孫敬博, 陳 文*, 劉新宇, 張 彥,李 潔, 紀宏偉, 張 斌

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 同位素熱年代學(xué)實驗室, 北京 100037;2)大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室, 北京 100037;3)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083

東天山紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖Ar-Ar和U-Pb年齡及構(gòu)造和成礦意義討論

孫敬博1,2), 陳 文1,2)*, 劉新宇1,2), 張 彥1,2),李 潔1,2,3), 紀宏偉1,2,3), 張 斌1,2)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 同位素熱年代學(xué)實驗室, 北京 100037;2)大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室, 北京 100037;3)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083

紅石金礦區(qū)位于東天山覺羅塔格地區(qū)秋格明塔什—黃山韌性剪切帶內(nèi), 石英鈉長斑巖為礦體頂?shù)装鍑鷰r, 該金礦的賦礦地層干墩組為一套以類復(fù)理石雜砂巖建造為主的巖石組合。石英鈉長斑巖和地層均發(fā)生較強的糜棱巖化, 石英鈉長斑巖的鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果為(344±4) Ma, 說明被該巖體侵入的干墩組地層時代不晚于(344±4) Ma, 從同位素年代學(xué)角度上限定了干墩組地層時代為早石炭世, 表明秋格明塔什—黃山地區(qū)在該時期還處于深海-半深海沉積環(huán)境。對石英鈉長斑巖糜棱巖化階段形成的絹云母進行40Ar-39Ar階段升溫測年分析, 得到坪年齡為(262±1) Ma。該年齡與秋格明塔什—黃山韌性剪切帶中-西段右行走滑剪切變形作用時代一致, 說明紅石金礦可能與走滑剪切作用有關(guān), 結(jié)合前人對紅石金礦成礦時代的研究結(jié)果, 認為秋格明塔什—黃山韌性剪切帶右行走滑剪切作用是紅石金礦成礦作用的主因。

東天山; 紅石金礦; 干墩組; 早石炭世; 走滑剪切

東天山紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖侵入到該礦床的賦礦地層干墩組中, 該地層巖石組合所代表的沉積環(huán)境對研究東天山地區(qū)構(gòu)造演化歷史具有重要意義。地層時代的研究對構(gòu)建構(gòu)造演化歷史是一個重要環(huán)節(jié)之一, 前人對于該地層的時代歸屬持有不同的觀點, 存在早石炭世(王潤民等, 1987)、中石炭世和晚石炭世(舒斌等, 2007; 周守沄, 1995)等三種觀點?？傮w來看, 前人對干墩組時代的研究主要是依靠地層中古生物化石證據(jù)來確定, 相對缺乏同位素年代學(xué)方面的證據(jù), 本文用鋯石SHRIMP U-Pb測年法對侵入干墩組地層中的侵入體進行鋯石年代學(xué)研究, 以此對地層的時代加以限定。

由于該侵入體受到后期韌性剪切作用的影響,自身會記錄一些構(gòu)造活動的信息。并且由于在空間位置上該侵入體與紅石金礦床關(guān)系密切, 因此可以根據(jù)該巖體的特殊性對金礦的礦床成因提供一些指示。本文用石英鈉長斑巖糜棱巖化階段形成的絹云母進行 Ar-Ar階段升溫法測年, 對該地區(qū)發(fā)育的韌性剪切作用時代進行研究, 并結(jié)合前人對該金礦成礦時代的研究, 從年代學(xué)角度對該金礦的礦床成因進行探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1 東天山地區(qū)地質(zhì)簡圖及采樣位置(據(jù)楊興科等, 1998修改)Fig. 1 Geological sketch map of Eastern Tianshan and sampling location for age dating(modified after YANG et al., 1998)

東天山位于天山山脈東端, 中亞造山帶南部,長約600 km, 總體呈東西向分布于準噶爾盆地和塔里木盆地之間(圖1)。其北以克拉麥里晚古生代板塊碰撞縫合帶為界, 南以紅柳河—庫米什斷裂帶與塔里木古陸斜坡帶相接(王賜銀等, 1994; 于福生等,2006)。該地區(qū)在長期的演化過程中形成了復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境, 對于東天山的大地構(gòu)造演化, 目前主要存在兩種觀點, 一種觀點認為是哈薩克斯坦—準噶爾板塊與塔里木板塊在晚古生代期間會聚碰撞的產(chǎn)物(李錦軼, 2004; 李伍平等, 2001; 馬瑞士等, 1993;肖序常等, 1992); 另一種觀點認為是古生代以來發(fā)育起來的多島洋體系會聚的產(chǎn)物(Xiao et al., 2004;陳海泓等, 1999; 秦克章等, 1999)。東天山造山帶的主要構(gòu)造單元被四條近東西向的大型斷裂帶分隔開來, 自北向南依次為大草灘斷裂帶、康古爾塔格斷裂帶、雅滿蘇—苦水斷裂帶和阿齊克庫都克斷裂帶。此外, 區(qū)內(nèi)還發(fā)育一些大型斷裂構(gòu)造和更次一級的斷裂。根據(jù)四條斷裂帶兩側(cè)的地層建造、構(gòu)造變形、巖漿活動等不同的特征可將東天山地區(qū)劃分為大南湖—頭蘇泉火山巖帶、秋格明塔什—黃山復(fù)理石帶、阿奇山—雅滿蘇火山巖帶三個不同的巖性單元。

北部的大南湖—頭蘇泉火山巖帶出露地層主要包括下泥盆統(tǒng)大南湖組和圖拉爾根組, 以及中上泥盆統(tǒng)頭蘇泉組和康古爾塔格組, 主要分布在吐哈盆地東南緣大南湖—梧桐窩子泉以北(馮益民等,2002), 并出露有泥盆紀和石炭紀的火山-沉積巖系及中酸性侵入巖(張增杰等, 2012; 李錦軼等, 2002;楊興科等, 1996, 1998)。該地區(qū)火山巖類微量元素、稀土元素特征顯示為島弧型鈣堿性火山巖, 與之相對應(yīng)的侵入巖、次火山巖和淺成侵入巖也大量出現(xiàn),構(gòu)成了島弧帶中的火山-侵入建造。并且近年來在該構(gòu)造單元內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)土屋—延?xùn)|、赤湖等斑巖銅礦。秦克章等(2002)通過研究土屋—延?xùn)|斑巖銅礦成礦時代并對含礦火山巖的時代進行限定, 認為大南湖—頭蘇泉島弧實際應(yīng)屬泥盆紀火山島弧。深入解剖該島弧的巖石地層組合, 有人認為是在晚泥盆世和晚石炭世經(jīng)歷了兩次洋-陸轉(zhuǎn)換(張洪瑞等, 2010)。

大南湖—頭蘇泉火山巖帶的南部為秋格明塔什—黃山復(fù)理石帶, 包括干墩組和苦水組地層, 以及第三系桃樹園組。西部的干墩組以深海細碎屑巖(沉凝灰?guī)r、含炭硅質(zhì)巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r、粉砂巖)為主, 并夾雙峰式火山巖(陳富文等, 2003), 東部的苦水組主要為黃褐色灰紫色雜砂巖和粉砂質(zhì)千枚巖。秋格明塔什—黃山地區(qū)存在明顯的中深層次的構(gòu)造變形,普遍發(fā)育片理化和糜棱巖化作用, 變質(zhì)相普遍達綠片巖相, 甚至到角閃巖相(王賜銀等, 1992)。該區(qū)變形經(jīng)歷了早期的擠壓推覆剪切作用和晚期的右行走滑剪切變形作用(陳文等, 2005; 姬金生等, 1994; 李錦軼等, 2002; 王瑜等, 2002)。對于該區(qū)的構(gòu)造屬性的認識存在多種觀點, 如石炭紀裂陷槽(崔楠, 2011;王京彬等, 2006; 肖序常等, 1992)、弧后盆地(芮宗瑤等, 2002), 古生代海溝(姬金生等, 1994)、石炭紀弧間盆地(馬瑞士等, 1993)等。

南側(cè)的阿奇山—雅滿蘇火山巖帶內(nèi)出露地層為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組鈣堿性-堿性-中酸性火山巖及其碎屑巖、碳酸鹽巖, 中石炭統(tǒng)土古土布拉克組鈣質(zhì)礫巖、凝灰砂巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖和安山質(zhì)沉凝灰?guī)r, 侏羅系下-中統(tǒng)煤窯溝組礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖(王義天等, 2006)。帶內(nèi)侵入巖極為發(fā)育, 主要為華力西中-晚期花崗巖、霏細斑巖。該火山巖帶內(nèi)變質(zhì)程度較低, 僅在北緣經(jīng)歷了區(qū)域構(gòu)造變形,構(gòu)成了秋格明塔什-黃山韌性剪切帶的邊緣部分。該地區(qū)分布有大量的沉積-熱液改造型鐵礦床, 如雅滿蘇、鐵嶺、百靈山、赤龍峰、庫姆塔格、黑風山鐵礦等, 圍巖為早-中石炭世火山沉積巖系(丁天府,1990; 厲小鈞等, 1999)。

2 礦床地質(zhì)特征

紅石金礦床產(chǎn)于康古爾塔格金礦帶內(nèi), 構(gòu)造位置處于秋格明塔什—黃山韌性剪切帶的南緣(王義天等, 2007; 曹潔等, 2010)(見圖 2), 地理坐標為北緯: 42°04′, 東經(jīng): 90°50′, 高程: 1139 m。賦礦地層為干墩組, 發(fā)育一套深-半深海相以類復(fù)理石雜砂巖建造為主的巖石組合, 巖性以正常碎屑巖為主, 夾少量流紋巖及薄層灰?guī)r, 巖石發(fā)生強烈變形和糜棱巖化, 普遍片理化。地層總體走向近東西, 片理產(chǎn)狀普遍北傾, 傾角60°～80°。礦區(qū)構(gòu)造以近東西向斷裂為主, 北西向斷裂發(fā)育, 構(gòu)造變形強烈。礦區(qū)構(gòu)造變形及巖石變質(zhì)達中深層次。礦區(qū)內(nèi)巖漿侵入作用強烈,出露有華力西晚期花崗閃長巖, 分布在礦區(qū)東北部。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用以區(qū)域變質(zhì)和動力變質(zhì)為主, 接觸變質(zhì)作用微弱。

圖2 紅石金礦床平面地質(zhì)略圖(據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)大隊紅石金礦地質(zhì)圖簡化)Fig. 2 Geological sketch map of the Hongshi gold deposit (simplified after Geological Map of the Hongshi Gold Deposit by No.1 Geological Party of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Prospecting and Exploration)

紅石金礦床的礦體分布大致平行呈雁列式展布的兩條金礦帶中(L1和L2), 間距約300 m。含金礦帶在地表北傾, 局部直立, 傾角80°～90°。L1礦帶長約1100 m, 寬 5～30 m, 走向 105°, 傾向北, 傾角80°～90°, 延伸大于 240 m, 地表探槽控制圈出兩個礦體, 自西向東編號分別為L1-1和L1-2, 礦體呈脈狀,平均厚度 4 m, 平均品位為 6 g/t。L2礦帶長大于700 m, 寬 5～30 m, 走向近東西, 傾向北, 傾角60°～80°, 延伸大于160 m。地表探槽圈出兩個工業(yè)礦體, 自西向東編號分別為 L2-1、L2-2, 礦體呈透鏡狀, 平均厚度3 m, 平均品位4 g/t。礦石類型主要以蝕變巖石英脈型礦石為主, 為黃鐵絹英巖化千糜巖經(jīng)硅化及絹云母化交代作用而成。氧化礦石為地表和近地表礦石, 屬次要礦石類型。礦石中金屬礦物有自然金、黃鐵礦、黃銅礦、菱鐵礦、褐鐵礦、斑銅礦、銅藍; 脈石礦物有絹云母、石英、斜長石、鉀長石、綠泥石等。根據(jù)礦物組合和生成順序, 可以劃分出三個成礦階段, 階段Ⅰ為石英-黃鐵礦階段;階段Ⅱ為石英-多金屬硫化物階段; 階段Ⅲ為石英-碳酸鹽脈階段(王義天等, 2007)。礦石中常見的結(jié)構(gòu)為自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)等; 礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造、脈狀網(wǎng)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。近礦圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化和黃銅礦化。

3 樣品采集和分析方法

用于測年的樣品取自紅石金礦床中礦體頂板石英鈉長斑巖巖脈。該巖脈在金礦區(qū)內(nèi)較為發(fā)育, 走向近東西, 與主構(gòu)造線方向一致, 脈長數(shù)十米至數(shù)百米, 寬度幾米至十幾米。巖石呈淺黃-灰褐色, 露頭少見, 多分布在礦體頂、底板圍巖中。據(jù)鏡下薄片觀察, 巖石樣品 TS03107呈斑狀結(jié)構(gòu), 條紋條帶構(gòu)造。斑晶主要為石英和長石, 石英粒徑為0.3～2.5 mm, 含量約占 5%～10%, 鈉長石粒徑為0.3～3 mm, 含量約占 15%。斑晶受基質(zhì)溶蝕, 大都具有渾圓輪廓, 有的邊緣呈波紋狀起伏, 有的呈港灣狀。石英斑晶漲裂, 裂紋充填有隱晶石基和硅質(zhì)物, 石英均具有波狀消光; 長石單晶或聚斑晶, 也有碎裂現(xiàn)象?；|(zhì)由玻璃、隱晶質(zhì)和絹云母變晶組成, 受硅質(zhì)細脈的切入, 于局部聚集成團塊, 含量占 75%。絹云母呈條紋條帶狀, 可能為原來巖漿的流面構(gòu)造, 后來在擠壓應(yīng)力作用下, 新生礦物絹云母條帶彎曲成波浪狀。在巖石和礦物學(xué)研究基礎(chǔ)上,巖石大樣經(jīng)室內(nèi)加工處理, 從中分選出晶形完好,符合鋯石 SHRIMP定年要求的鋯石礦物樣品。在SHRIMP定年分析之前, 對待測鋯石進行透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像分析, 為微區(qū)原位定年靶區(qū)的精確選樣提供依據(jù)。鋯石SHRIMP U-Pb定年分析在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成。詳細的分析原理和流程參見相關(guān)文獻(Compston et al., 1992;Nasdala et al., 2008; Williams et al., 1987), 儀器工作條件和分析方法詳見宋彪(宋彪等, 2002)的相關(guān)文獻。用標準樣品SL13和TEM進行實驗數(shù)據(jù)校正。原始數(shù)據(jù)的處理和鋯石 U-Pb諧和圖的繪制采用Isoplot軟件完成, 普通鉛校正根據(jù)實測的204Pb進行,單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ, 加權(quán)平均值誤差為2σ。

同時從該樣品中還利用倒選法挑選了用于進行Ar-Ar測年的絹云母濃縮物樣品。樣品先用超聲波清洗, 清洗后的樣品被封進石英瓶中送核反應(yīng)堆接受中子照射。照射工作是在中國原子能科學(xué)研究院的“游泳池堆”中進行的。使用H8孔道,其中子流密度約為 6.4×1012n cm-2s-1。照射總時間為1505 min, 積分中子通量為5.42×1017n cm-2; 同期接受中子照射的還有用做監(jiān)控樣的標準樣: ZBH-25黑云母國內(nèi)標樣, 其標準年齡為132.7 Ma, K含量為7.6%。樣品的階段升溫加熱使用電子轟擊爐, 每一個階段加熱 30 min, 凈化 30 min。質(zhì)譜分析是在MM-1200B質(zhì)譜儀上進行的, 每個峰值均采集 8組數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)在回歸到時間零點值后再進行質(zhì)量歧視校正、大氣氬校正、空白校正和干擾元素同位素校正。系統(tǒng)空白水平: m/e=40、39、37、36分別小于 6×10-15mol、4×10-16mol、8×10-17mol和2×10-17mol。中子照射過程中所產(chǎn)生的干擾同位素校正系數(shù)通過分析照射過的 K2SO4和 CaF2來獲得:(36Ar/37Aro)Ca=0.0002389, (40Ar/39Ar)K=0.004782,(39Ar/37Aro)Ca=0.000806。37Ar經(jīng)過放射性衰變校正,40K衰變常數(shù)=5.543×10-10a-1(Steiger et al., 1977)。用 ISOPLOT程序計算坪年齡和反等時線(Ludwig,2001)。坪年齡誤差以2σ給出。詳細實驗流程見有關(guān)文章, 如陳文等, 2006, 2011。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石SHRIMP U-Pb年齡

石英鈉長斑巖的鋯石呈自形程度較高的柱狀或短柱狀, 長約 80～100 μm, 長寬比約為 2:1～1:1,部分晶體發(fā)生破碎, 個別鋯石顆?？赡艽嬖诶系睦^承性鋯石核, 鋯石的CL圖像顯示較為完好的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖 3), 以上特征均顯示具巖漿成因鋯石的特點。12個分析點的 U含量變化范圍為(146～512)×10-6, 平均值為 277×10-6, Th 含量變化范圍為(76～378)×10-6, 平均值為 175×10-6, Th/U 比值變化范圍 0.45～0.83, 平均值為 0.62。從表 1和圖4中可見全部12個分析點206Pb/238U年齡值變化范圍 333～358 Ma, 平均值342.7 Ma。其中有 11個點年齡值接近，呈群簇狀分布在和諧線上及其附近, 其加權(quán)平均年齡為(344±4) Ma,MSWD=1.6。結(jié)合鋯石礦物學(xué)和微量元素特征, 認為鋯石為巖漿成因, (344±4) Ma代表紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖的年齡。

4.2 絹云母40Ar-39Ar年齡

樣品的40Ar-39Ar同位素測年分析結(jié)果列于表2,相應(yīng)的坪年齡和等時線年齡見圖5。

圖3 紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖鋯石陰極發(fā)光圖像(年齡單位: Ma)Fig. 3 Zircon CL images of quartz albitophyres from the Hongshi gold deposit (age unit: Ma)

表1 紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡測定結(jié)果Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb data of quartz albitophyres from the Hongshi gold deposit

圖4 紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖(a)與206Pb/238U年齡加權(quán)平均圖(b)Fig. 4 Zircon SHRIMP U-Pb concordia plots (a) and weighted average of 206Pb/238U age (b) for quartz albitophyres from the Hongshi gold deposit

表2 紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖中絹云母40Ar/39Ar階段升溫加熱分析數(shù)據(jù)Table 2 Results of 40Ar/39Ar stepwise heating dating for the Hongshi gold deposit

圖5 紅石金礦區(qū)石英鈉長斑巖絹云母40Ar-39Ar階段升溫年齡譜圖(a)和39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線圖(b)Fig. 5 40Ar-39Ar age spectra (a) and 39Ar/40Ar versus 36Ar/40Ar inverse isochron (b) of sericite from quartz albitophyres in the Hongshi gold deposit

從圖5中可以看出, 10個溫度階段組成了一個平坦的年齡譜(圖 5a), 總氣體年齡為 261.9 Ma。600 ℃ ～ 1400℃的 8個溫度階段組成了一個年齡坪,坪年齡(tP)=(262±1) Ma, 對應(yīng)了99.06%的39Ar釋放量。相應(yīng)的39Ar/40Ar-36Ar/40Ar反等時線年齡(ti)=(262.7±2.8) Ma,40Ar/36Ar 初 始 比 值 為301±29(MSWD=2.0) (圖 5b)。262 Ma 的 Ar-Ar坪年齡代表石英鈉長斑巖在糜棱巖化過程中形成的新生構(gòu)造礦物絹云母冷卻降溫至其封閉溫度時的年齡。

5 討論

5.1 鋯石U-Pb年齡的地質(zhì)意義

干墩組地層為深-半深海相類復(fù)理石雜砂巖建造的巖石組合, 對于該組的時代不同的研究者持有不同的觀點。1983年, 成都地質(zhì)學(xué)院在黃山東基性-超基性雜巖體西側(cè), 黃灰色砂質(zhì)灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)Yuanophyllum等珊瑚化石, 將干墩組劃為下石炭統(tǒng)(馬瑞士等, 1990)。王潤民等(1987)通過干墩組地層中放射蟲化石及頂部灰?guī)r中豐富的早石炭世化石認為該組地層時代為早石炭世大塘期。周守 沄 （1995）認為該地發(fā)現(xiàn)的珊瑚化石屬于經(jīng)搬運再沉積的異地埋葬化石, 并在與干墩組整合接觸的雅滿蘇組中發(fā)現(xiàn)化石 筳 :Fusulinella sp.; 珊瑚:Caninia sp.,Gshelia sp.,Pseudotimania sp.,Lithostrotionella cf. maccoyana,Syuringopora sp., 認為干墩組和雅滿蘇組均為晚石炭世早期發(fā)育于弧間盆地的沉積。

以上確定的地層時代主要依賴于生物化石的證據(jù), 年代學(xué)方面的證據(jù)相對較缺乏。目前有關(guān)同位素年代學(xué)方面的報道為干墩組地層被晚石炭世花崗巖侵入(王京彬等, 2006), 雖然對于限定地層時代具有一定的意義, 但是并不能嚴格的限定干墩組地層時代到底是晚石炭世還是早石炭世。

本文所測定的石英鈉長斑巖侵入于干墩組地層中, 雖然與地層一起發(fā)生了韌性變形, 但并不影響侵入體中鋯石年齡對于限定地層時代的意義。因為鋯石的封閉溫度較高, 已有研究表明鋯石封閉溫度至少為850℃(Flowers et al., 2005; Hourigan et al.,2004; Nam et al., 2001), 具有良好的保存成巖年齡信息的能力。板塊的俯沖-碰撞導(dǎo)致的韌性剪切變形作用的深度一般在 15 km左右, 相對應(yīng)的溫度約500℃(Hanmer, 1997; Kumerics et al., 2005; Xu 1995;陳文等, 2005), 低于鋯石的 U-Pb同位素封閉溫度,說明后期的韌性變形作用不會對鋯石的 U-Pb測年體系造成影響。事實上, 從CL圖像上也未見鋯石晶體發(fā)生熔蝕和重結(jié)晶現(xiàn)象, 表明鋯石未受到熱液蝕變作用的影響, 因此該年齡可以代表石英鈉長斑巖中原生鋯石形成的地質(zhì)年齡(Liati et al., 2002;Tomaschek et al., 2003)。本文測得侵入干墩組地層中的石英鈉長斑巖的鋯石 SHRIMP U-Pb年齡(344±4) Ma, 顯示為早石炭世中晚期, 從而可以限定干墩組地層時代不晚于早石炭世維憲期, 該研究結(jié)果與王潤民等(1987)依據(jù)古生物化石所確定的干墩組地層時代為早石炭世大塘晚期(國際地層表中與維憲期時代基本相同)的結(jié)論一致。

5.2 Ar-Ar年齡的地質(zhì)意義

Ar-Ar法同位素定年源自于K的衰變體系。其適用對象為含有 K元素的巖石礦物, 如云母類, 長石類, 角閃石, 輝石, 海綠石, 全巖等。該方法目前已經(jīng)成為同位素地質(zhì)年代學(xué)研究的最主要方法之一。根據(jù)測年對象和地質(zhì)研究目的的不同, Ar-Ar法的年齡解釋上也會有相應(yīng)的差別。在構(gòu)造帶(例如韌性剪切帶)中, 新生礦物的Ar-Ar法年齡可以代表構(gòu)造帶活動時間(陳文等, 2011)。本文得到的石英鈉長斑巖的新生構(gòu)造礦物絹云母的Ar-Ar年齡與鋯石年齡具有截然不同的意義, 而和紅石金礦區(qū)所在的秋格明塔什-黃山韌性剪切帶的形成和抬升作用具有密切的關(guān)系。

前人曾對紅石金礦床和秋格明塔什-黃山韌性剪切帶及剪切帶內(nèi)的其他金礦床進行過研究。陳文等(2007)測得紅石金礦床礦石樣品中絹云母的Ar-Ar坪年齡在 253.9～258.7 Ma的年齡范圍, 限定了紅石金礦床主成礦期的時代。關(guān)于秋格明塔什—黃山韌性剪切帶的形成時代, 前人根據(jù)卷入韌性變形的地層及相關(guān)的Rb-Sr和K-Ar同位素測年結(jié)果推測剪切變形的時代為石炭紀末-二疊紀初(李華芹等,1998; 王潤民等, 1987); 王瑜等(2002)認為東天山造山帶NS向擠壓作用結(jié)束于276 Ma。陳文等(2005)認為早期韌性推覆剪切作用發(fā)生在300 Ma之后, 持續(xù)到 283.7 Ma, 并在(280.2±1.4) Ma時已經(jīng)結(jié)束;剪切帶右行走滑剪切變形作用主活動期的時代為262.9～242.8 Ma, 歷時近20 Ma。本文得到的紅石金礦區(qū)糜棱巖化石英鈉長斑巖的絹云母Ar-Ar年齡為(262±1) Ma, 該年齡落在秋格明塔什—黃山韌性剪切帶右行走滑剪切變形作用主活動期范圍內(nèi), 并與該剪切帶中-西段康古爾地區(qū)剪切變形活動時代一致。紅石金礦床石英脈型礦石成礦溫度在 250℃左右(王義天等, 2007), 考慮到該類型礦石形成于蝕變巖型金礦石之后, 因此蝕變巖型金礦石的形成溫度要高于 250℃, 與絹云母對 K-Ar體系的封閉溫度(350℃)接近, 并且由于絹云母是金成礦階段的同期產(chǎn)物(陳文等, 2007), 因此絹云母253.9～258.7 Ma的Ar-Ar年齡可以代表紅石金礦床的主成礦期的時代。紅石金礦床的成礦時代稍晚于(262±1) Ma的右行走滑剪切變形活動時代, 這種年齡上的差異反映了紅石金礦床形成于右行走滑剪切帶形成之后的抬升階段, 由抬升作用造成溫度和壓力的降低從而導(dǎo)致金元素發(fā)生了沉淀。有文章報道紅石金礦區(qū)所在的康古爾地區(qū)在剪切作用發(fā)生之后發(fā)生了快速的抬升(陳文等, 2005)。以上研究表明該礦床經(jīng)歷了前期韌性走滑變形和后期抬升過程, 大致與韌性剪切帶型金礦床的成礦模型一致(Bonnemaison et al., 1990;Kerrich et al., 1988; 陳柏林等, 1999; 劉玉琳,1996)。前人對紅石金礦床成礦時代的研究結(jié)果與該地區(qū)的一系列構(gòu)造活動演化的時間具有很好的耦合關(guān)系, 反映了秋格明塔什-黃山韌性剪切帶晚期右行走滑剪切作用是紅石金礦床成礦作用的主要原因。

6 結(jié)論

1)東天山覺羅塔格地區(qū)干墩組地層中石英鈉長斑巖侵入體的鋯石為巖漿鋯石, 其SHRIMP U-Pb同位素測年結(jié)果為(344±4) Ma, 代表了鋯石結(jié)晶年齡和巖漿侵位時代, 表明該地區(qū)干墩組地層時代不晚于早石炭世維憲期。

2)Ar-Ar年代學(xué)研究結(jié)果表明紅石金礦床成礦作用與該地區(qū)的走滑剪切變形作用在時間上具有很好的耦合關(guān)系, 說明秋格明塔什-黃山韌性剪切帶晚期右行走滑剪切作用是紅石金礦床成礦作用的主要原因, 成礦作用發(fā)生于剪切帶快速抬升后的冷卻階段。

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致謝: 野外工作期間, 得到新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)大隊桑少杰總工程師及李洪斌、楊俊弢、姜立豐等專家的大力支持, Ar-Ar測年實驗是在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所同位素熱年代學(xué)實驗室進行的, 鋯石SHRIMP U-Pb年齡測定得到中國地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心張維博士、王偉博士的幫助, 審稿人在文章修改過程中提出了寶貴的意見, 在此一并致以衷心的感謝！

Ar-Ar and Zircon U-Pb Dating of Quartz Albitophyres in the Hongshi Gold Ore District of Eastern Tianshan and Its Metallogenic Significance

SUN Jing-bo1,2), CHEN Wen1,2), LIU Xin-yu1,2), ZHANG Yan1,2),LI Jie1,2,3), JI Hong-wei1,2,3), ZHANG Bin1,2)
1)Laboratory of Isotope Thermochronology, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing100037;2)National Key Laboratory of Continental Structure and Dynamics, Beijing100037;3)China University of Geosciences, Beijing100083

The Hongshi gold deposit is located in Qiugemingtashi-Huangshan ductile shear zone of Qoltag area,Eastern Tianshan. Quartz albitophyres constitute the wall rock of the ore bodies. The ore-bearing strata are Gandun Formation consisting of a series of flysch sediments. Both the quartz albitophyres and the ore-bearing strata have experienced mylonitization. Zircon SHRIMP U-Pb dating shows the age of quartz albitophyres is(344±4) Ma, indicating that the strata of Gandun Formation, which was intruded by the quartz albitophyres, were formed before (344±4) Ma. It means that the Qiugemingtashi-Huangshan area was of bathyal-abyssal facies in the Early Carboniferous period. The mylonitic quartz albitophyres were analyzed by40Ar-39Ar step incremental heating method, and an40Ar-39Ar value of (262±1) Ma was obtained. This age is in accordance with the age of dextral strike-slip of the middle and west part of Qiugemingtashi-huangshan ductile shear zone, suggesting that the mineralization of the Hongshi gold deposit was probably related to the strike-slip. In combination with previous research achievements obtained for the metallogenic epoch of the Hongshi gold deposit, the authors have come to the conclusion that dextral strike-slip of Qiugemingtashi-huangshan ductile shear zone was the main factor responsible for the mineralization of the Hongshi gold deposit.

Eastern Tianshan; Hongshi gold deposit; Gandun Formation; Early Carboniferous; strike-slip

P618.51; P597.2

A

10.3975/cagsb.2012.06.09

本文由國土資源部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費課題(編號: 200911043-13, 201211074-02)和地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評價項目(編號: 1212011120293,1212011120294)聯(lián)合資助。

2012-09-04; 改回日期: 2012-10-18。責任編輯: 閆立娟。

孫敬博, 男, 1987年生。碩士研究生。主要從事地球化學(xué)專業(yè)研究。電話: 010-68997051。E-mail: jingbo95003@126.com。

*通訊作者: 陳文, 男, 1962年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。主要從事同位素地質(zhì)年代學(xué)研究。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號。E-mail: chenwenf@vip.sina.com。