Zhireken斑岩型钼矿床成矿岩浆系统后贝加尔东部的UPb年龄来源和地球动力学背景解析.docx

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Zhireken斑岩型钼矿床成矿岩浆系统后贝加尔东部的UPb年龄来源和地球动力学背景解析

Zhireken斑岩型钼成矿岩浆系统（后贝加尔东部）：

U-Pb年龄，来源和地球动力学背景

A.P.Berzina,A.N.Berzina,V.O.Gimon,T.B.Bayanova,V.Yu.Kiseleva,R.Sh.Krymskii,E.N.Lepekhina,S.V.Palesskii

摘要

Amanan和含矿斑岩被认为是zhireken矿床的杂岩体。

根据得到的U–PbZr石年龄（Amanan大概是162.6±1.4Ma，花岗岩和二长斑岩含矿杂岩体大概在159.0±1.6Ma和157.5±2.9Ma），Amanan形成于碰撞的结束，通过碰撞（裂谷）动力学机制期间改变含矿斑岩杂岩体。

两种岩石都有高含量LILE和LREE和低含量HFSE和HREE。

Amanan杂岩体中的辉长岩和花岗岩（87Sr/86Sr）0比分别是0.70501和0.70534，斑岩杂岩体的岩石是在0.70451到0.70633之间。

Amanan辉长岩、辉长岩-闪长岩、花岗岩的特点是εNd（T）=–1.4，–1.8，和–10.3，含矿杂岩体的岩石εNd（T）=–3.7到1。

Amanan花岗岩的TNd（DM）的年龄为1.5Ga，含矿杂岩体中的花岗岩和斑岩矿是在1–0.8Ga。

Amanan和斑岩杂岩体的中的岩石铅同位素比值是：

206Pb/204Pb=18.086–18.136和18.199–18.442、207Pb/204Pb=15.487–15.499和15.506–15.545，208Pb/204Pb=38.046–38.256和38.230–38.456。

地质、地球化学和同位素研究结果表明岩浆产生于从新到老的地壳中。

由于构造变形（在较高水平）和基性岩浆供应（在较低的水平）期间地壳厚度的融化熔体可能上升到不小于55公里的地方。

年轻的镁铁质地壳被认为是流体和金属的主要来源。

在形成斑岩杂岩体期间岩浆系统的有利成矿条件提前了一个阶段，在Amanan的形成过程中，我们把长期的矿床岩浆体系演变作为准备阶段。

关键词：

斑岩型钼矿床;矿床岩浆体系;花岗岩岩浆体系;K-埃达克岩;岩浆来源;Nd，锶，和铅同位素;花岗岩的地球化学岩浆活动;后贝加尔东部;Zhireken矿床

介绍

斑岩型铜-钼矿床是铜、钼开采的主要对象，因此具有特殊的研究利益。

除了具有现实意义，对斑岩型矿床的勘查可以深入了解矿床伴随的大型成矿作用的成矿岩浆系统的形成过程。

目前，太平洋大陆边缘的斑岩型铜-钼矿床已得到了最好的研究，它们的形成似乎与大陆下的大洋板块的俯冲有关。

斑岩型铜–钼矿床在中亚褶皱带及其框架也广泛存在，它们形成于碰撞和碰撞后的背景。

在后贝加尔东部，斑岩型铜钼矿床发生在和区域空间、时间相关的碰撞和碰撞后的岩浆作用期间。

这也可能有助于解决上述斑岩型铜钼矿化演化的岩浆作用有争议的问题。

然而，由于地质年代学和同位素地球化学数据的精度方法的不足，地球动力学背景，年龄的问题，大多数成矿岩浆来源系统仍然没有解决。

在本文中，我们将讨论Zhireken斑岩型钼（铜）矿的岩浆活动的研究成果。

我们研究的目的是其火成岩的U-Pb年龄和岩浆活动关联的时间说明伴随的区域地球动力学机制（碰撞和裂谷）;火成岩中的Nd，锶，铅和稀土元素同位素组成成分的研究;识别成矿岩浆系统在其发展的不同阶段的来源。

地质背景

Zhireken矿床位于西-斯坦洛沃依的Baikal–Vitim岩层与太古宙–元古代基底区。

蒙古和沿–鄂霍次克线西-斯坦洛沃依北边境的区–蒙古-鄂霍茨克造山带。

大部分的区域由早古生代辉长岩和花岗岩侵入体所占据。

Selenga–Vitim火成岩带形成于晚古生代和有活动的几个阶段（二叠纪、三叠纪早期，中间–晚侏罗世、晚侏罗世）。

一些研究人员从Selenga–Vitim带的形成到西伯利亚大陆下的蒙古鄂霍次克大洋板块的俯冲进行研究。

其他地质学家认为蒙古-鄂霍茨克造山带的北部边缘是早二叠世–白垩纪板内岩浆作用导致的岩石圈上地幔热场的撞击的地区。

在西斯塔诺夫区，还有大量的钼，铜，金，银矿床，以及和中侏罗世-早白垩世岩浆作用有空间和时间联系的金属杂岩体，由于Mongolo–Okhotsk的关闭它继续处在碰撞阶段，并在碰撞后阶段的特点是广泛的裂谷。

海洋闭合发生在晚侏罗纪早期，早中侏罗世，但碰撞过程（推力和变形）直到侏罗世晚期。

该板内岩浆活动和裂谷的产生在晚侏罗世-早白垩世，但在早侏罗世地幔热场就已经存在。

地幔柱可以渗透到各种结构（俯冲，碰撞，以及其它来源的），通过地幔热和物质的供给起始内生的进程。

该岩石圈底部过程似乎和后贝加尔东部的碰撞和碰撞后（裂谷）的岩浆作用征有相似的地球化学性质。

后贝加尔东部斑岩型钼矿化密切与周围中侏罗世陆源和晚侏罗世沉积火山沉积矿床中生代槽的局部隆起大型花岗岩山丘小入侵有关。

钼矿床形成在裂谷中，在地球的地壳抬升形成的断层附近槽充满了和晚侏罗世火山岩成分相似的成矿小岩体和年龄相同的隆起背景。

Zhireken矿床位于Undurga盆地的框架隆起组成的中侏罗世-早白垩世地层火山岩层（图1A）。

它是位于中晚侏罗世Amanan的Bushulei地块,广泛发育蒙古一鄂霍茨克造山带的后贝加尔东部。

矿床以北区域大多由早古生代侵入岩石组成，在晚二叠世Bichur杂岩体小花岗岩体和晚侏罗世Amudzhikan–Sretensk混合其中。

后者杂岩体的岩体在后贝加尔东部的北部广泛分布，表现出丰富的钼、金矿点。

Zhireken矿床钼矿化在空间上与小花岗岩和斑岩侵入体有联系（图1B）。

Bushulei地块DE花岗岩之间有不同的关系概念，小侵入体，与钼矿化。

根据Rutshtein和Chaban，小侵入体是Amanan花岗岩脉系列。

Pokalov认为bushulei花岗岩地块产生矿且被认为钼矿化与小侵入体的后期产品，几乎同步但独立的过程。

根据Sotnikov等人，地质学家认识到小的侵入岩体作为一个独立的含矿斑岩杂岩体。

火成岩（Amanan）花岗岩和小侵入体是共生关系；形成一个位于地壳–幔边界的长期的岩浆室。

可用的年代学40Ar/39Ar年龄如下：

Amanan花岗岩类178.7±1.7Ma，168.1±1.9Ma，斑岩160.4±0.4Ma和158±0.4Ma，钾长石-160.9±1.7Ma和159.2±1Ma。

辉钼矿Re-Os同位素年龄是163±1Ma和162±1Ma。

Amanan花岗岩的形成是伴随着包括与辉钼矿石与英细脉岩的贫矿的成矿作用的交代的广泛扩散（主要是钾长石化）。

体有利的矿化和分散的小侵入，细脉，和角砾岩的类型有关。

交代作用的改变伴随的成矿作用有钾长石化、泥化。

钠长石和绢云母化较弱。

分析方法

主、微量及稀土元素的含量和锶同位素的成分在新西伯利亚地质与矿物学研究所分析中心测试。

在vra-20RX射线分析仪上通过X射线荧光法测定主要元素含量。

测定误差不超过5%。

微量元素和稀土元素的浓度使用高分辨质谱仪通过电感耦合等离子体质谱法测定。

微量元素的检测限分别为0.005至0.1ppm。

标准偏差为2-7%。

使用MI1201AT质谱仪测定Rb和Sr的同位素组成成分，使用VNIIM和ISG-1标准样品分别测定87Sr/86Sr=0.70800±7和0.71732±10。

测得87Sr/86Sr值进行校正为0.1194。

87Sr/86Sr测量误差小于1%。

Zr石中的U、Th和铅及长石中的铅和硫化物的组成成分在圣彼得堡研究所同位素研究中心确定。

在SHRIMP-II高分辨率二次离子质量质谱仪测量单个颗粒Zr石同位素晶粒的成分，遵循标准技术。

TEMORA和91500的Zr石被用为标准。

所得数据采用SQUID和ISOPLOT/EX软件处理。

通过CamScanMX2500S扫描电子显微镜获得的图像。

通过克雷姆斯基等人的方法在Triton质量光谱仪上使用NIST981标准样品在静态多通道一带标准测定矿物中铅同位素组成成分。

通过Bayanova的技术分析，在KoLa空间科学中心地质研究所通过finnigan-Mat-262七通道质谱仪在静态分析了Sm、Nd同位素组成成分。

准确测定Sm、Nd浓度和147Sm/144Nd比率是±0.2。

岩石中的岩石地球化学特征

岩石描述

Amanan和含矿络合物通过一系列的成分相似的岩石构成。

该Bushulei地块大多是由中等的粗粒度的石英二长岩和花岗岩（图2）组成。

也有闪长岩和辉长岩在其周边上。

我们发现他们作为捕虏体或残留物存在于花岗岩中，在它们的接触带其反应可见。

造岩矿物有斜长石，钾长石，石英，黑云母，角闪石;从基性到酸性岩它们的比例是改变的。

在辉长岩和闪长岩中占主导地位的深色矿物是角闪石。

石英二长岩和花岗岩缺乏角闪石。

副矿物是磷灰石，榍石，Zr石，和磁铁矿。

含矿斑岩杂岩体，包括花岗岩和斑岩脉的细粒储存体。

该细粒度花岗岩由更长石（35-46），钾长石（26-29），石英（17-35），和黑云母（1-3）组成（vol.％）。

副矿物为Zr石和磷灰石。

从二长岩到花岗岩（主要是二长花岗岩）到斑岩脉体成分在变化，酸性岩占主导（SiO2≥69wt.％）。

酸性和碱性岩中错综杂岩体的关系，包括渐进的相互转换和切割接触。

酸形斑岩有时由基础的那个切割。

花岗斑岩斑晶（30-50vol.％）由长石，石英和黑云母组成。

该基质主要由石英和钾长石组成，其次是斜长石和黑云母。

副矿物磷灰石是Zr石和磁铁矿。

在二长斑岩，斑晶（最多50vol.％）不仅包括长石，黑云母，和石英，也有角闪石。

基质是由角闪石，黑云母，斜长石形成，其次是钾长石和石英。

岩石形成氧化物和微量元素

Amanan杂岩体。

似辉长岩的杂岩体包含（wt.%）:

SiO2=48.39-52.35,Mgo=4.87-9.26,（Na2O+K2O）=3.55-4.67。

岩石属于钙碱性系列（图3、SiO2-K2O图）K-Na（Na2O/K2O=3.3-2.5）和铝质:

A/CNK[Al2O3/（CaO+Na2O+K2O）,摩尔量）=0.64–0.75,A/NK[Al2O3/（Na2O+K2O）,摩尔量）=2.6-3.0。

Mg#（100Mg/（Mg+Fe））值是在44-67之间。

辉长岩中相容元素的含量升高（ppm）:

Ni上升到101,Cr上升到216,V上升到360,Sc上升到52。

轻稀土元素的含量很高（La=12.9-18.0ppm）,重稀土元素较低（Yb=0.95-1.71ppm）。

辉长岩的球粒陨石标准化稀土模式（图5）是有区别的（（La/Yb）n=5-9.2）显示出微弱的负Eu异常（（Eu/Eu*=0.74-0.88）。

辉长岩CJ-20和K-6（Tb/Yb）n的值分别为1.91和2.06。

花岗岩中的二氧化硅含量在57.18-72.78wt％内。

岩石属于高K-钙碱性系列。

它们的MgO和（Na2O+K2O）含量分别为0.40-3.84和6.30-8.21，Mg＃=19-50。

K2O/Na2O值从0.59到1.27。

该agpaitic系数Ka[（Na2O+K2O）/Al2O3，摩尔量]为0.49-0.80。

岩石从铝质到弱铝（A/CNK=0.8-1.0）

花岗岩具有中到高含量的大离子亲石元素（Rb=84-215，Sr=294-518，和Ba=531-1129ppm），HFSE的含量减少（Zr=97-122和Nb=3.5-11.3ppm），轻稀土含量中等，MREE的含量降低，重稀土元素含量低（La=15.2-24，Sm=0.85-3.2，和Yb=0.63-1.02ppm）。

稀土元素模式是分化（（La/Yb）n=16.2-21.4），具有负Eu异常（Eu/Eu*=0.55-0.61）。

这些数字表明MREE的区域（（Nd/Dy）n=5.6-6.8）的骤减和重稀土区域（（Dy/Yb）n=1.1-1.2）缓减趋势。

含矿杂岩体。

杂岩体的花岗岩和花岗斑岩具有相似的岩石地球化学特征和含量（重量百分比）：

二氧化硅=69.48-75.79和69.40-74.14，（Na2O+K2O）=7.45-8.96和7.32-9.38，K2O分别为3.75-5.24和3.90-5.23。

其他特点：

Mg＃=8-32和7-30，K2O/Na2O=0.9-1.6和0.8-1.9，Ka=0.69-0.88和0.60-0.91，A/CNK=0.86-1.09和0.83-1.11。

LILE在花岗岩和花岗斑岩的含量如下（ppm）：

Rb=161-232和151-232，Sr=80-381和129-525，Ba分别为148-838和185-2174。

HFSE的含量分别为（ppm）：

Zr=52-258和68-280，Nb=6.2-11和7.5-14。

在这些岩石中稀土元素含量为：

La=16-41和16-45;Sm=0.81-4.4及1.23-4.4;Yb=0.61-1.66和0.65-1.81.稀土元素模式是有区别的（在花岗岩中（La/Yb）n=15.4-33.5,在花岗斑岩中为15.84-22.05），具有负Eu异常（Eu/Eu*=0.24-0.60和0.19-0.39）。

在MREE的区域倾角对应于（Nd/Dy）n=4.7-5.7和4.2-7.5，并且，在重稀土的的花岗岩和花岗斑岩区域中（Dy/Yb）n分别为0.6〜1.2和0.7〜1.2。

斑岩的中间成分（二长岩-和石英二长斑岩）的斑岩中的二氧化硅含量变化从58.32至68.20wt.％。

总碱含量6.90-8.19wt.％，K2O/Na2O=2.95-3.76，Mg＃=35-60，Ka=0.63-0.83，A/CNK=0.88-1.09。

斑岩富集在碱性岩中（图2），FeO，MgO（图3）与Amanan杂岩体的岩石类似。

随着Rb含量的下降SiO2的含量增加，Sr和Ba的含量增加。

元素的含量如下（ppm）：

Rb=137-395，锶=396-719，钡=288-2174，Zr=101-283，铌=5.9-11.7，La=15.4-35，钐=2.4-5.3，Yb=1.08-1.53。

轻稀土的区域稀土元素模式的骤降，MREE和HREE分别对应（La/Yb）n=9.6-20，（Nd/Dy）n=4.1-6.5，（Dy/Yb）n=1.0〜1.2。

从上述数据看出，Amanan和含矿杂岩体的相同岩石具有相似的地球化学特征。

在图2-4，这些杂岩体的岩石组成成分是重叠的。

在SiO2-TiO2，SiO2-FeO，SiO2-MgO，SiO2-CaO，和SiO2-K2O图表中，这两个杂岩体的岩石形成共同的或类似的线性的趋势。

与Amanan杂岩体的岩石比较，那些含矿杂岩体表现出较高的总碱度（主要是由于K2O（图3））高含量的SiO2，MgO和FeO，和含量低的Al2O3和CaO。

 随着SiO2在两种杂岩体中岩石含量降低，二氧化钛的含量，FeOtot，MgO和CaO的也变低（因为闪石，黑云母，和磁铁矿的分馏），K2O的含量变得更高。

Al2O3和Na2O的含量（以及在斑岩P2O5）随着SiO2的含量增加，直到后者达到64％（重量）后开始下降。

U–Pb同位素地质年代法

在后贝加尔东部中生代的广泛矿床，有几种杂岩体的年龄仍然是值得商榷的。

例如，Amanan杂岩体的花岗岩（小侵入体和矿化）形成在晚侏罗世。

据米特罗法诺夫Amanan杂岩体的花岗岩的年龄是晚二叠世，以及Zhireken矿床的小侵入体的年龄是早三叠世。

Amanan花岗岩的40Ar/39Ar产生在中侏罗世，类似含矿斑岩的形成年龄在期晚侏罗世。

以下是Zhireken矿床的火成岩的U-Pb地质年代学研究的结果（表2，图6和图7）。

Amanan杂岩体。

所研究的Zr石棱，1.5-2.0长，分区规律，从中等到弱阴极（CL）排放。

石英二长岩（S-505）超出了矿床的样品，Zr石的206Pb/238U同位素的年龄在170.7-154.4Ma内而且被分成三组。

第一组（170.7-165.9Ma）包括颗粒3和4，核部的年龄比周边的低，但错误地分析了重叠的年龄。

铀和钍的含量是154-1521和112-1007ppm，从核部增加至周边。

第二组（165.1-162.1Ma）包括核部和周边的颗粒2和周边的颗粒5（点5.2）和U含量减少的颗粒6（158-1009ppm的），钍（170-681ppm）。

颗粒1和5（点1）的U（194和250ppm）和钍（132和250ppm）含量降低。

Zhireken矿床（样本S-529）中的石英二长岩，Zr石的206Pb/238U同位素的年龄在169.0-156.4Ma内，并且也分成三组。

较早的组包括边缘的颗粒3（3.3）核部的颗粒4（4.2）的年龄在169.0到167.7Ma，U的含量较高（1631和1637ppm）和钍的含量（814和1410ppm）。

第二组包括晶粒1,2的周围和4-6的年龄在164.9-159.2Ma，U和Th的含量（192-683和169-739ppm）从中到低，除晶粒1的边缘外（1.2点）。

晶粒1（1.1点）和3（分3.1和3.2）的年龄比他们的外围更年轻，是因为Zr石在后期的改变过程的铅损失的影响。

根据206Pb/238U比可知，矿床中的花岗岩（样品S-487）的年龄在166.1-153.9Ma内，主要年龄是在164.2-158.9Ma（点1.2，2.1，4.1，4.2，5.2和6.1）。

铀和钍在Zr石的含量是237-500和194-381ppm。

粒5的核部和粒3周边的年龄在166.1和166.0Ma，晶粒1的核部的最小的年龄（153.9Ma），U=117ppm，Th=84ppm。

含矿杂岩体。

Zhireken矿床中的花岗岩Zr石（C-1150）和花岗岩采样外的（S-812）为中等棱形，在外围有规律的分区。

他们中的大多数在外围发弱光，并在内核没有发光。

所述颗粒包含矿石矿物和流体（图6，试样S-812，粒2和4;样品C-1150，粒1，4和7）。

铀和钍的含量从中到低，分别在90-527和63-401ppm。

从样品中S-812和C-1150中获得的Zr石超过十个点的206Pb/238U年龄在165.9-154.7和169.5-155.6Ma内。

试样S-812中的粒1的核部的年龄为165Ma，样品C-1150中的颗粒5外围和3两个的年龄在169.5到164.2Ma，且很可能从以前的火成岩提取出来的。

对于样本S-812，晶粒2（154.7Ma）的核部的早期和晶粒6（155.3Ma）可能由于铅的损失和后期在岩石上处理的的影响，Zhireken矿床（C-1160）中的二长斑岩中的Zr石有短至中等棱柱.散发出从中到弱的光，并含有流体和矿石矿物包裹体（粒1,2和8）。

铀和钍的含量从低到中（134-305和84-242ppm）。

唯一的是粒9具有结构均匀的核心，明亮发光，铀和钍（90和71ppm）的含量低。

这粒的年龄是166.5±3.8Ma.晶粒9的外围，铀和钍（2142和1284ppm）富集，年龄在157.6±2.2Ma内。

Zr石中的206Pb/238U年龄在166.5-153.0Ma内，主要年龄在160.2-155.2Ma（1.1，3.14.1,5.1，7.1，8.1，8.2，和9.2）。

每个样品的年龄范围似乎是由于各种处理的影响：

由岩浆室移出的Zr石或从该前体岩石借出的，新形成的矿物的结晶是由于后期处理的叠加和构造运动期间矿物的改造。

因此，花岗岩的地质年代学年龄的计算忽略高和低的年。

测定Zr石S-505超过15个点（2.1，2.2，5.2，6.1），S-529（1.2，2.1，4.1，5.1，6.1），和S-487（1.2，2.1，4.1，4.2,5.2，6.1），162.6±1.4Ma（MSWD=0.37，p=0.54）和Amanan花岗岩的年龄一致。

含矿杂岩体的岩石年龄如下：

花岗岩（确定13个Zr石S-812（2.2，3.1,4.1，5.1，5.2，6.1）和C-1150（1.1，2.1，4.1，6.1，5.2，7.1,7.2））159.0±1.6Ma（MSWD=0.004，p=0.95）和二长斑岩（由八个点确定）-157.5±2.0Ma（MSWD=0.37，P=0.55）。

斑岩中的含矿杂岩体通过U-Pb年龄测定40Ar/39Ar值（160.4±0.4和158.0±0.4Ma）。

在Amanan花岗岩的40Ar/39Ar年龄（168.1±1.9Ma）偶尔接近比较古老的Zr石。

矿床花岗岩U-PbZr石年龄范围（170-153Ma）证明了岩浆系统长期活动，偶尔提供熔体到它的上部层位。

Sm-Nd,Rb-Sr,和Pb同位素系统

Sm–Nd同位素组成。

Sm和Nd同位素组成的研究的结果列于表3和图8.辉长岩中的εNd（T）值（K-6/2）和Amanan杂岩体中的辉长闪长岩（K-6）分别是-1.4和-1.8。

所述Amanan花岗岩（K-5）是由εNd（T）=-10.3表征。

由含矿杂岩体（K-12和K-13）中的含矿花岗岩的分析域得到εNd（T）=1.0和-1.6。

斑岩中的εNd（T）值从-3.7到-1.6改变，主要的εNd（T）≥-2.1。

含矿杂岩体中的岩石的TNd（DM）值范围在1.1-0.76Ga.Amanan花岗岩的TNd（DM）值1.5Ga,按照地幔的比例计算公式和岩浆形成，在Amanan花岗岩中地幔组分的量占10％，而在含矿杂岩体中为70–50%。

Sr同位素的组成。

含矿杂岩体和Amanan中Sr同位素的组成成分列于表4和图8.岩石通过一个狭窄的范围（87Sr/86Sr）0值（0.7050-0.7063）描述。

辉长岩和的Amanan杂岩体中的花岗岩的（87Sr/86Sr）0=0.70501和0.70535，两个花岗岩样品含矿络合物（87Sr/86Sr）0=0.70451和0.70543。

斑岩的（87Sr/86Sr）0值在0.70529-0.70573（除霏细斑岩（87Sr/86Sr）0=0.70633）.

铅同位素组成。

对火成岩和矿石矿化区域硫化物的长石的铅同位素成分的分析结果在表5和图9中给出。

我们从Amanan花岗岩和含矿花岗岩和花岗斑岩中的长石研究。

三个Amanan花岗岩的样本显示Pb同位素的比率范围很窄：

206Pb/204Pb=18.086–18.136,207Pb/204Pb=15.487–15.499,208Pb/204Pb=38.046–38.256。

含矿杂岩体的岩石富集放射性铅与Amanan岩石相关。

从含矿花岗岩3个长石样品的分析得出以下铅同位素比值：

206Pb/204Pb=18.199–18.442,207Pb/204Pb=15.509–15.534,208Pb/204Pb=38.230–38.455。

含矿斑岩2个长石样品中铅同位素比值类似于（206Pb/204Pb=18.244和18.394;207Pb/204Pb=15.506和15.545;208Pb/204Pb=38.275和3