岡底斯斑巖銅礦帶是中國(guó)近年來(lái)取得重大突破的、潛力巨大的斑巖型成礦帶。其中最顯著的是岡底斯東段靠近東喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的中新世斑巖銅礦帶。論文對(duì)其中的4個(gè)大型-超大型礦床進(jìn)行了研究,包括驅(qū)龍、甲瑪、沖江和邦鋪等。相關(guān)礦體主要賦存在中新世的花崗閃長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖和花崗斑巖侵入體中。在岡底斯帶最南緣還發(fā)育漸新世斑巖-矽卡巖銅鎢鉬金多金屬礦帶,以明則斑巖-矽卡巖鉬銅礦床和努日矽卡巖型銅鎢鉬多金屬礦床為代表。在這些礦床中往往發(fā)育從酸性、中酸性到中基性的多種類型的埃達(dá)克巖質(zhì)巖漿巖,研究發(fā)現(xiàn)這些礦床與埃達(dá)克巖密切相關(guān),但究竟哪一類埃達(dá)克巖才是成礦的根本原因?成礦埃達(dá)克巖產(chǎn)出在礦床的什么部位?這些問(wèn)題對(duì)于揭示成礦機(jī)理、指導(dǎo)深部找礦具有重要意義,但至今尚有爭(zhēng)議。同時(shí)有關(guān)這些埃達(dá)克巖的巖漿源區(qū)以及成礦的關(guān)鍵控制因素也依然存在爭(zhēng)議,其中一個(gè)重要原因就是所見到的“含礦斑巖”通常被認(rèn)為“成礦斑巖”,因此對(duì)這一問(wèn)題的重新認(rèn)識(shí)有利于加深對(duì)斑巖礦床的理解。本論文選取了岡底斯帶上的典型斑巖-矽卡巖型銅(±鉬)礦床(包括驅(qū)龍、沖江、邦鋪、甲瑪和明則礦床)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了其元素和Sr-Nd同位素、鋯石U-Pb年齡和Hf-O同位素和磷灰石的微區(qū)主微量元素組成。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展,對(duì)岡底斯帶斑巖-矽卡巖礦床與成礦密切相關(guān)的埃達(dá)克的巖漿源區(qū)、含礦埃達(dá)克巖與成礦埃達(dá)克巖的識(shí)別及其意義、礦床形成與印度洋板塊中的E90°洋脊俯沖之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。驅(qū)龍斑巖銅礦是中國(guó)目前探明的最大的斑巖銅礦床,其金屬Cu和Mo的噸位@品位分別為10.6 Mt@0.5%和0.5 Mt@0.03%。礦區(qū)中新世斑巖均具有典型的埃達(dá)克質(zhì)特征:Sr=259~1195 ppm,Y=1.91~9.12 ppm,Yb=0.2~0.92 ppm,Sr/Y=49~202。這些埃達(dá)克巖具有低Mg O(2 wt%)和高K2O(2~6 wt%)的特征,Si O2通常大于64%,這明顯不同于環(huán)太平洋帶與斑巖銅礦有關(guān)的埃達(dá)克巖;富集大離子親石元素Rb、Th、U和Pb,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti等,具有弱的Eu異常,暗示了源區(qū)石榴石的殘留和斜長(zhǎng)石的缺失。絕大多數(shù)樣品為洋殼型部分熔融成因的埃達(dá)克巖,但是靠近陸殼部分熔融型的埃達(dá)克巖區(qū);少量樣品落入大別埃達(dá)克巖區(qū),表明同時(shí)存在俯沖板片部分熔融和加厚下地殼部分熔融。礦區(qū)埃達(dá)克巖全巖Sr-Nd同位素變化較小:(87Sr/86Sr)i為0.705左右,εNd(t)=0~0.8。兩類埃達(dá)克巖具有相近的鋯石δ18O值(分別為5.1~7.3‰和4.0~7.4‰)和εHf(t)值(分別為1.9~10.4和5.6~9.3),接近MORB值。鋯石原位Hf-O同位素組成在幔源熔體和殼源熔體之間的二端元混合曲線上,且以幔源為主。含礦和不含礦埃達(dá)克巖中的鋯石分別給出16.6±0.5~17.0±0.6 Ma和16.7±0.3~17.4±0.4 Ma年齡,在誤差范圍內(nèi)一致。該年齡在誤差范圍內(nèi)接近但略早于前人所獲得的輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡(15.36±0.21~16.41±0.48 Ma)。兩類埃達(dá)克巖均具有高的CeⅣ/Ⅲ(分別為871~1457和910~1220),二者基本一致,指示了非常氧化的巖漿環(huán)境,具有俯沖成因巖漿的特點(diǎn);含礦埃達(dá)克巖富S貧Au,發(fā)育大量硬石膏,出現(xiàn)磁鐵礦和赤鐵礦的共生,這主要見于年輕巖漿弧環(huán)境下與俯沖相關(guān)的斑巖銅礦;在后碰撞環(huán)境中不發(fā)育,無(wú)法簡(jiǎn)單地用新生/加厚下地殼或脫水后冷的侏羅紀(jì)洋殼的殘余的部分熔融來(lái)解釋。值得注意的是不含礦埃達(dá)克巖中的Cu含量很低,無(wú)法成為斑巖銅礦的成礦物質(zhì)來(lái)源。從野外接觸關(guān)系看,含礦巖體與不含礦巖體沒(méi)有截然的接觸關(guān)系。根據(jù)上述證據(jù),特別是兩類埃達(dá)克巖地球化學(xué)性質(zhì)和形成時(shí)代高度一致,綜合推斷含礦巖體和不含礦巖體可能均非成礦巖體。結(jié)合最新研究成果,處于驅(qū)龍礦床中心相深部的花崗斑巖,形成時(shí)代與銅礦化時(shí)代一致,更有可能是驅(qū)龍礦床物質(zhì)來(lái)源的成礦巖體。盡管含礦巖體與不含礦巖體地球化學(xué)性質(zhì)十分接近,但是其中的磷灰石卻有差異。二者中磷灰石F和Cl含量一致,其形成環(huán)境有別于玉龍和德興斑巖銅礦。但是含礦埃達(dá)克巖中磷灰石的輕重稀土元素分餾程度小于不含礦埃達(dá)克巖。在Th/U-Ce/Pb、Sr/Ce-Sr/Eu、Sr-Y、Sr-Yb和Sr-(La/Yb)n圖上,不含礦埃達(dá)克巖與暗色包體具有一致的特征,二者難以區(qū)分,均明顯區(qū)別于含礦埃達(dá)克巖,表明含礦埃達(dá)克巖中的磷灰石受到了成礦熱液的影響,造成了某些元素的交換。磷灰石的地球化學(xué)特征可以作為判別成礦(含礦)與否的指示。沖江礦床是岡底斯帶上的大型斑巖銅礦,其金屬Cu噸位@品位為5Mt@0.4%。沖江斑巖同樣具有典型埃達(dá)克巖高Sr(195~765 ppm)低Y(4.6~16.5ppm)的特征,Sr/Y=40~124。與驅(qū)龍類似,絕大多數(shù)樣品屬于洋殼型埃達(dá)克巖,靠近加厚下地殼型埃達(dá)克巖區(qū);少量樣品落入大別埃達(dá)克巖區(qū),表明存在俯沖板片部分熔融和加厚下地殼部分熔融。含礦巖體的鋯石U-Pb年齡為14.9±0.3 Ma~14.8±0.3 Ma,不含礦巖體的成巖時(shí)代為12.9 Ma,為成礦后侵入巖的年齡。含礦與不含礦斑巖具有一致的全巖Sr-Nd同位素,具有比驅(qū)龍埃達(dá)克巖高的(87Sr/86Sr)i(0.706~0.707)和低的εNd(t)值[(-3.8)~(-2.6)],表明二者源區(qū)存在一定的差異,沖江礦床有相對(duì)較多的地殼物質(zhì)貢獻(xiàn)。沖江含礦埃達(dá)克巖中的鋯石δ18O值5.0~7.2‰(均值6.2‰),εHf(t)值為(-1.0)~7.6,接近MORB的值,暗示了洋殼物質(zhì)的參與。沖江含礦巖體中磷灰石的稀土元素輕重分餾程度小于不含礦巖體;在F-Cl圖所反映的構(gòu)造環(huán)境上,沖江礦床有別于德興和玉龍斑巖銅礦。邦鋪斑巖鉬銅礦床金屬M(fèi)o和Cu的儲(chǔ)量分別為45.4萬(wàn)噸和91.7萬(wàn)噸。其含礦石英二長(zhǎng)斑巖年齡為13.9±0.3~14.0±0.2 Ma,屬于岡底斯中新世斑巖成礦帶。含礦巖體鋯石的δ18O值為4.72~7.22‰,εHf(t)值為-2.3~5.6,介于陸殼和虧損地幔兩種端元組分之間且主要來(lái)自地幔組分,但在巖漿演化過(guò)程中存在大量陸殼物質(zhì)的參與。與驅(qū)龍礦床相比,其鋯石εHf(t)明顯偏低,說(shuō)明邦鋪含礦斑巖的成礦巖漿具有更多的陸殼物質(zhì)的貢獻(xiàn),這與其鉬銅比值高是一致的。甲瑪矽卡巖銅多金屬礦床目前探明儲(chǔ)量為4.5 Mt的Cu,0.45 Mt的Mo和100 t的Au。甲瑪?shù)V床的塔龍尾、象背山和隱伏巖體的Si O2含量介于71.42~76.57 wt.%之間,具有高的K2O含量(4.47~5.31 wt.%),屬于高鉀鈣堿性系列。塔龍尾和象背山巖體的成巖年齡分別為16.0±0.2 Ma~14.9±0.3 Ma和15.9±0.4~16.0±0.3 Ma;隱伏巖體的成巖年齡為15.0±0.2 Ma。全巖(87Sr/86Sr)i值的變化范圍為0.705~0.707;εNd(t)為(-0.4)~(-4.5)。隱伏巖體鋯石δ18O值主要介于4.88‰~7.15‰之間;εHf(t)值為0.8~7.2,介于陸殼和虧損地幔兩種端元組分之間且主要來(lái)自地幔組分。明則礦床是近年來(lái)在岡底斯南緣的漸新世W-Mo-Cu-Au多金屬成礦帶中新發(fā)現(xiàn)的斑巖型鉬銅礦床。明則漸新世斑巖體屬于典型的高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列二長(zhǎng)花崗巖。從構(gòu)造和時(shí)代劃分,明則礦床不屬于岡底斯中新世斑巖銅礦成礦帶。其鋯石U-Pb年齡為28.1±0.4~28.2±0.5 Ma;富集輕稀土元素和大離子親石元素Rb、Th、U與Pb,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti等,具有弱的Eu異常,反映了與板塊俯沖相關(guān)巖漿的特征;具有高Sr低Y的特點(diǎn),屬于典型的埃達(dá)克巖,與加厚下地殼部分熔融相關(guān),少數(shù)屬于洋殼型埃達(dá)克巖,這與其成鉬礦而銅含量低的特點(diǎn)一致。這些特征明顯區(qū)別于23 Ma的岡底斯中新世斑巖銅礦含礦埃達(dá)克巖的特點(diǎn),暗示了岡底斯帶東段埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征及其成巖成礦構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)變,這可以用東經(jīng)90°的洋脊俯沖來(lái)解釋。礦區(qū)內(nèi)程巴礦段晚白堊世花崗閃長(zhǎng)巖形成時(shí)代為91.1±1.0~90.1±0.7 Ma。微量元素分析表明花崗閃長(zhǎng)巖富集大離子親石元素,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素,但其Rb、Th、U、Nb、Ta和Pb等不相容元素含量低于漸新世二長(zhǎng)花崗巖;輕重稀土分餾程度比漸新世二長(zhǎng)花崗巖弱;具有高Sr低Y的特點(diǎn),Eu異常微弱,屬于典型的洋殼型埃達(dá)克巖,不同于漸新世的加厚下地殼型埃達(dá)克巖。這說(shuō)明岡底斯東段的埃達(dá)克經(jīng)歷了白堊紀(jì)的俯沖洋殼成因-漸新世(~30 Ma)的加厚下地殼成因-中新世(23 Ma)的俯沖洋殼(洋脊俯沖)成因的轉(zhuǎn)變過(guò)程。從整個(gè)岡底斯中新世斑巖銅礦帶來(lái)看,其大型、超大型斑巖礦床集中于12~20 Ma,但各個(gè)礦床的形成時(shí)代略有差異,在87°E至93°E之間具有自西向東逐漸變老的趨勢(shì)。岡底斯帶的斑巖銅礦與埃達(dá)克巖具有密切關(guān)系,埃達(dá)克的Sr/Y-(La/Yb)n組成、全巖Sr-Nd同位素、鋯石Hf-O同位素和高CeⅣ/Ⅲ值等特征表明,岡底斯中新世埃達(dá)克巖的形成主要是俯沖板片部分熔融貢獻(xiàn)的,并存在相當(dāng)大的加厚下地殼部分熔融物質(zhì)參與。岡底斯帶中新世斑巖銅礦分布、埃達(dá)克巖的地球化學(xué)、高氧逸度特征以及23 Ma前后構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)變可以用東經(jīng)90°洋脊俯沖來(lái)解釋。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P618.41
【部分圖文】：

第三章 區(qū)域地質(zhì)背景3.1 大地構(gòu)造位置岡底斯帶的地理概念通常指青藏高原西起獅泉河-岡仁波齊，向東經(jīng)岡底斯山、念青唐古拉山，并與橫斷山系西南部的伯舒拉嶺相連的地理單元，即傳統(tǒng)意義上的岡底斯帶。在地質(zhì)意義上其空間范圍要大得多，一般是指雅魯藏布江縫合帶和班公湖-怒江縫合帶之間近東西向的狹長(zhǎng)地域，為長(zhǎng) 2500km、寬達(dá)150～300km，面積約 45 萬(wàn) km2的巨大的構(gòu)造-巖漿帶。岡底斯帶的構(gòu)造屬性及其構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠恢笔乔嗖馗咴纬裳莼芯恐械闹卮蠡A(chǔ)問(wèn)題，不同的學(xué)者從不同的角度對(duì)岡底斯帶賦予了岡底斯-念青唐古拉板片（劉增乾等, 1990; 周詳和曹佑功, 1984）、拉薩陸塊（肖序常等, 1988）、拉薩地體（Dewey et al., 1988）和岡底斯多島弧盆系（Hsü et al., 1995）等不同的構(gòu)造屬性。本文傾向于采用拉薩地體的構(gòu)造屬性，因此后文中所說(shuō)的拉薩地體即指岡底斯帶。

圖 3-2 岡底斯帶巖漿巖及斑巖-矽卡巖型礦床分布圖。3.2.2 鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖拉薩地體漸新世-中新世的鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖漿活動(dòng)主要產(chǎn)出于中部拉薩地體的西段（Chen et al., 2010; Chen et al., 2011; Ding et al., 2003; Miller et al., 1999;Nomade et al., 2004; Williams et al., 2004; Zhao et al., 2009; 丁林等, 2006; 劉棟等, 2011; 馬潤(rùn)則等, 2008; 孫晨光等, 2008; 孫晨光等, 2007; 田世洪等, 2012;趙志丹等, 2006; 趙志丹等, 2008），部分產(chǎn)于南部拉薩地體（Chan et al., 2009;Coulon et al., 1986; Liu et al., 2014; Miller et al., 1999; Nomade et al., 2004; Spiceret al., 2003; Turner et al., 1996; Turner et al., 1993; Williams et al., 2001; Williamset al., 2004; Zhou et al., 2009; Zhou et al., 2010; 陳建林等, 2010; 李家振等, 1992;劉棟等, 2013; 王保弟等, 2011; 趙志丹等, 2001; 周肅等, 2004b），形成了一個(gè)在東西近 1000 km 的范圍內(nèi)斷續(xù)展布的鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖帶（圖 3-3）。鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)火山巖（主要為粗安巖-粗面巖）主要分布在90°E 以西的拉薩地體，具有低Sr/Y，

這些埃達(dá)克巖侵入體在很短時(shí)間內(nèi)形成（25～8 Ma），其侵位高峰期在 16 Ma 左右（Chung et al., 2009; Hou et al., 2013; 侯增謙等, 2006a），通常以小巖株的形式侵位于岡底斯巖基中，巖石類型以中酸性花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖為主，最為引人矚目的是其伴隨爆發(fā)式的銅鉬等金屬的成礦作用，因此引起了地質(zhì)學(xué)界的廣泛關(guān)注和深入研究。盡管這些埃達(dá)克巖在巖相學(xué)和野外露頭上并沒(méi)有獨(dú)特的標(biāo)志，無(wú)法在野外鑒別，但在地球化學(xué)特征上卻有著顯著的特點(diǎn)，這對(duì)探討與其伴生的斑巖銅礦的成因及成礦的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制具有重大意義。有關(guān)這些埃達(dá)克巖的巖漿源區(qū)及其形成的地球動(dòng)力學(xué)背景是學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期關(guān)注和爭(zhēng)論的問(wèn)題。有關(guān)埃達(dá)克巖的巖漿源區(qū)目前存在以下幾種觀點(diǎn)：（1）俯沖的新特提斯洋殼的部分熔融，并與上覆地幔楔相互作用（Qu et al., 2004; 高永豐等, 2003; 侯增謙等, 2003b; 曲曉明等, 2004）；（2）加厚并拆沉的拉薩地體下地殼的部分熔融（Chung et al., 2003）；（3）新生下地殼的部分熔融（Hou et al.,2004; Li et al., 2011; 侯增謙等, 2004）；（4）被板片來(lái)源熔體所交代的上地幔的部分熔融（Gao et al., 2007b）；（5）俯沖的印度大陸地殼的部分熔融（Xu et al.,2010）。

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本文編號(hào)：2829794