北準(zhǔn)噶爾杜熱一帶晚古生代巖漿巖地球化學(xué)、年代學(xué)及地質(zhì)意義

李咸陽　滕宇翔　鄭飛　王哲

摘? ?要：北準(zhǔn)噶爾杜熱地區(qū)大面積被第四系覆蓋，出露少量基性巖體，通過巖石化學(xué)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)，探討杜熱一帶新發(fā)現(xiàn)輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖復(fù)合巖體成礦意義，分析該區(qū)找礦潛力。輝長(zhǎng)巖微量元素顯示富集Rb，K，La，Sr，Ti，虧損Th，Ta，Zr，Hf；閃長(zhǎng)巖顯示富集Rb，K，La，Sr，虧損Nb，Ta，輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖稀土元素顯示島弧火山巖特征。測(cè)試獲得輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖形成年齡分別為（383.9±3.3） Ma和（386.2±3.8） Ma。

關(guān)鍵詞：北準(zhǔn)噶爾；鋯石U-Pb測(cè)年；杜熱

研究區(qū)位于西伯利亞板塊和哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊接合處，謝米斯臺(tái)-庫蘭卡孜干古生代島弧帶內(nèi)。夾持于阿爾曼太蛇綠巖帶與卡拉麥里蛇綠巖帶之間，本區(qū)位于阿爾曼太蛇綠巖帶北緣西部，南接準(zhǔn)噶爾盆地。研究區(qū)所在的東準(zhǔn)噶爾北緣地區(qū)經(jīng)歷拉張-閉合的多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在晚古生代期間經(jīng)歷了俯沖-碰撞到后碰撞-板內(nèi)環(huán)境的一套系列造山演化過程[1-3]，巖漿活動(dòng)極為強(qiáng)烈。研究區(qū)為低山丘陵與戈壁沖積平原間交互地貌，地形起伏平緩，切割弱，大面積第四系覆蓋導(dǎo)致該區(qū)工作程度較低。泥盆紀(jì)洋陸俯沖期，形成中晚泥盆世島弧型斑巖銅（金）礦，如喀臘蘇[4-5]、玉勒肯喀臘蘇[6]、卡拉先格爾[7]、希勒庫都克等礦床[8]，成巖成礦年齡多集中在374～381 Ma。本文通過對(duì)該區(qū)礦化蝕變帶侵入巖體年齡及成因類型綜合分析，為本區(qū)找礦突破提供新的幫助。

1? 地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)出露下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組、上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組淺海相-濱海相碎屑巖、火山碎屑巖夾熔巖沉積。上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組與下伏托讓格庫都克組呈不整合接觸，部分地段為斷層接觸。出露巖性為陸相噴發(fā)火山巖，以粗面質(zhì)火山巖為主，巖石組合主要為灰褐色粗面巖、石英粗面巖、粗面流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r、粗面質(zhì)火山角礫巖、粗面質(zhì)角礫凝灰?guī)r等。發(fā)育輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖等中基性侵入巖。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，為NW向和近EW向兩組斷裂，以中部近EW向斷裂規(guī)模較大，地表斷裂寬約數(shù)米，巖石較破碎，形成破碎帶，斷裂貫通巖體和圍巖。輝長(zhǎng)巖與閃長(zhǎng)巖組成復(fù)合侵入體透鏡狀侵入于下泥盆統(tǒng)托讓格庫都克組（圖1）。輝長(zhǎng)巖主要由斜長(zhǎng)石和普通輝石構(gòu)成，含少量石英。巖石中次生蝕變作用較明顯，主要為陽起石化、絹云母化及黝簾石化等。金屬礦物呈半自形-他形粒狀，粒徑較粗，呈星點(diǎn)狀分布。閃長(zhǎng)巖由斜長(zhǎng)石（78%）、鉀長(zhǎng)石（5%）、石英（2%）和暗色礦物（15%）及少量副礦物（磷灰石、磁鐵礦）組成。暗色礦物為由黑云母（5%）、普通角閃石（5%）、普通輝石（5%）組成（表1）。

2? 分析方法

鋯石樣品在新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所經(jīng)過單礦物分選，鋯石U-Pb同位素定年利用北京科薈測(cè)試技術(shù)有限公司的LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為ESINWR193 nm，ICP-MS為AnalytikjenaPlasmaQuant MSEliteICP-MS。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理（包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算）采用軟件ICPMSDataCal完成。鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算[9]。玻璃中元素含量推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)。U-Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ-1作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5-10個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次GJ-1。對(duì)于與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內(nèi)插方式進(jìn)行校正。鋯石樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot完成[10]。

3? 分析測(cè)試成果

鋯石多為無色透明，個(gè)別為淺黃色，呈較自形短柱狀和正方雙錐狀，顆粒晶形較為完整，陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間條帶結(jié)構(gòu)（圖2），表明其為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。從樣品測(cè)得同位素比值和年齡數(shù)據(jù)可見（表2），輝長(zhǎng)巖鋯石中Th含量為23×10-6～165×10-6、閃長(zhǎng)巖為56×10-6～133×10-6，輝長(zhǎng)巖U含量為140×10-6～1 178×10-6，閃長(zhǎng)巖為118×10-6～671×10-6，Th，U含量呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，且具較高的Th/U比值，輝長(zhǎng)巖為0.05～1.14、閃長(zhǎng)巖為0.1～0.57。鋯石微區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)共20個(gè)（輝長(zhǎng)巖11個(gè)、閃長(zhǎng)巖9個(gè)），所有數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布于諧和曲線附近，從圖3中可看出，分析測(cè)試的鋯石構(gòu)成比較集中的鋯石群，測(cè)得輝長(zhǎng)巖U-Pb年齡為386 Ma、閃長(zhǎng)巖U-Pb年齡為383 Ma，地質(zhì)時(shí)代屬中泥盆世。

4? 巖石地球化學(xué)特征

輝長(zhǎng)巖SiO2含量（42.84%～44.7%）較低，具相對(duì)高的Al2O3（17.09%～17.91%），F(xiàn)eOT （21.02%～23.31%），MgO（8.42%～9.53%），TiO2（1.52%～1.82%）和相對(duì)低的K2O（0.17%～0.42%），P2O5（0.17%～0.42%）；閃長(zhǎng)巖SiO2含量為53.60%～54.02%，具相對(duì)高的Al2O3（17.02～17.07%），Na2O（3.61%～3.67%），K2O（1.26%～1.33%），MgO（4.71%～4.78%）、FeOT（11.60%～12.73%）和相對(duì)低的P2O5（0.24%～0.25%），TiO2（0.92～0.99%）；

從圖中可看出（圖4），輝長(zhǎng)巖ΣREE為35.21×10-6～ 61.53×10-6，閃長(zhǎng)巖稀土總量ΣREE為82.13×10-6～82.87×10-6，輝長(zhǎng)巖呈Eu正異常，閃長(zhǎng)巖無明顯Eu異常，總體稀土分異不明顯，呈輕稀土富集的右傾模式。

從圖5中可看出，輝長(zhǎng)巖微量元素富集Rb，K，La，Sr，Ti，貧Th，Ta，Zr，Hf。閃長(zhǎng)巖微量元素富集Rb，K，La，Sr，貧Nb，Ta的特征。

5? 巖石成因及地質(zhì)意義

從圖6中可看出，輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖同屬鈉質(zhì)鈣堿性系列巖石[11]。巖石中Eu的稀土元素富集顯示含鈣造巖礦物的聚集，輝長(zhǎng)巖分異程度加大，堆積程度加強(qiáng)[12]，稀土分布右傾模式顯示與島弧火山巖構(gòu)造背景相似，Sr，Ti元素富集，反映俯沖板片流體與地幔巖漿的結(jié)合，輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖Nb/Ta比值（21～56）普遍較高，大于地殼巖石（10～12）和幔源巖石（15.5～19.5）[13-14]，反映巖漿來源于中深部地幔[15]。

俯沖板片在一定深度下（60～120 km）發(fā)生礦物相轉(zhuǎn)變，形成脫水流體并交代地幔楔，該流體交代幔巖不僅改變幔巖地球化學(xué)特征誘發(fā)熔融，且控制巖漿起源條件及巖漿結(jié)晶分異機(jī)制。大離子不相容元素（Rb，Ba，K，Sr）的脫水流體對(duì)幔巖交代、混染，使幔巖選擇性地富集這些元素，顯示島弧幔巖地球化學(xué)特征，鈣堿性火山巖系具有普遍的地球化學(xué)共性：貧高場(chǎng)強(qiáng)元素，極度富集大離子不相容元素。伴隨著弧火山活動(dòng)、沉積加積和弧體增生，弧地殼出現(xiàn)相應(yīng)的化學(xué)分帶。在地殼底部的加積增厚由鈣堿性巖漿分異結(jié)晶和礦物集合體（橄欖石＋輝石＋斜長(zhǎng)石＋角閃石）堆積完成，堆積成分相當(dāng)于輝長(zhǎng)巖。在地殼界面，鈣堿性巖漿的堆積相主要為斜長(zhǎng)石＋輝石＋角閃石＋磁鐵礦，其成分相當(dāng)于中性-中基性巖。張招崇等認(rèn)為中—晚泥盆世（390～375 Ma）東準(zhǔn)噶爾北緣為島弧環(huán)境成熟階段[16]，通過Rb，Ta，Yb元素特征對(duì)比，與島弧火山巖一致，通過R1，R2特征對(duì)比，輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖同屬破壞性活動(dòng)版塊邊緣產(chǎn)物。

前人在哈臘蘇銅礦鉆孔礦體石英脈中取得Re-Os年齡為（378.3±5.6） Ma[17]，在花崗閃長(zhǎng)斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（381±6） Ma[18]、（375.2±8.7）Ma和（217.9±4.2）Ma[19]，在玉勒肯哈臘蘇銅礦區(qū)斑狀花崗巖和石英二長(zhǎng)斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（381.6±2.5）Ma和（265.6±3.7）Ma[20]。在卡拉先格爾花崗閃長(zhǎng)斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（390.2±4.9）Ma和（393.3±4.8）Ma[21]；在索爾庫都克粗面英安斑巖中獲得鋯石U-Pb年齡為（387.6±1.8）Ma，早于粗面斑巖成巖時(shí)代[22]。由此推測(cè)，哈臘蘇銅礦、玉勒肯哈臘蘇銅礦、索爾庫都克銅礦為中泥盆世晚期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，礦區(qū)至少存在海西期和印支期兩期成巖成礦事件。海西期形成的銅礦體品位低，區(qū)內(nèi)存在中泥盆世構(gòu)造-巖漿和大量銅金礦化信息，印支期疊加成礦作用使該礦床進(jìn)一步富集，說明多期礦化疊加部位是今后尋找富礦的重點(diǎn)地段。

6? 結(jié)論

（1） 本區(qū)輝長(zhǎng)巖中獲得鋯石U-Pb年齡（383.9± 3.3）Ma；閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡（386.2±3.8） Ma，指示本區(qū)存在中泥盆世侵入巖活動(dòng)。

（2） 本區(qū)位于謝米斯臺(tái)-庫蘭卡孜干古生代島弧帶西延，區(qū)內(nèi)發(fā)育多處孔雀石化、黃銅礦化、輝銅礦化礦點(diǎn)，為有利的找礦區(qū)域。

（3） 海西期形成的銅礦體品位低，印支期疊加成礦作用使該礦床進(jìn)一步富集，尋找印支期斑巖體為本區(qū)找礦突破口。

參考文獻(xiàn)

[1] 何國(guó)琦，李茂松，劉德權(quán)，等.中國(guó)新疆古生代地殼演化及成礦[M].香港：香港文化教育出版社，1994.

[2] 董連慧，屈迅，朱志新，等.新疆大地構(gòu)造演化與成礦[J].新疆地質(zhì)，2010，28（4）：351-357.

[3] 李錦軼.新疆東部新元古代晚期和古生代構(gòu)造格局及其演變[J].地質(zhì)論評(píng)，2004，（3）：304-322.

[4] 吳淦國(guó)，薛春紀(jì)，溫長(zhǎng)順，等.新疆阿爾泰南緣東段哈臘蘇斑巖銅（鉬金）礦床地質(zhì)[J].礦床地質(zhì)，2006（S1）：87.

[5] 楊富全，閆升好，屈文俊，等.新疆哈臘蘇銅礦床Ⅰ號(hào)礦化帶流體包裹體和碳?xì)溲跬凰氐厍蚧瘜W(xué)[J].地學(xué)前緣，2010（2）：16.

[6] 相鵬，張連昌，徐興旺，等.新疆青河縣玉勒肯-哈臘蘇疊加改造型斑巖銅金（鉬）礦床地質(zhì)特征及成因[J].巖石學(xué)報(bào)，2012，28（8）：12.

[7] 萬博，張連昌.新疆阿爾泰東南緣卡拉先格爾銅礦帶含礦斑巖地球化學(xué)及其成礦意義[J].中國(guó)地質(zhì)，2006（3）：1000-3657.

[8] 趙路通，王京彬，王玉往，等.新疆索爾庫都克銅鉬礦床鋯石SHRIMP年代學(xué)及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào)，2015（2）：14.

[9] Richard，A，Stern，et al.Assessment of errors in SIMS zircon U-Pb geochronology using a natural zircon standard and NIST SRM 610 glass[J].Chemical Geology，2003：111-142.

[10] Ludwig K R.ISOPLOT 3.0：A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel.Berkeley Geochronology Center Special Publication[J].2003，4：1-70

[11] E.Ewart.The mineralogy and petrology of Tertiary- Recent orogenic volcanic rocks with special reference to the andesite-basaltic composition range，in Thorpe，R.S.ed. Andesites New York[J].John Wiley and Sons，1982，25-95

[12] 曹俊，徐義剛，邢長(zhǎng)明，等.塔里木北緣皮羌地區(qū)早二疊紀(jì)花崗質(zhì)巖體的成因：對(duì)塔里木大火成巖省 A 型花崗巖成因的啟示[J].巖石學(xué)報(bào)，2013，29（10）：3336-3352.

[13] Green T H.Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processesin the crust-mantle system[J].Chemical Geology，1995，120（3-4）：347-359.

[14] HofmannAW.Chemical differentiation of the Earth： the relationship between mantle，continental crust， and oceanic crust[J].Earth and Planetary Science Letters，1988，90（3）：297-314.

[15] TURNER S P，F(xiàn)ODEN J D，MORRISON R S.Derivation ofsomeAtype magmas by fractionation of basaltic magma：an example from the Padthaway Ridge，SouthAustalia.[J].Lithos，1992，28（2）：151-179.

[16] Zhang ZC，Zhou G， Kusky TM，et al.Late Paleozoic volcanic record of the eastern Junggar terrane，Xinjiang，northwestern China：Major and trace element characteristics，Sr-Nd isotopic systematics and implicationsfor tectonic evolution[J].Gondwana Research，2009，16（2）：201-215.

[17] 楊富全，閆升好，屈文俊，等.新疆哈臘蘇銅礦床Ⅰ號(hào)礦化帶流體包裹體和碳?xì)溲跬凰氐厍蚧瘜W(xué)[J].地學(xué)前緣，2010，17（2）：359-374.

[18] Zhang Z，Yan S，Chen B，et al.SHRIMP zircon U-Pb dating for subduction-related granitic rocks in the northern part of east Jungaar，Xinjiang[J].中國(guó)科學(xué)通報(bào)：英文版，2006，51（8）：952-962.

[19] 吳淦國(guó).新疆北部主要斑巖銅礦帶[M].北京：地質(zhì)出版社，2008，1-345.

[20] 趙戰(zhàn)鋒，薛春紀(jì)，張立武，等.新疆青河玉勒肯哈臘蘇銅礦區(qū)酸性巖鋯石U-Pb法定年及其地質(zhì)意義[J].礦床地質(zhì)，2009（4）：9.

[21] 相鵬，張連昌，吳華英，等.新疆青河卡拉先格爾銅礦帶Ⅱ-Ⅲ礦區(qū)含礦斑巖鋯石年齡及地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào)，2009（6）：10.

[22] 趙路通，王京彬，王玉往，等.新疆索爾庫都克銅鉬礦床鋯石SHRIMP年代學(xué)及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào)， 2015（2）：14.

Geochemistry， Chronology and Geological Significance of Late Paleozoic Magmatic

Rocks in Dure Area， Northern Junggar， Xinjiang

Li Xianyany， Teng Yuxiang， Zheng Fei， Wang Zhe

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi， Xinjiang， 830000， China）

Abstract： there are a few basic rocks in the Quaternary overlying area of the dure area， northern Junggar. In this paper， a new composite rock body of gabbro and diorite has been discovered in the dure area， based on petrochemistry， geochemistry and isotopic chronology， its significance for mineralization and prospecting potential are discussed. The gabbro micronutrient show enrichment of Rb， K， La， Sr， TI and deficiency of Th， Ta， Zr， HF， while the diorite shows enrichment of Rb， K， La， SR and deficiency of NB， Ta， the rare earth elements of gabbro and diorite show the characteristics of island arc volcanic rocks. The ages of gabbro and diorite are （383.9 ± 3.3） Ma and （386.2 ± 3.8） Ma， respectively.

Key words： Northern Junggar; Zircon U-Pb dating; Dure

項(xiàng)目資助：中央引導(dǎo)地方科技資專項(xiàng)資助項(xiàng)目（ZYYD2023A12）、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2022D01A288）聯(lián)合資助

收稿日期：2023-11-29；修訂日期：2024-01-02

第一作者簡(jiǎn)介：李咸陽（1971-），男，江蘇豐縣人，高級(jí)工程師，本科，1998年畢業(yè)于西安工程學(xué)院資源系地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)，現(xiàn)主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作；E-mail： 1574969864@qq.com

通訊作者：滕宇翔（1993-），男，本科，資源勘查工程專業(yè)；E-mail： 21168280@qq.com