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中甸岛弧位于藏东义敦岛弧南部,是“三江”构造-岩浆-成矿带的重要组成部分,目前普遍认为它是甘孜-理塘洋向西俯冲的产物,三叠系火山-地层详细记录了该地区的印支期岩浆-构造事件。与俯冲作用相关的三叠纪火山岩主要为钙碱性玄武岩和安山岩,它们分别分布于上三叠统曲嘎寺组(T3q)和图姆沟组(T3t)地层中。与火山岩区域上密切共存的印支期浅成-超浅成中酸性斑岩体与成矿密切相关,它们主要由石英闪长玢岩和石英二长斑岩组成,这些岩体具有巨大的找矿前景。
普朗超大型斑岩铜矿床是中甸岛弧新发现的具超大型规模的斑岩铜矿床,成矿岩体主要由石英闪长玢岩和石英二长斑岩构成,其中工业矿体主要赋存在石英二长斑岩中。石英闪长玢岩稍早于石英二长斑岩形成,本次工作获得它们的高精度锆石LA-ICPMS U-Pb年龄分别为217.2±1.4Ma(MSWD=1.14)和215.3±1.4Ma(MSWD=0.144),同时获得矿石黄铜矿的粗略Re-Os等时线年龄为207±12Ma(MSWD=14)。两类岩石具有相似的REE和微量元素模式,具有高的Sr含量(289-1200ppm,平均值为820ppm)、Sr/Y(23-92)、La/Yb(平均值为16.4)比值和相对较高的MgO和Mg#值(>59),表现出与形成于俯冲岛弧环境埃达克岩相似的地球化学,表明可能存在板片熔体在成岩和成矿过程中的贡献。然而高的Th/Y、Ba/La、Rb/Sr和Ba/Sr比值,以及相对较高的(87Sr/86Sr)i同位素比值(0.70560~0.70574)和较低的εNd(t)(-2.85~-2.20),指示出富集组分在成矿斑岩形成过程中的参与。我们初步提出,普朗斑岩铜矿床可能是甘孜-理塘俯冲板片熔融形成的埃达克质熔体,并混合了一定数量的俯冲沉积物,早期在地表形成石英闪长玢岩,晚期岩浆偏酸性,在地表形成了石英二长斑岩以及相关的矿床。
本次研究同时获得中甸岛弧其他成矿斑岩及玢岩锆石LA-ICPMS U-Pb年龄,其中雪鸡坪石英二长斑岩为215.9±1.4Ma(MSWD=0.64)和213.4±1.5Ma(MSWD=0.89),春都石英二长斑岩为215.8±3.3Ma(MSWD=2.1)和213.1±1.5Ma(MSWD=0.34),烂泥塘石英二长斑岩为216.7±1.2Ma(MSWD=0.89),欠虽石英闪长玢岩为217.1±1.5Ma(MSWD=0.69),它们的年龄变化范围在217.1Ma~213.1Ma。这些斑岩锆石显示一致的REE模式,它们具有高的Ce/Ce*比值(平均值为41~95)和Eu/Eu*比值(平均值为0.57~0.76),显示出岩浆过程具有相对高的氧逸度。同时,测得9个样品的Rb-Sr同位素体系落在等时线上,年龄为214.2±0.7Ma(MSWD=1.06),与锆石年龄在误差范围一致,说明中甸岛弧形成的成矿斑岩基本具有相似的同位素源区和相近的年龄。我们认为,中甸岛弧的成矿斑岩是甘孜-理塘洋晚三叠世俯冲过程中同一时期的产物,不存在明显的东、西带的时代差异,这些岩石形成时代大致在223~211Ma。俯冲作用在早期形成了高氧逸度的埃达克质岩浆,没有或经历很少的结晶分异保持了岩浆的氧逸度并在地壳浅部形成石英闪长玢岩,晚期岩浆偏酸性,岩浆结晶分异降低岩浆氧逸度,硫酸盐被还原成硫化物使得铜、金等形成硫化物或被低密度流体携带到成矿区形成相关的矿床。
对区内火山岩进行相关研究,红山安山岩和烂泥塘安山岩具有岛弧安山岩的地球化学特征,下小流玄武岩具有E-MORB的特征。我们首次测得红山安山岩的锆石年龄为213.4±2.2Ma(MSWD=1.08),下小流玄武岩目前认为是与安山岩同时代,它们都夹持于晚三叠世地层中。两地的安山岩具有富集地幔楔熔融的地球化学特征,它们具有富集大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti,同时具有与成矿斑岩相似的相对富集的初始Sr-Nd同位素特征。下小流玄武岩具有E-MORB的REE模式和微量元素模式,同时它的(87Sr/86Sr)i变化为0.7041-0.7046,εNd(t)变化为4.7~5.7,表现出来自相对富集的亏损地幔。由玄武岩、安山岩以及成矿斑岩的时空分布和地球化学特征,我们认为中旬岛弧的成矿动力学模型是甘孜-理塘洋晚三叠世的俯冲过程中,可能发生了板片撕裂等构造作用导致下部软流圈物质上涌,两侧俯冲板片温度急剧升高引发板片熔融,板片熔体混合沉积物形成了高氧逸度的富金属的中酸性的岩浆;俯冲板片熔体及俯冲沉积物交代上覆地幔楔形成富集地幔源区,富集地幔的熔融喷出地表形成安山岩;由软流圈物质直接上涌并在地表形成E-MORB类型的玄武岩。