藏南扎西康锑多金属矿硅氧氢同位素组成及其对成矿构造控制的响应
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10000569/2008/024(07)164955ActaPetrologicaSinica 岩石学报
藏南扎西康锑多金属矿硅氧氢同位素组成及其对成矿构造控制的响应
孟祥金1 杨竹森1 戚学祥2 侯增谦2 李振清1
11221
MENGXiangJin,YANGZhuSen,QIXueXiang,HOUZhenQianandLIZhenQing
1.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 1000372.中国地质科学院地质研究所,北京 100037
1.InstituteofMineralResources,ChineseGeologicalAcademyofSciences,Beijing100037,China2.InstituteofGeology,ChineseGeologicalAcademyofSciences,Beijing100037,China20080312收稿,20080622改回.
MengXJ,YangZS,QiXX,HouZJandLiZQ.2008.SiliconoxygenhydrogenisotopiccompositionsofZaxikangantimonypolymetallicdepositinsouthernTibetanditsresponsestotheorecontrollingstructure.ActaPetrologicaSinica,24(7):1649-1655Abstract TheorebodiesinZaxikangantimonypolymetallicdepositlocatedinthesouthTibetandetachmentsystemaremainlycontrolledSNstrikingtensionalfaults.Theorehostingchertinthedepositshowedthecharacteristicofsedimentaryrhythm.Silicon
30
ivaluesoftheorebearingchertsfromtypicalmineralizationhistograminZaxikangantimonyisotopicanalysesshowedthattheδS
18
whilealuesofthechertsvaryingfrom-1.3‰to12.3‰,majoritybetweenpolymetallicdepositwere-0.4‰~-0.9‰,δOVSMOWv
18
2.9‰and5.0‰.ComparativestudiessuggestedthattheZaxikangchertwasdepositedfromhotspring.TheδDndδOVSMOWaH2OvaluesofthefluidinquartzinclusionfromZaxikangchertwere-138‰~-160‰and-0.1‰~-15.9‰,respectively,obviously
18
lowerthanthosefromhydrothermalfluid.TheDandδOsotopiccompositionsofZaxikangdepositaredifferentobviouslyfromthatδH2OiofotherSb(Au)depositsinsouthTibetandetachmentsystem,butapproximatetothehotspring’sinTibetplateau.TheantimonymineralizationofZaxikangdepositismoresimilartothehotspringmineralizationthanepithermalhydrothermalmineralization.ThehotspringmineralizationofZaxikangdepositrelatedwiththetectonicextensionofthesouthTibetandetachmentsystemintheNeohimalayanian,andwascontrolledbytheSNstrikingtensionalfaultresultedbythethetectonicextensionofthesouthTibetandetachmentsystem.KeywordsAntimonypolymetallicdeposit;Siliconoxygenhydrogenisotopecomposition;Hotspringmineralization;Zaxikang;SouthTibetandetachmentsystem(STDS)摘 要 位于藏南拆离系的扎西康锑多金属矿受NS向张性构造控制,容矿硅质岩具有沉积韵律特征。典型矿化剖面硅质
3018岩石英的δSi范围为-0.4‰~-0.9‰,平均值-0.65‰,与热泉成因的硅质岩一致。硅质岩石英氧同位素(变δOVSMOW)
化范围-1.3‰~12.3‰,多数在2.9‰~5.0‰之间,具有显著的低值,也与热泉成因硅质岩相近。容矿硅质岩的硅、氧同位素组成表明其具有热泉沉积特征而不是其它热液活动的产物。矿床硅质岩石英流体包裹体的δD138‰V-SMOW变化范围为-
1818
换算后的流体δO-0.1‰~-15.9‰),明显要低于一般热液流体的δD不同~-160‰,H2O值均为负值(VSMOW与δOH2O值,
于藏南其他锑(金)矿床,而与藏南热泉(水)的分布范围近于一致。扎西康矿床与锑有关的成矿作用不同于低温热液成矿而更类似于热泉型矿化。这种热泉型锑矿化与藏南拆离系在新喜马拉雅期的伸展构造活动有关,并受伸展构造形成的SN向张性构造的制约。
关键词 锑多金属矿;硅氧氢同位素;热泉型矿化;扎西康;藏南拆离系中图法分类号 P618.66;P597.2
40573024)和国家重点基础研究发展规划973项目资助成果.自然科学基金项目(
第一作者简介:孟祥金,男,1966年生,博士,研究员,矿床学专业,主要从事金属矿床成矿作用方面的研究,Email:xjmeng2000@sina.com
1650ActaPetrologicaSinica 岩石学报2008,24(7)
青藏高原藏南拆离系内发育众多的锑、金矿床,构成了005;杨青藏高原南部最具特色的锑、金成矿带(聂凤军等,2竹森等,2006)。但对于藏南拆离系的锑金多金属矿床的成矿控制因素与矿床成因还存在着不同的认识,如喷流沉积与002)、成矿与富碱火成岩有关(聂风叠加成矿(李金高等,22005)、变质核杂岩构造控矿(杨竹森等,2006)等。因军等,
此,对藏南拆离系锑(金)矿床的成矿作用与矿床成因进行深入的研究不仅是全面认识藏南拆离系锑金成矿特点的基础和关键,对于指导该地区的找矿勘查也具有重要的意义。藏南扎西康锑多金属矿床具有独特的矿化特色,也具有一定的典型性。本文拟通过对扎西康锑多金属矿床硅、氧、氢同位素组成的研究,来探讨其形成环境及构造控制因素,以求对藏南拆离系锑金多金属矿成矿作用的认识有所帮助。
斯喜马拉雅(THB)等构造单元,各构造单元分别以主边界MBT)、主中央逆冲断层(MCT)和藏南拆离系逆冲断层(
(STDS)为分界线(尹安,2001)(图1)。
特提斯喜马拉雅构造单元主要发育古生界和中新生界沉积岩,其中以三叠系、侏罗系和白垩系泥砂岩、砂页岩、碳锑和锑矿床质板岩和泥灰岩为主,并且常常构成金、金(点)的容矿围岩。在这一构造带内同时还分布有一系列的由深成侵入岩和变质沉积岩所构成的变质核杂岩体。高喜马拉雅构造单元内广泛分布前寒武系中高级变质岩,其中以聂拉木群片岩、片麻岩、混合岩大理岩最为发育。低喜马拉雅构造单元及其以南的亚喜马拉雅构造带内出露的地层分别为古生界变质沉积岩和新生界沉积物。
藏南地区受印度板块与欧亚大陆多期次碰撞对接影响,发育大规模的东西向逆冲—推覆断裂和近南北向张裂构造。印度—亚洲大陆碰撞始于65Ma(莫宣学等,2003),经65~印度大陆的陡深俯冲及之后特提斯洋壳断离和深俯冲46Ma陆壳折返(Kanekoetal.,2003;Leechetal.,2005),至40Ma左右印度大陆开始低角度俯冲(Leechetal.,2005),一方面导致青藏高原南部双倍地壳增厚(赵文津等,1997),另一方面导致高、低喜马拉雅构造岩片向南逆冲或挤出,构成叠瓦状逆冲系,并在特提斯喜马拉雅的盖层内形成直立或Ratschbacheretal.,1994;Yinan
d向南倒转的同斜褶皱(
1 成矿地质背景
扎西康锑多金属矿床位于藏南拆离系的东部(图1)。藏南拆离系地处雅鲁藏布江缝合带与高喜马拉雅北坡之间,属特提斯喜马拉雅构造域东段的组成部分(尹安,2001)。
特提斯喜马拉雅板片地处印度板块和雅鲁藏布江缝合带之间,属青藏高原造山带的重要组成部分。该板片自南向北可划分为低喜马拉雅(LHB)、高喜马拉雅(HHB)、特提
图1 藏南东部区域地质简图和主要锑金矿床分布图(据聂风军等,2005,修改)
1山前盆地;2低喜马拉雅构造带(LHB);3高喜马拉雅变质岩(HHB);4特提斯喜马拉雅沉积岩(THB);5拉萨地体;6拉萨地体内的深成7拉萨地体内的火山岩;8藏南地区侵入岩体;9拉萨地体变质岩;10雅鲁藏部缝合带;11主要锑金矿床(点);STDS藏南拆离系;侵入岩;
MCT主中央逆冲断裂;MBT主边界逆冲断裂
Fig.1 SimplifiedgeologicalmapoftheeasternpartofthesourthernXizang(Tibet)showingthelocationofthemainantimonygolddeposits(modifiedafterNieetal.,2005)
1Piedmontbasin;2lowerHimalayanmetamorphicrocks(LHB);3highHimalayanmetamorphicrocks(HHM);4TethyanHimalayansedimentaryrocks(THB);5Lhasaterrane;6majorplutonsoccurringwithinLhasaterrane;7majorvolcanicrocksoccurringwithinLhasaterrane;8majorgranitoidintrustionsofthesouthernXizang;9majormetamorphicrocksoccurringwithinLhasaterrane;10YarlungZangbosuture(IYS);11antimonygolddepositsinsouthernXizang;STDSsouthTibetandetachmentsystem;MCTmaincentralthrust;MBTmainboundarythrust
孟祥金等:藏南扎西康锑多金属矿硅氧氢同位素组成及其对成矿构造控制的响应1651
Harrison,2000)。由于中下地壳层次的高喜马拉雅和低喜马拉雅向南挤出,使特提斯喜马拉雅浅部层次向北拆离,形成北倾低角度的藏南拆离系(STDS)(Burchfieletal.,1992;陈996)。STDS发育始于21~14Ma(Scharer智梁和刘宇平,1
etal.,1986;王瑜等,2001;刘焰等,2004),持续至8~9Ma(Harrisonetal.,1995)。中新世地壳EW向伸展与NS向正断层活动,形成一系列近NS向正断层。东西向逆冲—推覆断裂和近南北向张裂构造(地堑、裂谷和正断层)与金和锑矿床(点)具密切空间分布关系(聂风军等,2005;杨竹森等,2006)。这些张性断裂不仅明显切割了近东西向构造形迹,同时,也为岩浆、热水和含矿流体上涌提供了有利通道而发2005)。生大规模的地热活动(李振清等,
扎西康锑金矿床在构造上位于藏南拆离系喜马拉雅构造带内的羊卓雍湖—拿日雍湖复式向斜南端,区域上北西、北东向的压扭性和近南北向的张性断层发育。区域上出露侏罗系和白垩系地层,由老到新为:下侏罗统日当组(Jr):1由一套互层状的灰色—灰黑色页岩与泥灰岩与砂岩、凝灰岩组成,夹燧石团块,总厚度大于990m,属深水相沉积。中上侏罗统遮拉组(Jzl):由一套灰黑色泥岩和泥质砂页岩互2-3层夹少量硅质岩与玄武岩、英安岩、凝灰岩等,总厚度大于6000m,为深水相沉积。下白垩统甲丕拉组(Kj):由一套灰1
黑色和泥质粉砂岩夹少量硅质岩及凝灰岩组成。
区域上岩浆活动很弱,日当组和遮拉组地层中有少量的玄武岩英安岩和凝灰岩夹层。喜马拉雅期岩浆岩呈孤立小岩株侵入于侏罗—白垩系地层中,主要岩性为含电气石白云母花岗岩,并在接触带附近引起少量的云英岩化、硅化和碳酸盐化等蚀变。另见有少量的闪长岩脉产出。
2 矿化特点
扎西康锑金多金属矿的含矿围岩为下侏罗统日当组地层,日当组可分为5个岩性段,从上到下依次为:①灰绿色石英砂岩与灰黑色页岩互层;②灰黑色页岩夹褐黄色钙质黄褐色粗砂岩;③灰绿色石英砂岩;④灰黑色页岩;⑤白粒石英砂岩。其中以第四岩性段分布最广,主要的锑矿化即产于该岩性段中(图2)。
矿区内已控制锑(金)多金属矿体5个,均产于近南北向的张性断裂带中。矿体的形态为不规则的似层状与脉状,局部有膨大现象。矿体长度介于80m~330m,厚(宽)度2.3m~4.5m。矿体由爆破角砾岩型矿石和浸染状、条带状、块状矿石组成。角砾岩型矿石多位于浸染状、条带状、块状矿石的底部。从爆破角砾矿石底部向上至层状、似层状矿体,
含
图2 扎西康锑多金属矿地质略图(据西藏地质二队①)
1下侏罗统日当组第五岩性段;2下侏罗统日当组第四岩性段;3下侏罗统日当组第三岩性段;4下侏罗统日当组第二岩性段;5下侏罗统日当组第一岩性段;6英安岩;7平移断层;8矿(化)体
Fig.2 GeologicalsketchofZaxikangantimonypolymetallicdeposit(afterthe2ndgeologicalpartyofTibet)
1thefifthlithizoneoflowerJurassicRidangFormation;2thefourthlithizoneoflowerJurassicRidangFormation;3thethirdlithizoneoflowerJurassicRidangFormation;4thesecondlithizoneoflowerJurassicRidangFormation;5thefirstlithizoneoflowerJurassicRidangFormation;6Dacite;7strikeslipfault;8orebody
2003.西藏一江两河地区成矿规律与找矿方向综合研究报告① 西藏地质二队.
1652ActaPetrologicaSinica 岩石学报2008,24(7)
2001),而与热泉成因的硅质岩相近(腾冲温泉石英涛发等,
0.8‰~-0.4‰,李延河等,1994)。同时,从剖面底部脉-
30
向上,硅质岩δSi值具有逐步变小的趋势。
扎西康矿床除个别样品外,硅质岩石英氧同位素组成
18(具有显著的低值,并具有一定的变化性(表2),δOVSMOW)18
1.3‰~12.3‰,但多数在2.9‰~δOVSMOW值变化范围-18
5.0‰之间。而车穷卓布矿床硅质岩的两个δOVSMOW值相
3.1‰和-3.5‰)。近且均为负值(-
对扎西康与车穷卓布两矿床容矿硅质岩石英流体包裹体的分析得到流体的δD其变化范围为-138‰~-160‰VSMOW值,图3 扎西康矿床容矿硅质岩剖面示意图
Fig.3 ProfilesectionoforebearingchertinZaxikangdeposit矿岩石与矿化类型表现出沉积韵律性变化特征,并可以大致分出3个旋回:浸染状、网脉状矿化多期爆破角砾岩→紊乱层状矿石→细层纹状矿石→含角砾斑杂状矿石→细纹层结构的块状矿石→层状隐晶硅质岩(
硅华);细条带状结构矿石→层状隐晶硅质岩(硅华);细纹层结构的块状矿石→层状隐晶硅质岩(硅华)(图3)。
矿石多具有层纹状构造、块状构造、浸染状构造矿石中的主要矿物有:辉锑矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、铁闪锌矿、黄铁矿等。在表生风化条件下还形成有锑化、菱锌矿等此生氧化矿物。脉石矿物有石英、方解石、绿泥石等。矿区发育硅化、碳酸盐化、高岭土化、绿泥石化、褐铁矿化等蚀变。
3 硅氧氢同位素组成
依据扎西康锑(金)多金属矿化特点,在野外详细观察的基础上,选择较为完整的矿化剖面,按矿化及物质组成等差异,于完整的矿化剖面上采取了7件容矿硅质岩样品,从下至上依次为LZ04→ZXK22→ZXK17→ZXK18→ZXK110→ZXK113→LZ13(图3)。另外在车穷卓布金锑矿床采取了两件样品(CQ062、CQ063),以进行对比分析。容矿硅质岩石英硅、氧同位素及流体包裹体氢同位素组成分析结果见表1及表2。
扎西康矿床容矿硅质岩的δ30
Si范围为-0.4‰~
-0.9‰,
平均值-0.65‰。车穷卓布锑矿硅质岩的δ30
Si为-0.2‰~-0.6‰。两矿床的硅同位素组成(δ30
Si)明显不同于热液成因石英脉(-1.5‰~0.8‰,丁悌平等,1994;周
(表2),明显要低于一般热液流体的δDVSMOW值(
图4)。4 讨论
石英的氢、氧同位素分析结果(表2)表明,扎西康和车穷卓布锑矿床具有明显偏负的δ
D值(-138‰~-160‰),而与青藏高原南部地地热水(热泉)的δD范围(-140‰~
-165‰,郑淑蕙等,1982)完全一致,表明成矿流体与地热活动具有较为密切的联系,并具有由大气水下渗循环构成的
地热水的属性。两个矿床的石英δ18OVSMOW值显著偏低,
并部分出现负值,与腾冲硅质岩及其泉水相近(李延河等,
1994)。经均一温度换算后,扎西康矿床的δ18OH2O值均为负值(-0.1‰~-15.9‰),车穷卓布锑矿的δ18OH2O
(-15.5‰~-15.9‰)要低于扎西康锑矿(-0.1‰~13.7‰),这一特点与热液流体完全不同。与藏南其他锑(金)矿床相比,扎西康与车穷卓布两锑矿的成矿流体更接近于西藏地热水(热泉)而截然不同于其他矿床的热液流体(图4
)。上述两矿床的容矿硅质岩硅同位素组成也显示其具有明显的热泉成因,暗示其形成环境与热泉相近而不同于
热液矿床。同时,硅质岩δ30Si值的高低,可以判断其沉淀时间的长短(李延河等,1994),那么,根据扎西康硅质岩δ30Si
值从矿化剖面底部向上逐步变小的趋势特点,可以知道它们不是在短暂的同一时间内形成的而是具有连续性。这种矿化剖面硅同位素组成单向性的变化也暗示容矿硅质岩所具有的韵律性特点不是热液脉冲(阶段性)充填的结果而更具有沉淀成因特点。
由容矿硅质岩硅同位素组和成流体氢氧同位素组成所具有的鲜明特点可以看出,扎西康锑多金属矿与车穷卓布锑矿的成矿环境更类似于热泉,藏南地区已有锑金矿床的包裹体测温结果显示扎西康矿床的成矿温度及流体盐度要低于其它矿床(杨竹森等,2006)。因此,成矿作用更接近于热泉沉淀作用,而不同于区域上锑金矿床的热液成矿作用,热泉沉淀作用也更能说明矿床容矿硅质岩具有的沉积韵律性这一特征。
扎西康矿床和车穷卓布矿床的热泉成矿作用与其所处的构造环境有关。位于藏南拆离系内的锑金矿床,虽然目前尚未有精确的成矿年龄数据,但从已获得的相关年龄数据可
孟祥金等:藏南扎西康锑多金属矿硅氧氢同位素组成及其对成矿构造控制的响应1653
表1 扎西康矿床硅同位素组成表
Table1 SiliconisotopiccompositionsofthechertsformZaxikangantimonypolymetallicdeposit
样 号LZ13ZXK113ZXK110ZXK18ZXK17ZXK22LZ04ZXK062CQ062CQ063
特 征块状硅质岩(顶部)
块状硅质岩细条带状硅质岩含空(晶)洞层状硅质岩块状纹层状硅质岩细纹层条带状硅质岩紊乱层状块状硅质岩(底部)大脉状辉锑矿化硅质岩大脉状辉锑矿化硅质岩大脉状辉锑矿化硅质岩
硅 华腾冲温泉石英脉
腾冲泉华热液石英脉
对 象石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英石 英
30
Si‰δNBS-28
备 注
-0.9-0.9-0.7-0.6-0.6-0.4-0.7-0.4-0.2-0.6-3.4~0.2-0.8~-0.4-0.6~0.2-1.5~0.8
车穷卓布矿床丁悌平等,1994李延河等,1994丁悌平等,1994扎西康矿床
注:中国地质科学院矿产资源研究所同位素室测试。测试仪器:MAT251EM质谱仪;分析方法:BrF5法,分析精度:±0.1‰
表2 扎西康矿床氢、氧同位素组成
Table2 HydrogenandoxygenisotopiccompositionsofZaxikangantimonypolymetallicdeposit
样号LZ13
1818
DO对象δVSMOW‰VSMOW‰δOH2O‰δ
备注
石英12.33.04.05.02.93.69.8-1.3-3.5-3.1
-0.1-9.4-8.4-7.4-9.5-8.8-2.6-13.7-15.9-15.5
-156-155-149-156-138-149-154-142-160-138
车穷卓布矿床
18
图4 藏南拆离系锑(金)矿床δDδO图
ZXK13石英ZXK10石英ZXK8ZXK7
石英石英
扎西康矿床
ZXK22石英LZ04
石英
ZXK062石英CQ062石英CQ063石英
注:中国地质科学院矿产资源研究所同位素室测试。测试仪
器:MAT251EM质谱仪。氢同位素分析方法:爆裂法取水,镍法制氢,分析精度:±2‰;氧同位素分析方法:BrF5
18
法,分析精度:±2‰。δO000lnαH2O‰依据公式1石英水=623.09×10/T-3.29(张理刚,1985)求得,T取200℃(据
沙拉岗锑矿,扎西康锑矿,马扎拉锑金矿,哲古锑◇□△○金矿(上述据杨竹森等,2006);■扎西康锑矿,车穷卓布锑◆矿;西藏地热水据郑淑蕙等(1982)
18
Fig.4 δDiagramofantimony(gold)depositsintheδOd
2006)杨竹森等,southTibetandetachmentsystem
Shalagangantimonydeposit;□Zaxikangantimonydeposit;◇
Mazhalaantimonygolddeposit;○Zheguantimonygolddeposit△
(fromYangetal.,2006);■Zaxikangantimonydeposit;Cheqiongzhuobuantimonydeposit;GeothermalwaterinTibet◆
fromZhengetal.(1982)
以看出其成矿作用总体上发生在中中新世,如查拉普金矿床的石英ESR年龄为15.4~17.1Ma(郑有业等,2007),沙拉岗20Ma,戚学祥等,2008)、浪卡子金矿中锑矿中的辉长岩脉(
的闪长玢岩(32~14Ma,付伟等,2005),
扎西康锑多金属矿
1654ActaPetrologicaSinica 岩石学报2008,24(7)
石英ESR年龄25~15Ma(孟祥金,另文待发)。而这一时期CT和STDS为正是因中下地壳的高喜马拉雅结晶岩系以M
界自北向南挤出(Burchfieletal.,1992;Hodges,2000)导致Pateletal.,1993;藏南拆离系上盘自南向北伸展活动时间(
Yin,2006)。因此,藏南锑金矿形成于藏南拆离系构造活动期间。可以推定,锑金的成矿与藏南拆离系的构造活动具有密切的联系,这种联系一方面表现在藏南拆离系的伸展性构造活动所形成的东西向逆冲—推覆断裂与近NS向的张裂构造成为锑金矿的矿化空间,另一方面,或许正是拆离系中构造属性的不同导致或决定了藏南锑金矿床成矿作用的差异。HodgesKV.2000.TectonicsoftheHimalayaandsouthernTibetfromtwo
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S向张性构造控制的扎西康与车穷卓布矿床的矿化特点与位于东西向构造中的其它矿床完全不同,矿床硅、氧、氢同位素组成也具有明显的差异(图4)。藏南拆离系伸展活动所形成的东西向逆冲推覆构造控制浅成低温热液锑金多金属矿化,而NS向张性构造则更易于热泉型矿化的发生。
5 结论
位于藏南拆离系的扎西康锑多金属矿的容矿硅质岩具有沉积韵律特征,岩石硅、氧同位素组成表明其具有热泉沉积特征而不是其它热液活动的产物,成矿流体的氢、氧同位素组成与藏南热泉(水)的分布范围近于一致,与锑有关的成矿作用不同于低温热液成矿而更类似于热泉型矿化。这种热泉型锑矿化与藏南拆离系在新喜马拉雅期的伸展构造活动有关。
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