Alteration mapping and prospecting model construction in the Tiegelongnan ore deposit of the Duolong ore concentration area, northern Tibet, based on shortwave infrared technique
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摘要:
采用短波红外技术测量西藏多龙矿集区铁格隆南矿区地表岩石样本，发现蚀变矿物主要有绢云母和绿泥石，并在地表形成了一套从绢英岩化带-青磐岩化带的具有斑岩特点的蚀变矿物组合特征。通过测量地下ZK0804，ZK1604，ZK2404，ZK3204四个钻孔岩心的短波红外特征，发现钻孔岩心中存在大量明矾石、高岭石、地开石和绢云母，在东西向展布的过程中，绢云母数量及厚度明显增大，有继续向下延伸的趋势，说明矿体向深部逐渐从富含明矾石、地开石、高岭石的高硫、低温类型的矿物组合向绢英岩化带转变，并构成了规律的蚀变分带系统。根据地表、地下岩（矿）石的短波红外光谱特征及蚀变矿物分布趋势，构建了基于短波红外勘查技术的多龙矿集区斑岩-高硫浅成低温热液型铜（金）矿床找矿勘查模型，总结了从钾化带-绢英岩化带-泥化带-高级泥化带（明矾石-地开石-高岭石组合）-青磐岩化带的一套完整蚀变矿物组合及光谱特征。
Abstract:The discovery of the Rongna deposit was a breakthrough in 2013. This deposit was considered as the porphyry-epithermal type deposit, because alteration minerals occur in the surface rock samples which were measured by shortwave infrared and geochemical technique; nevertheless, they are mainly muscovite and chlorite. These minerals form a characteristic alteration system from the outer phyllic to propylic zone. The measuring of the drill cores ZK0804, ZK1604, ZK2404, ZK3204 with the instrument ASD revealed that abundant minerals like alunite, kaolinite and muscovite are existent and coexist with copper. From ZK804 to ZK3204, the abundance of alunite decreases and disappears in ZK3204, but muscovite increases. The combination characteristics of alteration minerals can illustrate the deposit type characterized by the transition from epithermal deposit to porphyry deposit. According to the surface and underground mineral distribution of rock samples, a model about porphyry-epithermal deposit was constructed on the basis of shortwave infrared technique which shows the spectral and type variations of minerals and distribution features. The result obtained by the authors is a good reference for the prospecting with the shortwave infrared technique.
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Keywords:
- Duolong /
- shortwave infrared technique /
- prospecting model /
- alteration mapping
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北山地区花岗岩类岩石分布广泛，约占该区全部侵入岩的95%[1].虽然前人对本区的花岗岩类进行了大量的研究，积累了丰富的资料[2-19] ，但对北山同一时代花岗岩构造属性的认识却不相同，尤其是华力西期花岗岩，对其构造属性[20-21]和岩浆成因的认识存在分歧.对北山花岗岩地区构造属性、岩浆成因特点和与区域构造演化关系的认识影响了对区域动力学的进一步探讨.另外，花岗岩体的多集中在北山北带，而北山南带很少.目前仅有3 处石炭纪—二叠纪花岗岩的精确定年报道：桥湾北花岗岩303.7±2.4Ma[22]、音凹峡南花岗岩281.7±2.9Ma[23]、石板泉花岗岩280.5±5.5Ma[24].因此，对北山南带的花岗岩体形成时代、岩石成因的研究，对于研究其构造岩浆作用具有重要的意义.近年来，北山南带东段地区发现了一系列与花岗岩类侵入体密切相关的金属矿床，如白山堂铜矿[25]、玉山钨矿[26-28]等，对花岗岩类侵入体的认识在一定程度上制约了该地区的找矿勘探工作.基于此，本文针对北山南带东段梧桐沟马山花岗岩体，进行了详细的地球化学测试和锆石U-Pb 测年，对其形成时代和岩石成因进行约束，并结合区域资料，对其地球动力学意义进行探讨，以期为北山南带构造岩浆研究提供可靠的地质资料.
1. 区域地质背景
研究区梧桐沟—神螺山一带位于北山南带东段，内蒙古西南侧与甘肃省接壤位置.地质背景较复杂，左国朝等[3]、龚全胜等[29]、何世平等[30]认为其属于塔里木板块增生带北缘，并将其进一步划归为磁海-红柳园-白山堂晚古生代陆内裂谷带；刘雪亚等[31]、张新虎[32]、聂凤军等[1]认为其属于哈萨克斯坦板块的南缘.区内以晚古生代石炭纪—二叠纪火山-沉积地层为主，少量前震旦纪基底形成规模较小的推覆体，奥陶系浅变质碎屑岩发育；下石炭统红柳园组可分为上、下2 段，下段为正粒序的碎屑岩组合，底部为砾岩，向上变细，上段为火山熔岩及碎屑岩组合，熔岩包括安山岩和顶部的流纹岩，少量英安岩及流纹质熔结凝灰岩，局部为灰岩，上石炭统芨芨台子组为白云质灰岩；下二叠统双堡塘组为磨拉石组合，由砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、杂砂岩组成正粒序层；双堡塘组与红柳园组为平行不整合接触或断层接触，与上覆中二叠统金塔组为整合接触，金塔组以大面积出露玄武岩、枕状玄武岩及少量安山岩、火山-沉积碎屑岩为主，上二叠统方山口组以凝灰质为主，夹少量沉凝灰岩，与金塔组无直接接触关系；差异性沉降地区为中新生界不整合覆盖.侵入岩以晚华力西期为主，主要岩石类型包括英云闪长岩、二长花岗岩、黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩，多以岩株或小岩基产出，基性侵入岩十分发育，主要为辉长岩及辉绿岩，前者为小岩株，后者多为岩脉.
2. 岩体地质特征
马山小岩体位于北山南带东段梧桐沟一带（图 1-a），岩体外表似椭球状，长约2.7km, 宽约1km, 出露面积约2.67km2，中心坐标为北纬40°37′45″、东经98°35′30″.侵入下石炭统红柳园组砂岩中，后被下二叠统双堡塘组砾岩、含砾砂岩覆盖.前人粗略地将其归入到华力西中晚期岩浆侵入活动①.
① 甘肃省地质局第二区域地质测量队. 红柳大泉幅1∶200000 区域地质测量报告. 1971.
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图 1 马山二长花岗岩体地质简图及大地构造位置图（b 据参考文献[30]修改）1—第四系；2—下二叠统双堡塘组；3—下石炭统红柳园组；4—二叠纪花岗岩；5—二叠纪辉长岩；6—不整合界线；7—锆石U-Pb 采样位置；8—国界；9—板块缝合带；10—早古生代缝合带；11—主干断裂；12—省界；13—隐伏断裂；14—构造单元.Ⅰ—西伯利亚板块；Ⅰ-1—大南湖-雀儿山-狐狸山早古生代活动带陆缘带；Ⅱ—塔里木板块；Ⅱ-1-1 —黄山-红石山-路井晚古生代陆内裂谷带；Ⅱ-1-2— 星星峡-明水-旱山地块；Ⅱ-1-3 —白玉山南-公婆泉-东七一山早古生代晚期活动带陆缘带；Ⅱ-2 —红柳河-洗肠井构造混杂岩带；Ⅱ-3-1 —方山口-营毛沱-鹰咀红山早古生代中期活动陆缘带；Ⅱ-3-2 —花牛山早古生代陆缘裂谷带（裂陷槽）；Ⅱ-3-3— 磁海-红柳园-白山堂晚古生代陆内裂谷带；Ⅱ-3-4 —敦煌地块Figure 1. Simplified geological map and tectonic location map of Mashan granite该岩体由花岗闪长岩组成（图 2-a），其内部无明显结构分带和成分分带，为一次岩浆侵入活动的产物.岩石具有典型的花岗结构（图 2-b），矿物成分较简单，主要由斜长石、条纹长石和石英组成.长石0.4~3.8mm, 整体表面褐色粘土化显著，较石英脏，斜长石半自形-自形板状，双晶纹可见；石英呈他形粒状，表面干净透明，波状消光，粒径为0.3~2.7mm, 充填于其他矿物之间.
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图 2 马山花岗岩的野外露头（a）及显微特征（b, 正交偏光）Pl—斜长石；Bt—黑云母；Am—角闪石Figure 2. Field outcrop ( a) and microscopic features ( b) of Mashan granites ( crossed polarizers)锆石U-Pb 年龄样品的采集位置为北纬40°37′46″、东经98°35′30″.
3. 分析方法
对采集的样品进行主量、稀土和微量元素及LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄测定.在进行化学分析前，先在镜下观察薄片以确定样品的适应性.主量、微量元素由中国冶金地质总局西北地质勘查院测试中心测定，采用XRF 荧光光谱样分析方法，分析精度优于5%；微量和稀土元素采用ICP-MS 分析，利用国家一级标准物质进行质量监控（GB/T14506—1993），含量大于10×10-6的元素测试精度为5%，小于10×10-6的测试精度为10%.
用常规方法分选出锆石单矿物，然后在双目镜下根据锆石颜色、自形程度、形态、透明度等进行初步分类，挑选出具有代表性的锆石.将锆石样品用双面胶粘在载玻片上，放上PVC 杯，然后将环氧树脂和固化剂进行充分混合后注入PVC 杯中，待树脂充分固化后将其从载玻片上剥离，打磨和抛光至锆石中心部位暴露，然后拍摄透射光、反射光和阴极发光（CL）图像.最后用体积百分比为3%的HNO3清洗样品制成样品靶备用.
LA-ICP-MS 锆石U-Pb 同位素测定在西安地质矿产研究所实验测试中心完成.测定时根据可见光、CL 和BSE（背散射电子成像）图像选择合适的测点位置，如避免包裹体、裂隙位置等.详细的分析步骤和数据处理方法见参考文献[33-34]，用Glit-ter（4.0 版）程序处理原始数据.普通铅扣除时，其组成由Stacey 等[35]的模式给出，年龄加权平均计算及U-Pb 谐和图的绘制采用Isoplot（3.0 版）[36]完成.
4. 锆石U-Pb 年龄
从样品中选取的锆石以浅黄色为主，个别颜色为浅玫瑰色和近于无色，玻璃-金刚光泽.按晶体形态可以分为2 类，一类呈自形双锥柱状，长60~160μm, 宽30~120μm, 长宽比多为2~3，透射光下可见锆石内部发育少量裂纹和包裹体，包裹体以长条形和椭圆形为主，多为小锆石包体，阴极发光图像显示，锆石具有典型的岩浆韵律环带和明暗相间的条带构造等，显示岩浆锆石的特征（图 3）；另一类则有溶蚀现象，锆石长20~30μm, 宽100~120μm, 长宽比多为4~5.部分锆石具有残留的核部，为继承核或捕获核，部分锆石颗粒具有窄的浅色边，但核部仍显示出清晰的岩浆环带特征.测得的28 个颗粒的28 个数据中（表 1），21 个206Pb/238U 年龄（不包括1、4、10、12、14、20、28 点）介于270.7±6.0~294.0±8.0Ma 之间，给出的206Pb/238U 年龄加权平均值为281.8 ± 3.2Ma（MSWD=1.15，n=21，2σ）（图 4）.U、Th 含量分别为155×10-6~1444×10-6和92×10-6~660×10-6.Th/U 值除2 个样品略低于0.4（0.39、0.31）外，其余的比值均介于0.42~0.99 之间，表现出典型岩浆锆石的特征.该年龄代表了岩体的结晶年龄.此外还获得了3 组年龄：①10、12、20 这3 个点的206Pb/238U 年龄分别为258.4±6.0Ma、258.2±7.6Ma、260.8±6.3Ma, 其年龄加权平均值为259.2±0.1Ma, 锆石具有较规则的外形，CL 图像较亮，具有弱分带特征，为热液变质锆石，可能代表一期热液蚀变活动；② 有2 个点获得了334.4Ma、369.9Ma 的年龄数据.这些锆石略磨圆，锆石环带特征不清楚，疑为继承性锆石；③1、28 这2 个点的年龄数据采用207Pb/206Pb 年龄，分别为2487±35.9Ma、1784.1±40.2Ma, 锆石外形不规则，具磨圆，环带特征不清楚，可能为老基底的捕获锆石.
表 1 马山花岗岩体LA-ICP-MS 锆石(TW01) U-Th-Pb 同位素数据Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb dating data of granite from Mashan（TW01）分析点 含量/10-6 232Th/238U 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/235U 206Pb/238U 232Th 238U 比值 1σ 比值 1σ 年龄/Ma 1σ 年龄/Ma 1σ TW01-1 280.96 449.94 0.62 9.3972 0.2158 0.4182 0.0092 2377.6 21.07 2252.3 41.73 TW01-2 523.95 1099.59 0.48 0.3621 0.0089 0.0437 0.0010 313.8 6.64 275.4 5.97 TW01-3 375.06 699.75 0.54 0.3941 0.0100 0.0456 0.0010 337.4 7.29 287.1 6.31 TW01-4 594.83 576.85 1.03 0.8243 0.0212 0.0526 0.0012 610.4 11.79 330.4 7.55 TW01-5 349.29 359.94 0.97 0.3703 0.0110 0.0431 0.0010 319.9 8.13 272 6.38 TW01-6 92.39 154.58 0.60 0.4218 0.0152 0.0456 0.0012 357.3 10.86 287.3 7.47 TW01-7 401.97 1310.93 0.31 0.3223 0.0078 0.0438 0.0010 283.7 6.01 276.4 5.96 TW01-8 191.06 372.5 0.51 0.3463 0.0101 0.0438 0.0010 301.9 7.58 276.3 6.38 TW01-9 292.29 294.14 0.99 0.3421 0.0102 0.0444 0.0011 298.8 7.73 280 6.53 TW01-10 99.79 354.71 0.28 0.3287 0.0093 0.0409 0.0010 288.5 7.14 258.4 5.96 TW01-11 408.08 804.03 0.51 0.3764 0.0095 0.0436 0.0010 324.4 7.02 275 6.06 TW01-12 49.69 106.02 0.47 0.4079 0.0170 0.0409 0.0012 347.4 12.27 258.2 7.6 TW01-13 133.16 156.37 0.85 0.4344 0.0141 0.0433 0.0011 366.3 10 273 6.93 TW01-14 81.57 213.17 0.38 0.5080 0.0149 0.0603 0.0015 417.1 10.03 377.7 8.81 TW01-15 291.58 308.2 0.95 0.3552 0.0104 0.0437 0.0010 308.6 7.79 275.7 6.45 TW01-16 252.32 605.27 0.42 0.3590 0.0094 0.0429 0.0010 311.5 7 270.7 6.04 TW01-17 660.33 1444.13 0.46 0.4373 0.0104 0.0461 0.0010 368.4 7.36 290.5 6.29 TW01-18 216.72 353.49 0.61 0.4315 0.0124 0.0451 0.0011 364.2 8.77 284.6 6.69 TW01-19 477.93 938.69 0.51 0.3581 0.0090 0.0457 0.0010 310.8 6.72 287.9 6.32 TW01-20 212.5 325.28 0.65 0.3001 0.0098 0.0413 0.0010 266.4 7.68 260.8 6.33 TW01-21 108.44 260.92 0.42 0.3980 0.0129 0.0456 0.0012 340.2 9.38 287.2 7.13 TW01-22 158.92 169.8 0.94 0.4177 0.0160 0.0467 0.0013 354.4 11.43 294 8.04 TW01-23 372.22 946.18 0.39 0.3493 0.0087 0.0449 0.0010 304.2 6.53 283.2 6.21 TW01-24 315.24 351.81 0.90 0.4617 0.0139 0.0457 0.0011 385.5 9.65 288.2 7.02 TW01-25 261.36 418.89 0.62 0.3418 0.0098 0.0458 0.0011 298.6 7.41 288.6 6.66 TW01-26 157.57 259.58 0.61 0.3533 0.0108 0.0458 0.0011 307.2 8.13 288.7 6.87 TW01-27 157.3 231.78 0.68 0.3569 0.0112 0.0456 0.0011 309.9 8.4 287.7 6.93 TW01-28 77.52 182.09 0.43 4.3637 0.1037 0.2902 0.0066 1705.5 19.64 1642.3 32.72 ![]()
图 3 马山花岗岩体的锆石阴极发光（CL）图像、测点位置及206Pb/238U 年龄值Figure 3. CL image dating spots and 206Pb/238U age of zircons from Mashan granite![]()
图 4 马山花岗岩体锆石U-Pb 谐和图Figure 4. U-Pb concordia diagram of the zirconin the Mashan granite5. 岩石地球化学特征
5.1 主量元素
马山花岗岩类的岩石地球化学分析（表 2）表明，SiO2 含量为64.85%~69.75%，平均含量67.35%，属于酸性岩类，在SiO2-（Na2O+K2O）图解（图 5）上，大多数样品点投入花岗闪长岩区域；Na2O 含量为2.66%~4.72%，平均值3.68%，K2O含量为1.90%~2.71%， 平均值为2.23% ，Na2O + K2O 含量为5.13~6.62%，平均值为5.91%， Na2O/K2O 值为0.98~2.48，平均值为1.69；Al2O3含量为13.55%~15.49%，平均值为14.63% ；TiO2 含量为0.41% ~0.76% ，平均值为0.55% ；A/CNK 值为0.96~1.07，平均值为1.0，在A/CNK-A/NK 图解（图 6）中，样品点主要投入到偏铝质岩石范围内，2 个样品投入过铝质范围内；里特曼指数σ为1.15~1.84，为钙碱性系列岩石；在SiO2-K2O 图解（图 7）上，样品点全部投入中钾钙碱性系列；在K2O-Na2O 图解（图 8）上，样品点均投入I 型花岗岩区域.岩石的分异指数（DI）为65.74~76.80，表明原始岩浆的结晶分异程度一般.马山岩体主量元素特征显示，其具有钙碱性序列岩石的属性，属于中等分异程度的I 型花岗岩.
5.2 微量和稀土元素
（1） 稀土元素
稀土元素分析结果如表 2 所示.样品的稀土元素总量为80.57 × 10-6~125.29 × 10-6，平均值为106.44×10-6，稀土元素总含量较低；在球粒陨石标准化配分模式图（图 9-a）上，具有相对平缓的富集轻稀土元素（LREE）的稀土元素配分模式，重稀土元素（HREE）分馏不明显且相对亏损，但都明显高于球粒陨石丰度10 倍.ΣLREE/ΣHREE 值为1.70~2.43， 平均值为1.99；轻稀土元素内部分异较明显，（La/Sm）N=2.37~3.37，平均值为2.80；La/Yb=5.81~7.23，平均值为6.23，（La/Yb）N=4.17~5.19，平均值为4.47；（Gd/Yb）N=0.85~1.25，δEu=0.65~0.91，平均值为0.80，具有弱负Eu 异常，可能与斜长石在源区残留有关.
表 2 马山花岗岩体主量、微量和稀土元素分析结果Table 2. Analytical data of major, trace, and rare earth elements of granite from Mashan样品号
岩石名称P1/GS1
花岗质碎裂岩P1/GS3
花岗质碎岩P13/GS3
中粗粒花岗闪长岩P13/GS5
中粗粒花岗闪长岩P16/GS1、XT1
黑云母花岗闪长岩P16/GS2、XT2
黑云母花岗闪长岩SiO2 65.48 68.06 69.75 69.21 64.85 66.77 Al2O3 15.00 13.55 14.09 14.33 15.30 15.49 Fe2O3 1.40 1.13 1.95 2.08 3.41 3.01 FeO 3.44 3.02 1.68 1.75 2.22 1.88 TiO2 0.76 0.62 0.41 0.43 0.56 0.53 MgO 2.55 2.05 1.36 1.20 1.78 1.62 CaO 3.92 2.93 3.15 3.57 3.48 3.25 P2O5 0.16 0.16 0.07 0.09 0.12 0.12 K2O 1.90 2.71 2.40 2.29 2.21 1.90 MnO 0.09 0.07 0.07 0.08 0.08 0.07 Na2O 3.23 2.66 3.74 3.67 4.05 4.72 烧失量 1.55 3.72 0.82 0.54 1.60 1.29 总量 99.46 100.69 99.49 99.23 99.66 100.65 A/CNK 1.04 1.07 0.97 0.96 0.99 0.99 NK/A 0.49 0.54 0.62 0.59 0.59 0.63 σ 1.17 1.15 1.41 1.35 1.79 1.84 Rb 88.84 114.35 75.02 170.00 47.34 48.32 Ba 430.78 435.03 370.10 481.29 109.25 283.55 Th 12.55 13.66 8.49 17.14 6.92 4.94 U 2.10 1.30 1.44 3.79 1.68 1.40 Nb 13.36 11.54 5.78 12.36 5.75 4.42 Ta 1.18 1.20 0.62 1.28 0.64 0.49 Sr 255.42 139.70 209.88 195.36 291.65 226.93 Zr 143.82 72.81 127.41 374.10 196.08 185.01 V 101.52 64.53 71.65 23.01 78.67 64.00 Cr 54.31 43.16 22.04 21.90 18.38 22.06 Co 13.38 6.74 6.29 1.34 10.11 7.72 Cu 15.99 16.80 7.21 3.16 22.49 17.54 Zn 76.13 53.91 33.03 41.80 47.13 39.88 Ga 18.83 16.43 15.27 16.56 14.36 13.37 La 18.00 18.59 15.70 12.85 14.47 13.48 Ce 24.17 31.86 31.06 19.91 37.94 34.31 Pr 5.07 4.90 3.65 3.23 4.69 3.94 Nd 19.47 18.51 14.39 12.23 18.34 15.69 Sm 4.14 4.16 3.01 2.83 3.94 3.60 Eu 1.08 0.85 0.86 0.74 0.91 0.90 Gd 3.76 3.84 2.77 2.56 3.31 3.16 Tb 0.74 0.81 0.55 0.48 0.60 0.59 Dy 4.40 4.95 3.57 3.00 3.52 3.57 Ho 0.88 1.00 0.81 0.66 0.75 0.76 Er 2.80 3.34 2.57 2.21 2.08 2.10 Tm 0.40 0.55 0.37 0.34 0.34 0.33 Yb 2.49 3.19 2.70 2.06 2.29 2.28 Lu 0.40 0.45 0.38 0.33 0.36 0.36 Y 23.71 28.29 20.30 17.14 19.75 20.25 REE 111.51 125.29 102.69 80.57 113.29 105.31 LREE 71.93 78.87 68.67 51.79 80.29 71.91 HREE 39.58 46.42 34.02 28.78 33.00 33.39 LREE/HREE 1.82 1.70 2.02 1.80 2.43 2.15 (La/Yb)N 5.19 4.18 4.17 4.47 4.54 4.25 (La/Sm)N 2.81 2.88 3.37 2.93 2.37 2.42 (Gd/Yb)N 1.25 1.00 0.85 1.03 1.20 1.15 δEu 0.84 0.65 0.91 0.84 0.77 0.82 注：元素由中国冶金地质总局西北地质勘查院测试中心测定；δEu=EuN/SQRT（SmN∗GdN）；主量元素含量单位为%，微量和稀土元素为10-6 ![]()
（2） 微量元素
在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图 9-b）上，所有样品的稀土元素配分模式和原始地幔标准化图基本平行，显示同源演化的特征；显著亏损Ba、Nb、Ta、P、Ti, Zr、Rb、Th、U、K，富集Zr 和亏损Nb、Ta、Ti, 表明岩浆源区岩石以陆壳组分为主.
岩石具有高Rb、低Sr（均小于400×10-6）、高Yb（大于2 × 10-6）的特征，Sr/Y 值很低（Sr/Y=4.94~14.77， 平均值为10.57），马山花岗岩微量元素Sr、Yb特征与华南低Sr、高Yb 型花岗岩相似.低Sr 、高Yb 型花岗岩为浙闽型花岗岩，与其平衡的是斜长石和角闪石残留相[38]，说明形成的压力较低（小于0.8GPa 或1.0GPa），可能是地壳伸展变形减薄达正常地壳厚度（30km 左右）或低于正常地壳厚度的造山后阶段形成的[43].在大洋中脊标准化图解（图 10）上，样品与典型的后碰撞花岗岩显示出类似的趋势，说明马山花岗岩为典型的后碰撞花岗岩.
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图 10 马山花岗岩体大洋中脊标准化图解（标准化值据参考文献[42]）Figure 10. Ocean ridge granite (ORG) normalized geochemicalpatterns for samples of Mashan granite6. 马山花岗岩体形成的构造背景及其成因
北山地区西邻东天山，东接阿拉善，以阿尔金和星星峡两大走滑断裂为界，位于一个巨大的构造楔形区内，构造过程复杂.其大地构造的归属一直存在争议，一是将北山地区划分为北部的哈萨克斯坦板块和南部的塔里木板块，左国朝等[3]以明水-石板井-小黄山缝合带（早古生代末）为界；龚全胜等[29]、何世平等[30]则以红石山-黑鹰山-六陀山蛇绿混杂岩带（晚古生代）为界；部分学者[31-32]以柳园-大奇山（晚古生代末）和红石山-黑鹰山-六陀山2 条深大断裂为界，将北山从南向北依次划分为塔里木板块、哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块；李锦轶等[44]则以星星峡—白玉山—牛圈子—小黄山作为北山地区西伯利亚与中朝2 个古板块之间二叠系的分界线，认为北山南部柳园一带可能代表了二叠纪弧后盆地环境，柳园与白玉山—小黄山之间的区域为早古生代岛弧带.
对区域地质演化，前人有不同的观点，分歧的关键点在于洋盆的最终闭合时间.左国朝等[3]认为，在志留纪末—早泥盆世，北山地区的塔里木-中朝与哈萨克斯坦两大古板块最终拼合，并导致洋盆消失和碰撞造山；刘雪亚等[31]认为，在早二叠世之前，随着北山南带及南天山古洋盆的封闭，敦煌地块北缘的安北-旧寺墩构造带与北山造山带前缘的柳园-大奇山地体碰撞，导致塔里木板块、哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块最终拼接；龚全胜等[45]认为，北山地区自泥盆纪开始转化为古亚洲洋构造域演化体系，晚石炭世末实现塔里木板块、哈萨克斯坦板块的最终碰撞对接；何世平等[46]认为，石炭纪末，哈萨克斯坦板块和塔里木板块之间的洋盆最终闭合，形成新的统一大陆，认为在早二叠世研究区洋盆已经闭合，经历了碰撞造山.而朱江[24]则认为，北山南带洋壳俯冲作用可能持续到早二叠世，并在早—中二叠世洋盆最终闭合，认为北山南带石炭纪—二叠纪的岩浆作用形成于俯冲环境，与毛启贵[47]、肖文交[48-49]、郭谦谦[50]等观点一致.
很多学者[3， 51-52]认为，北山地区在二叠纪是一种伸展拉伸的构造背景.左国朝等[3]认为，早二叠世北山南带在拉张背景下形成了峡东-俞井子裂陷槽，但并没有形成真正的大洋；刘明强等[53]指出，音凹峡晚古生代陆内裂谷带为一多旋回裂谷，主要裂谷作用发生于奥陶纪、志留纪、石炭纪和二叠纪，反映了多期次、多旋回性、继承性“开”、“合”演化的特征；龚全胜等[45]认为，北山地区晚石炭世—二叠纪为大陆板块碰撞时期；何世平等[46]认为，早石炭世沿石板山—大奇山—神螺山一带在前震旦纪古老基底上形成北山南部陆内裂谷带，该裂谷带一直发展演化到二叠纪末，并在早二叠世发展到鼎盛时期.
综上所述，结合野外地质特征，下石炭统红柳园组为火山-碎屑岩，火山岩组合为安山岩-英安岩-流纹岩组合；与红柳园组平行不整合接触的下二叠统双堡塘组为一套粗碎屑岩和细碎屑岩组合，中二叠统金塔组以出露海相枕状玄武岩为特征，并伴随大量的辉长岩、辉绿岩等幔源岩浆活动，其与双堡塘组为整合接触关系.多数学者[3， 46， 53]对区内北山南带存在晚古生代洋盆有异议，认为晚古生代为陆内裂谷环境，区内晚石炭世可能存在裂谷回返碰撞，导致石炭系与下二叠统之间的平行不整合接触，早二叠世裂谷进一步拉开，并在中二叠世达到鼎盛.结合地球化学特征，可进一步确定281.8±3.2Ma的马山花岗岩形成于后碰撞伸展环境.
吴泰然[54]将这类花岗岩归为拉张型过渡壳花岗岩（ECG），认为其形成是由于地壳的拉伸减薄，上地幔热物质上涌，使地壳形成一种高温低压的环境，并使地壳发生部分重熔，同时上地幔上涌的热物质沿拉张的裂隙与地壳的热物质发生混染作用，对陆壳的物质进行改造，使之向过渡类型转化，形成拉张型过渡壳的花岗岩.冯继承[22]、张文等[23]研究认为，北山南带音凹峡花岗岩也是该类型的花岗岩体.区域上，前人对北山南带不同地段的石炭纪—二叠纪代表性的中酸性侵入岩体进行了Sr、Nd、Hf 同位素研究，桥湾北花岗岩体[22， 24]的εNd(t)值在-0.40~-0.06 之间，εHf(t)值在-1.2~5.8 之间，是典型的壳幔混合型花岗岩，代表了兴蒙造山带广泛出现的晚古生代—中生代大陆地壳生长现象；音凹峡南花岗岩体也位于北山南带，张文[23]报道的该岩体的εHf(t)值在+4.4~+7.8 之间；石板泉花岗岩体的εNd(t)值在-0.1~-1.6 之间[24].一般认为，具有正εNd(t)和εHf(t)值的花岗质岩石来自于亏损地幔，或由亏损地幔中新增生的年轻地壳物质的部分熔融形成.结合研究区二叠纪大量基性岩浆活动(枕状玄武岩和辉长、辉绿岩的发现)，认为北山南带石炭纪—二叠纪（305~280Ma）的花岗岩具有普遍的壳幔混合成因特征.
7. 结论
（1） 马山花岗岩体的LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄为281.8±3.2Ma, 为后碰撞花岗岩.
（2） 马山花岗岩体具有典型的壳幔混合特征，其机制可能是幔源基性岩浆底侵后遭受地壳物质混合或混染.北山南带305~280Ma 之间的花岗岩普遍具有壳幔混合成因的特征.
（3） 马山花岗岩体及北山南带众多壳幔混合成因的花岗岩体说明，北山南带在早二叠世总体为后碰撞伸展环境.
致谢: 感谢中国地质科学院矿产资源研究所唐菊兴研究员和澳大利亚CSIRO首席科学家Tom Cudahy的指导和帮助。 -
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图 1 研究区地质图
Q—第四系；E3k-K2d—上渐新统康托组-上白垩统阿布山组?；K1m—下白垩统美日切错组；J1-2s—中下侏罗统色哇组；1—地层界线；2—不整合界线；3—推测断层；4—施工钻孔及编号；5—勘探线及编号；6—短波红外测量钻孔
Figure 1. The geological map of study area
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图 2 绢（白）云母波长-吸收深度随钻孔深度变化
Figure 2. The map of muscovite's wavelength and spectral absorption depth change with the depth of the drill hole
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图 4 不同钻孔中高岭石结晶变化散点图
Figure 4. The scatter diagrams of kaolinite crystallinity in all drill cores
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图 6 不同岩石样品蚀变矿物特征曲线（a安山岩；b砂岩）
Figure 6. The characteristic curve of different rock samples
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图 7 地表蚀变矿物分布
Figure 7. The distribution of the alteration minerals measured by shortwave infrared technique
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图 8 研究区地表岩石样品K-Na含量关系
Figure 8. The map of the relationship between K and Na in minerals
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图 9 地表岩石Al-K-Ca-Si-Fe-As元素三角关系
Figure 9. The relationship among the elements Al, K, Ca, Si, Fe and As
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图 10 钻孔中蚀变矿物种类识别及分布
Figure 10. The distribution of the types of the alteration minerals in drill cores
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图 11 蚀变矿物组合与岩性特征对比分布
Figure 11. The comparison between the combinations of alteration minerals by shortwave infarared techinque and lithologic characters
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