成矿模式与找矿模型相结合才有可能最大限度地发挥找矿作用,成矿模式与找矿模型的构建是目前找矿工作急需解决的问题。

本文通过锆石U-Pb年代学、矿石硫-铅同位素、矿区岩体铅同位素研究,结合前人的研究成果,探讨那更康切尔银矿成矿物质来源,以及矿区内岩体与成矿的关系,总结矿床成因,建立矿床成矿模式,并通过综合分析控矿因素及找矿标志,建立找矿模型。同时,与区域其他银矿进行对比,加强对东昆仑东段地区银矿床成因的认识,为矿区外围及邻区同类型矿床如那更康切尔北、各玛龙、肉早某日等地区的找矿工作提供参考。

1 区域地质背景

昆仑造山带是中央造山带的重要组成部分之一,被左行走滑的阿尔金断裂错断, 分为东、西昆仑2个造山带[12]。东昆仑造山带位于柴达木地块与巴颜喀拉构造带之间,青藏高原北缘[13](图 1-a)。以昆中、昆南2条近EW向深大断裂为界,将东昆仑造山带由北向南划分为昆北地体,昆南地体、巴颜喀拉地体3个主要的构造单元[13]。那更康切尔银矿位于东昆仑东段昆北地体,地层包括古元古界金水口岩群角闪岩相变质岩、奥陶系—志留系变质岩、泥盆系—侏罗系不连续火山岩及沉积岩。元古宙—中生代侵入岩均有不同程度的出露,其中,以早古生代和晚古生代—早中生代岩浆活动最发育,这2期岩浆活动与区内大规模成矿关系密切[14-17]。区内构造活动强烈,以近EW向的断裂构造为主,主要由昆北断裂带、昆中断裂带、昆南断裂带及其次级构造组成[18],形成了优越的成矿地质环境(图 1-b)。

2 矿床地质特征 2.1 矿区地质

矿区位于东昆仑东段,昆中断裂北侧,矿区出露地层包括古元古界金水口岩群(Pt1J)、上三叠统鄂拉山组(T3e)及第四系(Q)。金水口岩群(Pt1J)主要岩性为黑云角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、云母石英片岩。鄂拉山组为一套陆相火山碎屑岩建造,主要岩性为流纹岩、玄武岩、安山岩及火山角砾岩,国显正等[19]报道了矿区内流纹斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为217±3 Ma,为壳幔相互作用的产物,形成于晚三叠世造山后的伸展环境。第四系为砾石及河漫滩堆积物(图 2)。

图 2 那更康切尔银矿矿区地质图 Fig.2 Geological map of the Nagengkangqieer silver mining area 1—二长花岗岩;2—花岗闪长岩;3—长英岩脉;4—花岗岩脉;5—辉绿岩脉;6—闪长岩脉;7—斜长花岗岩脉;8—花岗闪长岩脉;9—辉长岩脉;10—实测断层及编号;11—推测断层;12—逆断层及编号;13—见矿钻孔位置及编号;14—银矿体;15—银矿化体;16—金矿体;17—矿化蚀变带;18—河流;19—鄂拉山组流纹斑岩采样位置及年龄[16];20—岩体采样位置及年龄;Q—第四系砾石及河漫滩堆积物;T3eλ—鄂拉山组流纹岩;T3eβ—鄂拉山组玄武岩;T3eα—鄂拉山组安山岩;T3evb—鄂拉山组火山角砾岩;T3eξ—鄂拉山组英安岩;Pt1Jsch—金水口岩群云母石英片岩;Pt1Jgn—金水口岩群片麻岩

受昆中断裂构造的影响,矿区发育众多的张性和张扭性断裂,具多期活动的特点。以NW向、近EW向、NE向断裂及矿区的环形构造为主控矿构造。其中F1、F3断裂控制矿区内主矿体。

F1是矿区内最主要的断裂破碎带,为Ⅰ号、Ⅱ号矿带的控矿构造,呈NW—SE向延伸,位于矿区中部,贯穿矿区,其发育次级构造F1-1、F1-2。断层破碎带中常形成构造角砾岩、构造糜棱岩。矿化、蚀变强烈,地表可见较强的褐铁矿化、黑色软锰矿化、黄钾铁钒、硅化、泥化、高岭土化等(图版Ⅰ)。

F3是Ⅲ号矿化带控矿构造,呈NW—SE向延伸,位于矿区西南部,岩石十分破碎,矿化、蚀变强烈,见较强的褐铁矿化、黑色软锰矿化、硅化、黄钾铁钒化和高岭土化。

矿区内发育的侵入岩主要为早三叠世二长花岗岩(T1ηγ)和花岗闪长岩(T1γδ),其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为239±1 Ma和252±1 Ma(图 3,未发表数据),呈岩株产出于矿区西北部。花岗闪长岩侵入金水口岩群(Pt1J),与鄂拉山组(T3e)流纹岩呈不整合接触。岩脉主要分布在金水口岩群的裂隙中,包括长英脉、辉绿岩脉、闪长岩脉、斜长花岗岩脉及花岗岩脉,岩脉长轴方向与矿区内构造线方向基本一致,呈NW向、NE向、近EW向。

图 3 矿区岩体锆石U-Pb年龄谐和图及年龄加权平均值图(数据未发表) Fig.3 Zircon U-Pb concordia diagram and weighted ages of magma rocks in the mining area
2.2 矿体地质

矿区目前共圈出9个银矿(化)带,34条银矿(化)体,另外,新发现金矿(化)体2条。矿体主要赋存在金水口岩群的构造碎裂岩和构造角砾岩和鄂拉山组流纹岩中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿带赋存于金水口岩群中,矿带呈NW向延伸,其中以Ⅱ号矿脉的规模最大,长约4.0 km,宽100~200 m,银矿石平均品位为157.78~247.75 g/t。Ⅳ、Ⅵ号矿带赋存在鄂拉山组中,呈环形展布,Ⅳ号矿带中的富矿体(Ⅳ-2)平均品位为1152.58 g/t,Ⅵ号矿带中矿体(Ⅵ-1)平均品位为2655.01 g/t(图 2)。矿体呈脉状,似层状,走向与断裂破碎带走向一致,控制的最大斜深为410 m。主矿体整体向SW向陡倾,自西南向东南,倾向逐渐变为NE向,倾角55°~87°。矿体明显受NW向、NE向断裂及环形构造带控制,在断裂构造交汇处、构造带产状变化处等应力减弱地段为最有利成矿地段,常形成厚大的富银矿体、且多伴生铅锌矿,在地表主要表现为较强锰矿化、强硅化(图 2图 4)。

图 4 7号勘探线剖面图(a)和48号勘探线剖面图(b)(剖面位置见图 2) Fig.4 Geological section along No.7 exploration line(a)and geological section along No.48 exploration line(b) T3eλ—鄂拉山组流纹岩;Pt1Jsch—金水口岩群云母石英片岩;Pt1Jgn—金水口岩群片麻岩
2.3 矿石组构

矿石构造主要为网脉状构造(图版Ⅱ-a)、皱纹状构造(图版Ⅱ-b)、团块状构造(图版Ⅱ-c)、浸染状构造(图版Ⅱ-cd)、条带状构造、角砾状构造等。主要金属矿物包括自然银、辉银矿、银黝铜矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、黝锡矿,非金属矿物以石英、石墨、方解石为主,镜下可见石墨穿插晶形较好的黄铁矿(图版Ⅱ-j),矿石结构包括固溶体分离结构(图版Ⅱ-e)、包含结构(图版Ⅱ-f)、尖角状交代结构(图版Ⅱ-fghi)、交代残余结构(图版Ⅱ-g)、共结边结构(图版Ⅱ-hk)、镶边结构(图版Ⅱ-i)、穿插结构(图版Ⅱ-j)、揉皱结构(图版Ⅱ-j)、网状结构(图版Ⅱ-l)、骸晶结构、碎裂结构。赋存于金水口岩群中的石墨具有明显的揉皱变形和定向排列。不同赋矿地层中矿体银赋存状态不同,赋存于金水口岩群中的银矿物主要为自然银、辉银矿,赋存于鄂拉山组中的银矿物较复杂,主要包括自然银、螺硫银矿、淡红银矿、火硫锑银矿、辉锑银矿、银黝铜矿、黝锑银矿等[9]

图版Ⅰ a.软锰矿化;b.褐铁矿化;c.黄铁矿化;d.硅化、绿泥石化;e.绿泥石化、绿帘石化;f.高岭土化;g.碳酸岩化;h.绿泥石化、弱绿帘石化;i.黄铁矿化。Py—黄铁矿;Cal—方解石;Chl—绿泥石;Epi—绿帘石
2.4 围岩蚀变

矿体主要赋存在金水口岩群和鄂拉山组断裂破碎带中。通过野外地质调查及钻孔调研发现,金水口岩群中矿体的围岩主要为黑云斜长角闪片麻岩,围岩蚀变类型包括硅化、绢云母化、碳酸岩化、褐铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、高岭土化等;鄂拉山组中矿体的围岩主要为碎裂流纹岩和流纹质火山角砾岩,近矿围岩普遍较破碎,蚀变较强,破碎带外围地段构造片理化发育,围岩蚀变类型主要有强高岭土化、硅化、绢云母化、绿帘石化等。矿化蚀变主要包括黄铁矿化、褐铁矿化和软锰矿化(图版Ⅰ)。其中,黄铁矿化和硅化与银矿化具有密切的关系,直接反映了热液活动的强弱。地表破碎带中的强软锰矿化和硅化是重要的找矿标志。

图版Ⅱ a.网脉状构造碎裂岩;b.金水口岩群中皱纹状矿石;c.石英脉中团块状、星点状硫化物;d.浸染状黄铁矿、毒砂;f.乳浊状、叶片状黄铜矿、磁黄铁矿沿闪锌矿两组解理定向分布;g.自然银交代方铅矿,辉铜矿交代方铅矿、闪锌矿呈尖角状交代结构;h.毒砂早于闪锌矿形成,辉铜矿和方铅矿沿闪锌矿裂隙充填交代;i.辉铜矿沿黄铜矿边缘交代呈镶边结构j.石墨穿插自形黄铁矿;k.银黝铜矿呈尖角状交代闪锌矿,与方铅矿呈共结边结构;l.闪锌矿沿着黄铁矿粒间充交代呈网状。Py—黄铁矿;Sph—闪锌矿;Gn—方铅矿;Slv—自然银;Ccp—黄铜矿;Cc—辉铜矿;Po—磁黄天矿;Apy—毒砂;Mrc—白铁矿;Td—银黝铜矿;Gr—石墨;Q—石英
2.5 成矿阶段

根据矿石中主要金属矿物、结构构造、矿物共生组合及其相互穿插、交代关系,将那更康切尔银矿的成矿阶段分为热液成矿期和表生期,热液期又进一步划分为:①石英-黄铁矿阶段,主要以脉状-网脉状、团块状、星点状等分布于石英中,黄铁矿结晶程度较好,呈颗粒状集合体充填在裂隙中;②石英-黄铁矿-方铅矿-闪锌矿阶段,以黄铁矿、方铅矿和闪锌矿为主,黄铁矿由于韧性变形作用拉长呈拔丝状,有一定白铁矿化,黄铜矿、磁黄铁矿呈叶片状、乳滴状分布在闪锌矿中,脉石以石英为主;③石英-银多金属硫化物阶段,该阶段为银的主矿化阶段,主要金属矿物包括自然银、辉银矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、黄铜矿、银黝铜矿、黝锡矿;④碳酸盐-黄铁矿阶段,主要金属矿物包括黄铁矿、闪锌矿,以星点状、稀疏浸染状分布于方解石中,局部黄铁矿以团块状的形态产出,局部可见少量方铅矿。表生期以褐铁矿、软锰矿为主(图 5)。

图 5 那更康切尔银矿床成矿阶段及矿物生成顺序 Fig.5 Metallogenic stage and sequence of mineral formation of the Nagengkangqieer silver deposit
3 样品采集与测试方法

本次研究共采集了9件样品,主要为钻孔岩心样,挑选出黄铁矿5件,方铅矿4件,并对这9件硫化物样品进行了硫-铅同位素分析,矿区二长花岗岩、花岗闪长岩分别采集了3件样品开展全岩铅同位素测试。

样品分析测试工作均在核工业北京地质研究院测试中心完成。硫同位素测试仪器为MAT-251型质谱仪,在1000 ℃真空环境的马弗炉内,将黄铁矿和方铅矿分别混合不同比例的CuO(黄铁矿:CuO=1/8,方铅矿:CuO=1/2)反应15 min,然后在MAT-251型质谱仪上测试样品的硫同位素组成,相对标准为V-CDT,δ34S测定值的精密度优于0.1‰。

矿石和全岩铅同位素组成测试仪器型号为ISOPROBE-T,测试环境的相对湿度和温度分别为40%和22 ℃,用三酸将样品分解后,采用树脂交换法分离出铅,蒸干后进行铅同位素测量,测试精度为:1 μg铅的204Pb/206Pb < 0.05%,208Pb/206Pb≤0.005%。

4 测试结果 4.1 硫同位素特征

5件黄铁矿δ34S变化范围为-1.9‰~3.9‰,平均值为0.24‰;4件方铅矿δ34S变化范围为-4.0‰~-1.4‰,平均值为-2.475‰。结合李敏同等[2]对那更康切尔银矿床16件硫化物硫同位素的测试分析(表 1),矿区13件黄铁矿的δ34S变化范围为-3.5~3.9‰之间,平均值为-0.77‰;7件方铅矿的δ34S变化范围为-6.1~-1.4‰,平均值为-3.18‰;3件闪锌矿的δ34S变化范围为-2.2~-2.4‰,平均值为-2.3‰。各类硫化物矿物的δ34S值特征见图 6,三类硫化物矿物的δ34S值介于-6.1‰~3.9‰之间,变化范围较窄,总体呈现明显的单峰塔式分布特点(图 6),表明该矿床矿石硫均一化程度较高,硫同位素相对富集,与一般硫同位素平衡交换的顺序总体趋势一致,即表 2中各硫化物的δ34S值总体符合δ34SPy34SSp34SGn的硫同位素平衡分馏趋势,表明各硫化物中的硫同位素可能达到分馏平衡[20]

表 1 那更康切尔银矿矿石矿物硫同位素组成 Table 1 Sulfur isotopic composition of ore sulfides from the Nagengkangqieer silver deposit
图 6 那更康切尔-哈日扎硫同位素组成频率直方图 Fig.6 Sulfur isotopic composition frequency histogram of the Nagengkangqieer silver deposit and the Harizha lead-zinc-silver deposit
表 2 那更康切尔银矿矿石矿物铅同位素组成 Table 2 Lead isotopic composition of ore sulfides from the Nagengkangqieer silver deposit
4.2 铅同位素特征

那更康切尔银矿矿石及矿区内2类岩浆岩全岩铅同位素组成见表 2。9件硫化物样品的206Pb/204Pb值变化范围为18.287~18.398,平均值为18.320;207Pb/204Pb值为15.609~15.663,平均值为15.634;208Pb/204Pb值为38.412~38.599,平均值为38.503。矿石铅同位素的比值较稳定,且变化范围较小,显示普通铅的特征。计算求得的μ值为9.49~9.60,平均值为9.54,ω值范围为36.86~38.17,平均值为37.61。

一般来说,硫化物及长石中Th、U含量甚微,当其形成后Th和U衰变产生的放射性成因铅含量少, 对铅同位素组成的影响可以忽略[21-22], 而岩浆岩中含一定量的Th和U,成岩后衰变产生的放射性成因铅对铅同位素的组成会产生一定程度的影响, 故需对全岩铅样品的铅同位素组成进行校正[22]

本次获得二长花岗岩和花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为239±1 Ma、252±1 Ma。结合2类岩体配套全岩微量元素测试分析中U、Th、Pb的含量进行校正后,得到岩体的铅同位素组成。

二长花岗岩校正后的(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i、(208Pb/204Pb)i值分别为18.389~18.585、15.638~15.648、38.288~38.558,花岗闪长岩校正后的(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i、(208Pb/204Pb)i值分别为18.348~18.447、15.625~15.629、38.394~38.412。

5 讨论 5.1 硫的来源

硫同位素研究在成矿物质来源示踪方面应用较广,也是矿床成因研究的重要问题。Ohmoto[23]提出的硫同位素分馏模式认为,热液矿物的硫同位素组成受总硫同位素组成、氧逸度(fo2)、pH值、离子强度和温度的影响。那更康切尔银矿床矿物组合相对简单,野外和镜下均未见硫酸盐矿物,可认为硫化物矿物的平均δ34S值基本近似代表成矿热液的δ34S∑S[23]

一般认为硫的来源主要有3种:①幔源或深源硫(δ34S=0±3‰);②海水硫(δ34S=20‰);③地壳硫[24-25]。其中地壳硫来源复杂,同位素值变化较大,主要以负值δ34S为特征。那更康切尔银矿硫化物矿物的δ34S平均值为-1.64‰,反映硫源具有深源硫的特点。从硫同位素组成频率直方图(图 6)看,2个矿床硫化物的δ34S值具有明显的均一性,且哈日扎铅锌银矿床硫化物的δ34S平均值为-2.37‰,表明2个矿床硫源具有同一性,主要来自深源硫。

与东昆仑东段典型的银多金属矿床相比,那更康切尔银矿床矿石硫同位素的组成与哈日扎、索拉沟矿床矿石硫同位素的组成基本一致,反映区域上硫来源的一致性(图 7)。

图 7 东昆仑东段银多金属矿床硫同位素组成分布(矿床数据来源同表 1, 其他数据据参考文献[26]) Fig.7 Sulfur isotopic composition distribution of silver polymetallic deposits in eastern segment of East Kunlun
5.2 铅的来源

矿石铅组成反映了原始热液中金属物质源区的U-Th-Pb体系及其初始铅同位素组成特征,铅组成主要受源区初始铅、U/Pb、Th/U值、形成时间等因素的制约,基本不受形成后所处地球化学环境的影响,可通过对矿石铅同位素组成的分析逆推源区U-Th-Pb体系特征,从而获得有关成矿物质来源的信息[27]

那更康切尔银矿床矿石铅较集中,总体落在造山带增长线附近及其上方,且具有明显的线性特征(图 8),表明矿石铅中包含上地壳成分,计算求得的μ值范围为9.47~9.71,介于上地壳(μ≈14.98)与地幔(μ≈8.44)物质之间[24],表明矿石铅具有壳幔混合源的特点。矿区内出露的二长花岗岩和花岗闪长岩测得的全岩铅同位素结果,经校正后,将结果(表 2)进行投图(图 8),矿石铅同位素明显大于矿区内2类岩体的全岩铅同位素,但两者无明显的线性关系,表明两者可能为不同的源区或演化过程,可能仅为成矿提供了热源。李敏同等[6]认为,那更康切尔银矿与晚古生代花岗岩可能存在成因上的联系,但投图表明,两者无明显的相关性。铅源可能与鄂拉山组火山岩有关。

图 8 矿石硫化物铅同位素组成(上地壳和造山带演化曲线据参考文献[28];那更康切尔银矿部分数据据参考文献[6];哈日扎铅锌银矿数据据参考文献[5];区域晚古生代岩浆岩铅同位素数据据参考文献[29-35];鄂拉山组火山岩数据据参考文献) Fig.8 Pb isotopic composition of ore sulfides

朱炳泉等[36]提出的应用Δβ-Δγ作成因分类,对于矿石铅成因的探讨具有重要的示踪意义,根据不同类型岩石铅和不同成因矿石铅,将不同成因类型的矿石铅的Δβ-Δγ变化范围划分成10种成因铅。将计算结果(表 2)进行Δβ-Δγ成因分类投图,样品点落在上地壳铅和上地壳与地幔混合带的俯冲带铅(岩浆作用)范围(图 9),且呈明显的线性特征,该特征与Zartmanand Doe铅构造模式图中样品的分布特征基本一致。

图 9 那更康切尔银矿床铅同位素Δβγ成因分类图解(底图据参考文献[36]; 那更康切尔银矿部分数据据参考文献[6];哈日扎铅锌银矿数据据参考文献[5]) Fig.9 Δβγ diagram of genetic classification of lead isotopes from the Nagengkangqieer silver deposit 1—地幔源铅;2—上地壳铅;3—上地壳与地幔混合带的俯冲带铅(3a—岩浆作用;3b—沉积作用);4—化学沉积型铅;5—海底热水作用铅;6—中-深变质作用铅;7—深变质下地壳铅;8—造山铅;9—古老页岩上地壳铅;10—退变质铅

哈日扎铅锌银矿床位于那更康切尔银矿北西向约30 km处,该矿床矿石铅的特征与那更康切尔银矿床的矿石铅的特征基本一致,且2个矿床的矿石样品在矿石硫化物铅同位素组成图(图 8)和Δβ-Δγ成因分类图(图 9)中均呈现明显的线性特征,表明矿石成矿物质可能具有相同源区或演化过程。张斌等[5]认为,哈日扎矿床物质来源主要来自于下地壳的部分熔融,并有幔源物质的参与,本文讨论的那更康切尔银矿床的物质来源亦具有壳幔混合源的特点。

6 成矿模式

目前,未有关于该矿床成矿年龄的报道。国显正等[19]通过赋矿围岩(流纹斑岩)的成岩年龄(217±3 Ma)限定成矿年龄,认为成矿年龄与流纹斑岩同期或晚于成岩年龄。而矿区内花岗闪长岩和二长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为252±1 Ma、239±1 Ma,成岩年龄均早于流纹斑岩。成岩年龄及岩体铅同位素组成特征均表明,成矿物质来源与矿区内2期岩浆活动无明显关系,可能为成矿提供了热源和驱动力。

前人对那更康切尔银矿石英流体包裹体的研究表明,金水口岩群中石英流体包裹体均一温度集中于275~295℃,鄂拉山组中则主要集中于155~215℃。两者流体盐度差异较小,前者主要集中于4.5%~6.5%,后者主要集中于5.5%~6.5%,前者成矿流体性质属于中温、低盐度,后者属于低温、低盐度流体[9]。李敏同等[6]通过方解石碳-氧同位素特征研究认为,成矿流体主要与岩浆作用有关,并受一定程度大气降水的影响。

那更康切尔银矿硫化物矿物δ34S值变化范围较窄且具有明显单峰塔式分布的特点,介于-6.1‰~3.9‰之间,平均值为-1.64‰,反映硫源具有深源硫的特点,且均一化程度较高。矿石铅同位素组成表明,该矿床铅源具有壳幔混合源的特点。

东昆仑造山带内有众多矿种,已发现金、银、铜、镍、钴、铅、锌、钨、钼、铁等众多金属矿床(点),前人对该地区成岩成矿年代学进行了诸多研究,其中印支期成岩成矿事件占区内重要地位[16]

早印支期后期, 随着阿尼玛卿洋的关闭, 洋壳俯冲作用停止, 整个东昆仑地区转入陆内活动阶段[17, 37-38]。该阶段发生了强烈的构造岩浆活动,为成矿提供了重要的地质基础。印支晚期,整个东昆仑地区主要处于后碰撞构造环境,开始从挤压构造体制向伸展构造体制转化,由于岩石圈拆沉及幔源岩浆的底侵作用,区内岩石圈减薄[39],壳-幔大规模相互作用可能为金属成矿提供大量成矿物质,形成了一系列热液矿床[19]。从表 3可看出,东昆仑东段斑岩型矿床的成岩成矿年龄基本相近,介于222~230 Ma之间,为印支晚期岩浆作用和成矿作用的产物。

表 3 东昆仑东段印支晚期斑岩型矿床成岩成矿年龄数据 Table 3 Late Indosinian of magmatic and mineralization age for porphyry deposits in eastern segment of East Kunlun

综合本文及前人研究成果建立了该矿床可能的成矿模式(图 10),总体而言,印支晚期强烈的壳幔混合作用为该矿床成矿作用提供了重要基础。那更康切尔银矿位于昆中断裂北侧,受其影响派生了较多次级断裂,为成矿流体的运移及成矿物质的沉淀提供了通道和有利成矿空间,强烈的壳幔相互作用为成矿提供了含矿岩浆,随着岩浆体系物理-化学条件改变,熔体与富含水和挥发性组分的流体发生分离,形成含有不同元素组合的成矿流体,成矿流体主要由岩浆水组成,并混有大气降水,成矿流体沿断裂上升,并进一步与不同围岩发生反应,形成那更康切尔银矿[19]

图 10 那更康切尔银矿成矿模式图 Fig.10 Metallogenic model of the Nagengkangqieer silver deposit 1—鄂拉山组安山岩;2—鄂拉山组流纹岩;3—金水口岩群云母石英片岩;4—金水口岩群片麻岩;5—二长花岗岩;6—花岗闪长岩;7—长英岩脉;8—实测断层;9—推测断层;10—逆断层及编号;11—银矿体;12—金矿体;13—矿化蚀变带

陈晓东等[45]通过对2个不同赋矿层位中成矿物质、成矿流体来源的对比研究,认为该矿床具有2种成矿模式,金水口岩群中的成矿物质来源于花岗闪长斑岩,成矿作用发生在中三叠世晚期东昆仑同裂隙阶段,鄂拉山组中的成矿物质来源于地壳物质重熔产生的火山岩浆。热液型矿床深部常发育斑岩型矿床,两者共同组成一个完整的火山-岩浆成矿系统[46],那更康切尔银矿床的2种成矿模式可能属于同一成矿系列。

那更康切尔银矿床的硫-铅同位素特征与哈日扎铅锌银矿相似,表明2个矿床可能具有相同的成矿物质来源,综合分析2个矿床基础地质特征及前人对矿床成因的认识,两者应为同一矿床类型。

哈日扎铅锌银矿产于晚三叠世鄂拉山组火山岩地层及早二叠世花岗闪长岩与古元古代金水口岩群的外接触带中,受NW—SE向断裂构造控制。许庆林[39]、张斌[47]通过成矿流体、成矿物质、赋矿围岩、蚀变特征、控矿因素等研究,得出以下几点认识:①前人定的晚三叠世“含矿斑岩”实际为晚三叠世鄂拉山组晶屑凝灰岩,铅锌银矿体的赋矿围岩为英安质晶屑凝灰岩;②围岩蚀变主要包括高岭土化、绢英岩化、碎裂岩化、硅化、褐铁矿化,并未发育大面积面型蚀变;③成矿流体显示中温(200~280℃)、低盐度特征;④受NW—SE向断裂控制,矿体呈脉状、似层状产出,沿走向呈波状。综合认为哈日扎铅锌银矿床属中温热液脉型矿床。

东昆仑地区银成矿主要集中在早中生代,与古特提斯洋演化有关。区域上其他与铅锌伴生的银矿床主要包括:索拉沟银多金属矿为热水沉积-热液叠加改造型矿床[7, 48];坑得弄舍金银铅锌多金属矿为热水沉积-热液改造型矿床[4];什多龙铅锌银矿床为中低温热液接触交代-充填型矽卡岩型矿床[8]。这些成因类型的矿床与那更康切尔银矿相比,银资源量明显低于那更康切尔银矿。作为目前东昆仑成矿带中最大的银矿床,其成因为中低温热液脉型矿床,与岩浆作用及控矿断裂密切相关,该银矿床类型将是区域银矿找矿工作的重点类型。

7 控矿因素、找矿标志及找矿方向 7.1 控矿因素

(1) 地层因素

那更康切尔银矿主要分布在古元古界金水口岩群与三叠系鄂拉山组的构造蚀变破碎带中,规模较大的Ⅱ、Ⅲ矿带产在金水口岩群片麻岩地层,而产于鄂拉山组火山岩中的银矿体具有品位高、规模大的特点,从矿石与鄂拉山组火山岩的铅同位素组成(图 8)看,矿床的成矿物质来源与鄂拉山组火山岩具有较密切的关系。哈日扎铅锌银矿、那日玛拉黑银多金属矿[49]等与晚三叠世鄂拉山组陆相火山岩有关的银、铅锌矿床的发现,也证实鄂拉山组陆相火山岩是东昆仑东段地区较关键的找矿层位。故地层控矿因素为发育有蚀变破碎带的金水口岩群与鄂拉山组。

(2) 构造因素

受昆中断裂的次级断裂控制,矿区主要以NW向、近EW向、NE向断裂及环形构造为控矿构造, 为含矿热液的运移提供了通道,同时也为成矿提供空间。那更康切尔银矿体均产出于构造蚀变带中,且矿体产状严格受控于构造蚀变带的产状(图 11)。

图 11 那更康切尔银矿Ag元素土壤异常地质图(a)和地质-地球化学找矿模型(b) Fig.11 Silver element soil anomalous geological map(a)and geological-geochemical prospecting model(b)of Nagengkangqieer silver deposit a:1—二长花岗岩;2—花岗闪长岩;3—长英岩脉;4—花岗岩脉;5—辉绿岩脉;6—闪长岩脉;7—斜长花岗岩脉;8—花岗闪长岩脉;9—辉长岩脉;10—实测断层及编号;11—推测断层;12—逆断层及编号;13—银矿体;14—银矿化体;15—金矿体;16—矿化蚀变带;17—河流;b:1—第四系堆积物;2—流纹岩;3—安山岩;4—云母石英片岩;5—片麻岩;6—花岗闪长岩;7—花岗岩脉;8—实测断层及编号;9—矿化蚀变带;10—银矿体;11—褐铁矿化;12—硅化;13—软锰矿化;14—黄铁矿化;15—碳酸岩化;16—绿泥石化;图①—Ⅱ号矿化蚀变带露头;图②—Ⅲ号矿化蚀变带露头;图③—矿化蚀变带中褐铁矿化、软锰矿化、硅化、高岭土化;图④—F5断层露头;图⑤—F4破碎蚀变带中褐铁矿化、硅化;图⑥—F9断层露头;Q—第四系砾石及河漫滩堆积物;T3eλ—鄂拉山组流纹岩;T3eβ—鄂拉山组玄武岩;T3eα—鄂拉山组安山岩;T3evb—鄂拉山组火山角砾岩;T3eξ—鄂拉山组英安岩;Pt1Jsch—金水口岩群云母石英片岩;Pt1Jgn—金水口岩群片麻岩

(3) 岩浆岩因素

前述的矿床成矿物质、成矿流体来源表明,岩浆活动对成矿的贡献较大,印支期岩浆活动为成矿提供了成矿物质、成矿流体及热驱动力。

7.2 找矿标志

(1) 地质标志

通过野外调研及钻孔观察,认为鄂拉山组流纹岩构造破碎带中具有强硅化且褐铁矿化、黄铁矿化地段,以及金水口岩群构造破碎带中具有软锰矿化、褐铁矿化、黄钾铁钒化、碳酸盐化或硅化地段有利成矿(图 11-b)。

(2) 土壤地球化学标志

Ag元素异常是直接反映银矿化的重要标志,矿区银异常具有较明显的三级浓度分带,具有较明显的带状分布,与已知矿体走向延伸方向一致,且两者套合较好。在矿体产出部位以及矿化蚀变带位置均表现出明显的银异常(图 11)。

综合分析矿区内地质、土壤地球化学异常等特征,提取重要的成矿要素,构建该矿床找矿模型,在该模型的基础上,邻区那更康切尔北、肉早某日、各玛龙等地区均取得了较大的找矿突破,表明该模型对于指导区域同类型矿床找矿工作具有重要的作用。

8 结论

(1) 东昆仑东段那更康切尔银矿与哈日扎铅锌银矿床在硫同位素组成上具有明显的均一性,主要来自深源岩浆硫。

(2) 那更康切尔银矿和哈日扎铅锌银矿床矿石在硫化物铅同位素组成图和铅同位素Δβ-Δγ成因分解图上的投图表明,成矿物质具有相近或相似的源区或演化过程,成矿物质来源具有壳幔混合源的特点。

(3) 根据矿石铅同位素与矿区内华力西期花岗闪长岩及二长花岗岩全岩铅同位素特征分析对比,认为2类岩浆岩与成矿关系较弱,为成矿提供了热源和驱动力。

(4) 通过综合分析对比那更康切尔银矿和哈日扎铅锌银矿的成矿地质条件、成矿物质特征、成矿流体特征等,认为两者应为同类型矿床,即中低温热液脉型矿床。

致谢: 野外工作期间得到青海省有色第三地质勘查院、四川省冶金地质勘查局水文工程大队同仁的大力支持和帮助,审稿专家对本文提出了宝贵修改意见,在此一并表示感谢。

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