三江北段納日貢瑪花崗閃長斑巖成巖時代的確定及地質意義

宋忠寶, 賈群子, 陳向陽, 陳 博, 張雨蓮, 張曉飛, 全守村, 栗亞芝

西安地質礦產研究所, 陜西西安 710054

三江北段納日貢瑪花崗閃長斑巖成巖時代的確定及地質意義

宋忠寶, 賈群子, 陳向陽, 陳 博, 張雨蓮, 張曉飛, 全守村, 栗亞芝

西安地質礦產研究所, 陜西西安 710054

納日貢瑪斑巖型銅鉬礦是近年來在三江北段發現的與侵入巖有關的斑巖型銅鉬礦。作者首次利用鋯石U-Pb方法測得納日貢瑪花崗閃長斑巖的形成年齡為41.44±0.23 Ma, 屬于喜馬拉雅早期。納日貢瑪斑巖型銅鉬礦成礦主要在40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma之間。在多期熱液疊加, 多期成礦作用中, 納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的熱液應是納日貢瑪黑云花崗斑巖(41.53±0.2 4Ma～43.8±0.4 Ma)、納日貢瑪花崗閃長斑巖(41.44±0.23 Ma)和納日貢瑪斜長花崗斑巖(41.00±0.18 Ma)共同提供的。由于該區有較多的中酸性巖體存在, 因而, 這些侵入體的形成年齡確定，為印度板塊與亞洲板塊在65～45Ma碰撞提供依據，對于在該區尋找斑巖型銅鉬礦不僅有重要的理論意義，而且有重要的現實意義。

花崗閃長斑巖; 銅鉬礦; 成巖時代; 41.44±0.23 Ma; 印度板塊與亞洲板塊的碰撞時間; 三江北段

關于印度板塊與亞洲板塊的碰撞時限問題目前尚有爭議(莫宣學等, 2003, 2006, 2007; 李榮社等, 2008; 夏林圻等, 2009)。全球斑巖銅礦帶主要分布在三個構造域, 即環太平洋構造域、特提斯-喜馬拉雅構造域和古亞洲構造域, 三江地區位于特提斯-喜馬拉雅構造域, 不僅是一個重要的構造帶，而且也是重要的成礦帶, 歷來備受關注。三江北段是青海省重要的斑巖型銅鉬礦成礦帶(宋忠寶等, 2009)。近年來, 青海地調院在該區發現了大型的納日貢瑪斑巖型銅鉬礦, 有關納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代已有郭桂恩等(2010)、楊志明等(2008)、王召林等(2008)作了報道, 有關斑巖及礦床的研究已有不少研究成果(陳建平等, 2008; 白云等, 2008; 宋忠寶等, 2005a, b); 然而, 與礦體有關的巖體納日貢瑪花崗閃長斑巖的成巖時代卻無人問津。從區域上看, 研究納日貢瑪花崗閃長斑巖不僅可以證實三江北段在喜馬拉雅早期有一次重要的地質熱事件, 在該階段有銅鉬礦形成, 對于三江北段找礦有重要意義; 而且可以對印度板塊與亞洲板塊的碰撞時限提供同位素年齡方面的證據。本文便是作者在這方面的一些探索。

1 巖體產出的地質環境

納日貢瑪花崗閃長斑巖行政區劃屬于青海省雜多縣境內, 海拔在5000 m以上, 交通條件不方便。該巖體位于三江成礦帶的西北端。區內出露的地層主要為早-中二疊世尕笛考組的紫紅灰綠色玄武巖, 頂底為雜色玄武質凝灰集塊巖、凝灰巖、玄武巖, 局部相變為安山玄武巖、玄武安山巖。區內構造十分發育, 主要有四組斷裂, 一組為北東方向, 一組為北北東方向, 其余兩組為近南北向和近東西向。斑巖體出露于格龍涌上游納日貢瑪地區, 長約2 km，寬約1 km, 長軸走向北北東向, 呈不規則“√”狀小巖株。侵入體空間上呈冠大徑細的“蘑菇”狀, 形態特征與玉龍斑巖體極為相似。斑巖體具絹云母化、硅化等蝕變, 是礦區銅鉬礦化的母巖, 除已構成礦體外, 巖體普遍具弱的銅鉬礦化(圖 1)。礦體賦存于巖體內部及與圍巖的接觸帶, 形態呈帶狀、厚板狀、不規則狀。共圈定具一定規模的銅鉬礦體17條, 近年資源量估算合計銅金屬量26.6萬噸; 鉬金屬資源量10.6萬噸(郭桂恩等, 2010)。納日貢瑪斑巖型銅鉬礦床位于納日貢瑪黑云母花崗斑巖、斜長花崗斑巖、花崗閃長斑巖中(圖1)。納日貢瑪含礦斑巖體主體部分是黑云母花崗斑巖, 少部分為規模較小, 生成時代稍晚的花崗閃長斑巖。巖石具有巖相變化, 主要表現在礦物粒度、鉀長石與斜長石含量比的變化。巖體東枝南端礦物粒度較粗, 向西礦物粒度變細,鉀長石含量也有減少的趨勢。巖體西邊緣巖石相變為花崗閃長斑巖, 巖體東枝北段及東西枝交匯處局部相變為斜長花崗斑巖(圖1)。

圖1 青海納日貢瑪斑巖地質略圖Fig.1 Geological sketch map of Narigongma porphyry, Qinghai

2 同位素測試方法和結果

2.1 樣品和處理

樣品采自納日貢瑪花崗閃長斑巖中(采樣位置見圖 1)。巖石中鋯石分選由河北省廊坊區域地質調查所實驗室完成。首先用水將樣品表面清洗并晾干、粉碎至80目, 然后經過用水粗淘、強磁分選、電磁分選和用酒精細淘之后, 在實體顯微鏡下手工挑選鋯石, 鋯石的基本特征見表1。

鋯石的制靶工作是在北京奧金頓科技有限公司完成的, 在實體顯微鏡下挑選裂隙相對少、表面盡量潔凈、透明度相對較高的鋯石約 100粒制作環氧樹脂樣品靶, 并對其進行打磨和拋光。鋯石的陰極發光圖像照相在北京離子探針中心完成, 鋯石的反射光和透射光圖像拍攝在天津地質礦產研究所同位素實驗室完成。

鋯石 U-Pb測年工作在天津地質礦產研究所同位素實驗室利用激光燒蝕多接收器等離子體質譜法(LA-MC-ICPMS)完成。激光燒蝕接收器電感耦合等離子體質譜儀(LA-MC-ICPMS)系統的多接收器電感耦合等離子體質譜儀為 Thermo Fisher公司制造的Neptune, 其離子光學通路采用能量聚焦和質量聚焦的雙聚焦設計, 并采用動態變焦(Zoom)使質量色散達到17%; 儀器配有9個法拉第杯接收器和4個離子計數器接收器, 除了中心杯和離子計數器外, 其余 8個法拉第杯配置在中心杯的兩側, 并以馬達驅動進行精確的位置調節, 4個離子計數器捆綁在 L4法拉第杯上。與等離子質譜儀配套的進樣設備激光器為美國ESI公司生產的UP193-FX ArF準分子激光器, 激光波長為 193 nm, 脈沖寬度小于 5 ns, 束斑直徑為 1、2、10、20、25、35、50、75、76、100和150 μ可調, 脈沖頻率1～200 Hz連續可調。本次的測定工作是根據鋯石陰極發光照片、反射光和透射光照片選擇鋯石的合適的測年晶域, 利用193 nm準分子激光器對鋯石進行剝蝕, 激光剝蝕采用的斑束直徑為35 μm, 激光能量密度為10～11J·cm-2, 頻率為8 Hz, 激光剝蝕物質以He為載氣送入Neptune電感耦合等離子體質譜儀, 在 8000℃以上的高溫等離子體中離子化, 從而進行鋯石微區U-Pb同位素測定。采用 GJ-1作為外部鋯石年齡標準進行 U、Pb同位素分餾校正(Black et al., 2003; Jackson et al., 2004), 采用中國地質大學劉勇勝博士研發的ICPMSDataCal 程序(Liu et al., 2009)和Ludwig KR.的 Isoplot程序(Ludwig, 2003)進行數據處理, 采用208Pb校正法對普通鉛進行校正(Andersen, 2002)。利用NIST610玻璃標樣作為外標計算鋯石樣品的Pb、U、Th含量。LA-MC-ICPMS年齡測定實驗條件和關鍵參數: 接收器設置—L4,204Pb; L3,206Pb; L2,207Pb; L1,208Pb; C, 219.26; H2,232Th; H4,238U。冷卻氣體 16L·min?1, 輔助氣體 0.75 L·min?1, Ar載氣0.895 L·min?1, He載氣0.86 L·min?1。RF功率1251 W,積分時間為0.131 s, 樣品信號采集時間60 s(其中20 s為空白的測定)。

2.2 測年結果

由表 1和圖 2可知, 所測鋯石為巖體中的主要鋯石, 作者測定了各種形態和顏色不同的鋯石類型。納日貢瑪花崗閃長斑巖(N008)中的鋯石U-Pb同位素測試數據經普通鉛校正后, U-Pb測試結果列于表2, 鋯石有效測試點共42個。其中1-40和42號數據 Th/U=0.1930—1.3451, 均大于 0.1, 除一個點外其它均大于0.3, 屬巖漿成因鋯石(Claesson et al., 2000; 何世平等, 2010)。說明鋯石的結晶年齡可以代表花崗閃長斑巖的成巖年齡。在207Pb/235U—206Pb/238U諧和圖(圖3)上, 41個鋯石測點206Pb/238U表面年齡比較集中, 介于 39.9～42.7 Ma之間。207Pb/238U加權平均年齡為 41.44±0.23Ma(MSWD= 2.4), 在這種情況下, 以這 41個數據點的206Pb/238U表面年齡統計權重平均值作為這些鋯石的生成年齡是最為精確可靠的。這一年齡值為41.44±0.23 Ma。這一年齡應解釋為該花崗閃長斑巖的生成(侵位)年齡。而41號數據點的鋯石明顯老于1～40和42號數據點的鋯石, 而且數據點并不落在諧和曲線上。這表明 41號數據點的鋯石有不同程度的放射成因鉛丟失。在這種情況下, 其207Pb/206Pb表面年齡較為接近, 但仍然小于鋯石的真實結晶年齡。我們認為41號數據點的鋯石可能是巖石中的捕獲晶鋯石或殘留的繼承性鋯石。其年齡不能代表巖石(花崗閃長斑巖)的生成(侵位)年齡, 但可能反映了該花崗閃長斑巖巖漿受到了圍巖下二疊統開心嶺群下巖組紫紅灰綠色玄武巖的混染。

表1 納日貢瑪花崗閃長斑巖鋯石基本特征表Table 1 Zircon features of granodiorite porphyry in Narigongma

表2 納日貢瑪花崗閃長斑巖鋯石鈾-鉛同位素地質年齡測試結果Table 2 Single-zircon U-Pb isotope age of Narigongma granodiorite porphyry

續表2

圖2 納日貢瑪花崗閃長斑巖鋯石CL圖像Fig.2 CL images of zircon from Narigongma granodiorite porphyry

圖3 納日貢瑪花崗閃長斑巖鋯石U-Pb同位素年齡測定結果諧和圖Fig.3 Zircon U-Pb concordant diagram of granodiorite porphyry from Narigongma

3 討論

楊志明等(2008)利用鋯石U-Pb同位素方法測得納日貢瑪黑云母花崗斑巖的成巖年齡為43.3±0.5Ma,宋忠寶等利用鋯石 U-Pb同位素方法測得納日貢瑪黑云母花崗斑巖的成巖年齡為 41.53±0.24 Ma(另文發表), 郭桂恩等(2010)提供的鋯石U-Pb同位素方法測得納日貢瑪黑云母花崗斑巖的表面年齡分別為21 Ma、39 Ma、66 Ma, 不具代表性, 由此可見, 納日貢瑪黑云母花崗斑巖的成巖年齡應為 41.53±0.24 Ma～43.8±0.4 Ma; 陳向陽等利用鋯石U-Pb同位素方法測得納日貢瑪斜長花崗斑巖的成巖年齡為41.00±0.18 Ma(另文發表); 作者利用鋯石U-Pb同位素方法測得納日貢瑪花崗閃長斑巖的成巖年齡為41.44±0.23 Ma; 從現有的同位素年齡看, 納日貢瑪花崗斑巖的成巖年齡應為41.00±0.18 Ma～43.3±0.5 Ma, 屬于喜馬拉雅早期。由此可見, 三江地區在喜馬拉雅早期有一次重要的構造巖漿事件發生, 表現為大多數侵入巖的成巖年齡都為 41.00±0.18 Ma～43.8±0.4 Ma。

目前大多數研究者認為印度板塊與亞洲板塊的碰撞時間在 65～45 Ma, 至此, 青藏高原完成了諸塊體的拼合(李榮社等, 2008)。在西藏設興鎮設興組與林子宗組間的不整合, 從區域上看, 該不整合面的下伏地層(二疊系到上白堊統)均屬海相, 褶皺強烈; 其上覆地層林子宗群屬古新統—始新統, 為陸相, 地層近水平, 與下伏地層在沉積相、變形程度和樣式上截然不同。這表明, 在不整合面上、下地層之間確實發生過一次規模巨大的地質事件(莫宣學等, 2007)。夏林圻等(2009)研究認為印度-亞洲大陸的碰撞開始于65 Ma左右, 大約在45/40 Ma完成,之后轉入碰撞后階段至今。碰撞過程(約65～40 Ma)中, 已消減的新特提斯大洋板片回轉, 不僅導致會聚速率提高, 還誘使青藏巖石圈之下的對流軟流圈上涌, 并發生減壓熔融, 產生碰撞期(或同碰撞)火山作用。西藏中部和南部的古新世-始新世早期(約65～40 Ma)火山巖即是此碰撞期(或同碰撞)火山作用的產物。莫宣學等(2007)研究認為印度-亞洲大陸碰撞的起始時間是國際地學界爭論的熱點,至今尚無一致的認識,從主張晚白堊世(約 70Ma)到主張始新世/漸新世之交(約 34 Ma)等各種觀點都有。根據主碰撞帶中具同碰撞性質的林子宗火山巖(40.84～64.47 Ma)、南岡底斯花崗巖(47～52.5 Ma, 峰值50 Ma左右)、白云母型強過鋁花崗巖(56～50 Ma), 以及沉積學和地層學的綜合證據,特別是橫貫整個岡底斯帶延伸達1500 km的巨大區域性角度不整合的時間(約 65 Ma), 認為印度-亞洲大陸開始碰撞的時間在西藏為 65 Ma左右, 完成碰撞的時間在 40/45 Ma左右。大致從40/45 Ma開始, 青藏高原進入后碰撞期。

莫宣學等(2007)研究認為印度-亞洲大陸碰撞完成(即新特提斯洋完全閉合)的時間標志不如其開始的時間那樣明顯。但以下的一些標志表明,印度-亞洲大陸碰撞完成的時間大致應在45～40 Ma之間。林子宗火山巖最年輕的年齡為40 Ma左右,而其晚期的地球化學特點已與后碰撞鉀質火山巖一致。而且,林子宗晚期還出現了白榴斑(響)巖這樣的鉀質巖石。后碰撞鉀質火山巖最早的年齡為45 Ma左右,說明同碰撞性質的林子宗火山巖在45～40 Ma已被后碰撞鉀質火山巖所取代。李國彪(2004)厘定藏南最高海相層的時代為晚始新世Bartanian早期(約40 Ma), 可以認為是新特提斯洋完全閉合(即碰撞完成)的最晚時限。三江地區造山帶碰撞造山階段的時限大約為65～45 Ma , 凡在此時限內發生的變形變質事件、中酸性巖漿侵入事件, 以及成礦作用事件均可能與碰撞造山作用有關。納日貢瑪地區不論是黑云花崗斑巖、斜長花崗斑巖、花崗閃長斑巖侵位年齡均屬于喜馬拉雅早期(41.00±0.18 Ma～43.3±0.5 Ma); 郭桂恩等(2010)提供的納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代為 40.8±0.4 Ma, 王召林等(2008)測定的納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代為40.86±0.85 Ma, 從現有的同位素年齡看, 納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代為40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma, 屬于喜馬拉雅早期。成礦時代的年齡數據也為印度板塊與亞洲板塊的碰撞時間在65～45 Ma提供了有利的證據。也進一步證明了該區的中酸性巖漿侵入事件, 以及成礦作用事件均與碰撞造山作用有關。

印度板塊與亞洲板塊碰撞之后, 除在塔里木南緣局部有古近系與白堊系的連續海相沉積外, 高原北部主體表現為古近系與下伏不同層位的廣泛角度不整合。同樣由于應力和變形的遠程效應, 不同地區對于該構造事件的反映方式和時間有差異, 總體上距離越遠, 反映程度越弱, 時間更加滯后。我們的同位素年齡數據為印度板塊與亞洲板塊的碰撞時間在65～45 Ma提供了有利的證據。

4 地質意義

(1)作者首次測定了納日貢瑪花崗閃長斑巖的鋯石U-Pb年齡為41.44±0.23 Ma, 屬于喜馬拉雅早期;為在該區進一步尋找同時代的斑巖型礦床提供了理論依據。

(2)納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代為40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma(郭桂恩等, 2010; 王召林等, 2008)。有多期熱液疊加, 有多期成礦作用, 據陳建平等(2008)研究, 納日貢瑪礦床礦脈的稀土元素特征及稀土配分型式與花崗斑巖的一致, 說明成礦元素主要來源于花崗斑巖體, 成礦流體為巖漿水和大氣降水組成的混合熱液。因此, 作者認為納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的熱液應是納日貢瑪黑云花崗斑巖(41.53±0.24 Ma)、納日貢瑪花崗閃長斑巖(41.44±0.23 Ma)和 納 日貢 瑪 斜長 花 崗斑 巖(41.00±0.18 Ma)共同提供的。據郭桂恩等(2010)研究,三江北段中酸性侵入體的的成巖時代在 21～66 Ma間, 而斑巖型銅鉬礦的成礦時代為 40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma(王召林等, 2008; 郭桂恩等, 2010)。不難發現, 中酸性侵入體在本區銅鉬礦成礦過程中提供熱源是可以肯定的。這告訴我們一個信息, 三江北段中酸性侵入體的成巖時代為喜馬拉雅早期, 而銅鉬礦的成礦期也為喜馬拉雅早期。

(3)由于三江北段有較多的中酸性巖體存在, 現成巖時代和成礦時代的確定對于該區在喜馬拉雅早期尋找斑巖型銅鉬礦不僅有重要的理論意義, 而且有更重要的現實意義。

(4)納日貢瑪花崗閃長斑巖的成巖時代(41.44±0.23 Ma)和納日貢瑪斑巖型銅鉬礦的成礦時代(40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma)的確定為三江地區的晚古生代以來經歷三次大的構造體系轉化(潘桂棠等, 2002)提供了有力的同位素年齡佐證。

(5)三江地區造山帶碰撞造山階段的時限大約為65～45 Ma , 凡在此時限內發生的變形變質事件、中酸性巖漿侵入事件, 以及成礦作用事件均可能與碰撞造山作用有關。納日貢瑪地區不論是黑云花崗斑巖、斜長花崗斑巖、花崗閃長斑巖侵位年齡均屬于喜馬拉雅早期(41.00±0.18 Ma～43.3±0.5 Ma); 在陸日格—打古貢卡地區酸性巖漿侵入活動有燕山晚期-喜山期, 時代從晚白堊世、古近紀古-漸新世、新近紀中新世, 共圈定大小侵入體23個, 劃分為四個巖石組合, 9個單元。其中納日貢瑪地區花崗斑巖由納日貢瑪黑云母花崗斑巖(E1-2γπβ)、烏蔥察別鉀長花崗斑巖(E1-2ξγ)、迪拉億二長花崗斑巖(E1-2ηγπ)、哼賽青花崗閃長斑巖(E1-2ηγπ)、奧納賽莫能石英閃長斑巖(E1-2δοπ)5個單元組成, 共圈定大小花崗斑巖侵入體12個。納日貢瑪黑云母花崗斑巖(E1-2γπβ)是區內主要含礦斑巖巖體, 次為烏蔥察別鉀長花崗斑巖(E1-2ξγ)、哼賽青花崗閃長斑巖(E1-2ηγπ)等。銅鉬礦的成礦時代也為喜馬拉雅早期(40.8±0.4 Ma～40.86± 0.85 Ma)。進一步證明了該區的中酸性巖漿侵入事件,以及成礦作用事件均與碰撞造山作用有關。

致謝: 在野外工作過程中，得到青海地調院項目組的大力支持和幫助，審稿人認真的審閱及提出的建設性意見在此表示衷心感謝！

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The Petrogenic age of Narigongma Granitic Diorite-porphyry in the Northern Part of the Sanjiang Region and Its Geological Implications

SONG Zhong-bao, JIA Qun-zi, CHEN Xiang-yang, CHEN Bo, ZHANG Yu-lian, ZHANG Xiao-fei, QUAN Shou-cun, LI Ya-zhi
Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources, Xi’an, Shaanxi 710054

The Narigongma porphery molybdenite copper deposit related to intrusive rocks was discovered recently in the northern part of the Sanjiang Region.U-Pb dating shows that the formation age of Narigongma granodiorite porphyry is 41.44±0.23 Ma, belonging to early Himalayan period.Metallogenic ages of the Narigongma porphery molybdenite copper deposit are mainly in the range of 40.8±0.4 Ma～40.86±0.85 Ma.During multiperiodic hydrothermal activities and multistage ore-forming processes, the metallogenetic hydrothermal solution was provided by Narigongma granitite porphyry (41.53±0.24 Ma), Narigongma granite diorite-porphyry (41.44±0.23 Ma) and Narigongma plagioclase porphyry (41.00±0.18 Ma).Due to occurrence of many intermediate-acid mass, the age of these intrusive bodies provide evidence for collision function between India plate and Eurasian plate in 65～45 Ma, which has theoretical and practical meaning to forecast of porphyry copper-molybdenum deposit in the region.

granodiorite porphyry; Cu-Mo deposit; petrogenic age; 41.44±0.23Ma; time of India-Asia continental collision; northern part of the Sanjiang Region

P588.121; P597.1

A

10.3975/cagsb.2011.02.03

本文由中國地質調查局“青海省地質調查綜合研究”(編號: 1212010918044)和“青海省巖漿巖的時空分布與成礦作用研究工作項目”(編號: 科〔2011〕01-06-02號)聯合資助。

2011-01-31; 改回日期: 2011-03-17。責任編輯: 魏樂軍。

宋忠寶, 男, 1963年生。研究員。主要從事巖石礦產及同位素地質年代學研究。通訊地址: 710054, 西安市友誼東路438號。電話: 029-87821557。E-mail: szhongbao@cgs.cn。