東昆侖莫河下拉銀多金屬礦床花崗斑巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景

許慶林, 孫豐月, 李碧樂, 錢 燁, 李 良, 楊延乾

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 吉林 長春 130061; 2.青海省地質(zhì)調(diào)查局, 青海 西寧 810001)

東昆侖莫河下拉銀多金屬礦床花崗斑巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景

許慶林1, 孫豐月1, 李碧樂1, 錢 燁1, 李 良1, 楊延乾2

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 吉林 長春 130061; 2.青海省地質(zhì)調(diào)查局, 青海 西寧 810001)

莫河下拉銀多金屬礦床是東昆侖成礦帶近幾年新發(fā)現(xiàn)的研究程度較低的斑巖型礦床。本文首次采用 LA-ICP-MS技術(shù)對成礦花崗斑巖進行了鋯石 U-Pb 定年分析, 獲得其成巖年齡為 222±1 Ma, 屬印支晚期。莫河下拉花崗斑巖 SiO2含量為 66.62%～70.75%, 富堿((Na2O+K2O)=7.69%～8.69%), K2O/Na2O=1.38～2.38, A/CNK=0.77～0.90, 屬高鉀鈣堿性至鉀玄巖系列的準(zhǔn)鋁質(zhì)花崗巖。巖石明顯富集 Rb、Th、U 等大離子親石元素(LILE), 虧損 Nb、Ti、P 等高場強元素(HFSE); 稀土總量(ΣREE)為 144×10-6～189×10-6, 輕重稀土元素分餾明顯((La/Yb)N=9.15～12.1), 并表現(xiàn)出中等負(fù) Eu 異常(δEu=0.43～0.64)。綜合區(qū)域地質(zhì)背景及年代學(xué)數(shù)據(jù)認(rèn)為, 莫河下拉花崗斑巖為上地殼變質(zhì)雜砂巖部分熔融的產(chǎn)物, 成巖成礦的動力學(xué)背景為印支晚期阿尼瑪卿洋閉合以后的后碰撞伸展環(huán)境。

花崗斑巖; 元素地球化學(xué); 鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 年代學(xué); 莫河下拉銀多金屬礦床; 東昆侖

0 引 言

近年來, 在我國重要的金屬成礦帶東昆侖地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了?？拥吕账固劂~鉬礦、下得波利銅鉬礦、烏蘭烏珠爾銅錫礦、卡而卻卡銅礦、鴨子溝銅鉬礦、加當(dāng)根銅(鉬)礦等多處斑巖型礦床(點), 表現(xiàn)出了巨大的找礦潛力(張梅芬等, 2007; 佘宏全等, 2007; 李世金等, 2008a, b; 何書躍等, 2009; 豐成友等, 2009, 2012; 李碧樂等, 2010; 向鵬和熊索菲, 2010; 劉建楠等, 2012)。莫河下拉銀多金屬礦床是東昆侖地區(qū)近年來新發(fā)現(xiàn)的一處較大的斑巖型礦床, 位于格爾木市烏圖美仁鄉(xiāng)西南約 80 km 處, 地理坐標(biāo)為東經(jīng)92°16′42″～92°24′16″; 北緯 36°47′20″～36°50′05″。該礦床是 1997 年青海省地球化學(xué)勘查技術(shù)研究院實施“柴達木盆地西南緣 1∶20 萬區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查”時圈出的一處異常點。2000 年以來, 青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在區(qū)內(nèi)陸續(xù)開展了地質(zhì)、物化探、槽探及鉆探等各種工程驗證工作, 在深部發(fā)現(xiàn)了多個銀多金屬礦體及銅礦體。其中 2011 年施工的11MZK08 鉆孔在孔深 363.10～465.68 m 間見厚達102.58 m 具黃銅礦化的花崗斑巖, 證明了深部斑巖型銅礦體的存在。前人只是在礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征描述的 基礎(chǔ)上 對其成 因進行 了簡 要 總結(jié) (李 洪普 , 2010; 拜紅奎等, 2012), 相關(guān)科研工作基本處于空白。本文在野外實地調(diào)查和已有資料綜合分析的基礎(chǔ)上, 對隱伏的成礦花崗斑巖體開展了年代學(xué)及地球化學(xué)方面的工作, 并探討了花崗斑巖體的成巖時代、巖漿源區(qū)及其形成的構(gòu)造背景, 以期提高礦床研究程度, 并為區(qū)域成礦規(guī)律和地質(zhì)找礦提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及樣品巖石學(xué)特征

昆侖造山帶是中國中央造山帶的重要組成部分之一, 它被左行走滑的阿爾金斷裂錯斷, 分為東、西昆侖兩個造山帶。東昆侖造山帶北鄰柴達木盆地,南鄰巴顏喀拉, 西端以阿爾金大型走滑斷裂為界與西昆侖隔開。不同學(xué)者根據(jù)不同的構(gòu)造演化觀對東昆侖造山帶的構(gòu)造劃分提出了各自的劃分方案(姜春發(fā)等, 1992; 古鳳寶, 1994; 許志琴等, 1996; 莫宣學(xué)等, 1998①莫宣學(xué), 鄧晉福, 喻學(xué)惠等. 1998. 東昆侖中段成礦地質(zhì)背景與找礦方向的框架研究. 原地質(zhì)礦產(chǎn)部定向基金項目科研報告.)。孫豐月等(2003)②孫豐月, 陳國華, 遲效國, 李碧樂, 趙俊偉. 2003. 新疆青海東昆侖成礦帶成礦規(guī)律和找礦方向綜合研究. 中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目科研報告.以東昆北、東昆中和東昆南 3條近 EW 向平行展布的斷裂帶將東昆侖造山帶劃分為東昆北弧后裂陷帶、東昆中基底隆起及花崗巖帶和東昆南復(fù)合拼貼帶, 再往南為巴顏喀拉構(gòu)造帶。莫河下拉銀多金屬礦床位于祁漫塔格山北坡, 大地構(gòu)造位置處于柴達木陸塊與祁漫塔格陸塊的結(jié)合部位, 位于東昆北弧后裂陷帶內(nèi)(圖 1)。

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要有古元古界白沙河巖組、上泥盆統(tǒng)牦牛山組及第四系。白沙河巖組在區(qū)內(nèi)大面積分布, 總體走向 NWW, 傾向 NE, 傾角 20°～45°,巖性主要有條帶狀混合巖、黑云斜長片麻巖、薄層(含黃鐵礦)硅質(zhì)大理巖等。牦牛山組巖性主要有中性-中偏酸性熔結(jié)凝灰?guī)r。區(qū)內(nèi)斷裂作用較強烈, 共發(fā)育有 F1～F5等 5 條規(guī)模較大的斷裂, 走向多為 NWNNW 向, 斷裂帶寬數(shù)米至數(shù)十米, 帶內(nèi)角礫巖、斷層泥發(fā)育。斷裂帶上及其附近發(fā)育有大量中酸性巖漿巖和許多小巖脈, 帶內(nèi)巖石較破碎, 黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化等較發(fā)育。

圖 1 莫河下拉銀多金屬礦床地質(zhì)簡圖(據(jù)青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 2012③青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院. 2012. 青海省格爾木市莫河下拉銀多金屬礦普查 2011 年度工作總結(jié).修改)Fig.1 Geological sketch map of the Mohexiala silver polymetallic deposit

礦區(qū)海西期、印支期和燕山期侵入巖廣泛分布,其中印支期侵入巖與金屬礦化關(guān)系最為密切。印支期侵入巖主要為花崗斑巖、二長花崗巖、似斑狀二長花崗巖及鉀長花崗巖等。鉀長花崗巖主要分布于礦區(qū)東部, 呈不規(guī)則巖基產(chǎn)出, 巖體表面節(jié)理發(fā)育,節(jié)理縫被泥灰質(zhì)及鐵質(zhì)充填, 與古元古界白沙河巖組呈侵入接觸, 巖體邊部較多圍巖捕虜體, 亦有輝長巖、閃長巖捕虜體等。二長花崗巖主要出露于礦區(qū) 中部 , 呈不 規(guī)則 長條 狀 , 近 北 東向 展布 , 亦侵 入到古元古界白沙河巖組地層中, 與鉀長花崗巖呈脈動接觸關(guān)系。花崗斑巖主要見于礦區(qū)西南部, 為隱伏巖體, 斑巖體具明顯蝕變分帶特征, 多見黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等礦化現(xiàn)象。此外, 礦區(qū)內(nèi)還發(fā)現(xiàn)大小不一的脈巖達百余條, 巖石類型主要為花崗巖、閃長巖、輝綠玢巖、輝長巖、閃長玢巖等。

礦區(qū)內(nèi)目前共發(fā)現(xiàn)礦(化)體 17 個, 其中鋅礦體3個、銅礦體8個、鉛鋅礦體 3個、銀多金屬礦體3個。在地表或鉆孔中近地表發(fā)現(xiàn)的多金屬礦(化)體主要賦存在裂隙面、構(gòu)造破碎帶內(nèi), 深部盲礦(化)體則多產(chǎn)于花崗斑巖體及與其接觸的地層內(nèi), 金屬硫化物多呈細脈狀或浸染狀產(chǎn)于巖體內(nèi)或節(jié)理、裂隙中,表現(xiàn)出斑巖型礦化的特點。礦區(qū)礦石礦物主要有輝銀礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦及閃鋅礦等, 脈石礦物主要有石英、長石、絹云母及角閃石等; 礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu), 次為乳滴狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)、放射狀或束狀結(jié)構(gòu); 礦石構(gòu)造以稀疏-稠密浸染狀、細脈狀構(gòu)造為主, 還可見星點浸染狀及團塊狀構(gòu)造等。礦床蝕變分帶清楚,自巖體中心向外依次為鉀質(zhì)蝕變帶、石英-絹云母化帶、青磐巖化帶。鉀質(zhì)蝕變帶中蝕變礦物主要為鉀長石、黑云母, 礦化主要為黃銅礦化; 石英-絹云母化帶中蝕變礦物為石英、絹云母、高嶺土, 礦化主要為黃銅礦化、黃鐵礦化、斑銅礦化; 青磐巖化帶中蝕變礦物為綠泥石、綠簾石、方解石, 礦化主要為黃鐵礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化及少量黃銅礦化。其中鉀質(zhì)蝕變帶和石英-絹云母化帶為主要的礦化帶。

本文研究的樣品取自莫河下拉礦床 11MZK08鉆孔 370～450 m 的新鮮花崗斑巖(圖 2)。巖石呈肉紅色, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。斑晶主要有鉀長石、石英和斜長石。鉀長石呈半自形板狀, 具卡式雙晶及微條紋, 斑晶大小 0.5～3.0 mm, 含量約 10%; 石英呈渾圓狀 或 不規(guī) 則 粒狀, 有 少許 裂 紋, 斑 晶 大小為0.2～1.0 mm, 含量 10%左右; 斜長石呈自形-半自形板狀, 有連晶, 聚片雙晶發(fā)育, 有的受交代影響, 雙晶紋變模糊, 部分斜長石發(fā)生絹云母化蝕變, 粒徑為 0.5～4.0 mm, 含量約 5%?；|(zhì)占巖石總量的 72%,成分與斑晶相似, 主要由石英、斜長石、鉀長石微晶和少量角閃石組成, 具顯微晶質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),微晶粒徑為 0.05～0.1 mm, 副礦物為磷灰石、榍石、磁鐵礦等(圖 3)。

圖 2 莫河下拉銀多金屬礦床 15 號勘探線地質(zhì)剖面圖(據(jù)青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 2012 修改③)Fig.2 Geological section along the No.15 exploration line in the Mohexiala silver polymetallic deposit

2 樣品分析方法

2.1 鋯石 U-Pb 定年

圖 3 莫河下拉花崗斑巖手標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig.3 Photos of the hand specimen and micrographs of the Mohexiala granite-porphyry

鋯石分選在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成。首先將樣品采用常規(guī)方法進行粉碎, 并用電磁選方法進行分選, 然后在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好, 無裂痕和包裹體的鋯石顆粒, 將其粘貼在環(huán)氧樹脂表面, 打磨、拋光, 然后對其進行透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)圖像的采集。鋯石制靶及陰極發(fā)光(CL)圖像采集均在北京鋯年領(lǐng)航公司完成。

鋯石 U-Pb 定年工作在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室完成, 使用儀器為 Finnigan Neptune 多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS), 激光剝蝕系統(tǒng)為 Newwave UP213 激光剝蝕系統(tǒng)。采樣方式為單點剝蝕, 數(shù)據(jù)采集采用所有信號同時靜態(tài)方式接收,鋯石 U-Pb 同位素測試采用 30 μm 光斑剝蝕, 使用鋯石 GJ-1 作為外標(biāo), 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用鋯石 M127 (Nasdala L)作為外標(biāo)樣, 詳細實驗步驟見侯可軍等(2009)。樣品的同位素比值和元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算采用ICP-MS-DataCal 程序處理(Liu et al., 2008, 2010)。普通 Pb 校正采用 Andersen(2002)方法, 年齡計算及諧和 圖 的 繪 制 均 采 用 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 Isoplot(ver3.0) (Ludwig, 2003)完成。

2.2 主量元素、稀土元素和微量元素

樣品的全巖主量元素、稀土元素和微量元素均由澳實礦物實驗室測定, 主量元素分析方法為 X-射線熒光熔片法, 分析儀器為荷蘭 PAN alytical生產(chǎn)的Ax-ios 熒光光譜儀(XRF), 各項元素的分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于 5%; 微量元素和稀土元素分析采用HF+HNO3密封溶解, 加入 Rh 內(nèi)標(biāo)溶液后轉(zhuǎn)化為 1% HNO3介 質(zhì) , 以 ICP-MS 測 定 , 使 用 的 儀 器 是PEElan6000 型電感耦合等離子質(zhì)譜計。REE 含量測試誤差小于 7%, 其余微量元素的誤差小于 10%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石 U-Pb 定年

花崗斑巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 測年結(jié)果列于表 1。大部分鋯石為長柱狀, 長寬比值較大。在陰極發(fā)光圖像上(圖 4), 鋯石晶體具均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和明顯 的 韻 律 環(huán) 帶 , 為 典 型 的 巖 漿 鋯 石 (Pupin, 1980; Koschek, 1993)。鋯石 Th 和 U 的含量變化范圍較大,分別為 179.9×10-6～816.1×10-6和 412.8×10-6～1655.3 ×10-6, Th/U 比值介于 0.36～0.71 之間, 大部分大于0.4, 也顯示了巖漿鋯石的特征。選擇環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰的 14 個代表性顆粒進行鋯石 U-Pb 年齡測定, 共分析了 14 個測點。鋯石點數(shù)據(jù)基本落在諧和線及其附近(圖 5), 表明巖體沒有經(jīng)歷過 Pb 丟失事件, 反應(yīng)了鋯石是原生的巖漿鋯石。14個分析點的加權(quán)平均年齡值為 222±1 Ma(MSWD=0.58), 屬于印支晚期, 該年齡代表了巖體結(jié)晶年齡。

3.2 主量元素

莫河下拉花崗斑巖的主量元素、稀土元素和微量元素分析數(shù)據(jù)列于表 2。6 個樣品的 SiO2含量為66.62%～70.75%, Al2O3為 13.67%～14.34%, Fe2O3為1.75%～2.17%, 富堿((Na2O+K2O)=7.69%～8.69%, K2O/Na2O=1.38～2.38), 里特曼指數(shù)(δ)為 2.18～3.20 (均 小 于 3.3), 顯 示 鈣 堿 性 系 列 巖 石 特 征 。 MgO (0.68%～1.20%, Mg#=41～52)、CaO(2.92%～4.32% )和TiO2(0.26%～0.39% )含量中等。在 TAS 圖解上, 樣品落入花崗巖區(qū)(圖 6a); 在 AFM 圖解上, 樣品均落入鈣堿性區(qū)(圖 6b)。A/CNK 主要介于 0.77～0.90 之間(均小于 1), 在 A/CNK-A/NK 圖解上, 所有樣品投點均落在準(zhǔn)鋁質(zhì)系列巖石區(qū)域內(nèi)(圖 6c); 在硅鉀圖解上,樣品投影點全部落于高鉀鈣堿性至鉀玄巖系列范圍(圖 6d)。

表 1 莫河下拉花崗斑巖(MHXL-11MZK08-B1)中鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 同位素分析結(jié)果Table1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb analytical results for the Mohexiala granite-porphyry

圖 4 莫河下拉花崗斑巖中部分鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.4 CL images of zicons from the Mohexiala graniteporphyry

3.3 稀土元素和微量元素

圖 5 莫河下拉花崗斑巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 年齡諧和圖Fig.5 U-Pb concordia diagram of zircons from the Mohexiala granite-porphyry

表 2 莫河下拉花崗斑巖主量元素(%)、稀土元素及微量元素(×10-6)分析結(jié)果Table 2 Major (%), REE and trace element (×10-6) compositions of the Mohexiala granite-porphyry

續(xù)表2：

莫河下拉花崗斑巖的稀土元素總量(ΣREE)為144×10-6～189×10-6, 平均為 163×10-6, 明顯高于地殼平均值(106×10-6, Rudnick and Gao, 2003)。富集輕稀土元素(LREE/HREE=9.38～12.0, 平均為 11.1), 稀土配分模式為輕稀土富集右傾型, 輕重稀土元素分餾明顯((La/Yb)N=9.74～12.9)。δEu 為 0.43～0.64, 平均0.57, 呈現(xiàn)中等程度的 Eu 負(fù)異常(圖 7a), 表明巖漿分異作用不明顯。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示(圖 7b), 樣品明顯富集 Rb、Th、U 等大離子親石元素, 虧損 Nb、Ti、P 等高場強元素。巖石具有一定程度的負(fù) Eu 異常, 強烈虧損 P、Ti 等元素, 表明源區(qū)礦物相中有斜長石、磷灰石、角閃石、鈦鐵礦的殘留(Lightfoot et a1., 1987)。

圖 6 莫河下拉花崗斑巖分類圖解(a, 據(jù) Wilson, 1989; b, 據(jù) Irvine and Baragar, 1971; c, 據(jù) Maniar and Piccoli, 1989; d,據(jù) Rickwood, 1989)Fig.6 Classification diagrams of the Mohexiala granite-porphyry

圖 7 莫河下拉花崗斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(a, 球粒隕石數(shù)值據(jù) Boynton, 1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b, 原始地幔數(shù)值據(jù) Sun and McDonough, 1989)Fig.7 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) of the Mohexiala granite-porphyry

4 討 論

4.1 成巖時代

前人主要通過巖石地層對比方法確定莫河下拉花崗斑巖的形成時代(青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 2012③), 未見精確的年齡數(shù)據(jù)報道。由于野外地質(zhì)關(guān)系復(fù)雜, 其推測的年代學(xué)數(shù)據(jù)可信度較低。鑒于此, 本文采用鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 定年法對其進行了年代學(xué)測定, 獲得了～222 Ma 的年齡,屬印支晚期。

印支期作為東昆侖地區(qū)一個重要的成礦期已為眾多學(xué)者所論證(王岳軍等, 1999; 袁萬明等, 2000;孫豐月等, 2003②; 李大新等, 2003; 張德全等, 2005;何書躍等, 2008; 吳健輝等, 2010; 李碧樂等, 2010, 2012)。東昆侖地區(qū)目前已知的斑巖型礦床的年齡相對比較集中, 如鴨子溝輝鉬礦化鉀長花崗斑巖鋯石SHRIMP U-Pb 年齡為 224.0±1.6 Ma, 輝鉬礦 Re-Os等時線年齡為 224.7±3.4 Ma(李世金, 2008b); 卡而卻卡 A 區(qū)含礦似斑狀二長花崗巖的鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為 227±2 Ma(豐成友等, 2009), 礦區(qū)石英閃長巖鋯石 U-Pb 年齡為 205.7±0.9 Ma 和 223±2.8 Ma(青海省地質(zhì)調(diào)查院, 2005④青海省地質(zhì)調(diào)查院. 2005. 1∶25 萬興海幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.); 加當(dāng)根花崗閃長斑巖鋯石 U-Pb 年齡為 227±2 Ma(另文發(fā)表), 以及本次獲得的莫河下拉花崗斑巖 222±1 Ma 的鋯石 U-Pb 年齡, 這些數(shù)據(jù)表明, 印支晚期為區(qū)內(nèi)斑巖型礦床成礦作用的一個主要時期。不僅如此, 由于印支晚期東昆侖發(fā)生強烈的殼-幔相互作用, 為大量的幔源物質(zhì)參與該區(qū)的巖漿活動和成礦作用提供了重要基礎(chǔ), 且后期抬升剝蝕程度較小, 有利于礦床的保存,該時期也是東昆侖地區(qū)除斑巖型礦床外其他類型熱液礦床最重要的成礦期。

4.2 巖石成因及巖漿源區(qū)

莫河下拉花崗斑巖以含鉀長石斑晶的花崗結(jié)構(gòu)為主要特征, 并含少量角閃石, 野外和鏡下均未見白云母, 這些礦物組合與鉀長石斑狀鈣堿性花崗巖類相似(Barbarin, 1999)。從地球化學(xué)特征來看, 巖石主量元素中堿質(zhì)含量較高, K2O/Na2O 大于 1, AKI 值及 P2O5、TiO2含量均較低, 富集 LILE, 貧 HFSE, 同樣顯示了富鉀鈣堿性花崗巖類(KCG)的地球化學(xué)特征(Sylvester, 1998)。巖石具有不同程度的 Nb、Ta、P 和 Ti 的虧損(圖 7b), 顯示了它們與火山弧構(gòu)造環(huán)境的親緣性。然而它們具有較低的(La/Yb)N和 Sr/Y比值, 且富集大離子親石元素, 又與典型的島弧花崗巖有明顯差異, 而與后碰撞階段形成的花崗巖相一致, 即巖漿源區(qū)除有新生地殼的加入外, 還有早期消減帶形成物質(zhì)的參與(Liégeois, 1998)。巖石的Rb/Sr 比值(0.63～0.98, 平均為 0.75)和 Rb/Nb 比值(11.6～14.5, 平均為 12.7)均高于全球上地殼平均值(0.32 和 4.5, Taylor and McLennan, 1995), 暗示其巖漿源區(qū)主要為地殼。巖石的 Nb/Ta 比值除一個樣外(MHXL-11MZK08-B4=10.5), 其余樣品均 小 于地殼平 均 值 (8.3), 也 顯 示 了 殼 源 巖 漿 的 特 點 。 在Rb/Sr-Rb/Ba 圖解中所有樣品點均落在左下方貧黏土區(qū)的雜砂巖范圍內(nèi)(圖 8a), 顯示了沉積巖為主派生的花崗巖特點, 巖石的 Al2O3/TiO2比值為 37～53,均小于 100, 反映其巖漿源區(qū)巖石成分可能以砂質(zhì)沉積巖為主(Sylvester, 1998)。在 δEu-(La/Yb)N圖解中(圖 8b), 樣品的投影點均落在殼源型區(qū)域內(nèi)。在樣品成分與實驗熔體成分(Pati?o Douce, 1999)對比圖解(圖 8c, d)中, 除 1 個樣品外其他樣品投影點全部落入變質(zhì)雜砂巖部分熔融區(qū), 表明其源區(qū)的化學(xué)組成與變質(zhì)雜砂巖相似。此外, 巖石具有較高的 SiO2和 Al2O3含量, 也暗示其成巖物質(zhì)可能來源于硅鋁質(zhì)的上 地 殼, 為 上地殼熔 融的產(chǎn)物 (Pati?o Douce, 1999; Altherr et al., 2000)。綜上所述, 莫河下拉花崗斑巖應(yīng)為上地殼變質(zhì)雜砂巖部分熔融的產(chǎn)物。

4.3 構(gòu)造背景

如前所述, 莫河下拉花崗斑巖與富鉀鈣堿性花崗巖類(KCG)相類似(Barbarin, 1999)。研究表明, 富鉀鈣堿性花崗巖類(KCG)一般被認(rèn)為形成于將碰撞事件主峰期分開的張弛階段或從擠壓體制轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘報w制的過程中(Sylvester, 1998; Barbarin, 1999)。在Rb/30-Hf-Ta×3 三角圖解上樣品點全部落入碰撞后區(qū) 域 (圖 9a), 在 花 崗 巖 類 形 成 環(huán) 境 的 微 量 元 素(Y+Nb)-Rb 判別圖中, 樣品點全部落入后碰撞花崗巖區(qū)(圖 9b)。區(qū)域上同莫河下拉銀多金屬礦床鄰近的卡而卻卡礦區(qū)與矽卡巖多金屬成礦關(guān)系密切的花崗閃長巖 SHRIMP 鋯石 U-Pb 年齡為 237±2 Ma, 被認(rèn)為形成于同碰撞構(gòu)造背景(王松等, 2009; 李碧樂等, 2010), 莫河下拉花崗斑巖與之相比, 其礦物組合、稀土配分模式以及微量元素特征等方面基本相似(圖 7), 但由于巖石富堿質(zhì)及準(zhǔn)鋁質(zhì)的特征, 以及巖體的形成時代 222±1 Ma 晚于卡而卻卡花崗閃長巖, 推測其可能形成于后碰撞伸展背景下。

圖 8 莫河下拉花崗斑巖源區(qū)判別圖解(a, 據(jù) Sylvester, 1998; b, 據(jù) Altherr et al., 2000; c、d, 據(jù) Pati?o Douce., 1999)Fig.8 Discriminant diagrams of source regions of the Mohexiala granite-porphyry

圖 9 莫河下拉花崗斑巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a, 據(jù) Harris et al., 1986; b, 據(jù) Pearce et al., 1996)Fig.9 Tectonic setting discrimination diagrams of the Mehexiala granite porphyry

早印支后期, 隨著阿尼瑪卿洋的關(guān)閉, 洋殼俯沖作用停止, 整個東昆侖地區(qū)轉(zhuǎn)入陸內(nèi)活動階段(羅照華等, 1999; 袁萬明等, 2000; 孫豐月等, 2003②;楊經(jīng)綏等, 2005)。進入印支晚期以后, 開始發(fā)生強烈的殼-幔相互作用, 幔源巖漿活動廣 泛 (羅照華等, 2002; 劉成東等, 2002, 2004; 莫宣學(xué)等, 2005⑤莫宣學(xué), 羅照華, 喻學(xué)惠等．2005．東昆侖造山帶花崗巖及地殼生長(原名: 東昆侖造山帶巖漿混合花崗巖及其填圖方法基礎(chǔ)研究). 中國地質(zhì)調(diào)查局重大基礎(chǔ)研究項目報告．; 諶宏偉等, 2005; 伍躍中等, 2011; 李碧樂等, 2012)。羅照華等(2002)在東昆侖中段石灰溝角閃輝長巖中獲得了約 220 Ma 左右的角閃石40Ar-39Ar 同位素等時線年齡, 并認(rèn)為以該巖體為代表的印支晚期基性-超基性雜巖體的出現(xiàn)是東昆侖地區(qū)幔源巖漿底侵事件或造山體制向造山后伸展體制轉(zhuǎn)換的標(biāo)志;趙財勝(2004)在東昆侖西段肯德可克礦區(qū)西側(cè)也獲得 了 一 輝 長 巖 體 中 斜 長 石 207.8±1.9 Ma 的40Ar-39Ar 坪年齡。此外, 李世金等(2008b)測得東昆侖西段鴨子溝鉀長花崗斑巖鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為 224.0±1.6 Ma, 并認(rèn) 為該巖體 為 殼-幔相互 作用的產(chǎn)物。豐成友等(2012)獲得祁漫塔格中-晚三疊世 兩 個 花 崗 巖 鋯 石 SHRIMP U-Pb 年 齡 分 別 為227.3±1.8 Ma 和 219.9±1.3 Ma, 并認(rèn)為其形成于后碰撞構(gòu)造背景。以上研究均表明印支晚期東昆侖確實發(fā)生了強烈的殼-幔相互作用, 該時期是東昆侖地區(qū)構(gòu)造體制從擠壓造山向造山后拉張轉(zhuǎn)換的重要時期, 這也與全球背景的 Pangaea 超大陸在印支晚期開始初始裂解(224 Ma)相一致, 也就是說印支晚期在全球范圍內(nèi)也是從擠壓構(gòu)造體制向伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化的重要轉(zhuǎn)折期。東昆侖造山帶在此構(gòu)造背景下發(fā)育了幔源、殼?；旌显醇皻ぴ磶r漿等強烈而多樣化的巖漿活動, 并在不同巖石圈層次的斷裂內(nèi)形成了鈣堿性-高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列的巖石。莫河下拉礦區(qū)廣泛發(fā)育大量與花崗斑巖時空關(guān)系密切的輝長巖、輝綠玢巖、閃長玢巖及閃長巖等幔源脈巖, 它們同屬于印支晚期東昆侖構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物, 莫河下拉銀多金屬礦床成巖成礦的動力學(xué)背景與東昆侖印支晚期的動力學(xué)背景相一致, 為后碰撞伸展環(huán)境。

5 結(jié) 論

(1) 莫河下拉花崗斑巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb年齡為 222±1 Ma, 屬印支晚期, 與區(qū)域上斑巖型礦床成礦巖體年齡基本一致, 表明印支晚期為東昆侖地區(qū)斑巖型礦床成礦作用的一個主要時期。

(2) 莫河下拉花崗斑巖為準(zhǔn)鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性至鉀玄巖系列巖石, 富集 Rb、Th、U 等大離子親石元素, 虧損 Nb、Ti、P 等高場強元素, 其 Rb/Sr、Rb/Nb及 Nb/Ta 比值均表現(xiàn)為殼源特點, 顯示巖石為上地殼變質(zhì)雜砂巖部分熔融的產(chǎn)物。

(3) 莫河下拉銀多金屬礦床成巖成礦的構(gòu)造背景為東昆侖地區(qū)印支晚期阿尼瑪卿洋閉合以后的后碰撞伸展環(huán)境。

致謝: 野外工作得到了青海省柴達木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院莫河下拉礦區(qū)工作人員的大力支持, 鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年工作得到了中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所侯可軍博士的幫助, 中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心宋忠寶研究員及另一位匿名審稿專家對本文提出了許多建設(shè)性的意見和建議, 筆者在此一并表示衷心感謝。

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Geochronological Dating, Geochemical Characteristics and Tectonic Setting of the Granite-porphyry in the Mohexiala Silver Polymetallic Deposit, Eastern Kunlun Orogenic Belt

XU Qinglin1, SUN Fengyue1, LI Bile1, QIAN Ye1, LI Liang1and YANG Yanqian2
(1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China; 2. Qinghai Geological Survey, Xining 810001, Qinghai, China)

The Mohexiala silver polymetallic deposit is a new found porphyry deposit in the eastern Kunlun metallogenic belt, and it is far from well documented. In this paper, we first present zircon LA-ICP-MS U-Pb dating for the ore-bearing granite-porphyry, with a concordia age of 222±1 Ma, i.e., Late Indosinian. The granite-porphyry have SiO2of 66.62% -70.75%, high alkali content (Na2O+K2O) of 7.69%-8.69%, K2O/Na2O=1.38-2.38, and A/CNK=0.77-0.90. Chemically, they are metaluminous and belong to high-K calc-alkaline to shoshonite series. Moreover, they are enriched in large ion lithophile elements (LILE; e.g., Rb, Th, and U), and depleted in high field strength elements (HFSE; e.g., Nb, Ti and P). The total rare earth element (ΣREE) contents of the granite-porphyry are 144×10-6-189×10-6, and characterized by enrichment of light rare earth elements (LREE), depletion of heavy rare earth elements (HREE; (La/Yb)N=9.15-12.1), with moderate negative Eu anomalies (δEu=0.43-0.64). Combined with the regional geological background and geochronological data, we consider that the granite-porphyry in the Mohexiala silver polymetallic deposit was derived from primary magmas generated by partial melting of the upper crustal metagreywacke, and the magmatism and mineralization took place in a post-collisional extensional environment following the closure of A’nyemaqen Ocean in the Late Indosinian.

granite-porphyry; elemental geochemistry; zircon LA-ICP-MS U-Pb dating; Mohexiala silver polymetallic deposit; eastern Kunlun

P595; P597

A

1001-1552(2014)02-0421-013

2013-10-18; 改回日期: 2013-12-17

項目資助: 本文受中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項目(編號: 1212011086020)資助。

許慶林(1986-), 男, 博士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。Email: xuql10@mails.jlu.edu.cn

孫豐月(1963-), 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事熱液礦床成礦理論與預(yù)測、區(qū)域成礦作用研究。Email: sfy@jlu.edu.cn