青海紅溝地區(qū)哈曼大阪花崗巖體鋯石LA-ICP-MS測年—對紅溝銅礦床形成時代和成因的認(rèn)識

余吉遠(yuǎn), 李向民, 王國強(qiáng), 武 鵬

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心,西安 710054)

青海紅溝地區(qū)哈曼大阪花崗巖體鋯石LA-ICP-MS測年—對紅溝銅礦床形成時代和成因的認(rèn)識

余吉遠(yuǎn), 李向民, 王國強(qiáng), 武 鵬

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心,西安 710054)

哈曼大阪花崗巖體位于北祁連造山帶-中祁連造山帶接壤地帶。結(jié)合陰極發(fā)光,對哈曼大阪花崗巖體花崗閃長巖中的鋯石進(jìn)行了LA-I CP-MS U-Pb同位素測年。獲得單顆粒鋯石的微區(qū)U-Pb年齡為478.8±1.2Ma。認(rèn)為哈曼大阪花崗巖體形成時代為早奧陶世。獲得的紅溝銅礦直接賦礦圍巖雙峰式火山巖中基性火山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡為443.2±1.2Ma,認(rèn)為紅溝銅多金屬礦床形成時代為晚奧陶世。因此,認(rèn)為哈曼大阪花崗巖體與紅溝銅礦沒有成因上的聯(lián)系。這一認(rèn)識,對進(jìn)一步深入研究祁連造山帶陸緣裂谷環(huán)境的Cu多金屬礦床的成礦時代及成因具有重要意義。

花崗閃長巖 鋯石U-Pb年代學(xué) LA-ICP-MS 紅溝 青海

Yu Ji-yuan,L iX iang-m in,Wang Guo-q iang,Wu Peng.ALA-I CP-MS U-Pb dat ing of zircons from Hamandaban granite body in the Honggou area,Q inghaiProv ince:new evidence formetallogenic age and causes of the Honggou copper polymetallic deposit[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0592-0598.

哈曼大阪花崗巖體位于北祁連造山帶-中祁連造山帶接壤地帶的紅溝北側(cè),前人對該區(qū)的火山巖進(jìn)行了大量的研究工作,尤其是紅溝銅礦的發(fā)現(xiàn),對該區(qū)火山巖的研究起到了一定的推動作用。但是,對其北側(cè)花崗巖體做實(shí)質(zhì)性的工作較少,研究程度較低。因此對該巖體的形成時代沒有統(tǒng)一的認(rèn)識, 1∶20萬區(qū)調(diào)(青海省地質(zhì)局,1968)①認(rèn)為該巖體形成于加里東晚期(γ δ33),時代相當(dāng)于志留紀(jì),并且認(rèn)為該巖體與紅溝銅礦床的生成有直接的關(guān)系;而1∶25萬區(qū)調(diào)(拜永山等,2006)②認(rèn)為該巖體形成于晚奧陶世,紅溝銅礦與火山巖有關(guān),但始終缺乏令人信服的年代學(xué)證據(jù)。多位學(xué)者認(rèn)為晚奧陶世火山巖為紅溝銅礦的賦礦圍巖(夏林圻等,1996,1998;孫海田等,1993;湯中立等,1999;馮益民等,1996),但是紅溝銅礦與其北側(cè)大規(guī)模花崗閃長巖的關(guān)系尚不明確。本次工作通過對哈曼大阪花崗巖體的年代學(xué)研究,結(jié)合前人的研究成果,研究祁連構(gòu)造帶陸緣裂谷環(huán)境下Cu多金屬礦床的成因,以進(jìn)一步認(rèn)識中祁連加里東期構(gòu)造-巖漿作用的地球動力學(xué)意義。本文研究的重點(diǎn)花崗閃長巖是哈曼達(dá)坂花崗巖體(復(fù)式巖體)中出露規(guī)模最大且野外露頭最好的巖體之一。

紅溝銅礦床賦存于晚奧陶世扣門子組細(xì)碧角斑巖中,有兩種不同層位,沿NWW向分布,出露寬50～500m,共查明7個礦體群,80多個礦體,其中II號礦體群規(guī)模最大,以脈狀、扁豆?fàn)町a(chǎn)出,礦體有尖滅再現(xiàn)的現(xiàn)象,礦石以他形粒狀結(jié)構(gòu)、浸染狀構(gòu)造為主,最高礦石綜合品位達(dá)33.8%。伴生組分有Au、Ag、Se等組分,礦體中礦物具有明顯的垂直分帶現(xiàn)象,自上而下,磁鐵礦-黃銅黃鐵礦+磁鐵礦-黃銅黃鐵礦-塊狀黃銅礦+黃銅黃鐵礦;圍巖蝕變以綠泥石化、綠簾石化為主,輔以鈉長石化、碳酸鹽化及黃鐵礦化。

1 區(qū)域地質(zhì)及巖相學(xué)特征

哈曼大阪花崗閃長巖位于中祁連陸塊中,空間分布零亂,形態(tài)各異,其出露明顯受到斷裂的控制。巖體出露面積約40km2,巖體北側(cè)侵入于古元古代托賴巖群中(圖1),該巖群為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖夾云母石英片巖及大理巖;西南側(cè)與二疊紀(jì)大黃溝組(粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖及長石砂巖)為斷層接觸;南側(cè)與奧陶紀(jì)扣門子組火山碎屑巖為斷層接觸。

圖1 紅溝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖(據(jù)1∶25萬門源幅修改)Fig.1 Geologicalmap of the Honggou area(modified from 1∶250000 map ofM enyuan)

本次研究選擇出露規(guī)模最大,基巖出露最好的哈曼大阪花崗閃長巖巖體為研究對象,巖性為淺灰色片麻狀花崗閃長巖,中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造,巖石由石英28%,斜長石47%,鉀長石18%,黑云母5%等組成,個別巖石中含有少量的白云母,副礦物組合為石榴石、鈦鐵礦、獨(dú)居石、鋯石,金紅石等。

2 分析方法

對所采樣品進(jìn)行清洗后,全部粉碎至80目,鋯石挑選采用常規(guī)的重液浮選和電磁分離方法,在咸陽區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室對花崗閃長巖進(jìn)行鋯石分選,之后在雙目鏡下挑選晶形完好、具有代表性的鋯石顆粒,鑲嵌于環(huán)氧樹脂中拋光使鋯石內(nèi)部暴露,對待測鋯石進(jìn)行透射光和反射光顯微照相,然后鍍碳膜,并通過掃描電鏡進(jìn)行陰極發(fā)光照相,以檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而幫助選定最佳的待測鋯石部位和數(shù)據(jù)解釋,進(jìn)而進(jìn)行光學(xué)及LA-ICP-MS鋯石UPb測年分析。

鋯石U-Pb年齡測定分析在西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)室的LA-I CP-MS為Perkin Elmer/SCIEX公司帶有動態(tài)反應(yīng)池(Dynamicreaction cell,縮寫為DRC)的四級桿LA-ICP-MS Elan6100RC,該儀器可在標(biāo)準(zhǔn)模式和DRC模式下運(yùn)行。本研究在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)N IST610進(jìn)行儀器最佳化,使儀器達(dá)到最高靈敏度最小的氧化物產(chǎn)率最低的背景值和穩(wěn)定的信號。采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),普通鉛采用Andersen Tom的3D坐標(biāo)法進(jìn)行校正,元素含量采用N ISTSRM610作為標(biāo)準(zhǔn),29Si作為內(nèi)標(biāo)元素。樣品的同位素比值及元素含量計算采用GL ITTER(ver4.0,Macquarie University)程序,年齡計算及諧和圖的繪制采用Isoplot(ver2.49)完成。詳細(xì)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法參見文獻(xiàn)(柳小明等,2002;Gaoet al.,2002;袁洪林等,2003;)。

圖2 樣品鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.2 Cathodelum inescence images of analyzed zircon gra ins

圖3 花崗閃長巖鋯石LA-I CP-M S U-Pb年齡諧和圖Fig.3 LA-ICP-M S U-Pb age Concordia diagram of the granodiorite

3 測試結(jié)果

本文對采集的樣品進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)測試,鋯石陰極發(fā)光圖像見圖2,年代學(xué)分析結(jié)果見圖3和表1。

可能是受構(gòu)造破壞作用的影響,鋯石整體較為破碎,主要為短柱狀,大小不一,陰極發(fā)光較弱,環(huán)帶特征不明顯或無環(huán)帶特征,測定了30個鋯石的30個點(diǎn),其中08my-01-03、08my-01-08、08my-01-12、08my-01-18四個點(diǎn)的年齡值明顯偏離其他數(shù)據(jù)點(diǎn),不參與年齡值計算;而08my-01-17、08my-01-21、08my-01-26、08my-01-29四個點(diǎn)盡管年齡值與其它數(shù)據(jù)點(diǎn)近似,但有明顯的Pb丟失而遠(yuǎn)離諧和線,為了加權(quán)平均值的更加準(zhǔn)確,這四個點(diǎn)也沒有參與年齡值的計算;其余22個點(diǎn)都位于諧和線上或諧和線附近(見圖3),206Pb/238U加權(quán)平均年齡為478.8±1.2Ma,MS WD=0.4;測試數(shù)據(jù)的Th/U比值的計算顯示(表1),所有鋯石Th/U值均大于0.50,因此該年齡代表了巖漿結(jié)晶年齡。樣品的年齡分析表明,花崗閃長巖形成于478Ma,說明哈曼達(dá)坂巖體形成于早奧陶世,為加里東中期花崗巖。

4 討論

通過對花崗閃長巖和火山巖形成環(huán)境和形成時代的討論,可以有效的限定礦床的形成環(huán)境及時代?；◢忛W長巖與火山巖直接接觸,1∶20萬區(qū)調(diào)①認(rèn)為是侵入接觸,1∶25萬區(qū)調(diào)②認(rèn)為是斷層接觸。作者經(jīng)過野外路線地質(zhì)調(diào)查,認(rèn)為花崗閃長巖與火山巖為斷層接觸關(guān)系,紅溝銅礦的直接圍巖為火山巖,但是火山巖中發(fā)育有次火山巖相的閃長巖,礦體與北側(cè)的花崗閃長巖還是與侵入其中的閃長巖均沒有直接接觸。

早古生代祁連造山帶的構(gòu)造演化方面的研究資料很多(夏林圻等,1996,1998,2001;馮益民等, 1995,左國朝等,1987;任有祥等,2000),認(rèn)為北祁連造山帶新元古代火山作用與Rodinia超大陸裂解有關(guān),大陸裂谷火山作用一直持續(xù)到早-中寒武世,晚寒武世發(fā)生了大陸裂谷向大洋裂谷的轉(zhuǎn)變,到奧陶紀(jì)形成北祁連溝-弧-盆系,晚奧陶世-志留紀(jì)為海盆閉合期火山作用。

4.1 形成環(huán)境討論

1∶25萬區(qū)域②地質(zhì)調(diào)查對哈曼達(dá)坂花崗閃長巖做大量巖石地球化學(xué)的分析測試,獲得巖石SiO2含量在68.24～70.57%,具有低鈦(T iO2= 0.29～0.38)、高鋁(Al2O3=14.63～16.22%)的特征,里特曼指數(shù)σ=1.22～1.97,山德指數(shù)(A/ CNK)=1.064～1.248,平均1.154,為強(qiáng)過鋁質(zhì)巖石,硅堿圖解和AFM圖解可確定該巖體為中鉀強(qiáng)過鋁質(zhì)的鈣堿性巖。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式圖顯示為向右陡傾的富集型模式。R1-R2圖解中(圖4),樣品集中分布于同碰撞區(qū)和板塊碰撞前的過渡區(qū)域,結(jié)合其它花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖,可以判斷該巖體可能形成于板塊碰撞環(huán)境。

圖4 花崗閃長巖R1-R2圖解(據(jù)拜永山等, 2006) (底圖據(jù)Batchelor等,1985)(R1=4Si-11Na-11K-2Fe-2Ti;R2=6Ca+2M g+Al)Fig.4 R1vs R2 discr im ination diagram showing the tecton icsett ingsforgranodiorite(afterBatchelor et al.,1985)(R1=4Si-11Na-11K-2Fe-2Ti;R2 =6Ca+2M g+Al)

而對于紅溝銅礦含礦圍巖火山巖的形成環(huán)境,目前較為統(tǒng)一的認(rèn)識是形成于陸緣裂谷環(huán)境(孫海田等,1993;夏林圻等,1996,1998,2001;徐學(xué)義等, 2009;賈群子等,2002,2006)。這說明哈曼達(dá)坂花崗閃長巖體和紅溝銅礦為祁連構(gòu)造帶不同研究階段的產(chǎn)物。

4.2 時代討論

LA-ICP-MS鋯石微區(qū)U-Pb同位素測年結(jié)果表明,哈曼達(dá)坂花崗閃長巖(08my-01)鋯石206Pb/238U表面年齡加權(quán)平均值為478.8±1.2Ma,屬于早奧陶世;而項(xiàng)目組同時獲得的紅溝銅礦直接賦礦圍巖雙峰式火山巖中基性火山巖的LA-I CPMS鋯石U-Pb同位素年齡為443.2±1.2Ma,和夏林圻等(1996)獲得的445Ma的年齡數(shù)據(jù)相當(dāng),說明紅溝銅礦形成時代的上限為晚奧陶世。花崗閃長巖的形成時代明顯早于火山巖的形成時代,因此,認(rèn)為紅溝銅礦與北側(cè)的哈曼達(dá)坂花崗閃長巖沒有成因關(guān)系。而前人認(rèn)為與紅溝銅礦有成因上聯(lián)系的哈曼達(dá)坂花崗巖巖體,可能是指侵入火山巖中的晚奧陶世閃長巖,而不是北側(cè)早奧陶世的花崗閃長巖。因?yàn)檠芯繀^(qū)出露的巖體時代主要是晚元古代、早奧陶世、晚奧陶世和志留紀(jì)等幾個時期,認(rèn)為分布空間上與紅溝銅礦最近,時代最接近的巖體最有可能為紅溝銅礦的形成提供熱源,作者認(rèn)為侵入火山巖中的次火山巖相的晚奧陶世閃長巖可能對銅礦的形成有一定的貢獻(xiàn),但還有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

哈曼達(dá)坂花崗閃長巖的LA-ICP-MS鋯石U -Pb同位素加權(quán)平均值為478.8±1.2Ma,屬于早奧陶世;其形成于板塊碰撞環(huán)境,與紅溝銅礦的形成時代及形成環(huán)境存在明顯的不同,因此認(rèn)為該巖體與紅溝銅礦沒有成因上的聯(lián)系,而后期侵入其中的次火山巖相閃長巖可能對紅溝銅礦的形成有一定貢獻(xiàn)。

[注 釋]

①青海省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊(duì).1968.1∶20萬門源幅地質(zhì)礦產(chǎn)圖說明書:47-110

②拜永山,王秉璋,王永文,王進(jìn)壽,丁西岐,王培儉,曹生秀. 2006.1∶25萬門源縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告:96-202

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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A LA-ICP-M S U-Pb Dating of Zircons from the Hamandaban Gran ite Body in the Honggou Area,Qingha i Prov ince:New Evidence forM etallogen ic Age and Causes of the Honggou Copper Polymetallic Deposit

YU Ji-yuan, L IXiang-min, WANG Guo-qiang, WU Peng
(Xi’an Institute of Geology and M ineral Resource,CGS,Xi’an 710054)

The Hamandaban granite body lies in contiguous area of the northern-middle Qilian orogenic belt.Based on the cathodoluminescence micrography,the petrogenic age is obtained by the LA-ICP-MSU-Pb isotope dating on the zircons from the granodiorite in this rock body.The yielded U-Pb age is 478.8±1.2Ma,indicating the earlyOrdovician.The formation age of basic volcanic rocks from the bimodal volcanic rockwhich isore-hosting rock measured byU-Pb method is443.2±1.2Ma in the Honggou copperpolymetallic depost,indicating the late Ordovician.We consider that there is no genetic connection between the Hamandaban granite body and the Honggou copper polymetallic depost.This cognition is of great significance in further research on themetallogenic epoch and genesisof copperpolymetallic depositsoccurring in a continentalmargin rift environment in theQilian orogenic belt.

granodiorite,ziron U-Pb dating,LA-ICP-MS,Honggou,Qinghai province

book=7,ebook=396

P597+.3

A

0495-5331(2010)04-0592-07

2010-03-31;

2010-06-12;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

青藏專項(xiàng)“北祁連成礦帶成礦條件研究與找礦靶區(qū)優(yōu)選”(編號:1212010818090);中國地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查項(xiàng)目“中亞古生代火山巖形成機(jī)制及其與成礦關(guān)系研究”(編號:1212010611804)資助。

余吉遠(yuǎn)(1978年-),男,助理研究員,從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)調(diào)查研究,E-mail:yujiyuan111@163.com。