西藏昌都地區水系沉積物異常特征與成礦地質條件分析

王紀昆,張曉鵬,王建青,劉建,冀建軍

(天津華北地質勘查總院,天津 300170)

0 引言

西藏昌都地區位于北羌塘—昌都(—普洱)成礦帶(CII-4)北段(圖1),主要包含昌都(段)Cu、Mo、Pb、Zn、Ag、Au、Hg、Sb、鹽類成礦亞帶(CII-4-2)、察雅—芒康Pb、Zn、Ag成礦小帶(CII-4-2b)①,其地理坐標E97°00′～97°15′、N31°10′～31°30′。本文在西藏昌都區域地質調查的基礎上②,對研究區的區域地質背景、水系沉積物異常特征進行梳理,對富堿斑巖脈源區特征及動力學背景進行分析,為該區域礦產勘查提供有益的思路和方向。

圖1 膠萊盆地東北緣地質簡圖(據文獻[19]修改)Fig.1 Geological sketch of northeast margin of Jiaolai basin a.研究區大地構造位置示意圖;b.膠萊盆地東北緣地質簡圖1.第四系沖積層;2.下白堊統青山群火山巖;3.下白堊統萊陽群碎屑巖;4.古元古界荊山群孔茲巖系;5.早白堊世正長斑巖;6.早白堊世二長花崗巖;7.晚侏羅世二長花崗巖;8.古元古代二長花崗巖;9.韌性剪切帶;10.斷裂/推測斷裂;11.巖金礦床;12.砂金礦床

圖1 研究區成礦區帶位置圖Fig.1 Location map of the study area

1 區域成礦背景

西藏昌都地區位于青藏高原東部,三江流域中段北部[1];該區地處昌都—芒康盆地西北緣,區內主要出露地層為三疊系和侏羅系。

1.1 地層

昌都一帶出露最老地層為中生界上三疊統。上三疊統波里拉組、阿堵拉組和奪蓋拉組主要分布在昂地幅西南部及東部,朗達幅中部也有出露,整體呈NNW向展布。波里拉組由灰巖、白云巖等組成。阿堵拉組巖石組合由頁巖、長石石英砂巖、夾砂巖等組成。奪蓋拉組由淺變質細粒巖屑長石砂巖、細粒石英砂巖、砂質板巖等組成。

區內侏羅系出露較全,從下侏羅統到上侏羅統均有出露。其中,下侏羅統出露汪布組,主要分布在研究區的中部和東部,整體呈NNW向展布,由長石砂巖、泥質粉砂巖、泥頁巖等組成;中侏羅統出露東大橋組,分布在研究區的中部和東部,其與下侏羅統汪布組呈整合接觸,由泥巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、巖屑石英砂巖、礫巖等組成;上侏羅統出露小索卡組,只在研究區的西南角出露,整體呈北西向展布,與中侏羅統東大橋組整合接觸,巖石組合主要由紫紅色含鐵質鈣質細粒石英砂巖、暗紫紅色泥頁巖組成。

1.2 巖漿巖

研究區內未見火山巖,巖漿巖不甚發育,侵入巖僅有3處,但有大量的巖脈發育;該區的“造巖漿巖帶”劃分屬于昌都-芒康侵入巖帶[2]。

侵入巖。區內侵入巖漿活動微弱,巖漿巖種類較少,零星分布,巖性單一,主要分布在研究區北部昂地圖幅塔召、扎瑪、瑪永拉、約呀日弄及瑪老涌等地,朗達幅未見侵入體出露。區內侵入體多呈巖脈狀產出,少量呈巖株狀,巖石類型主要為正長斑巖、閃長玢巖。

脈巖。區內新發現各類巖脈30余條,主要分布在昂地幅北部和東部,主要類型有3種,以煌斑巖脈為主,其次為閃長玢巖脈、正長斑巖脈。閃長玢巖脈5條,主要出露在上三疊統多蓋拉組二段中。正長斑巖脈僅見2條,出露在下侏羅統汪布組中。脈體走向主要有3組,即NW向、NE向及近EW向;脈巖多為簡單的單脈,少數可見分支狀,脈長數米至數十米不等,脈寬數十厘米至數米。脈體與圍巖接觸帶多數可見數十厘米左右的接觸熱變質帶,紅色巖石角巖化呈深灰色,十分醒目。巖脈與成礦關系較密切,區內新發現的多處礦化蝕變附近均可見到巖脈出現,如瑪老涌銅金礦(化)點。

1.3 構造

研究區地處瀾滄江構造帶(羌塘-三江復合板塊北緣)與金沙江結合帶之間。三江地區位于印度板塊、藏滇板塊和華南板塊的結合部位[3],是東特提斯構造域的重要組成部分,構造線由近東西向急轉為近南北向的轉折部位,有其獨特的地質構造特點[4]。該區歷經原特提斯階段(Pt-Pz1)、古特提斯階段(D-T2)、中特提斯階段(T3-K)、新特提斯階段(E)的復雜地質碰撞的多弧盆系統演化到陸內匯聚、高原隆升等多個發展階段[5],形成了復雜的地質構造。

區內斷裂發育,主要為北西向的壓性斷裂構造。主斷層規模大,具多期活動性質,沿斷裂帶有巖漿侵入。區內斷裂構造劃分為3組:NW-SE向、近EW向和NE-SW向,其中NW-SE向整體規模較大,推測形成時間較早,局部密集成帶,壓性為主,兼具扭性。

區內地層變形強烈,褶皺構造較發育。褶皺構造軸線主要為NW-SE向,形態簡單,除冬各瑪向斜、莫冬余背斜、比郎隆背斜和如卡巴向斜規模較大外,其它褶皺規模小并且多被斷裂破壞。

1.4 區域礦產

研究區礦產資源遠景較好,目前區域上已知礦床、礦(化)點達40多處,礦種達11種,以金屬礦產為主(圖2)。從圖2中可以看出,研究區內礦產以有色金屬礦(床)點分布較為廣泛,其次為黑色金屬和貴金屬礦產,非金屬礦以冶金輔助原料為主。

圖2 研究區區域礦產分布簡圖Fig.2 Schematic map showing regional distribution of mineral resources in the study area1.金礦床;2.銅礦床;3.多金屬礦床;4.鉛鋅礦床;5.鐵礦床;6.鉛礦床;7.金礦點;8.銅礦點;9.鎢礦點;10.研究區范圍

區內礦產成因類型以熱液型為主,其次為云英巖型、碳酸鹽巖層控熱液脈型等。該區礦產以銅、鉛、鋅、銀、鎢、錫熱液型脈狀多金屬礦產為主,分布在侵入體的內外接觸帶,目前發現的有銅、鉛、鋅、銀、鎢、錫等礦(床)點[6]。

2 水系沉積物異常特征

本次收集了研究區1∶20萬化探測量資料,并在野外地質調查的基礎上②,對區內地球化學特征進行研究。表1為元素區域背景統計結果。

表1 元素與分析方法和分析儀器對應表Table 1 Analysis of elements and the corresponding analytical methods and instruments

表1 元素區域背景統計結果Table 1 Statistics of background values of elements

2.1 元素區域背景特征

(1)元素區域豐度

通過統計元素濃集克拉克值(C)分析研究區內元素富集程度,大于1.2為富集,大于等于0.8小于等于1.2為元素富集與貧化不明顯,小于0.8則為貧化(下同)。

本次將研究區水系沉積物元素平均值與地球陸殼土壤豐度(維諾格拉多夫,1962)之比值,稱為水系沉積物元素一級濃集克拉克值(C1);將巖石中元素平均值與地球陸殼土壤豐度的比值,稱為二級濃集克拉克值(C2)。表1中元素As、B、Bi、Hg、Li、Pb、Sb、Sn、W濃度克拉克值大于1.2;Ba、Cd、F、La、Rb、Th、U、Zn小于1.2而大于0.8;其它元素Ag、Au、Be、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Sr、Ti、V、Y出現貧化。其特征總結如下:

①C1值與C2值相關性較好,呈線性相關;

②As、B、Bi、Hg、Li、Pb、Sb、Sn、W呈富集狀態,其中As、B富集明顯;

③Ba、Cd、F、La、Rb、Th、U、Zn元素富集與貧化不明顯;

④Ag、Au、Be、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Sr、Ti、V、Y出現貧化,其中部分造巖元素(Sr、Be)、部分親銅成礦元素(Cu、Ag)以及Au、Be、Co、Cr出現貧化,特別是Au、Co、Cr出現明顯貧化。

(2)元素的區域分異特征

為表明元素在區內分布的均勻程度,確定變異系數Cv小于0.4為分布均勻;大于等于0.4小于等于0.8為分布明顯不均勻,即有明顯的分異性;變異系數Cv大于0.8為分布極不均勻,即具有強分異特征。

表1中元素Ag、As、Bi、Cd、Hg、Pb、Sb變異系數大于0.8;Au、Ba、Cu、Mo、Sn、Sr、Zn大于0.4;B、Be、Co、Cr、F、Li、La、Mn、Nb、Ni、P、Rb、Th、Ti、U、V、W、Y、Zr素小于0.4。其特征總結如下:

①大部分鐵族元素(Ni、Ti、Cr、V)及Cu、Bi、P、Sr變異系數較大,具有強分異特征;

②大部分親銅成礦元素(Sb、Zn、As、Hg、Pb、Cd)、鎢鉬族元素(W、Mo)及Mn、Nb、B、Co、F、Rb、Li、Au變化系數較大,具有明顯的分異性;

③部分造巖元素(Ba、Be)及U、Th、La、Y、Ag、Sn、Zr、呈均勻分布的特性。

綜上,研究區濃度克拉克值高且變異系數大的元素為As、Ba、Bi、Cd、Hg、Sb、Pb、Sn、Zn,這些元素較易于成礦,它們既有豐富的物源,又有明顯的聚集能力。事實上,鎢在區內富集成小型礦床,金、鎳以礦化點形式存在。鐵族元素及Cu、Mo在研究區普遍貧化,但分異性強,有一定的聚集能力,并且在研究區附近有大量的銅礦點及礦化點分布,所以在特定的條件下也可富集成礦。B、Li、W、Zr等元素濃度克拉克值高,但變異系數小,說明上述元素分布較均勻,成礦的可能性較小。造巖元素及Be、Mn、Co、Cr、Nb、Ni、P、Ti、V、Y較貧化,變異系數小,說明上述元素分布均勻,不易集聚的特性,一般為某種巖礦的特征組分。

2.2 主要地質單元元素背景特征

(1)主要巖性單元地球化學異常特征

碎屑巖中As、Co、Ni、Sb、Cu、Pb、Zn、Cd、Ba、Sr、Li、B、U、Sn比較富集,而在黏 土巖中Hg、Sb、Mo、Sr含量急劇下降。

碳酸鹽巖中Sr、Cd表現為強富集,As、Sb、Mg、Mo、Co、Nb、Hg等較為富集,其它元素顯著貧化,一般僅為世界平均值的1/3左右。

變質巖由于形成時代、變質作用和巖石組分存在較大差異,發生變化,但元素的總體分布特征與原巖地球化學特征的相似性和繼承性,一般來看,Sn、W、Cu、F富集,Ag、Be、Nb、Th等呈弱富集。

(2)地層元素地球化學特征

根據測試分析,研究區各地層單元元素地球化學特征如下:

三疊系。該地層中Sb、Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Co等元素比較富集,其中Au、Ag、Pb、Zn、Sb、As高于區域地球化學背景值,呈異常分布。該層位是研究區主要成礦元素的一個富集層位,對找礦十分有利。

侏羅系。該地層中Cu元素相對富集,As、Cd、Cr、Hg、Pb等元素存在少量的異常顯示,而Ag、Au、Hg、Pb分布不均勻,沿瀾滄江斷裂帶(中北部)形成局部富集。表明該地層受到瀾滄江斷裂帶活動后期低溫熱液疊加的影響。

(3)巖漿巖地球化學特征

昌都地區侵入巖主要為喜山期花崗巖。該巖體特征Sn、W、Mo、Ba及稀有稀土和放射性元素多呈高背景、高異常分布,有少量的親Cu元素異常。

W、Bi、U元素在喜山期中酸性巖中呈強富集特征,Mo、Th、Sn、Be、La等元素呈富集特征。在地球化學圖上Au、Ag、As、W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、U、Th、Be、Cd、La、Sr呈高背景或異常分布。

(4)元素異常區域分布特征

研究區受瀾滄江構造帶控制,其化探異常帶呈北西—南東向展布,區域上屬瀾滄江化探異常帶,該帶以Sn、W、Pb、Zn、Ag為主,伴生Au、Hg、Sb多金屬異常。

在桑多-吉塘斷裂帶以東,以昌都中生代拗陷區為主體,出露地層以中生界紅色碎屑巖為主,次為碳酸鹽巖。巖漿活動微弱。地球化學背景較簡單,變化較小,其中碎屑沉積特征是V、Ti、Ba、Li等元素或組分的豐度較高。成礦元素組合以中低溫熱液元素為主。Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、Cd、Ba、Sr等元素異常和礦化富集明顯。在桑多-吉塘斷裂帶及西側,其地球化學特征顯著,出現濱達—窮瑪一帶向南突出的高值帶。Ca、Mg、Sr、Si、Li等元素豐度相對較低,其余Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、Cd、Ba等元素豐度均較高,為高背景或高值區。該區以與中酸性巖漿和熱液成礦活動有關的元素普遍富集為特征,成礦元素組合復雜,異常密集。

2.3 主要綜合異常特征及推斷解釋

(1)小日通Au、As異常(昌都88HS-3,乙1類)

異常位于小日通向斜中,出露地層為中、下侏羅統中段紫紅色砂巖、頁巖夾石膏,頂部為灰巖。區域性的小日通斷裂通過異常區,斷裂帶走向NNW。

該異常組合簡單,多元素表達式Au673、As573、Hg64,此外Pb有弱小異常顯示。異常以Au、As為主。Au以2×10-9圈定面積14 km2,成等軸狀,平均襯值48.08;以32×10-9圈定高值帶約4 km2,最高含量48.4×10-9,平均值24.25×10-9,為地殼豐度的5.6倍。As以1×10-6圈定面積48 km2,近等軸狀,但濃集中心走向北西,平均襯度11.94;As最高含量586×10-6,平均值220×10-6,為地殼豐度的129.4倍。Hg異常27.21 km2,最高含量0.2×10-6,平均0.13×10-6,襯度2.34,中帶面積很小,缺乏內帶。

砷異常強度很高,襯度很大,濃集趨勢明顯,具單一濃集中心,內帶面積大,形態很規整;該異常為低溫熱液產物,受斷裂帶控制,地質條件有利;其與俄洛橋異常類比,遠景應大于俄洛橋。Au異常面積較小,但強度很高,下游近年有群眾采金活動,可能具中小型礦床遠景。

(2)俄洛橋砷異常(昌都88HS-4,甲2類)

該異常以Hg、As為主,多元素表達式為Hg1099、As276、Cd65,還有Au、Pb異常顯示。Hg以0.085×10-6圈定面積94 km2,平均襯度11.67,最高含量7.03×10-6,平均含量0.65×10-6,為地殼豐度的7.8倍;以0.05×10-6～0.34×10-6、0.34×10-6～1.36×10-6和>1.36×10-6等3個區間分別劃分異常濃集帶,>1.36×10-6的內帶面積約12 km2。As以30×10-6圈定面積40 km2,平均襯度6.9,以30×10-6～60×10-6、60×10-6～120×10-6和>120×10-6等3個區間分別劃分異常濃集帶,其中>120×10-6的內帶面積約11 km2,最高含量205×10-6,平均含量121×10-6,為地殼豐度的71.2倍。As異常呈帶狀,走向北西,與區域構造走向近似。Hg異常為不規則帶狀,近東西走向,與As異常走向近直交。

俄洛橋砷異常強度高,規模大,濃集趨勢明顯,濃集中心重合,濃度分帶清楚,內帶面積大;異常元素組合簡單,具典型低溫熱液異常特征,已證實As異常由俄洛橋雌黃礦床引起。Hg異常與As異常走向不一致,說明Hg、As異常不是同期礦化引起,控礦因素不同。

俄洛橋雌黃礦床2條砷礦體平均品位為25%～41.95%,屬于優質富砷礦床,規模達大型;據8件樣品光譜分析,含汞0.1%～0.5%,已達工業品位,在所處構造帶尚有辰砂異常分布。

(3)日通(HS-51,乙1類)異常

此異常位于日通斷裂帶日通向斜中,出露地層有阿堵拉組(T3a)及奪蓋拉組(T3d)黑色頁巖、粉砂巖及砂巖,下侏羅統汪布組和中侏羅統東大橋組的雜色砂巖、泥巖等。東大橋組上段為雜色砂巖、泥巖夾石灰巖。

在日通異常的中部出露喜山期堿偏基性侵入體,巖性為正長巖,為一復式巖體;其地表可分為東、西兩個巖體,深部可能連在一起。該巖體內發育花崗斑巖、二長花崗巖、二長花崗斑巖、正長斑巖等巖脈。

表2為日通異常特征數據。該異常元素組合復雜,高、中、低溫元素均有異常出現,以日通正長巖巖體為中心,形成U、Th-W、Bi、Mo、Cu-Pb、Zn、Ag、As、Sb、Hg元素分帶序列。其中,Bi、Sb、Pb、Ag異常規模大、均值及極值高,襯值高;W、U、Cu、Mo異常規模相對較小,與日通巖體基本套合。

表2 土堆礦床元素相關矩陣Table 2 Correlation matrix of elements of Tudui Au deposit

表2 日通異常元素特征統計結果Table 2 Element characteristic statistics of anomaly Ritong Abnormal

在該異常區已發現銅鉬礦化,有銅鉛鋅礦點出現,可推斷日通異常為礦致異常。

3 富堿斑巖(脈)巖漿源特征及動力學背景分析

3.1 巖漿源特征

根據前人研究成果,研究區發育高堿富鉀的煌斑巖脈,推測受俯沖流體交代的地幔部分熔融形成鉀玄質巖石。區內煌斑巖脈體巖石主量元素特征與玉龍超大型斑巖礦床(位于昌都江達縣青泥洞鄉境內)含礦斑巖體總體上十分相似[7],兩者的微小差別在于玉龍銅礦含礦斑巖體更富堿,演化程度相對區內煌斑巖脈體稍弱;稀土元素特征和微量元素特征顯示其源區相似。

玉龍斑巖銅礦帶含礦斑巖體為花崗巖類,其硅飽和,因此其不會直接來自流體交代地幔的部分熔融,可能是陸殼物質的部分熔融形成硅飽和的鉀玄質巖石?；桶邘r脈體相對虧損HREE和Y說明源區有石榴石殘留相[8]。研究區內煌斑巖脈體處于玉龍成礦帶北段西側,與其空間相鄰,時代相近,主微量元素特征相似,它們應具相同源區特征。

3.2 動力學背景分析

前人對玉龍斑巖銅礦帶形成環境有不同的認識:形成于島弧環境,類似于安第斯斑巖銅礦帶;形成于陸內環境與走滑斷裂系統有關;由印度-歐亞碰撞誘發的區域性大規模走滑系統控制著新生代49 Ma～30 Ma斑巖體的分布;受大規模左行走滑及局部俯沖控制;由于歐亞板塊在65 Ma左右發生碰撞,在藏東誘發紅河-哀牢山左行走滑深大斷裂,該深大斷裂走向NE,長度超過1000 km,左行走滑錯距700～200 km,切穿巖石圈地幔[9]。

切穿巖石圈地幔的深大斷裂活動會引起軟流圈上涌,且已有地球物理資料表明,該區域深大斷裂帶莫霍面比周圍地區高2～3 km,也顯示軟流圈上涌。左行走滑深大斷裂發生數百千米水平錯移時,局部俯沖會把下部陸殼推入沿斷裂帶上涌的巖石圈地幔之中。

綜上分析認為,研究區煌斑巖脈體與玉龍銅礦含礦斑巖體具有相似的動力學背景,其形成應與印度-歐亞板塊碰撞誘發的切穿巖石圈深大斷裂活動引致的軟流圈上涌有關。

4 成礦地質條件分析

4.1 地層與成礦

研究區內地層出露中生代地層,主要有碎屑巖-碳酸鹽巖系和侏羅系的海陸交互相碎屑巖系地層。均受北西向構造影響,呈北西向展布。經區內地層背景值研究成果表明,波里拉組、阿堵拉組、奪蓋拉組、東大橋組與成礦關系密切,是區內主要的礦源層或含礦層,熱液型鉛鋅礦和銅多金屬礦多與此有關。

4.2 構造與成礦

研究區位處瀾滄江構造帶(羌塘-三江復合板塊北緣)與金沙江結合帶之間。該地區經歷了從弧-弧碰撞,弧-陸碰撞的多弧盆系統演化到陸內匯聚、高原隆升等多個發展階段,形成了復雜的地質構造,同時也為有色金屬及貴金屬成礦提供了極其有利的成礦地質條件[10]。

受區域構造制約,區內地層主體構造線方向呈北西向展布,并多為后期北北西向和近東西向斷裂切穿錯動。裂隙的發育程度也直接導致了熱液參與成礦作用的程度和礦液循環、擴大交代接觸面的程度。研究區各類異常、礦化點總體呈線、帶狀展布,局部呈環狀集中發育更為構造對成礦作用所起的重要作用做出了有力的解釋。

4.3 巖漿活動與成礦

特殊的構造環境,控制了獨特的侵入活動和侵入巖組合。侵入體在時空分布上明顯受板塊俯沖、消減、碰撞的制約。

區內巖漿活動范圍較小,據1∶20萬水系沉積物對研究區巖漿巖成礦背景特征的研究結果表明,區內發育的中酸性侵入巖盡管分布極其有限,但為成礦作用提供了重要的物源基礎和熱源條件,是研究區成礦作用的物質基礎和基本條件,水系沉積物異常、遙感異常常圍繞其展布。而晚期殘余巖漿活動不僅為成礦作用補充了部分物源,還起到了熱動力作用,初步活化、萃取圍巖中的各種有用組分形成新的成礦流體,沿斷裂帶運移至低壓擴容帶初步富集、沉淀形成礦化異常體。

綜合研究取得成果、結合區域成礦地質背景,認為區內礦化是多期次疊加作用的結果,熱液蝕變在已知礦化點上均有不同程度發育,而且一定程度上兩者呈正相關關系。

5 結語

(1)西藏昌都一帶出露上三疊統、侏羅系及第四系等各時代地層,總體連續性差,變質程度較淺。巖漿活動非常弱,分布范圍局限,主要為中—酸性侵入巖,呈巖脈、巖株狀沿NW向斷裂或褶皺構造分布,對地層破壞程度較弱;煌斑巖脈發育,侵入至研究區侏羅系地層中。研究區內發育NW向、NE向逆斷層和近EW向走滑斷層,同時褶皺構造發育,造成地層在平面上具有齒狀交錯的出露特征,褶皺部位巖石變形強烈。

(2)研究區以Sn、W、Pb、Zn、Ag異常為主,伴生Au、Hg、Sb多金屬異常。其中日通異常是該區代表性異常,外圍為HS-48乙2、HS-61乙2、HS-59丙、HS-60丙等異常,圍繞HS-51乙-1異常分布,顯示一定的叢集性。日通異常元素組合以As、Sb、Hg、Au為主,鑒于區內工作較少,建議對日通及附近異常進行檢查,以尋找砷、銻、汞礦,并注意對伴生金的評價。

(3)研究區煌斑巖脈體與玉龍銅礦含礦斑巖體具有相似的動力學背景,其形成應與印度-歐亞板塊碰撞誘發的切穿巖石圈深大斷裂活動引致的軟流圈上涌有關。

注釋：

① 西藏自治區地質調查院.1∶250000囊謙縣幅、昌都縣幅、江達縣幅區域地質調查報告[R].成都:中國地質調查局成都地質調查中心,2007:1-364.

② 天津華北地質勘查總院. 西藏昌都地區1∶5萬昂地幅(H47E004005)、郎達幅(H47E005005)區域地質調查報告[R].成都:中國地質調查局成都地質調查中心,2018:1-202.