龍立學，曾凡淼，黃 迅，楊世文，余 泉，王 斌

（1 南京大學地球科學與工程學院，南京 210093）（2 江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，南昌 330030）

近年來，隨著國土資源礦產(chǎn)遠景調(diào)查項目的深入開展，位于阿爾泰成礦帶的東準噶爾地區(qū)斑巖銅礦找礦工作取得了重要進展，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些與斑巖有關的銅礦床（點），例如哈臘蘇斑巖銅礦［1－3］、蒙西斑巖銅礦［4－6］、玉勒肯哈拉蘇斑巖銅礦以及瓊河壩斑巖銅礦、和爾賽斑巖銅礦、銅華嶺斑巖銅礦和烏倫布拉克斑巖銅礦等。前人通過對該區(qū)域斑巖型銅成礦帶的研究，將東準噶爾成礦帶劃分為卡拉先格爾斑巖銅礦礦集區(qū)、烏倫布拉克斑巖銅礦礦集區(qū)和瓊河壩斑巖銅礦礦集區(qū)［7］。

2010至2012年，筆者在烏倫布拉克斑巖銅礦礦集區(qū)和瓊河壩斑巖銅礦礦集區(qū)之間的紙房東礦產(chǎn)遠景調(diào)查項目（1∶5萬）工作中，新發(fā)現(xiàn)了與銅礦關系密切的紅石灘巖體，初步認為其礦化物質(zhì)來源于石英閃長斑巖，紅石灘銅礦與卡拉先格爾斑巖銅礦礦集區(qū)、烏倫布拉克斑巖銅礦礦集區(qū)和瓊河壩斑巖銅礦礦集區(qū)大致呈等距分布，可能構成一條區(qū)域成礦帶。本項目對紅石灘巖體進行了同位素定年，獲得了有價值的同位素年齡信息，為該區(qū)域?qū)ふ彝愋偷你~礦指明了方向。

1 礦床地質(zhì)概況

紅石灘銅礦區(qū)位于阿爾泰成礦帶的東準噶爾成礦帶上，處于準噶爾盆地東北邊緣，南為卡拉麥里大斷裂，北為額爾齊斯斷裂，經(jīng)歷了東準噶爾古生代造山運動，巖漿活動強烈。紅石灘礦區(qū)與卡拉先格爾、烏倫布拉克、瓊河壩三個礦集區(qū)呈北西向分布，成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越（圖1）。

1．1 地 層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D）和下石炭統(tǒng)條山群（C1T）及少量第四系地層（圖2）。中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D）火山碎屑巖與陸源碎屑巖，巖性為灰綠色凝灰質(zhì)砂巖、長石巖屑砂巖夾砂礫巖、含礫砂巖及灰綠色粉砂質(zhì)沉凝灰?guī)r，常夾有灰綠色角礫凝灰?guī)r、安山巖，產(chǎn)化石。下石炭統(tǒng)條山群（C1T）巖性為青灰色、黃綠色、灰綠色凝灰質(zhì)砂巖、細砂巖、灰白色長石巖屑砂巖、灰黑色泥粉砂巖夾含礫砂巖、鈣質(zhì)砂巖、薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r，夾少量安山巖及含角礫凝灰?guī)r，產(chǎn)化石。

圖1 新疆東準噶爾地區(qū)斑巖銅礦分布略圖（據(jù)文獻［7］略改）Fig．1 Sketch map showing distribution of porphyry copper deposits in eastern Junggar region，Xinjiang

1．2 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，主要分布于礦區(qū)中部和北東部，南西角有少量出露（圖2），巖性主要為石英閃長斑巖、閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、石英二長斑巖、花崗細晶巖，其中以早泥盆世紅石灘單元石英閃長斑巖（δοπD1HST）及中石炭統(tǒng)紅土單元花崗細晶巖（γοπC2HT）及石英二長斑巖最為發(fā)育，巖體長軸呈北西向或北西西向展布，與區(qū)域構造線基本一致。

1．3 構造、蝕變、礦化

區(qū)內(nèi)構造主要為構造破碎帶和熱液蝕變帶，見硅化、綠簾石化、綠泥石化、鉀化，以硅化、綠簾石化為主。按延伸方向可劃分為北西向蝕變帶、北東向蝕變帶和北北東向蝕變帶，其中以北西向蝕變最為發(fā)育，規(guī)模最大。黃鐵礦化、孔雀石化、褐鐵礦化分布于北西向蝕變帶中?？兹甘饕植加谑㈤W長斑巖巖體與圍巖接觸帶附近的構造蝕變帶中，孔雀石化常伴有綠泥石化、綠簾石化、硅化。其它地方偶見孔雀石化。

1．4 礦體特征

紅石灘銅礦礦體主要賦存于中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D）與早泥盆世紅石灘單元巖體（δοπD1HST）硅化蝕變帶中，少量產(chǎn)于石英閃長斑巖中的綠簾石化帶中。中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D）與紅石灘單元巖體巖體（δοπD1HST）接觸部位的硅化蝕變帶類似于斷裂構造帶，起到導礦、容礦的作用。以0．20%為邊界品位圈定銅礦（化）體，圈定銅礦化體16條。銅礦化體長20～200m，銅平均品位0．45%；礦石金屬礦物以黃銅礦、輝銅礦、黃鐵礦為主，次生礦物為銅藍、孔雀石等。

2 巖體地質(zhì)特征

巴里坤紅石灘石英閃長斑巖位于巴里坤縣煤礦北部約70km，平面上呈不規(guī)規(guī)狀、巖瘤、巖脈狀產(chǎn)出，出露面積約1km2，總體呈北西向展布，與區(qū)域構造線方向一致。巖體呈灰黑色，侵入于中－下泥盆統(tǒng)大長溝群中，侵入面外傾，呈舒緩波狀，傾角一般為35～50°（圖2）。平面上巖體與圍巖呈枝叉狀，巖體內(nèi)部有時見圍巖殘留體，巖體剝蝕較淺。巖體與圍巖接觸帶上常發(fā)育寬20～100 m 的構造破碎蝕變帶，硅化、綠簾石化、綠泥石化明顯，多數(shù)地段還見有孔雀石化。巖體接觸變質(zhì)作用不明顯，但巖體內(nèi)部自變質(zhì)作用較明顯，主要為綠簾石化及綠泥石化，局部沿裂隙見有明顯的輝銅礦化，巖體邊部具鉀化、綠簾石化，無明顯的分帶性，巖性較單一。

礦區(qū)內(nèi)下石炭世條山群（C1T）中的火山巖不太發(fā)育，偶夾有灰綠色、紫紅色安山巖，主要表現(xiàn)為噴溢作用；中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D）火山巖較發(fā)育，主要以角礫凝灰?guī)r為主，見有少量的安山巖，火山作用以暴發(fā)作用為主。南西角見有次火山巖—石英閃長玢巖，可能為火山通道相。

紅石灘礦區(qū)與東準噶爾成礦帶劃分出的卡拉先格爾、烏倫布拉克、瓊河壩三個礦集區(qū)的成礦地質(zhì)條件進行對比，結(jié)果如表1所示，其成礦地質(zhì)特征具有相似之處。

表1 紅石灘銅礦與東準噶爾斑巖銅礦主要礦集區(qū)對比Table 1 Comparison between Hongshitan copper deposit and major porphyry copper ore concentration areas

3 樣品特征

本次工作對紅石灘石英閃長斑巖進行LA－ICPMS鋯石U－Pb定年，具體采樣位置如圖2所示，樣品的具體特征如下：

在石英閃長斑巖中采集樣品的編號為214。本次實驗樣品采自紅石灘礦區(qū)南部石英閃長斑巖的新鮮露頭。石英閃長斑巖呈斑狀結(jié)構、塊狀構造。斑晶含量約占80%，主要由斜長石、石英、角閃石組成。斜長石呈灰白色柱狀，自形程度較好，粒徑1～2mm，少數(shù)達3 mm，含量約30%；石英呈灰白色，具油脂光澤，粒狀，粒徑1～2 mm，含量20%；角閃石呈墨綠色，長柱狀，粒徑約1～3 mm，含量約30%?；|(zhì)主要由石英、斜長石、角閃石組成。紅石灘石英閃長斑巖副礦物種類較多，主要有鋯石、磷灰石、硅灰石、金紅石、角閃石、毒砂、輝石、綠簾石、輝銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等。副礦物中磁鐵礦、角閃石、輝石含量較高，特別值得一提的是，副礦物中含輝銅礦187 粒，暗灰色，集合體塊狀，晶體大小一般為0．06～0．13mm，其次為0．14～0．2mm。這表明石英閃長斑巖具有形成銅礦床的母巖條件。巖石主要化學成分為：SiO251．82%、Al2O318．41%、Fe2O34．16%、FeO 4．96%、CaO 8．02%、MgO 4．28%、K2O 1．46%、Na2O 3．21%、TiO20．74%、P2O50．4%、MnO 0．21%。

4 實驗測試方法及結(jié)果

4．1 實驗測試方法

首先在野外采集新鮮樣品，經(jīng)室內(nèi)巖石薄片鑒定和巖石化學分析后，由廊坊市誠信地質(zhì)服務有限公司實驗室采用常規(guī)方法挑選鋯石。在雙目鏡下將挑選好的鋯石制作成鋯石樣品靶，具體操作方法參照文獻［8］。鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像分析在西北大學大陸動力學國家重點實驗室，采用Mono CL3＋（Gatan，U．S．A．）掃描電鏡（Quanta 400FEG）完成。LA－ICP－MS鋯石U－Pb 定年由南京大學成礦作用研究國家重點實驗室測定，使用與Agilent 7500aICP－MS 連接的New Wave 213nm 激光取樣系統(tǒng)完成，工作參數(shù)為：激光脈沖頻率5 Hz，脈沖能量為0．08 ～0．10mJ，熔蝕孔徑為20 ～30μm。U－Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標樣GEMOC GJ－1（207Pb／206Pb年齡為608．5±1．5 Ma）［9］進行校正，鋯石標樣Mud Tank（732±5 Ma）［10］作為內(nèi)標以控制分析精度。每個測試流程的開始和結(jié)尾分別測2個GJ標樣，另外測試1個MT 標樣和10個待測樣品點。U – Pb年齡和U、Th、Pb 的計數(shù)采用GLITTER 軟件。詳細的分析方法和流程參照文獻［9］和文獻［11］。由于204Pb 的信號極低以及載氣中204Hg的干擾，該方法不能直接精確測定其含量，因此，使用嵌入EXCEL 的ComPbCorr＃3＿15G 程序［12］來進行普通鉛校正。鋯石U－Pb年齡計算采用美國地質(zhì)調(diào)查局編制的ISOPLOT 計算程序2．49a完成［13］，所給出的年齡具95%的置信度。

4．2 實驗測定結(jié)果

本次工作對紅石灘獨立單元石英閃斑巖采集了一個樣品214，對其進行LA－ICP－MS鋯石U－Pb定年，進行了14次分析，結(jié)果見表2。結(jié)合鋯石CL圖像，選擇未受后期地質(zhì)作用影響的區(qū)域和／或顆粒進行微區(qū)定年，這樣可以使定年結(jié)果更加準確合理［14］。一般認為，在鋯石LA－ICP－MS同位素定年中，對于大于1Ga的鋯石樣點選用207Pb／206Pb年齡較為合適，而對于年輕的鋯石樣品點選用206Pb／238U較為合適［11，15］。本文討論的巖體形成時代較年輕，因此均采用206Pb／238U年齡值，代表性鋯石CL 圖像及測點位置見圖3。

由圖3可見，絕大多數(shù)鋯石以長柱狀為主，晶形較好。鋯石內(nèi)部結(jié)構均具有明顯的韻律環(huán)帶，屬巖漿成因鋯石。部分鋯石的CL 圖像（圖3－1、圖3－5）暗淡，透明度差，可能存在Pb丟失，其它鋯石清晰、自形的環(huán)帶表明鋯石沒有發(fā)生或明顯發(fā)生Pb 丟失。部分鋯石中間具有明顯的核（圖3－1、圖3－2、圖3－4、圖3－5、圖3－10），輪廓多呈次棱角狀或不規(guī)則狀，透明度差，CL 亮度較大（圖3－2），有些核部常見熔蝕結(jié)構（圖3－1、圖3－4、圖3－5、圖3－10），指示這類鋯石核為捕獲核或繼承核［16，17］。

紅石灘石英閃長斑巖LA－ICP－MS 鋯石U－Pb年代學分析結(jié)果見表2。由表2可知，214號樣品鋯石的釷（46～76997）×10－6、鈾（100～1686）×10－6含量總體變化較小，局部變化較大。Th／U 比值為0．06～131，上述樣品的Th／U 比值僅極少數(shù)＜0．1，絕大多數(shù)位于典型巖漿鋯石的Th／U 比值范圍內(nèi)［18］。

紅石灘石英閃長斑巖鋯石U－Pb諧和曲線如圖4所示，1號測點和5號測點年齡明顯偏離諧和曲線，存在明顯的鉛丟失；其余測點206Pb／238U年齡均位于諧和線上，表明這些鋯石自形成以來，U－Pb同位素體系是封閉的，沒有U 或Pb同位素的加入或丟失。其中2個新元古代早期的繼承鋯石，年齡在895 Ma左右，為研究Rodina超大陸提供了重要信息。14號測點206Pb／238U年齡474 Ma，明顯大于其它測點年齡，可能是捕獲的鋯石，來源于早古生代地殼物質(zhì)的再循環(huán)。其它8個測點年齡較為集中，其206Pb／238U 加權平均年齡為403．1±3．8Ma（95%conf．n＝8，MSWD＝0．81），代表紅石灘石英閃長斑巖形成于早泥盆世。

圖3 紅石灘石英閃長斑巖樣品214鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像和測點位置圖Fig．3 Zircon CL images and locations of analytical spots（214）for quartz diorite porphyries in Hongshitan area

表2 紅石灘石英閃長斑巖LA－ICP－MS鋯石U－Pb年代學分析結(jié)果Table 2 LA－ICP－MS zircon U－Pb analytical data for quartz diorite porphyries in Hongshitan area

圖4 紅石灘石英閃長斑巖鋯石U－Pb諧和曲線圖Fig．4 Zircon U－Pb concordia diagram of quartz diorite porphyries in Hongshitan area

5 地質(zhì)意義

5．1 紅石灘石英閃長斑巖體侵位年代的確定

紅石灘石英閃長斑巖體樣品內(nèi)巖漿結(jié)晶鋯石的206Pb／238U 加權平均年齡為403．1±3．8 Ma（MSWD＝0．81），反映了巖漿結(jié)晶鋯石的生成年齡可能為紅石灘石英閃長斑巖體的侵位年齡。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，紅石灘石英閃長斑巖體侵位于中－下泥盆統(tǒng)大長溝群（D1－2D），不僅凝灰質(zhì)砂巖中含沉積成因的黃鐵礦，而且含有化石Siphonophrentissp（管狀內(nèi)溝珊瑚）、Enterolasmasp．（腸狀珊瑚未定種）、Cyclopentagonalissp．（圓圓莖未定種）等，說明紅石灘石英閃長斑巖體形成早泥盆世，屬于加里東期泥盆紀花崗巖。

5．2 東準噶爾古老基底巖系存在的信息

近年來，通過對地質(zhì)－地球物理的綜合研究揭示，準噶爾盆地深部可能存在前寒武紀古基底［19，20］。前人曾在哈爾里克山地區(qū)石炭紀砂巖中獲得年齡為949 Ma的碎屑鋯石［21］，在卡拉麥里組砂巖中獲得大量年齡大于550 Ma的碎屑鋯石［22］，在塔黑爾巴斯套糜棱雜巖的糜棱巖化花崗閃長巖中獲得933 Ma鋯石［23］。本文所獲得兩個殘留的繼承性鋯石生成年齡值（894．1±6 Ma、895±9 Ma）表明，紅石灘巖體中包含有新元古代的地殼再循環(huán)物質(zhì)。這些年齡數(shù)據(jù)進一步說明準噶爾盆地存在寒武紀基底，這與準噶爾盆的地航磁異常顯示相吻合，即盆地深部存在古老結(jié)晶基底并呈薄板狀賦存于地殼中［24］，由此論證了東準噶爾地區(qū)地殼深部可能存在或曾經(jīng)存在新元古代基底巖系。在東天山卡拉布拉克地區(qū)獲得的含斑狀花崗巖的兩組LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡（942．1±7．2 Ma、941．9±4．9 Ma）［25］，與在東天山星星峽眼球狀片麻狀花崗巖中獲得鋯石的SHRIMP U－Pb年齡為 （942±7 Ma）［26］基本一致。由此我們認為，早新元古代時期塔里木周邊和天山的古老地塊可能曾組成Rodinia超大陸的一部分［26］。進而說明早新元古代時期塔里木盆地及天山的古老地塊以及準噶爾盆地古基地都可能是Rodina超大陸的一部分。

5．3 為阿爾泰成礦帶銅礦提供新的找礦遠景區(qū)

從區(qū)域上來看，卡拉先格爾斑巖礦集區(qū)、烏倫布拉克斑巖礦集區(qū)和瓊河壩斑巖礦集區(qū)呈北西向分布，與主構造線方向一致。該研究區(qū)位于烏倫布拉克斑巖礦集區(qū)和瓊河壩斑巖礦集區(qū)之間（圖1）。紅石灘石英閃長斑巖及其銅礦的發(fā)現(xiàn)表明，除了在礦集區(qū)外圍就礦找礦外，在區(qū)域成礦帶上也可找到斑巖型銅礦，可能存在一條北西－近東西向的銅成礦帶，為該區(qū)域進一步尋找銅多金屬礦提供了重要依據(jù)。該區(qū)火山巖及次火山巖僅受到淺剝蝕，是今后探尋隱伏巖體及相關斑巖銅礦的重點找礦方向。

致謝：本文所用1∶5萬礦產(chǎn)遠景調(diào)查項目資料系集體勞動成果。參加野外工作的還有樓法生總工、張芳榮博士以及黃俊平等人。成文過程中，得到樓法生總工、張芳榮博士與李大鵬博士，以及南京大學馬東升教授與同位數(shù)年齡測試老師的指導與幫助，在此一并表示感謝。

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