西藏铁格隆南超大型铜（金、银）矿床成因——矿物学、蚀变与成矿

摘要

铁格隆南（荣那矿段）矿床位于西藏阿里地区改则县北西约110km的多龙矿集区中部，羌塘地块南缘，班公湖-怒江缝合带西段北侧的扎普-多不杂岩浆弧带中。它是近年来在班公湖-怒江成矿带西段发现的首例具有典型高硫化型浅成低温热液矿化成矿特征的超大型Cu(Au、Ag)矿床，其Cu资源量(332+333，含少量334)超过1100万t@0.53％，伴生Au超过120t@0.08×10-6，伴生Ag超过2500t@1.80×10-6。它的发现突破了以往对多龙矿集区“斑岩型Cu-Au矿床”的认识，新构建了以岩浆热液为主的斑岩-浅成低温热液成矿系统的勘查模型，对区域找矿具有极其重要的指导意义。本文以铁格隆南矿床为解剖对象，首次通过对铁格隆南矿区的矿物学特征系统详细的研究，总结归纳矿区蚀变-矿化特征，完善了斑岩-浅成低温热液系统的矿物学研究基础，探讨了该成矿体系蚀变与成矿的演化过程，建立了矿床成因模式，并为深部找矿预测提供了可靠依据。通过研究取得如下重要进展:
　　1、详细、系统研究了铁格隆南矿区的矿石特征，从矿物学的角度，识别并确认了高硫化浅成低温热液型矿化及斑岩型矿化的典型矿物组合及其组构特征，清晰地反映了铁格隆南矿区具有斑岩型矿化以及浅成低温热液型矿化的双重成矿作用特征。
　　2、根据铁格隆南矿区非金属矿物的组合特征，划分出6种蚀变类型:识别出包括钾硅酸盐化、角岩化、黄铁绢英岩化、泥化、高级泥化和青磐岩化蚀变。由于各类蚀变多期次叠加，结合其分布空间范围，进一步划分出6个蚀变带，由矿床深部至浅部依次为:钾硅酸盐化带→黄铁绢英岩化带→高级泥化带→氧化淋滤带→几乎无蚀变的美日切错组火山岩（盖层），青磐岩化带分布于矿床外侧。
　　3、理清了金属矿物形成先后顺序，并结合其组合特征划分了成矿期次和成矿阶段:矿区的金属矿物大致具有黄铁矿→辉钼矿→赤铁矿→黄铜矿、斑铜矿→砷黝铜矿→硫砷铜矿→蓝辉铜矿→铜蓝（铜硫二元体系矿物）的矿化顺序。结合矿石矿物组合特征可将矿区成矿作用过程划分成4个期次:岩浆期(Ⅰ)→斑岩型成矿作用期(Ⅱ)→浅成低温热液型成矿作用期(Ⅲ)→表生期(Ⅵ);其中，斑岩型成矿作用期(Ⅱ)可划分成辉钼矿-黄铜矿-斑铜矿阶段(Ⅱ-1)及斑铜矿-黄铜矿-赤铁矿阶段(Ⅱ-2)，浅成低温热液成矿作用期(Ⅲ)可划分成期砷黝铜矿-硫砷铜矿等硫盐矿物阶段（Ⅲ-1）、铜蓝-蓝辉铜矿等Cu-S矿物阶段(Ⅲ-2)、闪锌矿-方铅矿阶段(Ⅲ-3)。矿体的氧化次生富集基本不发育，得益于成矿后很快有110Ma左右的美日切错组火山岩喷发覆盖，保护矿体免遭由于羌塘古高原的快速隆升淋滤剥蚀。
　　4、首次识别出了对矿床成因类型具有指示意义的特殊罕见矿物——硫锡砷铜矿(Colusite)，根据其与其他矿石矿物及蚀变矿物的组合特征，指示其形成于酸性或略偏中性的、中低温高硫化态环境。由矿床浅部至深部，随着硫砷铜矿和砷黝铜矿等Cu-As-S体系矿物含量减少而减少，至消失，这暗示了一个高硫化型浅成低温热液矿化向斑岩型矿化过渡的变化。
　　5、深化了蚀变与矿化之间的耦合关系:研究表明，该矿床的蚀变与矿化具有良好的对应性。其中，代表高-极高硫化作用态的硫砷铜矿-蓝辉铜矿-铜蓝矿物组合主要产于高级泥化带，部分产于黄铁绢英岩化带上部;代表中-高硫化作用态的硫砷铜矿-砷黝铜矿-赤铁矿-斑铜矿矿物组合主要产于高级泥化带底部和黄铁绢英岩化带中上部;代表中-低硫化作用态的斑铜矿-黄铜矿-赤铁矿主要产于黄铁绢英岩化带及钾硅酸盐化带。矿床中斑岩型矿化至高硫化浅成低温热液型矿化的演化，不同矿物相在时间和空间上的分带，主要是热流体系统中物理化学条件（pH、log fo2、log fs2、K+活度、温度等因素）变更导致新的化学平衡替代旧的化学不平衡，而在这一系列交代反应中，原有矿物被分解、改造，在其位置上产生新生矿物的叠加，即为形成铁格隆南矿床中所呈现出的蚀变-矿化叠加改造现象的重要地球化学途径。
　　6、H-O同位素分析结果表明，铁格隆南矿区与斑岩成矿作用期有关的流体主要来源于岩浆热液，混有少量大气降水;而与浅成低温热液成矿期有关的流体明显偏离残余岩浆热液来源，且其产出部位更接近地表范围，很可能已有较多大气降水混入。S、Pb同位素组成共同指示成矿物质主要来源于深部岩浆，这种岩浆可能主要起源于班公湖-怒江洋盆俯冲板片部分熔融与地幔物质混熔，并受到少量地壳物质的混染。
　　7、基于铁格隆南矿床的金属矿物组合、蚀变矿物组合、蚀变分带特征，结合已有的高精度同位素测年结果，探讨了其成因模式:120～110Ma，矿床形成过程及成矿后羌塘南缘快速隆升、古潜水面不断下降，来自深部的含铜热流体与加热的大气降水混和，形成稀溶液，它们不断向下渗透，流经早期形成的斑岩型矿体时，广泛的溶解其中的如黄铜矿、斑铜矿等含铜矿物，进而成为温度较低的、偏酸性的、含铜和硫的成矿流体，与围岩接触并经历沸腾、冷却等过程，形成新的围岩蚀变（由石英、叶腊石、明矾石、地开石、高岭石等酸性-强酸性蚀变矿物组成的高级泥化蚀变）及矿石矿物（由硫砷铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿等组成的高硫-极高硫化态矿物组合），叠加在早期形成的斑岩型矿体（由黄铜矿-斑铜矿等组成中硫-低硫化态矿物组合）之上，使得铜矿品位增高，从而形成高品位厚大叠加型矿体，并使矿床形成复杂多样的蚀变、矿物组合及矿石组构，同时也继承并残留了斑岩型矿床的特征。此外，110Ma左右的火山喷发活动，叠覆在矿体之上，有效的保护了矿体进一步遭受淋滤剥蚀，从而保存了铁格隆南矿床的现貌。因此，铁格隆南超大型Cu(Au、Ag)矿床为高硫化浅成低温热液型矿化叠加斑岩型矿化的叠加型矿床。综合已有研究成果及音频大地电磁测深(AMT)反演成果说明，铁格隆南矿床深部有进一步扩大斑岩型矿体规模的巨大潜力。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 斑岩-浅成低温热液成矿系统研究现状

1．2．2 多龙超大型斑岩-浅成低温热液铜金矿集区研究现状

1．2．3 研究区勘查历史及研究现状

1．3 存在问题

1．4 研究内容及技术路线

1．5 完成工作情况

1．6 主要成果与创新点

第2章 区域地质与矿床地质

2．1 大地构造位置

2．2 区域地质

2．2．1 区域地层

2．2．2 区域构造

2．2．3 区域岩浆活动

2．2．4 区域变质作用

2．2．5 区域矿产

2．3 矿区地质

2．3．1 矿区地层

2．3．2 矿区构造

2．3．3 岩浆岩

第3章 矿体地质特征

3．1 矿体形态、产状和规模

3．2 矿石特征

3．2．1 矿物组成

3．2．2 矿石类型

3．2．3 矿石组构

4．1 蚀变类型

4．1．1 钾硅酸盐化

4．1．2 角岩化

4．1．3 黄铁绢英岩化

4．1．4 泥化

4．1．5 高级泥化

4．1．6 青磐岩化

4．2 蚀变时空分带

第5章 金属矿物特征

5．1 样品采集与研究方法

5．2 金属矿物特征

5．2．1 主要金属矿物

5．2．2 次要金属矿物

5．2．3 罕见特征矿物

5．3 成矿期次与成矿阶段

5．4 金属矿物组合与分带

第6章 矿床成因及找矿预测

6．1 成矿流体来源

6．1．1 H、O同位素地球化学特征

6．1．2 成矿流体来源

6．2 成矿物质来源

6．2．1 S、Pb同位素地球化学特征

6．2．2 成矿物质来源

6．3 热液蚀变与成矿作用

6．4 特殊矿物的指示意义

6．5 矿床成因类型与成因模式

6．6 深部找矿预测

结论

致谢

参考文献

博士阶段取得的研究成果

附录A 字母代号