北準噶爾杜熱一帶晚古生代巖漿巖地球化學、年代學及地質意義

李咸陽　滕宇翔　鄭飛　王哲

摘? ?要：北準噶爾杜熱地區大面積被第四系覆蓋，出露少量基性巖體，通過巖石化學、地球化學、同位素年代學，探討杜熱一帶新發現輝長巖、閃長巖復合巖體成礦意義，分析該區找礦潛力。輝長巖微量元素顯示富集Rb，K，La，Sr，Ti，虧損Th，Ta，Zr，Hf；閃長巖顯示富集Rb，K，La，Sr，虧損Nb，Ta，輝長巖、閃長巖稀土元素顯示島弧火山巖特征。測試獲得輝長巖和閃長巖形成年齡分別為（383.9±3.3） Ma和（386.2±3.8） Ma。

關鍵詞：北準噶爾；鋯石U-Pb測年；杜熱

研究區位于西伯利亞板塊和哈薩克斯坦-準噶爾板塊接合處，謝米斯臺-庫蘭卡孜干古生代島弧帶內。夾持于阿爾曼太蛇綠巖帶與卡拉麥里蛇綠巖帶之間，本區位于阿爾曼太蛇綠巖帶北緣西部，南接準噶爾盆地。研究區所在的東準噶爾北緣地區經歷拉張-閉合的多旋回構造運動，在晚古生代期間經歷了俯沖-碰撞到后碰撞-板內環境的一套系列造山演化過程[1-3]，巖漿活動極為強烈。研究區為低山丘陵與戈壁沖積平原間交互地貌，地形起伏平緩，切割弱，大面積第四系覆蓋導致該區工作程度較低。泥盆紀洋陸俯沖期，形成中晚泥盆世島弧型斑巖銅（金）礦，如喀臘蘇[4-5]、玉勒肯喀臘蘇[6]、卡拉先格爾[7]、希勒庫都克等礦床[8]，成巖成礦年齡多集中在374～381 Ma。本文通過對該區礦化蝕變帶侵入巖體年齡及成因類型綜合分析，為本區找礦突破提供新的幫助。

1? 地質背景

研究區內出露下泥盆統托讓格庫都克組、上石炭統巴塔瑪依內山組淺海相-濱海相碎屑巖、火山碎屑巖夾熔巖沉積。上石炭統巴塔瑪依內山組與下伏托讓格庫都克組呈不整合接觸，部分地段為斷層接觸。出露巖性為陸相噴發火山巖，以粗面質火山巖為主，巖石組合主要為灰褐色粗面巖、石英粗面巖、粗面流紋質巖屑晶屑凝灰巖、粗面質火山角礫巖、粗面質角礫凝灰巖等。發育輝長巖、閃長巖、石英閃長巖等中基性侵入巖。區內斷裂較發育，為NW向和近EW向兩組斷裂，以中部近EW向斷裂規模較大，地表斷裂寬約數米，巖石較破碎，形成破碎帶，斷裂貫通巖體和圍巖。輝長巖與閃長巖組成復合侵入體透鏡狀侵入于下泥盆統托讓格庫都克組（圖1）。輝長巖主要由斜長石和普通輝石構成，含少量石英。巖石中次生蝕變作用較明顯，主要為陽起石化、絹云母化及黝簾石化等。金屬礦物呈半自形-他形粒狀，粒徑較粗，呈星點狀分布。閃長巖由斜長石（78%）、鉀長石（5%）、石英（2%）和暗色礦物（15%）及少量副礦物（磷灰石、磁鐵礦）組成。暗色礦物為由黑云母（5%）、普通角閃石（5%）、普通輝石（5%）組成（表1）。

2? 分析方法

鋯石樣品在新疆礦產實驗研究所經過單礦物分選，鋯石U-Pb同位素定年利用北京科薈測試技術有限公司的LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統為ESINWR193 nm，ICP-MS為AnalytikjenaPlasmaQuant MSEliteICP-MS。對分析數據的離線處理（包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算）采用軟件ICPMSDataCal完成。鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標、Si作內標的方法進行定量計算[9]。玻璃中元素含量推薦值據GeoReM數據。U-Pb同位素定年中采用鋯石標準GJ-1作外標進行同位素分餾校正，每分析5-10個樣品點，分析2次GJ-1。對于與分析時間有關的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內插方式進行校正。鋯石樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot完成[10]。

3? 分析測試成果

鋯石多為無色透明，個別為淺黃色，呈較自形短柱狀和正方雙錐狀，顆粒晶形較為完整，陰極發光圖像表現出典型的巖漿韻律環帶和明暗相間條帶結構（圖2），表明其為巖漿結晶產物。從樣品測得同位素比值和年齡數據可見（表2），輝長巖鋯石中Th含量為23×10-6～165×10-6、閃長巖為56×10-6～133×10-6，輝長巖U含量為140×10-6～1 178×10-6，閃長巖為118×10-6～671×10-6，Th，U含量呈現出較好的正相關關系，且具較高的Th/U比值，輝長巖為0.05～1.14、閃長巖為0.1～0.57。鋯石微區測試數據共20個（輝長巖11個、閃長巖9個），所有數據點集中分布于諧和曲線附近，從圖3中可看出，分析測試的鋯石構成比較集中的鋯石群，測得輝長巖U-Pb年齡為386 Ma、閃長巖U-Pb年齡為383 Ma，地質時代屬中泥盆世。

4? 巖石地球化學特征

輝長巖SiO2含量（42.84%～44.7%）較低，具相對高的Al2O3（17.09%～17.91%），FeOT （21.02%～23.31%），MgO（8.42%～9.53%），TiO2（1.52%～1.82%）和相對低的K2O（0.17%～0.42%），P2O5（0.17%～0.42%）；閃長巖SiO2含量為53.60%～54.02%，具相對高的Al2O3（17.02～17.07%），Na2O（3.61%～3.67%），K2O（1.26%～1.33%），MgO（4.71%～4.78%）、FeOT（11.60%～12.73%）和相對低的P2O5（0.24%～0.25%），TiO2（0.92～0.99%）；

從圖中可看出（圖4），輝長巖ΣREE為35.21×10-6～ 61.53×10-6，閃長巖稀土總量ΣREE為82.13×10-6～82.87×10-6，輝長巖呈Eu正異常，閃長巖無明顯Eu異常，總體稀土分異不明顯，呈輕稀土富集的右傾模式。

從圖5中可看出，輝長巖微量元素富集Rb，K，La，Sr，Ti，貧Th，Ta，Zr，Hf。閃長巖微量元素富集Rb，K，La，Sr，貧Nb，Ta的特征。

5? 巖石成因及地質意義

從圖6中可看出，輝長巖和閃長巖同屬鈉質鈣堿性系列巖石[11]。巖石中Eu的稀土元素富集顯示含鈣造巖礦物的聚集，輝長巖分異程度加大，堆積程度加強[12]，稀土分布右傾模式顯示與島弧火山巖構造背景相似，Sr，Ti元素富集，反映俯沖板片流體與地幔巖漿的結合，輝長巖、閃長巖Nb/Ta比值（21～56）普遍較高，大于地殼巖石（10～12）和幔源巖石（15.5～19.5）[13-14]，反映巖漿來源于中深部地幔[15]。

俯沖板片在一定深度下（60～120 km）發生礦物相轉變，形成脫水流體并交代地幔楔，該流體交代幔巖不僅改變幔巖地球化學特征誘發熔融，且控制巖漿起源條件及巖漿結晶分異機制。大離子不相容元素（Rb，Ba，K，Sr）的脫水流體對幔巖交代、混染，使幔巖選擇性地富集這些元素，顯示島弧幔巖地球化學特征，鈣堿性火山巖系具有普遍的地球化學共性：貧高場強元素，極度富集大離子不相容元素。伴隨著弧火山活動、沉積加積和弧體增生，弧地殼出現相應的化學分帶。在地殼底部的加積增厚由鈣堿性巖漿分異結晶和礦物集合體（橄欖石＋輝石＋斜長石＋角閃石）堆積完成，堆積成分相當于輝長巖。在地殼界面，鈣堿性巖漿的堆積相主要為斜長石＋輝石＋角閃石＋磁鐵礦，其成分相當于中性-中基性巖。張招崇等認為中—晚泥盆世（390～375 Ma）東準噶爾北緣為島弧環境成熟階段[16]，通過Rb，Ta，Yb元素特征對比，與島弧火山巖一致，通過R1，R2特征對比，輝長巖和閃長巖同屬破壞性活動版塊邊緣產物。

前人在哈臘蘇銅礦鉆孔礦體石英脈中取得Re-Os年齡為（378.3±5.6） Ma[17]，在花崗閃長斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（381±6） Ma[18]、（375.2±8.7）Ma和（217.9±4.2）Ma[19]，在玉勒肯哈臘蘇銅礦區斑狀花崗巖和石英二長斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（381.6±2.5）Ma和（265.6±3.7）Ma[20]。在卡拉先格爾花崗閃長斑巖中取得鋯石U-Pb年齡為（390.2±4.9）Ma和（393.3±4.8）Ma[21]；在索爾庫都克粗面英安斑巖中獲得鋯石U-Pb年齡為（387.6±1.8）Ma，早于粗面斑巖成巖時代[22]。由此推測，哈臘蘇銅礦、玉勒肯哈臘蘇銅礦、索爾庫都克銅礦為中泥盆世晚期構造-巖漿活動產物，礦區至少存在海西期和印支期兩期成巖成礦事件。海西期形成的銅礦體品位低，區內存在中泥盆世構造-巖漿和大量銅金礦化信息，印支期疊加成礦作用使該礦床進一步富集，說明多期礦化疊加部位是今后尋找富礦的重點地段。

6? 結論

（1） 本區輝長巖中獲得鋯石U-Pb年齡（383.9± 3.3）Ma；閃長巖鋯石U-Pb年齡（386.2±3.8） Ma，指示本區存在中泥盆世侵入巖活動。

（2） 本區位于謝米斯臺-庫蘭卡孜干古生代島弧帶西延，區內發育多處孔雀石化、黃銅礦化、輝銅礦化礦點，為有利的找礦區域。

（3） 海西期形成的銅礦體品位低，印支期疊加成礦作用使該礦床進一步富集，尋找印支期斑巖體為本區找礦突破口。

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Geochemistry， Chronology and Geological Significance of Late Paleozoic Magmatic

Rocks in Dure Area， Northern Junggar， Xinjiang

Li Xianyany， Teng Yuxiang， Zheng Fei， Wang Zhe

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi， Xinjiang， 830000， China）

Abstract： there are a few basic rocks in the Quaternary overlying area of the dure area， northern Junggar. In this paper， a new composite rock body of gabbro and diorite has been discovered in the dure area， based on petrochemistry， geochemistry and isotopic chronology， its significance for mineralization and prospecting potential are discussed. The gabbro micronutrient show enrichment of Rb， K， La， Sr， TI and deficiency of Th， Ta， Zr， HF， while the diorite shows enrichment of Rb， K， La， SR and deficiency of NB， Ta， the rare earth elements of gabbro and diorite show the characteristics of island arc volcanic rocks. The ages of gabbro and diorite are （383.9 ± 3.3） Ma and （386.2 ± 3.8） Ma， respectively.

Key words： Northern Junggar; Zircon U-Pb dating; Dure

項目資助：中央引導地方科技資專項資助項目（ZYYD2023A12）、新疆維吾爾自治區自然科學基金資助項目（2022D01A288）聯合資助

收稿日期：2023-11-29；修訂日期：2024-01-02

第一作者簡介：李咸陽（1971-），男，江蘇豐縣人，高級工程師，本科，1998年畢業于西安工程學院資源系地質礦產專業，現主要從事區域地質礦產調查工作；E-mail： 1574969864@qq.com

通訊作者：滕宇翔（1993-），男，本科，資源勘查工程專業；E-mail： 21168280@qq.com