東準噶爾北緣老山口礦區(qū)花崗質巖體地球化學特征

呂書君，楊富全，柴鳳梅，耿新霞

1)湖南省地質礦產勘查開發(fā)局407隊，湖南懷化， 418000；2)中國地質大學，北京，100083； 3) 中國地質科學院礦產資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京，100037； 4) 新疆大學，新疆中亞造山帶大陸動力學與成礦預測實驗室，烏魯木齊，830049

內容提要：東準噶爾北緣老山口鐵銅金礦區(qū)花崗質巖體主要有石英閃長巖、黑云母閃長巖、二長花崗巖、正長斑巖和閃長(玢)巖。對黑云母閃長巖和正長斑巖進行了巖石地球化學研究，結果表明：黑云母閃長巖SiO2含量介于54.43%～55.10%，Al2O3和CaO含量分別為16.92%～17.64%和5.35%～5.94%，Mg#值為(51.95～55.96)，富堿(K2O+Na2O=9.0%～9.43%)和高鉀(K2O/Na2O=1.32～1.74)；與之相比，正長斑巖的SiO2(59.96%～63.60%)、Al2O3(18.15%～19.13%)和Mg#(30.16～48.20)、全堿(K2O+Na2O=11.81%～13.17%)含量偏高，CaO含量(1.13%～2.47%)和K2O/Na2O比值(1.1～1.53)偏低。它們屬鉀玄質系列巖石。所有巖石富集LREE和Rb、K、Pb、Sr和Zr，相對虧損Nb、Ta和Ti，是晚古生代準噶爾古大洋俯沖的產物。黑云母閃長巖是俯沖板片熔體和富含鉀的地幔楔熔體深侵位的產物，正長斑巖為黑云母閃長巖原始巖漿經角閃石和輝石的分離結晶后又經鉀長石堆晶和角閃石殘余巖漿淺侵位的產物。

新疆東準噶爾北部地區(qū)是中亞造山帶的重要組成部分，位于西伯利亞板塊和哈薩克斯坦—準噶爾板塊的結合部位，為顯生宙增生造山帶(Sengor et al.，1993；Windley et al.，2002；Xiao Wenjiao et al.，2004)。前人對東準噶爾地區(qū)地質構造演化進行了大量的研究，認為準噶爾北緣和阿爾泰南緣晚古生代經歷了板塊俯沖、板塊碰撞和板內拉張過程(王道永等，1995；許繼峰等，2001；Li Jinyi et al., 2003；張海祥等，2004)。但對板塊俯沖的起止時間存有較大爭議，即板塊俯沖是從早志留世開始(張海祥等，2008)還是從泥盆紀開始(張招崇等，2006)；準噶爾古大洋最終閉合的時間是泥盆紀(王道永等，1995)、石炭紀(周剛等，2009)還是二疊紀(龍曉平等，2006)？花崗質巖類的研究可為板塊的俯沖、碰撞及后碰撞造山過程提供重要信息(劉偉等，1990；忻建剛等，1995；肖慶輝等，1995)。近年來，前人對本區(qū)花崗質巖類的形成時代、巖石成因、形成環(huán)境以及成礦作用等方面進行了大量研究，并取得了豐碩的成果(Han Baofu et al.，1997；Jahn，2001，Jahn et al., 2004；周剛等，2006；蘇玉平，2006；Windley et al.，2007；應力娟，2007；龍靈利，2009；譚佳奕等，2009；楊高學，2010)，這些成果為東準噶爾地區(qū)的構造演化及成礦作用研究奠定了堅實基礎。

圖 1 準噶爾北緣老山口一帶區(qū)域地質圖(據新疆地質礦產局第一區(qū)調隊?；新疆地礦局第四地質大隊?修改)Fig. 1 Regional geological sketch map of the Laoshankou area on the northern margin of the Junggar, Xinjiang (modified from The No. 1 Regional Geological Survey Team of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources?; The No. 4 Geological Team of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources?)Q—第四系松散沉積；E+N—古近系—新近系陸相砂礫巖、泥巖；C2—中石炭統(tǒng)陸相碎屑巖；C1—下石炭統(tǒng)海陸交互相碎屑巖；D3—上泥盆統(tǒng)卡希翁組海陸交互相碎屑巖建造；D2y—中泥盆統(tǒng)上部蘊都哈拉組中—酸性火山巖建造； D2b—中泥盆統(tǒng)北塔山組基性火山巖；D2a—中泥盆統(tǒng)阿勒泰組火山巖；D1t—下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組雙峰式火山巖；D1k—下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組火山巖；O2+3—中—上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖；λπc—石英斑巖、鈉質花崗巖；γπc—二長花崗斑巖；ξγc—鉀長花崗巖；γc—二長花崗巖；δc—閃長巖、石英閃長巖；νc—輝長巖；σνc—片麻巖；σο—扎河壩蛇綠巖Q—Quaternary loose sediment; E+N—Eogene—Neogene continental glutenite and mudstone; C2—Middle Carboniferous continental clastic rock; C1—Lower Carboniferous marine—continental clastic rock; D3—marine—continental clastic rock of the Upper Devonion Kaxiweng Formation; D2y— andesite of the upper part of Middle Devonion Yundukala Formation; D2b—basic volcanic rock of the Middle Devonion Beitashan Formation; D2a—volcanic rock of the Middle Devonion Aletay Formation; D1t—bimodal volcanic rock of the Lower Devonion Tuorangkekuduke Formation; D1k—volcanic rock of the Lower Devonion Kangbutiebao Formation; O2+3—Middle and Upper Ordovician carbonatite; λπc—quartz porphyry and granite; γπc—monzonite granite porphyry; ξγc—moyite; γc—monzonite granite; δc—diorite and quartz diorite; νc—graniton; σνc—gneiss; σο— Zhaheba ophiolit

老山口鐵銅金礦床(包括托斯巴斯套鐵銅金礦床和老山口銅金礦床)位于東準噶爾北緣，是準噶爾成礦帶的重要組成部分，主要賦存于中泥盆統(tǒng)北塔山組玄武質火山角礫巖和玄武巖中。前人對該礦床進行了一定程度的研究，如程劍(2004)和李泰德(2009)總結了老山口鐵銅金礦區(qū)Ⅳ礦段地質特征，對礦床成因進行了簡單分析；劉家遠(2001)和喻亨祥等(2001)探討了礦區(qū)隱爆角礫巖的巖石學和地球化學特征；陳毓川等(2004)和周汝洪等(2005)對礦區(qū)及區(qū)域上苦橄巖地球化學特征進行了研究。呂書君等(2012a，b)對礦區(qū)花崗質巖體年代學和成礦流體進行過系統(tǒng)研究。但對于該礦床的成因類型存在多種認識，如: 與火山機構有關的中—低溫火山熱液型、中—低溫火山熱液型、IOCG型和矽卡巖型(楊金明，1997；劉家遠，2001；程劍，2004；聶風軍等，2008；李泰德等，2009；路彥明等，2009)。

老山口鐵銅金礦區(qū)發(fā)育有大量的花崗質巖體，有關這些巖體的成因、形成環(huán)境以及與成礦關系的研究十分薄弱。本文對老山口鐵銅金礦區(qū)出露的正長斑巖和黑云母閃長巖的地球化學特征進行了研究，探討它們的成因及動力學機制，以期為老山口鐵銅金礦床的成礦環(huán)境和礦床成因等方面的研究提供信息，也為東準噶爾地區(qū)晚古生代構造—巖漿熱事件及成礦作用提供新的依據。

1 區(qū)域地質背景

新疆東準噶爾北部位于哈薩克斯坦—準噶爾板塊之準噶爾北緣活動陸緣中的薩吾爾晚古生代島弧帶(何國琦等，1994)。出露地層主要有上奧陶統(tǒng)灰?guī)r夾砂巖；下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組火山巖夾凝灰質砂巖；中泥盆統(tǒng)下部北塔山組基性—中基性火山巖和火山碎屑沉積巖，中泥盆統(tǒng)上部蘊都喀拉組中酸性火山巖；上泥盆統(tǒng)卡希翁組濱—淺海相夾陸相火山碎屑巖—陸源沉積巖，局部有玄武巖和流紋巖；下石炭統(tǒng)姜巴斯套組、那林卡拉組和巴塔瑪依內山組海陸交互相碎屑巖夾偏堿性火山巖；上石炭統(tǒng)哈爾加烏組陸源碎屑巖夾英安巖和凝灰?guī)r；二疊紀為陸內河湖相磨拉石沉積建造。

區(qū)內侵入巖分布廣泛，基性、中性和酸性巖均有出露，以酸性巖為主。巖體年齡統(tǒng)計顯示東準噶爾古生代巖漿侵入活動存在二期活動高峰: 390～370Ma和320～270Ma(韓寶福等， 2006)，其中晚石炭世—早二疊世后碰撞階段巖漿侵入活動最強，峰值為305Ma。目前，在準噶爾地區(qū)已發(fā)現了與大洋擴張有關的M型花崗巖形成時代為394 Ma(肖序常等，1992)，與俯沖階段有關的花崗巖形成時代為381～376 Ma(張招崇等，2006；趙戰(zhàn)鋒等，2009；薛春紀等，2010)，與碰撞和后碰撞過程有關的花崗巖形成時代為294～270Ma(Chen Bin et al.，2004；韓寶福等，2006)。

區(qū)內礦產資源較為豐富，已發(fā)現了老山口鐵銅金礦、喀拉薩依銅礦、希勒克特哈臘蘇銅礦、卡拉先格爾銅礦、玉勒肯哈臘蘇銅礦、喀拉通克銅鎳礦、喬夏哈拉鐵銅金礦、索爾庫都克銅鉬礦、希勒庫都克銅鉬礦等(圖1)。

2 礦區(qū)地質

圖 2 老山口鐵銅金礦區(qū)地質圖(據新疆有色地質勘查局地球物理探礦隊?修改)Fig. 2 Geological map of the Laoshankou iron—copper deposit(modified from Geophysical Prospecting Team of the Xinjiang Nonferrous Geoexploration Bureau?)Q—第四系松散沉積；D2b—中泥盆統(tǒng)北塔山組基性火山巖；D1t—下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組雙峰式火山巖；ξοπ—正長斑巖；δμ—閃長玢巖；δ—黑云母閃長巖；ηγρ—二長花崗巖； γ—花崗巖Q—Quaternary loose sediment; D2b— basic volcanics of the Middle Devonion Beitashan Formation; D1t—bimodal volcanic rocks of the Lower Devonion Tuorangkekuduke Formation; ξοπ—syenite porphyry; δμ—diorite porphyrite; δ—biotite diorite; ηγρ—monzogranite; γ—granite

礦區(qū)內出露地層主要有中泥盆統(tǒng)北塔山組和下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組。其中北塔山組為容礦巖系，主要巖石組合為安山巖、玄武巖、玄武質火山角礫巖及火山碎屑巖夾砂巖、灰?guī)r；下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組為玄武巖、安山巖、安山質火山角礫巖、凝灰?guī)r、玄武質火山角礫巖、鈣質砂巖、鈣泥質砂礫巖、大理巖和沉凝灰?guī)r，與上覆北塔山組呈斷層接觸(圖2)。中基性侵入巖呈北西向展布，出露面積較大的巖體有閃長巖、二長巖、二長花崗巖、花崗巖，另有安山玢巖、英安玢巖、正長斑巖、閃長玢巖和輝綠巖巖脈，均侵位于北塔山組中。礦區(qū)主要巖體為二長巖和二長花崗巖，出露總面積為29.08 km2；閃長巖體呈巖株狀、巖枝狀、脈狀產出，包括黑云母閃長巖和石英閃長巖，其中石英閃長巖，出露總面積約2.6km2，多呈不規(guī)則巖株、巖瘤狀；正長斑巖出露總面積較小，約0.80 km2，呈脈狀、不規(guī)則巖株、脈狀，受斷裂構造控制明顯；閃長玢巖位于卡拉先格爾—二臺斷裂的南側，多呈脈狀、巖株狀呈北西向展布(圖2)。

圖 3 老山口鐵銅金礦區(qū)侵入體巖相學特征及顯微照片Fig. 3 Petrographical characteristics of the intrusions and microscope photographs of granites in the Laoshankou iron—copper deposit (a) 正長斑巖；(b) 閃長玢巖與黑云母閃長巖；(c)、(d)、(e) 閃長玢巖與磁鐵礦礦體；(f) 石英閃長巖與玄武巖接觸處的礦體；(g) 石英閃長巖；(h) 正長斑巖中的鉀長石定向排列，單偏光；(i) 黑云母閃長巖；(j) 石英閃長巖中的鉀長石(Kfs)具有條紋結構，正交偏光； (k) 正長斑巖中鉀長石(Kfs)具有條紋結構，斜長石(Pl)具有聚片雙晶，正交偏光；(l) 黑云母閃長巖中斜長石(Pl)具有聚片雙晶，中間部位絹云母化，正交偏光(a) syenite; (b) diorite porphyrite and biotite diorite; (c), (d), (e) diorite porphyrite and magnetite orebodies; (f) the orebody on contact part between diorite and basalt; (g) quartz diorite; (j) perthitic texture of K-feldspar distributed in the diorite; crossed nicols; (h) K-feldspar orientationally arranged in syenite; single nicols; (k) perthitic texture of K-feldspar and polysynthetic twin of plagioclase (Pl) in the syenite; crossed nicols; (i) biotite diorite; (l) polysynthetic twin of plagioclase (Pl) develop biotite in its middle section, biotite diorite; crossed nicols

3 巖石學特征

老山口礦區(qū)石英閃長巖、黑云母閃長巖、正長斑巖和閃長玢巖在空間上密切共生，多呈脈狀、不規(guī)則巖株狀產出。正長斑巖(圖3a、h)侵位于黑云母閃長巖、火山巖地層中。黑云母閃長巖(圖3b、i)呈巖株狀、巖枝狀、脈狀侵入火山巖中。閃長玢巖(圖3c、d、e)多呈脈狀、巖株狀呈北西向展布，有明顯礦化。石英閃長巖體(圖3f、g)主要分布于礦區(qū)中部。野外關系研究表明，這些巖石單元形成的相對時序為黑云母閃長巖、正長斑巖和石英閃長巖，與這些巖體精確的測年結果(黑云母閃長巖379Ma，正長斑巖366Ma，石英閃長巖353Ma；呂書君等，2012a)一致。閃長玢巖和黑云母閃長巖體與玄武巖接觸帶發(fā)育鐵銅礦化(圖3f)。

石英閃長巖呈淺灰白色，具半自形中粒結構，塊狀構造(圖3a)。主要由斜長石(60%～65%)、鉀長石(5%～10%)、普通角閃石(20%～25%)和石英(5%～15%)組成。其中斜長石呈半自形長板狀，長約2.5mm，環(huán)帶結構和聚片雙晶發(fā)育，發(fā)生絹云母化，個別較大顆粒見包裹磷灰石和鋯石；鉀長石呈半自形板狀，條紋結構發(fā)育，分布于斜長石與角閃石之間；角閃石多為褐綠色，半自形長柱狀，顆粒小于斜長石但大于鉀長石；石英呈它形粒狀充填于其它礦物間。副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石和榍石(圖3j)。

正長斑巖呈肉紅色，塊狀構造，似斑狀結構。斑晶主要有鉀長石、斜長石和角閃石。鉀長石斑晶呈自形板狀，占斑晶總量約75%～80%，發(fā)育條紋結構，具定向排列(圖3b)；斜長石呈半自形板狀，粒度大小不等，長約1.2～2.5mm，占斑晶總量10%～15%；角閃石褐綠色，占斑晶總量5%左右，多為自形柱狀，均已發(fā)生綠泥石化?；|具細—微粒結構，由鉀長石、斜長石及磁鐵礦、榍石等組成。其中鉀長石呈半自形板條狀，長約0.05～0.10mm，含量約50%～60%；斜長石約 5%～10%，可見聚片雙晶(圖3k)。

黑云母閃長巖呈淺灰白色，塊狀構造，半自形粒狀結構(圖3c)。主要礦物由斜長石(60%～65%)、鉀長石(<10%)、黑云母(5%～10%)、普通角閃石(10%～15%)和輝石(5%)組成。其中斜長石多呈半自形板柱狀，長約2.5～3.0mm，環(huán)帶構造發(fā)育，中部多已發(fā)生鈉黝簾石化。黑云母呈褐色，它形—自形片狀，多分布于角閃石邊部，局部綠泥石化。角閃石綠色，半自形長柱狀，橫截面呈六邊形；輝石均已蝕變?yōu)榫G泥石、綠簾石和透閃石，鉀長石具有條紋結構，見其裂隙有綠簾石充填。副礦物有榍石、磁鐵礦和鋯石等(圖3l)。

4 地球化學特征

4.1 分析方法

本研究對老山口鐵銅金礦區(qū)南部的正長斑巖(8件)、黑云母閃長巖(7件)樣品進行了主量元素和微量元素分析。正長斑巖樣號LSK10-LSK17，采自北緯：46°27′17.6″，東經：90°07′03.5″。黑云母閃長巖樣號LSK19-LSK25，采自北緯：46°27′11.2″，東經：90°07′08.1″。

所有的樣品均是在顯微鏡下觀察后，選擇具有代表性和蝕變程度較低的樣品。所分析的樣品均是去除表皮風化物并洗凈晾干后在瑪瑙乳缽中粉碎成200目粉末樣。主量元素、微量和稀土元素測試在中國科學院地質與地球物理研究所國家重點實驗室完成。主量元素采用熔片XRF方法(國家標準GB/T 14506.28-1993監(jiān)控)在X熒光光譜儀3080E上測定；稀土和微量元素先采用Teflon熔樣罐進行熔樣，然后采用Finnigan MAT公司生產的雙聚焦高分辨ICP-MS進行測定(標準DZ/T 0223-2001監(jiān)控)，含量>10×10-6的元素分析精度優(yōu)于5%，含量<10×10-6的元素分析精度優(yōu)于10%。巖石地球化學數據處理及作圖采用路遠發(fā)的Geokit軟件，原理與方法見路遠發(fā)(2004)。分析結果列于表1。

4.2 主量元素特征

老山口巖體主量元素成分見表1。在侵入巖的TAS分類命名圖解(圖4)上，黑云母閃長巖投在二長閃長巖區(qū)域的外緣下側；正長斑巖投在正長巖區(qū)域內。黑云母閃長巖SiO2含量介于54.43%～55.10%之間，Al2O3含量變化于16.92%～17.64%之間，CaO、MgO和TiO2含量低，分別介于5.35%～5.94%，3.79%～4.41%和0.53%～0.59%之間，Mg#值介于51.95～55.96，全堿含量較高(K2O+Na2O=9.0%～9.43%)且相對富鉀(K2O/Na2O=1.32～1.74)，里特曼指數為6.82～7.18，鋁飽和指數較低(A/CNK=0.76～0.81)。正長斑巖的SiO2含量變化于59.96%～63.60%，Al2O3含量介于18.15%～19.13%之間，MgO、CaO和TiO2含量分別為0.36%～0.98%，1.13%～2.47%和0.17%～0.35%，Mg#值介于30.16～48.20，全堿含量為11.65%～13.02%，且相對富鉀(K2O/Na2O=1.11～1.53)，鋁飽和指數(A/CNK)為0.93～0.98。礦區(qū)出露的石英閃長巖與黑云母閃長巖具有一致的元素特征(張希兵等，2011)。

在K2O—SiO2圖解(圖5)上，所有樣品均落在鉀玄巖系列巖區(qū)。所有樣品在A/CNK—A/NK圖解中均位于準鋁質巖區(qū)(圖6)。

4.3 微量和稀土元素特征

老山口兩個巖體的稀土元素總量較低，其中黑云母閃長巖的稀土總含量(ΣREE)介于58.74×10-6～69.51×10-6之間，正長斑巖稀土元素總含量(ΣREE)介于22.83×10-6～42.74×10-6之間，均低于地殼巖漿巖平均值(164×10-6)，與地殼重熔型花崗巖(S型)的較高稀土元素含量存在明顯差異(邱家驤，1991)。所有巖石均富集輕稀土，LREE/HREE分別為4.85～5.92和5.65～6.16。在稀土元素球粒隕石標準化分布曲線圖上(圖7)，均表現為輕稀土富集且輕稀土較重稀土分異顯著的左陡右緩的右傾型。它們的Eu異常有一定差異，黑云母閃長巖無明顯銪異常(δEu=0.89～1.03)，正長斑巖具有顯著Eu正異常(δEu=1.10～1.73)。

注：A/CNK=n(Al2O3)/[n(CaO)+n(Na2O)+n(K2O)]；A/NK=n(Al2O3)/[n(Na2O)+n(K2O)]。

圖 4 老山口鐵銅金礦區(qū)花崗質巖石SiO2—Alk分類命名圖解(據Cox, 1979)Fig. 4 SiO2 versus Alk diagram for granitoids of the Laoshankou iron—copper deposit (After Cox, 1979)

圖 5 老山口鐵銅金礦區(qū)花崗質巖體SiO2—K2O圖解(據Rollinson, 1993)Fig. 5 SiO2 versus K2O diagrams for granitoids of the Laoshankou iron—copper deposit (After Rollinson, 1993)

圖 6 老山口鐵銅金礦區(qū)花崗質巖體A/CNK—A/NK (據Maniar and Piccoli, 1989)Fig. 6 A/NK versus A/CNK plot for granitoids of the Laoshankou iron—copper deposit (After Maniar and Piccoli, 1989)

所有樣品的Ba、Sr、Rb、Th、Pb等大離子親石元素(LILE)含量較高，Nb、Ta、Y和Yb等高場強元素的含量偏低。除了正長斑巖個別樣品外，其余所有樣品的Sr/Y比值(55.5～79.5，黑云母閃長巖；46.7～61.3，正長斑巖)明顯大于40。在微量元素原始地幔標準化圖解上(圖7)，兩巖體顯示了較為一致的曲線分布模式，即Rb、K、Pb、Sr和Zr明顯正異常，Th、U、Nb、Ta、Ti的明顯負異常，與島弧巖漿巖的特點一致。此外，黑云母閃長巖的Cu、Co、Ni和Zn的含量也明顯高于正長斑巖的相應元素含量。礦區(qū)出露的石英閃長巖與黑云母閃長巖具有一致的微量元素特征，暗示了可能具有一致的源區(qū)(張希兵等，2011)。

5 討論

5.1 巖漿來源及演化

黑云母閃長巖富集大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素，顯示了島弧巖漿巖和受地殼混染的板內(大洋板內和大陸板內)巖石特征。它們極低的TiO2(<1.01%)含量和輕稀土元素富集程度又與板內巖石特征有異，而且Ba含量(776×10-6～1083×10-6)和Sr含量(733×10-6～954×10-6)明顯高于大陸地殼巖石的Ba含量(390×10-6)和Sr含量(325×10-6)，表明受陸殼混染較弱。它們高的Sr含量(Sr>400×10-6)、Al2O3含量(>15%)以及低的Y(<18×10-6)、Yb(<1.8×10-6)和HREE含量，與由俯沖板片熔體交代的地幔楔產生的熔體特征一致，但高鉀質特征又與之有一定的區(qū)別，表明他們可能是俯沖洋殼熔融的產物。它們MgO的含量(3.79%～4.41%)，Mg#值(52～57)以及Cr含量(134×10-6～166×10-6)和Ni含量(61×10-6～73×10-6)，高Mg#和Ni含量特點表明其巖漿經歷了與地幔楔的相互作用(Rapp and Watson, 1995)。本研究中黑云母閃長巖富含鉀質，可能是由于地幔楔中含有鉀質礦物所致，因為東準噶爾北緣自泥盆紀以來一直存在有鉀質巖石(袁超等，2006；譚佳奕等，2009)，其高鉀更可能是源區(qū)固有的特征。

正長質巖石可以由富集的巖石圈地幔熔融形成(Kumar et al., 2007)，堿性玄武質巖漿分離結晶形成(Brown and Becker, 1986)，下地殼巖石在流體參與下或者加厚的下地殼在較大壓力的封閉體系中經低程度部分熔融產生(Tchameni et al., 2001)，也可以由幔源基性巖漿和殼源的酸性巖漿混合產生(Litvinovsky et al., 2002)，但是越來越多的研究表明，地幔巖漿的貢獻是不可缺少的(周凌和陳斌，2005)。黑云母閃長巖與正長斑巖在空間上緊密相伴，且正長斑巖呈脈狀侵入，晚于黑云母閃長巖的侵位。它們的稀土元素和微量元素分布型式相似，暗示可能具有某種成因聯系，即正長斑巖可能與黑云母閃長巖具有相似源區(qū)巖石的部分熔融，或者由其結晶分異形成。在La—La/Sm圖解 (圖略)表明主要受結晶分異作用控制。所有樣品具有比黑云母閃長巖低的CaO、MgO、TFeO、Cr、Ni、Co含量，高的Al2O3、K2O和Na2O含量，并且主量元素在SiO2含量60%處有轉折點，表明巖漿的演化分為兩個階段，早階段以鐵鎂質礦物分離結晶為主，這與黑云母閃長巖的演化特征一致。結合野外及年代學資料，正長斑巖為黑云母閃長巖發(fā)生鐵鎂質礦物分離結晶后的殘余巖漿演化的產物。正長斑巖的SiO2與MgO、CaO、TiO2、P2O5、Al2O3、和TFe2O3具有良好的負相關，表明巖漿在演化過程中發(fā)生了角閃石和磷灰石的分離結晶以及有鉀長石的堆晶。Eu正異常可能是發(fā)生了鉀長石的堆晶和角閃石、磷灰石分離結晶的結果。綜上所述，黑云母閃長巖為受俯沖的洋殼板片熔體交代的地幔楔熔體上升侵位的結果，該母巖漿在侵位過程中發(fā)生了輝石和角閃石的分離結晶作用，殘余巖漿形成了本區(qū)的正長斑巖。

5.2 構造背景

前已述及，本次研究的黑云母閃長巖與正長斑巖屬高鉀堿性—鈣堿性系列巖石。高鉀質巖石可以形成于大洋島弧、大陸弧、后碰撞弧(莫宣學等，2001)以及板內環(huán)境(Nelson, 1992；Marc, et al., 2002)。

近年來，前人對東準噶爾地區(qū)地質構造演化進行了大量的研究，并取得了很大的進展，認為東準噶爾地區(qū)古生代經歷了大洋擴張、板塊俯沖、碰撞和后碰撞過程。對于準噶爾古大洋的閉合時限(李錦軼等，2006；龍曉平等，2006；張永等； 2010)、古大洋俯沖的方向(許繼峰等，2001；張海祥等，2004；袁超等，2006；張招崇等，2006)尚存有爭議，但是該區(qū)在中泥盆世時期處于俯沖消減環(huán)境已逐漸達成共識(楊文平等，2005；張招崇等，2005；蔡勁宏等，2007；蘇慧敏等，2008；趙戰(zhàn)鋒等，2009)。

圖 7 老山口鐵銅金礦區(qū)花崗質巖體稀土元素球粒隕石標準化模式圖(a、c、e)和微量元素原始地幔標準化模式圖(b、d、f)Fig. 7 Plots of chondrite-normalized REE patterns and plots of primitive mantle-normalized trace elements patterns for granitoids of the Laoshankou iron—copper deposit球粒隕石值據Taylor et al., (1985), 原始地幔值據Sun and McDonough (1989)Chondrite values after Taylor et al., (1985), normalizing factors after Sun and McDonough (1989)

所有樣品表現出高堿、富鉀、富集LREE和大離子親石元素(LILE)，明顯虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素(HFSE)，與形成于與俯沖帶相關的高K/Ti—低Ti鉀質巖石非常類似，與板內的低K/Ti—高Ti鉀質巖石的特征明顯不同(Rogers，1992)。泥盆紀東準噶爾北緣地區(qū)出現造山帶特有的鈣堿性巖漿巖—高鉀鈣堿性巖漿巖—堿性巖漿巖組合，且研究區(qū)的北塔山組中發(fā)現了苦橄巖，表明北塔山組火山巖形成于島弧環(huán)境(張招崇等，2005)。

本次研究的黑云母閃長巖與閃長玢巖形成于中泥盆世(379Ma，呂書君等，2012a)，與研究區(qū)相鄰的希勒克特哈臘蘇花崗閃長斑巖(375Ma；吳淦國等，2008)、喀臘薩依閃長斑巖(379Ma；張招崇等，2006)、玉勒肯哈臘蘇斑狀花崗巖(381.6Ma；趙戰(zhàn)鋒等，2009)、北塔山組輝斑玄武巖(381Ma；柴鳳梅等，2012)屬同一巖漿活動的產物，而希勒克特哈臘蘇花崗閃長巖形成于板塊俯沖環(huán)境(張招崇等，2006)，由此可見，黑云母閃長巖與閃長玢巖、正長斑巖也形成于板塊俯沖環(huán)境。石英閃長巖與巴塔瑪依內山組火山巖(350Ma；譚佳奕等，2009)為同期巖漿活動的產物。

綜合前人研究成果，老山口鐵銅金礦區(qū)的中—晚泥盆世巖漿作用過程可能是：在泥盆紀古大洋俯沖消減過程中，俯沖板片脫水產生的流體交代上覆地幔楔，脫水洋殼密度增大導致大洋板塊繼續(xù)向下俯沖而發(fā)生變質，并在重力作用下引起板片斷離，導致軟流圈地幔物質上涌，從而促使俯沖板片熔融產生熔體，這些俯沖板片熔體進一步交代上覆地幔楔，被板片流體和熔體交代的地幔楔在局部拉張環(huán)境中產生減壓熔融形成黑云母閃長巖和閃長玢巖的原始巖漿，深侵位形成黑云母閃長巖，這些原始巖漿經過輝石和角閃石的分離結晶作用形成正長斑巖母巖漿，其經淺侵位形成正長斑巖；由于持續(xù)拉張作用，在晚泥盆世形成了石英閃長巖母巖漿，該巖漿上侵形成石英閃長巖體。

6 結論

(1)老山口鐵銅金礦區(qū)閃長質巖體屬于鉀玄巖系列巖石，富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損Nb，Ta 和Ti等島弧巖石特征，是板塊俯沖作用的產物。

(2)老山口鐵銅金礦區(qū)出露的黑云母閃長巖是俯沖板片熔體和富含鉀的地幔楔熔體深侵位的產物，正長斑巖為黑云母閃長巖原始巖漿經角閃石和輝石的分離結晶后又經鉀長石堆晶和角閃石殘余巖漿淺侵位的產物。

致謝：野外期間得到新疆地質礦產勘查開發(fā)局第四地質大隊、中國人民武裝警察部隊黃金第八支隊的支持。樣品的主量元素、微量及稀土元素由中國科學院地質與地球物理研究所靳新娣、李禾等老師完成，在此一并表示感謝。

注釋/Notes

? 新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產局第一區(qū)調隊. 1978. 富蘊幅1∶ 20 萬區(qū)域地質調查報告.

? 新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產局第四地質大隊. 2003. 新疆青河縣區(qū)域地質調查報告.

? 新疆有色地質勘查局地球物理探礦隊. 2005. 新疆青河縣老山口礦區(qū)地質調查報告.