新疆西昆侖塔什庫爾干地區(qū)老并鐵礦賦礦地層形成時(shí)代及其地質(zhì)意義

陳俊魁

(河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450007)

新疆塔什庫爾干地區(qū)地處新疆西南部的西昆侖北段，橫跨塔里木板塊、西昆侖造山帶、喀喇昆侖造山帶三大地質(zhì)構(gòu)造單元，據(jù)“1∶25萬塔什庫爾干幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告”(河南省地調(diào)院，2004)，該區(qū)屬羌北—昌都—思茅地層區(qū)喀喇昆侖地層分區(qū)(圖1)，以塔阿西-色可布拉克斷裂為界，以東為塔什庫爾干地層小區(qū)，出露地層主要為古元古界沉積變質(zhì)碎屑巖；以西為明鐵蓋地層小區(qū)。塔什庫爾干陸塊的主要基底組成為布倫闊勒巖群, 該巖群總體為一套受中-深區(qū)域變質(zhì)作用的富含石榴子石、矽線石的變質(zhì)巖巖系(以片麻巖系為主), 變質(zhì)程度達(dá)高角閃巖相; 其主要巖石類型以黑云斜長片麻巖、混合巖化片麻巖、黑云石英片巖、云母片巖、石英片巖發(fā)育為特征, 夾石英巖、變質(zhì)板巖、千枚巖及少量大理巖、斜長角閃片巖等。由于該套片麻巖系經(jīng)歷了多期次、深層次的變質(zhì)變形作用改造, 因此原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已消失殆盡, 其形成順序及原始空間展布已經(jīng)很難以恢復(fù), 目前對(duì)其構(gòu)造歸屬的認(rèn)識(shí)差異較大。對(duì)其形成時(shí)代的研究, 前人采用全巖Rb-Sr 等時(shí)線法或LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 法對(duì)該巖群中的火山巖段、矽線石榴黑云片麻巖和石榴角閃片麻巖等進(jìn)行過年代學(xué)測(cè)試,顯示時(shí)代為2 700～253 Ma, 時(shí)間較為寬泛, 沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。主要原因是布倫闊勒巖群在該區(qū)域出露分布較廣, 且于塔什庫爾干地區(qū)自然條件惡劣，野外地質(zhì)調(diào)研工作困難，尤其是該區(qū)地層系統(tǒng)研究比較薄弱，目前缺乏可靠的化石和年代學(xué)資料對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的限定, 現(xiàn)階段許多學(xué)者研究認(rèn)為該巖群應(yīng)進(jìn)一步分解，并對(duì)其形成時(shí)代重新認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆塔什庫爾干地區(qū)位于新疆南部的西昆侖山北段的帕米爾高原上。該區(qū)橫跨塔里木板塊、西昆侖造山帶、喀喇昆侖造山帶三大地質(zhì)構(gòu)造單元，自西向東被塔阿西、康西瓦、柯崗3個(gè)大型結(jié)合帶分為4 個(gè)次級(jí)地質(zhì)單元。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，經(jīng)歷了太古代—古元古代古陸核及陸塊形成階段、中元古代—新元古代早期古大陸裂解與超大陸匯聚階段、新元古代中期—早古生代構(gòu)造帶北部的洋陸轉(zhuǎn)換階段、晚古生代—早中生代構(gòu)造帶南部的洋陸轉(zhuǎn)換階段和中生代中期—新生代陸內(nèi)后造山階段等5 個(gè)主要地質(zhì)演化過程(李榮社等，2008)，其中，在新元古代中期—晚古生代及晚中生代中期—新生代地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)育有多期大規(guī)模巖漿作用，以加里東—印支期及燕山—喜山期中酸性侵入巖為主要代表。區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越( 藺啟忠等，1997; 祝新友等，2000)。區(qū)內(nèi)出露地層為古元古代布倫闊勒巖群瓦恰組、五古力牙特組、早古生代的馬爾洋組和下志留世溫泉溝群，布倫闊勒巖群巖性主要為主要為黑云斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖巖等；早古生代的馬爾洋組主要巖性為黑云石英片巖、斜長角閃片巖，變砂巖、變粒巖等，并沿塔阿西—贊坎一帶呈北東—南西向貫穿全區(qū)的寬板狀產(chǎn)出( 圖1)，區(qū)內(nèi)的一系列條帶狀磁鐵礦床受該套變質(zhì)巖系控制。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，塔阿西、康西瓦、柯崗為區(qū)內(nèi)的主要斷裂。褶皺也較為發(fā)育，在馬爾洋組可見到大量的復(fù)式褶皺出現(xiàn)；區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，巖石類型復(fù)雜，基性-超基性侵入巖以加里東—印支期為主，主要侵位于康西瓦—瓦恰結(jié)合帶及瓦恰—哈瓦迭爾和塔什庫爾干—喬普卡里莫一帶，中酸性侵入巖以印支期、燕山期和喜山期為主，在區(qū)域內(nèi)均有一定出露。該區(qū)經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)構(gòu)造演化史和復(fù)雜的變質(zhì)變形過程，并形成了區(qū)內(nèi)獨(dú)特的鐵礦成礦地質(zhì)特征。

1.第四紀(jì)沉積物; 2.中生代地層; 3.晚古生代地層; 4.早古生代地層; 5.古元古代布倫闊勒巖群; 6.新近紀(jì)霓輝正長巖; 7.新近紀(jì)正長花崗巖; 8.白堊紀(jì)二長花崗巖; 9.白堊紀(jì)石英閃長巖; 10.三疊紀(jì)英云閃長巖; 11.三疊紀(jì)花崗閃長巖; 12.二疊紀(jì)二長花崗巖; 13.奧陶紀(jì)石英二長閃長巖; 14.元古宙二長花崗巖; 15.元古宙花崗閃長巖; 16.地質(zhì)界線; 17.斷裂; 18.地層產(chǎn)狀; 19.鐵礦床圖1 區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)分布圖(據(jù)王世炎等, 2004)Fig.1 Tectonic units division map and regional geology and mineral resources distribution map

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層屬羌北—昌都—思茅地層區(qū)喀喇昆侖地層分區(qū)的塔什庫爾干小區(qū)，出露地層主要為早古生界馬爾洋組(Pz1m)和第四系(圖2)。

馬爾洋組為礦區(qū)內(nèi)主要賦礦地層, 在區(qū)內(nèi)大面積分布, 地層總體呈北西—南東向展布, 傾向北東, 傾角30°～50°。為一套淺變質(zhì)碎屑巖夾火山巖、碳酸鹽巖建造，內(nèi)部形成一系列的平臥褶皺、斜歪褶皺。巖層(S0-1)傾角一般為20°～45°。根據(jù)區(qū)內(nèi)的巖石組合及其沉積相特征大致分為3段。a段主要分布于礦區(qū)的東部和南部，為一套中淺變質(zhì)碎屑巖夾火山巖、碳酸鹽巖建造。該巖段主要巖性為黑云石英片巖、石榴黑云石英片巖、大理巖、黑云斜長片巖；b段主要分布于老并—走克本一帶，為礦區(qū)主要礦體的賦礦層位。為一套中淺變質(zhì)的碎屑巖夾火山巖建造，該巖段以石膏巖或含石膏層的廣泛發(fā)育為特征，以大規(guī)模的含磁鐵礦“黃帶”作為與a及c段分界標(biāo)志。主要巖性為黑云石膏片巖、石膏巖、黑云石英片巖、長英質(zhì)片巖、斜長角閃片巖、變石英砂巖?？v向上，自下而上斜長角閃片巖、長英質(zhì)片巖逐漸變少，黑云石英片巖、含石膏黑云石英片巖增多，橫向上東北部以黑云石英片巖、變石英砂巖為主，西南部以斜長角閃片巖、長英質(zhì)片巖和黑云石英片巖為主。該巖性段中有2層石膏磁鐵礦，在地表呈負(fù)地形，以此為標(biāo)志劃分出了4個(gè)巖性層；c段主要分布于礦區(qū)的西部及西北部，為一套中淺變質(zhì)的碎屑巖夾火山巖建造。該巖段以大套的變石英砂巖出露為特征，其主要巖性為變石英砂巖、磁鐵石英巖、斜長角閃片巖、黑云石英片巖。

1.沖積砂礫石；2.沖洪積沉積砂土、亞砂土、砂礫石；3.殘坡積沉積亞砂土、局部夾礫石層；4.變石英砂巖局部、夾斜長角閃片巖；5.磁鐵黃鐵礦；6.變石英砂巖；7.黃鐵磁鐵礦；8.長英質(zhì)片巖、黑云石英片巖；9.石膏磁鐵礦；10.黑云石英片巖、長英質(zhì)片巖；11.含角閃磁鐵礦；12.黑云石英片巖、長英質(zhì)片巖；13.方解石磁鐵礦；14.石榴黑云石英片巖；15.(含角閃石)硬綠泥石磁鐵礦；16.黑云石英片巖；17.次閃石巖；18.閃長巖；19.片麻狀花崗巖(花崗巖)；20.斷層；21.地質(zhì)界線；22.片理產(chǎn)狀；23.礦體及編號(hào)圖2 老并礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)張哨波等,2012,略有修改)Fig.2 Geological map of Laobing iron deposit

礦區(qū)賦礦層位為馬爾洋組6個(gè)含磁鐵礦“黃帶”，均位于地層沉積序列的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面上或附近；“黃帶”是由于各含礦層中均或多或少含有黃鐵礦或石膏，經(jīng)表生風(fēng)化氧化作用，使黃鐵礦中的硫析出染色，致使含礦層總體呈現(xiàn)黃色，這是區(qū)內(nèi)典型的找礦標(biāo)志之一。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)25條磁鐵礦體(圖2)，各礦體呈層狀、透鏡狀分布于下古生界含礦巖系，分別賦存于6條“黃帶”中;所不同的是各條“黃帶”中賦存的礦石類型各異，依次為綠泥石磁鐵礦型、方解石磁鐵礦型、角閃石磁鐵礦型、石膏磁鐵礦型、石英巖型磁鐵礦石、黑云石英片巖磁鐵礦型。

礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造層次屬中淺構(gòu)造層，變形相屬于脆韌性變形相。褶皺以復(fù)式的背向形褶皺為主，全區(qū)自北向南由問紅向型-走克本背形-老并向型構(gòu)成(圖3),褶皺軸向以北西向?yàn)橹鳎薨檭梢懋a(chǎn)狀一般為20°～50°。此外，還發(fā)育有平臥褶皺，斜歪褶皺及層間的牽引褶皺，顯示多期變形特征。

1.片麻狀花崗巖脈；2.花崗巖脈；3.斜長角閃片巖；4.含磁鐵礦角閃片巖；5.二云石英片巖；6.黑云母片巖；7.變質(zhì)砂巖；8第四系冰積物；9.第四系；10.磁鐵礦體；11.斷層圖3 老并鐵礦區(qū)褶皺構(gòu)造剖面圖(據(jù)劉品德等,2012)Fig.3 The section of Fold structure in Laobing iron area

斷裂不太發(fā)育，斷裂總體上以北西和北北西向高角度正斷層為主,規(guī)模一般較小。

巖漿活動(dòng)較弱，出露面積約3.5 km2，巖石類型主要有片麻狀花崗巖、閃長巖、次閃石巖等。

3 樣品特征

本次研究共采取了2 個(gè)樣品開展賦礦地層的年代學(xué)研究, 它們均與磁鐵礦體在巖性上和空間上密切相關(guān)：一件是長英質(zhì)片巖；一件是黑云石英片巖。2件樣品在巖性和空間上均與磁鐵礦(化)體密切相關(guān)，因而所獲得的測(cè)年結(jié)果具有較強(qiáng)的代表性。

LB-50樣品采樣位置：坐標(biāo)為75°36′51″，37°23′11″，位于老并礦區(qū)M6號(hào)礦體上盤，ZK11201孔東壁；M6-2號(hào)礦體位于礦區(qū)中部，呈層狀賦存于b段石膏磁鐵礦型 “黃帶”中。巖石呈灰黑色，片狀構(gòu)造，暗色礦物集合體定向分布，斑狀變晶結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。變斑晶，黑云母10%(l=0.3～0.8 mm)?；|(zhì)：斜長石40%(d=0.05～0.2 mm)，常見高嶺土化和絹云母化，石英33%(d=0.05～0.15 mm)，黑云母15%(l=0.05～0.2 mm)，磷灰石1%(d=0.05～0.1 mm)，磁鐵礦(d=0.05～0.3 mm)微量。

BY-25樣品采樣位置：坐標(biāo)為75°34′24″，37°21′52″，位于老并礦區(qū)M1號(hào)礦體的夾層中，M1礦體分布于礦區(qū)中部，存于馬爾洋組含鐵巖系a段綠泥石磁鐵礦層，巖石呈灰黑色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。巖石主要由石英、斜長石和黑云母等礦物組成，磁鐵礦微量。石英70%(d=0.06～0.2 mm)，他形粒狀，黑云母9%(l=0.08～0.25 mm)，云母片定向排列分布，部分發(fā)生綠泥石化，斜長石20%(d=0.1～1.5 mm)，他形粒狀。

4 鋯石U-Pb同位素測(cè)年

4.1 分析方法

本次研究分別采取了老并礦區(qū)內(nèi)的長英質(zhì)片巖和黑云石英片巖樣品，2件樣品均為副變質(zhì)巖。其中，長英質(zhì)片巖采樣位置位于老并礦區(qū)M6號(hào)礦體上盤，黑云石英片巖采樣位置位于老并礦區(qū)M1號(hào)礦體的夾層中。

樣品粉碎后手工淘洗出重砂，經(jīng)電選和磁選后，在雙目鏡下挑選出鋯石，其鋯石形態(tài)主要呈柱狀，晶型較好，顏色以淺粉色為主。選取代表性鋯石制靶后在反射光和透射光下照相，并在中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用陰極發(fā)光對(duì)鋯石形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，查明鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選擇具有代表性的鋯石顆粒和測(cè)點(diǎn)位置，以獲取具有明確地質(zhì)意義的鋯石同位素有效年齡。

鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)完成，儀器型號(hào)為Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005。實(shí)驗(yàn)中所采用的激光束斑直徑為32 μm，采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，詳細(xì)原理、分析流程及儀器參數(shù)參見YUAN et al.(2004)。實(shí)驗(yàn)獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度飄逸校正和元素含量計(jì)算)采用ICP-MS-DATECAL(LIU et al.，2010)軟件處理，由于絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的普通Pb含量均較低，故本次研究工作未進(jìn)行普通鉛校正。年齡計(jì)算和圖譜制作運(yùn)用ISOPLOT(2.49)程序處理(LUDWIG K R，2001)。

4.2 測(cè)試結(jié)果

(1)長英質(zhì)片巖。長英質(zhì)片巖內(nèi)鋯石形態(tài)主要呈短柱狀，晶型較好，顏色以淺粉色為主，少數(shù)為長柱狀，且大部分鋯石均有不同程度的搬運(yùn)磨圓和破碎，顯示碎屑鋯石的形貌特征。鋯石陰極發(fā)光顯示，大部分鋯石具有清晰的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，且沒有變質(zhì)增生邊，顯示碎屑鋯石特征(圖4)。長英質(zhì)片巖鋯石的Th/U值為0.40～1.05，均大于0.1，且絕大多數(shù)比值大于0.5(表2)，明顯區(qū)別于變質(zhì)鋯石的Th/U值(一般<0.1)(BELOUSOVA E A et al.，2002；HOSKIN P W O et al.，2003；GRIFFIN W L et al.，2004)。鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖顯示：稀土總量較高，LREE虧損，HREE富集，重稀土部分上揚(yáng)，強(qiáng)Ce正異常和Eu負(fù)異常(圖5)，其特征與變質(zhì)鋯石重稀土平緩、低Tu/U的特征存在明顯的差異(WU Yuanbao et al.，2004；劉良等，2007)，顯示巖漿結(jié)晶成因鋯石的特點(diǎn)，應(yīng)為物源條件較為單一的碎屑鋯石。

對(duì)樣品中挑出的鋯石進(jìn)共行了30次分析，對(duì)鋯石U-Pb分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，剔除了諧和度較差的測(cè)點(diǎn)，共得到有效數(shù)據(jù)分析點(diǎn)28個(gè)(表1、表2)。大部分分析點(diǎn)均位于諧和曲線上和諧和線附近(圖6)。其中，有較少數(shù)分析點(diǎn)在諧和圖上表現(xiàn)出略偏離諧和曲線的特征，可能是由于變質(zhì)過程中存在鉛丟失或含有少量的普通鉛所致。長英質(zhì)片巖的28個(gè)分析點(diǎn)具有集中的Pb206/U238年齡值，為(510±5)～(554±5) Ma，其Pb206/U238加權(quán)平均年齡為(532±3.9) Ma(MSWD=5.1)。

圖4 老并礦區(qū)長英質(zhì)片巖部分碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡值Fig.4 CL images and age data of representative zircon from felsic schist in Laobing area

圖5 老并礦區(qū)長英質(zhì)片巖中碎屑鋯石的稀土元素球配分型式圖[采用球粒隕石數(shù)據(jù)(SUN&MCDONOUGH，1989)標(biāo)準(zhǔn)化]Fig.5 The Ree Partition pattern chart of detrital zircon for felsic schist in Laobing area

圖6 老并礦區(qū)長英質(zhì)片巖碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 SHRIMP U-Pb concordant diagram for zircons from felsic schist in Laobing area

(2)黑云石英片巖。黑云石英片巖中的鋯石形態(tài)以短柱狀為主，鋯石相對(duì)顆粒較小，多數(shù)為自形柱狀，且大部分鋯石均有不同程度的搬運(yùn)磨圓和破碎，顯示碎屑鋯石的形貌特征(圖7)。鋯石陰極發(fā)光顯示，大部分鋯石具有清晰的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，個(gè)別具有不清晰的生長環(huán)帶。

圖7 黑云石英片巖部分碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡值Fig.7 CL images and age data of representative zircon from biotite quartz schist

黑云石英片巖鋯石的Th/U值為0.48～3.09，均大于0.1，且絕大多數(shù)比值大于0.5，部分大于1(表3)，明顯區(qū)別于變質(zhì)鋯石的Th/U值(一般<0.1)(BELOUSOVAl et al.，2002；HOSHIN et al.，2003；GRIFFIN et al，2004)。其稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線特征與長英質(zhì)片巖相似，總體呈現(xiàn)稀土總量較高，LREE虧損、HREE富集，重稀土部分上揚(yáng)，強(qiáng)Ce正異常和Eu負(fù)異常(圖8)，明顯有別于變質(zhì)鋯石，顯示巖漿結(jié)晶成因鋯石的特征。

圖8 老并礦區(qū)黑云石英片巖中碎屑鋯石的稀土元素配分型式圖[采用球粒隕石數(shù)據(jù)(SUN et al.，1989)標(biāo)準(zhǔn)化]Fig .8 The Ree Partition pattern chart of detrital zircon for Biotite-quartz schist in Laobing area

對(duì)樣品中挑出的鋯石進(jìn)共行了35次分析，對(duì)鋯石U-Pb分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，剔除了諧和度較差的測(cè)點(diǎn)，共得到有效數(shù)據(jù)分析點(diǎn)30個(gè)(表3、表4)，所有分析點(diǎn)均位于諧和曲線上和諧和曲線附近(圖9)。黑云石英片巖30個(gè)分析點(diǎn)的Pb206/U238年齡值較集中，為(505±11)～(565±10) Ma，其Pb206/U238加權(quán)平均年齡為(526±5) Ma(MSWD=2.5)。

由于2個(gè)樣品采自同一礦區(qū)互層的淺變質(zhì)巖中，U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果也較為相近，因此將2個(gè)樣品的U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果放在一起進(jìn)行年齡分布頻率統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示，碎屑鋯石的Pb206/U238年齡為505～565 Ma，年齡分布直方圖呈單峰式分布，這也說明其物源較為單一，顯示近源沉積特征。有46個(gè)測(cè)點(diǎn)的Pb206/U238年齡為510～540 Ma，占所有LA-ICP-MS測(cè)點(diǎn)的79.3%，構(gòu)成鋯石Pb206/U238年齡數(shù)值高頻區(qū)，其Pb206/U238年齡數(shù)值峰值為530 Ma左右(圖9)，這與長英質(zhì)片巖和黑云石英片巖所得到的Pb206/U238加權(quán)平均年齡較為相近。此外，有部分測(cè)點(diǎn)Pb206/U238年齡數(shù)值大于540 Ma(9個(gè)測(cè)點(diǎn))或小于510 Ma(3個(gè)測(cè)點(diǎn))，但這些年齡數(shù)值相對(duì)分散，重復(fù)性不高，所占比重也較小。根據(jù)上述老并礦區(qū)含鐵巖系地層(磁鐵石膏巖段)中(原認(rèn)為屬于布倫闊勒群)碎屑鋯石U-Pb同位素年齡測(cè)定結(jié)果表明，3組年輕的碎屑鋯石(Pb206/U238年齡為505～507 Ma)提供了原巖地層形成時(shí)代的信息。如果說這3組年輕的碎屑鋯石年齡的重復(fù)性還不具有代表性的話，那么，46組510～540 Ma的年齡數(shù)值及峰值年齡，則表明含鐵巖系的形成時(shí)代不早于510 Ma。結(jié)合前人對(duì)原認(rèn)為屬于布倫闊勒群地層變質(zhì)年代的厘定(張傳林等，2007)，初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)鐵礦的成礦時(shí)代應(yīng)為早古生代，而不是前人所認(rèn)為的前寒武紀(jì)。并且認(rèn)為該套含鐵巖系不屬于古元古界布倫闊勒群，結(jié)合其具有明顯的地層蓋層性質(zhì)的宏觀特征，認(rèn)為該套含鐵巖系應(yīng)從原古元古界布倫闊勒群中劃分出來。

圖9 老并礦區(qū)黑云片巖碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.9 SHRIMP U-Pb concordant diagram for zircons from Biotite-quartz schist in Laobing area

5 賦礦地層的形成時(shí)代探討

布倫闊勒巖群馬爾洋組為新劃分出的古生代地層，為塔什庫爾干地區(qū)鐵礦床的主要賦礦地層，在其中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了贊坎、老并、莫喀爾、吉爾鐵克溝、葉里克等大型磁鐵礦床，該區(qū)的磁鐵礦石遠(yuǎn)景資源量在30～50億t；關(guān)于馬爾洋組時(shí)代歸屬，由于塔什庫爾干地區(qū)自然條件惡劣，野外地質(zhì)調(diào)研工作困難，尤其是該區(qū)地層系統(tǒng)研究比較薄弱，進(jìn)而導(dǎo)致在構(gòu)造單元?jiǎng)澐?、歸屬以及區(qū)域?qū)Ρ壬洗嬖诜制?。其中，關(guān)于布倫闊勒巖群的形成時(shí)代目前主要有二種觀點(diǎn)。

(1)其屬于喀喇昆侖地層區(qū)的基底單元，為一套以碎屑巖為主的副變質(zhì)巖石地層單位。汪玉珍(1985)等將該套地層時(shí)代定為元古代。2000年新疆地調(diào)院第二地質(zhì)調(diào)查所在1∶5萬班迪爾幅、下拉夫得幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中，將其進(jìn)一步細(xì)分為瓦恰巖組、五古力牙特巖組，部分劃為賽圖拉巖群塔米爾巖組，并在該套地層中獲得鋯石Pb-Pb蒸發(fā)法年齡為(1 174±35) Ma，時(shí)代應(yīng)定為薊縣紀(jì)(原定為長城紀(jì))。2004年，河南省地調(diào)院在1∶25萬克克吐魯克幅、塔什庫爾干塔吉克自治縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作時(shí)，根據(jù)布倫闊勒巖群變質(zhì)程度達(dá)高角閃巖相，變形強(qiáng)烈，與區(qū)內(nèi)僅輕微變質(zhì)或未變質(zhì)且常含豐富微古植物化石的長城系的總體面貌相差甚遠(yuǎn)，考慮到前蘇聯(lián)曾在西帕米爾與本群相當(dāng)?shù)淖冑|(zhì)巖系獲得鋯石U-Pb和全巖Rb-Sr等時(shí)線2 130～2 700 Ma的同位素年齡(潘裕生，1989)，并且由于區(qū)內(nèi)發(fā)育的含鐵建造是古元古代的一個(gè)典型建造，具全球性對(duì)比性，故將布倫闊勒巖群的形成時(shí)代置于古元古代。喬耿彪等(2015)在贊坎鐵礦區(qū)的Ⅰ礦體底板的含磁鐵斜長角閃片巖運(yùn)用SHRIMP方法進(jìn)行鋯石定年，斜長角閃片巖中巖漿結(jié)晶鋯石的的形成年齡為(1 845.0±11.0) Ma, 限定了地層的形成時(shí)代可能晚于(1 845.0±11.0) Ma。再根據(jù)次斜長花崗斑巖侵入體的形成年齡(544.5±4.7) Ma, 限定地層的形成時(shí)代要早于(544.5±4.7) Ma。因此推測(cè)贊坎鐵礦區(qū)布倫闊勒巖群的形成年齡為1 845.0～544.5 Ma, 為元古宙。

(2)張傳林等(2007 )依據(jù)對(duì)塔什庫爾干縣附近泥質(zhì)片麻巖(麻粒巖相巖石)SHRIMP 及 LA-ICP-MS鋯石測(cè)年研究，認(rèn)為其屬于南昆侖地體的組成部分，為一套火山-沉積巖系，沉積于新元古代晚期—早古生代早期，是加里東期增生到北昆侖地體南緣的。楊文強(qiáng)等(2011)對(duì)西昆侖塔什庫爾干縣城以東出露的矽線石榴黑云片麻巖和石榴角閃片麻巖進(jìn)行了陰極發(fā)光圖像、微區(qū)原位LA-ICP-MS 微量元素分析和U-Pb 定年，研究表明其原巖的形成年齡分別不早于(253±2) Ma 和(480±8) Ma, 對(duì)應(yīng)的變質(zhì)時(shí)代為(220±2) Ma和(220±3) Ma, 并且認(rèn)為塔什庫爾干縣城以東的矽線石榴片巖-石英巖組合單元應(yīng)從原來的古元古代“布倫闊勒巖群”中劃分出來?？偟膩碚f, 由于布倫闊勒巖群分布較廣, 不同的研究者針對(duì)該巖群不同巖段區(qū)域變質(zhì)巖系的年代學(xué)測(cè)試結(jié)果不同, 主要集中于火山巖、矽線石榴黑云片麻巖和石榴角閃片麻巖的年代測(cè)試, 時(shí)間范圍從新太古代至晚古生代, 差異較大, 甚至需要對(duì)部分地段的巖群進(jìn)行解體。

在本次研究中，筆者分別在老并鐵礦區(qū)含鐵巖系的磁鐵石膏巖段(含礦巖段)內(nèi)進(jìn)行了長英質(zhì)片巖和黑云母石英片巖中的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年，結(jié)果表明含鐵巖系原巖形成時(shí)代為早古生代。結(jié)合楊文強(qiáng)等(2011)對(duì)西昆侖塔什庫爾干縣城以東出露的矽線石榴黑云片麻巖和石榴角閃片麻巖進(jìn)行的U-Pb 定年結(jié)果，與本區(qū)已有的年代學(xué)資料(呂增等，2007；張傳林等，2007)已發(fā)表的鋯石 U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)共同表明：不能將研究區(qū)含鐵巖系沉積時(shí)代繼續(xù)劃歸古元古代布倫闊勒巖群，而應(yīng)該從原古元古代“布倫闊勒巖群”中劃分出來，應(yīng)屬于新元古晚期—早古生代早期；同時(shí)，在野外地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，該套地層無論在變質(zhì)程度、變形特征、巖石組合特征、含鐵特征與布倫闊勒巖群都有明顯的不同。綜合認(rèn)為，該套地層應(yīng)屬早古生代馬爾洋組。

6 結(jié)論

(1)老并礦區(qū)內(nèi)含鐵巖系物源時(shí)代主要集中于510～540 Ma，且時(shí)代為530 Ma左右的鋯石大量出現(xiàn)，從而步認(rèn)為區(qū)內(nèi)含鐵巖系的形成時(shí)代不會(huì)早于510 Ma。

(2)從區(qū)內(nèi)典型礦床地質(zhì)特征來看，區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育一套特征獨(dú)特的膏-鐵建造組合，其礦物組合為硬石膏+石膏+磁鐵礦+黃鐵礦，其特征明顯的不同于目前世界上已發(fā)現(xiàn)的以沉積成礦作用為主的鐵礦床(SAMUELS.Goldich，1973； KLEIN C，2005；宋叔和等，1994；程裕淇等，1978；楊志達(dá)，1980；趙一楊等，1958；沈保峰，2010)，為一種較為特殊的含鐵建造類型。礦物同位素和鏡下鑒定結(jié)果均表明磁鐵礦主體為原生沉積成因，而不是由其他的鐵礦物經(jīng)變質(zhì)作用形成，礦床成因類型為海相火山沉積型鐵礦床。

(3)結(jié)合張傳林等對(duì)布倫闊勒巖群變質(zhì)年代的厘定，初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)含鐵巖系形成于早古生代，其形成時(shí)代與世界上已知典型的沉積型和沉積變質(zhì)型鐵礦床存在較大的差異。

(4)結(jié)合區(qū)域調(diào)查成果，并進(jìn)行地層對(duì)比，馬爾洋組與布倫闊勒巖群無論從巖石組合特征、變質(zhì)變形程度、地球化學(xué)特征、地球物理特征及含礦特征均有較大差異，因此，該套地層應(yīng)該從布倫闊勒巖群解體。

(5)通過對(duì)老并—吉爾鐵克—贊坎一帶開展的路線地質(zhì)調(diào)查及礦床對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該套地層和志留系溫泉組無論從變質(zhì)程度、變形特征、巖石組合特征、含鐵特征具有一定的相似性、可對(duì)比性，巖層變化具有一定的(吉爾鐵克溝的溫泉溝組發(fā)現(xiàn)有筆石化石)連續(xù)性，一定程度也為馬爾洋組劃為早古生代提供了佐證。

(6)老并鐵礦床與贊坎鐵礦與區(qū)域上分布的其他大型鐵礦成因相同,均形成于早古生代，賦礦巖系以黑云石英(石膏)片巖為主，鐵礦物以沉積磁鐵礦為主并與(硬)石膏、黃鐵礦同生為特征，其特征較為獨(dú)特，為沉積型鐵礦中的一種新的礦床模式，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)地處帕米爾高原，因而筆者將其命名為“帕米爾式”鐵礦床。