新疆烏什北山玄武巖地球化學特征及鋯石U-Pb年齡

杜曉飛，王 威，柳獻軍，張雅芳，邢春輝

（1.新疆自然資源與生態環境研究中心，新疆烏魯木齊830000；2.新疆維吾爾自治區人民政府國家305項目辦公室，新疆烏魯木齊830000）

1 概述

烏什北山位于南天山碰撞帶內，該碰撞帶位于塔里木古板塊與伊犁—哈薩克斯坦古板塊之間[1]，屬于高海拔深切割區，地質研究程度較低。該區出露玄武巖及脈狀輝綠巖，本文針對該區的玄武巖、輝綠巖，開展了年代學、巖石地球化學研究，以期闡明侵位時代、了解巖漿來源，不僅有助于了解礦化帶成因，為以后尋找火山巖型金礦具有指導性意義，填補烏什北山玄武巖年代學研究的空白。

2 地質特征

研究區出露的地層主要下石炭統甘草湖組砂巖、粉砂巖、生物碎屑灰巖（圖1），下石炭統野云溝組灰巖、砂巖、泥質粉砂巖，上石炭統阿依里河組生物屑灰巖、砂巖，上石炭統—下二疊統康克林組泥質灰巖夾碎屑巖，下二疊統小提坎力克組玄武巖夾碎屑巖，下侏羅統陽霞組粉砂巖、泥巖、炭質頁巖，中新—上新統康村組砂—礫巖、灰巖等，下更新統西域組礫巖，上更新統新疆群及全新統沖洪積物。

在研究區北部小提坎力克組與甘草湖組接觸帶發現金礦化點，蝕變類型主要為褐鐵礦化、硅化、綠簾石化、綠泥石化等，蝕變帶長約1500m，寬5～20m，走向近南北，傾向270°～280°，傾角65°～85°，Au品位在（0.2～1.13）×10-6，金礦化點明顯受斷裂控制，這與前人總結的西南天山金礦床的成礦規律一致[2]。

本區斷裂較發育，主要呈北東—南西向，為壓扭性斷裂。

巖漿巖主要分布于北部和東部，沿北東向斷裂分布，主要呈溢流相，厚度約600余米，巖性主要為玄武巖、輝綠巖。

3 地球化學特征

在基巖中采集了3件玄武巖樣品和1件輝綠巖樣品。經鏡下觀察，挑選較新鮮的玄武巖和輝綠巖進行了主量元素、稀土元素和微量元素室內分析。樣品由新疆地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊分析測試完成，其中主量元素為X熒光法分析，稀土和微量元素使用ICP-MS測定。分析結果列于表1、表2中。

本次分別對輝綠巖（WLD2001）、玄武巖（PM-ⅩⅩⅡ-63）進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年分析，實驗國家地質實驗測試中心完成，樣品按常規方法將巖石樣品粉碎至300μm，經磁法和重液分選后，在雙目鏡下挑選出無裂隙、無包體、干凈透明的自形程度較好的鋯石顆粒，并將其與標準鋯石TEM（417Ma）一起在玻璃板上用環氧樹脂固定、拋光，然后進行透射光、反射光及陰極發光照相。數據處理采用Ludwig的SQUID1.02及ISOPLOT程序自動完成[3-4]。

圖1 烏什北山地質圖（據新疆煤田地質局一五六隊修編）

3.1 主量元素

玄武巖SiO2含量變化范圍較小（45.27%～51.69%），平均為48.17%（見表1），有較高的TiO2（1.89%～2.38%），平均2.09%，Al2O3含量中等，變化在12.08%～14.81%之間，T Fe2O3含量高（11.82%～13.08%），平均為12.39%，且FeO＞Fe2O3，MgO含量較低，平均為3.67%，貧MnO（0.19%～0.29%），Na2O（2.66%～4.03%）和K2O（0.59%～1.45%）含量低，且Na2O＞K2O；P2O5含量較高，為0.43%～1.3%，平均為0.71%。本區玄武巖較高的TiO2、T Fe2O3、P2O5的特點與OIB相似[5]。

3.2 稀土、微量元素

玄武巖的稀土總量較高[（92.67～198.07)×10-6]，平均為124.29×10-6，輕重稀土分異較顯著[平均（La/Yb）N比值為4.30，平均（Ce/Yb）N比值為3.37]；無明顯Eu異常[除一件正異常（1.29）外，其余為δEu＝0.98～1.01]，無明顯Ce異常（δCe＝0.91～0.93）。在球粒隕石標準化曲線圖上，所有的巖石樣品均具有相似的稀土元素配分模式，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，呈右傾型（見圖2a）。這種稀土配分模式和典型洋島玄武巖（OIB）相似[6]。輝綠巖與玄武巖具有相似的稀土元素配分模式，表明二者為同源巖漿的產物。

在原始地幔標準化微量元素蛛網圖中，大離子親石元素（LIL）中Ba、K、Sr的含量變化適中且不富集（見圖2b）。Nb呈弱負異常，玄武巖和OIB的微量元素分布型式總體很相似，僅個別元素（Rb、Ba、Sr、Hf）存在明顯差異。

表1 烏什北山玄武巖及輝綠巖主量元素（wt%）分析結果

表2 烏什北山玄武巖及輝綠巖部分微量元素（10-6）分析結果

圖2 烏什北山玄武巖微量元素標準化圖

3.3 鋯石U-Pb測年結果

本文對烏什北山輝綠巖（WLD2001）、玄武巖（PM-ⅩⅩⅡ-63）進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年。鋯石呈自形長柱狀，鋯石粒徑50～180μm，13粒鋯石 的U和Th含 量中 等[U=（210～843）×10-6，Th=（127～318）×10-6]，Th/U比值（0.3～0.78）一半大于0.4，屬巖漿成因的鋯石。輝綠巖中鋯石206Pb/238U年齡介于298Ma～315Ma之間，加權平均年齡為297.9Ma±5.4Ma，MSWD=1.25（見圖3）；玄武巖中鋯石206Pb/238U年齡介于292Ma～303Ma之間，加權平均年齡為297.9Ma±1.8Ma，MSWD=1.40。

4 討論

4.1 巖石年代

本文通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年方法，首次對烏什北山輝綠巖、玄武巖成巖年齡進行準確測量，結果顯示輝綠巖侵位年齡為297.9Ma±5.4Ma，玄武巖成巖年齡為297.9Ma±1.8Ma，均屬于早二疊世時期的產物，烏什北山輝綠巖、玄武巖為同期巖漿。

4.2 巖漿源區地球化學特征

圖3 烏什北山鋯石U-Pb年齡諧和圖

烏什北山玄武巖具高Ti/Y（405～739），對地殼混染敏感的指數也未顯示明顯降低，玄武巖Ti/Yb（3770～7514）顯示地殼物質的加入很少[8]。Nb/Ta值為14.9～18.9，與原始地幔（Nb/Ta=17.5）比較接近，高于大陸地殼平均值（Nb/Ta=11），主要以幔源巖漿活動為主。烏什北山玄武巖的稀土配分圖和蛛網圖與OIB型的曲線模式相似，綜上所述，玄武巖來源于具OIB型特征的幔源巖漿。

4.3 金蝕變帶控礦因素

楊富全等從眾多的金成礦區和成礦遠景區中，根據掌握的資料，優選烏什北山作為重點找礦靶區[9]。項目組通過“新疆烏什縣烏魯克也拉克一帶1∶5萬區域地質礦產調查”發現一條金蝕變帶，明顯受斷裂控制，蝕變類型主要為褐鐵礦化、硅化、綠簾石化、綠泥石化等，蝕變帶長約1500m，寬5～20m，走向近南北，傾向270°～280°，傾角65°～85°，Au品位在（0.2～1.13）×10-6，初步判斷，該金蝕變帶與玄武巖熱事件及斷層關系密切。

5 結論

（1）烏什北山玄武巖噴發年齡為297.9Ma±1.8Ma，輝綠巖侵位年齡為297.9Ma±5.4Ma，表明形成于早二疊世。

（2）玄武巖來源于具OIB型特征的幔源巖漿。

（3）新發現的金蝕變帶受斷層控制，與玄武巖關系密切。