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

塔城盆地處于“中亞大磁環”異常帶邊緣及其轉折部位，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現多處銅礦化點。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），其代表該地區二長花崗巖侵入結晶年齡；輝長巖年齡為264.0±2.1ma（MSWD=0.46，n=42），代表該地區輝長巖結晶形成年齡。表明別斯托別地區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。該年齡為該區巖漿演化時間時限厘定提供了新的證據。

別斯托別輝長巖U-Pb結晶年齡巖漿鋯石

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-西準噶爾古生代殘余洋盆之間，向西延伸到哈薩克斯坦境內，是巴爾喀什-準噶爾構造成礦域的重要組成部分［1-6］。將該地區與新疆西部的巴爾喀什-塔爾巴哈臺構造成礦區進行系統對比研究［7、8］。最近幾年有關的地質演化與成礦作用取得了較大進展［9-15］，二疊紀基性巖漿活動形成各種類型的巖墻或巖脈在西準噶爾地區比較發育［16］。塔城盆地及鄰區鋯石SHRIMP年代學資料較為有限［17］，有關二疊紀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行了巖相學和鋯石U-Pb年代學研究，確定原巖結晶形成時代，為研究區二疊紀基性巖漿活動提供時代約束。

1　區域地質

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

圖1　西準噶爾地區地質礦產圖

研究區位于塔城市西南約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

野外地質路線發現，基性雜巖侵入石炭紀二長花崗巖中，二者接觸部位多被農田覆蓋，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，基本未發生蝕變現象，而基性雜巖遭受后期熱強烈的熱液蝕變，暗色礦物如輝石、角閃石的大都遭受蝕變，局部蝕變為透輝石、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構，塊狀構造，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成輝綠結構，有的見粒內嵌布斜長石，粒度一般＜0.5mm，部分見角閃石反應邊；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出，具輝長輝綠結構，塊狀構造，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：X=16 643 056、Y=5 151 941；D30T自定義坐標：X= 16 643 571、Y=5 153 343。樣品均采自新鮮露頭。去除表面風化層，經粗碎、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氧樹脂固定，待環氧樹脂充分固化后，將鋯石靶表面拋光，然后進行鋯石顆粒內部結構分析（反射光和透射光照相、陰極發光顯微圖像研究），最后進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析。

本文樣品的鋯石U-Pb年齡在西北大學大陸動力學實驗室的LA-ICP-MS上測定。分析儀器為ELAN6100DRC型四極桿質譜儀和Geolas200M型激光剝蝕系統，激光器為193 nm ArF準分子激光器，單脈沖能量210mJ；最高重復頻率20 Hz；平均功率4 W。鋯石年齡計算采用國際標準鋯石91500作為外標，元素含量采用美國國家標準物質局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610作為外標，29Si作為內標進行計算。測試結果通過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同位素分析數據

表2　別斯托別銅礦化點輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Ph同位素分析數據

4　鋯石U-Pb年代學

別斯托別銅礦化點二長花崗巖樣品D22T的鋯石為半透明，形態多樣，結晶較好，鋯石顆粒CL圖像呈板狀、長條狀、短柱狀和不規則狀（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，無明顯的U或Pb同位素的丟失和加入，35個測點中20個測點結果比較接近，Pb206/U238加權平均年齡為266.1±1.8ma （MSWD=0.56，n=31），代表該地區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則（圖5），大小一般為100 μm×130 μm。在鋯石U-Pb年齡協和圖上（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，無明顯的U或Pb同位素的丟失和加入，35個測點中23個測點結果比較接近，206Pb/238U加權平均年齡為264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表該地區輝長巖結晶形成年齡。

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，說明鋯石與輝長巖同時結晶。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　地質意義

二疊紀基性巖漿活動形成各種類型的巖墻或巖脈在西準噶爾地區比較發育［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噶爾后碰撞深成巖漿活動的時限之內。

本文報道的鋯石U-Pb表觀年齡較為集中，變化范圍小，結果比較明確。但是本次花崗巖中的鋯石20個Pb206/U238加權平均年齡為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。經過巖相學研究發現，輝長巖中存在長英質的小團塊，推測可能是捕獲的花崗巖物質的殘余。另外，從輝長巖樣品中分離挑選出的鋯石，晶形發育較好，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象在其它巖墻SHRIMP鋯石U-Pb定年中也有發現［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模的銅礦化現象，為進一步對其成礦潛力評價奠定基礎。

6　結論

（1）別斯托別一帶二長花崗巖年齡為266.1±1.8ma（MSWD=0.56，n=31），其代表該地區二長花崗巖侵入結晶年齡；輝長巖年齡為264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表該地區輝長巖結晶形成年齡，表明別斯托別地區花崗巖和輝長巖均形成于早二疊世晚期。

（2）該地區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年齡為均在西準噶爾后碰撞深成巖漿活動的時限之內，該區巖漿演化時間時限厘定提供了新的證據。

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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“環巴爾喀什-西準噶爾大型礦集區預測合作研究”（2010DFB23390）、“新疆西準噶爾與臨區巴爾喀什典型礦集區Cu-Au-Mo-W成礦機制對比研究”（U1303293）聯合資助。