现代地质 GEOSCIENCE 第 31 卷第 4 期 2017 年 8 月 Vol 31 No 4 Aug 2017 内蒙古中部乌拉山地区西沙德盖岩体地球化学 - 年代学特征及其地质意义 戴朝成 1, 黄成 2, 焦正 1 2, 王新亮 (1 东华理工大学地球科学学院, 江西南昌 330013;2 内蒙古地质矿产勘查院, 内蒙古呼和浩特 010010) 摘要 : 内蒙古乌拉山地区西沙德盖岩体位于哈达门沟钼矿田范围内, 大地构造位置处于华北克拉通北缘西段, 岩性为正长花岗岩 地球化学特征表现为高硅 (SiO 2 质量分数为 74 08% ~75 95%) 富钾(K 2 O/Na 2 O 值为 1 20~3 39) 富碱 (K 2 O+Na 2 O 为 7 03% ~8 46%) 弱过铝质(Al 2 O 3 的质量分数为 11 22% ~13 06%,A/CNK 的值为 1 002~1 284), 里特曼指数指示为钙碱性 ; 轻稀土富集, 重稀土亏损 (LREE/HREE 为 19 84~27 83),Eu 明显亏损 (δeu 为 0 36~ 0 53); 微量元素富集 Rb Th U Pb Zr Hf Sm 等, 亏损 Ba Ta P Ti, 高场强元素 Nb Sr 含量偏低, 具有陆壳改造型花岗岩特征 利用 LA ICP MS 对西沙德盖岩体进行定年,22 个锆石 206 Pb/ 238 U 年龄统计权重平均值为 (231±0 8) Ma, 指示该岩体形成于中三叠世 根据成矿年龄与成岩年龄的对比, 成岩与成矿作用均发生于中三叠世末, 成矿年龄略小于成岩年龄, 属印支期岩浆活动的产物 根据已有年龄资料进行归纳和分析, 认为区内在印支期曾发生过重要的构造 - 岩浆成矿事件 关键词 : 西沙德盖岩体 ; 陆壳改造型花岗岩 ; 钼矿床 ; 地球化学 ; 地质年代学 ; 印支期中图分类号 :P588 12 文献标志码 :A 文章编号 :1000-8527(2017)04-0662-10 GeochemistryandGeochronologyofWestShadegaiGranitesin WulashanofInnerMongoliaandItsGeologicalSignificance DAIChaocheng 1,HUANGCheng 2,JIAOZheng 1,WANGXinliang 2 (1 SchoolofEarthSciences,EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang,Jiangxi 330013,China; 2 InnerMongoliaInstituteofGeologyandMineralExploration,Hohhot,InnerMongolia 010010,China) Abstract:TheWestShadegaigranitesinWulashanofInnerMongoliaislocatedinHadamengoumolybdenum orefield,tectonicalylocatedinthewestpartofthenorthernmarginofnorthchinacraton,whoselithologyis syenogranite.geochemicalcharacteristicsshowthatthegraniteischaracterizedbyhighsilicon(themasfrac tionofsio 2 is74 08% -75 95%),richpotasium(K 2 O/Na 2 O=1 20-3 39),richalkali(K 2 O+Na 2 O= 7 03% -8 46%),weaklyperaluminous(masfractionofAl 2 O 3 is11 22% -13 06%,A/CNK=1 002-1 284).TheLitmanindexbelongstothecalcalkaline.TheREEsareofenrichmentoflightrareearthele ments,losofheavyrareearthelements(lree/hree=19 84-27 83),andobviouslosofEu(δEu= 0 36-0 53).TheenrichedtraceelementsincludeRb,Th,U,Pb,Zr,Hf,Sm;theloselementsin cludeba,ta,p,ti;highfieldstrengthelementsincludingnbandsrareslightlylow,showingthecharac teristicsofcontinentalcrustreformationtypegranite.thela ICP MS 206 Pb/ 238 Uweightedaverageageof22 zirconsamplesfromshadegaiplutonis(231±0 8)Ma,belongingtoMiddleTriasic.Accordingtothecon trastofthemineralizationageandthediageneticage,thediagenesisandmineralizationbothoccuredinlate Triasic,andthemineralizationageisslightlylesthanthediageneticage,showingtheplutonbelongstothe 收稿日期 :2016 04 28; 改回日期 :2016 12 15; 责任编辑 : 戚开静 基金项目 : 国家自然科学青年基金项目 (41402085); 国土资源部 大兴安岭成矿带南段地质矿产调查 项目 (1212011120718) 作者简介 : 戴朝成, 男, 讲师, 博士,1980 年出生, 岩石学 矿床学 矿物学专业, 主要从事岩石地球化学方面研究 Email:daichaocheng@qq com
第 4 期 戴朝成等 : 内蒙古中部乌拉山地区西沙德盖岩体地球化学 - 年代学特征及其地质意义 663 productofextensionaltectonicmagmaticactivityafterindosinian.accordingtotheavailableagedata,wecon cludedthatsignificanttectono magmaticmolybdenitemineralizationeventshadeveroccuredinindosinian. Keywords:WestShadegaigranite;continentalcrustreformationtypegranite;molybdenum deposit;geo chemistry;geochronology;indosinian 0 引言 古元古代早期, 古陆块的边缘和内部经历了强烈的裂解作用, 区内褶皱和断裂构造十分发育, 西沙德盖岩体大地构造位置处于华北克拉通乌拉山复背斜呈东西向展布, 由乌拉山群变质岩北缘西段, 位于哈达门沟钼矿田范围内, 近年来构成 区内深大断裂纵横交错, 主要断裂有近东在我国东北地区, 东起中朝边界 北至中俄边界西向的乌拉特前旗 包头 呼和浩特深大断裂 ( 含东北和西北边界 ) 西为中蒙边界 南抵华北临河 集宁深大断裂和北西向的土默特左旗 固克拉通北缘发现大量钼矿床 [1-4], 陈衍景等通过阳深大断裂 伴随几条深大断裂的多期活动, 形华北大陆造山过程与钼成矿关系在该区取得重要成了多期次岩浆岩侵入体 进展 [5] 沙德盖钼矿作为该成矿带西南端矿床之西沙德盖岩体呈岩株状侵入于乌拉山复背斜一, 侯万荣 聂凤军等对其进行过不同方面的研北翼乌拉山群变质岩中, 出露面积约 15km 2, 受究工作, 认为该岩体与区内哈达门沟钼矿化有成控于临河 集宁深大断裂, 平面上呈不规则倒三因联系 [6-10] 特别是通过对沙德盖岩体成岩年龄角形, 靠近断裂南缘产出 ( 图 1) 依据结构和成和钼成矿年龄的取样测量, 认为华北克拉通北缘分演化特征, 岩体从边部向内部可见岩相分带, 印支期构造岩浆活动及成矿作用是普遍存在边缘相为中细粒正长花岗岩, 内部相为中粗粒正的 [11-14] [15] ; 章永梅和顾雪祥等也做了类似的研长花岗岩 ( 图 2), 二者之间呈渐变过渡关系 究, 认为成矿年龄略小于成岩年龄 2 岩石学特征由于西沙德盖钼矿床发现较晚, 且研究重点集中在钼矿床成因方面, 从而限制了对含矿花岗边缘相主要岩性为中细粒正长花岗岩, 肉红岩的成因及成岩成矿大地构造背景等问题的进一色, 中细粒花岗结构, 块状构造 矿物主要由长步探讨 本文在大量野外调查和室内数据分析的石和石英组成, 几乎不含暗色矿物 长石以钾长基础上对西沙德盖岩体地球化学特征 年代学特石为主, 含量约为 60%, 为条纹长石, 它形不规征及其地质意义进行了综合的分析, 采用锆石 U 则粒状, 粒径 1~2mm; 斜长石约为 10%, 为更 Pb 定年和主量 微量元素测试的方法, 结合前人长石,An=22, 半自形板状, 部分斜长石呈细小的研究成果, 探讨西沙德盖钼矿区成矿花岗岩形晶体被包裹在大的钾长石颗粒中, 粒径 1~4mm; 成时代和成因, 并对矿床形成的大地构造背景等石英含量约为 30%, 它形不规则粒状, 粒径 0 5 问题进行探讨 西沙德盖钼矿床作为该地区具有 ~3 0mm 周围出露有伟晶岩脉, 宽度 1 0~2 0 代表性的印支期斑岩型钼矿床, 通过系统的研究 m 岩体中可见中细粒石英闪长岩包体, 多呈椭圆工作, 厘定花岗岩的成因与成矿之间的关系, 将状, 与围岩接触界线明显, 石英闪长岩包体中斜有助于提升人们对该区域内印支期成矿的认识, 长石与正长花岗岩中斜长石成分相似, 两种岩石也有助于进一步指导该地区找矿工作 稀土配分模式基本一致, 为同源岩浆演化的早期产物, 应属于同源包体 1 区域地质背景及岩体特征中间相岩性主要为中粗粒正长花岗岩, 肉红西沙德盖钼矿床位于华北地台北缘中西段, 色, 中粗粒花岗结构, 块状构造 矿物主要由钾内蒙古地轴中部阴山隆起带西端的乌拉山地区 长石 斜长石 石英组成 钾长石含量约为 60%, 该地区构造岩浆活动极为复杂, 地质演化时间久, 为条纹长石, 它形不规则粒状, 卡氏双晶发育, 大多为太古宇的变质岩 变质岩主要为黑云斜长粒径 4~10mm; 斜长石含量约为 15%, 半自形板片麻岩 斜长角闪片麻岩 斜长角闪岩 混合岩状, 粒径 2~4mm, 部分斜长石呈细小晶体包裹化片麻岩和变粒岩 在大的钾长石颗粒中 ; 石英呈烟灰色, 含量约为
664 现代地质 2017 年 图 1 乌拉山地区区域地质简图 (a) 和西沙德盖钼矿床地质图 (b)( 据参考文献 [9] 改编 ) Fig 1 GeologicalsketchmapsoftheWulashanregionandmolybdenumdepositofWestShadegai 1 第四系冲洪积物 ;2 新太古界乌拉山群片麻岩 ;3 闪长岩质片麻岩 ;4 印支 - 海西期花岗岩 ;5 深大断裂 ;6 金矿床 ;7 钼矿床 ;8 采样位置 ;9 边缘相中细粒正长花岗岩 ;10 中心相中粗粒正长花岗岩 ;11 钼矿体及其编号 ;12 石英脉 ;13 断层 20%, 它形不规则粒状, 粒度 3~8mm, 许多部位石英晶体相互聚集, 构成石英集合体, 部分晶体内具有波状消光现象 黑云母 5%, 呈细小鳞片状, 均匀分布在其他浅色矿物之中 周围有辉钼矿矿化现象, 边部的中细粒斑状正长花岗岩矿化 蚀变较弱, 可见轻度硅化, 斜长石部分绢云母化 钾长石化 ; 中心部位可见强烈的云英岩化 硅化 黄铁绢英岩化等 副矿物主要为磁铁矿 锆石和榍石, 多数锆石为浅黄色 透明 晶形完好的四方双锥体 侵入体内部发育微弱的叶理构造, 但
第 期 戴朝成等 内蒙古中部乌拉山地区西沙德盖岩体地球化学 年代学特征及其地质意义 ６６ 图 西沙德盖地区正长花岗岩照片 Ｆｉ ｇ Ｐｈ ｏ ｔ ｏ ｓｏ ｆｓ ｙ ｅ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ ｎ ｉ ｔ ｅｉ ｎｗｅ ｓ ｔｓ ｈ ａ ｄ ｅ ｇ ａ ｉｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ａ 野外照片 ｂ 偏光镜 下照片 Ｑｔ ｚ 石英 Ｋｆ ｓ 钾长石 Ｐｌ 斜长石 Ｂｔ 黑云母 产状不一 次生节理发育 但规模较小 沿着这 近于 Ａ型花岗岩的平均碱度率 ８ Ａｌ Ｏ 的质 ６ 平均值为 些节理侵入的花岗斑岩脉是岩浆演化晚 期 产 物 量分数为 ＣＮＫ的 值 为 ８ 平 均 值 为 ９ 在脉岩局部可见云英岩化和硅化现象 周围还可 Ａ 见斜长角闪岩包体 包体中存在揉皱发育 根据 低于 Ｓ型花岗岩的比值 ８ 属弱 过 铝 质 到 过 罗照华等提出的花岗岩中浸染状构造 同岩浆交 铝质 分 异 指 数 ＤＩ为 ６ ７ ７ 平均值为 代结构和斑杂状构造等岩石学特征为成矿侵入体 ６ ６ ７ 接近 Ｓ型花岗岩 ７ ７ 低于标准花岗 的岩 石 学 标 志 ６ 西 沙 德 盖 岩 体 应 为 致 矿 侵 岩 ８ ７ 与 Ａ型花岗岩 ９ 相差较大 固 入体 结指数 Ｓ Ｉ 为 ６ 平均值为 ８ 岩浆 为 西沙德 盖 岩 体 中 岩 石 具 有 一 定 的 演 化 特 征 分离结 晶 程 度 高 分 异 好 里 特 曼 指 数 σ ８ ７ 平 均 值 为 接 近 Ｓ型 花 岗 岩 从早期中细粒正长花岗岩到晚期的中粗粒正长花 ９ ６ σ 为 ８ 平均值为 接 岗岩 粒度由中细粒演化为中粗粒 二者呈渐变 近 Ｓ型花岗岩 ６ 由于可将里特曼指数划分 过渡关系 两类岩石在包体和副矿物类型上的相 为钙碱性 σ 碱性 σ ９ 过碱性 似特征证实了二者的同源性 ７ σ ９ 两个平均值均小于 所以岩体为 地球化学特征 样品采集与分析方法 花岗岩的主量 稀土和微量元素测试由核工 业北京地质研究院分析测试研究所完成 其中主 量元素采用 ＸＲＦ分析 稀土和微量元素采用 Ｉ ＣＰ ＭＳ分析 主量元素分析精度优于 稀土和微 量元素分析精度优于 钙碱性 该 岩 体 在 全 碱 硅 ＴＡＳ 分 类 图 中 图 ｉ Ｏ图解中 ａ 全部落入亚碱性范围 在 ＫＯ Ｓ 主要落入高钾钙碱性系列范围 图 ｂ 少数落入 钾玄岩系列范围 在 Ｓ ｉ Ｏ ＡＲ 碱度率 图解中落 入碱性范围 图 ｃ 在 ＫＯ Ｎａ Ｏ图解中主要落 入 Ａ型花岗岩与 Ｓ型花岗岩叠加范围 图 ｄ 总 体上讲 内蒙古乌拉山地区西沙德盖岩体与陆壳 改造型花岗岩的相似度更高 具有高硅 富钙碱 主量元素特征 弱过铝到过铝质等特点 从内蒙古乌拉山地区西沙德盖岩体的地球化 稀土元素和微量元素特征 学测试 结 果 表 可 以 看 出 其 中 的 主 量 元 素 从西沙德盖岩体的稀土元素和微量元素测试 Ｓ ｉ Ｏ质 量 分 数 为 ７ ８ ７ ９ 平 均 值 为 结果 表 可以看出 ＲＥＥ为 ７ ６ 质量分数为 ７ 全碱质组分 ＫＯ Ｎａ Ｏ ９ ９ ６ ＬＲＥＥ为 ６ ７ ６ ６ ６ ７ ８ ６ 平均值为 ８ ９ ＫＯ Ｎａ ＨＲＥＥ为 ６ ７ ６ ＬＲＥＥ Ｏ值 为 ９ 平均值为 ６７ 符合 Ｓ型花岗岩 ＨＲＥＥ为 ９ ８ ７ ８ 富集轻稀土 重稀土亏 值 ６７ 碱度率 ＡＲ为 ７ ８ 平均值为 损 轻重稀土元素分馏明显 δ Ｅｕ为 ６ 高于 Ｓ型花岗岩的平均碱度率 接 明显亏损 稀土配分曲线表现为右倾斜 图 ａ
666 现代地质 2017 年 表 1 西沙德盖岩体主量元素组成 (w B /%) Table1 MajorelementcompositionofWestShadegairock(%) 单位编号 样品编号 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO CaO Na 2 O K 2 O MnO TiO 2 P 2 O 5 FeO CO 2 A/CNK 23240 TWB5GS 74.080 12.960 2.310 0.465 0.560 2.610 4.420 0.049 0.510 0.113 0.600 0.040 1.284 63555 GSD4629 74.130 11.220 4.260 0.344 0.606 1.810 6.140 0.026 0.198 0.050 1.300 0.040 1.046 63556 GSD2657 76.910 12.430 1.280 0.130 0.408 3.720 4.740 0.016 0.101 0.021 0.450 0.040 1.036 63557 GSD8058 75.160 13.060 1.820 0.312 0.691 3.740 4.600 0.037 0.213 0.062 0.630 0.080 1.054 63558 GSD1325 75.660 12.660 1.830 0.223 0.770 3.820 4.570 0.030 0.161 0.046 0.900 0.040 1.002 63559 GSD4640 75.950 12.150 2.500 0.202 0.221 2.460 5.910 0.036 0.183 0.026 1.330 0.130 1.120 平均值 75.315 12.413 2.333 0.279 0.543 3.027 5.063 0.032 0.228 0.053 0.868 0.062 1.090 单位编号 样品编号 SI AR σ43 σ25 R 1 R 2 F 1 F 2 F 3 A/MF C/MF DI 23240 TWB5GS 4.500 3.170 1.580 1.010 2926 342.00 0.76-1.02-2.49 2.6 0.2 67.370 63555 GSD4629 2.510 5.100 2.030 1.290 2711 302.00 0.76-0.85-2.38 1.38 0.14 74.070 63556 GSD2657 1.260 4.860 2.110 1.380 2640 293.00 0.74-1.03-2.53 4.78 0.29 63.940 63557 GSD8058 2.820 4.080 2.170 1.380 2525 344.00 0.73-1.05-2.53 3.26 0.31 60.990 63558 GSD1325 1.970 4.330 2.160 1.380 2522 339.00 0.73-1.06-2.52 3.03 0.34 60.510 63559 GSD4640 1.630 5.180 2.130 1.370 2670 269.00 0.76-0.89-2.44 2.17 0.07 72.400 平均值 2.448 4.453 2.030 1.302 2666 314.833 0.747-0.983-2.482 2.870 0.225 66.547 表 2 西沙德盖岩体稀土元素和微量元素分析结果 (w B /10-6 ) Table2 Theanalysisresultsofrareearth,traceelementsofWestShadegairock(10-6 ) 单位编号样品编号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ΣREE 23240 TWB5GS 98.3 156.014.80 47.20 6.06 0.91 5.06 0.63 3.47 0.66 2.22 0.40 3.13 0.55 21.80 339.39 63555 GSD4629 37.8 58.4 5.06 15.00 1.86 0.21 1.68 0.23 0.88 0.16 0.59 0.10 0.72 0.12 7.49 122.81 63556 GSD2657 19.5 25.0 2.10 5.61 0.69 0.13 0.75 0.10 0.47 0.10 0.36 0.08 0.68 0.13 3.59 55.70 63557 GSD8058 46.4 66.7 6.17 17.90 2.20 0.37 2.15 0.27 0.93 0.16 0.59 0.10 0.71 0.12 5.45 144.76 63558 GSD1325 46.7 63.1 5.80 16.30 2.00 0.32 1.94 0.25 0.98 0.18 0.67 0.12 0.94 0.16 6.24 139.47 63559 GSD4640 39.2 58.2 5.29 15.10 1.92 0.26 1.79 0.22 0.79 0.14 0.52 0.09 0.76 0.14 4.12 124.42 单位样品 LREE HREE L/H La N/ 编号编号 Yb N δeu δce Rb Ba Th U K Ta Nb Sr Zr Hf 23240 TWB5GS323.2716.1320.05 22.53 0.49 0.89 230 169 60.0 4.44 4.42 8.04 96.2 56.3 466 15.50 63555 GSD4629118.334.48 26.41 37.45 0.36 0.90 395 650 20.4 23.60 6.14 2.13 38.6 52.9 126 3.58 63556 GSD2657 53.03 2.67 19.84 20.63 0.53 0.78 224 99 26.6 1.99 4.74 2.78 36.7 31.3 97 3.88 63557 GSD8058139.745.02 27.83 46.68 0.51 0.84 208 621 29.2 4.80 4.60 2.30 29.2 165.0 139 4.32 63558 GSD1325134.225.25 25.59 35.52 0.49 0.80 186 403 29.5 5.87 4.57 2.58 32.6 118.0 132 4.26 63559 GSD4640119.974.45 26.96 36.90 0.42 0.86 377 540 32.3 6.23 5.91 3.09 49.4 76.6 146 5.06 西沙德盖岩体微量元素不同程度的富集 Rb 岩源岩主要来源于陆壳, 有少量幔源物质的参与, Th U Pb Zr Hf Sm 等, 亏损 Ba Ta P Ti 岩浆分异结晶比较明显 等, 高场强元素 Nb Sr 含量偏低 ( 图 4b) HFSE 4 年代学特征中 Ti P 明显缺失,Nb Ta 含量较低, 表现出类似于与俯冲带有关的活动大陆边缘或岛弧岩浆岩 4 1 样品处理与测试方法的特征 [18-20] 元素 Ti 的贫化说明岩浆物质有地壳锆石颗粒选自正长花岗岩样品 TWB5, 通过常物质的参与, 原因是 Ti 不易进入熔体, 而是更容规的重液和磁选进行初选, 然后在双目镜下挑出易残留在源区 Zr=97 10-6 ~466 10-6, 平均晶形和透明度较好的锆石, 将锆石置于环氧树脂 184 10-6 ;Zr+Nb+Ce+Y=992 10-6 ~4723 中, 磨制约一半大小, 使锆石内部暴露, 用于阴 10-6, 平均 2211 10-6,10000Ga/Al 含量介于极发光和 U Pb 分析 锆石阴极发光在北京锆年领 2 94~3 51, 平均值为 3 31 这些特征指示花岗航科技有限公司实验室完成
第 4 期 戴朝成等 : 内蒙古中部乌拉山地区西沙德盖岩体地球化学 - 年代学特征及其地质意义 667 图 3 西沙德盖岩体主量元素图解 Fig 3 IlustrationofmajorelementsofWestShadegairock a 全碱 - 硅 (TAS) 分类图 ;b 硅 - 钾图 ;c SiO 2 AR( 碱度率 ) 图解 ;d Na 2 O K 2 O 成因图解 图 4 西沙德盖花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式 (a) 和微量元素原始地幔标准化蛛网图 (b) Fig 4 REEchondrite normalizeddistributionpaterns(a)andtraceelementprimitivemantlenormalizedspiderdiagram(b) ofwestshadegairock 锆石 U Pb 定年在国土资源部天津地质矿产研究所利用 LA ICP MS 完成 所用等离子体质谱仪为 ThermoFisher 公司制造的 Neptune, 采用 193nm 激光器对锆石进行剥蚀, 斑束直径为 35μm, 采用 He 作为剥蚀物质的载气, 锆石 TEMORA 作为 年龄外标, 元素含量用 NIST612 作为外标标定 锆石测定点的 Pb 同位素比值 U Pb 表面年龄和 U Th Pb 含量采用 ICPMSDataCal 程序和 Isoplot 程序进行数据处理, 采用 208 Pb 校正法对普通铅进行校正 [21-22]
668 现代地质 2017 年 表 3 西沙德盖正长花岗岩 (TWB5)LA ICP MS 锆石 U Pb 定年结果 Table3 LA ICP MSzirconU PbdatingresultsofWestShadegaisyenogranite(TWB5) 样品号 (TWB5) 含量 /10-6 同位素比值 年龄 /Ma 测点 Pb U 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 1 37 1029 0 0365 0 0004 0 253 0 0031 231 2 230 3 2 52 1402 0 0367 0 0003 0 253 0 0028 232 2 229 3 3 35 931 0 0362 0 0003 0 285 0 0125 229 2 255 11 4 66 1678 0 0364 0 0003 0 286 0 0043 231 2 255 4 5 45 1265 0 0364 0 0003 0 256 0 0029 230 2 232 3 6 47 1267 0 0365 0 0003 0 311 0 0033 231 2 275 3 7 81 2123 0 0365 0 0003 0 327 0 0045 231 2 288 4 8 75 1793 0 0363 0 0003 0 309 0 0044 230 2 274 4 9 40 1111 0 0364 0 0003 0 255 0 0032 231 2 231 3 10 68 1742 0 0363 0 0003 0 260 0 0067 230 2 235 6 11 62 1579 0 0364 0 0003 0 303 0 0083 231 2 269 7 12 35 941 0 0365 0 0003 0 252 0 0050 231 2 229 5 13 36 881 0 0367 0 0003 0 283 0 0056 232 2 253 5 14 21 616 0 0362 0 0004 0 256 0 0092 230 2 232 8 15 72 1789 0 0366 0 0003 0 289 0 0043 232 2 258 4 16 32 890 0 0364 0 0003 0 256 0 0037 231 2 231 3 17 68 1502 0 0363 0 0004 0 295 0 0055 230 2 263 5 18 55 1207 0 0363 0 0004 0 324 0 0126 230 2 285 11 19 90 1752 0 0370 0 0003 0 293 0 0053 234 2 261 5 20 100 1767 0 0367 0 0003 0 296 0 0032 232 2 264 3 21 55 1406 0 0363 0 0003 0 258 0 0032 230 2 233 3 22 26 743 0 0314 0 0003 0 352 0 0050 199 2 306 4 图 5 西沙德盖正长花岗岩 TWB5 样品被测锆石阴极发光图像 LA ICP MS 分析点位 Fig 5 CLimagesandLA ICP MSanalysispointsofTWB5samplefromWestShadegaisyenogranite 4 2 分析结果从内蒙古西沙德盖花岗岩中分离出的锆石颗粒中, 在双目镜下挑出短柱状晶形较好 颜色为 浅黄色的半透明 无包体 表面光滑 可代表岩浆结晶的锆石 阴极发光图像显示出典型的岩浆韵律环带和明暗相间的条带结构
第 4 期 戴朝成等 : 内蒙古中部乌拉山地区西沙德盖岩体地球化学 - 年代学特征及其地质意义 669 从锆石 U Pb 定年分析结果 ( 表 3) 可见, 正长花岗岩样品 TWB5 的 Pb 和 U 分别介于 21 10-6 ~ 100 10-6 和 616 10-6 ~2123 10-6 之间 CL 图像显示出较清晰的岩浆震荡环带结构 ( 图 5), 与典型的岩浆成因锆石一致 [22] 由于 235 U 和 238 U 的半衰期及其丰度存在差异, 导致在放射性成因组分积累较少的年轻锆石中, 放射性成因 207 Pb 的丰度比放射性成因 206 Pb 的丰度约低一个数量级, 因而对年轻锆石来说, 206 Pb/ 238 U 年龄比 207 Pb/ 235 U 和 207 Pb/ 206 Pb 年龄精度更高 [23],TWB5 样品测定 的 22 个锆石数据点的 206 Pb/ 238 U 年龄变化介于 199 ~234Ma 之间, 由此计算的 206 Pb/ 238 U 年龄统计权重平均值为 (231±0 8)Ma( 图 6), 以此指示岩体的结晶年龄, 表明正长花岗岩形成于中三叠世 5 讨论 5 1 构造背景分析在区域地质 岩石地球化学研究的基础上, 对样品进行构造环境分析, 分别对样品进行了 Rb -(Y+Nb) Al 2 O 3 -SiO 2 R 1 -R 2 R 1-10000Ga/ 图 6 西沙德盖正长花岗岩 (TWB5) 锆石 U Pb 年龄谐和图 Fig 6 ZirconU PbconcordiadiagramsofTWB5samplefromWestShadegaisyenogranite 图 7 沙德盖岩体构造背景图解 Fig 7 PlotsshowingShadegairocktectonicbackground
670 现代地质 2017 年 Al Rb-(Yb+Ta) 图解及 Rb/10-Hf-3Ta 三角图解 ( 图 7),6 种图解从不同侧面反映了相似的构造环境 其中, 在 Rb-(Y+Nb) Rb-(Yb+ Ta) 图解中西沙德盖岩体样品投入火山弧和后碰撞伸展花岗岩区 ( 图 7a e);al 2 O 3 -SiO 2 构造图解中, 样品落入 POG( 后造山花岗岩类 ), 为造山作用的最后阶段侵入的花岗岩类 ( 图 7b); 在 R 1 -R 2 构造判别图解中西沙德盖岩体样品投在造山晚期和同碰撞花岗岩范围内 ( 图 7c);Rb/10-Hf-3Ta 三角图解中, 样品基本可归为碰撞大地构造背景上的花岗岩 ( 图 7f) 根据锆石 U Pb 年龄谐和图 ( 图 6), 结合区域地质资料, 二叠纪末古亚洲洋最终闭合, 进入统一的陆内演化阶段 [24-26] 三叠纪初随着这些古陆块碰撞和对接活动的开始, 汇聚带两侧各构造 - 地层单元开始进入碰撞 - 晚造山环境, 构造应力从挤压向伸展转变, 进而为次火山 - 富碱性岩浆活动和含矿流体上侵定位创造了有利条件, 西沙德盖岩体正是形成于这种同碰撞向后碰撞构造体制转换的大地构造环境, 伸展构造和幔源基性岩浆的底侵导致早期古老基底地壳部分熔融, 很可能是形成区内花岗岩的主要动力机制 [27-29] 5 2 成岩成矿时代本文研究中采用高精度锆石 LA ICP MSU Pb 原位定年技术, 选取 TWB5 的多颗锆石获得西沙德盖岩体的成岩年龄为 (231±0 8)Ma, 岩体形成于印支期中三叠世 依据其他文献对西沙德盖钼矿床成矿时代的研究,7 件辉钼矿样品 Re Os 同位素模式年龄为 (224 4 ±1 4)Ma (MSWD = 0 31) [15], 等时线年龄为 (225 4 ±2 6) Ma (MSWD=0 30) 西沙德盖钼矿床 9 件辉钼矿样品的 Re Os 同位素模式年龄值为 (225±1)Ma, 等时线年龄为 (226 4±3 3)Ma(MSWD=1 2) [13] 可以看出, 成矿年龄略小于成矿岩体的成岩时代, 与斑岩型矿床的特征相一致, 内蒙古西沙德盖钼矿可能为印支期岩浆侵入所引发的热液成矿作用的产物 6 结论 (1) 内蒙古西沙德盖岩体岩石地球化学特征表现为高硅 富钾 富碱 弱过铝质, 里特曼指数属于钙碱性 ; 微量元素富集 Rb Th U Pb Zr Hf Sm 等, 亏损 Ba Ta P Ti, 高场强元素 Nb Sr 含量偏低 ; 稀土配分模式具有轻稀土富集 重稀土亏损的右倾型配分模式, 稀土总量低, 轻稀土分馏强烈, 重稀土分馏不明显, 明显铕负异常 综合地质地球化学特征指示西沙德盖花岗岩体应属陆壳改造型花岗岩 (2) 通过 LA ICP MS 锆石 U Pb 年代学研究, 西沙德盖花岗岩的锆石 U Pb 加权平均年龄为 (231 ±0 8)Ma, 形成于中三叠世, 为印支期区域构造 - 岩浆活动演化过程的产物 (3) 二叠纪末古亚洲洋关闭, 华北板块和西伯利亚板块之间的大洋盆地发生收缩, 西伯利亚古大陆和中朝古大陆发生碰撞对接, 碰撞形成的伸展构造和幔源基性岩浆的底侵导致早期古老基底地壳部分熔融, 成为形成西沙德盖岩体的主要动力机制 西沙德盖钼矿床所处的华北地台北缘在印支期曾发生过重要的构造 - 岩浆 - 成矿事件 该事件虽遭受了燕山期构造 - 岩浆活动的改造或破坏, 但在一定区域和程度上仍有记录或保留, 为钼矿床的找矿勘查工作提供了依据 参考文献 : [1] ZHANGYM,GUXX,LIURP,etal.Geology,geochronolo gyandgeochemistryofthegaogangshanmodeposit: A newly discoveredpermo Triasiccolision typemomineralizationinthe LeserXing anrange,nechina[j].oregeologyreviews, 2016:1-17. [2] 陈衍景, 张成, 李诺, 等. 中国东北钼矿床地质 [J]. 吉林大学学报 ( 地球科学版 ),2012,42(5):1223-1268. [3] 杨帅师, 王守光, 沈存利, 等. 内蒙古小狐狸山钼多金属矿床成岩成矿年龄及地质意义 [J]. 现代地质,2012,26 (2):261-268. [4] 覃锋, 刘建明, 曾庆栋, 等. 内蒙古小东沟斑岩型钼矿床的成矿时代及成矿物质来源 [J]. 现代地质,2008,22(2): 173-180. [5] 陈衍景, 翟明国, 蒋少涌. 华北大陆边缘造山过程与成矿研究的重要进展和问题 [J]. 岩石学报,2009,25(11): 2695-2726. [6] 聂凤军, 裴荣富, 吴良士, 等. 内蒙古乌拉山石英 钾长石脉型金矿床铅和硫同位素研究 [J]. 矿床地质,1994,13 (2):106-117. [7] 聂凤军, 江思宏, 刘妍, 等. 再论内蒙古哈达门沟金矿床的成矿时限问题 [J]. 岩石学报,2005,21(6):1719-1728. [8] 郎殿有. 内蒙古乌拉山金矿地质特征及成矿地质条件 [J]. 内蒙古地质,1990(2):30-40. [9] 郭砚田. 内蒙古乌拉山 哈德门沟式 金矿床成矿地质特征 [J]. 贵金属地质,1992,1(2/3):191-195. [10] 中国人民武装警察部队黄金指挥部. 内蒙古哈达门沟伟晶岩金矿地质 [M]. 北京 : 地震出版社,1995:1-10.
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