王宇利，孫豐月，李碧樂，張 晗，王 冠

（吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130061）

新疆富蘊縣蒙庫鐵礦床賦礦淺粒巖鋯石U－Pb年代學(xué)研究

王宇利，孫豐月，李碧樂，張 晗，王 冠

（吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130061）

蒙庫鐵礦床位于阿爾泰山南緣成礦帶的麥茲火山－沉積盆地內(nèi)，礦床主礦體成因類型為與火山作用有關(guān)的熱水噴流沉積礦床.礦體主要賦存于泥盆系康布鐵堡組地層中，主要巖性有淺粒巖、變粒巖及斜長角閃巖，原巖恢復(fù)顯示為海相火山巖，主要為細碧巖－角斑巖－石英角斑巖，次為流紋巖－凝灰?guī)r，沉積巖為鈣質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖夾結(jié)晶灰?guī)r.通過對蒙庫鐵礦床淺粒巖鋯石LA－ICP－MS UPb 定年，確定了礦床的形成時代及康布鐵堡組地層的形成時代.鋯石中 Th 含量分別為 29.5×10－6～82.7×10－6和 32.1×10－6～109.3×10－6，U 含量分別為 35.7×10－6～132.1×10－6和 47.6×10－6～140.6×10－6，Th/U 比值為 0.41～1.19 和 0.51～0.85，為典型巖漿鋯石特征.蒙庫鐵礦淺粒巖的U－Pb年齡分別為397.5±2.5 Ma和389.0±4.7 Ma.結(jié)合區(qū)域年代學(xué)資料，確定康布鐵堡組形成于早泥盆世，康布鐵堡組下亞組上限為 389±4.7 Ma，而蒙庫鐵礦床主礦體形成時代為 397.5±2.5 Ma.

鋯石U－Pb年齡；年代學(xué)；蒙庫鐵礦；阿爾泰；新疆

0 引言

阿爾泰南緣成礦帶是新疆北部重要的成礦帶，帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量礦床，規(guī)模較大的有阿舍勒銅鉛鋅礦、克因布拉克銅鋅礦、鐵木爾特鉛鋅礦、鐵木爾特鐵礦、阿巴宮鐵－鉛鋅礦、可可塔勒鉛鋅礦和蒙庫鐵礦.在該成礦帶內(nèi)火山巖發(fā)育，構(gòu)成阿爾泰山前4個斜列的火山－沉積盆地，由北西向南東依次為阿舍勒盆地、沖乎爾盆地、克蘭盆地和麥茲盆地.蒙庫鐵礦床位于麥茲盆地內(nèi).一直以來，對于阿爾泰南緣火山沉積盆地的時代存在較大爭議，曾喬松等［1］報道了沖乎爾火山－沉積盆地康布鐵堡組酸性火山熔巖鋯石SHRIMP U－Pb年齡為436 Ma，柴鳳梅等［2］指出阿巴宮鐵礦康布鐵堡組流紋巖年齡為 407～412 Ma，單強等［3］提出阿爾泰地區(qū)康布鐵堡組鉀質(zhì)流紋巖和鈉質(zhì)流紋巖的鋯石SHRIMP U－Pb年齡分別為 400.8 Ma 和 402.2 Ma.蒙庫鐵礦床自從1953年發(fā)現(xiàn)以來，其成因爭議較大，主要觀點有：海相火山－沉積變質(zhì)型［4］；火山熱液交代、礦漿貫入及火山沉積復(fù)合成因［5］；噴流沉積變質(zhì)及與巖漿疊加改造作用有關(guān)［6-8］；巖漿熱液交代［9］；火山沉積－區(qū)域變質(zhì)－熱液疊加改造，并以變質(zhì)成礦作用為主［10］；夕卡巖型［11-13］.蒙庫鐵礦床西部1～6號主礦體產(chǎn)于康布鐵堡組變質(zhì)火山巖地層中，具有明顯的原生沉積特征，顯示出海相火山－沉積成礦作用.本文選取1號礦體容礦圍巖（淺粒巖）為研究對象，通過LA－ICP－MS鋯石U－Pb精確定年，以期限定賦存地層和礦床的形成時代，同時為阿爾泰南緣火山活動和鐵礦成礦規(guī)律研究提供資料.

1 地質(zhì)背景

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

蒙庫鐵礦位于新疆維吾爾自治區(qū)富蘊縣境內(nèi)，距富蘊縣城北西直距70km的麥茲火山－沉積盆地中，其大地構(gòu)造位置屬于西伯利亞板塊南阿爾泰晚古生代活動陸緣.麥茲盆地位于阿爾泰南緣成礦帶可可塔勒鉛鋅多金屬成礦帶內(nèi)東南部，可可塔勒礦帶東起富蘊縣卡拉先格爾斷裂，西至布爾津縣沖乎爾鄉(xiāng)，全長250km，寬10～30km.麥茲盆地出露地層有下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組、中泥盆統(tǒng)阿勒泰組及第四系.康布鐵堡組和阿勒泰組占盆地出露地層面積70%以上.康布鐵堡組為一套變質(zhì)的海相火山巖、變質(zhì)基性—酸性火熔巖、火山碎屑巖等；阿勒泰組為變質(zhì)碎屑巖－碳酸鹽巖.蒙庫大型鐵礦床和可可塔勒大型鉛鋅礦床即產(chǎn)于麥茲盆地內(nèi).

礦區(qū)出露地層主要有志留系和泥盆系（圖1）.志留系地層為中－上志留統(tǒng)松克木群中—深變質(zhì)的淺海－濱海相碎屑沉積巖建造，巖石在遭受區(qū)域變質(zhì)作用后，又受到強烈的接觸變質(zhì)和動力變質(zhì)作用，導(dǎo)致原來的含泥質(zhì)較高的砂質(zhì)泥巖、砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾鈣質(zhì)砂巖及少量大理巖均形成一套中、深變質(zhì)的石榴夕線黑云母片麻巖、石英黑云母片巖、堇青黑云石英片巖夾薄層斜長角閃巖，局部出現(xiàn)貫入混合巖.泥盆系地層有康布鐵堡組和阿勒泰組.康布鐵堡組在礦區(qū)中部大面積分布，為一套火山-沉積變質(zhì)巖系，主要巖性主要為淺粒巖、變粒巖、斜長角閃巖、大理巖、磁鐵變粒巖、磁鐵石榴石巖.變質(zhì)程度最高為角閃巖相，原巖恢復(fù)顯示火山巖主要為細碧巖-角斑巖-石英角斑巖，次為流紋巖-凝灰?guī)r；沉積巖為鈣質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖夾結(jié)晶灰?guī)r［5］.野外研究發(fā)現(xiàn)蒙庫1號礦體嚴(yán)格按康布鐵堡組地層發(fā)育，與成礦關(guān)系密切，本次工作對淺粒巖進行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb精確定年.阿勒泰組分布于礦區(qū)的西南邊緣及外圍，礦區(qū)內(nèi)為淺海相復(fù)理石建造沉積巖，底部為大理巖巖層，向上則為淺變質(zhì)的變質(zhì)含礫砂巖、變質(zhì)粉砂鈣質(zhì)泥砂巖、變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖互層.

礦區(qū)侵入巖發(fā)育,主要分布于礦區(qū)的西北部和南部地區(qū)，出露面積約占礦區(qū)范圍的40%（圖1）.巖性主要為角閃斜長花崗巖、片麻狀斜長花崗巖、片麻狀黑云母花崗巖等.礦區(qū)出露的花崗質(zhì)侵入體在區(qū)域上被稱為蒙庫巖體.礦區(qū)北東出露的片麻狀黑云母花崗巖鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為 404±8 Ma［13］；1 號礦體北東出露的角閃斜長花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為 378±7 Ma［13］；礦區(qū)南部出露的片麻狀斜長花崗巖鋯石 SHRIMP U-Pb 年齡為 400±6 Ma［15］.區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，火山活動強烈，以華力西期火山旋回為主，持續(xù)時間較長.

礦區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育.褶皺構(gòu)造為緊閉線型褶皺，包括蒙克木背斜和鐵木下爾滾向斜，兩者同屬蒙庫復(fù)向斜北東倒轉(zhuǎn)翼的次級構(gòu)造.褶皺形態(tài)復(fù)雜且多被巖體和斷層破環(huán).斷裂構(gòu)造主要為北西向的壓性斷裂，規(guī)模較大，主要發(fā)育F1～F5五條斷裂.其中，F(xiàn)3斷裂為礦區(qū)的主要控礦斷裂構(gòu)造.斷裂構(gòu)造具有多期繼承性活動的特點，早期處于活動大陸邊緣弧后盆地的張性環(huán)境下，構(gòu)造樣式主要表現(xiàn)為張性斷裂，以高角度正斷層為主，為本區(qū)海相火山-沉積盆地的控盆邊界斷裂，控制了麥茲盆地中火山-沉積巖系的展布.一系列近于平行主斷裂的次級斷裂很可能控制了成礦地質(zhì)體及礦體的分布.以上地質(zhì)活動為成礦作用提供了優(yōu)越的地質(zhì)背景.

1.2 礦床地質(zhì)特征

在蒙庫鐵礦區(qū)內(nèi)已圈出的礦體有40余個，其中1號礦體規(guī)模最大，18號、10號、6-1號礦體次之，其他礦體規(guī)模均較小.礦體大多以火山-沉積巖地層為圍巖，順層整合產(chǎn)出（以規(guī)模最大的1號礦體為代表），分布于礦區(qū)西部，多呈似層狀、薄板狀、透鏡狀、條帶狀與大量石英相伴產(chǎn)出.9、18、22號礦體附近存在少量石榴石夕卡巖，分布于礦區(qū)中部—東部，呈條帶狀、脈狀及不規(guī)則狀，具膨大、收縮、分支、復(fù)合、尖滅再現(xiàn)特征.

礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦，次要礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等，微量礦物有斑銅礦、銅藍、孔雀石、自然鉑等.脈石礦物主要有透輝石、角閃石、長石、石英，其次有黑云母、綠簾石、方解石、石榴子石以及少量方柱石、榍石、玉髓等.

礦石結(jié)構(gòu)以半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)為主，交代結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)次之.礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，其次為浸染狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造.

蒙庫鐵礦床主礦體多數(shù)順層產(chǎn)于淺粒巖、變粒巖和斜長角閃巖中（圖1），具有原生沉積特征，僅在9號礦體附近有夕卡巖發(fā)育，與夕卡巖關(guān)系并不密切.礦體與賦礦圍巖同時經(jīng)歷了變質(zhì)變形作用，說明成礦作用早于變質(zhì)變形作用.因此，蒙庫鐵礦并不是變質(zhì)作用形成.綜合前人研究認為，蒙庫鐵礦主礦體的形成主要受熱水噴流成礦作用影響.蒙庫鐵礦形成后，受到NESW向持續(xù)擠壓，礦體與圍巖變形程度逐漸增加，地層和礦體經(jīng)歷了緊閉褶皺至后期面理的強烈置換，結(jié)果造成礦體在走向上連續(xù)分布而在垂向上被拉長呈透鏡狀或拉斷呈鉤狀斷續(xù)分布，形成“似層非層、似脈非脈”的特征，已不再受早期的褶皺控制.

2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)

2.1 樣品描述

本次所選樣品MK-21（靠近1號礦體）、MK-36均取自礦區(qū)內(nèi)康布鐵堡組下亞組.康布鐵堡組變質(zhì)海相火山巖廣泛分布在礦區(qū)中部，為一套中酸性火山巖，成分上以富鈉和硅為特征.本次采取的樣品呈灰白色，不等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)（圖2），塊狀構(gòu)造，主要由長石、石英以及少量角閃石構(gòu)成，三邊結(jié)構(gòu)普遍發(fā)育（圖3）.

2.2 分析方法

鋯石單礦物挑選由河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)礦物分離技術(shù)分選，再經(jīng)過雙目鏡鏡下仔細挑選完成.鋯石樣品靶的制備首先將待測鋯石樣品膠粘在載玻片上，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑混合固化，隨后拋光至樣品出露橫截面.

鋯石制靶、反射光、陰極發(fā)光以及鋯石U－Pb同位素測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室完成.使用儀器為Finnigan Neptune多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀（LAMC－ICP－MS），采用 New Wave UP213激光剝蝕系統(tǒng).采樣方式為單點剝蝕，數(shù)據(jù)采集采用所有信號同時靜態(tài)方式接收，鋯石U－Pb同位素測試采用20 μm光斑剝蝕，使用鋯石GJ1作為外標(biāo)，元素含量采用鋯石M127［16］作為外標(biāo)樣［17］.歧視和漂移進行校正，樣品的同位素比值和元素含量計算采用ICPMSDataCal［18］程序處理.年齡計算及諧和圖的繪制采用Isoplot 3.0［19］完成.

2.3 測試結(jié)果

研究區(qū)內(nèi)樣品陰極發(fā)光圖像顯示大部分鋯石為長柱狀，個別為破碎的晶體.陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石顆粒內(nèi)部發(fā)育清晰的巖漿振蕩環(huán)帶，具有巖漿鋯石的特征（圖4）.樣品MK－21測試分析13個測試點，結(jié)果顯示Th 含量 29.5×10－6～82.7×10－6，U 含量為 35.7×10－6～132.1×10－6（表1），Th/U比值0.41～1.19；樣品MK－36分析測試8 個測試點，Th 含量為 32.1×10－6～109.3×10－6，U 含量47.6×10－6～140.6×10－6（表2），Th/U比值0.51～0.85.明顯具有巖漿鋯石的特點.而變質(zhì)鋯石一般具有變質(zhì)增生邊，無分帶、弱分帶、云霧狀分帶等，Th/U＜0.1［20］，因此進一步證明本次研究的鋯石為巖漿鋯石.測點數(shù)據(jù)集中分布在諧和線上或附近，樣品MK－21的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為 397.5±2.5 Ma，MSWD=0.46（圖 5）；樣品MK－36 的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為 389.0±4.7 Ma，MSWD=1.8（圖 6）.

表1 蒙庫鐵礦床淺粒巖MK－21鋯石U－Pb分析結(jié)果Table 1 U-Pb date for zircons from the leucogranulite（MK-21）in Mengku iron deposit

3 分析討論

表2 蒙庫鐵礦床淺粒巖MK－36鋯石U－Pb分析結(jié)果Table 2 U-Pb date for zircons from the leucogranulite（MK-36）in Mengku iron deposit

蒙庫鐵礦床1～6號礦體賦礦圍巖為一套變質(zhì)海相火山巖，具有原生沉積特征，表現(xiàn)出海相火山沉積成礦作用.礦體嚴(yán)格賦存于下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組，主要含礦層位為康布鐵堡組下亞組第三巖性段（斜長角閃巖、變粒巖、淺粒巖、大理巖以及磁鐵變粒巖等），礦體往往成群順層產(chǎn)出，與圍巖地層相協(xié)調(diào).結(jié)合前人研究成果，認為蒙庫鐵礦1～6號礦體屬熱水噴流沉積成礦，因此賦礦圍巖的年齡應(yīng)與成礦年齡一致.近年來，由于缺少對康布鐵堡組地層的精確定年，對于蒙庫鐵礦床形成時代存在較多爭議.單強等［3］報道了麥茲盆地鈉質(zhì)流紋巖的鋯石 SHRIMP U－Pb 年齡為 402.2±6 Ma，認為麥茲火山－沉積盆地為早泥盆世產(chǎn)物.楊富全等［15］測定蒙庫地區(qū)片麻狀斜長花崗巖和片麻狀黑云母花崗巖鋯石 SHRIMP U－Pb年齡分別為 400±6 Ma和404±8 Ma，限定鐵礦成礦時代略晚于404～400 Ma.徐林剛等［13］測得礦區(qū)北東出露的片麻狀黑云母花崗巖鋯石SHRIMP U－Pb年齡為404±8 Ma，1號礦體北東出露的角閃斜長花崗巖鋯石SHRIMP U－Pb年齡為378±7 Ma，認為蒙庫鐵礦形成于400 Ma左右.本研究所測淺粒巖鋯石U－Pb年齡的加權(quán)平均值分別為397.5±2.5 Ma 和 389.0±4.7 Ma，項目組另外獲得康布鐵堡組下亞組鋯石 U－Pb 年齡分別為 390.1±4.3 Ma（待刊）和 391.1±1.9 Ma（待刊）.本次所測鋯石年齡接近或略小于區(qū)內(nèi)巖體年齡，可能是由于礦區(qū)內(nèi)存在多期次的火山－侵入巖漿活動，同時巖體侵位較深，在遭受后期的剝蝕以及構(gòu)造拼貼作用，造成年齡數(shù)據(jù)存在較小差異.由于礦區(qū)內(nèi)強烈的變形作用，不能恢復(fù)原始地層層序，因此我們通過對康布鐵堡組下亞組系統(tǒng)取樣及綜合分析認為，康布鐵堡組下亞組上限年齡約為389±4.7 Ma，蒙庫鐵礦床形成時間應(yīng)該為 397.5±2.5 Ma 左右.在378～404 Ma期間，阿爾泰地區(qū)存在多次火山－巖漿活動.上述年齡說明阿爾泰地區(qū)在早泥盆世存在多期次的火山－侵入巖漿活動，而阿爾泰成礦帶內(nèi)火山噴流沉積型鉛鋅礦床形成于該時期，說明阿爾泰南緣在早泥盆世具有良好的找礦前景.

4 結(jié)論

（1）蒙庫鐵礦床主礦體（1～6號礦體）往往成群順層產(chǎn)出，與圍巖地層產(chǎn)狀基本一致，并常與圍巖發(fā)生同步褶皺，具有明顯的層控特征，總體顯示出“似層非層，似脈非脈”的特征.綜合分析表明蒙庫鐵礦床主礦體具有熱水噴流沉積礦床特征.

（2）獲得康布鐵堡組兩個淺粒巖鋯石LA－ICP－MS U－Pb 年齡分別為 397.5±2.5 Ma 和 389±4.7 Ma.結(jié)合前人研究，認為 397.5±2.5 Ma應(yīng)代表蒙庫鐵礦的成礦時代，而389±4.7 Ma應(yīng)為康布鐵堡組變質(zhì)海相火山巖下亞組形成時代上限.

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U-Pb ZIRCON GEOCHRONOLOGY OF THE LEUCOGRANULITE IN MENGKU IRON DEPOSIT,FUYUN COUNTY,XINJIANG

WANG Yu-li,SUN Feng-yue,LI Bi-le,ZHANG Han,WANG Guan

（School of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

The Mengku iron deposit in Fuyun County,Xinjiang is located in the Maizi volcanic-sedimentary basin along the southern margin of Altai metallogenic belt.Its main ore bodies are genetically of volcanism-related hydrothermal spout sedimentation type.The ore bodies occur mainly in Kangbutiebao Formation with leucogranulite,granulitite and amphibolite.The protolith recovery displays marine volcanic rocks of mainly spilite-keratophyre and quartz keratophyre,with minus rhyolite-tuff.The sedimentary rocks involve calcareous tuffaceous sandstone intercalated with crystalline limestone.By zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of the leucogranulite in Mengku iron deposit,the age of Kangbutiebao Formation and the deposit is defined.The contents of Th range from 29.5×10－6－ 82.7×10－6to 32.1×10－6－ 109.3×10－6;while of U,from 35.7×10－6－ 132.1×10－6to 47.6×10－6－ 140.6×10－6,with Th/U ratio between 0.41 － 1.19 and 0.51 － 0.85,showing typical features of magmatic zircons.The zircon ages of the leucogranulite in Mengku deposit are 397.5±2.5 Ma and 389.0±4.7 Ma.Combined with regional geochronological data,it is concluded that the Kangbutiebao Formation was formed in the Early Devonian,with a ceiling age of 389±4.7 Ma.The main ore bodies of the deposit are dated at 397.5±2.5 Ma.

zircon U-Pb dating;geochronology;Mengku iron deposit;Altai;Xinjiang

1671－1947（2013）02－0114－07

P618.31；P597

A

2013－03－22；

2013－04－11.編輯：張哲.

中國地質(zhì)調(diào)查局“遼寧紅透山、山西胡家峪銅礦床成礦規(guī)律總結(jié)研究”（2 0 0 8 9 9 4 0）資助.

王宇利（1 9 8 7—），男，碩士研究生，主要從事礦床地質(zhì)研究，E-m a i l//3 2 9 1 4 8 6 1 2@q q.c om

孫豐月（1 9 6 3—），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事熱液礦床成礦理論與預(yù)測、區(qū)域成礦作用研究，E-m a i l//s f y@j l u.e d u.c n