摘要
东昆仑祁漫塔格地区找矿潜力巨大,一直被看作铁、铜、铅锌多金属矿产的重要产地,是中国资源接替基地之一。经过本世纪初的国土资源大调查,地质工作者在祁漫塔格地区陆续发现铁、铜、铅、锌、钨、锡、金等多种金属矿产。祁漫塔格地区整体工作程度在逐年提高,但区内矿床类型较多,成矿作用复杂,成矿时代和构造背景等缺乏系统研究,这些因素都不同程度地制约了找矿工作的更进一步开展。本文运用现代成矿理论,以地球动力学演化为基础,野外调研与室内分析相结合,立足于典型矿床的综合研究,建立了共五个典型矿床的成矿模式,归纳了区域的成矿条件,建立了区域的成矿模式,以期为进一步找矿工作提供帮助。从大地构造上看,祁漫塔格地区作为东昆仑造山带的重要组成部分,相当于今东昆北带,经历了多期复杂的构造-岩浆演化。本文认为祁漫塔格地区并未出现明显大洋演化和俯冲带特征,不属于独立演化的造山带,应属于原特提斯洋演化背景下的东昆北弧后裂陷槽区,是东昆仑造山带重要构造单元之一。在加里东早期,此前为被动陆缘的古柴达木地块的南部边缘转化成为活动大陆边缘,在现今的昆中断裂和昆北断裂之间的昆中带出现活动陆缘弧;而现今的昆北一带(西起的祁漫塔格地区,向东可能延伸到东部的都兰一带),在奥陶-志留纪期间前寒武纪变质结晶基底之上构成弧后拉张环境,形成一弧后裂陷槽,发育出弧后裂陷带。加里东末期受万宝沟大洋玄武岩高原拼贴影响,昆北弧后裂陷区闭合较快,其间接受了滩间山群(祁漫塔格群)的火山和碎屑沉积。本次论文研究选取了分布于祁漫塔格地区5个典型矿床:1.维宝铅锌矿为矽卡岩型矿床,后期叠加热液成矿。矿区内存在志留-泥盆纪(约417.3Ma闪长玢岩和约337.4Ma闪长岩)和晚三叠世(约233.7Ma斑状花岗闪长岩和约228.3Ma花岗斑岩)两期岩浆事件,该矿床的形成与区内晚三叠世岩浆活动有关(形成于约228.3Ma)。维宝铅锌矿20件矿石矿物样品S同位素测试结果显示δ~(34)S值介于-2.6‰到3.4‰之间,平均1.8‰,显示了典型的岩浆S的特征,18件矿石矿物样品Pb同位素测试结果显示~(206)Pb/~(204)Pb值为18.234~18.342,~(207)Pb/~(204)Pb值为15.570~15.663,~(208)Pb/~(204)Pb值为37.973~38.252,其铅源为地幔和上地壳均一混合。石英-硫化物期的流体包裹体类型包括富气相包裹体、富液相包裹体和含CO_2三相包裹体,叠加热液期石英脉发育气液两项包裹体流体包裹体,显微测温结果表明早期石英-硫化物阶段成矿流体为高温(峰值340~360℃)、中等盐度(峰值10~11 wt.%Na Cl eqv.)的特征,晚期石英-硫化物阶段成矿流体显示低温(峰值260~280℃)、低盐度(峰值集4~6 wt.%Na Cl eqv.)的特征,叠加热液成矿期灰白色石英脉的成矿流体具有低温(峰值230~260℃)、低盐度(峰值6%~8 wt.%Na Cl eqv.)、低密度(峰值0.84~0.88g/cm~3)的特征,叠加热液成矿期灰白色石英脉的成矿流体具有低温(峰值160~180℃)、中等盐度(峰值9~12 wt.%Na Cl eqv.)、高密度(峰值0.96~1.02g/cm~3)的特征。石英-硫化物阶段石英脉H-O同位素测试结果表明成矿热液来自岩浆水,并且有大气水的循环参与。矿石中脉石矿物热液方解石δ~(13)C_(V-PDB)(‰)值为-7.3~-0.1,均值为-2.7;δ~(13)O_(V-SMOW)(‰)值为13.9~22.7,均值为17.8,成矿流体中C可能来源于海相碳酸盐的溶解作用,其沉淀应该主要是由水-岩反应和温度降低耦合等作用所致。在维宝铅锌矿成矿过程中,成矿流体广泛存在着一种不混溶作用。CO_2等在成矿溶液中的溶解度减小,流体中的CO_2等挥发组分逃逸(分离),造成流体发生相的分离,造成了流体的不混溶,这也引起了成矿流体中p H值等参数改变,进而导致金属络合物失去稳定性,Pb-Zn-Cu硫化物沉淀成矿,所以流体的不混溶是维宝铅锌矿金属沉淀最主要机制。该矿床成矿岩体应隐伏于矿区南部,深部岩体与矿区内地层大角度斜交的接触模式是其成为大型顺层矽卡岩化的矽卡岩型矿床的最重要条件;2.虎头崖铁铜铅锌多金属矿为矽卡岩型矿床,成矿岩体花岗闪长岩锆石U-Pb测年与辉钼矿Re-Os同位素测年结果在误差范围内一致,限定其成矿年龄约为227Ma。6件黄铜矿样品δ~(34)S_(V-CDT)值为+1.5‰~+5‰(平均值4.1‰),5件黄铁矿样品δ~(34)S_(V-CDT)值为+1.1‰~+1.8‰(平均值1.3‰),2件方铅矿样品δ~(34)S_(V-CDT)值为+1.0‰~+1.3‰(平均值1.7‰),2件闪锌矿样品δ~(34)S_(V-CDT)值为+2.0‰~+2.4‰(平均值2.2‰),显示典型岩浆S的特征。矿石矿物Pb同位素测试结果显示~(206)Pb/~(204)Pb比值为18.12~18.68,~(207)Pb/~(204)Pb比值为15.59~15.81,~(208)Pb/~(204)Pb比值为38.19~39.02,铅源是上地壳和造山带铅的均一混合。该矿床成因类型应为矽卡岩型,矿区由北向南可分为三个带,其中,中部带成矿显示最好,北部带成矿后剥蚀程度低,保存条件最好,成矿潜力最大,南部带地层破碎不利于成矿热液的聚集成矿;3.肯德可克钴铋金多金属矿为热水喷流沉积叠加热液改造型矿床,东昆北早古生代弧后裂陷槽区沉积了大量的富含Au、Bi、Co、Cu、Pb、Zn等成矿元素硅质岩,形成了肯德可克多金属矿的“矿源层”。中-晚三叠世东昆仑地区广泛的岩浆活动为成矿提供了热源和岩浆热液,是该矿床的主成矿期,受深部岩浆热液影响,在层间接触带形成了矽卡岩或矽卡岩化,同时热液与围石发生水-岩反应,萃取岩石中的成矿元素,使Co、Bi、Au等金属元素发生迁移,在构造薄弱的破碎矽卡岩内富集成矿;4.乌兰乌珠尔4041高地钨锡铜多金属矿为高温热液脉型钨锡铜矿床,为交代作用成矿,矿体明显受区内主要断裂构造控制,矿床成矿时代限定在457.5~436.9Ma,应形成于东昆仑原特提斯洋闭合后的同碰撞构造背景;5.鸭子沟南铁铜铅锌多金属矿为一处斑岩型矿床,目前在地表大面积青磐岩化带内已通过蚀变相填图工作圈定三个蚀变相,确定了热源中心的存在并初步限定了热源中心(成矿斑岩体)大致范围。矿区内地表与成矿晚期破碎蚀变带内铜铅锌矿化密切的钾长花岗斑岩岩体锆石U-Pb年龄226.6±1.1Ma,表明矿床应形成于晚三叠世。祁漫塔格地区具有优越的地层、构造、岩浆岩等区域成矿条件。区域成矿具有明显的时间和空间规律性。加里东期和印支期是研究区主要成矿期,区域成矿作用模式为:(1)加里东期:在加里东早期约473Ma(数据为项目组获得骆驼沟石英斑岩锆石U-Pb年龄),柴达木地块南缘由被动陆缘转换成活动陆缘,形成了完整的沟-弧-盆体系,此时,祁漫塔格一带表现为东昆北弧后裂陷带,海底火山喷流作用强烈,同时周围陆源物质大量加入,在裂陷槽内沉积了大量的硅质岩和碎屑岩,硅质岩中富含Au、Bi、Co、Cu、Pb、Zn等成矿元素,完成了成矿元素的初始积累,形成了如肯德可克多金属矿的“矿源层”。加里东晚期,随着万宝沟大洋玄武岩高原与柴达木地块的拼贴,东昆北早古生代弧后裂陷带封闭,在同碰撞构造背景下形成如乌兰乌珠尔4041高地等W-Sn矿床。(2)加里东末期:随着东昆仑原特提斯洋的闭合,巨厚的大洋玄武岩高原(~30km)对洋壳的进一步大角度俯冲产生了阻碍,深部的洋壳的俯冲仍未停止,最终使得俯冲板片被破撕裂拉断而形成了“板片窗”,幔源物质上涌,伸展应力环境出现。至此,整个东昆仑地区的构造体制由碰撞拼贴转变为碰撞拼贴后的伸展,岩石圈地幔也在伸展环境和幔源岩浆加热下发生减压熔融,从而形成了复杂的幔源-壳源岩浆活动,最终形成了众多镁铁质-超镁铁质岩及相关的铜镍硫化物矿床,如夏日哈木(据项目组研究成果,本文不做详述)。加里东期以后,整个东昆仑地区处于抬升剥蚀状态,浅成矿床不易被保存,但如乌兰乌珠尔4041高地的温度偏高、形成深度大的W-Sn-Cu矿却得以保存;(3)海西晚期-印支早期:早三叠世,东昆仑古特提斯洋洋壳俯冲引发幔源物质底侵加热下地壳部分熔融,中酸性侵入岩在昆中带和昆北带广泛分布,尤其昆中带东段发育大量大型复式岩基,在祁漫塔格地区此时形成了如拉陵灶火斑岩型铜钼矿及哈西雅图等铁多金属矿床。(4)印支晚期:该时期是祁漫塔格地区最重要的成矿期。在中三叠世时,东昆仑地区古特提斯洋闭合,祁漫塔格地区于晚三叠世开始从挤压构造体制向伸展构造体制转化,岩石圈地幔的拆沉作用使区内壳-幔作用强烈,大量的幔源物质参与区内的岩浆活动和成矿作用,形成一系列热液矿床,如本文中维宝Pb-Zn矿、虎头崖Fe-Cu-Pb-Zn多金属矿、肯德可克Fe-Bo-Bi-Au多金属矿和鸭子沟南Cu-Pb-Zn多金属矿。