王威　周耀明　馬華東　王成（①新疆自然資源與生態(tài)環(huán)境研究中心　烏魯木齊　830011②新疆維吾爾自治區(qū)人民政府國家305項目辦3室　烏魯木齊　830000）

新疆塔城別斯托別一帶二長花崗巖和輝長巖LA—ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其意義

王威①②周耀明①②馬華東①②王成①②
（①新疆自然資源與生態(tài)環(huán)境研究中心烏魯木齊830011②新疆維吾爾自治區(qū)人民政府國家305項目辦3室烏魯木齊830000）

塔城盆地處于“中亞大磁環(huán)”異常帶邊緣及其轉(zhuǎn)折部位，化探綜合異常顯示了良好的找礦前景，在別斯托別一帶出露的基性雜巖及其圍巖的接觸帶附近發(fā)現(xiàn)多處銅礦化點。通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb測得別斯托別一帶二長花崗巖年齡為266.1±1.8ma（MSWD= 0.56，n=31），其代表該地區(qū)二長花崗巖侵入結(jié)晶年齡；輝長巖年齡為264.0±2.1ma（MSWD=0.46，n=42），代表該地區(qū)輝長巖結(jié)晶形成年齡。表明別斯托別地區(qū)花崗巖和輝長巖均形成于早二疊世晚期，而花崗巖稍早于輝長巖，這與在這個時期新疆北部形成了大量基性侵入體的事實基本一致。該年齡為該區(qū)巖漿演化時間時限厘定提供了新的證據(jù)。

別斯托別輝長巖U-Pb結(jié)晶年齡巖漿鋯石

0　前言

塔城盆地位于塔爾巴哈臺早古生代島弧帶與巴爾喀什-西準(zhǔn)噶爾古生代殘余洋盆之間，向西延伸到哈薩克斯坦境內(nèi)，是巴爾喀什-準(zhǔn)噶爾構(gòu)造成礦域的重要組成部分［1-6］。將該地區(qū)與新疆西部的巴爾喀什-塔爾巴哈臺構(gòu)造成礦區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)對比研究［7、8］。最近幾年有關(guān)的地質(zhì)演化與成礦作用取得了較大進(jìn)展［9-15］，二疊紀(jì)基性巖漿活動形成各種類型的巖墻或巖脈在西準(zhǔn)噶爾地區(qū)比較發(fā)育［16］。塔城盆地及鄰區(qū)鋯石SHRIMP年代學(xué)資料較為有限［17］，有關(guān)二疊紀(jì)基性巖漿活動少見報道。本文針對別斯托別一帶出露基性雜巖進(jìn)行了巖相學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，確定原巖結(jié)晶形成時代，為研究區(qū)二疊紀(jì)基性巖漿活動提供時代約束。

1　區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)與哈薩克斯坦共和國科翁納德等斑巖銅礦所處同一構(gòu)造環(huán)境，具有相似的成礦特征，遙感影像圖相似，都處于多個環(huán)形構(gòu)造和不同方向斷裂交匯部位。據(jù)1∶20萬塔城幅-阿西勒幅區(qū)域地質(zhì)圖（1985年），晚古生代花崗巖或者巖脈侵入泥盆系、下石炭統(tǒng)黑山頭組、奧陶統(tǒng)灰?guī)r-硅質(zhì)巖-凝灰?guī)r夾中-基性熔巖、志留系的碎屑巖-生物灰?guī)r和板巖地層中，閃長巖-輝長巖小巖株或者巖脈也在同期產(chǎn)出。同時，在該地區(qū)發(fā)育的一套火山角礫巖，角礫主要由蛇紋石化橄欖巖、輝長巖、玄武質(zhì)粗面巖、粗面巖和硅質(zhì)巖組成，底部存在一套由蝕變輝長巖、蛇紋石化橄欖巖和硅質(zhì)巖組成的蛇綠混雜巖［2、18］。區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)見圖1。

圖1　西準(zhǔn)噶爾地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖

研究區(qū)位于塔城市西南約30km處的額敏河北岸，大面積的第四系沖洪積平原上出露數(shù)個零星的基巖露頭（圖2），基性雜巖和酸性花崗巖類之間推測呈侵入接觸關(guān)系［2、18-20］。

圖2　別斯托別銅礦化點基性雜巖分布圖

2　巖石特征

野外地質(zhì)路線發(fā)現(xiàn)，基性雜巖侵入石炭紀(jì)二長花崗巖中，二者接觸部位多被農(nóng)田覆蓋，在局部凸起的小山坡上見到侵入花崗巖的基性雜巖露頭。所取得巖石樣品較為新鮮，基本未發(fā)生蝕變現(xiàn)象，而基性雜巖遭受后期熱強(qiáng)烈的熱液蝕變，暗色礦物如輝石、角閃石的大都遭受蝕變，局部蝕變?yōu)橥篙x石、透閃石、陽起石等［19、20］。偏光顯微鏡測試顯示：

輝綠巖呈交代殘余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斜長石呈多被長條狀、糖粒狀鈉長石交代，雜亂分布，粒度一般＜0.9mm，局部見殘留半自形板條狀，少見板狀外形；輝石（包括單斜輝石、斜方輝石）呈它形柱粒狀，雜亂分布，少填隙狀分布斜長石粒間構(gòu)成輝綠結(jié)構(gòu)，有的見粒內(nèi)嵌布斜長石，粒度一般＜0.5mm，部分見角閃石反應(yīng)邊；角閃石呈褐色，它形柱狀，星散分布，粒度一般＜0.3mm，局部交代輝石。

輝長輝綠巖呈巖脈狀產(chǎn)出，具輝長輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斜長石、輝石、角閃石、石英組成，斜長石呈半自形板條狀、板狀，雜亂分布，粒度一般0.2～1.9mm，輕粘土化，少見被鈉長石交代，有的粒內(nèi)含渾圓狀輝石包體；輝石（包括單斜輝石、斜方輝石）呈它形柱粒狀，填隙狀分布斜長石粒間，粒度一般＜0.7mm，部分見角閃石反應(yīng)邊；角閃石呈綠色，它形柱狀，主填隙狀分布，零星分布，粒度一般＜1mm，有的見粒內(nèi)嵌布斜長石，局部交代輝石；石英呈它形粒狀，填隙狀分布，粒度一般＜0.15mm。

3　分析方法

本次鋯石U-Pb年代學(xué)研究的樣品采自別斯托別銅礦點二長花崗巖及輝長巖，D22T自定義坐標(biāo)：X=16 643 056、Y=5 151 941；D30T自定義坐標(biāo)：X= 16 643 571、Y=5 153 343。樣品均采自新鮮露頭。去除表面風(fēng)化層，經(jīng)粗碎、淘洗、磁選等分離方法分選鋯石。在鏡下選擇不同形、不同色的鋯石顆粒，粘在雙面膠上并用環(huán)氧樹脂固定，待環(huán)氧樹脂充分固化后，將鋯石靶表面拋光，然后進(jìn)行鋯石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析（反射光和透射光照相、陰極發(fā)光顯微圖像研究），最后進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析。

本文樣品的鋯石U-Pb年齡在西北大學(xué)大陸動力學(xué)實驗室的LA-ICP-MS上測定。分析儀器為ELAN6100DRC型四極桿質(zhì)譜儀和Geolas200M型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光器，單脈沖能量210mJ；最高重復(fù)頻率20 Hz；平均功率4 W。鋯石年齡計算采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行計算。測試結(jié)果通過GLITTER（ver4.0，Macquaie University）軟件計算得出207Pb/206Pb、207Pb/205U、206Pb/238U三組同位素比值、年齡及其誤差（表1、表2），最后用Isoplot （ver2.49）軟件處理得到U-Pb諧合圖件和207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡（圖3、圖4、圖5、圖6）。

表1　別斯托別銅礦化點二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Ph同位素分析數(shù)據(jù)

表2　別斯托別銅礦化點輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Ph同位素分析數(shù)據(jù)

4　鋯石U-Pb年代學(xué)

別斯托別銅礦化點二長花崗巖樣品D22T的鋯石為半透明，形態(tài)多樣，結(jié)晶較好，鋯石顆粒CL圖像呈板狀、長條狀、短柱狀和不規(guī)則狀（圖3）。受到晚期熱液活動的改造影響個別鋯石有亮邊。在年齡協(xié)和圖上（圖4），35個測點集中在一致線上及附近，分布較為集中，顯示了很好地諧和性，表明這些鋯石形成U-Pb體系基本上保持封閉狀態(tài)，無明顯的U或Pb同位素的丟失和加入，35個測點中20個測點結(jié)果比較接近，Pb206/U238加權(quán)平均年齡為266.1±1.8ma （MSWD=0.56，n=31），代表該地區(qū)二長花崗巖侵入形成年齡。

該銅礦化點出露的輝長巖樣品D30T的鋯石為半透明，大部分鋯石顆粒形狀比較規(guī)則（圖5），大小一般為100 μm×130 μm。在鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖上（圖6），35個測點集中在一致線上及附近，分布較集中，顯示了很好地諧和性，表明這些鋯石形成U-Pb體系基本上保持封閉狀態(tài)，無明顯的U或Pb同位素的丟失和加入，35個測點中23個測點結(jié)果比較接近，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表該地區(qū)輝長巖結(jié)晶形成年齡。

二長花崗巖D20T鋯石的U含量（65×10-6～415× 10-6）和Th含量（27×10-6～295×10-6）變化范圍較大，Th/U值為0.42～0.94（主要為0.60～0.69）；輝長巖D30T鋯石的U含量（24×10-6～176×10-6）和Th含量（19×10-6～173×10-6）變化范圍較大，Th/U值為0.49～1.52（主要為0.50～1.17）。輝長巖鋯石中所含的礦物包裹體主要為輝石和斜長石，這些礦物包裹體與蘇長輝長巖的主要組成礦物完全對應(yīng)，說明鋯石與輝長巖同時結(jié)晶。因此，所獲得的鋯石U-Pb年齡代表著別斯托別蘇長輝長巖的侵入結(jié)晶時間。

圖3　別斯托別銅礦化點二長花崗巖中鋯石的陰極發(fā)光圖

圖4　別斯托別銅礦化點二長花崗巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖

圖5　別斯托別銅礦化點輝長巖（D30T）中鋯石的陰極發(fā)光圖

圖6　別斯托別銅礦化點輝長巖中鋯石U-Pb年齡諧和圖

5　地質(zhì)意義

二疊紀(jì)基性巖漿活動形成各種類型的巖墻或巖脈在西準(zhǔn)噶爾地區(qū)比較發(fā)育［16］。在克拉瑪依北巖體花崗巖中的基性巖墻中的鋯石SHRIMP年齡為314～318ma，與其寄主花崗巖中的鋯石完全一致［17］。同時與別斯托別輝長巖侵入圍巖所處的位置一致的裕民縣多拉那勒花崗巖巖體的鋯石SHRIMP年齡為300± 4ma［17］。多拉那勒花崗巖巖體為晚石炭世侵入體，早于別斯托別輝長巖約264ma（圖5、7），與野外觀察到輝長巖侵入到花崗巖中的現(xiàn)象（圖2）一致。塔城北山蛇綠混雜巖中變輝長巖的鋯石SHRIMP年齡為478.3±3.3ma［18］，花崗巖zz中的鋯石SHRIMP年齡為303±4ma［17］。位于裕民縣SE方向約70km的塔爾根鉀長花崗巖中最年輕的3顆鋯石SHRIMP加權(quán)平均年齡為287±6ma［17］。阿克巴斯套鉀長花崗巖U-Pb表觀年齡的平均值為257ma［23］，紅山鉀長花崗巖以前的鋯石年齡U-Pb年齡約為245ma，而蘇玉平等（2006）報道的鋯石U-Pb年齡為301±4ma［24］，新老年齡值差別顯著。但所有的年齡均在西準(zhǔn)噶爾后碰撞深成巖漿活動的時限之內(nèi)。

本文報道的鋯石U-Pb表觀年齡較為集中，變化范圍小，結(jié)果比較明確。但是本次花崗巖中的鋯石20個Pb206/U238加權(quán)平均年齡為266.1±1.8ma（圖4），基性巖墻中輝長巖鋯石23個206Pb/238U加權(quán)平均年齡為264.0±2.1ma（圖6），二者的鋯石年齡在誤差允許的范圍內(nèi)完全一致。與韓寶福等（2006）報道的克拉瑪依北巖體獲得SHRIMP年齡情況相似。經(jīng)過巖相學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，輝長巖中存在長英質(zhì)的小團(tuán)塊，推測可能是捕獲的花崗巖物質(zhì)的殘余。另外，從輝長巖樣品中分離挑選出的鋯石，晶形發(fā)育較好，與花崗巖中的鋯石非常相像。由此推測，這些鋯石可能并非是從基性巖漿結(jié)晶的礦物，而更可能是捕獲的花崗巖的鋯石，所以才具有與寄主花崗巖一致的年齡。中-基性巖墻捕獲較老鋯石的現(xiàn)象在其它巖墻SHRIMP鋯石U-Pb定年中也有發(fā)現(xiàn)［25］。因此，這兩件U-Pb鋯石年齡代表的是花崗巖的形成時代，而不是輝長巖的形成時代。但從側(cè)面也反映了別斯托別一帶輝長巖晚于花崗巖的形成。這個時期在新疆北部形成了大量基性侵入體，例如喀拉通克、黃山巖體等，這些基性巖漿活動對應(yīng)著新疆北部巖漿型銅礦的形成階段。而在別斯托別輝長巖輝長巖與花崗巖接觸帶附近觀察到一定規(guī)模的銅礦化現(xiàn)象，為進(jìn)一步對其成礦潛力評價奠定基礎(chǔ)。

6　結(jié)論

（1）別斯托別一帶二長花崗巖年齡為266.1±1.8ma（MSWD=0.56，n=31），其代表該地區(qū)二長花崗巖侵入結(jié)晶年齡；輝長巖年齡為264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表該地區(qū)輝長巖結(jié)晶形成年齡，表明別斯托別地區(qū)花崗巖和輝長巖均形成于早二疊世晚期。

（2）該地區(qū)出露的花崗巖早于輝長巖，輝長中鋯石為捕獲的花崗巖的鋯石，所以才具有與寄主花崗巖一致的年齡。

（3）本文獲得的塔城市別斯托別一帶二長花崗巖和輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為均在西準(zhǔn)噶爾后碰撞深成巖漿活動的時限之內(nèi)，該區(qū)巖漿演化時間時限厘定提供了新的證據(jù)。

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收稿：2016-03-15

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.005

*國際科技合作專項“環(huán)巴爾喀什-西準(zhǔn)噶爾大型礦集區(qū)預(yù)測合作研究”（2010DFB23390）、“新疆西準(zhǔn)噶爾與臨區(qū)巴爾喀什典型礦集區(qū)Cu-Au-Mo-W成礦機(jī)制對比研究”（U1303293）聯(lián)合資助。