西藏扎西康矿区典型剖面岩石地球化学特征及地质意义
摘 要] 扎西康矿床位于北喜马拉雅成矿带内，是目前该带发现的唯一一例大型规模的Sb-Pb-Zn-Ag矿床，该矿床也成为了国内学者研究的热点。但迄今为止，矿床研究工作中非常重要的问题——矿床成因，尚未得到解决，目前存在的矿床成因观点达四种之多。本文基于成矿流体来源在解决矿床成因问题研究中的重要地位，通过对扎西康矿床15号地质剖面开展岩石地球化学立典研究，并结合矿体中主成矿元素的分带特征，发现SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、Ba、Sr、Co、Ni、∑REE等主要分布在炭质板岩(围岩)中，而Fe2O3、FeO、MnO、Cu、Sn、δEu主要分布在Sb-Pb-Zn-Ag矿体中；提出扎西康Sb-Pb-Zn-Ag矿体由深部至浅部，成矿元素的分带为Sn→Cu→Zn→Pb+Ag→Sb，具有较明显的由高温向低温的演化规律，重塑了扎西康矿床成矿流体沿着断层破碎带向上运移的演化路径。通过对扎西康矿床成矿流体的演化规律研究，文章认为该矿床成矿流体主要来源于岩浆热液，在演化过程中有大气降水的参与，并受到了炭质板岩的改造。根据本文对扎西康矿床成因的认识，得出扎西康矿床与广西大厂锡矿以及湖南香花岭锡多金属矿较为相似的认识，建议矿区下一步找矿重点为深部的锡矿体。
[关键词] 岩石地球化学 流体来源 矿床成因 扎西康Sb-Pb-Zn-Ag矿床 西藏
Zheng Wen-bao, Ding Shuai, Leng Qiu-feng, Wang Yi-yun, Lin Bin. Petrogeochemical characteristics of a typical cross-section in the Zhaxikang ore district of Tibet and their geological significance [J]. Geology and Exploration, 2017, 53(1):0097-0108.
扎西康矿床位于西藏山南地区，距离隆子县城以西约40km，是北喜马拉雅成矿带内近年来找矿突破最为显著的矿床。截止2012年底，矿区已探出铅+锌资源量超过120万吨，锑资源量超过15万吨。扎西康矿床的突破掀起了北喜马拉雅成矿带的矿床研究和找矿的热潮。扎西康矿床是该带目前发现的最大的、勘查程度最高的Sb-Pb-Zn-Ag矿床；但是，由于特定的低温元素组合、复杂的矿石构造以及较为稳定的矿体形态等因素，该矿床还存在多种矿床成因观点。综合分析来看，目前存在的矿床成因观点多达四种：一是海底喷流成矿观点(郑有业等，2012)；二是沉积-构造-热液改造热液脉状矿床(Yang et al., 2009; 张建芳等，2010a；朱黎宽等，2012)；三是岩浆热液成矿观点(王艺云等，2012；林彬等，2013)；四是叠加改造成矿观点(梁维等，2013；2014)。众所周知，成矿流体的来源是确定矿床成因的关键因素之一，而前人完成的流体包裹体工作均反映出成矿流体具有混合的特征，认为受大气降水的影响较为明显(朱黎宽等，2012；林彬，2014)，因此对于成矿流体的来源问题认识尚不清楚。本文以扎西康15号地质剖面为研究对象，在空间上系统采集岩石样品，开展全岩ICP-MS测试工作，分析了部分典型元素在剖面上的变化趋势，并结合矿体中成矿元素在垂向上的分布规律，揭示了该矿床成矿流体主要来自于岩浆热液。
1 地质概况
扎西康矿床位于喜马拉雅构造带东部(图1a)。特提斯喜马拉雅板片处于印度板块和雅鲁藏布江缝合带之间，属青藏高原造山带的重要组成部分。该板片自南向北可划分为低喜马拉雅(LHB)、高喜马拉雅(HHB)、特提斯喜马拉雅(THB)等构造单元，各构造单元分别以主边界逆冲断层(MBT)、主中央逆冲断层(MCT)和藏南拆离系(STDS)为分界线(尹安，2001)。
扎西康矿区出露地层主要为下侏罗统日当组(J1r)，区域上该地层涵盖5个岩性段，从上到下依次为：(1)黄褐色粗粒变石英砂岩；(2)灰黑色炭质板岩；(3)灰绿色变石英砂岩；(4)灰黑色碳质板岩夹褐黄色变钙质砂岩及少量不连续分布的灰岩和凝灰岩；(5)灰绿色变石英砂岩与灰黑色板岩互层，并夹着少量的薄层状灰岩。扎西康矿区主要出露第二岩性段，是最主要的赋矿围岩。矿区西南部出露少量上侏罗统维美组(J3w)的变质细粒石英砂岩、粉砂质板岩以及砂屑灰岩(图1b)。
区内出露的岩浆岩主要是辉绿岩和流纹斑岩，另在流纹斑岩体中见少量的晚期花岗斑岩脉。辉绿岩顺层侵入于侏罗纪日当组地层中，其产出的构造环境和时代与区域基性岩墙群一致，时代为132Ma±(Zhu&n 29 35149 29 10427 0 0 5393 0 0:00:06 0:00:01 0:00:05 5394bsp;et al., 2009a；2009b)。流纹斑岩主要出露于矿区北西部，成岩时代为135Ma±(林彬，2014)。
矿区断裂构造发育，多为近SN向的张扭性高角度正断层，其中F2、F4、F5、F6和F7为矿区主要控矿断层，F1、F10断层局部发育矿化(图1b)。
矿区围岩蚀变多发育在断裂破碎带内及其周围，主要有铁锰碳酸盐化、硅化以及少量绢云母化、绿泥石化等。
根据控矿构造的不同，扎西康矿床中主要有两条断层成矿，为F7和F2断层，分别控制了Ⅴ号和Ⅵ号矿体。Ⅴ号矿体是矿床中规模最大、品位最富、伴生组分最多的矿体，产于矿区西部，资源储量占矿区总资源储量的90%左右；矿体主要呈脉状、厚板状、透镜状产于F7断裂带中，矿体产状与构造破碎带产状基本一致；矿体走向近南北向，走向上延长大于1200m；矿体倾向西，倾角在45°～70°之间变化，倾向上延伸大于800m(图2a)。矿体厚度变化较大(0.75～33m)，膨缩变化明显，平均厚度10.17m。扎西康矿床中矿石以原生矿石为主，主要的共伴生有用矿种为锑、铅、锌和银。
2 岩石地球化学特征
2.1 样品采集与分析方法
本次主要选择15号勘探线剖面开展岩石地球化学研究，在空间上每个钻孔向深部大约间隔100m采集一件岩石样品，每个钻孔在矿体中采集一件铅锌矿石样品；ZK1501为前人施工钻孔，未保留岩心，因此未采集到样品。本次在剖面上共采集了岩石地球化学研究样品25件，其中包括20件围岩样品和5件铅锌矿石样品。岩石地球化学分析工作在中国地质科学院国家地质实验测试中心完成，主量元素采用XRF分析测试，微量、稀土元素采用ICP-MS分析测试，共计分析项目55项。
2.2 分析测试结果
本次测定的25件样品分析结果见表1，其中SiO2、Al2O3、FeO等13项重要成分以及稀土含量与铕异常结果进行详细描述如下：
主量SiO2在围岩中含量15.40%～46.83%，平均含量29.03%；在铅锌矿石中含量5.14%～27.79%，平均含量15.52%。矿石中的SiO2含量明显低于围岩，在剖面上也主要分布在围岩区域(图2b)。
Al2O3在围岩中含量变化于5.38%～14.23%，平均含量9.62%；在铅锌矿石中含量在0.27%～3.25%之间，平均含量1.03%。Al2O3的含量与SiO2含量正相关，在剖面上的分布规律完全一致(图2c)。
CaO在围岩中含量在12.64%～39.65%之间，平均含量27.31%；在铅锌矿石中含量2.35%～4.19%，平均含量为3.13%。围岩中含有较多的钙质成分，其CaO含量明显高于矿石中，在剖面上的分布形态同前两者相似，主要分布在围岩区域(图2d)。
TiO2在围岩中含量在0.32%～0.89%之间，平均含量0.55%；在铅锌矿石中含量0.20%～0.39%，平均含量0.27%。其在剖面上的分布形态与SiO2和Al2O3完全一致(图2e)。
FeO在围岩中含量在1.37%～5.44%之间，平均含量3.14%；在铅锌矿石中含量16.55%～29.39%，平均含量21.78%。FeO含量在剖面上的分布形态与上述完全不一样，主要分布在矿体范围附近(图2f)。
表1 扎西康矿区岩石地球化学分析结果
Table 1 The result of whole-rock geochemistry in the Zhaxikang ore district
续表1
Continued Table 1
续表1
Continued Table 1
Fe2O3在围岩中含量0.25%～1.38%，平均含量0.78%；在铅锌矿石中含量1.78%～8.42%，平均5.50%。Fe2O3含量在剖面上的分布形态同FeO完全一致(图2g)，但围岩与矿石中的总体含量要比FeO低很多。
MnO在围岩中含量0.03%～0.25%，平均含量0.09%；在铅锌矿石中含量16.71%～22.59%，平均18.22%。矿石中的MnO含量要比围岩中高出两个数量级，剖面上MnO含量的分布形态同FeO和Fe2O3完全一致(图2h)。
图1 扎西康矿区地质图
Fig. 1 Geological map of the Zhaxikang ore district in Tibet
1-第四系; 2-日当组炭质板岩; 3-早白垩世辉绿岩; 4-花岗岩; 5-花岗斑岩; 6-正断层; 7-推测断层; 8-Sb
-Pb-Zn-Ag矿体; 9-钻孔; IYZS-雅鲁藏布江缝合带; BNS-班公湖-怒江缝合带; JSS-金沙江缝合带
1-Quaternary; 2-Ridang Formation carbonaceous slate; 3-Early Cretaceous diabase; 4-granite; 5-granite porphyry; 6-normal fault; 7-inferred fault; 8-Sb-Pb-Zn-Ag orebody; 9-drill hole; IYZS-Indus-Yarlung Zangbo suture zone; BNS-Bangong-Nujiang suture zone; JSS-Jinsha suture zone
微量Ba在围岩中含量在107.52×10-6～377.33×10-6，平均含量227.5×10-6；在铅锌矿石中含量6.17×10-6～32.2×10-6，平均含量15.69×10-6。Ba在矿石中的含量较围岩中低一个数量级，在剖面上主要分布在围岩区域(图3a)。
Sr在围岩中含量315.6×10-6～822.25×10-6，平均含量566.69×10-6；在铅锌矿石中含量13.78～27.79×10-6，平均含量21.17×10-6。Sr的含量特征以及在剖面上的分布规律同Ba十分相似(图3b)。
图2 扎西康矿区15号剖面地质与岩石地球化学分布图
Fig.2 Geological and whole-rock geochemical charicteristics of No.15 cross-section in the Zhaxikang ore district
1-日当组；2-Sb-Pb-Zn-Ag矿体；3-采样点
1-Ridang Fm.;2-Sb-Pb-Zn-Ag orebody;3-sampling position
Co在围岩中含量6.98×10-6～24.81×10-6，平均含量14.48×10-6；在铅锌矿石中含量1.07×10-6～4.08×10-6，平均含量2.58×10-6。Co在矿石中含量相对围岩更低，但在剖面上的分布规律与Ba, Sr却相似(图3c)。
Ni在围岩中含量32.84×10-6～63.6×10-6，平均含量47.98×10-6；在铅锌矿石中含量5.33×10-6～15.82×10-6，平均含量11.2×10-6。Ni的含量特征与剖面上的分布规律同Co十分相似(图3d)。
Cu在围岩中含量15.51×10-6～58.43×10-6，平均含量23.73×10-6；在铅锌矿石中含量45.24×10-6～276.98×10-6，平均含量133.15×10-6。矿石中Cu含量较围岩中高出3～5倍，在剖面上主要分布在矿体区域，且沿着矿体向深部Cu含量有增高趋势(图3e)。
图3 扎西康矿区15号剖面微量元素分布图
Fig.3 Trace elements charicteristics of No.15 cross-section in the Zhaxikang ore district
Sn在围岩中含量1.29×10-6～3.66×10-6，平均含量2.31×10-6；在铅锌矿石中6.84×10-6～15.72×10-6，平均含量11.22×10-6。Sn的含量特征与剖面上的分布规律同Cu类似(图3f)。
此外，稀土总量∑REE在围岩中含量74.36×10-6～198.95×10-6，平均含量131.57×10-6； 在铅锌矿石中48.51×10-6～79.47×10-6，平均含量60.54×10-6。矿石中∑REE含量较围岩低，在剖面上主要分布在围岩区域(图3g)。
δEu在围岩中变化于0.6～0.82，平均值为0.67，为中等负铕异常特征；而在铅锌矿石中位于0.8～1.13之间，平均值0.97，属于弱负铕异常觔无铕异常，且越向深部，铕异常有逐步由弱负铕异常向正铕异常过渡的趋势(图3h)。
3 讨论
3.1 成矿流体的来源
从上文对扎西康矿区15号剖面部分元素含量分布来看，元素在剖面上的分布主要分为两种趋势:一是主要分布在炭质板岩(围岩)中，包括SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、Ba、Sr、Co、Ni、∑REE等；另一类是主要分布在Sb-Pb-Zn-Ag矿体中，包括Fe2O3、FeO、MnO、Cu、Sn、δEu等。分布在围岩中的元素受碎屑岩的成分控制，可以为成矿流体提供必要的硅、钙质来源。分布在矿体中的元素一方面揭露成矿流体在破碎带运移的过程中不仅在成份上受到了炭质板岩的影响，流体的氧化态更是因炭质板岩的改造而变得更加还原，致使Fe2+的含量远高于Fe3+，而流体氧化态的变化更有可能是导致金属元素发生沉淀的一个重要因素；而另一方面从Cu和Sn的含量在剖面上向深部逐渐增加来看，说明成矿流体与岩浆热液关系密切，同时也重塑了成矿流体的演化方向是沿着断层破碎带由深部至浅部的。
根据地质勘探完成的60个钻孔1800件矿石样品的主成矿元素基本分析结果，矿体中主成矿元素Sb、Pb、Zn和Ag在垂向上具有良好的分带性，由浅至深表现为Sb-Pb-Zn的分带，Ag与Pb的分布范围一致(图4a-d)。综合起来，扎西康Sb-Pb-Zn-Ag矿体由深部至浅部，成矿元素的分带为Sn→Cu→Zn→Pb+Ag→Sb，具有较明显的由高温到低温的变化趋势，这种受矿物沉淀温度控制的元素分布规律充分说明了扎西康矿床的成矿流体主要来源于岩浆热液，但在流体演化过程中炭质板岩对流体成分和氧化态的改变可能是导致金属元素发生沉淀的重要原因。
林彬(2014)对扎西康矿床流体包裹体的测温结果表明：石英的均一温度变化范围为190～287.9℃，平均值为241.47℃，为中低温条件；成矿流体盐度变化为(1.40～10.11)wt%NaCleqv，平均为4.85wt%NaCleqv，总体为中-低盐度体系。张建芳(2010b)对流体包裹体的气液成分分析结果表明：液相成分中主要的阳离子有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、阴离子主要有Cl-、SO42-；气相成分中，主要为H2O，含有少量的CO2、CH4、N2、H2S和C2H6。显然，扎西康矿床成矿流体属于中-低温、中-低盐度体系，气液相成分均以H2O为主、含少量CO2、CH4等，是较为典型的岩浆热液-大气降水混合形成的中-低温热液成矿体系。
图4 扎西康矿床成矿元素分布规律图
Fig. 4 Plots showing distribution rules of ore elements in the Zhaxikang deposit
3.2 成矿物质来源及勘探意义
扎西康矿床在剖面上由浅部至深部具有低温矿物向高温矿物演化的趋势，暗示了目前在矿区发现和开发的Sb-Pb-Zn-Ag矿石是属于矿体中上部的，而深部高温矿物组合(锡石±黄铜矿)是下一步勘探的重点。这样一来，扎西康矿床就与广西大厂锡多金属矿、湖南香花岭锡多金属矿等十分类似(Chen et al., 1988；梁述文等，1983)。那么，在扎西康矿区是否存在含锡花岗岩，将是解决矿区成矿物质来源问题和将来勘探方向的关键。而在矿体走向方向的南端，距离不到1km，恰好分布有超过5km2的拿日雍错-错那洞淡色花岗岩。根据1/50万区域地球化学资料，该花岗岩具有较高的W-Sn-Mo-Bi异常，极有可能是扎西康矿床的物质源区(图5)。根据项目组最新测得此套花岗岩的年龄为21±0.5 Ma(林彬等，2016)，与扎西康矿区的绢云母蚀变年龄(17.87±0.54 Ma)相当(郑有业等，2014)。因此，从成岩成矿年龄来看，拿日雍错-错那洞淡色花岗岩也具备成为扎西康岩浆源区的条件。
图5 扎西康区域地球化学异常图
Fig. 5 Map showing regional geochemical anomalies in the Zhaxikang area
4 结论
(1)通过对扎西康矿区15号剖面岩石地球化学分布来看，SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、Ba、Sr、Co、Ni、∑REE等主要分布在炭质板岩(围岩)中；而Fe2O3、FeO、MnO、Cu、Sn、δEu主要分布在Sb-Pb-Zn-Ag矿体中。
(2)扎西康Sb-Pb-Zn-Ag矿体由深部至浅部，成矿元素的分带为Sn→Cu→Zn→Pb+Ag→Sb，具有较明显的由高温向低温的演化特征，重塑了扎西康矿床成矿流体的演化路径是沿着断层破碎带向上运移的。
(3)成矿流体在流体演化过程中炭质板岩对流体成分和氧化态的改变可能是导致金属元素发生沉淀的重要原因。
致谢：本文在野外样品采集与室内处理阶段，得到了西藏华钰矿业股份有限公司的资助，在此深表谢意！
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Petrogeochemical Characteristics of A Typical Cross-Section in the Zhaxikang Ore District of Tibet and Their Geological Significance
Abstract：The Zhaxikang deposit is the only large-scale Sb-Pb-Zn-Ag deposit located in the north Himalayan metallogeny belt, which has been a research focus among numerous researchers. However, a very important issue of the deposit genesis has not been solved, and four viewpoints about the genesis have been put forward. For the important role of fluid source in researching deposit genesis, this work conducted representative petrogeochemical study of the geological profile No. 15 in this deposit. Integrated with the zonation features of the main ore-forming elements, it is suggested that SiO2, Al2O3, CaO, TiO2, Ba, Sr, Co, Ni and ∑REE are mainly rich in the carbonaceous slate (wall-rock), while Fe2O3, FeO, MnO, Cu, Sn and δEu are rich in the Sb-Pb-Zn-Ag orebodies. It is proposed that the element zonation of the Zhaxikang deposit is Sn→Cu→Zn→Pb+Ag→Sb from deep to shallow, showing the fluid evolution from high temperature to low temperature, which remodels the evolutional way of ore fluids transporting upward along fault zone. Through studying fluid evolution, we consider that the ore fluids of this deposit are mainly derived from magmatic-hydrothermal fluids and were remobilized by meteoric water and carbonaceous slate in the process of evolution. It is thus concluded that the Zhaxikang deposit is similar to the Dachang tin deposit in Guangxi and Xianghualing tin-polymetallic deposit in Hunan, and that the next prospecting goal is tin orebodies in the deep.
Key words：petrogeochemistry, fluid source, deposit genesis, Zhaxikang Sb-Pb-Zn-Ag deposit, Tibet
[收稿日期] 2015-07-25；[修改日期]2016-05-22；[责任编辑]郝情情。
[基金项目] 国家重点基础研究发展计划“973计划”(2011CB403103)和中国地质调查局地质调查项目(12120113093700)联合资助。
[中图分类号] P618
[文献标识码]A
[文章编号]0495-5331(2017)01-0097-12