西准噶尔包古图成矿斑岩年代学与地省略学岩石成因与构造汇总Word文档格式.docx

1、西准噶尔包古图地区的一些小型斑岩体或脉岩与铜金矿化的关系非常密切, 引起了人们的广泛关注. 报道了一些斑岩的L A -ICP -M S 锆石U -Pb 定年结果和岩石地球化学成分资料. 、岩体的石英闪长斑岩中岩浆结晶锆石的定年结果分别为314. 9? 1. 7M a 和309. 9? 1. 9M a, 岩体的闪长玢岩中岩浆结晶锆石的定年结果为313. 9? 2. 6M a, 表明包古图地区的岩体形成于晚石炭世. 包古图地区小岩体的岩石富Na 、高Sr, 贫Y 和Y b, 无明显的Eu 异常, 具有埃达克岩特征, 同时有些岩石富集M gO （3. 93%4. 78% , 具有高的M g #（68

2、74 , 类似高镁安山岩. 结合区域地质和岩浆岩的资料, 认为:（1 包古图地区的小岩体形成于晚石炭世的岛弧环境, 并可能与石炭纪的洋脊俯冲有关, 其中埃达克质岩为俯冲洋脊两侧的板片熔融而形成, 而高镁闪长岩类为俯冲板片熔体与地幔橄榄岩相互作用的产物; （2 包古图地区的铜金矿床也很可能与洋脊俯冲有关, 高氧逸度的板片熔体上升并与地幔橄榄岩相互作用, 这使得地幔中的金属硫化物不稳定, 释放出金属成矿物质, 从而使得Cu 、Au 等在熔体中不断富集而形成矿床.关键词:锆石U -Pb 定年; 埃达克岩; 高镁闪长岩; 洋脊俯冲; 板片窗; 西准噶尔; 中亚造山带.中图分类号:P 581 文章编号:

3、1000-2383（2009 01-0056-19 收稿日期:2008-10-30Geochronology and Geochemistry of the Ore -Bearing Porphyries in theBaogutu Area （Western Junggar :Petrogenesis and Their Implications for Tectonics and Cu -Au MineralizationTANG Go ng -jian 1, 2, WANG Q iang 1*, ZH AO Zhen -hua 1, Derek A. Wym an 3, CH EN H

4、a-i hong 4, JIA Xiao -hui 1, 2, JIAN G Z-i qi1, 21. Key L aborato ry of Isotope Geoc hronology and Ge ochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Ac ademy of Sc ie nc es, Guangzhou 510640, China 2. G rad uate Sc hool of Chinese A cad emy of Sc ienc es, Be ij ing100049, China3. S ch ool

5、of G eosc ienc es, Div ision of Ge ology and G eop hy sic s, Univ e rsity of S yd ney , NS W 2006, A ustralia 4. S tate K ey L abor atory of G eological Pr oce sse s and M iner al Re sour ces , China Univ er sity of Geosciences , W uhan430074, ChinaAbstract:T he small po rphyr y plutons or dikes in

6、the Bao gutu a rea, w estern Jung gar , have attracted wide attentio ns o w ing to the close asso ciation between them and Cu -A u mineralizat ion. T his paper pr esents new L A -ICP -M S zir co n U -Pb ag e and g eo -chemical data of o re -bearing po rphyr ies in the Baog utu area. T he quar tz dio

7、r ite porphyr y bodies and and dio rite por phy ry bo dy have cry stallization ages of 314. 9? 1. 7M a, 309. 9? 1. 9M a, and 313. 9? 2. 6M a, respectively , sugg est ing they wer e generated in L ate Car bo niferous. T hey are char acter ized by hig h N a 2O/K 2O and hig h Sr values but low Y and Y

8、b contents, and neg ligible Eu anomalies, similar to adakites. In addit ion, some samples hav e high M g O （3. 93%-4. 78% and M g #（47-74 values, sim ilar to hig h -M g andesite. T aking into acco unt the data o f reg ional geo lo gy and mag matic r ocks, we sug gest that （1T he Baog utu int rusive

9、ro cks w ere possibly formed in an island -ar c set ting linking t o ocean r idg e suduct ion in L ate Car bo nifer -o us, the adakitic mag mas have likely for med by par tial melt ing of the leading edge of the subducted r idge, and hig h -M g dior ites po ssibly o rig inated f rom the inter action

10、 betw een adakitic melts and mantle per ido tite; （2 T he Bao gutu Cu -Au m iner alization might o ccur abov e a slab w indo w dur ing o cean ridg e suductio n, and the inter act ion betw een hig h o xy gen fug acity slab melt and mantle per idotit e caused the decom position of metal sulfides and t

11、he Cu and A u m iner alization.Key words:zir co n U -P b dat ing; adakite; hig h -M g diorites; ridg e subduction; slab w indo ws; W est Jung gar ; Centr al Asian or o -g enic belt.引言 图1 中亚造山带地质简图（Jahn et al . , 2000 （a 和西准噶尔地区地质简图（据Buckm an and Aitchison, 2004, 图2修改 （b Fig. 1Geo gr aphic map sho wi

12、ng Centr al Asia （modified from J ahn et al . , 2000 （a and reg ional g eo lo gical sketch mapshow ing the West Jung gar area （modified fr om Buckman and Aitchis on , 2004 （b1. 花岗岩类; 2. 蛇绿岩; 3. 铜金矿点; 4. 克拉玛依地体（石炭纪 ; 5. 库鲁木地地体（中-早石炭世 ; 6. 拉巴地体（奥陶纪 ; 7. 艾比湖-可可萨依地体（晚志留-早奥陶世 ; 8. 玛依拉地体（早-中志留世 ; 9. 托里地体（

13、中-晚泥盆世 ; 10. 二叠世沉积物/火山沉积物; 11. 断层; 12. 中生代沉积物; 唐巴勒; 玛依拉; 达拉布特; 克拉玛依西准噶尔地区位于中亚造山带中南部的阿尔泰造山带和天山造山带之间（图1a , 西准噶尔褶皱带是在古生代由塔里木、哈萨克斯坦和西伯利亚等板块经聚合-俯冲-增生作用形成的（Co lem an, 1989; Feng et al . , 1989. 西准噶尔地区出露大量晚古生代的中酸性侵入岩, 根据产状可以将这些中酸性侵入岩分成两类:一类是以巨大花岗岩基形式出露的花岗岩, 如庙儿沟、克拉玛依、阿克巴斯套和红山等岩体（Chen and Jahn, 2004; Chen a

14、nd Ara -kaw a, 2005; 韩宝福等, 2006; 苏玉平等, 2006 ; 另一类是以小岩株或岩脉形式出露的石英闪长斑岩、闪长玢岩和花岗闪长斑岩等, 主要分布在包古图地区（金成伟等, 1993; 沈远超等, 1993. 基于对区内岩浆岩的研究, 许多研究者对西准噶尔地区晚古生代的构造环境提出了一些不同的认识, 包括洋内俯冲的岛弧（张连昌等, 2006 、岛弧增生（王方正等, 2002 、弧后盆地（金成伟等, 1993; 沈远超和金成伟, 1993 、小洋盆（朱宝清和冯益民, 1994 和碰撞后（Chen and Arakaw a, 2005; 苏玉平等, 2006 等环境. 同

15、时, 由于缺乏高精度同位素年代学资料, 包括西准噶尔地区在内的中亚造山带的大陆地壳的增生时限和方式也一直争论不休（Seng r et al . , 1993; Jahn et al . , 2000; Yakubchuk, 2002; Xiao et al . , 2004a, 2004b; Yakubchuk, 2004; Zhou et al . , 2004; 高俊等, 2006; Liu and Pan, 2006; 王强等, 2006b; 肖文交等, 2006; Windley et al . , 2007;Wang et al . , 2007c; Zheng et al . ,

16、2007; Qian et al . , 2007.西准噶尔地区也是中亚造山带内一个重要的铜金矿化区, 其中包古图铜金矿区是该地区近几年新发现的一个很有前景的成矿区. 该矿区位于准噶尔盆地西缘的达拉布特断裂以南、托里铜金成矿带的东段. 包古图地区分布约有二十多个石英闪长斑岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩小岩株或脉岩, 有些小岩株周围出露大量中基性岩脉. 最近, 有些学者认为这些与成矿有关的侵入岩可能是由俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩（张连昌等, 2006 , 也有一些学者对矿床进行了Re -Os 同位素定年（宋会侠等, 2007. 但是对这些斑岩的成矿年代学的研究, 除了前人对一些岩石进行了一些K -A

17、r 和Rb -Sr 年代学测试外（金成伟等, 1993; 沈远超和金成伟, 1993 , 目前其形成时代一直缺乏精确的年龄制约. 笔者近期对该地区的代表性成矿斑岩岩体进行了系统的主、微量元素分析, 并对那些具有典型埃达克岩特征的岩石进行了锆石LA -ICP -M S U -Pb 同位素定年, 发现这些岩石主要形成于晚石炭世. 本文将重点报道这一成果, 并讨论其动力学与成矿意义.1 区域地质与岩体地质西准噶尔地区的主要构造特征为NE -SW 向断裂带非常发育（图1b , 由北往南依次为托里、哈图、达拉布特断裂和乌尔木逆冲断层, 它们控制了蛇绿岩和花岗岩的分布. 西准噶尔地区的一个特点就是蛇绿岩形

18、态复杂, 均已变形, 由于后期的构造运动多沿着走滑断裂分布, 时代不一致, 跨度大, 从晚寒武到石炭纪均有出现. 其中唐巴勒蛇绿岩是该地区最老的蛇绿岩（Co lem an, 1989; Feng et al . , 1989; Kw on et al . , 1989; 肖序常和汤耀庆, 1991; Zhang et al . , 1993 , 形成时代为晚寒武-奥陶纪:辉长岩中斜长石和榍石的Pb -Pb 年龄为523. 2? 7. 2Ma （Kw on et al . , 1989 , 辉长岩的矿物-全岩的Sm -Nd 内部等时线年龄为489? 53Ma, 玄武岩的全岩Sm -Nd 等时线年

19、龄为447? 56M a （张弛和黄萱, 1992 , 辉长岩锆石SH RIM P U -Pb 年龄为531? 15Ma（Jian and Liu, 2005. 玛依拉蛇绿岩中发现有放射虫化石, 其时代为志留纪（辉长岩锆石SH RIMP U -Pb 年龄为415M a 以前（Jian and Liu,图2 包古图矿区地质简图（据成勇和张锐, 2006修改 F ig. 2Reg ional geolog ical sketch map showing the Baogutu de -posit1. 希贝库拉斯组; 2. 包古图上亚组; 3. 包古图下亚组; 4. 太古勒组; 5. 岩体; 6.

20、断层; 7. 金矿点; 8铜矿点; 为岩体编号395? 12M a, E Nd （t =8. 9（张弛和黄萱, 1992 , 但最近的SH RIMP 年代学研究表明这一蛇绿岩形成于346347Ma, 为早石炭世. 克拉玛依蛇绿岩中蚀变辉长岩的锆石SH RIM P 定年结果集中在414. 4? 8. 6M a 和332? 14M a （徐新等, 2006. 何国琦等（2007 通过对微体古生物的研究认为克拉玛依蛇绿岩形成于早古生代. 黄汲清等（1990 认为在早石炭世晚期至中石炭世初期准噶尔南缘盆地北天山地区出现了新的洋盆, 称之为石炭纪亚洲洋或北天山洋.肖序常等（1992 认为早石炭晚期该地区

21、也出现了洋盆并称之为北天山洋. 王福同（2006 认为西准噶尔地区在晚石炭世晚期仍为浅海-次深海环境. 所以, 西准噶尔地区石炭纪仍然可能有洋盆出现. 西准噶尔地区出露大量晚古生代花岗岩, 其显著特点是均具有正的E Nd （t , 这些花岗岩的形成的时间在274340Ma（Chen and Jahn, 2004; Chen and Ar akaw a, 2005; 高山林等, 2006; 苏玉平等, 2006.北京离子探针中心2005年年度报告. http:/220. 231. 23. 73/bjs -包古图矿区（图2 主要的构造线以南北向为主:无论是地层、褶皱和断裂都以南北向为主, 矿区位于

22、南北向的希贝库拉斯复式向斜的东翼, 断裂除了南北向的主要断裂外还有北东向的次级小断裂. 矿区出露的地层主要为下石炭统的太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组的一套巨厚的半深海相-大陆坡相火山-碎屑沉积建造. 其中太勒古拉组为杂色凝灰岩、凝灰质粉砂岩和灰绿色凝灰岩互层. 包古图组为灰-灰黑色薄层凝灰质粉砂岩和灰绿色凝灰岩互层. 希贝库拉斯组为灰色厚层凝灰质砂岩、含砾砂岩和层凝灰岩. 区内大约有20个规模较小, 大小数平方公里的石英闪长斑岩、闪长玢岩和花岗闪长斑岩类的小岩株或脉岩侵入下石炭世地层中, 其中以号和号岩株矿化最好, 号、号、号也有矿化. 本次研究为号、号和号岩体.号岩体位于矿区的中部（图2

23、 , 呈菱形, 侵位于希贝库拉组, 主要岩相由石英闪长斑岩和花岗闪长斑岩组成, 其中石英闪长岩主要矿物有长石、角闪石和石英, 次要矿物有黑云母和辉石, 副矿物有磁铁矿、钛铁矿和榍石等. 花岗闪长斑岩主要矿物有长石、角闪石和石英, 次要矿物有黑云母, 副矿物有磁铁矿和榍石等. 号岩体的矿化类型主要为斑岩铜矿. 号岩体位于矿区的东部（图2 , 出露面积为0. 84km 2, 侵位于包古图组上亚组和希贝库拉组的下亚组地层, 主要岩相由石英闪长斑岩和花岗闪长岩组成, 矿体的北半部以石英闪长斑岩为主, 南半部以花岗闪长斑岩为主, 二者关系不清楚, 化学成分也差别不大. 岩体的主要矿物有斜长石、角闪石、石

24、英和钾长石, 其中斜长石为自型, 聚片双晶发育, 石英含量较少, 一般在5%, 次要矿物有黑云母和辉石, 副矿物有磷灰石和榍石等. 号岩体的矿化类型也主要为斑岩铜矿. 号矿床也称阔个沙也金矿, 位于包古图矿区的中南部（图2 , 岩体呈椭圆状, 侵位于包古图上亚组, 岩相主要位石英闪长岩和闪长玢岩, 主要矿物有长石、角闪石和石英, 次要矿物有黑云母和辉石, 副矿物有磷灰石和榍石等. 岩体周围中基性脉岩极为发育, 大多呈NE30b 60b 平行排列, 脉宽0. 23. 0m, 长几十米到几公里不等, 倾向NW, 倾角在70b 左右. 这些脉岩的岩相由辉绿岩、闪长玢岩、石英闪长斑岩和二长花岗斑岩组成

25、. 号岩体的矿化类型也主要为斑岩铜矿.2 分析方法主、微量元素的分析测试均在中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室完成. 主量元素分析是用Rig aku RIX 2000型荧光光谱仪（XRF 分析, 其详细步骤见Li et al . （2005. 样品的含量由36种涵盖硅酸盐样品范围的参考标准物质双变量拟合的工作曲线确定, 基体校正根据经验的Trail-l Lachance 程序进行, 分析精度优于1%5%.微量元素的分析则采用Perkin -E-lmer Sciex ELAN 6000型电感耦合等离子体质谱仪（ICP -MS , 具体的流程见Li（1997 . 使用U

26、SGS 标准W -2和G -2及国内标准GSR -1、GSR -2和GSR -3来校正所测样品的元素含量, 分析精度一般为2%5%.分析数据列于表1.为精选锆石样品, 先将新鲜的岩石样品粉碎至120目以下, 用常规的人工淘洗和电磁选方法富集锆石, 再在双目镜下用手工方法逐个精选锆石颗粒, 未用任何化学试剂. 本次锆石定年样品和主元素和微量元素分析的样品相对应. 锆石阴极发光图像研究在中国科学院广州地球化学研究所JXA -8100电子探针仪上完成. 锆石LA -ICP -MS U -Pb 年龄测定在中国地质大学（武汉 地质过程与矿产资源国家重点实验室完成. ICP -MS 为Agilent 公司

27、生产的四极杆ICP -MS A gilent 7500a, 激光剥蚀系统为德国Lamda Physik 公司的GeoLas 2005深紫外（DUV 193nm ArF 准分子（ex cimer 激光剥蚀系统. 实验中采用H e 作为剥蚀物质的载气, 激光斑束直径为32L m. 参考物质为美国国家标准技术协会研制的人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610, 锆石U -Pb 年龄的测定采用国际标准锆石91500作为外标进行校正, 每隔5个分析点测一次标准, 保证标准和样品的仪器条件一致. 在样品分析前后以及每隔20个测点各测一次NIST SRM 610, 以Si 做内标, 测定锆石中的U 、T h

28、 、Pb 的含量. 详细的分析流程及有关参数见（Yuan et al . , 2004 . 元素的比率和元素的含量用GLIT TER（4. 0版 来处理, 年龄的计算和谐和图用ISOPLOT（3. 00版 （Ludw ig, 2003 来完成. 分析数据列于表2.3 岩体的锆石LA -ICPM S U -Pb 定年3. 1 样品06XJ -145（与矿体共生的石英闪长斑岩绝大多数锆石都是透明自型晶, 棱柱状, 长约50150L m , 长宽比在1B 53B 1. 锆石阴极发光图像显示普通的同心韵律环带（图3. 27个分析点显示锆石具有变化的U （6410-652210-6、T h（3110-6

29、40510-6 含量和U/Th （0. 762. 65 比值, 为典型的岩浆锆石. 在分析的27个点中的22个点在谐和图上形成单一和集中的聚集束,206Pb/238U 年龄在308? 4（2R 319? 4（2R 之间, 加权年龄为314. 9? 1. 7M a（图3a . 这个年龄被解地球科学 中国地质大学学报第34卷表1 包古图成矿斑（玢 岩主量（%、微量（10-6 元素组成T able 1M ajo r element （%and tr ace element （10-6 com positions of the Bao gutu po rphyr ies （por phy rites岩

30、体06XJ -14506XJ -14706XJ -15306XJ -156S WL07BGT 17BGT23BGT39BGT40BGT 43BGT 46BGT48SiO 260. 3560. 5559. 7865. 6656. 6859. 0370. 6565. 6166. 6657. 2957. 6564. 88T iO 20. 720. 690. 710. 440. 710. 770. 190. 580. 530. 680. 860. 55Al 2O 317. 7516. 0817. 2216. 5917. 5816. 5815. 4515. 6414. 9817. 1816. 8115. 66Fe 2O 33. 573. 826. 124. 193. 361. 620. 451. 171. 002. 562. 931. 80FeO 2. 934. 770. 922. 491. 762. 453. 802. 66M n O0. 060. 060. 100. 080. 010. 100. 020. 020. 010. 090. 100. 03M gO 3. 934. 783. 261. 443. 153. 650. 462. 662. 253. 963. 992. 26C