金鴻山銅鉬礦床賦礦巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡及意義

劉 軍，袁海潮，郭文波，劉 敏，黃 波，李大吉，石明科

(1. 西安西北有色物化探總隊(duì)有限公司，西安 710068；2. 貴州有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州都勻 558000)

阿爾金斷裂帶是分割塔里木地塊與柴達(dá)木地塊的斷裂構(gòu)造(圖1)，是塔里木地塊漫長(zhǎng)地質(zhì)演化中拉張、裂解、碰撞等構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)物[1]；沿阿爾金走滑斷裂發(fā)育有一系列和鉀質(zhì)堿性巖密切共生的銅鉬(金、銀、鎳等)礦床。由于賦礦巖體普遍發(fā)生蝕變，因而需要用一種既能精確定年又抗后期熱液事件干擾的定年方法測(cè)定賦礦巖體的形成時(shí)代。鋯石U-Th-Pb定年可精確測(cè)定形成時(shí)代[2-9]，而鋯石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性強(qiáng)及鋯石中Pb擴(kuò)散的封閉溫度較高；因此，本文用鋯石LA-ICP-MS U-Pb法定年分析賦礦巖體形成時(shí)代，對(duì)深入了解青藏高原北部邊緣與鉀質(zhì)堿性巖有關(guān)礦床時(shí)空分布特征及阿爾金走滑斷裂活動(dòng)有著重要意義。

1 地質(zhì)概況

賦礦巖體在區(qū)域大地構(gòu)造位于秦祁昆中央造山系的阿爾金構(gòu)造帶(Ⅱ)和柴達(dá)木—西秦嶺微地塊，柴達(dá)木地塊與阿爾金構(gòu)造帶交界處(圖1)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，阿爾金斷裂從工作區(qū)北西部穿過，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為加里東期中酸性侵入巖。

圖1 金鴻山構(gòu)造背景略圖Fig.1 Tectonic setting in the Jinhongshan1—地層界線；2—斷層及其編號(hào)；3—推測(cè)斷層；4—工作區(qū)范圍；F1—阿爾金山北緣斷裂;F2—阿爾金斷裂；Ⅰ-1—塔里木東南新生代斷陷盆地；Ⅰ-2—阿爾金北緣地塊；Ⅱ-1—紅柳溝-拉配泉加里東期結(jié)合帶(阿爾金構(gòu)造帶)；Ⅱ-2—索爾庫(kù)里新生代走滑拉分盆地(阿爾金構(gòu)造帶)

柴達(dá)木地塊是一個(gè)夾持在祁連山(南)和昆侖山(北)褶皺帶之間的前震旦紀(jì)地塊，其西北側(cè)以阿爾金斷裂帶與塔里木地塊相鄰，向東插入西秦嶺帶。主體部分被中、新生界地層所覆蓋，較老的基巖露頭只在盆地北緣見到。地塊基底為元古界的變質(zhì)基底，從下至上為角閃質(zhì)混合巖、斜長(zhǎng)角閃巖等各種片巖及大理巖等三個(gè)巖組。蓋層為震旦系紫紅色砂礫巖、砂頁(yè)巖夾冰磧巖及白云巖。阿爾金斷裂帶既是銜接不同大地構(gòu)造單元的老斷裂，又是切割不同地貌單元的新活動(dòng)斷裂，具多期性活動(dòng)的特點(diǎn)。

區(qū)內(nèi)地層以元古界分布最廣，其次為侏羅系地層，少量石炭系和古近系—新近系地層。元古界由薊縣系(Jx)和青白口系(Qb)組成，碳酸鹽巖—碎屑巖建造經(jīng)過不同變質(zhì)程度的一系列變質(zhì)巖；石炭系(C)為碎屑巖—碳酸鹽巖建造；侏羅系(J)地層中、下侏羅統(tǒng)為陸相含煤沉積，上侏羅統(tǒng)為紅色建造；古近系(E)—新近系(N)為一套以碎屑巖為主的沉積建造。

2 巖石學(xué)特征

金鴻山位于工作區(qū)北西部，阿爾金斷裂南側(cè)，巖體由石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、及少量二長(zhǎng)花崗巖等組成，主要呈巖株侵入薊縣系索爾庫(kù)里群斯米爾布拉克組地層中，地表出露約10 km2，由于靠近阿爾金斷裂，普遍發(fā)生變質(zhì)作用和破碎變形等現(xiàn)象。

1)碎裂細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖：灰色，主要為細(xì)粒結(jié)構(gòu)、變余細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，具脆性變形，部分礦物破碎細(xì)粒化，光性異常，呈碎裂結(jié)構(gòu)(圖2)。主要由斜長(zhǎng)石、少量角閃石、石英及微量金屬礦物等組成；斜長(zhǎng)石65%～70%，多為破碎后的它形粒狀，粒徑0.5～2 mm，發(fā)生了絹云母化，邊部顆粒0.1～0.3 mm，分布較均勻。角閃石15%～20%，粒徑0.5～2 mm，綠色柱粒狀，雜亂分布，少數(shù)有破碎現(xiàn)象。石英10%～15%，粒徑0.5～3 mm，變形后為細(xì)小粒狀集合體，強(qiáng)波狀消光。

2)細(xì)粒暗色閃長(zhǎng)巖：灰綠色，主要為半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造及微顯片理構(gòu)造(圖3)。主要為角閃石，其次為斜長(zhǎng)石，少量斜輝石、榍石及微量金屬礦物等；角閃石約為55%，多呈半片形近等粒狀，粒徑0.15～0.8 mm，多數(shù)0.2～0.4 mm，長(zhǎng)徑略顯定向,顆粒較粗,包裹有細(xì)粒斜長(zhǎng)石；斜長(zhǎng)石約占35%，它形近等粒狀,一般0.1～0.4 mm，分布于角閃石粒間；斜輝石，它形粒狀，粒徑0.2～0.5 mm，零星散布于角閃石粒間，約為2%；榍石，微呈隱晶狀集合體，少見它形細(xì)粒狀，粒徑<0.05 mm，集合體呈稀散分布，約占3%～5%。

圖2 碎裂石英閃長(zhǎng)巖40Xd=5 mm正交Fig.2 Broken quartz diorite 40Xd=5 mm orthogonal(incanus is plagioclase，brilliant is amphibole)(灰白色是斜長(zhǎng)石，暗色是角閃石)

圖3 細(xì)粒暗色閃長(zhǎng)巖單偏光×50Fig.3 Fine dark diorite monopolarization×501—角閃石；2-斜長(zhǎng)石；3-輝石；4-金屬礦物

3)碎裂細(xì)粒角閃二長(zhǎng)花崗巖：灰色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)、變余細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀、片麻狀構(gòu)造。主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和少量石英、角閃石等組成；礦物多破碎，但碎粉物者較少，呈碎裂結(jié)構(gòu)。鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石含量相當(dāng)，約占60%，并發(fā)生了絹云母化，破碎后呈它形粒狀，呈碎粒集合體狀，粒徑0.2～2 mm，雜亂分布。石英占15%～20%，呈碎粒狀，粒徑0.1～1 mm，具波狀消光，呈集合體狀散布。角閃石含量約為5%，呈它形粒狀，綠色，粒徑0.5～2 mm，呈大致的條帶狀分布。碎粉物約占10%～15%，成分是長(zhǎng)英質(zhì)，粒徑小于0.05 mm，呈條帶狀分布，少數(shù)散布于長(zhǎng)石之間。

金鴻山銅鉬礦賦礦巖體為石英閃長(zhǎng)巖，主要由斜長(zhǎng)石、少量角閃石、石英等組成，微量礦物有磁鐵礦、鋯石及金屬礦物等；礦化主要為細(xì)脈浸染狀產(chǎn)于石英閃長(zhǎng)巖接觸帶中；本次用于同位素測(cè)試的樣品采自于金鴻山北坡分布面積較大的石英閃長(zhǎng)巖，以確保樣品代表性。

3 賦礦巖體鋯石LA-ICP-MS定年

分析樣品質(zhì)量約5 kg，先在實(shí)驗(yàn)室將樣品粉碎至80～100目，經(jīng)常規(guī)浮選和磁選方法分選后得到約200粒鋯石。在雙目鏡下選出晶型較完好的鋯石作為測(cè)定對(duì)象。將鋯石樣品置于DEVCON環(huán)氧樹脂中，待固結(jié)后拋磨至鋯石粒徑的大約二分之一，使鋯石內(nèi)部充分暴露，然后進(jìn)行鋯石顯微(反射光和透射光)照相、CL顯微圖像研究及U-Pb定年分析。

鋯石的陰極發(fā)光(CL)照相在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試點(diǎn)的選取首先根據(jù)鋯石反射光和透射光照片進(jìn)行初選，再與CL照片對(duì)比，力求避開內(nèi)部裂隙和包裹體，以獲得盡可能準(zhǔn)確的年齡信息。

LA-ICP-MS法鋯石U-Pb年齡測(cè)定在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)試儀器為Agilent 7500型ICP-MS和德國(guó)Lambda Physik公司的ComPex102 ArF準(zhǔn)分子激光器以及MicroLas公司的GeoLas 200M光學(xué)系統(tǒng)。激光束斑直徑為30 μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。實(shí)驗(yàn)中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，用美國(guó)國(guó)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)NIST SRM 610進(jìn)行儀器最佳化，采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，數(shù)據(jù)采集選用一個(gè)質(zhì)量峰一點(diǎn)的跳峰方式，每完成4～5個(gè)測(cè)點(diǎn)的樣品測(cè)定，加測(cè)標(biāo)樣一次。在15～20個(gè)鋯石樣品分析點(diǎn)前后各測(cè)2次NIST SRM 610。鋯石年齡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，元素含量采用NIST SRM 610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)；同時(shí)采用Glitter 4.0程序?qū)︿喪耐凰乇戎?、元素含量及U-Pb表面年齡進(jìn)行計(jì)算，并按照Andersen(2002)的方法，用LAM-ICP-MS Common Lead Correction 3.15對(duì)其進(jìn)行了普通鉛校正[10]，年齡計(jì)算及諧和圖采用Isoplot 3.0完成。

石英閃長(zhǎng)巖中鋯石呈無色透明柱狀，本文分析了30個(gè)鋯石分析點(diǎn)，其中4個(gè)分析點(diǎn)諧和度小于90%，在計(jì)算年齡時(shí)排除表1，一個(gè)分析點(diǎn)明顯小于其它鋯石主要年齡，被認(rèn)為屬鉛丟失，在計(jì)算時(shí)也排除。鋯石中Th/U比值為0.22～0.70，平均0.57，為典型巖漿鋯石[11]，鋯石年齡數(shù)據(jù)集中于461.9～482.5 Ma，得出該樣品的諧和年齡值為(475.4±3.9) Ma，加權(quán)平均年齡為(475.1±2.3) Ma(圖4)。

表1 鋯石LA-ICP-MS U-Pb法測(cè)定數(shù)據(jù)

圖4 金鴻山序列侵入巖鋯石年齡諧和圖Fig.4 Zircon concordia diagram for Jinhongshan

4 討論

金鴻山銅鉬礦賦礦巖體中鋯石晶形完好，陰極發(fā)光(CL)圖環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，不同環(huán)帶測(cè)得的年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致(圖2)，表明不同顏色鋯石是同一時(shí)期形成，鋯石明、暗分明環(huán)帶可能主要由于U、Y含量不同造成[11]。

金鴻山北坡賦礦石英閃長(zhǎng)巖體鋯石U-Pb年齡為(475.4±2.3) Ma，MSWD:2.5。表明石英閃長(zhǎng)巖主要為加?xùn)|期形成，沿阿爾金走滑斷裂帶分布的一系列含礦及非礦巖體，我們獲得的賦礦巖體鋯石年齡與王永和獲得的阿爾金山斷裂上測(cè)試的石英閃長(zhǎng)巖(465.4±2.9) Ma[1，12-13]，在誤差范圍內(nèi)一致，表明沿阿爾金斷裂發(fā)生了強(qiáng)烈的加里東期巖漿活動(dòng)。

阿爾金斷裂走向北東東，長(zhǎng)度超過1 600 km，累計(jì)錯(cuò)位達(dá)400 km，形成于元古代，切穿了巖石圈地幔，具多期活動(dòng)特點(diǎn)，是塔里木地塊和柴達(dá)木地塊漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化中拉張、裂解、碰撞等構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物[1，13-14]。由于阿爾金斷裂帶切穿了巖石圈地幔，加里東期板塊俯沖—碰撞引起軟流圈并沿切穿巖石圈地幔的阿爾金斷裂帶上涌和部分巖石圈熔融[12]，沿?cái)嗔褞纬梢幌盗屑永飽|期賦礦與非賦礦巖體，因此，沿阿爾金斷裂帶分布的金鴻山賦礦巖體巖漿作用與板塊俯沖—碰撞的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)。

5 結(jié)論

1)金鴻山賦礦巖體鋯石CL環(huán)帶發(fā)育，不同環(huán)帶U-Pb年齡基本相同，因此，環(huán)帶構(gòu)造主要由于鋯石中U、Y等含量變化造成。

2)金鴻山賦礦巖體形成時(shí)代為(475.1±2.3) Ma，形成時(shí)代及其沿阿爾金走滑斷裂帶分布鉀質(zhì)堿性巖體的鋯石年齡在誤差范圍內(nèi)一致，屬中奧陶世，為加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)物。含礦巖體與板塊俯沖—碰撞的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)的阿爾金走滑斷裂有成因聯(lián)系。