寇冠玉, 周 曄, 鄭遠(yuǎn)川，于佳興

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083; 2.中國地質(zhì)調(diào)查局 昆明自然資源綜合調(diào)查中心，云南 昆明 650011)

0 引 言

斑巖型礦床提供了世界四分之三的銅產(chǎn)量，一半的鉬產(chǎn)量和五分之一的金產(chǎn)量[1]，是重要的金屬礦床類型之一。大多數(shù)斑巖礦床形成于匯聚大陸邊緣[2]，沿特提斯大陸碰撞造山帶發(fā)育大量斑巖礦床，具有顯著的區(qū)域特征，例如岡底斯成礦帶[3]、金沙江—哀牢山成礦帶[4]以及伊朗烏爾米耶—多克塔爾(Urumieh-Dokhtar)巖漿帶[5-7]，這些成礦帶富礦斑巖的礦化機(jī)制和環(huán)境仍需要進(jìn)一步的研究。烏爾米耶—多克塔爾巖漿帶位于特提斯成礦帶的中央，該地區(qū)的礦化主要由始新世—上新世的花崗閃長(zhǎng)斑巖控制，大部分呈中酸性且具有埃達(dá)克質(zhì)親和的特征，這些成礦巖漿一般認(rèn)為是由增厚的大陸下地殼熔融產(chǎn)生的[5-6]。本文研究的馬斯杰德達(dá)吉礦床位于烏爾米耶—多克塔爾巖漿帶西北部的阿哈爾—喬勒法(Ahar-Julfa)/阿拉斯巴蘭(Arasbaran)成礦帶內(nèi)[5-6]。該成礦區(qū)域的大型礦床松貢(Sungun)礦的開采已經(jīng)進(jìn)行多年，其儲(chǔ)量和成礦模式也逐漸明了，而前人對(duì)馬斯杰德達(dá)吉礦區(qū)的研究極少，其巖漿演化過程仍不清楚[8]。因此，本文對(duì)馬斯杰德達(dá)吉礦床發(fā)育的始新世石英二長(zhǎng)斑巖進(jìn)行了紅外-拉曼光譜、鋯石U-Pb定年、主量和微量元素分析及Lu-Hf同位素等系列研究，分析其氧逸度和含水量，討論該套斑巖巖漿的形成過程。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

二疊紀(jì)新特提斯洋盆的俯沖，導(dǎo)致阿拉伯板塊與歐亞大陸之間的碰撞；晚白堊世到中新世碰撞結(jié)束[9-11]，在始新世—晚漸新世又發(fā)生了阿拉伯板塊與伊朗地塊的碰撞[12]。在該碰撞時(shí)期，薩南達(dá)季—錫爾詹(Sanandaj-Sirjan)地塊沖向阿拉伯板塊，形成扎格羅斯(Zagros)逆沖推覆帶(圖1)[13]，并發(fā)生大規(guī)模的中-基性巖漿活動(dòng)，如烏爾米耶—多克塔爾巖漿弧[5-7, 14]。

烏爾米耶—多克塔爾巖漿弧與扎格羅斯構(gòu)造帶平行，從土耳其東部延伸到伊朗南部，全長(zhǎng)約1 700 km(圖1)。其巖漿活動(dòng)可分為始新世—漸新世、漸新世中晚期和中新世中晚期三個(gè)階段[15-16]。這些巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的花崗閃長(zhǎng)-二長(zhǎng)質(zhì)侵入巖顯示出標(biāo)志性的鈣堿性至鉀玄質(zhì)的特征，同時(shí)具有埃達(dá)克質(zhì)親和的巖漿特征[11,17]。烏爾米耶—多克塔爾巖漿弧內(nèi)發(fā)育多個(gè)斑巖型礦床，包括兩個(gè)大型斑巖礦床(薩爾切什梅(Sar Cheshmeh)和松貢)、一個(gè)中等斑巖礦床(梅杜克，Meiduk)和許多小的斑巖銅礦床(如馬斯杰德達(dá)吉)[18-22]。其成礦年齡從西北部(松貢21 Ma)到東南部(薩爾切什梅12.2 Ma)具有逐漸變小的特征[23-25](表 1)。

表1 伊朗代表性斑巖型礦床概況及其成礦年齡

馬斯杰德達(dá)吉礦床位于烏爾米耶—多克塔爾巖漿弧西北的阿哈爾—喬勒法斑巖銅礦帶(圖1)。阿哈爾—喬勒法巖漿巖成礦帶形成于阿爾卑斯—喜馬拉雅碰撞過程[32]，在該成礦帶中，晚白堊世巖漿巖由堿性至中性的海底火山巖組成，具有鈣堿性-拉斑質(zhì)特征[33]。始新世巖漿活動(dòng)主要形成了堿性-酸性的巖漿，在之后還形成了少量的酸性-中性的侵入巖，這些巖漿大部分屬于鉀玄質(zhì)-鈣堿質(zhì)[34]。阿哈爾—喬勒法成礦帶的巖漿活動(dòng)集中發(fā)生在晚漸新世—早中新世，主要發(fā)育安山質(zhì)、粗安質(zhì)、粗英安質(zhì)和少量的流紋質(zhì)巖漿。這些巖漿作用一直持續(xù)到中新世晚期，并且形成了一系列具有埃達(dá)克質(zhì)特征的巖石[34-35]，在此期間也發(fā)育了少量的石英二長(zhǎng)-二長(zhǎng)質(zhì)的斑巖。在該成礦帶的很多礦區(qū)，與Cu-Mo-Au斑巖、矽卡巖和侵入有關(guān)的礦化都與這種巖漿作用有關(guān)，例如松貢、哈弗特切仕梅(Haftcheshmeh)、米維魯?shù)?Mivehrud)、基加爾(Kigal)、馬斯杰德達(dá)吉和馬茲雷(Mazraeh)[8, 33, 36]。

圖1 伊朗地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Richrda等[14]修改)

2 礦區(qū)地質(zhì)及蝕變礦化

馬斯杰德達(dá)吉地區(qū)(N38°52′01″—38°53′03″和E45°55′35″—45°57′25″)，東西向長(zhǎng)2.4 km，南北向?qū)?.2 km(圖1和圖2)[37]，礦石儲(chǔ)量達(dá)340 Mt，銅品位為0.27%，鉬品位為0.006%，另外還賦存20 Mt金品位為0.32×10-6的礦石[38-39](表 1)。礦區(qū)出露巖石主要包括始新世的復(fù)理石沉積巖，和漸新世的安山-粗安巖(圖 2)。礦區(qū)成礦作用與閃長(zhǎng)-石英二長(zhǎng)質(zhì)斑巖有關(guān)，被安山質(zhì)巖石包圍的礦體只在河?xùn)|壁上有極少量的出露(約100 m2)，并且被安山-閃長(zhǎng)巖巖墻侵入。馬斯杰德達(dá)吉成礦年齡大約為漸新世—中新世，Aghazadeh等[26]通過輝鉬礦Re-Os同位素定年法測(cè)得其成礦年齡為(20.46±3.55)Ma(表 1)。礦區(qū)內(nèi)存在兩種類型的礦化作用：斑巖型Cu-Au-Mo礦化和淺成低溫?zé)嵋篈u礦化作用，其中早期斑巖型礦化被晚期的熱液脈切割[8]。淺成低溫?zé)嵋盒统傻V主要賦存在斑巖儲(chǔ)層中的石英或石英-重晶石脈中，含有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦和鐵的氧化物等礦物[37]。

圖2 馬斯杰德達(dá)吉區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Akbarpour等[37]修改)

斑巖型礦化主要呈浸染狀和裂縫填充，與成礦有關(guān)的閃長(zhǎng)-石英二長(zhǎng)質(zhì)斑巖主要受鉀質(zhì)蝕變的影響，周圍的火山巖主要受鉀化和青磐巖化的影響。該區(qū)域廣泛分布有鉀化蝕變、青磐巖化蝕變和部分泥化蝕變。其蝕變礦物共生組合包括綠泥石和綠簾石，以及少量的黏土礦物。根據(jù)前人的研究，從地表到深部的垂直剖面中，更多的是鉀化蝕變，而不是青磐巖化和泥化蝕變，因此鉀化蝕變是與成礦有關(guān)的主要蝕變[8]。

3 樣品與分析方法

3.1 樣品采集及巖石學(xué)特征

考慮樣品的新鮮程度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的影響，本研究通過鉆孔獲取了4塊巖心樣品，鉆孔位置位于河?xùn)|壁的巖體(圖2)。

巖石樣品均可見大量長(zhǎng)石斑晶，淺灰色，呈明顯的斑狀結(jié)構(gòu)，中等晶粒。礦物組成主要為石英(15%)、鉀長(zhǎng)石(20%)、斜長(zhǎng)石(35%)、角閃石(5%)和黑云母(5%)，基質(zhì)由細(xì)粒鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石構(gòu)成，呈半定向排列，副礦物主要包括磷灰石、黃鐵礦和鋯石等。本文挑選了最為新鮮的MAD-13-481號(hào)巖樣(圖3(a))作為研究主體，對(duì)其進(jìn)行了磨片、礦物分選、制靶、粉碎等處理。薄片制備和顯微觀察拍照分別在北京久仁偉業(yè)科技有限公司和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)珠寶學(xué)院寶石研究實(shí)驗(yàn)室完成。鏡下可見斜長(zhǎng)石(1～3 mm)、鉀長(zhǎng)石(1～2 mm)和角閃石斑晶(1～2 mm)，以及石英(0.05～0.2 mm)(圖3(b)和(c))。

圖3 馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品的巖相學(xué)特征(手標(biāo)本及顯微照片)

3.2 光譜學(xué)測(cè)試

為了分析斑巖樣品薄片中長(zhǎng)石和石英的類別及輔助識(shí)別磷灰石等副礦物，對(duì)巖石薄片中的礦物進(jìn)行了光譜學(xué)測(cè)試，主要利用紅外光譜儀和顯微拉曼光譜儀完成，測(cè)試均在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)珠寶學(xué)院寶石研究實(shí)驗(yàn)室完成。紅外光譜使用德國布魯克生產(chǎn)的Tensor 27傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)實(shí)驗(yàn)室的溫度控制在16～18 ℃，相對(duì)濕度控制在36%～38%。儀器的測(cè)試電壓為220～240 V，頻率為56～60 Hz，功率為250 W?？紤]到薄片樣品載玻片對(duì)紅外光譜透射法吸收的影響，實(shí)驗(yàn)采用反射法進(jìn)行測(cè)試，即通過對(duì)樣品拋光良好的表面進(jìn)行紅外光漫反射，并收集對(duì)礦物有鑒定意義的反射光譜。拉曼光譜采用日本HORIBA生產(chǎn)的HR-Evolution顯微拉曼光譜儀。測(cè)試采集時(shí)間為3 s，積分次數(shù)為2次，激光波長(zhǎng)為532 nm，狹縫寬度為100.021 nm，激光能量為100 mW，物鏡為50倍，實(shí)驗(yàn)主要采集100～2 000 cm-1范圍內(nèi)的光譜。光譜分析匹配使用的標(biāo)準(zhǔn)比較數(shù)據(jù)庫為Raman-Minerals-HORIBA。

3.3 鋯石的U-Pb測(cè)年及地球化學(xué)分析

鋯石的分選、制靶及陰極發(fā)光(CL)顯微照相(圖 4)在廊坊市地巖礦物分選有限公司完成。通過觀察陰極發(fā)光圖像顯示的鋯石的環(huán)帶和包裹體等特征，選取了15顆鋯石的合適位置進(jìn)行了鋯石的U-Pb年齡和主微量元素測(cè)試。實(shí)驗(yàn)在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所多接收等離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室，使用New Wave UP 213激光和Neptune ICP-MS-MC完成。測(cè)試束斑尺寸為25 μm，激光能量密度為2.5 J/cm2，頻率為10 Hz，使用的標(biāo)樣為GJ-1。測(cè)試所得的數(shù)據(jù)使用ICP-MS DataCal 7.2程序進(jìn)行處理，諧和年齡、加權(quán)平均年齡及圖表使用Isoplot宏運(yùn)算獲得。

圖4 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石陰極發(fā)光圖像

3.4 礦物地球化學(xué)分析

本文利用電子探針技術(shù)(巖石薄片礦物原位測(cè)試)對(duì)斑巖樣品薄片中的長(zhǎng)石和石英進(jìn)行了主量元素分析，以準(zhǔn)確地將這些礦物分類。長(zhǎng)石的主要元素組成分析在中國地質(zhì)科學(xué)院完成，使用JXA-8230電子探針顯微分析儀(EPMA)測(cè)試。石英的主要元素組成測(cè)試在自然資源部第二海洋研究所自然資源部海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用JXA-8100(Jeol JXA-8100)電子探針分析儀完成。測(cè)試過程中，儀器加速電壓為15 kV，電流為20 nA，束斑直徑為5 μm，標(biāo)樣選取依據(jù)天然礦物質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試所得的主要元素允許的相對(duì)誤差<2%。

3.5 全巖地球化學(xué)分析

斑巖樣品(MAD-13-483)全巖主微量元素分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司進(jìn)行。主量元素使用日本理學(xué) PrimusⅡ X射線熒光光譜儀(XRF)完成，樣品粉末經(jīng)過預(yù)處理后，放在耐火磚上進(jìn)行XRF分析。該分析基于X射線熒光光譜原理(遵循GB/T 14506.28—2010標(biāo)準(zhǔn)),測(cè)試所得主要元素允許誤差<5%。全巖微量元素分析使用Agilent 7700e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)進(jìn)行測(cè)試。全巖微量元素分析遵循GB/T 14506.30—2010標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 鋯石Lu-Hf同位素分析

通過觀察陰極發(fā)光圖像顯示的鋯石的環(huán)帶和包裹體等特征，另在樣品(MAD-13-483)中選取了10顆鋯石，共25顆鋯石進(jìn)行了鋯石Lu-Hf同位素分析。測(cè)試在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所多接收等離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室使用帶有New Wave UP 213激光燒蝕系統(tǒng)的Neptune ICP-MS-MC儀器完成。載氣為氦氣，將燒蝕產(chǎn)生的粉末運(yùn)輸至多接收ICP-MS系統(tǒng)。測(cè)試束斑大小為55 μm，頻率為8 Hz。獲得的數(shù)據(jù)使用標(biāo)樣GJ-1進(jìn)行校正，每測(cè)試10次分析該標(biāo)樣2次。

4 分析結(jié)果

4.1 光譜學(xué)特征

4.1.1 紅外光譜

馬斯杰德達(dá)吉樣品斑巖(MAD-13-483)薄片中礦物的紅外光譜測(cè)試分析結(jié)果展示了長(zhǎng)石和石英的光譜特征。

紅外光譜測(cè)試結(jié)果得到了17個(gè)長(zhǎng)石的紅外光譜，主要可將其分為5種特征譜圖，如圖5(a)所示。長(zhǎng)石的紅外譜帶主要分布在1 300～300 cm-1，但由于長(zhǎng)石族礦物結(jié)構(gòu)和組成相較復(fù)雜，其紅外光譜分析也較為復(fù)雜。1 167 cm-1、1 092 cm-1、1 038 cm-1、1 016 cm-1、784 cm-1、758 cm-1、741 cm-1和 724 cm-1分別由鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、透長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石等的Si—O伸縮振動(dòng)、Si(Al)—O伸展振動(dòng)、Si—Si的伸展振動(dòng)和Si—Al(Si)伸展振動(dòng)引起。692 cm-1是鈣長(zhǎng)石特有的Al(Si)—O伸展振動(dòng)導(dǎo)致的；650 cm-1、595 cm-1、537 cm-1、476 cm-1和422 cm-1分別由鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、透長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石的O—Si—O伸展振動(dòng)O—Si—O彎曲振動(dòng)與Na(Ca, K)—O伸展振動(dòng)的耦合和Si—O—Si形變振動(dòng)引起[40-41](圖 5(a))。長(zhǎng)石族礦物的紅外光譜的總體分布基本一致，但由于類質(zhì)同象在長(zhǎng)石族礦物中的普遍性，其具體官能團(tuán)的峰位存在細(xì)微的差別，例如鈣長(zhǎng)石特有的668 cm-1，反映不同系列長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)的差異，同時(shí)也是通過紅外光譜判斷長(zhǎng)石系列的診斷性特征。測(cè)試結(jié)果顯示樣品中的長(zhǎng)石主要為鈉長(zhǎng)石和鈣長(zhǎng)石，另有少量的透長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石。

圖5 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)礦物紅外光譜

樣品薄片中礦物的紅外光譜測(cè)試結(jié)果獲得了9個(gè)符合石英的紅外光譜特征的數(shù)據(jù)，主要分為4種特征譜圖，如圖5(b)所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的1 169 cm-1、1 147 cm-1由Si—O非對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起；最強(qiáng)譜帶1 100～1 000 cm-1由Si—O—Si或Si—O—(Al)的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起，這是由石英的類質(zhì)同象導(dǎo)致的。Al3 +、Fe3 +等離子在石英形成過程中會(huì)替代晶格中Si4 +，同時(shí)堿金屬離子(K+、Na+)進(jìn)入晶胞平衡電荷，造成石英的晶胞體積增大；石英的形成溫度越高, 類質(zhì)同象程度越大, 該段譜帶越強(qiáng)[42]。樣品中石英在該峰位最高，因此應(yīng)在較高溫度下形成；799 cm-1和781 cm-1由Si—O—Si對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起，這是石英最典型的紅外漫反射吸收峰, 其尖銳程度能夠反映石英的結(jié)晶程度，即吸收峰譜形越尖銳則石英結(jié)晶程度越好[42]。實(shí)驗(yàn)所得這兩個(gè)峰均較為平緩，反映樣品中石英的結(jié)晶程度較差。石英紅外光譜反映了石英形成的環(huán)境初始溫度較高且降溫較快，形成了類質(zhì)同象雜質(zhì)較多且結(jié)晶程度低的石英。

4.1.2 拉曼光譜

利用顯微拉曼光譜儀對(duì)鏡下識(shí)別出的長(zhǎng)石類礦物進(jìn)行分析，主要為斜長(zhǎng)石，少量為堿性長(zhǎng)石。樣品長(zhǎng)石的拉曼特征譜圖如圖 6(a)所示。另外，還識(shí)別出磷灰石、葉蠟石等副礦物(圖 6(b)和(c))。

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫Raman-Minerals-HORIBA進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果顯示樣品長(zhǎng)石主要為斜長(zhǎng)石-鈉長(zhǎng)石、倍長(zhǎng)石和中長(zhǎng)石以及少量的堿性長(zhǎng)石-歪長(zhǎng)石。所有的長(zhǎng)石樣品的兩個(gè)最強(qiáng)峰均位于480 cm-1左右和 500～510 cm-1之間，為Si—O—Si和Si—O—Al橋氧彎曲振動(dòng)峰，是長(zhǎng)石族礦物的診斷性特征峰，不同系列存在其他不同的特征峰位。400 cm-1以下的低頻區(qū)峰位是由氧與陽離子的振動(dòng)和礦物晶格骨架間點(diǎn)陣振動(dòng)導(dǎo)致的，在此區(qū)段，382.4 cm-1為歪長(zhǎng)石特征峰，112 cm-1為中長(zhǎng)石特征峰；中頻區(qū)400～600 cm-1由Si—O—Si、Al—O—Si的橋氧彎曲振動(dòng)導(dǎo)致，此區(qū)域長(zhǎng)石類的拉曼譜峰基本相同；600～1 200 cm-1高頻區(qū)由Si—O、Al—O的非橋氧彎曲振動(dòng)導(dǎo)致的，在該區(qū)段各種長(zhǎng)石均表現(xiàn)700～800 cm-1和1 100 cm-1左右的拉曼譜峰，只有歪長(zhǎng)石在>1 100 cm-1的區(qū)段存在1 185.5 cm-1、1 249.99 cm-1、1 306.01 cm-1、1 608.25 cm-1的特征峰(圖 6(a))。

圖6 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)礦物拉曼光譜

馬斯杰德達(dá)吉斑巖中存在少量的磷灰石，964.79 cm-1是其最強(qiáng)的峰，具有尖銳的峰形，由[PO4]的v1對(duì)稱伸縮振引起；位移峰1 051.74 cm-1和1 081.29 cm-1由[PO4]的v3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起；[PO4]v4的非對(duì)稱彎曲振動(dòng)的拉曼位移峰位于590.53 cm-1和676.64 cm-1(圖 6(b))。還發(fā)現(xiàn)了多顆葉蠟石(圖 6(c))；葉蠟石一般產(chǎn)生于泥化帶，與高嶺土和斑銅礦共生，表明馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品可能發(fā)生過泥化。

4.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年齡

馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)的鋯石呈棕色至無色透明，其陰極發(fā)光圖像(圖4)顯示，樣品鋯石的大小在100～200 μm之間，其晶型較好，多呈柱狀，巖漿振蕩環(huán)帶發(fā)育。實(shí)驗(yàn)挑選15顆鋯石樣品進(jìn)行鋯石U-Pb同位素年代學(xué)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表 2。數(shù)據(jù)結(jié)果排除不諧和年齡，其余數(shù)據(jù)通過isoplot進(jìn)行運(yùn)算處理。在207Pb/235U-206Pb/238U圖解(圖7(a))中，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在諧和線上或其附近。運(yùn)算結(jié)果顯示，鋯石的諧和年齡為(54.9±2.4)Ma，加權(quán)平均年齡為(54.1±1.5)Ma(圖7和表 2)，因此馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品的成巖時(shí)間大約為54 Ma。

圖7 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石U-Pb諧和年齡(a)和加權(quán)平均年齡(b)

表2 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果

4.3 地球化學(xué)特征

4.3.1 礦物主微量元素

4.3.1.1 長(zhǎng)石主量元素

馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)中長(zhǎng)石的主量元素分析結(jié)果見表 3，主要選取三顆長(zhǎng)石進(jìn)行了15個(gè)點(diǎn)位的原位主量元素分析。結(jié)果顯示長(zhǎng)石的主要成分為SiO2(55.5%～64.9%)、Al2O3(22.0%～26.8%)、K2O(0.2%～1.8%)、FeO(0.07%～0.34%)及較高的CaO(1.7%～8.7%)和Na2O(6.5%～9.7%)。在長(zhǎng)石族礦物分類圖(圖 8)中，樣品中長(zhǎng)石的成分主要投點(diǎn)在中長(zhǎng)石-奧長(zhǎng)石系列；同時(shí)SiO2-(CaO+Na2O+K2O)關(guān)系圖(圖9(a))也顯示馬斯杰德達(dá)吉斑巖長(zhǎng)石屬于鈣長(zhǎng)石-鈉長(zhǎng)石系列，并且沒有發(fā)生過明顯的蝕變。

圖8 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)長(zhǎng)石分類(單位為%，據(jù)Deer等[43]修改)

圖9 長(zhǎng)石SiO2-(CaO+Na2O+K2O)圖(a)和An-Al/(Ca+Na+K)圖(b)(據(jù)Zarasvandi等[44]修改)

表3 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)長(zhǎng)石的主量元素(%)分析結(jié)果

4.3.1.2 石英主量元素

馬斯杰德達(dá)吉斑巖中石英主量元素測(cè)試結(jié)果(表4)顯示，這些石英具有98.87%±0.40%的SiO2。通過計(jì)算，該石英的平均化學(xué)式為(Si0.9988，X0.0012)O2，其中X包括Na+、K+、Al3+、Mg2+、Ca2+和Fe3+等金屬離子(表4)。這表明馬斯杰德達(dá)吉石英存在著明顯的陽離子類質(zhì)同象的現(xiàn)象。這與紅外光譜對(duì)石英的測(cè)試結(jié)果相符。石英類質(zhì)同象的普遍存在反映了該石英結(jié)晶溫度較高，馬斯杰德達(dá)吉斑巖中石英雜質(zhì)較多且結(jié)晶程度低。

表4 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)石英的主量(%)元素分析結(jié)果

4.3.1.3 鋯石主微量元素

馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品(MAD-13-483)鋯石主微量元素測(cè)試結(jié)果(表 5)顯示，樣品鋯石的主要成分為ZrO2(88.8%～95.9%)，Ce(7.8×10-6～31.8×10-6)，Lu(33.2×10-6～103.1×10-6)和Hf(8 085.9×10-6～10 190.3×10-6)。經(jīng)過計(jì)算，該鋯石的Ce4+/Ce3+為152～543(平均值330，表5)；巖漿鋯石的這種較高的Ce4+/Ce3+比值反映馬斯杰德達(dá)吉斑巖巖漿具有較高的氧逸度[45]。

表5 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石主量(%)和微量(10-6)元素分析結(jié)果

4.3.2 全巖主微量元素組成

馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品(MAD-13-483)的全巖主微量元素的測(cè)試結(jié)果(表 6)顯示，該樣品的SiO2含量為63.4%，Al2O3為14.4%，F(xiàn)e2O3為1.7%，MgO為2.2%，CaO為3.4%，Na2O為3.8%，并且具有較高的K2O(4.9%)。在TAS分類圖解(圖 10(a))中，斑巖成分投點(diǎn)在石英二長(zhǎng)巖系列。在SiO2-K2O關(guān)系圖(圖 10(b))中，該斑巖屬于鉀玄質(zhì)系列。斑巖樣品具有較高的Sr值(702.24×10-6)和較低的Y值(5.18×10-6)，其比值為Sr/Y=120.0～121.6。由Y-Sr/Y關(guān)系圖(圖10(c))分析可知，馬斯杰德達(dá)吉斑巖具有明顯的埃達(dá)克特質(zhì)。綜上，馬斯杰德達(dá)吉斑巖為具有埃達(dá)克質(zhì)特征的鉀玄質(zhì)石英二長(zhǎng)斑巖。

圖10 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)TAS分類圖解(a)、SiO2-K2O關(guān)系圖(b)和Y-Sr/Y關(guān)系圖(c)((a)據(jù)Middlemost[46]修改，(b)據(jù)Peccerillo和Taylor[47]修改，(c)據(jù)Defant等[48]修改)

表6 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)全巖主量(%)和微量(10-6)元素分析結(jié)果

4.3.3 鋯石Lu-Hf同位素

馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石的Lu-Hf同位素測(cè)試結(jié)果如表 7所示。Lu-Hf同位素分析一共測(cè)試了25顆來自馬斯杰德達(dá)吉斑巖樣品的鋯石，其中15顆與鋯石U-Pb同位素年齡測(cè)試所用鋯石相同，另外10顆來自同一巖石樣品(MAD-13-483)。樣品鋯石的176Hf/177Hf變化范圍為0.282 867～0.283 123，經(jīng)過計(jì)算εHf(t)值在+4.5到+13.5之間，平均值為+10.30，t-εHf(t)關(guān)系圖(圖11(a))和εHf(t)頻率直方圖(圖11(b))顯示，鋯石εHf(t)主要分布在+10以上；同時(shí)計(jì)算得出鋯石的二階段Hf模式年齡(TDM2)為841～260 Ma。

5 討 論

5.1 馬斯杰德達(dá)吉斑巖的形成時(shí)代

馬斯杰德達(dá)吉斑巖型礦床中石英二長(zhǎng)斑巖樣品的鋯石U-Pb年齡為54 Ma，與阿哈爾—喬勒法斑巖銅礦帶的始新世巖漿活動(dòng)時(shí)間一致，代表了其成巖年齡。而輝鉬礦的年齡為(20.46±3.55)Ma[26](表 1)，因此斑巖樣品比已知的該礦區(qū)的成礦年齡早24 Ma，屬于成礦前巖體。

5.2 馬斯杰德達(dá)吉斑巖的構(gòu)造背景及原始巖漿

斑巖型礦床形成的地質(zhì)背景主要分為兩種，一種是安第斯型礦床，主要發(fā)生在大陸弧，受俯沖洋殼和相關(guān)地殼的增厚和隆起影響[49-53]；另一種是碰撞構(gòu)造背景類型，主要受新生的巨厚地殼以及板片斷離和碰撞后伸展等作用影響[54]。Zarasvandi等[44]對(duì)這兩種不同類型斑巖中的長(zhǎng)石主量元素進(jìn)行分析，結(jié)果表明在An-Al/(Ca+Na+K)關(guān)系圖(圖9(b))中，碰撞前產(chǎn)生的長(zhǎng)石成分投點(diǎn)較為分散，而碰撞型長(zhǎng)石較為集中且均勻分布在分割線處。馬斯杰德達(dá)吉地區(qū)始新世石英二長(zhǎng)斑巖中的長(zhǎng)石成分分布在分割線附近(圖9(b))，該特征與碰撞前長(zhǎng)石較為一致[44]。這表明馬斯杰德達(dá)吉石英二長(zhǎng)斑巖是在碰撞前形成的。新特提斯洋板塊向歐亞大陸俯沖大約在40 Ma才停止[55]，阿拉伯板塊與歐亞大陸之間的碰撞開始于36～25 Ma[5, 9-10, 56]。在中新世早期的碰撞后階段，該地區(qū)發(fā)生了大面積的鈣堿性-堿性巖石活動(dòng)[57-58]。馬斯杰德達(dá)吉石英二長(zhǎng)斑巖樣品年齡為54 Ma，此時(shí)該地區(qū)還處于碰撞前的俯沖階段，因此該樣品的成巖背景與洋殼俯沖有關(guān)。馬斯杰德達(dá)吉輝鉬礦Re-Os同位素定年法測(cè)得其成礦年齡為(20.46±3.55)Ma[26]，明顯晚于俯沖階段，且與碰撞時(shí)間相吻合，并與早中新世的巖漿活動(dòng)相符，因此成礦在碰撞背景下發(fā)生。

馬斯杰德達(dá)吉成礦前始新世石英二長(zhǎng)斑巖具有較高的Sr/Y比值。一些學(xué)者認(rèn)為高Sr/Y巖漿由板片熔融形成[59-63]，但是另一些學(xué)者則認(rèn)為俯沖洋殼上方的交代地幔楔部分熔融產(chǎn)生弧巖漿，并通過角閃石±石榴石±鈦礦等礦物組合的分異也會(huì)演化出這種埃達(dá)克質(zhì)的微量元素組成特征[64-67]。馬斯杰德達(dá)吉石英二長(zhǎng)斑巖中的鋯石εHf(t)值為+4.5～+13.5，平均值為+10.3，主要分布在+10左右(表7和圖11)。鋯石中較高的εHf(t)值與深部幔源物質(zhì)更為相似[68](圖11(a))，反映了來自地幔的物質(zhì)參與成巖-成礦作用；并且其寬泛的εHf(t)值變化范圍(圖11)，也指示巖漿演化過程中經(jīng)歷了同化混染。鋯石的二階段Hf模式年齡(TDM2)為260～841 Ma(表7和圖11)，表明年輕的幔源物質(zhì)在其源區(qū)占比較大[69]。始新世斑巖全巖主微量元素特征及鋯石Hf同位素的特征表明，樣品巖漿的形成可能來自于此時(shí)期洋殼俯沖產(chǎn)生的上涌底侵的基性巖漿。

圖11 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石t-εHf(t)圖(a)和εHf(t)頻率圖(b)

表7 馬斯杰德達(dá)吉斑巖(MAD-13-483)鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果

大多數(shù)俯沖過程均受到深部過渡帶脫水的影響，從洋殼中釋放出的流體交代了軟流圈上部的地幔楔，使其富含揮發(fā)分、硫、二氧化硅和水等[70-72]。在該過程中，容易產(chǎn)生新的礦物相(角閃石和云母)，使地幔固相線溫度降低[70, 73-74]，并產(chǎn)生熱的、含水的且相對(duì)富氧、富硫的基性巖漿[74-79]。由于巖漿密度介于地幔和地殼之間，基性巖漿會(huì)上涌到地殼的底部，發(fā)生底侵作用和巖漿的貯存[80]，從而導(dǎo)致增厚新生下地殼的形成。

5.3 馬斯杰德達(dá)吉斑巖的形成環(huán)境

斜長(zhǎng)石是鉀玄質(zhì)-鈣堿性系列巖石中的主要礦物，它可以記錄巖漿成分的細(xì)微變化，例如斜長(zhǎng)石中過量的鋁與巖漿的高含水量有關(guān)。長(zhǎng)石中過量的鋁是由Al3SiO8和 Si4O8進(jìn)入晶體結(jié)構(gòu)中直接導(dǎo)致的，而其進(jìn)入晶體的機(jī)制是由較高的水含量引起的：Si4O8中的大空位容易被H2O占據(jù)，所以高PH2O(水分壓)可能就是驅(qū)動(dòng)其進(jìn)入長(zhǎng)石的因素[81]。支持這一點(diǎn)的證據(jù)有很多，例如熱液斜長(zhǎng)石(即從以H2O為主的流體中結(jié)晶的斜長(zhǎng)石)也含有過量的鋁[81]；此外，礦化前到礦化晚期的斜長(zhǎng)石的Al會(huì)隨Sr/Y比值變高而增加，而高Sr/Y比值是由高H2O含量導(dǎo)致的[44]。這些證據(jù)均表明過量的鋁是由熔體較高的H2O含量造成的[82-84]。

巖漿含水量的變化影響斜長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)中鋁的含量[44, 82-83]，因此可以通過對(duì)斜長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)中鋁含量的分析，得到對(duì)巖漿中水含量的推斷。根據(jù)Al/(Ca+Na+K)與An的關(guān)系圖(圖 9(b))分析，馬斯杰德達(dá)吉石英二長(zhǎng)斑巖的斜長(zhǎng)石向著右上角的趨勢(shì)發(fā)展，這表明該樣品斜長(zhǎng)石中Al含量相對(duì)較高，且與富水碰撞斑巖基本一致。對(duì)SiO2與CaO+Na2O+K2O的關(guān)系圖(圖 9(a))的分析可見，長(zhǎng)石不存在明顯的蝕變，因此排除了實(shí)驗(yàn)所得長(zhǎng)石數(shù)據(jù)中的過量鋁由蝕變引起的可能。馬斯杰德達(dá)吉石英二長(zhǎng)斑巖中長(zhǎng)石過量的鋁含量反映了其母巖漿中的H2O較高。另外，樣品斑巖中鋯石有較高的Ce4+/Ce3+比值(表5)，在一定程度上也反映了巖漿有較高的氧逸度[45]。

5.4 構(gòu)造動(dòng)力學(xué)意義

碰撞環(huán)境斑巖主要源于新生下地殼部分熔融[3]，前期大洋板片俯沖形成的基性巖漿底墊莫霍面附近，碰撞過程中的地殼加厚以及基性巖注入，導(dǎo)致新生下地殼的部分熔融，形成含水量高、更氧化的含礦斑巖[84-86]。含水量是影響斑巖成礦能力的重要指標(biāo)[87]，在安山質(zhì)巖漿中，如果水含量> 4%，將導(dǎo)致大量的角閃石(±石榴石)分餾，并抑制斜長(zhǎng)石結(jié)晶[88]。巖漿中的角閃石只有在相對(duì)較高的水含量時(shí)才能保持穩(wěn)定[89-90]，這是弧巖漿共有的特征[91]。較高的巖漿含水量使得斜長(zhǎng)石結(jié)晶被抑制，導(dǎo)致Sr含量增加，進(jìn)而形成如上文所述的高Sr/Y比值的特征[92-93]。因此，富水的氧化巖漿一般形成具埃達(dá)克質(zhì)特征的巖石[66-67, 94-97]，這也是斑巖型礦床成礦巖漿的共有特點(diǎn)。含水巖漿在位于上地殼時(shí)會(huì)析出富水的揮發(fā)相，而水的加入可以使巖漿在部分熔融時(shí)的熔點(diǎn)降低，使得含Cu、Mo和Au等硫化物重融[95-98]，并進(jìn)一步提取出巖石中的Cu、Mo和Au等成礦元素[86, 99]，從而將這些金屬元素釋放到高氧逸度和H2O的富礦巖漿中[100]。因此，巖漿的含水量是影響斑巖成礦能力的最主要的因素之一[41, 86, 101]。大洋板片具有較高的水含量，在俯沖過程中脫水，注入到地幔楔并使其發(fā)生部分熔融，形成富水的巖漿。馬斯杰德達(dá)吉始新世斑巖正是來自早期大洋板片俯沖時(shí)期的產(chǎn)物，具有較高的水含量。因此，俯沖時(shí)期的富水環(huán)境可能同樣貯存于增厚下地殼區(qū)域，在碰撞時(shí)期熔融形成的成礦巖漿的富水性有可能繼承于大洋時(shí)期的富水體系。

6 結(jié) 論

(1)馬斯杰德達(dá)吉斑巖型礦床中的石英二長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb年齡為(54.1±1.5)Ma，表明其成巖年齡大約為54 Ma，形成于始新世早期，比該礦床的成礦活動(dòng)早了24 Ma，屬礦前斑巖。

(2)馬斯杰德達(dá)吉斑巖型礦床始新世石英二長(zhǎng)斑巖具有幔源物質(zhì)的特征，形成于特提斯洋殼向歐亞大陸俯沖的晚期，其來自洋殼俯沖時(shí)期上涌的基性巖漿。

(3)馬斯杰德達(dá)吉始新世石英二長(zhǎng)斑巖具有明顯富水、高氧逸度的特點(diǎn)，是來自于早期大洋板片俯沖時(shí)期的產(chǎn)物。俯沖時(shí)期的富水環(huán)境可能同樣貯存于增厚下地殼區(qū)域，在碰撞時(shí)期熔融形成的成礦巖漿的富水性有可能繼承于大洋時(shí)期的富水體系。