王新雨 祝新友 李加多 王玉往 蔣斌斌 吳錦榮 黃行凱 趙子燁

1. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責任公司，北京 100012 2. 青海鴻鑫礦業(yè)有限公司，格爾木 816099

青海祁漫塔格地區(qū)位于東昆侖造山帶中西段(圖1a)，目前已成為我國中西部最重要和最具找礦潛力的矽卡巖多金屬成礦帶，引起了學者們的廣泛關注(李世金等，2008；徐國端，2010；豐成友等，2011；張愛奎，2012；高永寶等，2014; Zhongetal., 2017, 2018b; 鐘世華等, 2017a, b)。研究表明，東昆侖造山帶經(jīng)歷了早古生代(海西期)和晚古生代-早中生代(印支期)兩期期俯沖-碰撞造山作用(莫宣學等，2007；高永寶，2013)。大多數(shù)學者認為，該成礦帶多金屬礦床的成礦巖漿巖時代主要為印支期(豐成友等，2010, 2012；毛景文等，2012；姚磊，2015;于淼，2017)。然而部分學者通過研究發(fā)現(xiàn)，印支期可能不是整個成礦帶的唯一成礦期，區(qū)域還可能存在另一期巖漿作用即海西期(諶宏偉等，2006; 劉彬等，2012; 高永寶等，2014)，例如野馬泉的M13礦帶、卡爾卻卡B礦區(qū)(高永寶等，2014；宋忠寶等，2014)。到目前為止，關于青海祁漫塔格地區(qū)海西期巖漿巖的地質(zhì)背景、成因和成巖成礦作用的研究卻十分薄弱。海西期是否是本區(qū)另一個重要的多金屬成礦期目前仍不清楚。因此，開展海西期與印支兩期巖漿成巖與成礦作用研究，對認識青海祁漫塔格地區(qū)的成礦規(guī)律和科學部署勘查工作具有重要的意義。

?？囝^矽卡巖型鉛鋅多金屬礦位于祁漫塔格成礦帶中段(圖1b)，主要分為三個磁異常區(qū)：M1、M4以及M2磁異常區(qū)(礦段)，目前已完成?？囝^礦區(qū)M1、M4礦段的勘探工作，M2礦段尚處于普查階段。其中M1、M4礦段已探明Pb+Zn資源量逾110萬噸(推斷及以上)，而M2礦段探獲Pb+Zn資源量15.4萬噸(推斷及以上)，是祁漫塔格地區(qū)最大的矽卡巖型鉛鋅礦床。野外調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，M1與M4礦段礦床與礦體地質(zhì)特征類似，而M2礦段礦床地質(zhì)特征與M1、M4礦段存在明顯的差異性(王新雨等，2020)。關于牛苦頭M1礦段鉛鋅礦的成礦時代，部分學者認為牛苦頭礦床與三疊紀花崗質(zhì)巖石密切相關(賈建團，2013; 蔣成伍，2013)。但近期的研究逐漸推翻這種認識，例如，李加多等(2019)認為?？囝^M1采坑東側(cè)地表大量出露的花崗閃長巖與鉛鋅成礦作用有關，其鋯石LA-ICP-MS年齡為394±3Ma，初步認為礦區(qū)大規(guī)模巖漿活動為海西期，而非前人認為的印支期，早先認為的?？囝^-四角羊礦區(qū)三疊紀成巖成礦作用可能是由于過去測年技術精度不夠造成的誤解。另外，M2礦段成礦巖體時代可能與區(qū)域野馬泉、尕林格一致，為印支期(王新雨等，2020)。這樣一來，牛苦頭礦區(qū)可能存在兩期巖漿巖及其相關的成礦作用，研究牛苦頭礦區(qū)兩期巖漿成礦作用對于目前正在普查階段的M2磁異常區(qū)的勘查及潛力評價工作具有重要的理論指導意義。

自2017年來，作者對?？囝^礦區(qū)鉛鋅礦床地質(zhì)特征進行了系統(tǒng)的研究，對礦區(qū)與鉛鋅礦床密切相關的巖體有了深入的了解。本文試圖通過巖體的自蝕變特征、礦物組合以及蝕變礦化分帶，確定成礦巖體。通過對成礦巖體的LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測年，限定礦床的成礦時代。在巖石學、巖漿巖全巖主微量基礎之上，對不同時期的巖漿巖差異性進行對比，確定成礦巖體的地質(zhì)地球化學特征、成因、巖漿源區(qū)性質(zhì)及地球動力學背景，進一步揭示?？囝^大規(guī)模鉛鋅礦床成礦作用的巖漿演化機制，結合成礦作用特征標志的差異性，劃分成礦系統(tǒng)，為?？囝^礦區(qū)矽卡巖型鉛鋅成礦規(guī)律研究及潛力評價工作提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

祁漫塔格造山帶位于青藏高原北部，是東昆侖造山帶的西延部分(Yuetal., 2017;于淼, 2017)(圖1a, b)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為：新元古界金水口群下 巖組混合巖夾少量大理巖、片麻巖和片巖；上奧陶統(tǒng)灘澗山群碎屑巖夾火山巖組；下石炭統(tǒng)大干溝組含生物碎屑灰?guī)r、假鮞狀灰?guī)r和砂巖；上石炭統(tǒng)締敖蘇組生物碎屑灰?guī)r、灰?guī)r和白云巖；上二疊統(tǒng)流紋質(zhì)含角礫凝灰?guī)r、安山巖和火山角礫巖；以及第四系風積、沖積物和亞砂土。區(qū)內(nèi)構造活動強烈，斷裂、褶皺發(fā)育。斷裂構造主要為 NWW 向、NW 向斷裂和近 EW 向的壓扭性斷裂，褶皺構造以軸向近 E-W 向的背、向斜為主。區(qū)內(nèi)侵入巖屬東昆侖花崗巖帶、祁漫塔格花崗巖亞帶，以海西期和印支期花崗巖類最為發(fā)育，并受 NW 向和 NWW 向二組斷裂控制。區(qū)內(nèi)巖石普遍發(fā)生片理和劈理化。

圖1 東昆侖地區(qū)大地構造簡圖(a)與祁漫塔格地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖(b)(據(jù)豐成友等, 2012; Zhong et al., 2018a, b修編)Fig.1 Tectonic sketch map of East Kunlun orogenic belt (a) and geological and mineral deposit distribution in the Qimantagh area (b) (modified after Feng et al., 2012; Zhong et al., 2018a, b)

1.2 礦床地質(zhì)

礦區(qū)出露地層主要為上奧陶統(tǒng)灘間山群和第四系(圖2)。灘間山群為一套淺海相細碎屑巖-碳酸鹽巖沉積，巖性主要為大理巖夾灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r，以及泥質(zhì)巖、粉砂質(zhì)巖等。區(qū)內(nèi)斷裂構造以NWW向為主，NE向次之，其中NWW向斷裂屬于昆北斷裂的次級斷裂。礦區(qū)巖漿巖類型復雜，包括花崗閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖、花崗二長斑巖、似斑狀花崗巖、石英閃長巖等，以及大量的中酸性脈巖。

圖2 ?？囝^礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)王新雨，2020)Fig.2 Geological map of the Niukutou ore district (after Wang, 2020)

牛苦頭M1、M4礦段鉛鋅礦床礦體類型主要為矽卡巖型層狀或脈狀礦體，進一步可分為鉛鋅礦硫化物礦體和非鉛鋅硫化物礦體。鉛鋅硫化物礦體中礦石礦物主要為閃鋅礦和方鉛礦，非鉛鋅硫化物礦體礦石礦物主要為磁黃鐵礦，含少量黃銅礦、毒砂。這些礦體順層產(chǎn)于矽卡巖中或地層和矽卡巖的接觸帶中(圖3)，其中鉛鋅礦的賦礦矽卡巖類型主要為錳鈣鐵輝石黑柱石矽卡巖、錳鈣輝石矽卡巖、石榴子石錳鈣鐵輝石、黑柱石錳鈣輝石矽卡巖以及黑柱石矽卡巖中(圖4a-f)。

圖3 牛苦頭礦區(qū)勘探線剖面及矽卡巖分帶圖(剖面位置見圖2b、c)Fig.3 Geological profile and skarn zonation of the Niukutou deposit(location of profiles are shown in Fig.2b, c)

M2礦段礦體按礦種主要可分為含鉛鋅硫鐵礦體，含硫鐵鉛鋅礦體。含硫鐵鉛鋅礦體位于00線剖面上部，呈陡傾脈狀(圖3c)，嚴格受硅鈣面控制，為熱液和矽卡巖型兩種成因。含鉛鋅硫鐵礦體為矽卡巖成因，主要表現(xiàn)為硫鐵礦體呈團塊狀、稠密浸染狀分布于鉆孔底部矽卡巖中，整體礦體產(chǎn)狀為脈狀。鉛鋅礦體賦礦矽卡巖類型主要為透閃石-陽起石矽卡巖，硫鐵礦體賦礦矽卡巖類型主要為透輝石、石榴子石矽卡巖(圖4g-l)。

圖4 ?？囝^礦區(qū)典型矽卡巖手標本及鏡下照片(a) M1礦段錳鈣輝石矽卡巖手標本；(b) M1采坑黑柱石矽卡巖手標本；(c) M1采坑陽起石手標本；(d) M1礦段黑柱石、輝石矽卡巖，單偏光下；(e) M1礦段黑柱石矽卡巖，正交偏光下；(f) M1礦段含鉛鋅黑柱石矽卡巖，反射光；(g) M2礦段矽卡巖化粉砂質(zhì)凝灰?guī)r手標本；(h) M2礦段透輝石化、透閃石化大理巖手標本；(i) M2礦段含黃鐵礦陽起石矽卡巖手標本；(j) 輝石、石榴子石矽卡巖，正交偏光下；(k) M2礦段輝石、透閃石石卡巖，正交偏光下；(l) M2礦段陽起石矽卡巖，單偏光下.Q-石英;Mn-Hd-錳鈣鐵輝石;Cal-方解石;Ilv-黑柱石;Mn-Ilv-錳黑柱石;Jo-錳鈣輝石;Px-輝石;Di-透輝石;Act-陽起石;Tr-透閃石;Sp-閃鋅礦;Gn-方鉛礦;Py-黃鐵礦;Po-磁黃鐵礦Fig.4 Typical skarn hand specimens and microscopic photos in the Niukutou ore district(a) the hand specimen of johannsenite skarn in M1 ore block; (b) the hand specimen of ilvaite skarn in M1 pit; (c) the hand specimen of actinolite skarn in M1 pit; (d) the microscopic photo of ilvaite and pyroxene skarn in M1 ore block, PPL; (e) the microscopic photo of ilvaite in M1ore block, CPL; (f) the microscopic photo of Pb-Zn ore bearing ilvaite skarn in M1 ore block, PPL; (g) the hand specimen of skarnization silty tuff; (h) the hand specimen of diopside and tremolite marble in M2 ore block; (i) the hand specimen of pyrite bearing skarn hand specimens in M2 ore block; (j) the microscopic photos of pyroxene and garnet skarn in M2 ore block, CPL; (k) microscopic photos of pyroxene and tremolite skarn in M2 ore block, CPL; (l) microscopic photos of actinolite skarn in M2 ore block, PPL. Q-quartz; Mn-Hd-manganhedenbergite; Cal-calcite; Ilv-ilvaite; Mn-Ilv-manganese ilvaite; Jo-johannsenite; Px-pyroxene; Di-diopside; Act-actinolite; Tr-tremolite; Sp-sphalerite; Gn-galena; Py-pyrite; Po-pyrrhotite

2 樣品采集與測試方法

本文M1、M4礦段研究樣品采自M1礦段10線鉆孔底部以及M4礦段09線鉆孔底部，巖性主要為花崗閃長巖，取樣位置見圖3a, b。M2礦段研究樣品采集自00線鉆孔底部(圖3c)，巖性為二長花崗巖。

M1礦段10線鉆孔底部花崗閃長巖，中粗粒結構(圖5a, b)，石英含量約30%，自形-半自形結構，粒徑0.6～1.5mm。斜長石，自形結構，含量約40%，粒徑1～1.5mm，斜長石表面多發(fā)生泥化。斜長石中可發(fā)現(xiàn)具有環(huán)帶結構的中長石。鉀長石，含量約20%，粒徑0.5～0.8mm，多為正長石，局部表面發(fā)育泥化。黑云母，含量約7%～10%，粒徑，單偏光下呈棕褐色，片狀，明顯為熱液蝕變的產(chǎn)物。花崗閃長巖中普遍發(fā)育鉀化、硅化(圖5c)，如花崗閃長巖中的硅化脈，斜長石邊部的鉀化環(huán)帶邊(圖5d)，這些連同其中發(fā)育的熱液黑云母(圖5d)，均表明M1礦段底部花崗閃長巖發(fā)生了較強的熱液蝕變作用。

圖5 牛苦頭礦區(qū)花崗巖類野外產(chǎn)狀及鏡下照片(a)M1礦段鉆孔ZK1008底部強蝕變花崗閃長巖手標本；(b)M1礦段鉆孔ZK1008底部強蝕變花崗閃長巖發(fā)育綠泥石化；(c)M1礦段鉆孔底部強蝕變花崗閃長巖中發(fā)育的絹云母化長石，單偏光；(d)M1礦段鉆孔底部強蝕變花崗閃長巖中發(fā)育的黑云母化和鉀化，單偏光；(e)M2礦段二長花崗巖手標本；(f)M2礦段二長花崗巖鏡下特征，正交偏光Fig.5 Occurrence of granitoids and their photomicrographs in the Niukutou ore district(a) the hand specimen of strongly altered granodiorite at the bottom of ZK1008 drill hole，M1 magnetic anomaly area;(b)chloritization developed in the strongly altered granodiorite at the bottom of ZK1008 drill hole，M1 magnetic anomaly area；(c) sericitized feldspar developed in the strongly altered granodiorite at the bottom of ZK1008 drill hole, PPL; (d) biotitization and potassification developed in the strongly altered granodiorite at the bottom of ZK1008 drill hole，PPL；(e) the hand specimen of monzogranite in M2 ore block; (f) the microscopic characteristics of monzogranite in M2 ore block, CPL

M2礦段二長花崗巖(圖5e)，分布鉆孔底部，其主要由石英(40%)、堿性長石(30%～35%)、斜長石(25%)、黑云母(3%～5%)組成。該二長花崗巖多發(fā)生硅化(圖5f)，表現(xiàn)為石英多發(fā)生了重結晶，與早先形成的石英顆粒相比，重結晶的石英顆粒較小，大小較均一。早先形成的石英構成了斑晶，基質(zhì)主要由重結晶的石英構成。鉀長石，成分多為正長石、微斜長石、條紋長石，鉀長石多發(fā)育絹云母化。正交光下顯示，條紋長石淺色部分為斜長石，深色部分為鉀長石。斜長石，多發(fā)生絹云母化。斜長石和鉀長石表面多發(fā)生泥化。黑云母，片狀，粒徑較小，300～500μm，含量約3%～5%。

本文對選取M1礦段10線鉆孔底部的花崗閃長巖(KUB403)1件、M4礦段鉆孔底部的花崗閃長巖(KUC022C-1)1件以及M2礦段00線鉆孔底部二長花崗巖(KUC03B、NZC039)2件作為鋯石挑選對象。

主微量樣品則選擇M1礦段鉆孔底部花崗閃長巖樣品3件、M4礦段鉆孔底部花崗閃長巖3件以及M2鉆孔底部二長花崗巖樣品9件作為測試對象。

3 測試方法

3.1 鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年方法

LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試在合肥工業(yè)大學礦物原位分析實驗室完成，定年分析儀器為Agilent7900電感耦合等離子質(zhì)譜儀(美國)及與之配套的Analyte氣態(tài)準分子激光剝蝕系統(tǒng)(美國)。激光剝蝕半徑為30μm，以He為載氣。鋯石U-Pb含量以91500為外標進行校正，測試過程中每測試10個樣品前后重復測定2個91500標樣進行校正，并測定1個PLE，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試精度。數(shù)據(jù)處理采用ICP MS Da Ta Cal(Liuetal.，2010)，普通鉛校正利用EXCEL宏程序ComPbCorr#3-17(Andersen，2002)進行校正，鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0獲得。

3.2 主微量測試方法

主量元素、稀土和微量元素分析在北京核工業(yè)地質(zhì)研究院地質(zhì)分析測試中心完成，其中主量元素采用 X 熒光光譜，(XRF) 進行分析，分析精度優(yōu)于 1%; 稀土和微量元素利用SX-2 型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS) 進行測定，分析精度優(yōu)于 5%～10%。

4 分析結果

4.1 鋯石U-Pb定年

對M1和M4礦段2件花崗閃長巖進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素組成進行了分析測試，采樣位置見圖3。測試結果詳見表1。

表1 ?？囝^花崗巖類鋯石U-Pb數(shù)據(jù)

?？囝^M1礦段花崗閃長巖中(KUB403)鋯石CL圖像呈無色透明的短柱狀，少量呈長柱狀(圖6a)。長約100～350μm，寬70～50μm。同時CL圖像顯示鋯石一般具有發(fā)光的核部(低U)以及晶形較好的巖漿震蕩環(huán)帶，也發(fā)現(xiàn)局部自形鋯石形態(tài)不夠完整，呈殘缺狀，但保留了原有鋯石的自形晶形，可能為后期巖漿熱液所致。測得21個鋯石LA-ICP-MS加權平均年齡為375.5±4.6 Ma(MSWD=3.9，n=17)(圖6a)，均屬于泥盆紀，這表明?？囝^M1礦段花崗閃長巖體侵位于晚泥盆世，屬于海西期。M4礦段花崗閃長巖中(KUC022C-1)鋯石CL圖像呈無色透明的短柱狀，也要少量呈長柱狀，自形晶(圖6b)。長約100～250μm，寬80～150μm。同時CL圖像顯示鋯石一般具有發(fā)光的核部(低U)以及晶形較好的巖漿震蕩環(huán)帶(圖6b)。對花崗閃長巖鋯石14點進行了LA-ICP-MS測試分析，其加權平均年齡為353.0±3.6Ma(MSWD=3.3，n=21)(圖6b)，表明M4磁異常區(qū)?？囝^鉆孔底部花崗閃長巖侵位于晚泥盆世，也屬于海西期。

圖6 ?？囝^礦區(qū)花崗巖類鋯石年齡協(xié)圖和及加權平均年齡圖Fig.6 Zircon U-Pb concordia diagram and weighted average ages of granitoids in the Niukutou ore district

M2印支期鋯石樣品(KUC03B、NZC039)鋯石CL圖像下顏色較深(圖6c, d)，這可能是這些鋯石Th、U含量較高所致。其Th含量1254×10-6～6723×10-6，U含量4269×10-6～8277×10-6，明顯高于M1、M4礦段的整體水平。這些鋯石的Th/U比值0.40～0.91，暗示其典型的巖漿鋯石成因。其2個樣品的206Pb/238U加權平均年齡分別為216.5±3.3Ma和212.0±7.4Ma(圖6c, d)。

4.2 全巖主微量元素

4.2.1 主量元素地球化學

M1、M4礦段花崗閃長巖主量元素組成詳見表2，其中SiO2含量為64.35%～68.90%，K2O含量為2.41%～5.71%，CaO含量為0.46%～4.01%，MgO含量為0.91%～2.32%，堿含量K2O+Na2O=5.90%～6.64%，F(xiàn)eOT/MgO=1.51～3.1，在TAS圖解中落入花崗閃長巖系列(圖7a)，整體屬于低鉀-高鉀鈣堿性系列，個別(僅1個樣品)屬于鉀玄巖系列(圖7b)。A/CNK值為0.98～1.17(僅有1個樣品為2.18)，整體具有準鋁質(zhì)成因(圖7c)，極個別(僅1個樣品)屬于鉀玄巖系列。Mg#值為33.10～51.46(平均值44.23)。

M2礦段二長花崗巖石英含量高、不具有堿性暗色礦物，主量元素SiO2含量介于67.85%～74.85%之間，K2O含量為4.05%～5.93%，CaO含量為0.77%～4.05%，MgO含量為0.19%～0.78%，堿含量K2O+Na2O=5.65%～9.34%(圖7a)，F(xiàn)eOT/MgO=2.64～9.05，屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列(圖7b)。A/CNK=1.02～1.15(僅有1個樣品值為0.68)，具有準鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)成因(圖7c)。

圖7 牛苦頭礦區(qū)花崗巖類 (K2O+Na2O)-SiO2 (a, 據(jù)Middlemost, 1994)、K2O-SiO2(b, 據(jù) Peccerillo and Taylor, 1976)和A/CNK-SiO2圖解(c, 據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)Fig.7 (K2O+Na2O) vs. SiO2 diagram (a, after Middlemost, 1994), K2O vs. SiO2 diagram (b, after Peccerillo and Taylor, 1976) and A/CNK vs. SiO2 diagram (c, after Maniar and Piccoli, 1989) of the Niukutou granitoids

4.2.2 稀土元素地球化學

M1、M4礦段花崗閃長巖稀土元素總體含量略低(表2)，ΣREE=113×10-6～211×10-6，LREE/HREE=6.9～11.8。較弱的Eu負異常(δEu為0. 68～0. 87)，無明顯δCe異常(0.62～1.05)。配分曲線略向右傾，相對富集輕稀土元素，虧損重稀土元素(圖8a)。

圖8 ?？囝^礦區(qū)各礦段成礦巖體球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(a、c)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b、d)(標準化值據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns (a, c) and primitive mantle-normalized trace elements spidergrams (b, d) of the ore-related granotoids in Niukutou ore district (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

M2礦段礦段二長花崗巖稀土元素含量較M1、M4礦段偏高，ΣREE=114×10-6～543×10-6，LREE/HREE=2.4～10.4，δEu=0.11～0.56，δCe=0.94～1.21。在球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖解上(圖8c)，M2礦段二長花崗巖表現(xiàn)出了富集輕稀土元素(LREE)、虧損重稀土元素(HREE)的右傾特征，其Eu負異常較為明顯(δEu=0.11～0.56)，∑REE含量較高，代表了較高分異的巖體。

4.2.3 微量元素地球化學

?？囝^海西期M1、M4礦段花崗閃長巖顯虧損高場強元素(P、Nb、Ta、Ti)和過渡元素(Sr、Ba)等，富集大離子親石元素(Rb、Th、U、K)等(圖8b)，顯示了I型花崗巖的特征，與東昆侖早泥盆世后碰撞環(huán)境形成的 I 型花崗巖特征基本一致(趙振明等，2008)。其Rb/Sr比值0.25～5.55。M2礦段二長花崗巖相對富集Rb、Ba、K、Th、U，而虧損Pb、Nb、Ta、Ti(圖8d)、Sr，顯示出I型花崗巖的特征。其Rb/Sr比值1.14～5.86。

5 討論

5.1 牛苦頭鉛鋅礦床成礦時代

5.1.1 M1、M4礦段鉛鋅礦床成巖成礦時代

多數(shù)學者認為，中-晚三疊世是祁漫塔格造山帶內(nèi)非常重要的地質(zhì)演化階段(王秉璋等，2009；豐成友等，2012; 于淼，2017；Zhongetal., 2018a，b)，是祁漫塔格地區(qū)主要的成礦時期。該階段內(nèi)祁漫塔格處于后碰撞構造背景，由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)換。該環(huán)境下幔源基性巖漿與殼源花崗質(zhì)巖漿發(fā)生不同程度混合作用，并發(fā)生一定程度的巖漿分異作用，為區(qū)內(nèi)大規(guī)模鐵銅鉛鋅多金屬礦化提供有利條件(高永寶等，2014；白宜娜等，2016)。然而，也有少數(shù)學者對“印支期作為祁漫塔格地區(qū)唯一的矽卡巖成礦期”提出質(zhì)疑，并通過事實和證據(jù)，提出該地區(qū)多金屬成礦與泥盆紀巖漿作用有關 (高永寶等，2014; 宋忠寶等，2014；姚磊，2015; 李加多等，2019)。但未深層次揭露巖體與礦體時空關系以及成礦作用過程。

本次研究發(fā)現(xiàn)，M1和M4礦段鉆孔底部晚期中?；◢忛W長巖巖體應為成礦巖體，其證據(jù)如下：1)其隱伏在層狀矽卡巖下部位置，自花崗閃長巖體向外，分帶依次為：鈣鐵榴石、鈣鐵輝石矽卡巖帶→鈣鋁榴石、錳鈣(鐵)輝石矽卡巖帶→陽起石、黑柱石矽卡巖帶→矽卡巖化大理巖-新鮮大理巖(圖3)，礦化分帶則為底部的磁鐵礦化-黃銅礦化帶、中部的磁黃鐵礦化帶、以及頂部的鉛鋅礦化帶(圖3)，符合矽卡巖型鉛鋅礦床的蝕變礦化分帶特征；2)底部花崗閃長巖體中發(fā)育較強的自蝕變，并發(fā)育有浸染狀、脈狀閃鋅礦化；3)高精度磁法異常的分布范圍與成礦花崗閃長巖的分布范圍幾乎吻合。

綜合以上分析，本文認為牛苦頭礦區(qū)M1、M4礦段大規(guī)模鉛鋅成礦作用時代為海西期晚泥盆世。這說明了祁漫塔格地區(qū)存在大規(guī)?！昂Ｎ髌阢U鋅成礦作用”，為祁漫塔格地區(qū)區(qū)別于“印支期成礦作用的”的另一期中酸性巖漿巖找礦標志。

5.1.2 M2礦段成巖成礦時代

M2礦段相對于M1、M4礦段，成礦略顯復雜，這主要是由于M2礦段兩期花崗巖造成的(圖3c)。00線多個鉆孔揭示到深部二長花崗巖和圍巖接觸帶上發(fā)育矽卡巖，二長花崗巖局部發(fā)生了強烈的矽卡巖化，鉆孔揭露的礦體靠近二長花崗巖的位置鐵的含量明顯升高，遠離二長花崗巖則鉛鋅含量升高，這些特點符合矽卡巖型礦床成礦巖體的特征，而北東側(cè)和南西側(cè)的花崗閃長巖和圍巖接觸并未發(fā)生明顯礦化，僅僅發(fā)生硅化，表明其并非成礦巖體。因此可以確認M2的成礦巖體為二長花崗巖。

另外，自二長花崗巖向外依次發(fā)育三個蝕變礦化分帶：內(nèi)帶(磁黃鐵礦+磁鐵礦+石榴子石、透輝石矽卡巖帶)、中帶(磁黃鐵礦+閃鋅礦+透輝石+陽起石矽卡巖帶)和外帶(閃鋅礦+方鉛礦+陽起石+透閃石矽卡巖帶)。另外，二長花崗巖發(fā)育明顯的自蝕變(絹云母化和綠泥石化)，遠離二長花崗巖Pb/Zn比值增高。這些都足以說明晚期印支期二長花崗巖為成礦巖體。

由此，基本可以確定，M2礦段鉆孔底部二長花崗巖為成礦地質(zhì)體，M2礦段成礦時代在217～212Ma之間，屬于印支期巖漿成礦作用的產(chǎn)物。

5.2 巖石成因及地球動力學背景

5.2.1 巖石成因

5.2.1.1 海西期巖漿作用成因

牛苦頭礦區(qū)M1、M4礦段海西期成礦花崗閃長巖SiO2(64.35%～68.90%)，不含堇青石，具有少量角閃石，A/CNK=0.98～1.17(僅有1個樣品為2.18)，明顯區(qū)別于典型S型花崗巖(Chappell and White，2001)，其表現(xiàn)出鈣堿性-高鉀鈣堿性系列，富集輕稀土元素，具中等強度的負δEu異常(δEu為0. 60～0. 81)，顯示了I型花崗巖的特征。微量元素表現(xiàn)為富集大離子親石元素(Rb、Th、U、K和La、Ce、Nd)，虧損高場強元素(Nb、Ta、Ti、P)，這些性質(zhì)與東昆侖中-晚泥盆世后碰撞環(huán)境下形成的巖漿巖性質(zhì)基本一致(趙振明等，2008)。

研究發(fā)現(xiàn)，Mg#是判斷巖漿熔體單純來源于地殼還是有地幔物質(zhì)參與的有效參數(shù)。一般來說，地殼部分熔融產(chǎn)生的熔體，形成的巖石均具有較低的Mg#(<40)，而高Mg#(>40)的巖石則可能是與地幔物質(zhì)加入有關(Rapp and Watson, 1995)。?？囝^海西期花崗閃長巖Mg#33.6～51.5，平均44.2，屬于高Mg#系列，這暗示著牛苦頭海西期花崗閃長巖在形成過程中有地幔物質(zhì)的參與。

陸殼巖石熔融實驗結果表明高鉀特征花崗巖通常是殼?；旌系慕Y果，且常來自富集地幔的巖漿混合(Patio Douce, 1999)。牛苦頭海西期巖漿巖具有典型的高鉀特征，結合其廣泛發(fā)育的暗色包體，也表明其殼?；旌献饔贸梢颉＿@與東昆侖地區(qū)部分發(fā)育的早-中泥盆世巖漿巖可能為殼幔巖漿混合形成的認識基本一致(諶宏偉等，2006; 莫宣學等，2007; 趙振明等，2008; 劉彬等，2012)。

在其源區(qū)圖解上(圖9a, b)，牛苦頭海西期花崗閃長巖落入角閃巖(變玄武質(zhì))源區(qū)。結合海西期花崗閃長巖較老的Hf二階段模式年齡(948～1364Ma，另文發(fā)表)，本文認為?？囝^海西期花崗閃長巖可能由于地幔底侵古老地殼，古老地殼重熔形成殼源巖漿與幔源巖漿的混合。

5.2.1.2 印支期巖漿作用成因

M2礦段二長花崗巖石英含量高、不具有堿性暗色礦物，主量元素SiO2含量介于67.85%～74.85%之間，K2O含量為4.05%～5.93%，CaO含量為0.77%～4.05%，MgO含量為0.19%～0.78%，堿含量K2O+Na2O=5.65%～9.34%，F(xiàn)eOT/MgO=2.64～9.05，屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列。A/CNK=1.02～1.15(僅有1個樣品值為0.68)，屬于I型花崗巖類。在其源區(qū)圖解上，M2礦段二長花崗巖落入變砂巖源區(qū)(圖9, b)，這與M1、M4礦段落入角閃巖(變玄武質(zhì))源區(qū)有所不同。以上間接暗示了M2礦段源區(qū)主要為變沉積巖類，而M1、M4礦段巖漿巖源區(qū)則為變火成巖類。

Eu-Sr、Rb/Sr-1/Sr協(xié)變圖解顯示(圖9c, d)，?？囝^M2礦段二長花崗巖樣品的投影點基本呈線性排列，指示巖漿在侵位后經(jīng)歷了強烈的分異演化作用，并表現(xiàn)出受長石結晶作用控制的趨勢。此外，其明顯的Eu負異常(δEu=0.11～0.56)也暗示了長石的分離結晶作用。其Mg#值較低，暗示地幔物質(zhì)的貢獻不大。

因此，M2礦段二長花崗巖應源自于類似于變砂巖巖性地殼的部分熔融并經(jīng)歷了較強分異演化，最終侵位形成的I型花崗巖。

圖9 ?？囝^礦區(qū)巖漿巖源區(qū)圖解及M2礦段二長花崗巖分異圖解(據(jù)Patino Douce, 1999)(a)Al2O3/(FeOT+MgO+TiO2)-Al2O3+FeOT+MgO+TiO2圖解；(b)(Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2)-(Na2O+K2O+FeOT+MgO+TiO2) 圖解；(c)M2礦段二長花崗巖Sr-Eu圖解；(d)M2礦段二長花崗巖1/Sr-Rb/Sr圖解Fig.9 Diagram of magma source in Niukutou ore district and differentiation diagram of monzogranite in M2 ore block (after 據(jù)Patino Douce, 1999)(a)Al2O3/(FeOT+MgO+TiO2) vs. Al2O3+FeOT+MgO+TiO2 diagram;(b)(Na2O+K2O)/(FeOT+MgO+TiO2) vs. (Na2O+K2O+FeOT+MgO+TiO2) diagram；(c)Sr vs. Eu diagram of M2 monzogranite；(d)1/Sr vs. Rb/Sr of M2 monzogranite

5.2.2 兩期巖漿巖成礦地球動力學背景

5.2.2.1 海西期花崗閃長巖地球動力學背景

前人研究認為，東昆侖地區(qū)主要經(jīng)歷了始特提斯和古特提斯兩期重要演化過程(李榮社等，2008; 劉彬等，2012)，相應存在早古生代、晚古生代-早中生代兩期構造巖漿旋回(莫宣學等，2007)。已有研究表明，早寒武世為東昆侖始特提斯洋形成和擴張的階段(圖10；黎敦朋等，2003；莫宣學等，2007; 崔美慧等，2011); 志留紀，在祁漫塔格山島弧的北側(cè)發(fā)生局部伸展作用，形成祁漫塔格北部的白干湖組弧后復理石盆地 (黎敦朋等， 2003)、 阿牙克及白干湖(高永寶和李文淵，2011)等 A 型花崗巖體。早-中泥盆世，在祁漫塔格地區(qū)大量過鋁質(zhì)花崗巖(I型或 S 型)(趙振明等，2008)以及喀雅克登塔格(諶宏偉等，2006)等地區(qū)閃長巖-輝長巖組合的出現(xiàn)，說明東昆侖在早-中泥盆世已由碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)向后碰撞的伸展環(huán)境，并可能同時發(fā)育殼幔巖漿混合作用 (諶宏偉等，2006; 莫宣學等，2007; 劉彬等，2012)。

圖10 祁漫塔格地區(qū)早古生代-晚古生代構造演化模式圖(據(jù)高永寶，2013；王新雨，2020)Fig.10 The tectonic evolution model of Qimantag area in Early-Late Paleozoic (after Gao, 2013; Wang, 2020)

區(qū)域早、中泥盆世地層的缺失以及晚泥盆世牦牛山組磨拉石建造的廣泛發(fā)育，表明東昆侖在晚泥盆世已進入造山后崩塌階段。

在Rb-(Y+Nb)和Rb/30-Hf-3×Ta圖解中(圖11a, b)，?？囝^M1、M4礦段海西期花崗閃長巖與野馬泉海西期巖漿巖一致，均屬于后碰撞造山環(huán)境。后碰撞伸展致使地幔底侵，古老地殼重熔形成花崗質(zhì)巖漿，殼幔物質(zhì)的交換為金屬成礦提供大量成礦物質(zhì)。?？囝^礦區(qū)M1、M4礦段海西期矽卡巖型鉛鋅成礦作用便是在這一構造背景下形成。

5.2.2.2 印支期二長花崗巖地球動力學背景

晚二疊世-早三疊世(260～240Ma)為俯沖造山期，發(fā)育一套弧花崗巖類(莫宣學等，2007)；中-晚三疊世為碰撞-后碰撞階段(莫宣學等，2007)，野馬泉礦區(qū)南礦帶石英二長閃長巖(219±1Ma；高永寶，2013)、正長花崗巖(213±1Ma；高永寶，2013)以及?？囝^M2磁異常區(qū)217～212Ma二長花崗巖就形成于該構造環(huán)境中(圖10)。在Rb-(Y+Nb)和Rb/30-Hf-3×Ta圖解中(圖11a, b)，M2礦段二長花崗巖表現(xiàn)出后碰撞伸展的地球化學特征，進一步驗證了其形成于后碰撞伸展環(huán)境下。

圖11 ?？囝^礦區(qū)海西期巖漿構造判別圖解(a)Rb-(Y+Nb)圖解(底圖據(jù)Pearce et al.，1984)；(b)Al2O3-SiO2圖解 (底圖據(jù)Maniar and Picooli，1989)；(c)祁漫塔格地區(qū)海西期和印支期構造背景年代學Fig.11 Tectonic discrimination diagrams for the magmatic rocks within the Niukutou deposit(a)Rb vs. Y+Nb diagram (modified after Pearce at al., 1984);(b)Al2O3-SiO2 diagram (modified after Maniar and Picooli，1989);(c)the tectonic setting of Qimantag area in Hercynian and Indosinian

印支早期-中期，松潘地塊向柴達木地塊之下俯沖(圖10)。印支晚期，大體在230～215Ma，造山活動減弱，隨著大規(guī)模俯沖作用的結束，造山活動逐漸進入伸展階段，幔源物質(zhì)(軟流圈)物質(zhì)上涌，導致類似于變砂巖的地殼重熔，其在侵位、上涌時受上地殼物質(zhì)的混染以及深部巖漿房的進一步演化，形成一批更高分異水平的酸性巖漿巖。

5.3 巖漿作用與成礦

5.3.1 海西期巖漿作用與成礦

總體而言，?？囝^礦區(qū)M1、M4礦段由成礦巖體內(nèi)部到圍巖地層，表現(xiàn)出明顯的多金屬蝕變礦化分帶特征：由巖體→接觸帶→含碳酸鹽巖地層，金屬成礦元素分別為W-Mo→Fe-Sn-Cu→Cu-(Pb-Zn)→Pb-Zn-Ag (圖12)；蝕變類型由巖體自蝕變的鉀化、硅化、黃鐵礦化，過渡為正接觸帶附近的浸染狀閃鋅礦化以及晚期的綠泥石化、碳酸鹽化。

自M1、M4礦段鉆孔底部成礦花崗閃長巖→矽卡巖化侵入巖→矽卡巖→矽卡巖化碳酸鹽巖，表現(xiàn)出不同的地球化學成分特征。其中，成礦花崗閃長巖→矽卡巖化侵入巖→矽卡巖，SiO2、Al2O3、K2O、Na2O含量普遍減少(圖12)，而Fe2O3T含量增加；從矽卡巖→矽卡巖化碳酸鹽巖→碳酸鹽巖，CaO、MnO含量明顯增加，F(xiàn)e2O3T含量減少 (圖12)。表明接觸交代變質(zhì)形成矽卡巖過程中，CaO從大理巖帶入，SiO2、Al2O3、K2O、Na2O從巖體帶入，而Fe2O3和MnO則從熱液中帶入。暗示著鉆孔底部成礦巖體的接觸交代作用。此外，晚期成礦巖體中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag在成礦巖體附近的地層或矽卡巖中明顯升高(圖12)。

圖12 ?？囝^礦區(qū)ZK0405鉆孔剖面主量元素變化圖解(據(jù)祝新友等，2019(1)祝新友, 李加多, 王新雨, 王玉往, 吳錦榮, 蔡亞偉, 毛嘉俊, 李巖, 郭天軍. 2019. 牛苦頭地區(qū)多金屬礦礦區(qū)成礦規(guī)律及成礦預測研究報告, 1-213)

?？囝^M1、M4礦段以及四角羊δ34S值集中于+5.97‰～+6.39‰，其較高的δ34S值，暗示礦區(qū)成礦物質(zhì)主要來自幔源巖漿熱液(徐國端，2010)。此外，牛苦頭-四角羊的硫化物Pb同位素位于上地殼與地幔之間(徐國端，2010)，分布較為集中，顯示出巖漿熱液礦床共有的特征，這也暗示著?？囝^M1、M4礦段鉛鋅礦床的形成與海西期巖漿作用形成的中高溫巖漿熱液密切相關。

綜上分析，本文認為牛苦頭海西期巖漿巖成礦背景和成礦模式可以解釋為：晚泥盆世，東昆侖始特提斯洋閉合，在后碰撞伸展階段下，地幔物質(zhì)底侵下地殼，下地殼部分熔融形成的殼源巖漿與幔源巖漿混合，形成?？囝^礦區(qū)早期的I型花崗閃長巖。其上升侵位與灘間山群地層發(fā)生接觸交代作用，接觸交代過程中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag進一步富集，形成含礦熱液，在硅鈣面或者構造薄弱面卸載，形成鉛鋅礦化或礦體(圖13)。

圖13 牛苦頭礦區(qū)海西期巖漿巖成礦模式圖(據(jù)王新雨，2020)Fig.13 The ore-forming model of Hercynian magmatic rocks in the Niukutou ore district (after Wang, 2020)

5.3.2 印支期巖漿作用與成礦

M2礦段相較于M1、M4礦段，矽卡巖化、硫化物礦化強度較弱。但M2礦段自底部二長花崗巖至地層也呈現(xiàn)出了明顯的蝕變礦化分帶，如靠近巖體處明顯的磁鐵礦化、磁黃黃鐵礦化以及共生的透輝石化，遠離巖體的弱石榴子石化、綠簾石化、鉛鋅硫化物礦化(圖14)。總之，M2礦段也表現(xiàn)出了明顯的矽卡巖礦床的典型蝕變礦化分帶特征(圖14)。

圖14 M2礦段二長花崗巖成礦作用及其與之相關的蝕變礦化分帶特征(據(jù)王新雨，2020)Fig.14 Mineralization and related altered zonation of monzogranite in M2 ore block (after Wang, 2020)

Pb/Zn比值作為重要的評價指標(祝新友等，2019)。一般而言，巖漿熱液礦床中鉛鋅礦體的Pb/Zn比值圍繞成礦中心或成礦巖體發(fā)生分帶，Pb主要富集于外帶，Zn主要富集于內(nèi)帶，造成自內(nèi)而外，Pb/Zn比值逐漸升高。以M2礦段00線剖面的ZK0001、ZK0002、ZK0005、ZK0004、ZK0006鉆孔為例，底部印支期二長花崗巖附近的鉆孔ZK0005、ZK0004、ZK0006 Pb/Zn 比值低(分別為0.39，0.47及0.46)，代表了靠近成礦中心的位置，而靠近海西期花崗閃長巖的ZK0001、ZK0002鉆孔的Pb/Zn 比值較高(2.56和1.15)，顯示這兩個鉆孔已遠離成礦巖體。這樣的元素富集分布規(guī)律也進一步表明了印支期二長花崗巖與成礦作用的關系。

5.4 兩期成礦系統(tǒng)簡析

上述分析發(fā)現(xiàn)，?？囝^礦區(qū)M1與M4礦段成礦巖體為海西期花崗閃長巖(375～353Ma)，而M2礦段成礦巖體為印支期二長花崗巖(216～212Ma)。兩期巖漿巖地球化學性質(zhì)差異明顯。另外，通過對比研究分析發(fā)現(xiàn)(項目組未發(fā)表數(shù)據(jù))，牛苦頭礦區(qū)M1和M4矽卡巖與M2矽卡巖產(chǎn)狀、成分均存在明顯差異，見表3、圖15。

圖15 祁漫塔格地區(qū)輝石(a)與石榴子石(b)三元圖解 (底圖據(jù)Meinert, 2005；數(shù)據(jù)引自Zhong et al., 2018a；王新雨等，2020)Fig.15 Ternary plots showing the end member compositions of pyroxenes (a) and garnets (b) in Qimantagh area (base map after Meinert, 2005; Data from Zhong et al., 2018a; Wang et al., 2020)

表3 M1、M4和M2礦段矽卡巖礦物、閃鋅礦差異性對比表

由表3可知，M1和M4礦段矽卡巖化較強，屬于錳質(zhì)矽卡巖，矽卡巖礦物成分也指示了鉛鋅礦成礦的專屬性(圖15)。而M2礦段矽卡巖礦化較弱，屬于鈣質(zhì)矽卡巖，矽卡巖礦物組分指示了矽卡巖遠端的特征。同時兩期不同的成礦地質(zhì)體暗示著M1、M4礦段與M2礦段可能為兩期不同的成礦系統(tǒng)，其中M1、M4礦段對應于海西期鉛鋅多金屬成礦系統(tǒng)，而M2礦段對應印支期成礦系統(tǒng)。

6 結論

(1)?？囝^礦區(qū)存在兩期侵入巖，其中M1和M4礦段成礦巖體為中粗?；◢忛W長巖，其時代為375～353Ma，屬于海西期；M2礦段成礦巖體為中細粒二長花崗巖，其時代為216～212Ma，屬于印支期。

(2)海西期成礦花崗閃長巖屬于鈣堿性-高堿鈣堿性系列I型花崗巖，形成于晚泥盆世始特提斯洋閉合后的后碰撞伸展階段，地幔底侵重熔古老地殼并與之混合形成花崗質(zhì)巖漿，殼幔物質(zhì)的交換為金屬成礦提供大量成礦物質(zhì)；印支期成礦二長花崗巖屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列I型花崗巖，其形成于晚三疊世古特提斯洋的后碰撞伸展階段，類似于變砂巖巖性的地殼的部分熔融并經(jīng)歷了較強分異演化而形成。

(3)?？囝^M1和M4礦段矽卡巖類型屬于錳質(zhì)矽卡巖建造，屬于海西期成礦系統(tǒng)，與海西期巖漿作用有關；而M2礦段矽卡巖類型屬于鈣質(zhì)矽卡巖建造，屬于印支期成礦系統(tǒng)，成礦作用與印支期巖漿作用有關。

致謝野外工作得到了青海鴻鑫礦業(yè)有限公司礦產(chǎn)資源部工作人員的大力支持；主微量元素分析得到了核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所劉牧老師的悉心指導；審稿專家對論文提出了許多寶貴的意見和建議；在此對以上人員致以衷心的感謝。