王亞磊, 李文淵, 張照偉, 張江偉, 高永寶

(中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室, 陜西 西安 710054)

新疆圪塔山口含銅鎳巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡、巖石地球化學特征及其地質(zhì)意義

王亞磊, 李文淵, 張照偉, 張江偉, 高永寶

(中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室, 陜西 西安 710054)

圪塔山口含銅鎳鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體位于東天山黃山–鏡兒泉–圖拉爾根銅鎳礦帶東段。巖體由I-1, I-2, I-3, I-4四個小巖體組成, 主要巖石類型為輝石橄欖巖、橄欖輝石巖、輝長巖和閃長巖, 主要賦礦巖相為輝石橄欖巖。I-2號含礦巖體鋯石SHRIMP U-Pb 年齡為275.0±3.6 Ma, 與東天山地區(qū)含銅鎳礦鎂鐵–超鎂鐵巖體形成時代相近, I-4號不含礦巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡為364.2±3.9 Ma, 明顯早于含礦巖體。樣品的主量元素組成顯示巖漿演化過程主要發(fā)生了橄欖石和少量輝石的分離結(jié)晶/堆晶作用; 稀土元素球粒隕石標準化配分曲線呈輕稀土略富集的右傾型, Eu異常不明顯; 微量元素特征顯示相對富集大離子親石元素(Cs、Sr、Ba), 適度虧損高場強元素(Nb、Ta、Ti)。巖石地球化學特征表明巖漿演化過程中遭受了較弱的中–下地殼物質(zhì)混染。U/Th-Th/Zr、Ba/Th-Th/Yb圖解, La/Nb、La/Ba和Ba/Nb比值表明巖漿源區(qū)遭受了明顯的俯沖流體交代作用。綜合含礦巖體年代學、巖石地球化學特征及區(qū)域演化歷史, 認為圪塔山口含礦巖體形成于碰撞后伸展背景, 可能同時疊加了塔里木地幔柱活動的影響。

圪塔山口; 含銅鎳鎂鐵–超鎂鐵巖體; 鋯石SHRIMP U-Pb年齡; 巖漿演化; 東天山

0 引 言

新疆東天山黃山–鏡兒泉–圖拉爾根銅鎳礦帶是國內(nèi)第三大銅鎳礦帶, 該帶已發(fā)現(xiàn)的銅鎳礦床主要有黃山東、黃山、圖拉爾根、香山和葫蘆等礦床, 已有研究表明這些銅鎳礦床均形成于晚石炭世–早二疊世(韓寶福等, 2004; 孫濤等, 2010; 三金柱等, 2010; 肖慶華等, 2010; Qin et al., 2011; 肖凡等, 2013)。這些礦床的賦礦巖體巖漿分異演化充分, 巖石化學組成主要屬拉斑系列, 具有相似的微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征, 巖漿演化過程中都遭受了較低程度的地殼物質(zhì)同化混染(Zhou et al., 2004; 胡克兵等, 2008; 夏明哲等, 2008, 2010; 鄧宇峰等, 2011; 焦建剛等, 2012), 是相同構(gòu)造背景下的產(chǎn)物。關于這些礦床的構(gòu)造背景存在碰撞后伸展(韓寶福等, 2004; 夏明哲等, 2008; 鄧宇峰等, 2011)和與地幔柱作用相關的不同認識(王登紅等, 2000; 毛景文等, 2006; Pirajno et al., 2008; Qin et al., 2011; 李宏博和朱江, 2013)。目前該礦帶東西兩側(cè)是否仍有尋找銅鎳礦的潛力是該區(qū)今后研究及找礦工作的重點。近幾年圪塔山口銅鎳礦和白鑫灘銅鎳礦的發(fā)現(xiàn)為進一步準確評價該礦帶東西兩側(cè)的成礦潛力提供了新的線索。

圪塔山口銅鎳礦床是近幾年新疆有色地質(zhì)勘查局704隊新發(fā)現(xiàn)的銅鎳礦床, 郭海兵(2011)對該礦床的地質(zhì)特征、礦體特征、礦石類型等進行了初步的總結(jié), 認為其為典型的巖漿熔離–貫入型礦床, 但對于該礦床的成巖成礦時代、巖漿演化過程、巖漿源區(qū)性質(zhì)、成礦作用過程及構(gòu)造背景的研究仍較薄弱。針對上述問題, 本文開展了系統(tǒng)的巖石學、鋯石U-Pb年代學及巖石地球化學等方面的研究工作, 為進一步合理評價該礦帶東段的銅鎳找礦潛力提供新資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體地質(zhì)特征

圪塔山口含銅鎳鎂鐵–超鎂鐵巖體位于覺羅塔格構(gòu)造巖漿帶東段, 受北東東向展布的康古爾–黃山斷裂帶次級斷裂控制(圖 1), 主要由 I-1、I-2、I-3和I-4號巖體組成, 其中I-2號巖體為主要含礦巖體。巖體侵入于泥盆系大南湖組淺變質(zhì)砂巖夾黑色炭質(zhì)片巖中, 與圍巖接觸部位巖石多發(fā)生強烈變質(zhì)。I-1號巖體位于 I-2巖體北西 170 m處, 地表出露長約300 m, 最寬處約100 m, 主要巖性為橄欖輝石巖、輝長巖和角閃輝長巖。I-2號巖體長約400 m, 寬10～40 m (圖 2a), 由兩側(cè)向中心依次為輝長巖相–橄欖巖相–橄欖輝石巖相–輝長巖相(圖2b)。I-3號巖體位于I-2號巖體東段第四紀沖溝內(nèi), 磁法測量推測其可能為I-1號巖體的東延部分。I-4號巖體位于I-2號巖體以東, 長約420 m, 寬約100 m, 主要巖性為閃長巖。據(jù)野外宏觀地質(zhì)特征推測I-4號巖體與其余3個巖體可能不是同一期次巖漿作用產(chǎn)物。

礦床主要賦礦巖性為輝石橄欖巖, 橄欖輝石巖中也有少量礦化現(xiàn)象, 共圈出 4個礦體, 其中 I-2-1和I-2-2號礦體出露地表, I-2-3號為隱伏礦體。礦體呈似層狀、透鏡狀, 向深部產(chǎn)狀變陡并逐漸尖滅(圖2b); 主要礦石類型為星點狀和稀疏浸染狀, 少量為海綿隕鐵狀, 主要金屬礦物組合為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦(郭海兵, 2011)。

2 巖相學特征

I-2號巖體主要巖石類型為輝石橄欖巖、橄欖輝石巖、輝長巖, 其余3個巖體巖石類型較為單一, 主要為輝長巖和閃長巖。各類巖石的巖相學特征如下:

閃長巖: 巖石呈淺灰色, 自形–半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由斜長石和角閃石組成。斜長石含量約 80%, 呈板狀, 雙晶發(fā)育, 普遍發(fā)育鈉黝簾石化和綠泥石化。輝石和角閃石含量約 20%, 呈不規(guī)則粒狀充填于斜長石顆粒之間(圖3a)。

圖1 圪塔山口含銅鎳巖體區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)秦克章等, 2007修改)Fig.1 Geological map of the Cu-Ni bearing intrusions and tectonic location of the Getashankou deposit

圖2 圪塔山口礦區(qū)地質(zhì)圖(a)及6號勘探線鉆孔剖面圖(b)(據(jù)郭海兵, 2011修改)Fig.2 Geological map (a) and the sixth cross-section (b) of the Getashankou deposit

橄欖輝長巖: 淺灰色, 半自形粒狀結(jié)構(gòu), 包橄結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。主要由斜長石、輝石、橄欖石和少量角閃石組成。斜長石呈半自形粒狀, 有較弱的鈉黝簾石化。輝石呈半自形粒狀結(jié)構(gòu), 有單斜輝石和斜方輝石, 局部被后期角閃石沿邊部交代。橄欖石多呈渾圓狀, 礦物顆粒大小不一, 多被斜長石和輝石包裹(圖3b, c)。沿輝石顆粒間隙有少量的褐色普通角閃石, 含量約為5%～10%。

輝石橄欖巖: 灰黑色, 堆晶結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造, 主要由橄欖石、輝石和少量金屬硫化物組成。橄欖石呈自形–半自形粒狀結(jié)構(gòu), 裂隙發(fā)育, 部分橄欖石發(fā)生明顯蛇紋石化, 析出的磁鐵礦呈粉塵狀分布于橄欖石顆粒之間。輝石多呈不規(guī)則粒狀分布于橄欖石顆粒之間, 局部被角閃石交代。硫化物呈填隙狀充填于橄欖石顆粒之間(圖3d, e, f)。

3 樣品采集及分析方法

圖3 圪塔山口鎂鐵–超鎂鐵巖體巖石顯微照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs of the Getashankou mafic-ultramafic rocks

鋯石U-Pb測年樣品采自I-2(GT-1)和I-4(GT-8)號巖體(圖 2), 巖性分別為含長輝石橄欖巖和閃長巖。由于地表樣品風化嚴重, 用來進行地球化學分析的樣品主要采自I-2號巖體Zk602。主量元素分析采用X射線熒光光譜法(XRF), 分析精度為1%～5%; 稀土和微量元素分析采用Series II型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定, 分析精度優(yōu)于10%。鋯石SHRIMP U-Pb定年在北京離子探針中心 SHRIMPⅡ上完成, 具體測試方法見宋彪等(2002), 離子束斑直徑為25 μm。標準鋯石SL13(U=238×10–6)和TEM(206Pb/238U=417 Ma)分別用于鋯石樣品的 U、Th含量和年齡校正(Williams, 1998; Black et al., 2003)。數(shù)據(jù)處理采用SQUID和 ISOPLOT程序(Ludwing, 2001; 夏斌等, 2008), 依據(jù)實測204Pb進行普通鉛校正。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb測年結(jié)果

圪塔山口I-2號巖體含長輝石橄欖巖(GT-1)中的鋯石多呈短柱狀, 長約50～100 μm, 無色透明, 與大多數(shù)鎂鐵–超鎂鐵巖體中鋯石特征一致, 陰極發(fā)光顯示鋯石的振蕩環(huán)帶不明顯(圖 4)。共選擇11顆鋯石進行了年齡測定, 其中點2.1位于諧和線下方, 發(fā)生了明顯的Pb丟失, 點1.1、7.1、9.1和11.1四個點所測鋯石陰極發(fā)光特征與該樣品大多數(shù)鋯石特征不一致, 可能為混入鋯石, 其年齡無確切地質(zhì)意義。其余6顆鋯石的U、Th含量分別為929×10–6～5025× 10–6和1387×10–6～9648×10–6, Th/U比值為 0.47～6.52 (表 1), 是典型的巖漿鋯石。6個分析點的206Pb/238U的加權平均年齡為275.0±3.6 Ma(圖5a), 表明I-2號含礦巖體的形成年齡為早二疊世, 略晚于 I-1號巖體輝長巖的形成年齡(282.6±1.9 Ma, 馮宏業(yè)等, 2012)。

圪塔山口I-4號巖體閃長巖樣品(GT-8)的鋯石呈長柱狀, 長約 100～200 μm, 無色透明, 陰極發(fā)光顯示鋯石振蕩環(huán)帶較明顯(圖4), 是典型的巖漿鋯石。所測13顆鋯石的U、Th含量分別為77×10–6～359× 10–6和49×10–6～424×10–6, Th/U比值為0.64～1.37(表1),鋯石的206Pb/238U加權平均年齡為364.2±3.9 Ma(圖 5b), 表明該巖體侵位于晚泥盆世, 形成時間早于 I-2號巖體, 與圖拉爾根Ⅱ號巖體(357.5±2.5 Ma, 三金柱等, 2010)和四頂黑山層狀巖體(351.5±1.9 Ma, 李奇祥等, 2010)形成時代基本一致。

4.2 主量和微量元素

9件樣品的主量、微量元素分析結(jié)果見表2。其中1件閃長巖樣品的SiO2含量為55.96%, 為中性巖類; 其余樣品的 SiO2含量介于 40.18%～49.92%, 屬超基性–基性巖類; 其中 GT-6樣品中由于含有較多的硫化物導致其FeOT含量偏高, 而MgO含量偏低。與巖相學特征相對應, 樣品 Mg#介于 0.51～0.84, 表明巖漿經(jīng)歷了較充分的分異演化, 有大量富鎂鐵礦物的堆晶。在主量元素相關性圖解上(圖6), MgO與SiO2、Al2O3、CaO、TiO2和Na2O+K2O呈明顯的負相關, MgO與FeOT呈明顯的正相關。

圖4 圪塔山口巖體鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL images of zircons from the Getashankou complex

圖5 圪塔山口巖體鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 U-Pb concordia plots of zircons from the complex

表1 圪塔山口鎂鐵–超鎂鐵巖體鋯石SHRIMP U-Pb測年結(jié)果Table 1 The zircon SHRIMP U-Pb dating results of the Getashankou mafic-ultramafic complex

閃長巖(GT-8)和橄欖輝長巖(GT-9)樣品的ΣREE元素含量分別為 100.14×10–6和 70.05×10–6, 明顯高于其他輝石橄欖巖樣品(ΣREE=25.37×10–6～38.05× 10–6)。稀土元素球粒隕石標準化配分曲線較為一致,均呈輕稀土略富集的右傾型, Eu異常不明顯(δEu= 0.90～1.15)(圖7a), 樣品的(La/Yb)N=2.22～3.27, (La/Sm)N= 1.30～1.66, (Gd/Yb)N=1.32～1.47, 表明輕重稀土元素之間的分餾程度較強, 輕、重兩組稀土元素內(nèi)部元素之間的分餾程度較弱。微量元素蛛網(wǎng)圖型式基本一致, 普遍相對富集大離子親石元素(Cs、Ba、Sr),適度虧損高場強元素, 所有樣品都具有明顯的Nb、Ta負異常和弱的Ti負異常(圖7b)。

5 討 論

5.1 巖漿演化過程

鎂鐵–超鎂鐵質(zhì)巖體的巖漿演化過程與銅鎳礦床的成礦作用過程密切相關, 地幔源區(qū)部分熔融形成的基性巖漿上升過程中成分變化主要受分離結(jié)晶和同化混染作用控制, 準確評價二者的作用方式及程度有利于深入理解成礦作用過程。在主量元素相關性圖解中, 除閃長巖樣品GT-8和含較高硫化物樣品GT-6外, 其余樣品MgO與SiO2呈明顯負相關(圖6a), 與FeOT呈明顯正相關(圖6b), 表明存在橄欖石的分離結(jié)晶/堆晶作用。MgO與 CaO、Al2O3、Na2O+K2O呈明顯負相關(圖6c、d、e), 表明發(fā)生了單斜輝石和斜長石的分離結(jié)晶/堆晶作用。MgO與TiO2之間呈負相關性(圖6d), 這與Ti在結(jié)晶相中的不相容性一致。Si/Ti-(Mg+Fe)/Ti圖解(圖 8)也顯示巖漿演化過程中橄欖石是主要的分離結(jié)晶相, 有少量單斜輝石的分離結(jié)晶, 這與巖體普遍發(fā)育橄欖石堆晶結(jié)構(gòu)的特征相一致。

表2 圪塔山口巖體主量(%)和微量元素(×10–6)組成Table 2 Major (%) and trace element (×10–6) concentrations of the Getashankou complex

圖6 圪塔山口巖體主量元素相關性圖解Fig.6 Correlation diagrams of major elements for the Getashankou complex

從元素地球化學角度看, 不同元素在巖漿演化過程中由于相容性的差異, 隨著結(jié)晶作用的進行殘余巖漿會逐漸虧損早期結(jié)晶相中的相容元素, 逐漸富集早期結(jié)晶相中的不相容元素。但總分配系數(shù)相同或相近的元素比值不因結(jié)晶作用而改變。因此依據(jù)總分配系數(shù)相同或相近、對同化混染作用又敏感的元素比值(如Ce/Pb, Th/Yb, Nb/Ta, Ta/Yb, Ti/Yb, Zr/Nb)間的協(xié)變關系, 可以檢驗是否存在同化混染作用(Baker et al., 1997; Mecdonald et al., 2001; 夏明哲等, 2010)。除 Th/Zr-Ce/Pb相關性較明顯外, Th/Yb-Ta/Yb和 Th/Ta-La/Yb僅顯示較弱的相關性(圖9a、b、c), 表明巖漿演化過程中僅存在較弱的同化混染。Nb與U、Ce和Pb在地幔部分熔融過程中由于具有相似的分配系數(shù)而不發(fā)生明顯分異, 元素之間的比值可以反映巖漿源區(qū)特征。洋中脊玄武巖(MORB)和洋島玄武巖(OIB)的 Nb/U比值為 47±10,原始地幔Nb/U比值約為34、Ce/Pb比值為25±5; 大陸平均地殼的Nb/U比值約為6.15、Ce/Pb比值為3.9 (Sun and McDonough, 1989; Rudnick and Gao, 2003)。除樣品GT-6(硫化物含量較高)外, 其余樣品的Nb/U比值為1.87～9.50, 平均值為7.21; Ce/Pb比值為 1.07～6.06, 平均值為 2.82, 也表明存在一定程度的地殼物質(zhì)混染。(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM圖解(圖9d)表明樣品可能遭受了中–下地殼物質(zhì)混染(Neal et al., 2002); 在Th-Nb和Th-Ta二元圖解(圖9e、f)上, 所有樣品都落入中、下地殼之間, 進一步表明巖漿上升過程中經(jīng)歷了中–下地殼物質(zhì)的混染。

圖 7 圪塔山口巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989; 原始地幔標準化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive-normalized trace element diagrams (b) of the Getashankou complex

圖8 分離結(jié)晶判別圖解(據(jù)Stanley and Russell, 1989)Fig.8 Discrimination diagram for fractional crystallization processes

5.2 巖漿源區(qū)性質(zhì)

已有研究表明東天山地區(qū)與洋殼俯沖相關的巖漿活動均早于320 Ma(朱永峰等, 2005, 2007; 顧連興等, 2006, 2007; 周濤發(fā)等, 2010), 洋盆至石炭紀末已完全碰撞閉合(Li et al., 2003; 三金柱等, 2010)。從早二疊世開始, 東天山地區(qū)進入碰撞后伸展環(huán)境,發(fā)育大規(guī)模幔源巖漿底侵及花崗巖巖漿活動(韓寶福等, 1998, 2006; Zhang et al., 2003; 李錦軼等, 2006a, 2006b), 近年來越來越多的研究認為該區(qū)二疊紀大規(guī)模幔源巖漿活動與塔里木地幔柱活動密切相關, 圪塔山口巖體的形成時代恰好與后碰撞伸展及地幔柱活動時代相吻合, 且在空間上距離塔里木地幔柱的軸部較近(Qin et al., 2011), 可能是這兩種構(gòu)造作用疊加的產(chǎn)物。與黃山–圖拉爾根巖帶上的銅鎳礦床相似(秦克章等, 2012), 圪塔山口巖體除橄欖巖相外其余各巖相中普遍發(fā)育巖漿成因普通角閃石,表明巖漿源區(qū)富水。微量元素特征上巖體普遍具有明顯的Nb、Ta負異常和 Ti的弱負異常, 富集大離子親石元素而虧損高場強元素, 具有與島弧巖漿作用相似的地球化學特征。研究表明Ba和U的地球化學性質(zhì)相似, 都傾向富集于俯沖流體中, Th則主要源于沉積物, 利用U/Th-Th/Zr及Ba/Th-Th/Yb圖解可以很好區(qū)分流體交代作用和沉積物加入作用(Hawkesworth et al., 1997; 程素華和汪洋, 2011), 圖10a、b顯示圪塔山口巖體與東天山典型含銅鎳巖體相似, 其巖漿源區(qū)遭受了明顯的俯沖流體交代作用。由于La、Ba、Th、Zr和Nb具有相似的分配系數(shù), 分離結(jié)晶作用不會影響巖漿中La/Nb、La/Ba和Ba/Nb的比值, 且?guī)r漿演化過程中同化混染作用較弱, 故利用這些元素的比值可以指示其巖漿源區(qū)性質(zhì)(Saunders et al., 1992; Woodhead et al., 2001; 夏明哲等, 2010), 圖10c、d也表明巖體巖漿源區(qū)存在俯沖流體交代作用。由此可見, 盡管圪塔山口巖體形成時洋殼俯沖作用已經(jīng)結(jié)束, 但早期俯沖流體對上覆巖石圈地幔的交代作用仍主導著圪塔山口巖體的微量元素特征。

5.3 對東天山銅鎳找礦的指示意義

圖9 同化混染判別圖解(a, b, c據(jù)Baker et al., 1997; d據(jù)Neal et al., 2002; e, f據(jù)Rundnick and Gao, 2003修改)Fig.9 Discrimination plots for contamination from selected trace element

東天山銅鎳礦床主要分布于康古爾塔格構(gòu)造–巖漿帶東段, 該區(qū)除廣泛發(fā)育幔源巖漿外, 二疊紀花崗巖、區(qū)域變質(zhì)作用、混合巖化和韌性剪切帶都較發(fā)育。圪塔山口含銅鎳礦巖體成礦年齡為 275.0± 3.6 Ma, 東天山地區(qū)其他典型銅鎳礦床的成礦時代如下: 黃山東礦床為274 Ma(韓寶福等, 2004), 香山和黃山分別為278 Ma和283.8 Ma(Qin et al., 2011),葫蘆為274 Ma(夏明哲等, 2008), 圖拉爾根為300.5 Ma (三金柱等, 2010), 白石泉為 281.2 Ma(毛啟貴等, 2006), 天宇為282 Ma(Qin et al., 2011), 這些年齡數(shù)據(jù)表明該區(qū)與銅鎳礦成礦作用相關的幔源巖漿活動時限為274～300 Ma, 持續(xù)了約30 Ma。同時地球物理研究表明黃山–鏡兒泉–圖拉爾根地區(qū)地表以下約20 km處可能存在面積約5000～8000 km2的巨大的二疊紀鎂鐵質(zhì)巖體(梁月明等, 2001; 顧連興等, 2007),該隱伏巖體可能與已知含礦鎂鐵–超鎂鐵巖體為相同構(gòu)造背景的產(chǎn)物, 這進一步表明該區(qū)二疊紀幔源巖漿活動規(guī)模巨大, 為銅鎳礦成礦提供了物質(zhì)基礎,該帶向東仍有較大的銅鎳礦找礦潛力。圪塔山口礦床位于圖拉爾根大型銅鎳礦床以東, 其礦體分布特征與圖拉爾根礦床相似, 都位于巖體上部(焦建剛等,2012)。圪塔山口礦區(qū)出露的I-4號閃長巖體形成時代為364.2 Ma, 與圖拉爾根Ⅱ、Ⅲ號巖體(357.5 Ma,三金柱等, 2010)及其以東的四頂黑山巖體(351.5 Ma,李奇祥等, 2010)形成時代相近, 盡管較早期的鎂鐵質(zhì)巖體銅鎳含礦性較差, 但不同時期且含礦性有差異的巖體相伴生的現(xiàn)象啟示我們該區(qū)早期形成的鎂鐵質(zhì)巖體附近有尋找晚期二疊世含銅鎳礦巖體的可能。

圖10 巖漿源區(qū)性質(zhì)判別圖解(圖a, b據(jù)Hawkesworth et al., 1997; c, d據(jù)Saunders et al., 1992)Fig.10 Discrimination diagrams for the magma source region

6 結(jié) 論

(1) 圪塔山口巖體形成年齡為 275.0±3.6 Ma;巖體主要巖石類型為輝石橄欖巖、橄欖輝長巖、輝長巖和閃長巖, 由兩側(cè)向中心巖石基性程度逐漸升高, 主要賦礦巖相為輝石橄欖巖。巖石普遍富集大離子親石元素, 虧損高場強元素, 具有明顯的 Nb、Ta負異常和弱的Ti負異常。

(2) 巖體巖石類型豐富, Mg#值(0.56～0.84)變化范圍較大, 暗示巖漿經(jīng)歷了較充分的分異演化, 演化過程中主要發(fā)生了橄欖石和少量輝石的分離結(jié)晶/堆晶作用, 巖石相關元素對之間的相關性及元素比值特征表明巖漿上升過程中經(jīng)歷了較弱的中–下地殼物質(zhì)的混染作用。

(3) 利用U/Th-Th/Zr、Ba/Th-Th/Yb圖解, La/Nb、La/Ba和 Ba/Nb比值識別出出圪塔山口巖體巖漿源區(qū)遭受了明顯的俯沖流體交代作用, 巖體的微量元素特征與島弧巖漿具有明顯的相似性。

(4) 圪塔山口含銅鎳巖體形成于碰撞后伸展環(huán)境，可能受塔里木地幔柱作用影響, 其發(fā)現(xiàn)表明東天山黃山–圖拉爾根銅鎳礦帶向東仍有進一步的找礦空間。

致謝: 本文研究及野外工作得到了新疆有色地勘局704隊郭海兵副總工程師的大力支持; 北京SHRIMP離子探針中心楊淳、劉守偈在鋯石SHRIMP U-Pb定年測試過程中提供了大量幫助; 長安大學錢壯志教授和另一位匿名審稿專家對論文提出了寶貴的修改意見, 在此一并表示誠摯的感謝。

參考文獻(References):

程素華, 汪洋. 2011. TTG巖系Nb-Ta-La分餾特征的地球化學模擬: 對太古宙板塊俯沖與大陸地殼生長機制的約束. 大地構(gòu)造與成礦學, 35(1): 95–104.

鄧宇峰, 宋謝炎, 頡煒, 程松林, 李軍. 2011. 新疆北天山黃山東含銅鎳礦鎂鐵–超鎂鐵巖體的巖石成因: 主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素證據(jù). 地質(zhì)學報, 85(9): 1435–1451.

馮宏業(yè), 許英霞, 秦克章, 唐冬梅, 郭海兵, 陳壽波, 張龍飛, 楊陽, 席斌斌. 2012. 東疆圪塔山口含硫化物鎂鐵–超鎂鐵巖體SIMS鋯石U-Pb年齡及意義. 礦床地質(zhì), 31(增刊): 699–700.

顧連興, 張遵忠, 吳昌志, 王銀喜, 唐俊華, 汪傳勝, 郗愛華, 鄭遠傳. 2006. 關于東天山花崗巖與陸殼垂向增生的若干認識. 巖石學報, 22(5): 1103–1120.

顧連興, 張遵忠, 吳昌志, 唐俊華, 三金柱, 汪傳勝, 張光輝.2007. 東天山黃山–鏡兒泉地區(qū)二疊紀地質(zhì)–成礦–熱事件: 幔源巖漿內(nèi)侵及其地殼效應. 巖石學報, 23(11): 2869–2880.

郭海兵. 2011. 新疆哈密市圪塔山口銅鎳礦地質(zhì)特征淺析.新疆有色金屬, 34(增刊): 20–23.

韓寶福, 何國琦, 王式光, 洪大衛(wèi). 1998. 新疆北部后碰撞伸展幔源巖漿活動與陸殼縱向生長. 地質(zhì)論評, 44(4): 396–406.

韓寶福, 宋彪, 陳立輝, 李宗懷. 2004. 新疆喀拉通克和黃山東含銅鎳礦鎂鐵–超鎂鐵雜巖體的SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義. 科學通報, 49(22): 2324–2328.

韓寶福, 季建清, 宋彪, 陳立輝, 張磊. 2006. 新疆準噶爾晚古生代陸殼垂向增長(I)——后碰撞深成巖漿活動的時限. 巖石學報, 22(5): 1077–1086.

胡克兵, 姚書振, 屈文俊, 杜安道, 敖松堅. 2008. 新疆東天山葫蘆銅鎳硫化物礦床Re-Os同位素物質(zhì)來源示蹤研究. 巖石學報, 24(10): 2359–2370.

焦建剛, 湯中立, 錢壯志, 孫濤, 段俊, 姜超. 2012. 東天山地區(qū)圖拉爾根銅鎳硫化物礦床成因及成礦過程.巖石學報, 28(11): 3772–3786.

李宏博, 朱江. 2013. 峨眉山玄武巖與茅口組灰?guī)r的接觸關系: 對峨眉山地幔柱動力學模型的指示意義.大地構(gòu)造與成礦學, 37(4): 571–579.

李錦軼, 王克卓, 孫桂華, 莫申國, 李文鉛, 楊天南, 高立明. 2006a. 東天山吐哈盆地南緣古生代活動陸緣殘片: 中亞地區(qū)古亞洲洋板塊俯沖的地質(zhì)記錄. 巖石學報, 22(5): 1087–1102.

李錦軼, 宋彪, 王克卓, 李亞萍, 孫桂華, 齊得義. 2006b.東天山吐哈盆地南緣二疊紀幔源巖漿雜巖: 中亞地區(qū)陸殼垂向增生的地質(zhì)記錄. 地球?qū)W報, 27(5): 424–446.

李奇祥, 廖群安, 三金柱, 張家新, 施文翔, 郭東寶. 2010.新疆哈密四頂黑山地區(qū)鎂鐵–超鎂鐵巖特征及其構(gòu)造意義. 地質(zhì)科技情報, 29(4): 14–20.

梁月明, 黃旭釗, 徐昆, 于學政, 王越勝, 張文志, 蔡玉梅. 2001. 新疆康古爾塔格斷裂帶地球物理及深部地質(zhì)特征. 中國區(qū)域地質(zhì), 20(4): 398–403.

毛景文, Pirajno F, 張作衡, 柴鳳梅, 楊建民, 吳華, 陳世平, 程松林, 張長青. 2006. 天山–阿爾泰東部地區(qū)海西期后碰撞銅鎳硫化物礦床: 主要特點及可能與地幔柱的關系. 地質(zhì)學報, 80(7): 925–945.

毛啟貴, 肖文交, 韓春明, 孫敏, 袁超, 閆臻, 李繼亮, 雍擁, 張繼恩. 2006. 新疆東天山白石泉礦床基性–超基性巖體鋯石U-Pb同位素年齡、地球化學特征及其對古亞洲洋閉合時限的制約. 巖石學報, 22(1): 153–162.

秦克章, 丁奎首, 許英霞, 孫赫, 徐興旺, 唐冬梅, 毛騫. 2007. 東天山圖拉爾根, 白石泉銅鎳鈷礦床鈷、鎳賦存狀態(tài)及原巖含礦性研究. 礦床地質(zhì), 26(1): 1–14.

秦克章, 唐冬梅, 蘇本勛, 毛亞晶, 薛勝超, 田野, 孫赫,三金柱, 肖慶華, 鄧剛. 2012. 北疆二疊紀鎂鐵–超鎂鐵巖銅、鎳礦床的構(gòu)造背景、巖體類型、基本特征、相對剝蝕程度, 含礦性評價指標及成礦潛力分析. 西北地質(zhì), 45(4): 83–115.

三金柱, 秦克章, 湯中立, 唐冬梅, 蘇本勛, 孫赫, 肖慶華, 劉平平. 2010. 東天山圖拉爾根大型銅鎳礦區(qū)兩個鎂鐵–超鎂鐵巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義.巖石學報, 26(11): 3027–3035.

宋彪, 張玉海, 萬渝生, 簡平. 2002. 鋯石SHRIMP 樣品靶制作、年齡測定及有關現(xiàn)象討論. 地質(zhì)論評, 48(增刊): 26–30.

孫濤, 錢壯志, 湯中立, 姜常義, 何克, 孫亞莉, 王建中,夏明哲. 2010. 新疆葫蘆銅鎳礦床鋯石U-Pb年代學、鉑族元素地球化學特征及其地質(zhì)意義. 巖石學報, 26(11): 3339–3349.

王登紅, 陳毓川, 徐志剛, 林文蔚. 2000. 新疆北部Cu-Ni-(PGE)硫化物礦床成礦系列探討. 礦床地質(zhì), 19(2): 147–155.

夏斌, 徐力峰, 張玉泉, 鄧雄業(yè), 李建峰, 韋振權, 王彥斌. 2008. 西藏南部謝通門花崗閃長巖鋯石SHRIMP定年及其地質(zhì)意義. 大地構(gòu)造與成礦學, 32(2): 238–242.

夏明哲, 姜常義, 錢壯志, 孫濤, 夏昭德, 盧榮輝. 2008.新疆東天山葫蘆巖體巖石學與地球化學研究.巖石學報, 24(12): 2749–2760.

夏明哲, 姜常義, 錢壯志, 夏昭德, 汪邦耀, 孫濤. 2010.新疆東天山黃山東巖體巖石地球化學特征與巖石成因. 巖石學報, 26(8): 2413–2430.

肖凡, 王敏芳, 姜楚靈, 勝武. 2013. 東天山香山銅鎳硫化物礦床鉑族元素地球化學特征及其意義. 地質(zhì)科技情報, 32(1): 125–131.

肖慶華, 秦克章, 唐冬梅, 蘇本勛, 孫赫, 三金柱, 曹明堅, 惠衛(wèi)東. 2010. 新疆哈密香山西銅鎳-鈦鐵礦床系同源巖漿分異演化產(chǎn)物——礦相學、鋯石U-Pb年代學及巖石地球化學證據(jù). 巖石學報, 26(2): 503–522.

周濤發(fā), 袁鋒, 張達玉, 范裕, 劉帥, 彭明興, 張建滇. 2010. 新疆東天山覺羅塔格地區(qū)花崗巖類年代學、構(gòu)造背景及其成礦作用研究. 巖石學報, 26(2): 478–502.

朱永峰, 張立飛, 古麗冰, 郭旋, 周晶. 2005. 西天山石炭紀火山巖SHRIMP年代學及其微量元素地球化學研究. 科學通報, 50(18): 2004–2014.

朱永峰, 王濤, 徐新. 2007. 新疆及鄰區(qū)地質(zhì)與礦產(chǎn)研究進展. 巖石學報, 23(8): 1785–1794.

Baker J A, Menzies M A, Thirlwall M F and Macpherson C G. 1997. Petrogenesis of Quaternary intraplate volcanism, Sana’a Yenmen: Implication and polybaric melt hybridization. Journal of Petrology, 38: 1359–1390.

Black L P, Kamob S L, Allenc C M, Aleinikoff J N, Davis D W, Korsch R J and Foudoulis C. 2003. TEMORA 1: A new zircon standard for Phanerozoic U-Pb geochronology. Chemical Geology, 200(1–2): 155–170.

Hawkesworth C, Turner S, Peate D, McDermott F and Calsteren P. 1997. Elemental U and Th variations in island arc rocks: Implications for U-series isotopes. Chemical Geology, 139: 207–221.

Li J Y, Xiao W J, Wang K Z, Sun G H and Gao L M. 2003. Neoproterozoic-Paleozoic tectonostratigraphy, magmatic activities and tectonic evolution of Eastern Xinjiang, NW China // Mao J W, Goldfarb R J, Seltman R, Wang D H, Xiao W J and Hart C. Tectonic Evolution and Metallogeny of the Chinese Allay and Tianshan. Proceedings Volume of the International Symposium of the IGCP-473 Project in Urumqi and Guidebook of the Field Excursion in Xinjiang, China: August 9-21, IAGOD Guidebook Series 10: CERCAMS/NHM. London: 31–74.

Ludwing K R. 2001. Squid 1.02: A user manual. Berkeley Geochronology Center Special Publication: 1–19.

McDonough W F and Sun S S. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology, 120: 223–253.

Mecdonald R, Rogers N W, Fitton J G, Black S and Smith M. 2001. Plume-lithosphere interactions in the generation of the basalts of the Kenya Rift, East Africa. Journal of Petrology, 42: 877–900.

Neal C R, Mahoney J J and Chazey W J. 2002. Mantle Sources and the highly variable role of continental lithosphere in basalt petrogenesis of the Kerguelen Plateau and Broken Ridge LIP: Results from ODP Leg183. Journal of Petrology, 43: 1177–1205.

Pirajno F, Mao J W, Zhang Z C, Zhang Z H and Chai F M. 2008. The association of mafic-ultramafic intrusion and A-type magmatism in the Tianshan and Altay orogens, NW China: Implications for geodynamic evolution and potential for the discovery of new ore deposits. Journal of Asian Earth Sciences, 32: 165–183.

Qin K Z, Su B X, Patrick A S, Tang D M, Li X H, Sun H, Xiao Q H and Liu P P. 2011. SIMS zircon U-Pb geochronology and Sr-Nd isotopes of Ni-Cu-beraing mafic-ultramafic intrusions in eastern Tianshan and Beishan in correlation with flood basalts in Tarim Basin (NW China): Constraints on a ca. 280 Ma mantle plume. American Journal of Science, 311: 1–23.

Rundnick R L and Gao S. 2003. Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry, 3: 1–64.

Saunders A D, Storey M, Kent R W and Norry M J. 1992. Consequences of plume-lithosphere interactions // Storey B C, Alabaster T and Pankhurst R J. Magmatism and the Cause of Continental Breakup. Geological Society, London, Special Publication, 68: 41–60.

Sun S S and McDonough W F.1989. Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: Implication for mantle composition and processes // Saunders A D and Norry M J. Magmatism in Oceanic Basins. Geological Society, London, Special Publication, 42: 313–345.

Stanley C R and Russell J K. 1989. Petrologic hypothesis testing with trace element ration diagrams derivation of diagram axes. Contributions to Mineralogy and Petrology, 101: 78–89.

Williams I S. 1998. U-Th-Pb geochronology by ion microprobe // Mckibben M A, Shanks W C and Ridley W I. Applications of Microanalytical Techniques to Understanding Mineralizing Processes. Reviews in Economic Geology, 7: 1–35.

Woodhead J D, Hergt J M, Davidson J P and Eggins S M. 2001. Hafnium isotope evidence for ‘conservative’element mobility during subduction zone processes. Earth and Planetary Science Letters, 192: 331–346.

Zhang L C, Shen Y C and Ji J S. 2003. Characteristics and genesis of Kanggur gold deposit in the eastern Tianshan mountains, NW China: Evidence from geology, isotope distribution and chronology. Ore Geology Reviews, 23: 71–90.

Zhou M F, Leshen C M, Yang Z X, Li J W and Sun M. 2004. Geochemistry and petrogenesis of 270 Ma Ni-Cu (PGE) sulfide-bearing mafic-ultramafic intrusion in Huangshan district, eastern Xinjiang, Central Asian orogenic belt. Chemical Geology, 209: 233–257.

Geochronological and Geochemical Characteristics of Getashankou Cu-Ni Bearing Intrusion in Eastern Tianshan, Xinjiang and its Geological Significance

WANG Yalei, LI Wenyuan, ZHANG Zhaowei, ZHANG Jiangwei and GAO Yongbao
(MLR Key Laboratory of Genesis and Exploration of Magmatic Ore Deposits, Xi’an Center of Geological Survey, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

The Cu-Ni mineralized Getashankou mafic-ultramafic complex is located at the eastern section of the Huangshan-Jingerquan-Tulaergen Cu-Ni Ore Belt, eastern Xinjiang. The Getashankou complex is composed of four small intrusions, named I-1, I-2, I-3, I-4 intrusions, respectively. The I-2 intrusion mainly consists of diorite, gabbro, olivine pyroxenite and wehrlite, while the wehrlite is the main ore-bearing rock type. Zircon U-Pb SHRIMP age of I-2 and I-4 intrusions are 275±3.6 Ma and 364.2±3.9 Ma, respectively, therefore the I-4 intrusion emplaced later than the I-2 Cu-Ni bearing complex. The geological characteristics of the I-1, I-2 and I-3 intrusions are of comagmatic. Chondrite normalized REE patterns of the rocks show slight enrichment of LREE and insignificant Eu anomalies. The rocks are enriched in LILEs (Cs, Sr, Ba) and depleted in HFSEs (Nb, Ta, Ti). The magma experienced olivine and pyroxenes fractionation crystallization/accumulation, and weak contamination of the middle-lower crust during ascending. La/Nb, La/Ba, and Ba/Nb ratios suggest that the mantle source was metasomatized by subduction-related fluid. The chronological and geochemical characteristics, together with regional evolution history of the Eastern Tianshan area indicate that the Getashankou Cu-Ni ore-bearing complex might be related to the post-collision extension and mantle plume activities.

Getashankou; Cu-Ni bearing mafic-ultramafic complex; zircon SHRIMP U-Pb dating; magmatic evolution; eastern Tianshan

P597

A

1001-1552(2016)06-1275-014

2014-02-21; 改回日期: 2014-06-24

項目資助: 地質(zhì)調(diào)查項目(1212011121092)和國家自然科學基金項目(41302052)聯(lián)合資助。

王亞磊(1986–), 男, 碩士, 助理研究員, 主要從事銅鎳礦成礦規(guī)律與找礦研究。Email: wangyalei1986@126.com