青海东昆仑造山带斑岩型矿床成矿作用研究
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摘要
东昆仑造山带作为我国重要的成矿带之一，其内复杂的地质背景和丰富的矿产资源受到国内外地质工作者的瞩目。同时，作为中国大陆中央造山带的重要组成部分，东昆仑造山带内构造活动频繁，先后经历了前加里东期太古宙古陆核形成、元古代古陆裂解和大洋玄武岩高原形成，加里东期前原特提斯洋盆闭合、俯冲碰撞、边缘增生，海西－印支早期安第斯型造山活动，印支晚期－燕山期岩石圈拆沉和幔源岩浆底侵作用，中新生代东昆仑东西构造分化等多期运动，复杂的动力学演化导致区内构造岩浆活动强烈，为成矿提供了优越条件。
本次研究通过对东昆仑地区火山岩及侵入岩的岩石学、锆石U-Pb年代学、地球化学方面的工作，对东昆仑造山带加里东期至印支晚期的构造演化过程加以制约。研究表明，加里东早期（~475Ma）片麻状花岗岩源区来自基性下地壳物质的部分熔融，并受到了俯冲流体的交代，形成于原特提斯洋由南向北沿现今的昆中断裂附近向柴达木地块俯冲的活动大陆边缘环境；海西晚期二长花岗岩（~268Ma）及印支早期细粒花岗岩（~245Ma）、酸性火山岩（~250Ma、~244Ma、~241Ma）的源区均来自基性下地壳部分熔融，并可能同样受到俯冲流体的交代，而中基性火山岩源区则可能为受俯冲流体交代的富集型地幔，它们的构造背景均为古特提斯洋俯冲晚期的安第斯型活动大陆边缘环境；印支晚期石英闪长玢岩（~223Ma）源区来自地幔底侵古老陆壳形成壳源花岗质岩浆，同时幔源岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度的混合，形成于古特提斯闭合以后的后碰撞伸展背景。
本文选择研究区内乌兰乌珠尔铜矿、埃坑德勒斯特钼（铜）矿、哈陇休玛钨钼矿、加当根铜钼矿、莫河下拉银多金属矿、卡而却卡野拉赛铜矿及哈日扎铜矿七个矿床进行系统的野外地质及室内研究工作。研究认为：埃坑德勒斯特钼（铜）矿、哈陇休玛钨钼矿、加当根铜钼矿、乌兰乌珠尔铜矿为斑岩型矿床，并认为莫河下拉银多金属矿床为热液脉型和斑岩型共存的叠生型矿床；卡而却卡野拉赛铜矿为高温热液脉型矿床；哈日扎铜矿为热液脉型矿床，则并非前人认为的斑岩型矿床。根据各矿床特征，结合Westra et al.（1981）关于斑岩型钼矿床的分类，本文将东昆仑造山带内斑岩型钼矿床划分为产于钙碱性母岩系列的岩株型（埃坑德勒斯特钼(铜)矿、加当根铜钼矿）和深成侵入体型（哈陇休玛钨钼矿）两类。该分类更符合实际矿床地质特征，可为找矿提供新的地质依据，拓宽找矿思路。
各矿床流体包裹体研究揭示，东昆仑造山带内斑岩型矿床流体包裹体类型主要为气液两相和含子矿物三相包裹体，见少量含CO2三相包裹体。部分矿床激光拉曼光谱分析显示，包裹体气相成分除H2O和CO2外，含少量SO2和CH4，成矿流体总体为NaCl-H2O体系，显示了中高温、高盐度、中高密度的特点；氢氧同位素特征表明，成矿流体以岩浆水为主，大气降水不同程度参与成矿过程；金属硫化物的硫源较为单一，主要为深源岩浆硫，并具有幔源硫的特点；铅同位素研究显示，印支晚期斑岩型矿床成矿物质具壳幔混合特点。
成矿岩体年代学及地球化学研究表明，乌兰乌珠尔铜矿成矿斑岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄为416.7±3.3Ma，为加里东晚期，并非前人认为的印支期；埃坑德勒斯特钼（铜）矿成矿花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为248.3±1.5Ma，为印支早期，岩浆来源以壳源为主，有俯冲带流体的印迹；加当根铜钼矿成矿花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为227±1Ma，莫河下拉银多金属矿床成矿花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为222±1Ma，哈陇休玛钨钼矿成矿花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为230±1Ma，均为印支晚期，加当根及哈陇休玛花岗闪长斑岩岩浆来源于基性下地壳部分熔融，莫河下拉花岗斑岩岩浆源区为上地壳变质杂砂岩，三者均显示了壳幔混合特点。印支期成矿岩体为高分异的I型花岗岩，氧化和分异程度均较高，属磁铁矿型花岗岩，多形成铜钼矿床。
论文在上述研究基础上，建立了东昆仑造山带斑岩型矿床的区域成矿模式，总结了区内斑岩型矿床的时空分布规律，对矿床的剥蚀保存条件进行了分析。成矿时代上主要分为加里东晚期、印支早期和印支晚期三个成矿期次，以印支晚期最为重要。空间上在东昆仑各构造带内均有分布，但很不均匀，由北往南依次减少，昆北带（即昆北弧后裂陷带）最多，昆中带（即昆中基底隆起花岗岩带）次之，昆南带（昆南复合地体拼贴带）则较少；自西向东依次增加，最西段祁漫塔格地区分布较少，往东到东昆仑中段没有出现，而至东段则有大量矿床存在。昆南带剥蚀深度最小，矿床保存条件好，昆北带次之，昆中带剥蚀深度最大，其内浅成矿床大都难以保存。
The Eastern Kunlun Orogenic Belt (EKOB), one of the important metallogenic belt in China, hascomplicated geological conditions and rich mineral resources, which attracted much attention of thedomestic and foreign geologists. The EKOB is an important part of the China’s Central Orogenic Beltwith intense magmatism resulting from the frequent tectonic activities. The tectonic processes that theEKOB has undergone include Pre-Caledonian formation of Archean Paleo-continent, breakup ofProterozoic Paleo-continent and formation of oceanic basalt plateau; Caledonian closure of thePre-Prototethys Ocean, subduction and collision, and accretion; Hercynian-Early IndochineseAndes-type orogeny; Late Indochinese-Yanshanian lithosphere delamination and mantle-derivedmagma underplating; and Meso-Cenozoic EW tectonic differentiation.
In this study, we present petrography, zircon U–Pb dating, and major and trace elements forvolcanic and intrusive rocks in the eastern Kunlun area, to constrain the tectonic evolution of theEKOB during Caledonian-Late Indochinese. Research shows that Early Caledonian (~475Ma) gneissicgranites were probably originated by partial melting of a mafic lower crust metasomatized bysubduction-related fluids, and formed in an active continental margin setting related to the northwardssubduction of the Proto-Tethys oceanic plate beneath the Qaidam Massif along the middle Kunlun faultbelt. Late Hercynian monzogranites (~268Ma), and Early Indochinese fine-grained granites (~245Ma)and felsic volcanic rocks were probably originated by partial melting of a mafic lower crust. The EarlyIndochinese mafic volcanic rocks were probably derived from partial melting of an enriched mantlesource metasomatized by subduction-related fluids. They all formed under an Andes-type activecontinental margin setting related to the later period of subduction of the Paleo-Tethys oceanic plate.Late Indochinese quartz diorite-porphyrites (~223Ma) were probably originated by partial melting of an ancient continental crust heated by the underplating of the mantle-derived mafic magma with mixingprocess involving mafic and felsic magmas. They formed in a post-collisional extensional environmentfollowing the closure of Paleo-Tethys Ocean in the Late Indosinian.
This paper carries on systematic research on the field observations and laboratory investigationsfor seven deposits in the study area, including Ulan Uzhur Cu deposit, Aikengdelesite Mo-Cu deposit,Halongxiuma W-Mo deposit, Jiadanggen Cu-Mo deposit, Mohexiala Ag polymetallic deposit,Kaerqueka Yelasai Cu deposit, and Harizha Cu deposit. Studies suggest that Aikengdelesite Mo-Cudeposit, Halongxiuma W-Mo deposit, Jiadanggen Cu-Mo deposit and Ulan Uzhur Cu deposit areporphyry deposit; Mohexiala Ag polymetallic deposit is a storeyed deposit where hydrothermalvein-type and porphyry-type mineralization coexisted; Kaerqueka Yelasai Cu deposit belongs tohigh-temperature hydrothermal vein deposit, while Harizha Cu deposit is a hydrothermal vein depositinstead of previously considered porphyry deposit. According to the characteristics of each deposit andcombined with the classification of porphyry Mo deposit by Westra et al.(1981), we divided porphyryMo deposits in the EKOB into stock type derived from calc-alkaline rocks (Aikengdelesite Cu-Modeposit and Jiadanggen Cu-Mo deposit) and intrusion type (Halongxiuma W-Mo deposit). Thisclassification is more consistent with actual geological characteristics of deposits, which provides anew geological basis and broadens ideas for prospecting.
Studies on fluid inclusions in each deposit revealed that the types of fluid inclusions in porphyrydeposits in EKOB contain mainly gas-liquid two-phase inclusions, daughter crystal-bearing three-phaseinclusions, and a small amount of CO2-bearing three-phase inclusions. Analysis of Laser Ramanspectrum for partial deposits shows that the compositions of gas phase contain a small amount of SO2and CH4, besides H2O and CO2, and the ore-forming fluid is mainly NaCl-H2O system, indicating thecharacteristics of the moderate to high temperature, high salinity, and moderate to high density.Characteristics of hydrogen and oxygen isotopes show that the ore-forming fluid is dominated by themagmatic water, and meteoric water involved in metallogenic process with different degrees. Metalsulfide has relatively single sulfur source, which is the deep origin magmatic sulfur with thecharacteristics of mantle source. Research of Lead isotope shows that the metallogenic material ofporphyry deposit in Late Indosinian has the crust-mantle mixing characteristics.
Studies on chronology and geochemistry of metallogenic rocks show that SHRIMP zircon U-Pbage of metallogenic porphyry in Ulan Uzhur Cu deposit is416.7±3.3Ma, i.e., Late Caledonian, ratherIV than Indosinian previously considered. LA-ICP-MS zircon U-Pb age of metallogenic granite porphyryin Aikengdelesite Cu-Mo deposit is248.3±1.5Ma, i.e., Early Indosinian, and the magma source isgiven priority to crustal materials with imprint of subduction fluid. Metallogenic granodiorite porphyryin Jiadanggen Cu-Mo deposit, metallogenic granite porphyry in Mohexiala Ag polymetallic deposit,and metallogenic granodiorite porphyry in Halongxiuma W-Mo deposit, yield LA-ICP-MS zircon U-Pbages of227±1,222±1, and230±1Ma, respectively, i.e., Late Indosinian. Granodiorite porphyrys inJiadanggen and Halongxiuma deposits were derived from partial melting of the mafic lower crust, andgranite porphyrys in Mohexiala deposit were derived from partial melting of the metamorphicgraywacke in upper crust, all showing the crust-mantle mixing characteristics. The Indosinianmetallogenic rocks were I-type granites with high differentiation and oxidation, belonging to themagnetite type granites, mostly forming copper molybdenum deposit.
Based on the above researches, this paper establishes the metallogenic model for porphyrydeposits in EKOB, summarizes the temporal and spatial distribution of porphyry deposits in EKOB,and analyzes their denudation and preservation conditions. It mainly divides into three metallogenicperiods, namely, the Late Caledonian, Early Indosinian and Late Indosinian, and the Late Indosinian isthe most important period. Mineralization distributes in each belt of East Kunlun, and lessens fromnorth to south. The north belt of East Kunlun (i.e., the north back-arc rift belt) has the most deposits,the middle belt of East Kunlun (i.e., the middle basement uplifting and granite belt) takes the secondplace, and the south belt of East Kunlun (the south composite collage belt) has the least deposits. Fromwest to east mineralization increased, the most western part, Qimantage area, has less deposits. To theeast side, the middle East Kunlun has none deposit, while the eastern East Kunlun has a large amountof deposits. The south belt with minimum denudation depth has good preservation condition for oredeposits, the preservation condition of north belt takes the second place, While, epizonal deposits aremost difficult to save in the middle belt with the biggest eroding depth.
本次研究通过对东昆仑地区火山岩及侵入岩的岩石学、锆石U-Pb年代学、地球化学方面的工作，对东昆仑造山带加里东期至印支晚期的构造演化过程加以制约。研究表明，加里东早期（~475Ma）片麻状花岗岩源区来自基性下地壳物质的部分熔融，并受到了俯冲流体的交代，形成于原特提斯洋由南向北沿现今的昆中断裂附近向柴达木地块俯冲的活动大陆边缘环境；海西晚期二长花岗岩（~268Ma）及印支早期细粒花岗岩（~245Ma）、酸性火山岩（~250Ma、~244Ma、~241Ma）的源区均来自基性下地壳部分熔融，并可能同样受到俯冲流体的交代，而中基性火山岩源区则可能为受俯冲流体交代的富集型地幔，它们的构造背景均为古特提斯洋俯冲晚期的安第斯型活动大陆边缘环境；印支晚期石英闪长玢岩（~223Ma）源区来自地幔底侵古老陆壳形成壳源花岗质岩浆，同时幔源岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度的混合，形成于古特提斯闭合以后的后碰撞伸展背景。
本文选择研究区内乌兰乌珠尔铜矿、埃坑德勒斯特钼（铜）矿、哈陇休玛钨钼矿、加当根铜钼矿、莫河下拉银多金属矿、卡而却卡野拉赛铜矿及哈日扎铜矿七个矿床进行系统的野外地质及室内研究工作。研究认为：埃坑德勒斯特钼（铜）矿、哈陇休玛钨钼矿、加当根铜钼矿、乌兰乌珠尔铜矿为斑岩型矿床，并认为莫河下拉银多金属矿床为热液脉型和斑岩型共存的叠生型矿床；卡而却卡野拉赛铜矿为高温热液脉型矿床；哈日扎铜矿为热液脉型矿床，则并非前人认为的斑岩型矿床。根据各矿床特征，结合Westra et al.（1981）关于斑岩型钼矿床的分类，本文将东昆仑造山带内斑岩型钼矿床划分为产于钙碱性母岩系列的岩株型（埃坑德勒斯特钼(铜)矿、加当根铜钼矿）和深成侵入体型（哈陇休玛钨钼矿）两类。该分类更符合实际矿床地质特征，可为找矿提供新的地质依据，拓宽找矿思路。
各矿床流体包裹体研究揭示，东昆仑造山带内斑岩型矿床流体包裹体类型主要为气液两相和含子矿物三相包裹体，见少量含CO2三相包裹体。部分矿床激光拉曼光谱分析显示，包裹体气相成分除H2O和CO2外，含少量SO2和CH4，成矿流体总体为NaCl-H2O体系，显示了中高温、高盐度、中高密度的特点；氢氧同位素特征表明，成矿流体以岩浆水为主，大气降水不同程度参与成矿过程；金属硫化物的硫源较为单一，主要为深源岩浆硫，并具有幔源硫的特点；铅同位素研究显示，印支晚期斑岩型矿床成矿物质具壳幔混合特点。
成矿岩体年代学及地球化学研究表明，乌兰乌珠尔铜矿成矿斑岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄为416.7±3.3Ma，为加里东晚期，并非前人认为的印支期；埃坑德勒斯特钼（铜）矿成矿花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为248.3±1.5Ma，为印支早期，岩浆来源以壳源为主，有俯冲带流体的印迹；加当根铜钼矿成矿花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为227±1Ma，莫河下拉银多金属矿床成矿花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为222±1Ma，哈陇休玛钨钼矿成矿花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为230±1Ma，均为印支晚期，加当根及哈陇休玛花岗闪长斑岩岩浆来源于基性下地壳部分熔融，莫河下拉花岗斑岩岩浆源区为上地壳变质杂砂岩，三者均显示了壳幔混合特点。印支期成矿岩体为高分异的I型花岗岩，氧化和分异程度均较高，属磁铁矿型花岗岩，多形成铜钼矿床。
论文在上述研究基础上，建立了东昆仑造山带斑岩型矿床的区域成矿模式，总结了区内斑岩型矿床的时空分布规律，对矿床的剥蚀保存条件进行了分析。成矿时代上主要分为加里东晚期、印支早期和印支晚期三个成矿期次，以印支晚期最为重要。空间上在东昆仑各构造带内均有分布，但很不均匀，由北往南依次减少，昆北带（即昆北弧后裂陷带）最多，昆中带（即昆中基底隆起花岗岩带）次之，昆南带（昆南复合地体拼贴带）则较少；自西向东依次增加，最西段祁漫塔格地区分布较少，往东到东昆仑中段没有出现，而至东段则有大量矿床存在。昆南带剥蚀深度最小，矿床保存条件好，昆北带次之，昆中带剥蚀深度最大，其内浅成矿床大都难以保存。
The Eastern Kunlun Orogenic Belt (EKOB), one of the important metallogenic belt in China, hascomplicated geological conditions and rich mineral resources, which attracted much attention of thedomestic and foreign geologists. The EKOB is an important part of the China’s Central Orogenic Beltwith intense magmatism resulting from the frequent tectonic activities. The tectonic processes that theEKOB has undergone include Pre-Caledonian formation of Archean Paleo-continent, breakup ofProterozoic Paleo-continent and formation of oceanic basalt plateau; Caledonian closure of thePre-Prototethys Ocean, subduction and collision, and accretion; Hercynian-Early IndochineseAndes-type orogeny; Late Indochinese-Yanshanian lithosphere delamination and mantle-derivedmagma underplating; and Meso-Cenozoic EW tectonic differentiation.
In this study, we present petrography, zircon U–Pb dating, and major and trace elements forvolcanic and intrusive rocks in the eastern Kunlun area, to constrain the tectonic evolution of theEKOB during Caledonian-Late Indochinese. Research shows that Early Caledonian (~475Ma) gneissicgranites were probably originated by partial melting of a mafic lower crust metasomatized bysubduction-related fluids, and formed in an active continental margin setting related to the northwardssubduction of the Proto-Tethys oceanic plate beneath the Qaidam Massif along the middle Kunlun faultbelt. Late Hercynian monzogranites (~268Ma), and Early Indochinese fine-grained granites (~245Ma)and felsic volcanic rocks were probably originated by partial melting of a mafic lower crust. The EarlyIndochinese mafic volcanic rocks were probably derived from partial melting of an enriched mantlesource metasomatized by subduction-related fluids. They all formed under an Andes-type activecontinental margin setting related to the later period of subduction of the Paleo-Tethys oceanic plate.Late Indochinese quartz diorite-porphyrites (~223Ma) were probably originated by partial melting of an ancient continental crust heated by the underplating of the mantle-derived mafic magma with mixingprocess involving mafic and felsic magmas. They formed in a post-collisional extensional environmentfollowing the closure of Paleo-Tethys Ocean in the Late Indosinian.
This paper carries on systematic research on the field observations and laboratory investigationsfor seven deposits in the study area, including Ulan Uzhur Cu deposit, Aikengdelesite Mo-Cu deposit,Halongxiuma W-Mo deposit, Jiadanggen Cu-Mo deposit, Mohexiala Ag polymetallic deposit,Kaerqueka Yelasai Cu deposit, and Harizha Cu deposit. Studies suggest that Aikengdelesite Mo-Cudeposit, Halongxiuma W-Mo deposit, Jiadanggen Cu-Mo deposit and Ulan Uzhur Cu deposit areporphyry deposit; Mohexiala Ag polymetallic deposit is a storeyed deposit where hydrothermalvein-type and porphyry-type mineralization coexisted; Kaerqueka Yelasai Cu deposit belongs tohigh-temperature hydrothermal vein deposit, while Harizha Cu deposit is a hydrothermal vein depositinstead of previously considered porphyry deposit. According to the characteristics of each deposit andcombined with the classification of porphyry Mo deposit by Westra et al.(1981), we divided porphyryMo deposits in the EKOB into stock type derived from calc-alkaline rocks (Aikengdelesite Cu-Modeposit and Jiadanggen Cu-Mo deposit) and intrusion type (Halongxiuma W-Mo deposit). Thisclassification is more consistent with actual geological characteristics of deposits, which provides anew geological basis and broadens ideas for prospecting.
Studies on fluid inclusions in each deposit revealed that the types of fluid inclusions in porphyrydeposits in EKOB contain mainly gas-liquid two-phase inclusions, daughter crystal-bearing three-phaseinclusions, and a small amount of CO2-bearing three-phase inclusions. Analysis of Laser Ramanspectrum for partial deposits shows that the compositions of gas phase contain a small amount of SO2and CH4, besides H2O and CO2, and the ore-forming fluid is mainly NaCl-H2O system, indicating thecharacteristics of the moderate to high temperature, high salinity, and moderate to high density.Characteristics of hydrogen and oxygen isotopes show that the ore-forming fluid is dominated by themagmatic water, and meteoric water involved in metallogenic process with different degrees. Metalsulfide has relatively single sulfur source, which is the deep origin magmatic sulfur with thecharacteristics of mantle source. Research of Lead isotope shows that the metallogenic material ofporphyry deposit in Late Indosinian has the crust-mantle mixing characteristics.
Studies on chronology and geochemistry of metallogenic rocks show that SHRIMP zircon U-Pbage of metallogenic porphyry in Ulan Uzhur Cu deposit is416.7±3.3Ma, i.e., Late Caledonian, ratherIV than Indosinian previously considered. LA-ICP-MS zircon U-Pb age of metallogenic granite porphyryin Aikengdelesite Cu-Mo deposit is248.3±1.5Ma, i.e., Early Indosinian, and the magma source isgiven priority to crustal materials with imprint of subduction fluid. Metallogenic granodiorite porphyryin Jiadanggen Cu-Mo deposit, metallogenic granite porphyry in Mohexiala Ag polymetallic deposit,and metallogenic granodiorite porphyry in Halongxiuma W-Mo deposit, yield LA-ICP-MS zircon U-Pbages of227±1,222±1, and230±1Ma, respectively, i.e., Late Indosinian. Granodiorite porphyrys inJiadanggen and Halongxiuma deposits were derived from partial melting of the mafic lower crust, andgranite porphyrys in Mohexiala deposit were derived from partial melting of the metamorphicgraywacke in upper crust, all showing the crust-mantle mixing characteristics. The Indosinianmetallogenic rocks were I-type granites with high differentiation and oxidation, belonging to themagnetite type granites, mostly forming copper molybdenum deposit.
Based on the above researches, this paper establishes the metallogenic model for porphyrydeposits in EKOB, summarizes the temporal and spatial distribution of porphyry deposits in EKOB,and analyzes their denudation and preservation conditions. It mainly divides into three metallogenicperiods, namely, the Late Caledonian, Early Indosinian and Late Indosinian, and the Late Indosinian isthe most important period. Mineralization distributes in each belt of East Kunlun, and lessens fromnorth to south. The north belt of East Kunlun (i.e., the north back-arc rift belt) has the most deposits,the middle belt of East Kunlun (i.e., the middle basement uplifting and granite belt) takes the secondplace, and the south belt of East Kunlun (the south composite collage belt) has the least deposits. Fromwest to east mineralization increased, the most western part, Qimantage area, has less deposits. To theeast side, the middle East Kunlun has none deposit, while the eastern East Kunlun has a large amountof deposits. The south belt with minimum denudation depth has good preservation condition for oredeposits, the preservation condition of north belt takes the second place, While, epizonal deposits aremost difficult to save in the middle belt with the biggest eroding depth.
引文
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