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1 现代地质 GEOSCIENCE 第 31 卷第 4 期 2017 年 8 月 Vol 31 No 4 Aug 2017 新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石 U Pb 年龄岩石地球化学特征及地质意义李远友 1, 刘国仁 2,3, 于秀斌 4, 李彦 5, 祁世军 3, 李强 6 3, 金建斌 (1 山东省第四地质矿产勘查院, 山东潍坊 ;2 中国科学院新疆生态与地理研究所, 新疆乌鲁木齐 ; 3 新疆维吾尔自治区地质矿产研究所, 新疆乌鲁木齐 ; 4 中国冶金地质总局第一地质勘查院, 河北三河 ;5 河北省地矿局探矿技术研究院, 河北三河 ; 6 中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室, 北京 ) 摘要 : 加玛特金铜矿位于准噶尔北缘, 矿体赋存于辉长岩与北塔山组玄武岩接触带石英闪长岩及其接触带, 矿体呈脉状和透镜状, 成矿与辉长岩和石英闪长岩有关围岩蚀变主要有绿帘石化黑云母化绿泥石化碳酸盐化磁铁矿化获得辉长岩锆石 LA ICP MSU Pb 年龄为 380Ma, 限定金铜矿化略晚于 380Ma 辉长岩的 Th Nb Ta Ti Nd 和 Zr 呈负异常,Rb K Pb 和 P 为正异常,LREE 表现为相对富集的右倾型分布模式和弱负铕异常到无铕异常, 表明辉长岩为中泥盆世俯冲消减环境的产物, 形成于岛弧环境原始岩浆来源于受俯冲物质交代的地幔楔和软流圈的混合体, 岩浆经历了一定程度的演化, 并受到弱的地壳物质混染关键词 : 辉长岩 ; 地球化学 ; 锆石 U Pb 年龄 ; 加玛特矿区 ; 新疆准噶尔北缘中图分类号 :P 文献标志码 :A 文章编号 : (2017) ZirconU PbAgeandGeochemistryofGabbrofrom JiamateAu CuOre DistrictinNorthernJunggar,ChinaandTheirGeologicalSignificance LIYuanyou 1,LIUGuoren 2,3,YUXiubin 4,LIYan 5,QIShijun 3,LIQiang 6,JINJianbin 3 (1 TheNo 4InstituteofGeologyandMineralExplorationofShandongProvince,Weifang,Shandong ,China; 2 XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi,Xinjiang ,China; 3 XinjiangUygurAutonomousRegionInstituteofGeologyforMineralResources,Urumqi,Xinjiang ,China; 4 TheFirstGeologicalInstituteofChinaMetalurgicalGeologyBureau,Sanhe,Hebei ,China; 5 InstituteofProspectingTechnologyResearchofHebeiBureauofGeology,Sanhe,Hebei ,China; 6 KeyLaboratoryofMetalogenyandMineralAsesmentofMinistryofLandandResources,InstituteofMineralResources, ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing ,China) Abstract:JiamateCu AudepositislocatedinthenorthernmarginofJunggar.Theorebodiesarehostedinthe contactzoneofgabbroandbasaltofthebeitashanformation,aswelaswithinthequartzdioriteandcontact zone.orebodiesoccurasveinandlenticularshape,andmineralizationarerelatedtoquartzdioriteandgabbro. Themainwalrockalterationsincludeepidotization,biotitization,chloritization,carbonatization,andmagnetite mineralization.la ICP MSzirconU Pbdatingofgabbroyieldstheageof380Ma,whichconstrainstheageof Cu Aumineralizationlaterthan380Ma.ThegabbrosamplesshownegativeanomaliesofTh,Nb,Ta,Ti,Nd andzr,aswelaspositiveanomaliesofrb,k,pbandp.combinedwiththeenrichmentoflreeandslightly 收稿日期 : ; 改回日期 : ; 责任编辑 : 戚开静基金项目 : 新疆维吾尔自治区天山英才培养工程项目 ; 新疆维吾尔自治区 2014 年国家高层次人才特殊支持计划项目 ; 国土资源公益性行业科研专项经费项目 ( ) 作者简介 : 李远友, 男, 高级工程师,1963 年出生, 矿产普查与勘探专业, 从事矿产勘查及区域地质研究工作 Emai:liyuanyou2008@163 com 通信作者 : 刘国仁, 男, 教授级高级工程师, 博士,1965 年出生, 矿产普查与勘探专业, 从事矿产勘查及成矿预测研究 @qq com

2 652 现代地质 2017 年 negativetozeroeuanomalies,weproposethegabbroisrelatedtosubductionprocesandwasformedinanisland arcseting.theprimitivemagmaoriginatedfromamixtureofmantlewedgethatwasmodifiedbythesubduction materialandtheasthenosphere.themagmawasevolvedandhadexperiencedweakcrustalcontaminations. Keywords:gabbro;geochemistry;zirconU Pbage;Jiamateoredistrict;NorthernJunggar,Xinjiang 0 引言炭统哈尔加乌组 ( 图 1) 中上奥陶统为碳酸盐岩建造托让格库都克组为一套浅海相火山碎屑新疆准噶尔北缘位于西伯利亚板块和哈萨克夹少量陆源碎屑沉积建造北塔山组以基性 - 中斯坦准噶尔板块的结合部位, 是中亚造山带的基性火山岩火山碎屑岩为主, 火山碎屑沉积岩组成部分, 经历了复杂的构造演化和多期次岩浆次之, 夹少量超基性火山岩碳酸盐岩建造第活动, 是铜镍钼金铁成矿的有利地段一段以玄武安山质凝灰岩沉凝灰岩和玄武安山已发现了喀拉通克大型铜镍矿哈腊苏中型铜矿岩为主, 夹少量安山岩 ; 第二段是区内主要的含玉勒肯哈腊苏中型铜 ( 钼 ) 矿索尔库都克中型铜矿层位, 以玄武岩橄榄玄武岩辉斑玄武岩及钼矿希勒库都克小型铜钼矿乔夏哈拉小型铁玄武质玄武安山质凝灰岩为主, 局部发育苦橄铜金矿老山口小型铁铜金矿加玛特小型金铜岩 [3-4] 蕴都喀拉组为中酸性火山岩夹火山碎屑矿科克库都克小型金矿阿克塔斯小型金矿岩上泥盆统卡希翁组为滨 - 浅海相夹陆相火山萨尔布拉克中型金矿等矿床类型主要有岩浆型碎屑沉积, 局部有陆相玄武岩流纹岩姜巴斯矽卡岩型斑岩型和造山型加玛特金铜矿位于套组以酸性火山碎屑沉积岩为主, 夹正常沉积岩老山口铁铜金矿区托斯巴斯套南矿段南东 130 方和少量火山碎屑岩建造上石炭统哈尔加乌组为位约 4km 处, 位于青河县城南西 218 方位约 31 砾岩砂砾岩夹英安岩凝灰岩二叠系为陆内 km 处, 行政区划属青河县该矿床赋存于中泥盆河湖相磨拉石沉积建造统北塔山组中, 矿体分布于辉长岩与北塔山组玄区域侵入岩分布广泛, 以酸性岩为主, 主要武岩接触带石英闪长岩及其接触带, 矿体呈脉岩石类型有闪长岩石英闪长岩花岗闪长岩 [1] 状和透镜状杜超辉等描述了矿床地质特征, 二长花岗岩钾长花岗岩正长岩等岩浆侵入总结了找矿标志该矿区矿体与侵入岩的关系活动的时代主要为中泥盆世晚石炭世和早二侵入岩地球化学特征成岩成矿时代矿床成因叠世 [5] 和成矿构造环境等问题至今尚未解决, 影响了矿矿区出露地层为中泥盆统北塔山组第二段 ( 图床模型构建本文在野外地质调查基础上, 对与 2), 整体呈北西向条带状分布, 为一套基性火山成矿有密切关系的辉长岩进行了锆石 LA ICP MS 熔岩火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩, 主要岩性 U Pb 年龄测定, 对其主量元素稀土元素和微量为玄武岩安山质玄武岩辉斑玄武岩晶屑凝元素进行研究, 探讨了成岩成矿时代岩浆来源灰岩岩屑晶屑凝灰岩等 ; 局部见有凝灰质砂岩和形成的构造环境, 以期为进一步研究加玛特铜凝灰质粉砂岩凝灰质岩屑砂岩凝灰质砾岩, 金矿的成因和成矿过程区域成矿规律总结提供安山岩呈不规则条带状透镜体分布依据矿区紧邻区域性大断裂, 断裂贯穿矿区, 其南侧北西向北北西向次级断裂是区内主要控矿 1 地质背景及矿床特征构造北西向次级断裂规模较大, 走向长一般超加玛特金铜矿床位于新疆青河县境内, 紧邻过 2km, 断裂破碎带宽几米至 10 余米 ; 北北西向卡拉先格尔断裂, 大地构造上位于哈萨克斯坦次级断裂规模较小, 延长 300m 左右, 破碎带宽准噶尔板块的准噶尔北缘活动陆缘中的萨吾尔晚 10~50m 古生代岛弧带 [2] 矿区内侵入岩以中酸性侵入岩为主, 次为基区域出露地层主要为奥陶系, 下泥盆统托让性岩岩性主要为二长闪长岩二长岩石英闪格库都克组, 中泥盆统北塔山组蕴都喀拉组, 长岩花岗闪长岩二长花岗岩花岗斑岩辉上泥盆统卡希翁组, 下石炭统姜巴斯套组, 上石长岩等矿区内与金铜矿化关系密切的侵入岩

第４期李远友等新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石ＵＰｂ年龄岩石地球化学特征及地质意义６５３图１加玛特金铜矿区域地质矿产图据新疆地质矿产勘查与开发局第四地质大队资料修改Ｆ１ＲｃｄｍｒｍｆｈＪｍＣｕＡｕｄｓ１第四系下石炭统姜巴斯套组３中泥盆统北塔山组４下泥盆统托让格库都克组５二长花岗岩６钾长花岗岩７辉长岩８石英二长岩９石英

3 第４期李远友等新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石ＵＰｂ年龄岩石地球化学特征及地质意义６５３图１加玛特金铜矿区域地质矿产图据新疆地质矿产勘查与开发局第四地质大队资料修改Ｆ１ＲｃｄｍｒｍｆｈＪｍＣｕＡｕｄｓ１第四系下石炭统姜巴斯套组３中泥盆统北塔山组４下泥盆统托让格库都克组５二长花岗岩６钾长花岗岩７辉长岩８石英二长岩９石英闪长岩１晚石炭世二长花岗岩１１晚石炭世石英闪长岩１地质界线１３岩相界线１４压扭性断裂１５平移断裂１６性质不明断裂１７背斜１８复式向斜１９矿床点及编号 ①托库特拜金矿床 ②托斯巴斯套铁铜矿床 ③托斯巴斯套南金矿点 ④加玛特金铜矿床 ⑤哈旦孙铁矿床为辉长岩和闪长岩类侵位于中泥盆统北塔山组英闪长岩及其接触带矿区共圈定５个工业金中呈岩株岩脉岩枝状规模变化较大一个低品位矿体及多个矿化体图铜矿体１ｍ长８３５ｍ走向北西矿体呈脉状似层状透镜状１号金铜矿体产于般宽９１与矿化关系密切矿体主要分布于辉长岩与玄武岩接触带石辉长岩脉与玄武岩的外接触带容矿岩石为绿帘石化含磁铁矿玄武岩长约８ｍ推断垂直延深

4 现６５４代地质１７年图加玛特金铜矿区地质略图据新疆地质矿产勘查开发局第四地质大队资料修改１４ＦＳｍｆｄｃｍｆｈＪｍＣｕＡｕｄｓ１ｍ平均视厚度为４５８ｍ１５号金铜矿体为１５１１７矿体中伴生银品位一般为７９低品位矿体中金品位为８１５６为隐伏矿体矿体长约８ｍ推断垂直延深８３ｍ平均视厚度为３９９ｍ１个低品位矿体为陡铜品位为４６少量矿体伴生磁倾矿体矿体多为单工程控制推断长度５１５铁矿化围岩热液蚀变主要有绿帘石化黑云母ｍ推断垂直延深５１ｍ矿石构造主要为细粒浸染状团块状局部钻孔中见稠密浸染致密块状及脉状构造脉宽化绿泥石化碳酸盐化磁铁矿化样品特征及测试方法５ｃｍ矿石结构主要为它形粒状结构它形１测年样品及测试方法半自形粒状结构较少矿石中金属矿物主要为在地表采集了１件与成矿有关的辉长岩样品黄铁矿黄铜矿磁铁矿孔雀石次为褐铁矿进行锆石ＬＡＩＣＰＭＳＵＰｂ年龄测定坐标为东经８１北纬４６６５４矿石中非金属矿物主要有石英斜长石角闪石９辉石绿帘石黑云母绿泥石方解石工业ＪＭＴ１４１辉长岩呈黑绿色块状构造半自形矿体中Ｃｕ平均品位６９５金平均品位粒状结构主要由角闪石１１５单斜辉

第４期李远友等新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石ＵＰｂ年龄岩石地球化学特征及地质意义６５５图３金铜矿化及辉长岩显微照片Ｆ３ＰｈｍｃｒｒｈｓｆｈｄｃｒｍｒｚｄｂｂｒＡ金铜矿化Ｂ辉长岩Ａｍ角闪石Ｃｘ普通辉石Ｐ斜长石Ｂ黑云母石３３５斜长石５５５少量黑上都是平坦的进而可以获得高精度的数据均云母

5 第４期李远友等新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石ＵＰｂ年龄岩石地球化学特征及地质意义６５５图３金铜矿化及辉长岩显微照片Ｆ３ＰｈｍｃｒｒｈｓｆｈｄｃｒｍｒｚｄｂｂｒＡ金铜矿化Ｂ辉长岩Ａｍ角闪石Ｃｘ普通辉石Ｐ斜长石Ｂ黑云母石３３５斜长石５５５少量黑上都是平坦的进而可以获得高精度的数据均云母３及副矿物等组成其中辉石呈半６３８３５匀锆石颗粒７ＰｂＰｂ６ＰｂＵ７ＰｂＵ的测自形短柱状大小５１ｍｍ１１５ｍｍ试精度均为 σ 左右对锆石标准的定年精边缘裂隙及解理缝均已发生绿泥石及滑石化蚀度和准确度在１ σ 左右ＬＡＭＣＩＣＰＭＳ激光变仅在中心保留新鲜辉石少量辉石中可见褐剥蚀采样采用单点剥蚀的方式锆石ＵＰｂ定年以红色角闪石角闪石呈半自形长柱状少数为自锆石ＧＪ１为外标ＵＴｈ含量以锆石Ｍ１７Ｕ９３形的六边形及菱形大小悬殊大者可达５ｍｍ１６Ｔｈ４３９１６ＴｈＵ４７５６为外标进１５ｍｍ小者仅ｍｍ３ｍｍ多已蚀变为行校正在测试过程中每测定１个样品点后前绿泥石偶见呈辉石反应边斜长石呈半自形长后重复测定３个锆石标样个ＧＪ１和１个Ｐｓｖ板状大小多为５ｍｍ１５ｍｍ均已发生绢云ｃ进行校正数据处理采用ＩＣＰＭＡＤＣ４３程母化高岭土化和黝帘石化蚀变部分仍保留晶４Ｐｂ序测试过程中绝大多数分析点６Ｐｂ形图３１未进行普通铅校正４Ｐｂ由离子计数器检采集辉长岩测年样品约３ｋ首先用水将样测４Ｐｂ含量异常高的分析点可能受包体等普通铅品表面清洗并晾干粉碎至８目然后经过用水的影响对４Ｐｂ含量异常高的分析点在计算时剔ｓ３程序获得表达粗淘强磁分选电磁分选和用酒精细淘之后除锆石年龄谐和图用Ｉ在实体显微镜下手工挑选出锆石锆石分选工作式中所列单个数据点的误差均为１σ 谐和年龄具在河北省廊坊区域地质调查所实验室完成在实９５的置信度详细实验测试过程可参见侯可体显微镜下挑选裂隙相对少表面尽量洁净透军等７地球化学样品及测试方法明度相对较高的锆石制作环氧树脂样品靶经过打磨和抛光后拍摄锆石反射光和透射光阴极在地表采集较新鲜的５件与成矿有关的辉长荧光ＣＬ图像锆石样品靶的制作和锆石阴极发岩样品进行主量元素微量元素和稀土元素分析光照相由北京锆年领航科技有限公司完成锆石ＵＰｂ定年在中国地质科学院矿产资源研岩石地球化学样品无污染及破碎所有样品测试均由澳实分析检测广州有限公司测试中心究所同位素实验室完成所用仪器为Ｆ测定完成主量元素分析采用等离子光谱仪定量１１微量元素和Ｎｕ型ＭＣＩＣＰＭＳ及与之配套的ＮｗｗｖＵＰ分析检测元素范围１３激光剥蚀系统锆石定年激光剥蚀所用斑束直稀土元素分析仪器为等离子体质谱仪采用硼酸径为５μｍ频率为１Ｈｚ能量密度约为５锂熔融主量元素测试采用Ｘ射线荧光法ＸＲＦ６４ＸＲＦ６监控在Ｘ荧光光谱仪ＰｂＰｂ国家标准ＭＥＪｃｍ以Ｈ为载气信号较小的７Ｐｂ１上完成其中ＦＯ采用容量滴定法国家４Ｈ和Ｈ用离子计数器接收８Ｐｂ３Ｔｈ３８Ｕ信号用法拉第杯接收实现了所有目标标准ＦＶＯＬ５监控烧失量ＬＯＩ用重量法国同位素信号的同时接收且不同质量数的峰基本家标准ＭＥＧＲＡ５标准监控分析微量和稀土元

6 656 现代地质 2017 年素测试在等离子光谱仪 (IRIS)(JY/T 准监控 ) 和等离子质谱仪 (X series) 和 DZ/T 标准监控,FeO 和烧失量 (LOI) 采用标准湿化学方法分析, 稀土和微量元素含量采用等离子质谱 X series 测定, 并经过标准 DZ/T 监控, 含量 > 的元素分析精度优于 5%, 含量 < 的元素分析精度优于 10% 3 测试结果 3 1 锆石 LA ICP MSU Pb 年龄辉长岩中锆石多数为不规则状, 少数锆石颗粒为半自形晶的短柱状, 长度变化于 40~150μm, 宽度介于 30~120μm 在阴极发光图像中, 振荡环带结构较发育 ( 图 4) 锆石的 U Th 含量变化较大 ( 表 1),U 介于 ~ ,Th 介于 ~ ,Th/U 比值介于 0 33 ~1 59, 大于 0 1, 表明了锆石为岩浆成因 [8] 对辉长岩 20 粒锆石进行了 20 次 LA ICP MS U Pb 年龄测定 20 粒锆石在误差范围内有较一致的 207 Pb/ 206 Pb 207 Pb/ 235 U 和 206 Pb/ 238 U 比值, 206 Pb/ 238 U 年龄变化于 372~388Ma 在谐和图上基本上成群集中分布在谐和线上及附近 ( 图 4), 其 206 Pb/ 238 U 年龄的加权平均值为 (379 6±2 9)Ma (MSWD=0 4), 与谐和年龄 (380 1±4 0)Ma (MSWD=30) 在误差范围内一致,380Ma 可代表辉长岩侵位年龄 3 2 主量元素辉长岩 SiO 2 含量较低 (39 5% ~46 6%),Al 2 O 3 变化较大 (8 77% ~17 50%), CaO 变化于 10 40% ~15 45%, MgO 为 3 72% ~8 82%, TiO 2 介于 0 95% ~1 45%, P 2 O 5 为 0 65% ~ 1 02% 全碱含量较低(K 2 O+Na 2 O=1 05% ~ 4 91%), 总体富钠 (3 件样品 Na 2 O/K 2 O=1 84~ 1 91;2 件样品 Na 2 O/K 2 O=0 59~0 63)( 表 2) Mg # 变化于 29 46% ~36 34% 在硅 - 碱图解上落入碱性范围, 碱性和亚碱性分界线上,1 个样品落入亚碱性范围 ( 图 5) 3 3 稀土及微量元素辉长岩稀土元素总量较高, 介于 ~ , 轻稀土相对富集,LREE/ w B /10-6 测点 Pb 232 Th 238 U 表 1 加玛特金铜矿区辉长岩 LA ICP MS 锆石 U Pb 年龄测定结果 Table1 LA ICP MSU Pbdataofzirconsfrom thegabbrointhejiamateau Cuoredistrict 232 Th/ 238 U 206 Pb/ 238 U 207 Pb/ 206 Pb 207 Pb/ 235 U 测值 1σ 测值 1σ 测值 1σ 年龄 /Ma 206 Pb/ 238 U 207 Pb/ 206 Pb 207 Pb/ 235 U 测值 1σ 测值 1σ 测值 1σ

7 第 4 期李远友等 : 新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石 U Pb 年龄岩石地球化学特征及地质意义 657 图 4 加玛特金铜矿区辉长岩锆石 LA ICP MSU Pb 年龄 Fig 4 ZirconLA ICP MSU PbageofthegabbrointheJiamateAu Cuoredistrict 表 2 加玛特矿区辉长岩主量元素 (%) 稀土元素(10-6 ) 和微量元素 (10-6 ) 化学成分 Table2 Chemicalcompositionsofmajorelements(%),traceelements(10-6 )andrareearthelements(10-6 )ofthe gabbrofrom thejiamateoredistrict 样品号 SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO Fe 2 O T 3 MnO CaO MgO K 2 O Na 2 O P 2 O 5 烧失量总量 K 2 O+ Na 2 O/ Na 2 O K 2 O Mg# La Ce JMT JMT JMT JMT JMT 样品号 Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu REE LREE/ (La/ (Gd/ (La/ δeu HREE Sm) N Yb) N Yb) N JMT JMT JMT JMT JMT 样品号 Y Sr Rb Ba Th U Cr Ta Nb Zr Hf Cu Pb Zn V Ni Co Ga Sc JMT JMT JMT JMT JMT HREE=1 45~2 00,(La/Yb) N =3 04~4 95 轻 ~ ) 低 Y( ~ ) 稀土和重稀土内部分馏程度相近,(La/Sm) N = 特征 (Sr/Y 为 16 7~54 4) 在原始地幔标准化蛛 1 34~2 28,(Gd/Yb) N =1 86~1 98 在稀土配网图中 ( 图 7), 辉长岩表现为 Th Nb Ta Ti 和分模式图 ( 图 6) 上, 所有样品均向右倾, 轻稀土 Zr 呈明显的负异常,Rb K Pb 和 P 为正异常富集, 重稀土亏损, 弱负铕异常到无铕异常 (δeu 4 讨论 =0 76~1 05) 辉长岩中 Ta 为 ~ ,Nb 4 1 岩体侵入及成矿时代为 ~ , 具有高 Sr( 加玛特金铜矿区侵入岩发育, 呈岩株岩脉

658 现代地质 2017 年图 7 加玛特矿区辉长岩微量元素蛛网图图 5 加玛特矿区辉长岩硅 - 碱图解 ( 底图据 WILSON [9] ) Fig 5 SiO 2 (Na 2 O+K 2 O) diagram forgabbrointhe Jiamateoredistrict(BasemapafterWILSON [9] ) 图 6 加玛特矿区辉长岩稀土元素球粒陨石标准化曲线 (

8 658 现代地质 2017 年图 7 加玛特矿区辉长岩微量元素蛛网图图 5 加玛特矿区辉长岩硅 - 碱图解 ( 底图据 WILSON [9] ) Fig 5 SiO 2 (Na 2 O+K 2 O) diagram forgabbrointhe Jiamateoredistrict(BasemapafterWILSON [9] ) 图 6 加玛特矿区辉长岩稀土元素球粒陨石标准化曲线 ( 球粒陨石数据据 Sun 和 McDonough [10] ) Fig 6 Chondrite normalizedreepaternsofthegabbrofrom thejiamateoredistrict(chondritecontentfrom Sunand McDonough [10] ) 状, 与中泥盆世北塔山组火山岩系呈侵入关系, 岩石类型主要有花岗斑岩二长花岗岩花岗闪长岩角闪石英二长岩辉石二长岩 ( 石英 ) 闪长岩二长闪长岩辉长岩, 规模最大的是二长岩类, 其中 ( 石英 ) 闪长岩和辉长岩与铜金成矿有关矿区侵入岩时代不清楚,1 20 万二台幅地质图上将加玛特矿区的侵入岩划为石炭纪黑云母花岗岩浅色花岗岩,1 5 万哈依尔很幅地质图上划分为早二叠世石英二长岩本次获得辉长岩锆石 LA ICP MS 206 Pb/ 238 U 年龄的加权平均值为 (379 6 ±2 9)Ma(MSWD=0 4), 谐和年龄为 (380 1± 4 0)Ma(MSWD=30),380Ma 可代表辉长岩侵位年龄与加玛特矿区相距 3 5~4 5km 的老山口铁铜金矿区 ( 包括托斯巴斯套铁铜金矿托斯巴斯套南金矿 ) 赋存于中泥盆世北塔山组火山沉积岩系 ( 原始地幔数据取自 Sun 和 McDonough [10] ) Fig 7 Primitivemantle normalizedtraceelementspiderdia gramsofthegabbrofrom thejiamateoredistrict (PrimitivemantledataafterSunandMcDonough [10] ) 中, 矿区侵入岩发育, 中粒闪长岩正长岩黑云母闪长岩和闪长玢岩锆石 LA ICP MSU Pb 分别为 (353 8±1 9)Ma (366 3±1 9)Ma (379 3 ±2 3)Ma 和 (379 7±3)Ma, 表明矿区存在 3 期岩浆活动 [5] 其中黑云母闪长岩和闪长玢岩的年龄在误差范围内一致, 与加玛特矿区辉长岩年龄一致, 表明两个矿区的辉长岩和闪长岩类为中泥盆世同源岩浆演化的产物老山口矿区北塔山组辉石玄武岩锆石 LA ICP MSU Pb 年龄为 (380 5± 2 1)Ma [11], 与两个矿区辉长岩和闪长岩类年龄一致, 表明辉长岩和闪长岩类与辉石玄武岩属同期岩浆活动的产物加玛特金铜矿体主要分布于辉长岩与玄武岩接触带二长花岗岩外接触带石英闪长岩及其接触带老山口矿区获得的黑云母闪长岩和闪长玢岩年龄与加玛特矿区辉长岩一致, 推断加玛特矿区的石英闪长岩与辉长岩也属同期岩浆活动形成的不同侵入体金铜矿化与辉长岩石英闪长岩有密切的空间和成因关系,380Ma 的辉长岩侵位年龄是金铜成矿的下限, 即加玛特金铜矿化略晚于 380Ma 老山口铁铜金矿 6 件辉钼矿样品采自老山口铁铜金矿石和闪长玢岩中,Re Os 同位素模式年龄较接近, 为 (381 0±6 2)~(384 5± 5 2)Ma, 加权平均年龄为 (383 2 ± 4 5)Ma (MSWD=0 06), 等时线年龄为 (383±26)Ma (MSWD=0 11), 模式年龄和加权平均年龄比较接近, 在误差范围内基本一致铁铜金矿化与黑云母闪长岩和闪长玢岩有密切的空间及成因关系, 辉钼矿年龄结合岩体年龄 (379 3±2 3)Ma 和 (379 7±3)Ma 及考虑不同方法的误差, 限定老

9 第 4 期李远友等 : 新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石 U Pb 年龄岩石地球化学特征及地质意义 659 山口铁铜金成矿时代在 380Ma 左右 [12], 与加玛特氧化物含量不高有关辉长岩主要有单斜辉石和铜金成矿时代一致, 两个矿区属同期岩浆成矿斜长石组成, 副矿物主要为少量磁铁矿辉长岩事件较高的 Al 2 O 3 (8 77% ~17 50%) 和 CaO(10 40% 4 2 岩浆来源 ~15 45%) 含量表明存在单斜辉石和斜长石的堆加玛特矿区辉长岩 Mg # 变化于 29 46~36 34, 晶作用弱负铕异常到无铕异常 (δeu=0 76~ 根据原生岩浆的 Mg # 值 (65~73) 及相容元素 Sc 1 05), 表明母岩浆在演化过程中斜长石的分离结 Co Ni 含量的判别原则, 加玛特辉长岩不是由原晶作用弱甚至没有综上所述, 推测加玛特辉长生岩浆直接结晶的, 而是岩浆演化的产物岩石岩母岩浆来源于受俯冲物质交代的地幔楔和软流发育辉长结构反应边结构嵌晶结构和包含结圈的混合体, 该玄武质母岩浆上升过程中, 经历构等, 反映了岩浆在演化过程中发生了非平衡的了一定程度的演化过程, 并受到弱的地壳物质分离结晶作用 Mg # 变化于 29 46~36 34, 具有轻混染稀土富集型配分曲线模式, 表明辉长岩不是由超 4 3 辉长岩形成的构造环境镁铁质岩浆结晶形成前人对东准噶尔地区大地构造环境进行了大各岩类的大离子亲石元素及轻稀土元素富集, 量的研究 [20-27], 认为东准噶尔地区古生代经历了暗示可能是亏损地幔的岩浆受到了地壳物质混染大洋扩张板块俯冲碰撞和后碰撞过程对于 [13] 或者是来自富集的岩石圈地幔 Kulerud 等准噶尔古大洋的闭合时限古大洋俯冲的方向存 2006 年和 Pearce [14] 在 2008 年指出地壳混染能够导有争议, 但是该区在中泥盆世时期处于俯冲消减致低的 Nb/La Nb/Th 和高的 Th/Yb 比值 Zhang 环境已达成共识 [20-23] [15] 等认为这些强不相容元素比值也可以指示辉长辉长岩样品表现出富集 LREE 和大离子亲石岩母岩浆的地壳混染过程加玛特辉长岩 Nb/La 元素 (LILE), 明显亏损 Nb Ta Ti 等高场强元素值介于 0 20~0 25, 小于原始地幔的相应值 (HFSE), 与俯冲作用相关的岩石非常类似, 与板 (1 04) [10],Th/Yb 值变化范围 (0 23~1 02) 大于内的低 K/Ti- 高 Ti 钾质岩石的特征明显不同 [28] 原始地幔的相应值 (0 17) [10],Sr 含量 ( 泥盆纪东准噶尔北缘地区出现造山带特有的钙碱 ~ , 平均为 ) 明显高于大陆地性岩浆岩 - 高钾钙碱性岩浆岩 - 碱性岩浆岩组合壳岩石 Sr 含量 ( ), 表明岩体受到一定中泥盆世北塔山组在东准噶尔广泛分布, 苦橄岩程度地壳物质的混染幔源岩浆经历地壳混染后, 和辉石玄武岩地质地球化学特征表明北塔山组火会导致 Th 和 LREE 的富集以及 Nb 的负异常, 加山岩形成于岛弧环境 [4,11] 加玛特矿区辉长岩轻玛特辉长岩的 Th 含量较低 (0 37~1 32), 排除了稀土相对富集的配分模式不同于轻稀土亏损的 N 岩浆受上地壳物质 (Th 平均含量为 MORB, 也没有 OIB 和 E-MORB 的轻稀土富集 10-6 ) [16] 大量混染的可能性加玛特辉长岩的程度强烈, 可以排除形成于洋中脊玄武岩和洋岛 Nb/Ta 比值 (11~26, 平均为 20) 远大于大陆地壳玄武岩的可能性辉长岩所有样品的 Yb<3 和原始地幔的相应值 (13 和 17) [10,17] 加玛特矿区 10-6,Ta 小于 ,Ta/Yb<0 2, 显示与辉长岩具有高 Pb 含量 ( ~ ) 和俯冲作用有关的火山弧环境岩石的特点 [29-31] 本低 Ce/Pb 比值 ( 主要为 3 3~6 4), 表明俯冲作用次研究的加玛特矿区辉长岩, 与邻区老山口铁铜的影响 [18-19] 因此, 加玛特辉长岩的母岩浆可能金矿的黑云母闪长岩闪长玢岩均形成于 380Ma 来源于软流圈地幔和受俯冲板片熔体和流体交代左右, 具有相同的构造环境在 Rb-(Y+Nb) 的地幔楔的混合熔体 Nb-Y 和 Rb-(Yb+Ta) 图解 ( 图 8) 中 3 种岩体均辉长岩中 Nb 为负异常, 与尖晶石在岩浆中的投在火山弧花岗岩区矿区北部的卡拉先格尔一分离结晶有关,P 呈正异常, 与磷灰石的堆晶有带为斑岩铜矿带, 哈腊苏矿区与成矿有关的花岗关 Nb Ta 和 Zr 主要富集于富钛矿物中, 尤其是闪长斑岩锆石 SHRIMPU Pb 年龄为 381Ma 和 375 Ta 在钛铁矿钛磁铁矿和榍石中明显高于一般造 Ma [23,32], 辉钼矿 Re-Os 年龄为 376 9Ma 和岩矿物辉长岩中 Nb 为 ~ , 378 3Ma [32-33] ; 玉勒肯哈腊苏矿区石英闪长岩 Ta 为 ~ ,Zr 为 ~50 与成矿有关的闪长玢岩和似斑状石英二长岩锆石 10-6,3 个元素含量总体不高, 与岩石中 Fe-Ti LA ICP MSU Pb 年龄分别为 382Ma 379Ma 和

10 660 现代地质 2017 年先格尔斑岩铜矿带斑岩体特征和老山口矿区闪长岩类特征, 认为加玛特矿区辉长岩及相关的金铜矿形成于岛弧环境中泥盆世准噶尔洋向北俯冲到西伯利亚板块之下, 在准噶尔北缘形成岛弧火山岩的同时, 在卡拉先格尔一带形成斑岩铜 ( 金 ) 矿带 ( 哈腊苏玉勒肯哈腊苏墩克尔曼哈腊苏 Ⅲ 号等 ), 在乔夏哈拉加玛特一带形成矽卡岩型铁铜金矿 ( 乔夏哈拉老山口和加玛特 ) 5 结论 (1) 加玛特金铜矿体赋存于辉长岩与中泥盆世北塔山组玄武岩接触带石英闪长岩及其接触带, 成矿与辉长岩和石英闪长岩有关辉长岩锆石 LA ICP MSU Pb 年龄为 380Ma, 限定金铜矿化略晚于 380Ma, 与邻区老山口铁铜金成矿时代一致 (2) 辉长岩总体属碱性系列, 具有 Th Nb Ta Ti Nd 和 Zr 呈明显的负异常,Rb K Pb 和 P 为正异常, 显示为 LREE 相对富集的右倾型分布模式和弱负铕异常到无铕异常, 表明辉长岩为中泥盆世俯冲消减环境的产物, 原始岩浆来源于受俯冲物质交代的地幔楔和软流圈的混合体, 岩浆经历了一定程度的演化过程, 并受到弱的地壳物质混染 (3) 加玛特矿区辉长岩老山口矿区黑云母闪长岩和闪长玢岩卡拉先格尔斑岩铜矿和北塔山组辉石玄武岩和苦橄岩地质地球化学特征表明准噶尔北缘中泥盆世处于岛弧环境致谢 : 参加野外工作分析测试和数据处理等工作的还有王雯杨俊杰任宇晨 ; 数据分析在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室和澳实分析检测 ( 广州 ) 有限公司测试中心进行, 在此一并致以衷心的感谢图 8 加玛特辉长岩和老山口矿区侵入岩的 Rb-(Y+ Nb) Nb-Y 和 Rb-(Yb+Ta) 图解 ( 底图据 Pearce 等 [31] ; 老山口数据据吕书君等 [5] ) Fig 8 Rb (Y+Nb),Nb YandRb (Yb+Ta)diagramsof thegabbrofrom Jiamateand intrusiverocksfrom Laoshankouoredistrict(basemapafterPearceetal [31] ; DataoftheLaoshankoufromLüetal [5] ) 375~374 Ma, 辉钼矿 Re-Os 年龄为 Ma [34] 哈腊苏和玉勒肯哈腊苏矿区侵入岩组合和地球化学特征表明, 斑岩及铜矿形成于岛弧环境 [23,34] 综上所述, 结合北塔山组火山岩特征卡拉参考文献 : [1] 杜超辉, 赵华, 刘国仁, 等. 新疆青河县加玛特金铜矿床地质特征及找矿标志 [J]. 新疆有色金属,2015(2):44-45,48. [2] 何国琦, 成守德, 徐新, 等. 中国新疆及邻区大地构造图 ( ) 说明书 [M]. 北京 : 地质出版社,2004:1-65. [3] 陈毓川, 刘德权, 王登红, 等. 新疆北准噶尔苦橄岩的发现及其地质意义 [J]. 地质通报,2004,23(11): [4] ZHANGZC,CAIJH,YANSH,etal.Adiscusiononthelow CaolivinephenocrystsinMiddleDevonianpicriticlavasonthe southernmarginofthealtaymountains[j].actapetrologicaet

11 第 4 期李远友等 : 新疆准噶尔北缘加玛特金铜矿区辉长岩锆石 U Pb 年龄岩石地球化学特征及地质意义 661 Mineralogica,2008,27(3): [5] 吕书君, 杨富全, 柴凤梅, 等. 东准噶尔北缘老山口铁铜金矿区侵入岩 LA ICP MS 锆石 U Pb 定年及地质意义 [J]. 地质论评,2012,58(1): [6] NASDALAL,NORBERGN,SCHALTEGGERU.Plesovicezir con AnewnaturalreferencematerialforU PbandHfisotopic microanalysis[j].chemicalgeology,2008,249:1 35. [7] 侯可军, 李延河, 田有荣.LA MC ICP MS 锆石微区原位 U Pb 定年技术 [J]. 矿床地质,2009,28(4): [8] BELOUSOVAEA,GRIFFINW L,OREILLYSY,etal.Igne ouszircon:traceelementcompositionasanindicatorofsource rocktype[j].contributionstomineralogyandpetrology,2002, 143: [9] WILSONM.IgneousPetrogenesis[M].London:KluwerAca demicpublishers,2001: [10] SUNSS,MCDONOUGHW F.Chemicalandisotopicsystemat icsofoceanicbasalts:implicationsformantlecompositionand proceses[j].geologicalsociety,london, SpecialPublica tions,1989,42: [11] 柴凤梅, 杨富全, 刘锋, 等. 新疆准噶尔北缘北塔山组火山岩年龄及岩石成因 [J]. 岩石学报,2012,28(7): [12] LIQiang,L Shujun,YANGFuquan,etal.Geologicalcharac teristicsandgenesisofthelaoshankoufe Cu AudepositinJung gar,xinjiang,centralasianorogenicbelt[j].oregeologyre views,2015,68: [13] KULLERUDK,SKJERLIEKP,CORFUF,etal.The2 4Ga Ringvasoymaficdykes,WestTromBasementcomplex,Norway: TheconcludingactofEarlyPalaeoproterozoiccontinentalbreakup [J].PrecambrianResearch,2006,150(3/4): [14] PEARCEJA.Geochemicalfingerprintingofoceanicbasaltswith applicationstoophioliteclasficationandthesearchforarchean oceaniccrust[j].lithos,2008,100(1/4): [15] ZHANGCL,ZOUH B,YAOCY,etal.OriginofPermian gabbroicintrusionsinthesouthernmarginofthealtaiorogenic belt:aposiblelinktothepermiantarim mantleplume?[j]. Lithos,2014,204: [16] 李献华, 周汉文, 韦刚健, 等. 滇西新生代超钾质煌斑岩的元素和 Sr-Nd 同位素特征及其对岩石圈地幔组成的制约 [J]. 地球化学,2002,31(1): [17] HOFMANNAW,JOCHUMKP,SEUFERMETAL.NbandPb inoceanicbasalts:new constraintsonmantleevolution[j]. EarthandPlanetaryScienceLeters,1986,79(1/2): [18] SEGHEDII,DOWNESH,VASELLIO.Post colisionaltertia ry QuaternarymaficalkalicmagmatismintheCarpathian Pannon ianregion:areview[j].tectonophysics,2004,393: [19] 柴凤梅, 张招崇, 董连慧, 等. 新疆中天山白石泉含铜镍矿镁铁超镁铁岩体地球化学特征与岩石成因 [J]. 岩石学报,2007,23(10): [20] 许继峰, 梅厚钧, 于学元, 等. 准噶尔北缘晚古生代岛弧中与俯冲作用有关的 adakite 火山岩 : 消减板片部分熔融的产物 [J]. 科学通报,2001,46(8): [21] 张海祥, 牛贺才,HIROAKISato, 等. 新疆北部晚古生代埃达克岩富铌玄武岩组合 : 古亚洲洋板块南向俯冲的证据 [J]. 高校地质学报,2004,10(1): [22] 李锦轶, 何国琦, 徐新, 等. 新疆北部及邻区地壳构造格架及其形成过程的初步探讨 [J]. 地质学报,2006,80 (1): [23] ZHANGZC,YANSH,CHENBL,etal.SHRIMPzirconU Pbdatingforsubduction relatedgraniticrocksinthenorthernpart ofeastjunggar,xinjiang[j].chinesesciencebuletin,2006, 51(8): [24] 周刚, 张招崇, 谷高中, 等. 新疆东准噶尔北部青格里河下游花岗岩类的时代及地质意义 [J]. 现代地质,2006,20 (1): [25] 刘国仁, 秦纪华, 赵忠合, 等. 新疆阿尔泰额尔齐斯构造带片麻岩的锆石 U PbSHRIMP 定年及其地质意义 [J]. 现代地质,2008,22(2): [26] 耿新霞, 左文?, 陈风河, 等. 新疆准噶尔北缘索尔库都克铜钼矿氦 - 氩同位素组成及地质意义 [J]. 现代地质, 2014,28(2): [27] 陈宏强, 马生明, 岑况, 等. 新疆东准噶尔拉伊克勒克斑岩型铜矿床岩石地球化学勘查及成矿预测 [J]. 现代地质, 2016,30(2): [28] ROGERSNW.Potasicmagmatismasakeytotraceelementen richmentprocesesintheuppermantle[j].journalofvolcanolo gyandgeothermalresearch,1992,50: [29] CONDIEKC.GeochemistryandtectonicsetingofEarlyProtero zoicsupracrustalrocksinthesouthwesternunitedstates[j]. TheJournalofGeology,1986,94(6): [30] MANIARPD,PICCOLIPM.Tectonicdiscriminationofgrani toids[j].geologicalsocietyofamericabuletin,1989,101 (5): [31] PEARCEJA,HARRISNBL,TINDLEAG.Traceelement discriminationdiagramsforthetectonicinterpretationofgranitic rocks[j].journalofpetrology,1984,25: [32] 吴淦国, 董连慧, 薛春纪, 等. 新疆北部主要斑岩铜矿带 [M]. 北京 : 地质出版社,2008: [33] 杨富全, 闫升好, 屈文俊, 等. 新疆哈腊苏铜矿床 I 号矿化带流体包裹体和碳氢氧同位素地球化学 [J]. 地学前缘, 2010,17(2): [34] YANGFuquan,CHAIFengmei,ZHANGZhixin,etal.Zircon U Pb geochronology, geochemistry, and Sr Nd Hfisotopesof granitoidsin theyulekenhalasu copperoredistrict, northern Junggar,China: Petrogenesisand tectonicimplications[j]. Lithos,2014,190/191:

GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.37 No.3 May 2018 doi: /j.cnki.dzkq ,,,. [J].,2018,37(3):13-20.,,, (, )

37 3 2018 5 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.37 No.3 May 2018 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2018.0302,,,. [J].,2018,37(3):13-20.,,, (, 510080) : SN NWW U-Pb (148.6±4.1)Ma(MSWD=1.3) (85.7±2.0)Ma(MSWD=1.4)