多不雜銅礦區(qū)鉛同位素地球化學(xué)特征*

何陽(yáng)陽(yáng) 溫春齊 劉顯凡 周 玉 郭建強(qiáng)

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院;2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局402地質(zhì)隊(duì))

多不雜銅礦床位于西藏阿里地區(qū)改則縣物瑪鄉(xiāng)境內(nèi)，是多龍礦集區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第1個(gè)大型銅礦床，研究意義十分重大。鉛同位素研究不僅可用于模式年齡定年和成礦物質(zhì)來(lái)源探討，還可用于化探與找礦評(píng)價(jià)。前人已經(jīng)對(duì)多龍礦集區(qū)內(nèi)部分礦床礦石鉛同位素組成特征進(jìn)行過(guò)研究［1-2］，但對(duì)多不雜銅礦床鉛同位素提及不多。為此，本研究將對(duì)多不雜銅礦床鉛同位素地球化學(xué)特征進(jìn)行分析。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

多不雜銅礦區(qū)位于羌塘地塊的南緣以及班公湖—怒江縫合帶的西段。侏羅—白堊紀(jì)時(shí)期拉薩地塊和羌塘地塊之間的怒江洋盆碰撞閉合與班公湖—怒江縫合帶的形成有關(guān)［3］。怒江洋盆碰撞閉合至白堊紀(jì)完全拼貼完成。班公湖—怒江縫合帶沿線發(fā)現(xiàn)有銅金多金屬，伴有燕山期中酸性巖和基性巖的侵入，到處可以見(jiàn)到蛇綠混雜體。

礦區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單，主要為下侏羅統(tǒng)曲色組二巖段(J1q2)、下白堊統(tǒng)美日切組(K1m)、新近系康托組(N1k)、第四系(Q)。花崗閃長(zhǎng)斑巖為該礦床的含礦斑巖體，下侏羅統(tǒng)曲色組二巖段為主要賦礦層。F2和F102條斷層穿過(guò)礦區(qū)，巖體內(nèi)外接觸帶及斷裂兩側(cè)次級(jí)裂隙構(gòu)造十分發(fā)育。F2斷層在礦區(qū)中部以走向280°～290°展布，斷層面南傾，傾角40°～50°，構(gòu)造破碎帶中夾有一條長(zhǎng)約200 m、寬30～40 m的美日切錯(cuò)組紫紅色安山質(zhì)火山碎屑巖、安山玢巖的斷片。F10斷層在礦區(qū)沿薩瑪隆溝展布，被第四系覆蓋，根據(jù)遙感解譯、地貌特征、鉆孔資料推測(cè)該斷層走向約35°，傾向約305°，傾角約75°，形成較晚，并對(duì)含礦斑巖體有破壞作用［4］。

燕山期的中酸性巖和基性巖是與成礦有關(guān)的巖漿巖，礦區(qū)分布在多不雜構(gòu)造巖漿帶上，屬于羌塘—三江復(fù)合板片南緣。礦區(qū)巖漿巖包括閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等，產(chǎn)出形態(tài)主要為巖脈、巖株、巖墻［3］。

2 鉛同位素特征

本次研究所測(cè)樣品全部取自多不雜銅礦床2 304#和2 312#鉆孔，樣品新鮮，具有代表性。測(cè)試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，測(cè)試儀器為ISOPROBE－T熱電離質(zhì)譜儀，檢測(cè)方法和依據(jù)為《GB/ T 17672—1999 巖石中鉛鍶釹同位素測(cè)定方法》，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 多不雜銅礦床鉛同位素組成

由于鉛的質(zhì)量較大，不同的鉛同位素分子之間相對(duì)質(zhì)量差小，成礦元素在浸取、搬運(yùn)和沉淀過(guò)程中，其同位素組成通常不發(fā)生變化，亦即成礦溶液中的鉛繼承其源區(qū)的同位素組成，因而礦質(zhì)來(lái)源不同，礦石的鉛同位素組成也就具有明顯的差異［6-7］。

2.1 鉛同位素組成

從表1中可以看到，本次測(cè)試數(shù)據(jù)δ(206Pb)/δ (204Pb)為 17.942～18.577，平均為 18.333; δ(207Pb)/δ(204Pb)為 15.574～15.630，平均為15.595;δ(208Pb)/δ(204Pb)為37.997～38.782，平均為38.441;絕大部分樣品鉛同位素含量比值變化很小，顯示其具有正常鉛同位素的特征。μ為9.42～9.51，平均為 9.46;ω為 36.46～37.28，平均為36.89;Δα為70.46～76.67，平均為72.87;Δβ為16.54～19.65，平均為17.94;Δγ為32.51～38.59，平均為35.26。

含礦地層中鉛同位素組成:δ(206Pb)/δ(204Pb)平均為18.57，δ(207Pb)/δ(204Pb)平均為15.62，δ (208Pb)/δ(204Pb)平均為38.76，μ平均為9.49，ω平均為37.17。含礦斑巖中鉛同位素組成:δ(206Pb)/δ (204Pb)平均為18.19，δ(207Pb)/δ(204Pb)平均為15.58，δ(208Pb)/δ(204Pb)平均為38.25，μ平均為9.44，ω平均為36.74。可以清楚地看到，隨著深度的增加，地層和斑巖體中 δ(206Pb)/δ(204Pb)、δ(207Pb)/δ(204Pb)、δ(208Pb)/δ(204Pb)總體上均在不斷變大;另外，含礦地層中的鉛同位素含量比值明顯高于含礦斑巖中的鉛同位素含量比值，說(shuō)明含礦地層更富集鉛同位素。

2.2 鉛的來(lái)源

通常認(rèn)為，鉛同位素源區(qū)特征值，尤其是μ值的變化能提供地質(zhì)體經(jīng)歷地質(zhì)作用的信息，反映鉛的來(lái)源，且來(lái)自地殼或地幔鉛具低μ值(＜9.58)［6］。多不雜銅礦床8件樣品鉛同位素含量比值變化比較穩(wěn)定，μ值亦如此，反映成礦物質(zhì)可能是單一來(lái)源或以1種來(lái)源占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其他特征值具有相似的變化規(guī)律，反映來(lái)源的相似性。

Zartman等［8］根據(jù)不同鉛源區(qū)的鉛同位素組成特征作出了不同源區(qū)鉛的平均增長(zhǎng)曲線。將表1中鉛同位素含量比值投入圖解，可以看到它們位于上地殼和地幔之間，且靠近造山帶演化曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 多不雜銅礦床鉛同位素源區(qū)示意

朱炳泉［9］認(rèn)為上述關(guān)于礦石鉛的同位素組成特征雖部分揭示了礦石鉛的成因與物質(zhì)來(lái)源，但仍是不全面的，且討論中只注意了δ(206Pb)/δ(204Pb)與δ(207Pb)/δ(204Pb)的關(guān)系與變化。礦物鉛與巖石鉛同位素的深入研究表明，釷鉛的變化及釷鉛與鈾鉛同位素組成的相互關(guān)系對(duì)于地質(zhì)過(guò)程與物質(zhì)來(lái)源提供了更豐富的信息，為了突出這種變化關(guān)系，他做出了鉛同位素的Δβ－Δγ成因分類圖解［6］。將表1中相關(guān)參數(shù)投入圖解，可以看到多不雜銅礦床的礦物鉛和巖石鉛投影點(diǎn)均落入上地殼與地幔混合的俯沖帶，且靠近造山帶附近，見(jiàn)圖2。

圖2 鉛同位素Δβ－Δγ成因分類

綜合上述分析，認(rèn)為多不雜銅礦床鉛同位素主要具有由巖漿作用形成的地殼與地幔混合的俯沖帶鉛的特征，也可能有部分來(lái)源于造山帶。

3 成礦構(gòu)造背景探討

Doe等［10］根據(jù)全世界不同構(gòu)造顯生宙巖石和礦床的全部鉛同位素組成，劃定了不同地質(zhì)環(huán)境所處的獨(dú)特同位素范圍，并作出了經(jīng)典的鉛同位素構(gòu)造背景判別圖解，見(jiàn)圖3。將表1中鉛同位素含量比值投入圖解，可以看到圖3(a)中礦物鉛均靠近成熟弧環(huán)境，巖石鉛除了1個(gè)樣品外均落入成熟弧環(huán)境;圖3(b)中礦物鉛和巖石鉛全部落入成熟弧環(huán)境，說(shuō)明多不雜銅礦床鉛同位素形成的構(gòu)造背景主要為弧環(huán)境。

圖3 多不雜銅礦床鉛同位素構(gòu)造背景判別

Zartman等［8］根據(jù)世界上不同地質(zhì)環(huán)境中來(lái)源的鉛同位素組成總結(jié)了不同來(lái)源鉛同位素組成特點(diǎn)，并作出了經(jīng)典的鉛同位素源區(qū)及構(gòu)造背景判別圖解，見(jiàn)圖4。將表1中鉛同位素含量比值投入圖解，可以看到圖4(a)和圖4(b)中礦物鉛和巖石鉛全部都落入了成熟弧環(huán)境，說(shuō)明多不雜銅礦床鉛同位素形成的構(gòu)造背景主要為弧環(huán)境，和圖3所反映的現(xiàn)象相一致。

4 對(duì)比分析

將多不雜銅礦床與多龍礦集區(qū)其他銅礦床的礦石鉛同位素組成特征進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)表2。

從表2中可以看到:①多不雜銅礦床和多龍礦集區(qū)拿若、色那銅礦床鉛同位素比值相近，波龍銅礦床稍微低些，但總體來(lái)說(shuō)，變化比較穩(wěn)定，說(shuō)明它們具有相似的鉛同位素特征。②多不雜銅礦床和波龍銅礦床鉛同位素主要來(lái)源于地殼與地幔混合的俯沖帶，其次來(lái)源于造山帶;拿若、色那銅礦床鉛同位素主要來(lái)源于造山帶。③多不雜銅礦床和波龍、拿若、色那銅礦床鉛同位素形成的構(gòu)造背景都是弧環(huán)境。

圖4 鉛同位素源區(qū)及構(gòu)造背景判別

5 結(jié)論

綜上所述，絕大部分樣品鉛同位素比值變化很小，顯示其具有正常鉛同位素的特征。隨著鉆孔深度的增加，地層和斑巖體中鉛同位素含量比值總體上均在不斷變大;另外，含礦地層中的鉛同位素含量比值明顯高于含礦斑巖中的鉛同位素含量比值，說(shuō)明含礦地層更富集鉛同位素。

多不雜銅礦床鉛同位素含量比值及μ值等參數(shù)變化特征反映出成礦物質(zhì)可能是單一來(lái)源或以1種來(lái)源占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)進(jìn)一步分析認(rèn)為多不雜銅礦床鉛同位素主要來(lái)源于地殼與地幔混合的俯沖帶，也可能有部分來(lái)源于造山帶，其形成的構(gòu)造背景是弧環(huán)境。

將多不雜銅礦床與多龍礦集區(qū)部分礦床的鉛同位素特征進(jìn)行對(duì)比，可以看到它們具有相似的鉛同位素地球化學(xué)特征，而多不雜銅礦床是超大型斑巖礦床，暗示波龍、拿若和色那銅礦床有成為大型礦床的潛力，同時(shí)也為多龍礦集區(qū)內(nèi)新的礦點(diǎn)或礦床的發(fā)現(xiàn)提供參考。

表2 多龍礦集區(qū)部分礦床礦石鉛同位素組成特征

［1］ 辛洪波，曲曉明，王瑞江，等.藏西班公湖斑巖銅礦帶成礦斑巖地球化學(xué)及Pb、Sr、Nd同位素特征［J］.礦床地質(zhì)，2009，28 (6):785-792.

［2］ 呂立娜，趙元藝，宋 亮，等.西藏班公湖—怒江成礦帶西段富鐵礦與銅(金)礦C、Si、O、S和Pb同位素特征及地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，85(8):1291-1304.

［3］ 魏玉帥，江 萬(wàn)，黃 煒，等.西藏自治區(qū)班公錯(cuò)—怒江帶西段斑巖銅礦勘查規(guī)劃部署研究［R］.拉薩:西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2008.

［4］ 陳紅旗，張?zhí)炱剑钣癫?西藏班公湖—怒江成礦帶西段銅多金屬資源調(diào)查報(bào)告［R］.拉薩:西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，2011.

［5］ 路遠(yuǎn)發(fā).GeoKit:一個(gè)用VBA構(gòu)建的地球化學(xué)工具軟件包［J］.地球化學(xué)，2004，33(5):459-464.

［6］ 溫春齊，多 吉.礦床研究方法［M］.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

［7］ 何陽(yáng)陽(yáng)，溫春齊.西藏馬攸木金礦床鉛同位素研究［J］.礦床地質(zhì)，2010，29(S1):445-446.

［8］ Zartman R E，Doe B R.Plumb tectonics-the model［J］.Tectonophysics，1981，75(1/2):135-162.

［9］ 朱炳泉.地球科學(xué)中同位素體系理論與應(yīng)用——兼論中國(guó)大陸殼幔演化［M］.北京:科學(xué)出版社，1998.

［10］ Doe B R，Zartman R E.Plumb tectonics，the Phanerozoic［C］∥Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits.New York:John Wiley＆Sons，1979:22-70.