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  地质通报  2017, Vol. 36 Issue (6): 977-986  
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时超, 李荣社, 何世平, 计文化, 辜平阳, 陈守建, 张海迪. 东昆仑祁漫塔格虎头崖铅锌多金属矿成矿时代及其地质意义——黑云二长花岗岩地球化学特征和锆石U-Pb年龄证据[J]. 地质通报, 2017, 36(6): 977-986.
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SHI Chao, LI Rongshe, HE Shiping, JI Wenhua, GU Pingyang, CHEN Shoujian, ZHANG Haidi. A study of the ore-forming age of the Hutouya deposit and its geological significance:Geochemistry and U-Pb zircon ages of biotite monzonitic granite in Qimantag, East Kunlun Mountains[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(6): 977-986.
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基金项目

中国地质调查局项目《秦岭成矿带文康—凤太地区地质矿产调查》(编号:DD20160014)和《西南三江成矿带北段地质矿产综合调查》(编号:12120114044801)

作者简介

时超(1986-), 男, 硕士, 工程师, 从事大地构造和地球化学研究。E-mail:fancyboy88@163.com

通讯作者

李荣社(1959-), 男, 教授, 从事区域地质调查研究工作。E-mail:lrongshe@cgs.cn

文章历史

收稿日期: 2016-02-02
修订日期: 2016-05-23
东昆仑祁漫塔格虎头崖铅锌多金属矿成矿时代及其地质意义——黑云二长花岗岩地球化学特征和锆石U-Pb年龄证据
时超1,2, 李荣社1,2, 何世平1,2, 计文化1,2, 辜平阳1,2, 陈守建1, 张海迪1,2    
1. 中国地质调查局西安地质调查中心/国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 陕西 西安 710054;
2. 中国地质调查局西安地质调查中心/造山带地质研究中心, 陕西 西安 710054
摘要: 虎头崖铅锌多金属矿床位于东昆仑祁漫塔格地区,矿区内中酸性侵入岩体广泛发育,且与成矿关系密切。通过高精度LA-ICP-MS锆石微区原位U-Pb同位素测年,获得与矿化、矽卡岩化关系密切的黑云二长花岗岩锆石的206Pb/238U年龄加权平均值为234.2±1.5 Ma。地球化学分析表明,黑云二长花岗岩具有高Al2O3、K2O,低TiO2、Na2O的特征,稀土和微量元素显示其富集轻稀土元素、Rb、Th和部分高场强元素,Nb、Sr、Zr相对亏损,稀土元素表现为LREE/HREE明显分离的配分模式,总体表现为I型花岗岩的特征。在(Y+Nb)-Rb图解中落入后碰撞花岗岩区,在R1-R2因子判别图上落入造山晚期和同碰撞花岗岩重叠区,显示其可能形成于碰撞-后碰撞构造阶段。虎头崖铅锌多金属矿区Ⅵ矿带具有强烈的矽卡岩化,结合矿石组构、脉石矿物、围岩蚀变等特征,认为其具有矽卡岩型矿床的特征,形成于234.2±1.5 Ma(中—晚三叠世)。
关键词: LA-ICP-MS锆石U-Pb测年    黑云二长花岗岩    构造环境    虎头崖铅锌多金属矿    矽卡岩型矿床    
A study of the ore-forming age of the Hutouya deposit and its geological significance:Geochemistry and U-Pb zircon ages of biotite monzonitic granite in Qimantag, East Kunlun Mountains
SHI Chao1,2, LI Rongshe1,2, HE Shiping1,2, JI Wenhua1,2, GU Pingyang1,2, CHEN Shoujian1, ZHANG Haidi1,2    
1. MLR Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, Xi'an Center of Geological Survey, CGS, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
2. Research Center for Orogenic Geology, Xi'an Center of Geological Survey, CGS, Xi'an 710054, Shaanxi, China
Abstract: The Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit is located in Qimantag, East Kunlun Mountains.Intermediate-acid intru-sive rocks occur widely in this area, and are closely related to iron polymetallic mineralization.The 206Pb/238U weighted average age is 234.2±1.5 Ma, which was obtained by in-situ LA-ICP-MS zircon dating of biotite monzonitic granite that was closely related to mineralization and skarn.The results of geochemical analysis show that the biotite monzonitic granite is characterized by high Al2O3, K2O and low TiO2, Na2O.The I-type granites are characterized by rich LREE, Rb, Th and some of HFSE, but poor Nb, Sr and Zr, and clear separation of LREE from HREE.In diagram of(Y+Nb)-Rb, all samples fall into post-collision granite area, and in R1-R2 diagram, all samples fall into the superimpositon of post-collision granite area and collision granite area, indicating that the gran-ites probably formed in a collision-post-collision structural phase.The Ⅵ belt of the Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit expe-riended strong skarnization.The authors hold that the deposit has characteristics of skarn deposit, as shown by its ore fabric, gangue minerals, wall rock alteration, and it was formed at 234.2±1.5 Ma (Middle-Late Triassic).
Key words: LA-ICP-MS zircon U-Pb dating    biotite monzonitic granite    tectonic environment    Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit    skarn deposit    

祁漫塔格位于柴达木盆地西缘,东昆仑西段,是青海省重要的铁、铜、铅锌多金属成矿带[1-2]。近年来,随着本区新一轮国土资源大调查的开展,找矿工作取得较大突破,不仅发现了许多新的矿床(化)点和矿产类型,而且还对区内以往存在的矿床(化)点进行了进一步勘查和认识[3-5]。其中位于祁漫塔格的虎头崖铅锌多金属矿区是典型代表之一,成矿作用与祁漫塔格印支期岩浆活动有密切的时空和成因关系[5]

笔者在野外地质调查期间发现,矿区内发育的矽卡岩化、矿化与黑云二长花岗岩关系密切,那么,二长花岗岩形成于什么时代?产出的构造环境和反映的地球动力学过程又是怎么样的?对包括祁漫塔格在内的东昆仑地区的花岗岩研究前人已做了大量工作[6-9],然而,与其相关的成矿作用报道较少[10-11],因此,笔者对虎头崖矿区与矽卡岩铅锌多金属成矿密切相关的黑云二长花岗岩开展了LAICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学研究,以准确厘定黑云二长花岗岩的形成时代,探讨其产出的构造环境及其与铅锌多金属成矿作用之间的关系,为进一步认识区域地质构造演化和找矿工作提供帮助。

1 矿区地质背景

虎头崖铅锌多金属矿床位于东昆仑祁漫塔格山北坡,昆北断裂以南,黑山-那陵郭勒断裂北部,大地构造位置处于北(昆仑)祁漫塔格早古生代岩浆弧带。虎头崖矿区出露地层主要有蓟县系狼牙山组、奥陶系—志留系滩间山群(O-ST)、下石炭统大干沟组、上石炭统缔敖苏组和上三叠统鄂拉山组(图 1)。蓟县系狼牙山组浅变质岩系碳酸盐岩和碎屑岩主要呈近东西向分布于矿区南部,奥陶系—志留系滩涧山群中浅变质岩系岩性主要为陆源碎屑岩、中基性火山岩、碳酸盐岩等,主要分布于矿区中部东、西两侧,近东西向展布,地层出露厚度约1600m;下石炭统大干沟组碎屑岩、含生物碎屑碳酸盐岩呈条带状分布于调查区的中部,与南部狼牙山组及北部滩间山群均呈断层接触,总体呈近东西向展布,倾向北,倾角50° ~70°,出露厚度600~ 1000m,岩石普遍发生碎裂现象;上石炭统缔敖苏组含生物碎屑碳酸盐岩主要分布于矿区中部及北部,总体走向东西向,南部与滩间山群角度不整合或断层接触;上三叠统鄂拉山组陆相中酸性火山岩分布于矿区北西侧,岩性主要有晶屑凝灰岩、流纹质含角砾凝灰岩、流纹质玻屑晶屑角砾熔凝灰岩等,地层北倾,倾角47°~62°,南部与上石炭统缔敖苏组呈断层接触。山麓地带及河床等广泛发育第四系(Q)松散堆积物。与成矿关系密切的是蓟县系狼牙山组和上石炭统缔敖苏组。

图 1 虎头崖铅锌多金属矿区地质简图(据参考文献[11]修改) Fig.1 Geological sketch map of the Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit 1—蓟县系狼牙山组;2—奥陶系-志留系滩间山群;3—下石炭统大干沟组;4—上石炭统缔敖苏组;5—上三叠统鄂拉山组;6—第四系;7—二长花岗岩;8—钾长花岗岩;9—花岗闪长岩;10—闪长岩;11——辉绿岩脉;12—矽卡岩化带;13—断层;14—采样位置及编号;Ⅰ—塔里木陆块;Ⅱ—阿北-敦煌地块;Ⅲ—阿尔金造山带;Ⅲ-1—红柳沟-拉配泉蛇绿构造混杂岩带;Ⅲ-2—阿中地块;Ⅲ-3—阿帕-茫崖早古生代蛇绿构造混杂岩带;Ⅳ—昆仑造山带;Ⅳ-1—北昆仑(祁漫塔格)岩浆弧带;Ⅳ-2—中昆仑微地块;Ⅳ-3—昆南增生楔杂岩带;Ⅴ—巴颜喀拉褶皱带;Ⅵ—柴达木陆块;Ⅵ-1—柴达木盆地北缘;Ⅵ-2—柴达木盆地;Ⅶ—祁连造山带;①—阿尔金北缘断裂;②—阿尔金南缘断裂;③—昆北断裂带;④—黑山-那陵格勒断裂;⑤—白干湖断裂;⑥—昆中断裂带;⑦—昆南断裂带;⑧—柴北缘断裂

矿区侵入岩分布较广,主要出露于矿区中部,呈岩株状产出,以中酸性侵入岩类为主,岩性为钾长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等。岩体侵入于狼牙山组、滩涧山群、大干沟组、缔敖苏组等不同时代地层中,接触带附近围岩蚀变强烈,普遍发育矽卡岩化,伴随强烈的多金属成矿作用。此外,矿区南部有闪长岩小面积出露,主要侵入于狼牙山组,同时见少量辉绿岩脉。本次研究对象为黑云二长花岗岩,侵入于上石炭统缔敖苏组(图 2-a)。

图 2 黑云母二长花岗岩的野外(a)和显微特征(b、c正交偏光) Fig.2 Macroscopic (a) and microscopic (b、c) characteristics of the biotite monzonitic granite(crossed nicols) Q—石英;Pl—斜长石;Bi—黑云母

矿区内褶皱、断裂等构造发育,褶皱构造以轴向呈近东西向的背斜构造为主,断裂以东西向为主,断层破碎带是矿体赋存的有利部位。

2 岩体岩相学特征

用于研究的黑云二长花岗岩为灰色,似斑状花岗质结构,块状构造。显微镜下主要矿物组成为石英(25%~30%)、碱性长石(30%~35%)、斜长石(25%~35%)和黑云母(5%),似斑状构造,斑晶主要成分为长石。石英呈他形粒状,灰色,表面干净,部分颗粒具有亚颗粒化现象,大小为2~4mm;斜长石和碱性长石为灰白色,自形-半自形结构,柱状、板状,大小为2~20mm;黑云母,黑色,片状,大小为2~10mm;副矿物主要为锆石、电气石、磁铁矿、榍石、磷灰石等(图 2-bc)。

3 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 3.1 样品描述

黑云二长花岗岩样品(14H-1)约20kg,采自Ⅵ号矿带南侧,其地理坐标为北纬37°4'21.3″、东经91° 41'28.7″,海拔高度4173m。黑云二长花岗岩侵入于上石炭统缔敖苏组浅灰色大理岩、白云质灰岩中。在锆石单矿物分选时,将岩石破碎至全部通过80~100目筛网,人工淘洗岩石粉末,将得到的重砂部分用电磁选分选后得到约3000粒锆石。在双目镜下挑选形态较完整、无裂痕、无包裹体的锆石颗粒,制作成样品靶用于U-Pb同位素测定。虎头崖Ⅵ矿带黑云二长花岗岩中获得的锆石呈浅黄色-无色透明柱状或粒状,自形程度较好(部分残缺锆石属于碎样时机械破损),锆石粒径多在130×70~180×100μm之间。

3.2 测试方法

将分选出的锆石晶体制成样品靶,打磨并抛光使大多数锆石颗粒的中心暴露,然后进行锆石可见光显微照相、阴极发光(CL)照相及LA-ICP-MS锆石微区U-Pb同位素组成测定。

锆石的阴极发光照相在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。采用美国Gatan公司生产的阴极荧光谱仪(型号Mono CL3+)进行锆石内部结构显微照相分析。LA-ICP-MS锆石微区U-Pb同位素测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室的Agi⁃ lent7500型ICPMS、德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器(工作物质ArF,波长193nm),以及MicroLas公司的GeoLas200M光学系统的联机上进行。激光束斑直径为30μm,激光剥蚀深度为20~40μm。实验中采用氦作为剥蚀物质的载气,用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化,采样方式为单点剥蚀,数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式,每完成4~5个待测样品测定,插入测标样一次。在所测锆石样品每5个点前后各测1次NIST SRM610。锆石年龄采用标准锆石91500作为外部标准物质,元素含量采用NIST SRM610作为外标。由于SiO2在锆石中的含量较恒定,选择29Si作为内标来消除激光能量在点分析过程中及分析点之间的漂移,对于大多数元素单点分析的相对标准偏差为5%~15%。详细分析步骤和数据处理方法见参考文献[12-14]。采用Glitter(ver4.0,Macquarie University)程序对锆石的同位素比值及元素含量进行计算,并按照Anderson的方法[15],用LAMICPMS Common Lead Correction(ver3.15)进行了普通铅校正,年龄计算及谐和图采用Isoplot(ver3.0)完成[16]。因年轻锆石( < 1000Ma)中放射成因207Pb含量较少,分析中容易产生较大误差,因此年轻锆石( < 1000Ma)均使用206Pb/238U年龄,由于本次研究中锆石年龄小于1000Ma,因此使用206Pb/238U年龄。

岩石化学和地球化学测试在西安地质矿产研究所岩矿测试中心完成,主量元素分析在日本理学RIX2100型XRF仪上测定;微量和稀土元素测试在美国Perkin Elmer公司Elan 6IOODRC型电感耦合等离子质谱(ICP MS)仪上完成,样品测试中心以AVG-1和BHVO-1国际标样监控,测试结果见表 2

表 2 黑云二长花岗岩主量元素含量 Table 2 Major element composition of biotite monzonitic granite
3.3 锆石U-Pb年龄

锆石CL图像(图 3-a)显示,锆石多数内部发育清晰振荡环带结构,部分锆石外围有生长加大边。18个分析点的Th含量为140×10-6~447×10-6,U为278×10-6~1049×10-6,Th、U之间具有很好的正相关关联,Th/U值在0.37~0.66之间,全部大于0.30,具有岩浆成因锆石特征[17]。测点位置基本都在锆石的振荡环带部位,能较好地反映岩浆结晶年龄。

图 3 黑云二长花岗岩(14H-1)锆石阴极发光(CL)图像(a)及U-Pb谐和图(b) Fig.3 CL images (a) and U-Pb concordia diagram (b) of zircon from biotite monzonitic granite (a图中的圆圈为测定时的激光剥蚀范围,数字为点编号和206Pb/238U年龄/Ma)

样品14H-1共测定了18粒锆石,分析测试点18个,结果见表 1。18个测点的U-Pb年龄在误差范围内具很好的一致性,均落在一致曲线之上(图 3-b), 其206Pb/238U年龄加权平均值为234.2±1.5Ma(置信度为95%,MSWD=3.5),代表了样品14H-1锆石结晶年龄。综合考虑CL图像特征、Th和U同位素含量、区域地质背景,234.2±1.5Ma为祁漫塔格虎头崖铅锌多金属矿区黑云二长花岗岩的结晶年龄。

表 1 虎头崖铜多金属矿区黑云二长花岗岩(14H-1) LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Th-Pb同位素测年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic dating of biotite monzonitic granite (14H-1) of the copper polymetallic ore district in Hutouya area
4 岩石地球化学特征

本次研究还对祁漫塔格虎头崖铅锌多金属矿区Ⅵ矿带侵入缔敖苏组黑云二长花岗岩进行了地球化学特征研究。

4.1 主量元素特征

虎头崖铅锌多金属矿区Ⅵ矿带黑云二长花岗岩(14H-2~7)岩石化学分析数据去除烧失量及数据均一化处理后,结果列于表 2。岩体具有高SiO2含量(73.26%~76.36%),低TiO2含量(0.10%~0.25%)(均小于1,平均值为0.14%)特征,Al2O3含量为12.69%~ 13.85%,K2O含量比Na2O高,分别为4.50%~4.82%和3.40%~3.67%;低Fe2O3(0.34%~0.58%)、MnO(0.04%~ 0.06%)、MgO(0.15%~0.53%),CaO含量为0.91%~ 1.80%,P2O5含量为0.04%~0.09%;TFeO/MgO值为3.45~8.44,平均值为6.17,比值高于一般M型花岗岩,低于A型花岗岩[18]。铝饱和指数A/CNK值为0.98~1.02,平均值为1.01,在A/CNK-A/NK指数图解中,样品点均落入过铝质区和偏(亚)铝质区之间(图 4-a),显示准铝质-弱过铝质岩石的特征,并且CIPW标准矿物中缺少或含少量刚玉,与典型S型花岗岩A/CNK>1.1,刚玉分子含量均大于1% [19]的特点明显有别。里特曼指数(K2O + Na2O)2/(SiO2-43)为2.04~2.14,为钙碱性系列。在SiO2-K2O图解上,大部分样品点投入高钾钙碱性系列区(图 4-b)。在Harker图解中,所有样品的TiO2、MgO、TFeO、MnO含量,随着SiO2含量的增加而减少,而K2O、Na2O随着SiO2的含量增加而增加,均呈较好的线性关系(图 5),反映其原始岩浆具有同源或同时代的特征。综上所述,该岩体为准铝质-弱过铝质高钾钙碱性系列花岗岩,具有I型花岗岩的特征。

图 4 虎头崖铅锌多金属矿黑云二长花岗岩的Shand指数(a)[20]和SiO2-K2O图解(b)[21] Fig.4 Shand'index (a) and SiO2-K2O diagram (b) of biotite monzonitic granite in the Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit
图 5 虎头崖铅锌多金属矿黑云二长花岗岩的Harker图解(图例同图 4 Fig.5 Harker diagram of biotite monzonitic granite in the Hutouya Pb-Zn polymetallic ore deposit
4.2 稀土及微量元素特征

虎头崖铅锌多金属矿Ⅵ矿带黑云二长花岗岩稀土及微量元素分析数据见表 3。稀土元素(REE)配分型式总体相似,稀土元素总量不高(102.5210-6~136.78×10-6),总体呈轻稀土元素(LREE)富集的右倾曲线(图 6-a),(La/Yb)N为9.64~5.76,负Eu异常较明显(δEu=0.23~0.58)。经原始地幔标准化后的微量元素蛛网图(图 6-b),表现出强不相容大离子亲石元素不同程度的富集,如Rb、Th等,Ba相对亏损,部分高场强元素(HFSE)Ta、La、Ce、Nd、Hf等相对富集,Nb、Sr、Zr相对亏损,没有出现Nb、Ta低谷。尤其出现Rb、Th高峰,而Nb、Sr、Zr出现显著负异常,表明该岩体可能属于增厚的下地壳部分熔融形成,总体表现为I型花岗岩类的特征。

表 3 黑云二长花岗岩稀土和微量元素含量 Table 3 REE and trace elements composition of biotite monzonitic granite
图 6 黑云二长花岗岩稀土元素球粒陨标准化配分图解(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)[22] Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive-mantle normalised spidergram (b)for biotite monzonitic granite
5 讨论 5.1 岩石成因及构造环境

花岗岩类是组成大陆地壳的主要岩石,在造山演化的各个阶段都可以产生。部分学者认为,过铝质花岗岩石是陆-陆碰撞过程中早期挤压环境下地壳加厚而发生部分熔融的产物[23-25]。最新研究发现,大量原来认为是同碰撞的过铝质花岗岩石是后碰撞期的产物[26],形成于碰撞高峰期后的岩石圈伸展背景[27-29],后碰撞岩浆作用高钾钙碱性岩浆最发育[30],多数造山带的后碰撞花岗岩类以高钾钙碱性I型花岗岩为主,属于钾玄岩系列[31]

已有的研究表明,东昆仑造山带是一个多期叠加的多旋回造山带[32-33]。前人根据沉积构造、火成岩构造组合等证据,认为东昆仑造山带华力西期—印支期为一个完整的造山旋回[34-35]。晚泥盆世陆相磨拉石的发育及区域性不整合的存在,标志着东昆仑造山带早古生代造山旋回的结束及华力西—印支造山旋回的开始[35],泥盆纪—二叠纪总体处于拉张的背景下,形成裂陷海盆和有限洋盆[36],发育浅海相碎屑岩-碳酸盐岩建造(大干沟组、迪奥苏组、打柴沟组),中—晚石炭世开始发生板块俯冲,中—晚二叠世到早三叠世为主要的俯冲造山期,广泛发育弧火山岩和弧花岗岩类[35];中—晚三叠世为碰撞-后碰撞阶段。东昆仑祁漫塔格地区晚古生代开始进入古特提斯演化阶段,晚古生代—早中生代构造演化是一个连续的过程,它奠定了该区的基本构造格局,也是金和铜多金属矿产的主要成矿时期[37]

虎头崖铅锌多金属矿Ⅵ矿带黑云二长花岗岩在(Y+Nb)-Rb图解(图 7-a)上,样品投点全部落入火山弧花岗岩(VGA)和后碰撞花岗岩(PostCOLG)的重叠区内;在R1-R2因子判别图(图 7-b)上,样品投点全部落入造山晚期和同碰撞花岗岩重叠区,显示其可能形成于碰撞-后碰撞构造阶段;在δEu-(La/Yb)N图解(图 7-c)中,投点全部落入壳源区,从多元素多方法图解中可以看出,黑云二长花岗岩体可能是后造山阶段形成的。本次研究的祁漫塔格虎头崖地区在中—晚三叠世可能处于碰撞-后碰撞造山构造阶段,虎头崖铅锌多金属矿Ⅵ矿带黑云二长花岗岩稀土和微量元素显示其富集LREE、LILE和部分HFSE,REE表现为LREE/ HREE明显分离的右倾型分配模式,并出现较明显的负Eu异常,Nb、Sr、Zr相对亏损,并且虎头崖铅锌多金属矿Ⅵ矿带黑云二长花岗岩属高钾钙碱性系列,而高钾钙碱性系列岩浆岩是后碰撞岩浆活动的重要特征之一[40-41]。因此,根据本文所获得的岩石化学、稀土和微量元素特征及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果,认为虎头崖铅锌多金属矿Ⅵ矿带黑云二长花岗岩是弱过铝质-过铝质高钾钙碱性系列I型花岗岩类,可能是在234.2±1.5Ma(即中—晚三叠世)碰撞-后碰撞造山构造阶段形成的。

图 7 虎头崖铅锌多金属矿黑云二长花岗岩构造环境图解[38-39] Fig.7 Diagrams of tectonic environment of biotite monzonitic granite in the Hutouya Pb-Zn polymetallic ore doposit VGA—火山弧花岗岩;ORG—大洋脊花岗岩;WPG—板内花岗岩;Syn-COLG—同碰撞花岗岩;Post-COLG—后碰撞花岗岩
5.2 地质意义

祁漫塔格地区中—晚三叠世中酸性侵入岩体广泛发育,与成矿作用有关的有约格鲁花岗闪长岩[42](242 Ma)、乌兰乌珠儿花岗斑岩[43](215.1 Ma)、鸭子沟钾长花岗斑岩[44](224.0 Ma)、玛兴大坂二长花岗岩[45](218 Ma)、尕林格石英二长闪长岩和石英二长岩[46](228.3 Ma、234.4 Ma),野马泉南带石英二长闪长岩、正长花岗岩[47](219 Ma、213 Ma)、它温查汉花岗岩[48](227.7 Ma)、长山钾长花岗岩[48](219.9Ma)、虎头崖Ⅴ矿带花岗闪长岩(224.3Ma)[11]、Ⅷ号矿带矿体下部正长花岗岩(239.7Ma)[11]等,说明该区在印支期中—晚三叠世不仅曾发生大量的花岗质岩浆侵入活动,而且还产生强烈的多金属成矿作用。

虎头崖Ⅵ矿带矿体主要产于黑云二长花岗岩体与地层接触部位及断层破碎带中,伴随有强烈的矽卡岩化,矿石组构、脉石矿物、围岩蚀变等均显示矽卡岩型矿床的特点。矿石S、Pb同位素数据显示,虎头崖矿区成矿物质主要来源于深源岩浆区,Pb为上地壳和地幔混合来源[49-50];碰撞-后碰撞背景下幔源岩浆底侵并发生壳-幔岩浆混合作用,可能带来了丰富的成矿物质,对矿床形成有巨大贡献。结合本次获得的黑云二长花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果及岩石地球化学特征分析,认为虎头崖-矿带矿体具有矽卡岩型矿床的特征,形成于234.2±1.5Ma(即中—晚三叠世),是东昆仑造山带碰撞-后碰撞造山构造阶段下幔源岩浆底侵并发生壳-幔岩浆混合作用形成的。

6 结论

(1)东昆仑祁漫塔格地区虎头崖Ⅵ矿带黑云二长花岗岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试结果为234.2±1.5Ma(MSWD=3.5),锆石内部多数发育清晰的振荡环带结构,Th/U值均大于0.3,该年龄可代表岩浆结晶的年龄,相当于中—晚三叠世。

(2)黑云二长花岗岩体具有高Al2O3、K2O,低TiO2、Na2O的特征,铝饱和指数A/CNK为0.98~ 1.02,平均为1.01;稀土元素为轻稀土富集的右倾型曲线,负Eu异常较明显(δEu=0.23~0.58);微量元素出现Rb、Th高峰,而Nb、Sr、Zr出现显著负异常,没有出现Nb、Ta低谷,总体表现为I型花岗岩的特征。在(Y+Nb)-Rb图解中落入后碰撞花岗岩区,在R1-R2因子判别图上落入造山晚期和同碰撞花岗岩重叠区,显示其可能形成于碰撞-后碰撞构造阶段。

(3)虎头崖Ⅵ矿带矿体具有矽卡岩型矿床的特征,形成于234.2±1.5Ma(中—晚三叠世),是东昆仑造山带碰撞-后碰撞造山构造阶段下幔源岩浆底侵并发生壳-幔岩浆混合作用形成的。

致谢: 在论文完成过程中,中国地质调查局西安地质调查中心计文化研究员、陈守建教授级高工给予了大力的支持和鼓励;镜下鉴定过程中得到中国地质调查局西安地质调查中心叶芳研究员、张汉文研究员的帮助;数据测试过程中得到西北大学柳小明教授的有益帮助,在此一并表示衷心的谢意。

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