東昆侖白干湖鎢錫礦床成礦巖體巖石學、年代學和地球化學*

周建厚 豐成友＊＊ 李大新 王輝 張明玉 李國臣 王增振

1.中國地質(zhì)科學院礦產(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，北京 100037

2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029

3.教育部造山帶與地殼演化重點實驗室，北京大學地球與空間科學學院，北京 100871

一般認為，與W/Sn 成礦有關(guān)的花崗巖主要為S 型花崗巖，實驗巖石學、熱力學和流體包裹體地球化學以及相關(guān)礦床成礦機理的大量研究成果也揭示出與W/Sn 成礦有關(guān)的S型花崗巖在成巖過程中能夠分異出富W/Sn 的成礦流體(Heinrich，1990;Audétat et al.，2008)。近年來，國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)與A 型花崗巖具有密切成因聯(lián)系的W/Sn 礦床數(shù)量越來越多，如新疆、南嶺以及巴西、美國和尼日利亞等地區(qū)(Taylor，1979;Sawkin，1984;畢承思等，1993;Breiter，2012)，尤其是南嶺中西段NE 走向的燕山早期含鎢錫礦化的A 型花崗巖帶的厘定，證明了A 型花崗巖與Sn(W)成礦作用具有密切關(guān)系，為在華南乃至世界其它地區(qū)尋找新的鎢錫礦床提供了新的理論依據(jù)和實際范例(朱金初等，2008;陳駿等，2014)。

位于東昆侖造山帶的白干湖鎢錫礦田是近年來在我國西部地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一個具超大型遠景規(guī)模的礦田，礦田由白干湖、柯可卡爾德、巴什爾希和阿瓦爾四個礦床組成。前人研究表明該區(qū)加里東期巴什爾希巖漿序列與鎢錫成礦具有密切聯(lián)系(包亞范等，2008;高曉峰等，2010;高永寶和李文淵，2011;李國臣等，2012)，但對于成礦巖體的性質(zhì)和成因類型還存在不同認識:包亞范等(2008)認為巴什爾希巖漿序列屬于S 型花崗巖;高曉峰等(2010)、高永寶和李文淵(2011)認為其屬于準鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)A 型花崗巖。那么白干湖鎢錫礦田的成礦巖體到底是屬于傳統(tǒng)認為的與鎢錫成礦有關(guān)的S 型花崗巖，還是類似于南嶺新發(fā)現(xiàn)的與鎢錫成礦有關(guān)的A 型花崗巖是一個值得探討的問題。

本文側(cè)重選取其中的白干湖礦床進行深入研究，在野外對成礦巖體進行了詳細觀察，并采取鉆孔深部與成礦相關(guān)的較新鮮花崗巖樣品進行了詳細的巖相學、年代學和地球化學研究，以確定成礦巖體的性質(zhì)及其成因類型，并探討了其形成構(gòu)造環(huán)境。

1 區(qū)域與礦床地質(zhì)

白干湖鎢錫礦田大地構(gòu)造位置上處于東昆侖與阿爾金造山帶交匯處，即位于東昆侖祁漫塔格褶皺帶由NW 向NE方向的弧形轉(zhuǎn)彎處，夾持于阿爾金南緣斷裂與白干湖斷裂之間(圖1a)，北距阿爾金南緣斷裂約20km，南距白干湖斷裂2～3km(圖1b)。

區(qū)內(nèi)出露地層以古元古界金水口群陸源碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造的淺變質(zhì)巖系為主，次為古生界志留系白干湖組筆石頁巖相沉積建造淺變質(zhì)巖系(圖1b)，兩者以白干湖斷裂為界，前者分布于該斷裂北側(cè)，構(gòu)成本區(qū)近NE 向褶皺基底，巖性以絹云石英片巖為主，并與似層狀、透鏡狀或薄層條帶條紋狀硅質(zhì)大理巖相互構(gòu)成互層和夾層呈NE 向展布，總體傾向SE，局部夾少量變質(zhì)基性火山巖，受侵入巖的巖漿期后高溫熱液影響，近巖體圍巖及附近裂隙處常發(fā)生矽卡巖化、云英巖化、電氣石化和硅化等蝕變礦化，該地層是礦田鎢錫礦體的主要賦礦圍巖。后者出露于白干湖斷裂南側(cè)，巖性主要為粉砂質(zhì)絹云母板巖、泥砂質(zhì)絹云千枚巖等，呈NE 向展布，發(fā)育擠壓片理化帶，片理總體走向60°，傾向SE，傾角50°～70°。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較復雜，褶皺、斷裂、裂隙和剪切帶發(fā)育，并具多期、復合活動特點，其中貫穿區(qū)域內(nèi)的白干湖斷裂構(gòu)成礦田的主構(gòu)造線，主要表現(xiàn)為一套傾向SE 和傾角一般在70°～80°的擠壓片理化帶，并多顯示為舒緩波狀展布的壓扭性斷裂，延伸約230 千米，可能屬阿爾金南緣斷裂帶的次一級斷裂。據(jù)1/100000 水系沉積物測量結(jié)果(李洪茂等，2007)，沿該斷裂帶形成一系列組合異常，具有元素組合復雜、面積大、元素套合好、強度高的地球化學特征，充分顯示了該斷裂對鎢、錫、金、銅等成礦所起的控制作用。

區(qū)內(nèi)巖漿作用以加里東期巴什爾希巖漿序列為主。巴什爾希巖漿序列(超單元)沿白干湖斷裂北西側(cè)成帶狀分布，呈一系列形態(tài)各異、規(guī)模不等的巖基、巖株和巖枝侵入于古元古界金水口群淺變質(zhì)巖中(圖1b)，并被少量輝長巖和輝綠巖脈侵入，巖脈延伸方向總體平行于白干湖斷裂(圖2;黎敦朋等，2013)。巖體內(nèi)常見兩種包體:①圍巖捕虜體，成分以片巖、變砂巖為主，少見片麻巖，與巖體界面清晰;②暗色包體，主要為閃長質(zhì)包體，并可見少量基性鐵鎂質(zhì)包體(包亞范等，2008)。巴什爾希巖漿序列在區(qū)內(nèi)出露面積大于30km2，主要由20 個侵入體構(gòu)成，從早到晚劃分為托格熱薩伊、古拉木薩伊、白干湖、柯可卡爾德、吊草灘和水草泉等6 個單元，巖性主要為二長花崗巖和堿長花崗巖(前人稱為鉀長花崗巖)，各單元之間為脈動侵入接觸，總體具有從二長花崗巖向堿長花崗巖演化的趨勢(黎敦朋等，2013)。區(qū)內(nèi)鎢錫礦床產(chǎn)于金水口群淺變質(zhì)巖與巴什爾希巖漿序列南緣接觸帶上，顯示出加里東期巖漿活動與區(qū)內(nèi)鎢錫成礦關(guān)系十分密切。

圖1 東昆侖祁漫塔格及鄰區(qū)構(gòu)造簡圖(a，據(jù)李榮社等，2008 修改)和白干湖鎢錫礦田地質(zhì)簡圖(b，據(jù)李大新等，2013 修改)1-第四系沖積、坡積物;2-新近系砂礫巖;3-志留系白干湖組板巖和千枚巖;4-金水口群小廟組硅質(zhì)大理巖;5-金水口群小廟組絹云石英片巖;6-加里東期正長花崗巖;7-加里東期堿長花崗巖;8-加里東期二長花崗巖;9-斷裂;10-韌性剪切帶;11-鎢錫礦床位置;12-采樣位置(鉆孔巖芯樣)Fig.1 Tectonic sketch of Qimantage and adjacent areas，East Kunlun (a，modified after Li et al.，2008)and geological sketch of Baiganhu tungsten and tin orefield (b，modified after Li et al.，2013)1-Quaternary;2-Neogene;3-Baiganhu Formation;4-silicious marble of Xiaomiao Formation in Jinshuikou Group;5-sericite-quartz schist of Xiaomiao Formation in Jinshuikou Group;6-Caledonian syenogranite;7-Caledonian alkali feldspar granite;8-Caledonian monzogranite;9-fault;10-ductile shear zone;11-tungsten-tin deposit;12-location of sample (sample form drill hole)

圖2 白干湖鎢錫礦田東部地質(zhì)略圖(據(jù)吉林省地質(zhì)調(diào)查院，2009①吉林省地質(zhì)調(diào)查院.2009.新疆若羌縣白干湖鎢錫礦田地質(zhì)特征(內(nèi)部資料)修改)1-第四系;2-志留系白干湖組;3-金水口群小廟組絹云石英片巖;4-金水口群小廟組含電氣石絹云石英片巖;5-金水口群小廟組硅質(zhì)大理巖;6-正長花崗巖;7-堿長花崗巖;8-二長花崗巖;9-輝綠巖脈;10-輝長巖脈;11-斷裂;12-白干湖斷裂擠壓片理化帶;13-石英脈型鎢錫礦體;14-云英巖型白鎢礦體;15-矽卡巖型白鎢礦體;16-礦區(qū)范圍;17-采樣位置;18-參考文獻(①高曉峰等，2010;②高永寶和李文淵，2011;③李國臣等，2012;④包亞范等，2008;⑤李大新等，2013;⑥王增振等，2014;⑦豐成友等，2013;括號內(nèi)數(shù)字為整理簡化后樣品號，un 表示未給出相關(guān)地化數(shù)據(jù)，SGM-強烈云英巖化白鎢礦化正長花崗巖，下同)Fig.2 Geological map of the eastern part of Baiganhu tungsten-tin ore field1-Quaternary;2-Baiganhu Formation;3-sericite-quartz schist of Xiaomiao Formation in Jinshuikou Group;4-tourmaline-bearing sericite-quartz schist of Xiaomiao Formation in Jinshuikou Group;5-silicious marble of Xiaomiao Formation in Jinshuikou Group;6-Caledonian syenogranite;7-Caledonian alkali feldspar granite;8-Caledonian monzogranite;9-diabase dyke;10-gabbro dyke;11-fault;12-ductile shear zone;13-quartz vein-type orebody;14-greisen-type orebody;15-skarn-type orebody;16-deposit area;17-location of sample;18-references (①Gao et al.，2010;②Gao and Li，2011;③Li et al.，2012;④Bao et al.，2008;⑤Li et al.，2013;⑥Wang et al.，2014;⑦Feng et al.，2013;Letter and number in the parentheses is the sample number after simplification;un means no geochemical data available;SGM represents strongly greisenized and mineralized syenogranite)

白干湖礦田范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)柯可卡爾德、白干湖、巴什爾希和阿瓦爾等4 個鎢錫礦床(圖1b)，這4 個礦床分布于長約35km、寬2～3km 的NE 向同一條礦化帶上，鎢錫礦化主要具有三種類型:矽卡巖型白鎢礦化、云英巖型黑鎢礦-白鎢礦化和石英脈型錫石-黑鎢礦-白鎢礦化。本次側(cè)重選取其中的白干湖礦床對成礦巖體進行深入研究。目前該礦床已控制礦體8 條，礦體主要受加里東期花崗巖和大理巖接觸帶控制，其中3 條礦體產(chǎn)于內(nèi)接觸帶為云英巖型白鎢礦體，另外5 條產(chǎn)于正接觸帶主要為矽卡巖型白鎢礦體(圖2)，亦有少量石英脈型錫石-黑鎢礦-白鎢礦體在外接觸帶分布，礦體均分布在標高4000～4250m 范圍之間，礦體一般長120～660m，最大延長可達1300m 以上，厚度2.2～42m，產(chǎn)狀與接觸帶基本一致，總體走向50°～60°，傾向SE，傾角70°～80°，少量石英脈型礦體的產(chǎn)狀變化較大，走向34°～80°，延深數(shù)十米快速尖滅。礦床估算WO3資源量(334)為11.43 萬噸，平均品位為0.39%(吉林省地質(zhì)調(diào)查院，2009)。礦石構(gòu)造以浸染狀、塊狀和細條紋條帶狀構(gòu)造為主，次為細網(wǎng)脈狀和角礫狀構(gòu)造;礦石結(jié)構(gòu)主要有他形細粒變晶結(jié)構(gòu)、交代和殘留結(jié)構(gòu)。礦石礦物組成相對簡單，矽卡巖型礦體主要為浸染狀和條紋條帶狀白鎢礦，脈石礦物主要為透輝石、透閃石、陽起石、黝簾石、方解石及石英，少見石榴子石矽卡巖礦物;云英巖型礦體礦石礦物主要為浸染狀和部分團塊狀白鎢礦及少量的閃鋅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，脈石礦物主要為石英、白云母、鉀長石、鈉長石、電氣石及碳酸鹽礦物;石英脈型礦石礦物主要為團塊狀及脈狀的黑鎢礦、錫石、白鎢礦及少量黃銅礦、黃鐵礦，脈石礦物多為石英和白云母及少量螢石和碳酸鹽礦物。礦化階段可分為①矽卡巖化階段;②云英巖化階段;③石英-氧化物階段;④石英-硫化物階段;⑤螢石-碳酸鹽化階段。圍巖蝕變主要有硅化、矽卡巖化、云英巖化、電氣石化、鈉長石化和碳酸鹽化。

2 巖體特征與樣品描述

巴什爾希巖漿序列在白干湖礦床以北多以巖基和巖株形式出露(圖2)，前人研究表明礦床東北角的似斑狀二長花崗巖(圖3a，b)和粗粒堿長花崗巖(圖3c，d)形成年齡介于458～421Ma 之間，具有高堿高鉀，富鐵貧鎂，稀土總量高，輕稀土相對重稀土明顯富集，具中等負Eu 異常以及富集La、Ce、Zr、Sm、Th，虧損Nb、Ta、Ti 等地球化學特征，為準鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)A 型花崗巖(高曉峰等，2010;高永寶和李文淵，2011;李國臣等，2012)。在白干湖礦床內(nèi)，巴什爾希巖漿序列主要呈巖枝狀侵入于金水口群淺變質(zhì)巖中(圖2)，出露面積約2km2，巖體與金水口群淺變質(zhì)巖接觸帶普遍發(fā)育硅化、矽卡巖化和云英巖化，形成矽卡巖型和云英巖型白鎢礦體，以及少量外接觸帶石英脈型錫石-黑鎢礦-白鎢礦體(圖2)。野外和室內(nèi)對白干湖礦區(qū)地表和鉆孔巖芯進行了系統(tǒng)觀察，花崗巖體從鉆孔深部的遠接觸帶→內(nèi)接觸帶→正接觸帶，除了結(jié)構(gòu)上從深部的中粒、似斑狀結(jié)構(gòu)逐漸過渡到淺部的中細粒結(jié)構(gòu)外，造巖礦物的組成和含量沒有太大區(qū)別。

本次研究主要選取了白干湖礦床ZK0802 鉆孔深部蝕變最弱的成礦花崗巖進行詳細研究(圖2)，孔口坐標為N 37°56＇13″，E 88°54＇44″，先在鏡下進行了巖相學觀察，然后在孔深185～194m 不同位置選取相對新鮮的3 件樣品(0802-14、0802-15、0802-16)進行全巖地球化學分析和1 件樣品(0802-14)開展鋯石U-Pb 年代學研究，樣品巖相學特征描述如下(圖3e，f):

手標本為灰白色，塊狀構(gòu)造，中粒、似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多為微斜長石，次為他形石英。礦物組成主要為堿性長石(40%～45%，2～5mm)、斜長石(20%～25%，2～4mm)、石英(25%～30%，2～5mm)以及少量黑云母(1%～5%，1～3mm)和白云母(1%～3%，1～2mm)，副礦物可見石榴子石、鋯石和磷灰石等，探針分析顯示石榴子石主要為錳鋁榴石。礦物間關(guān)系表現(xiàn)為:黑云母自形程度較好，斜長石次之，鉀長石除以斑晶產(chǎn)出時自形程度較好外，多為他形-半自形產(chǎn)出，石英基本都呈他形充填在不規(guī)則的孔隙中，而副礦物主要呈自形晶被他形石英所包含;白云母含量少，一種端面清晰，生長形態(tài)受制于石英，未與其他礦物呈交代關(guān)系，應為原生白云母，另一種交代長石或黑云母產(chǎn)出，含量約為1%～2%，應為次生白云母，未計入礦物含量統(tǒng)計。根據(jù)礦物間關(guān)系所反映造巖礦物結(jié)晶順序大致為:黑云母→斜長石→堿性長石→石英→白云母，與典型A 型花崗巖中暗色礦物的結(jié)晶常晚于淺色礦物或與其同時結(jié)晶而表現(xiàn)為他形晶充填于淺色礦物晶隙或包裹長石和石英不同。次生白云母的存在說明該巖體發(fā)生了一定蝕變作用，但是由于其含量十分少(1%～2%)，而且極易蝕變的黑云母和長石以及花崗結(jié)構(gòu)仍保存很好說明巖體仍然比較新鮮，應能基本代表其新鮮巖體主要特征。根據(jù)鏡下統(tǒng)計的石英、堿性長石和斜長石含量折算成100%后投影到國際地科聯(lián)推薦的QAP 分類圖解中，主要落在正長花崗巖區(qū)域，因此將白干湖巖體定名為正長花崗巖。

3 分析測試方法

樣品0802-14 鋯石U-Pb 年齡原位分析在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所LA-MC-ICP-MS 實驗室完成。先將樣品粉碎后，通過人工重砂、電磁選分選后在雙目鏡下挑出鋯石，制靶后進行鋯石CL 照相。鋯石定年分析所用儀器為Finnigan Neptune 型MC-ICP-MS 及與之配套的Newwave UP213 激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用斑束直徑為25μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5J/cm2，以He 為載氣。信號較小的207Pb、206Pb、204Pb(+204Hg)、202Hg 用離子計數(shù)器(multiion-counters)接收，208Pb、232Th、238U 信號用法拉第杯接收，實現(xiàn)了所有目標同位素信號的同時接收并且不同質(zhì)量數(shù)的峰基本上都是平坦的，進而可以獲得高精度的數(shù)據(jù)。均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U 的測試精度(2σ)均為2%左右，對鋯石標準的定年精度和準確度在1%(2σ)左右。LA-MC-ICP-MS 激光剝蝕采樣采用單點剝蝕的方式，數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1 進行調(diào)試儀器，使之達到最優(yōu)狀態(tài)，鋯石UPb 定年以鋯石GJ-1 為外標，U、Th 含量以鋯石M127(U:923×10-6，Th:439 ×10-6，Th/U =0.475，Nasdala et al.，2008)為外標進行校正。測試過程中在每測定5～7 個樣品前后重復測定兩個鋯石GJ1 對樣品進行校正，并測量一個鋯石Plesovice，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 程序(Liu et al.，2010)，測量過程中絕大多數(shù)分析點206Pb/204Pb ＞1000，未進行普通鉛校正，204Pb 由離子計數(shù)器檢測，204Pb 含量異常高的分析點可能受包體等普通Pb 的影響，對204Pb 含量異常高的分析點在計算時剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0 程序獲得。詳細實驗測試過程可參見侯可軍等(2009)。樣品分析過程中，Plesovice 標樣作為未知樣品的分析結(jié)果為336.5 ±1.1Ma(n =3，2σ)，對應的年齡推薦值為337.13 ±0.37(2σ)(Sláma et al.，2008)，兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致，測試結(jié)果見表1。

圖3 巴什爾希巖漿序列巖石手標本和鏡下顯微照片(a)堿長花崗巖，暗色礦物主要為黑云母，巖石十分新鮮;(b)二長花崗巖，暗色礦物含有角閃石(d)，其左上端穿入于條紋長石之中(d)，反映其稍晚于條紋長石結(jié)晶，巖石十分新鮮;(c)正長花崗巖，含有石榴石副礦物(f)，具有一定的微弱蝕變(e).礦物符號:Bt-黑云母;Grt-石榴石;Hb-角閃石;Mc-微斜長石;Ms-白云母;Pl-斜長石;Pth-條紋長石;Q-石英Fig.3 Hand specimen and microscopic photos of Bashierxi magmatic series(a)moyite of Caledonian，very refresh，mafic mineral mainly consists of biotite;(b)monzogranite of Caledonian，very refresh，mafic mineral contains consist of hornblende (d)，whose upleft penetrated in the perthite，reflecting its later crystallization than perthite;(c)syenogranite of Caledonian，weak alteration (e)，its accessory mineral contains garnet (f).Symbols for minerals:Bt-biotite;Grt-garnet;Hb-hornblende;Mcmicrocline;Ms-muscovite;Pl-plagioclase;Pth-perthite;Q-quartz

表1 白干湖正長花崗巖LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年數(shù)據(jù)Table 1 LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb data for Baiganhu syenogranite

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb 年齡

白干湖正長花崗巖(0802-14)鋯石自形程度高，短柱-長柱狀，長約100～250μm，寬約50～100μm，發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖4)，部分鋯石具有核-幔結(jié)構(gòu)。選取巖漿環(huán)帶清晰的30 顆鋯石進行30 點分析，測試結(jié)果見表1。鋯石U、Th含量分別為391 ×10-6～4388 ×10-6和158 ×10-6～1792 ×10-6，Th/U 比值為0.17～0.71，表明測試顆粒均為巖漿鋯石。所測30 個點年齡值分布集中，諧和性好(圖5a，b)，206Pb/238U 年齡分布范圍為403.0 ±12.5Ma～424.9 ±7.7Ma，加權(quán)平均年齡為413.6 ±2.4Ma(MSWD =0.36，n =30)，代表巖體結(jié)晶年齡(圖5a)。

4.2 主量元素特征

白干湖正長花崗巖主量元素分析結(jié)果見表2，由表可知5 件正長花崗巖樣品(c1～c5)SiO2含量相對較高，為71.10%～72.27%，K2O +Na2O 含量為6.86%～7.56%，平均為7.28%;巖體的里特曼指數(shù)σ 為1.63～2.03，在SiO2-K2O 關(guān)系圖中顯示為高鉀鈣堿性系列(圖6a);K2O/N2O 比值為1.07～1.27，均值為1.16;CaO 含量為1.79%～2.06%，MgO 含量為0.63%～0.71%，Al2O3含量為13.84%～14.80%。A/CNK 和A/NK 值的分布范圍分別為1.07～1.11和1.45～1.49，兩者的均值分別為1.09 和1.47，顯示為過鋁質(zhì)特征(圖6b)，與巖體含有錳鋁榴石副礦物和原生白云母的巖相學特征一致，與延伸至巴什爾希礦床內(nèi)的正長花崗巖(圖2)主量元素特征(c6～c10)也基本一致(圖6a，b)。

表2 白干湖正長花崗巖的主量元素(wt%)、稀土元素和微量元素含量(×10 -6)及有關(guān)參數(shù)Table 2 Major (wt%)，REE and trace element contents (×10 -6)and parameters of Baiganhu syenogranite

與白干湖正長花崗巖相比，位于其東北面的二長花崗巖(a1～a5)和堿長花崗巖(b1～b8)的全堿含量明顯偏高而Al2O3含量相對較低，其K2O + Na2O 含量分別為9.54%～9.69%和8.30%～9.38%，顯示為準鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)的鉀玄巖系列(圖6a，b)。

4.3 微量元素特征

白干湖正長花崗巖的微量元素分析結(jié)果見表2，由表可知5 件正長花崗巖樣品(c1～c5)稀土元素總量適中(ΣREE=103 ×10-6～128 ×10-6)，在球粒隕石標準化的稀土配分曲線中5 件樣品基本一致，呈右傾型(圖7a)。LREE/HREE比值為5.86～6.37，(La/Yb)N為5.39～6.60，(La/Sm)N為3.02～3.60，(Gd/Yb)N為1.12～1.60，平均為1.38，表現(xiàn)為輕稀土相對富集而重稀土較為平坦。δEu =0.41～0.56，平均為0.47，Eu 負異常比較明顯;在原始地幔標準化的微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖7b)，5 件樣品型式也基本一致，均富集Rb、Th、K 元素，虧損Ba 以及Nb、Ta、Ti 等高場強元素，與延伸至巴什爾希礦床內(nèi)的正長花崗巖稀土元素和微量元素特征(c6～c10)基本一致(圖7a，b)。

強烈云英巖化白鎢礦化正長花崗巖(c0)的稀土配分模式與微弱蝕變正長花崗巖(c1～c5)基本平行，但是其輕、重稀土含量明顯降低(ΣREE =56.17 ×10-6)，Eu 負異常更為明顯(δEu=0.29)(圖7a);在微量元素蛛網(wǎng)圖中除了Sr 出現(xiàn)明顯負異常外，與微弱蝕變正長花崗巖具有基本平行的微量元素虧損富集模式。

圖4 白干湖正長花崗巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圓圈代表分析點位)Fig.4 CL images of zircons of Baiganhu syenogranite (the circle represents the analysis spot)

圖5 白干湖正長花崗巖鋯石U-Pb 加權(quán)平均年齡(a)和年齡諧和圖(b)Fig.5 Diagrams of zircon U-Pb weighted average ages (a)and concordia ages (b)of Baiganhu syenogranite

與白干湖正長花崗巖相比，位于其東北面的二長花崗巖(a1～a5)和堿長花崗巖(b1～b8)的稀土配分模式也與其基本平行，但是其稀土總量明顯偏高(200 × 10-6～413 ×10-6)，特別是輕稀土更為富集，稀土配分模式更陡立，Eu 負異常較不明顯(δEu 為0.50～0.94，平均為0.77，圖7a);在微量元素蛛網(wǎng)圖中也具有與正長花崗巖基本類似的微量元素虧損富集模式，但二長花崗巖和堿長花崗巖Ba 負異常較不明顯，La、Ce、Yb、Lu 等稀土元素正異常更為突出(圖7b)。

圖6 白干湖正長花崗巖主量元素特征Fig.6 Major element feature of Baiganhu syenogranite

圖7 白干湖正長花崗巖球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a)and primitive mantle-normalized trace element diagrams (b)for Baiganhu syenogranite (normalization values after Sun and McDonough，1989)

5 討論

5.1 成巖年齡及地質(zhì)意義

本次LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年結(jié)果顯示，白干湖W-Sn 礦床與成礦有關(guān)的正長花崗巖(0802-14)結(jié)晶年齡為413.6 ±2.4Ma(MSWD=0.36，n=30)，說明其形成于早泥盆世。對于巴什爾希巖漿序列中其它巖體的形成時代，前人已經(jīng)報道了一系列鋯石U-Pb 年齡(表3、圖2)，如巴什爾希似斑狀二長花崗巖形成年齡為458.0 ± 9.0Ma(高曉峰等，2010)或421 ±3.7Ma(李國臣等，2012)，粗粒堿長花崗巖年齡為432.3 ±0.8Ma(包亞范等，2008)、430.5 ±1.2Ma(高永寶和李文淵，2011)或422 ±3Ma(李國臣等，2012)，正長花崗巖年齡為422.5 ± 2.3Ma 或428.2 ± 4.2Ma(王增振等，2014)，與成礦有關(guān)的花崗巖年齡為416.9 ±2.9Ma(孫豐月等，2009①孫豐月，李碧樂，丁清峰，趙俊偉，潘彤，于曉飛，王力，陳廣俊，于正江.2009.東昆侖成礦帶重大找礦疑難問題研究(吉林大學地質(zhì)調(diào)查研究院))。綜合這些定年結(jié)果，可知巴什爾希巖漿序列主要形成于ca.433～413Ma，即中志留世-早泥盆世，巖漿序列總體具有從早期二長花崗巖，到中期粗粒堿長花崗巖，再到晚期正長花崗巖演化的特點。本次研究報道的與W-Sn 礦化關(guān)系密切的正長花崗巖的成巖年齡413.6 ±2.4Ma 與孫豐月等(2009)研究的與成礦有關(guān)的花崗巖年齡416.9 ±2.9Ma在誤差范圍內(nèi)基本一致，是巴什爾希巖漿序列中最年輕的年齡，說明該巖體應該是巴什爾希巖漿序列演化到晚期的產(chǎn)物，這與正長花崗巖的K/Rb、Nb/Ta 和Zr/Hf 所反映的其分異演化程度相對更高的事實相吻合(表4)。

表3 巴什爾希巖漿序列同位素年齡與巖體成因類型統(tǒng)計表Table 3 Isotopic ages and granite genetic types of Bashierxi Magmatic Series

5.2 巖石成因類型

花崗巖(廣義花崗巖，下同)的ISMA 分類是國內(nèi)外常用的分類方案，但是從它們的原始英文定義可以看出，它們的參照系是不同的，其中I 型、S 型和M 型與不同的源巖有關(guān):I型的源巖是原先的火成巖(igneous 或infracrustal，Chappell and White，1974，2001;主要是基性巖，張旗和李承東，2012)，S 型來自沉積巖(sedimentary 或supracrustal，Chappell and White，1974，2001)，M 型來自幔源(極端富Na，K2O 通常小于0.6%，幾乎不含鉀長石，馬鴻文，1992)。唯獨A 型花崗巖與源巖無關(guān)，它一般代表在低壓下高溫熔融的花崗巖類，且大多產(chǎn)于地殼伸展減薄的構(gòu)造背景(King et al.，1997，2001;張旗和李承東，2012;張旗，2013)。一般認為高場強元素具有較強的穩(wěn)定性，它們受熱液蝕變的影響較弱(Barnes et al.，1985)，在花崗巖成因類型的判別圖中一般認為對中等程度以下的蝕變并不十分敏感(Whalen et al.，1987)，因此，可以采用這些穩(wěn)定性較高的高場強元素對巖石成因等問題進行初步探討。

白干湖正長花崗巖(c1～c5)的Zr、Nb、Ce、Y 等高場強元素含量都較低(表4)，10000 ×Ga/Al 以及(Ce +Zr +Y +Nb)值分別為2.08～2.43，176 ×10-6～263 ×10-6，遠低于A型花崗巖的下限值(分別為2.6，350 ×10-6)，在Whalen et al.(1987)A 型與I＆S 型花崗巖判別圖中，本次研究的5 件樣品(c1～c5)與延伸至巴什爾希礦床內(nèi)的5 件正長花崗巖樣品(c6～c10，王增振等，2014)全部落入I＆S 型花崗巖區(qū)域(圖9)，在I 型和S 型花崗巖ACF 判別圖解中(圖8a)，10 件正長花崗巖(c1～c10)樣品全投影在S 型花崗巖區(qū)域;在過鋁質(zhì)花崗巖源區(qū)巖石性質(zhì)判別圖中全部落入砂巖區(qū)域(圖8b;Sylvester，1998)，與該區(qū)古元古界金水口群上組褶皺基底的巖性十分吻合，而且最近獲得的413.6 ±2.4Ma 白干湖正長花崗巖的鋯石原位Hf 二階段模式年齡峰值1550～1770Ma (另文發(fā)表)也與金水口群褶皺基底的形成年齡(主要為古元古代晚期，莫宣學等，2007)十分接近，暗示了正長花崗巖為變質(zhì)沉積巖部分熔融的產(chǎn)物，說明白干湖正長花崗巖應為S 型花崗巖。

而二長花崗巖和堿長花崗巖的高場強元素明顯偏高(表4)，10000 ×Ga/Al 以及(Ce +Zr +Y +Nb)值分別為2.85～3.10，556 ×10-6～1006 ×10-6，明顯大于A 型花崗巖的下限值，在花崗巖成因類型判別圖中，5 件二長花崗巖樣品(a1～a5;李國臣等，2012)和8 件堿長花崗巖樣品(b1～b8;高永寶和李文淵，2011;李國臣等，2012)全部落入A 型花崗巖區(qū)域(圖9)。

利用鋯石飽和溫度計估算的白干湖正長花崗巖結(jié)晶溫度平均為751～791℃(c1～c10，表4)，由于巖體中存在繼承鋯石(圖4)，該溫度最小值751℃代表其上限值，其實際結(jié)晶溫度相對更低;而二長花崗巖和堿長花崗巖估算的鋯石飽和溫度分別平均為905℃和873℃，與澳大利亞拉克蘭褶皺帶(Lachlan Fold Belt)典型A 型花崗巖鋯石飽和溫度(840～900℃;King et al.，1997，2001)基本一致。

表4 巴什爾希巖漿序列部分巖體地質(zhì)與地球化學特征Table 4 Some geological and geochemical features of Bashierxi Magmatic Series

圖8 白干湖正長花崗巖的A(Al-Na-K)-C(Ca)-F(Mg+Fe2+)關(guān)系圖(a，據(jù)White and Chappell，1977)和源巖判別圖(b，據(jù)Sylvester，1998)Fig.8 Plot of A(Al-Na-K)-C(Ca)-F(Mg +Fe2+)(a，after White and Chappell，1977)and discriminatnt diagram (b，after Sylvester，1998)for the source rock of Baiganhu syenogranite

圖9 A 型花崗巖判別圖(據(jù)Whalen et al.，1987)Fig.9 Discrimination diagrams for A-type granite (after Whalen et al.，1987)

在稀土配分模式上，白干湖正長花崗巖稀土總量為103×10-6～141 ×10-6(c1-c10，表4)，明顯低于二長花崗巖和堿長花崗巖的稀土總量200 ×10-6～413 ×10-6(a1～a5 和b1～b8，表4)，Eu 負異常(δEu 平均為0.47，c1～c10)也比二長花崗巖和堿長花崗巖(δEu 平均為0.77，a1～a5 和b1～b8)更強烈;Rb、Sr 等微量元素正長花崗巖也相對更高，基本符合吳鎖平等(2007)統(tǒng)計的S 型花崗巖相對A 型花崗巖稀土總量較低和Rb、Sr 含量相對更高的一般特征。

圖10 A 型花崗巖分類判別圖(據(jù)Eby，1992)Fig.10 Discrimination diagrams for two types of A-type granite (after Eby，1992)

在礦物學方面，白干湖正長花崗巖含有錳鋁榴石副礦物和原生白云母等過鋁質(zhì)礦物，與典型的S 型花崗巖礦物學特征類似。而二長花崗巖和堿長花崗巖含有角閃石和黑云母等暗色礦物，并主要呈他形晶充填于淺色礦物晶隙或包裹石英(圖3)，反映其晚于淺色礦物或與其同時結(jié)晶，與堿性A型花崗巖的礦物學特征十分相似(徐夕生和邱檢生，2010)。

綜上分析(表4)，巴什爾希巖漿序列中的二長花崗巖和堿長花崗巖的角閃石和黑云母等暗色礦物主要呈他形晶充填于長石和石英晶隙，巖石K2O 含量為5.25%～6.29%，屬于鉀玄巖系列，A/CNK 為0.92～1.02，鋯石飽和溫度(866～917℃)、全堿含量、稀土總量和Zr、Nb、Ce 和Y 等高場強元素含量(Zr+Nb+Ce +Y =556 ×10-6～1006 ×10-6)都明顯較高，為準鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)A 型花崗巖，這點與前人研究結(jié)論一致(高曉峰等，2010;高永寶和李文淵，2011;李國臣等，2012)。而正長花崗巖含有錳鋁榴石副礦物和原生白云母等過鋁質(zhì)礦物，A/CNK 為1.07～1.12，鋯石飽和溫度(751～791℃)、全堿含量、稀土總量和Zr、Nb、Ce 和Y 等高場強元素含量都相對較低，可能是金水口群變質(zhì)沉積巖部分熔融的產(chǎn)物，應為弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S 型花崗巖。

5.3 巖石形成構(gòu)造環(huán)境

前已述及，白干湖正長花崗巖為S 型花崗巖，而堿長花崗巖和二長花崗巖應為A 型花崗巖。鋯石U-Pb 定年結(jié)果表明正長花崗巖結(jié)晶年齡為413.6 ±2.4Ma(MSWD=0.36，n=30)，說明其形成于早泥盆世，與前人獲得的與成礦有關(guān)花崗巖年齡416.9 ±2.9Ma(孫豐月等，2009)和正長花崗巖年齡422.5 ±2.3Ma 或428.2 ±4.2Ma(王增振等，2014)比較接近，與前人報道的堿長花崗巖年齡(422.0 ±3.0Ma、430.5 ±1.2Ma、432.3 ±0.8Ma)和二長花崗巖年齡(458.0 ±9.0Ma、421.0 ±3.7Ma)(李國臣等，2012;高永寶和李文淵，2011;高曉峰等，2010;包亞范等，2008)大致也比較接近，結(jié)合正長花崗巖與堿長花崗巖和二長花崗巖出露的空間位置非常接近(圖2)，具有基本類似的稀土配分型式和微量元素虧損富集模式(圖7)，說明巴什爾希巖漿序列具有S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點。其實由于I＆S 型花崗巖與A 型花崗巖分類標準并不相同(I＆S 型花崗巖與源巖有關(guān)，而A 型花崗巖一般代表在低壓下高溫熔融的一類特殊花崗巖，大多產(chǎn)于地殼伸展減薄的構(gòu)造背景，張旗和李承東，2012;張旗，2013)，因此S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生產(chǎn)出并不矛盾，Pitcher(1983，1987)和Barbarin(1990)早就認識到在后造山隆升或垮塌階段可以I 型花崗巖為主，也可以有鈣堿性S 型花崗巖和A 型花崗巖同時產(chǎn)出。最近研究也表明，被稱為世界級錫多金屬成礦亞帶的云南騰沖地區(qū)檳榔江花崗巖帶即存在后碰撞造山階段近乎同時的S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點(張玙等，2013);在華南的贛-杭構(gòu)造帶西北部也存在早白堊世(122～129Ma)S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點(Jiang et al.，2011);此外，作為中歐重要的W、Sn、稀有稀土多金屬礦化帶的克魯什涅山脈(Kru?né hory/Erzgebirge Mountains)也存在330～295Ma 近乎同時的S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點(Breiter，2012)。

Eby(1992)指出，A 型花崗巖可分為形成于非造山階段大陸裂谷等板內(nèi)張性環(huán)境的A1 型和形成于后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境的A2 型兩類，并根據(jù)微量元素特征的差異給出了二者的判別標準。巴什爾希巖漿序列13 件A 型花崗巖樣品(a1～a5 和b1～b8)除1 件投影在A1 型花崗巖區(qū)域，其余12 件均落入A2 型花崗巖區(qū)域(圖10)，這表明二長花崗巖和堿長花崗巖應屬于A2 型花崗巖，暗示其形成于后碰撞階段伸展構(gòu)造體制。在Pearce et al.(1984)和Pearce(1996)提出的花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解上(圖11)，二長花崗巖、堿長花崗巖和白干湖正長花崗巖可以投在火山弧、板內(nèi)、同碰撞等多種構(gòu)造環(huán)境，但都限于后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)，這說明巴什爾希巖漿序列形成于后碰撞階段伸展構(gòu)造體制，這與巴什爾希巖漿序列含有閃長質(zhì)和鐵鎂質(zhì)暗色包體、含有A2 型花崗巖并伴生有輝長巖和輝綠巖基性巖脈的地質(zhì)事實是一致的。

5.4 成巖成礦關(guān)系

圖11 Rb-(Y + Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)Pearce et al.，1984;Pearce，1996)Fig.11 Rb-(Y + Nb)diagram for discriminating the tectonic settings of granites (after Pearce et al.，1984;Pearce，1996)

白干湖正長花崗巖與礦區(qū)內(nèi)鎢錫成礦關(guān)系密切。在空間上，白干湖正長花崗巖從遠離接觸帶→內(nèi)接觸帶→正接觸，蝕變礦化作用逐漸增強，并具有明顯的礦化分帶:在內(nèi)接觸帶，特別是在隱伏巖體的頂部及其邊緣，巖體多被完全交代蝕變成云英巖，并發(fā)生浸染狀和團塊狀的白鎢礦化，構(gòu)成云英巖型白鎢礦體;在與含碳酸鹽巖夾層的金水口群淺變質(zhì)巖的正接觸帶常形成脈狀矽卡巖型白鎢礦體;而在外接觸帶的絹云石英片巖中則多形成石英脈型錫石-黑鎢礦-白鎢礦體，蝕變礦化分帶反映出白干湖正長花崗巖為鎢錫礦化提供了重要的熱源。在物源上，雖然未直接測得正長花崗巖、堿長花崗巖和二長花崗巖的W、Sn 含量，但是巴什爾希巖漿序列原生暈鎢、錫元素的平均背景值分別為28 ×10-6和2.9 ×10-6(吉林省地質(zhì)調(diào)查院，2009)，顯示加里東期巖漿活動為W、Sn 成礦帶來了十分豐富的成礦物質(zhì)。在時間上，本次獲得白干湖正長花崗巖形成年齡為413.6 ±2.4Ma(MSWD =0.36，n=30)，與前人利用SHRIMP 鋯石U-Pb 定年獲得的與成礦有關(guān)花崗巖年齡416.9 ±2.9Ma(孫豐月等，2009)在誤差范圍內(nèi)基本一致，是巴什爾希巖漿序列中最年輕的年齡(表3)，說明該巖體應該是巴什爾希巖漿序列演化到晚期的產(chǎn)物，而且該巖體年齡與2 件含鎢錫礦化的熱液白云母40Ar-39Ar 測定的成礦年齡(411.7 ±2.6Ma，412.8 ±2.4Ma;豐成友等，2013;表3、圖2)在誤差范圍內(nèi)基本一致，說明成巖成礦近乎同時，鎢錫成礦作用發(fā)生于巴什爾希巖漿序列巖漿活動晚期，這也得到了野外地質(zhì)與微量元素地球化學數(shù)據(jù)的支持:早期二長花崗巖和粗粒堿長花崗巖巖石整體十分新鮮(圖3)，并且從早期二長花崗巖到粗粒堿長花崗巖再到晚期正長花崗巖，其巖體產(chǎn)狀從巖基逐漸向巖株和巖枝過渡(圖1、圖2)，K/Rb、Nb/Ta 和Zr/Hf 等這些反映花崗質(zhì)巖體分異演化程度的比值逐漸降低，并伴隨著稀土總量、LREE/HREE 和δEu 的明顯降低(表4、圖7)，而揮發(fā)分和W、Sn 等成礦元素含量則不斷增加，最終導致蝕變和礦化，該特征與南嶺花山-姑婆山復式花崗巖的演化特征(華仁民等，2007)極為相似。

以上說明巴什爾希巖漿序列形成于后碰撞環(huán)境，具有S型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點，其中白干湖正長花崗巖屬于弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S 型花崗巖，其與礦區(qū)內(nèi)鎢錫成礦關(guān)系密切，礦區(qū)內(nèi)下步找礦應對隱伏或巖枝狀產(chǎn)出的正長花崗巖更加重視;而二長花崗巖和堿長花崗巖屬于A 型花崗巖，由于A 型花崗巖與Nb、Ta、Zr、Hf、U 等稀有稀土金屬礦化關(guān)系密切(顧連興，1990;華仁民等，2007)，因此，在該區(qū)及其外圍可能也具有形成與A 型花崗巖有關(guān)的稀有稀土金屬礦床的潛力，實際上在白干湖鎢錫礦田以東的于溝子礦區(qū)即已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與A 型堿長花崗巖有關(guān)的稀有稀土礦化，已圈定Nb 礦體1 條(平均寬度1.94m，推斷長700m，平均品位為0.018%)，礦化體3 條，并伴生有Rb、Ta、Zr 等稀有稀土礦化(吉林省地質(zhì)調(diào)查院，2012①吉林省地質(zhì)調(diào)查院.2012.新疆東昆侖西段白干湖成礦帶于溝子鐵多金屬普查區(qū)工作總結(jié)(內(nèi)部資料))。

6 結(jié)論

(1)白干湖正長花崗巖鋯石U-Pb 年齡為413.6 ±2.4Ma(MSWD=0.36，n=30)，含有原生錳鋁榴石和白云母等過鋁質(zhì)礦物，屬于弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S 型花崗巖，形成于巴什爾希巖漿序列巖漿活動晚期，與礦區(qū)鎢錫成礦關(guān)系密切，礦區(qū)內(nèi)下步找礦應對隱伏或巖枝狀產(chǎn)出的正長花崗巖更加重視。

(2)巴什爾希巖漿序列中的二長花崗巖和堿長花崗巖含有角閃石和黑云母等暗色礦物并主要呈他形晶充填于長石和石英晶隙，K2O 為5.25%～6.29%，屬于鉀玄巖系列，其鋯石飽和溫度(866～917℃)、全堿含量(8.49%～9.59%)、稀土總量(200 ×10-6～413 ×10-6)和Zr、Nb、Ce、Y 等高場強元素含量都明顯較高，為準鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)A 型花崗巖，在該區(qū)及外圍可能具有形成與A 型花崗巖有關(guān)的稀有稀土金屬礦床的潛力。

(3)巴什爾希巖漿序列巖體年齡集中于中志留世-早泥盆世(ca.433～413Ma)，具有S 型花崗巖與A 型花崗巖伴生的特點，含有閃長質(zhì)和鐵鎂質(zhì)暗色包體并伴生有基性巖脈，形成于后碰撞構(gòu)造環(huán)境。

致謝 野外工作得到了吉林省地質(zhì)調(diào)查院周安順高工和李鑫工程師的大力幫助;于長富同志完成了近70 片光薄片的磨制工作;中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室陳振宇博士和陳小丹老師為電子探針分析提供了幫助;中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所LA-MC-ICP-MS 實驗室侯可軍博士為鋯石U-Pb 定年提供了幫助;承蒙祝新友研究員、李曉峰研究員審閱初稿并提出寶貴修改意見;在此一并表示真誠感謝。

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