东昆仑东段阿斯哈矿床石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学特征

2014-07-01李金超贾群子栗亚芝孔会磊南卡俄吾杨宝荣

吉林大学学报（地球科学版） 2014年4期

李金超，贾群子，杜玮，栗亚芝，孔会磊，南卡俄吾，杨宝荣

1.长安大学地球科学与资源学院，西安 710054 2.西安地质矿产研究所国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，西安 710054 3.青海省有色地质矿产勘查局地质八院，西宁 810007

李金超1,2，贾群子2，杜玮1，栗亚芝2，孔会磊2，南卡俄吾1，杨宝荣3

阿斯哈石英闪长岩体位于东昆仑中央隆起带，侵入于古元宇金水口岩群中。岩体内产有阿斯哈大型金矿床，石英闪长岩与该区金矿形成具有密切的时空关系。采用锆石LA-ICP-MS、XRF和ICP-MS对石英闪长岩进行了定年以及地球化学测定。研究表明：该区石英闪长岩属钙碱性准铝质岩石，具有I型花岗岩的特征；其成岩年龄为(238.4±1.4) Ma；岩体稀土配分曲线几近一致，显示为同源岩浆演化特点，均表现出轻稀土相对富集的右倾特征，Eu具有弱的负铕异常；岩体明显富集大离子亲石元素，亏损高场强元素；具有明显的“TNT”负异常，显示出安第斯型岩浆弧火成岩构造属性；岩石Rb/Sr和Nb/Ta值介于地壳和地幔之间，并广泛发育暗色微粒包体，表明岩浆的壳幔混合成因。综上所述认为：阿斯哈金矿床石英闪长岩具有I型花岗岩特征，形成于印支期，具有壳幔混合的特征。

地球化学；锆石LA-ICP-MS U-Pb定年；石英闪长岩；阿斯哈；东昆仑

0 前言

青海东昆仑构造带横贯青海省中部，称东昆仑中央造山带[1-2]，是我国著名的成矿带之一，区内蕴藏着丰富的矿产资源，也是青海省重要的成矿带，素有“金腰带”之称。阿斯哈金矿是青海省有色地勘局八队近年来在东昆仑多金属成矿带新发现的一个大型金矿床。矿区内广泛分布的石英闪长岩是东昆仑地区构造岩浆事件的显著特征，且与该区成矿作用有密切的关系。石英闪长岩形成于什么时代?产出的构造环境和反映的地球动力学过程又是怎样？由于该矿床发现较晚，相关的地质研究工作刚刚开始，研究较少。因此，拟对阿斯哈矿床与成矿作用密切相关的石英闪长岩开展系统的岩石地球化学和锆石U-Pb定年研究，以准确厘定该区石英闪长岩的形成时代，探讨其产出的地质构造环境以及与金矿成矿作用之间的关系，为进一步认识区域地质构造演化和该区金矿找矿工作提供帮助。

1 区域地质

东昆仑造山带隶属于柴达木陆块南缘[3]，其内发育东昆北、中和南3条近EW向平行展布的断裂带，前人据此将东昆仑造山带划分为东昆北、中和南3个构造带[4-5]。阿斯哈金矿床、开荒北金矿床、小干沟金矿床、纳赤台金矿床等都分布在昆中带[6]。区域上出露的岩石地层有白沙河组、万保沟群、纳赤台群、浩特洛洼组、马尔争组、洪水川组、羊曲组及第四系共和组。其中白沙组和万宝沟群为区内重要赋矿层位。白沙河组岩性主要为片麻岩、混合岩等中高级变质岩，属古陆核系统表壳岩系沉积。万保沟群由一套浅变质碎屑岩、火山岩及碳酸盐岩等组成。纳赤台群为一套中级变质的中基性火山熔岩、凝灰岩等。浩特洛洼组中下部为浅变质碎屑岩、板岩、千枚岩，上部为灰岩或大理岩。马尔争组下部为火山岩、砂岩，上部为灰岩。洪水川组下部为英安斑岩、砾岩，砾岩段发育交错层，且由下至上碎屑物逐渐变细，砾石减少，砂屑增多；中部为砂砾岩、砂岩；上部主要为粉砂岩、粉砂质页岩。洪水川组自下至上由陆相沉积变为湖相、海相沉积，下部的火山岩和粗碎屑岩属于陆相火山-沉积建造。区内岩浆活动极为强烈，以花岗闪长岩、闪长岩、二长花岗岩为主，岩浆活动从前晋宁期至燕山期均有表现，以晚华力西期--印支期岩浆活动占主导地位，具有多旋回构造-岩浆活动特点，为一多期叠加的陆缘、陆内岩浆弧[7]。

2 矿床地质特征

区内出露地层为古元古代金水口群白沙河组(图1)，由一套中--高级变质岩组成，该套地层是区内的主要赋矿地层。地层岩性有：①黑云母斜长片麻岩夹斜长角闪片(麻)岩，局部夹黑云(二云)母石英片岩；②斜长角闪片麻岩与大理岩互层；③斜长角闪片麻岩夹大理岩。受后期侵入岩体影响，在局部地段出现了条痕状、条带状及眼球状混合岩。华力西期岩体与地层主要为侵入接触关系。矿物成分以含石榴子石为特点，变质程度相当于铁铝榴石角闪岩相，沿地层走向具拉长或尖灭现象，受挤压后往往呈揉性挠曲，形成韧性剪切构造。近构造破碎带处岩石碎裂，并有不同程度的蚀变及金矿化。

1.第四系；2.下古生界灰色变质砂岩、板岩、二云片岩；3.金水口群白沙河组；4.印支期花岗岩；5.华力西期花岗岩；6.华力西期灰白色斜长花岗岩；7.华力西期灰白色中--粗粒花岗闪长岩；8.华力西期灰绿色闪长岩；9.地层界线；10.性质不明断层；11.实测逆断层；12.采样位置。图1 东昆仑东段阿斯哈矿区及邻区地质图Fig. 1 The sketch geological map of Asiha and adjacent area in the east segment of eastern Kunlun

区内大面积出露印支期花岗闪长岩、石英闪长岩体(图1)，构造以张性断裂为主，呈北北西--北东向展布，目前于岩体内发现7条含金破碎蚀变带，宽一般为5～100 m，长为100～2 500 m；含金构造破碎带中，共圈出金矿体13条，矿体多呈脉状、似层状，宽为0.80～4.99 m，长一般为50～500 m，最大延长2 000 m(AuⅡ-1矿体)，控制最大延深380 m，金品位一般为(1.30～14.40)×10-6，最高金品位为72.34×10-6。

3 岩体地质及岩相学特征

据1∶20万区域调查*胡永允，李声之，王培俭，等.1∶20 万加鲁河幅区域地质调查报告.西宁：青海省地质局，1973.和1∶5万矿产调查*周晓中，陈玉华，张开英,等.青海省都兰县沟里地区 I47E003010( 沟里乡) 1∶5 万矿产地质、水系沉积物测量综合调查成果报告.西宁：长安大学，青海有色地质勘查局地质八队，2007.研究认为：区内出露岩石以花岗质侵入岩为主，古元古界金水口群白沙河组以残留体形式分布在岩体中。花岗质侵入岩主要有花岗闪长岩、闪长岩，呈岩基状产出，呈NWW向与青海东昆中断裂及东昆中构造带平行分布。

2011年通过野外地质调查认为：矿区以石英闪长岩为主，见有二长花岗岩和花岗斑岩，其中二长花岗岩和花岗斑岩均为后期侵入石英闪长岩，未见前人描述的花岗闪长岩；该区石英闪长岩中见大量包体(图2)，包体直径为0.02～0.50 m，包体岩性单一，均为角闪辉长岩，形状复杂多变。

石英闪长岩为灰白色，中--粗粒半自形粒状结构，岩石主要由斜长石、角闪石、黑云母、石英及少量辉石等矿物组成；副矿物组合为磷灰石、磁铁矿、锆石等，个别样品中见钛铁矿。斜长石：体积分数为50%～60%，晶体形态呈半自形板状，晶体粒径大小一般为2.0～5.5 mm，双晶普遍发育，少数见环带结构，斜长石种属为中长石，晶体有轻度绢云母化；石英：体积分数为6%～15%，晶体呈粒状和不规则粒状，粒径一般小于2 mm，多呈填隙状出现；黑云母：体积分数为5%～25%，多呈片状，片体一般为1～3 mm；角闪石：体积分数为5%～35%，呈粒状，晶体粒径大小一般为1～3 mm，多为普通角闪石，角闪石易发生纤闪石化和黑云母交代。

图2 阿斯哈石英闪长岩中辉长岩包体Fig. 2 Gabbro xenoliths in Asiha quartz diorite

4 测试方法及测试结果

4.1 测试方法

4.1.1 锆石样品分析方法及测试过程

野外采集了新鲜的闪长岩样品约30 kg；锆石的挑选由河北省廊坊区域地质调查所实验室完成。首先用水将样品表面清洗后晾干，粉碎至80目，然后经过粗淘、强磁分选、电磁分选和用酒精细淘等过程，在实体显微镜下手工挑选出锆石。

锆石的制靶、反射光和阴极发光都是在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。在实体显微镜下挑选裂隙相对少、表面尽量洁净、透明度较高的锆石约160粒制作环氧树脂样品靶，并对其打磨和抛光。

激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)锆石微区U-Pb年龄测试在西北大学大陆动力学国家重点实验室，在Agilent7500型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器(工作物质ArF，波长193 nm)，以及MicroLas公司的GeoLas200M光学系统上联机进行。激光束斑直径为30 μm，激光剥蚀样品深度为20～40 μm。实验中采用He作为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化。采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式，每完成5个测点的样品测定，加测标样一次。在所测锆石样品分析40个点之前、后各测1次NIST SRM610。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM610作为外标，29Si作为内标。详细分析步骤和数据处理方法参见文献[8-10]。

4.1.2 岩石地球化学测试

本次分析的样品均为矿区北部石英闪长岩，由西向东系统采取样品15件。为了保证样品分析数据的准确性，选择了7件新鲜样品进行了岩石主元素、微量元素和稀土元素分析，均无污染，粉碎至200目以下。

主量元素、稀土元素、微量元素分析在西安地质矿产研究所实验测试中心完成。主量元素采用X荧光光谱(XRF)进行分析，分析精度优于1%。稀土和微量元素利用SX-2型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)进行测定，分析精度优于10%。

4.2 测试结果

4.2.1 主量元素

研究区石英闪长岩岩石化学成分见表1。样品中w(SiO2)为60.45%～62.49%，平均为61.47%，属中性--中偏酸性岩石。w(Al2O3)为16.88%～17.20%，平均为17.04%；w(Na2O+K2O)为5.43%～5.91%，平均为5.74%；A/CNK值为0.92～0.95，平均为0.94。在A/NK-A/CNK图(图3a)上，主要落在准铝质区；里特曼指数值为1.66～1.90。在w(SiO2)-w(K2O)图(图3b)上，岩石主要落在钙碱性系列区。岩石属钙碱性准铝质岩石。

4.2.2 稀土和微量元素

稀土元素质量分数见表2，其中稀土总量为(131.7～171.9)×10-6，平均为158.2×10-6。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图4a)上，各样品配分曲线几近一致，显示为同源岩浆演化特点，(La/Lu)N为13.73～16.70，稀土配分曲线明显右倾，强烈富集轻稀土元素，LREE/HREE=10.33～11.70，(La/Yb)N为13.22～ 16.46，轻稀土元素分馏明显，(La/Sm)N为3.80～4.44，重稀土元素分馏较小。轻稀土总量与稀土总量呈现同消长，重稀土总量变化较小，表明岩体稀土总量的差别主要由轻稀土总量引起。δEu为0.73～0.83，具有弱的负铕异常，表明该区石英闪长岩岩体经历了一定的斜长石分离结晶作用，或者说源区有一定的斜长石残留[11]。

微量元素质量分数见表3。在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图4b)上，该区石英闪长岩微量元素配分模式一致。相对于原始地幔，岩体明显富集大离子亲石元素(如U、Th、K、Ba、Rb)和Pb，尤其是Pb，达到原始地幔的100～1 000倍，明显亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti、P)，P和Ti的亏损可能是受到磷灰石分离结晶作用的影响。

表1 阿斯哈地区石英闪长岩主量元素分析结果

表2 阿斯哈地区石英闪长岩稀土元素分析结果

图3 阿斯哈石英闪长岩A/NK-A/CNK图(a)及w(SiO2)-w(K2O)图(b)Fig. 3 A/NK-A/CNK diagram (a) and w(SiO2)-w(K2O) diagram (b) of Asiha quartz diorite

样号wB/10-6RbBaThUTaNbPbSrPZrHfRb/Sr11ASY00395.67109.671.710.8110.5018.5558785.930.71.360.1711ASY00593.65887.451.220.649.8436.2523742.328.81.180.1811ASY006107.063516.801.770.699.9112.9558742.323.41.120.1911ASY008102.066913.402.350.639.9612.1563785.923.91.160.1811ASBY05122.060911.201.120.7111.5011.4491742.339.21.570.25

图4 石英闪长岩稀土元素球粒陨石标准化模式图(a,标准化值据Boynton，1984)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b,标准化值据Sun和Mcdonough，1989)Fig. 4 Chondrite-normalized REE patterns(a, chondrite values after Boynton, 1984)and primitive mantle-normalized trace element spide diagrams(b, primitive mantle values after Sun and Mcdonough, 1989) of Asiha diorite of Asiha diorite

4.2.3 锆石U-Pb定年

测试的锆石颗粒主要为长柱状、短柱状以及少量浑圆状锆石；长度为100～225 μm，宽度为55～110 μm，长宽比为1.5∶1～2.5∶1；多数锆石颗粒自形程度较好，部分发育断头晶，具有清晰的韵律环带结构，不发育震荡环带结构，具有岩浆结晶锆石特征(图5)[12]。34个分析点测试结果见表4。锆石的w(U)为(76.10～268.44)×10-6，w(Th)为(37.69～190.59)×10-6，Th/U值为0.48～0.94，该样品测定的锆石具有岩浆成因性质。在分析过程中，选择锆石环带边部打点，锆石的U、Th、Pb同位素成分数据及谐和年龄见表4。34个锆石点数据集中，均落在谐和线上及其附近(图6)，34个206Pb/238U分析数据的加权平均年龄为(238.4±1.6) Ma，MSWD=0.06；算术平均年龄值为(238.4±1.4) Ma，MSWD=0.057；二者接近(样品16、17、25、34、35、38在打点过程中锆石被打穿，故不采用这6个年龄数据)。其代表岩浆结晶年龄，表明其大约侵位于238.4 Ma。

图5 阿斯哈石英闪长岩部分锆石阴极发光照片Fig. 5 CL images of zircons from Asiha quartz diorite

图6 阿斯哈石英闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图及加权平均年龄Fig. 6 Zircon U-Pb concordia diagram and weighed age diagram from Asiha quartz diorite

5 讨论

5.1 岩体形成时代

本文LA-ICP-MS测定岩体成岩年龄约为238.4 Ma，岩石化学特征表示其形成与阿尼玛卿洋板块的俯冲作用有关。这一结果与刘成东等[13]、姜春发等[4, 14]、杨经绥等[15]区域上的研究一致。张德全等[16-17]认为柴北缘--东昆仑地区造山型金矿有一组成矿年龄是晚华力西--印支期(284～218 Ma)。阿斯哈地区该期岩体对金矿成矿具有重要作用。

5.2 岩浆源区和岩石成因分析

岩体w(SiO2)为60.45%～62.49%，铝饱和指数A/CNK=0.92～0.95(<1.1)；w(CaO)较高，为5.29%～5.97%(>3.7%)，K2O/Na2O=0.58～ 0.74(<1)，以上特征表明该岩体具有I型花岗岩特征[18]。磷灰石在I型和S型花岗岩浆中已被成功地用于区分I型和S型花岗岩类[19-23]，本文的数据显示该套岩体为弱过铝质岩石(A/CNK<1.1)，w(P2O5)很低(<0.19%)，具备I型花岗岩的特征。并且这种趋势还可以得到w(Y)-w(Rb)图解所表现出的正相关趋势的支持，因为富Y矿物不会在准铝质I型岩浆演化的早期阶段结晶出来，从而引起分异的I型花岗岩Y含量高，并与Rb含量呈正相关关系[24]。在A-C-F图解上也落入I型花岗岩区。以上特征说明该区岩体为I型花岗岩类。

该套岩体相对于原始地幔明显富集K、Ba、Rb等大离子亲石元素,以及LREE和活泼Th、U等不相容元素，相对亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素，且Ta、Nb和Ti具有明显的“TNT”负异常，显示出俯冲幔源岩石的成分特点[25-26]；也可能是岩浆受到地壳物质的混染，或者岩浆源区残留有富Ta、Nb和Ti的矿物造成“TNT”亏损[27]。

Rb/Sr值为0.17～0.25，介于上地幔值(0.034)与地壳的值(0.35)之间[28]；Nb/Ta值为12.96～16.20，介于地壳平均值(12.5～13.5)[29]和地幔平均值(17.5)[26]之间；另据刘成东等[17]对该区西部加鲁河两侧花岗闪长岩中角闪辉长岩包体的岩相学研究，证实为岩浆混合成因。据以上特征综合认为该区岩体具有壳幔混合的特点。

6 结论

1)岩体为中粗粒石英闪长岩，w(SiO2)为60.45%～62.49%，属钙碱性准铝质岩石。铝饱和指数、w(CaO)、K2O/Na2O、w(P2O5)等地球化学特征显示该岩体具有I型花岗岩的特征。其形成与阿尼玛卿洋板块的俯冲作用有关。

2)石英闪长岩明显富集U、Th、K、Ba、Rb等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素，具有明显的“TNT”负异常，显示出安第斯岩浆弧火成岩构造属性。岩石Rb/Sr和Nb/Ta值介于地壳和地幔之间，并广泛发育暗色微粒包体，表明岩浆的壳幔混合成因。

3)获得石英闪长岩岩浆锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄值为(238.4±1.6)Ma，算术平均年龄值为(238.4±1.4)Ma，代表岩浆的结晶年龄，为印支期；该期岩体对阿斯哈金矿床的形成具有重要作用。

笔者在野外工作期间，得到青海省有色地质矿产勘查局八队领导及技术人员等大力支持；西北大学大陆动力学实验室柳小明教授和弓化栋副教授在测试和数据处理过程中给予了有益的帮助；研究过程中导师长安大学钱壮志教授、西安地质调查中心宋忠宝研究员、张照伟博士、高永宝博士等提出很好的建议。在此表示衷心感谢。

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LA-ICP-MS Zircon Dating and Geochemical Characteristics of Quartz Diorite in Asiha Gold Deposit in East Segment of the Eastern Kunlun

Li Jinchao1,2，Jia Qunzi2，Du Wei1，Li Yazhi2，Kong Huilei2，Namkha Norbu1, Yang Baorong3

1.School of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi’an 710054, China 2.Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MLR,Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources, Xi’an 710054, China 3.No.8 Geological Team, Qinghai Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration，Xining 810007, China

The Asiha gold deposit is located in the eastern Kunlun uplift belt, and intrudes Jinshuikou Group in Proterozoic. The quartz diorite has closely spatio and temporal relationship with the gold mineralization in this area. The authors adopted LA-ICP-MS zircon dating, XRF and ICP-MS analysis for geochemical characteristics of the quartz diorite. The reasearch results indicate that the quartz diorite belongs to the calc-alkaline and metaluminous I type granite. The emplacement age of the intrusion is (238.4±1.4) Ma. REE patterns of different samples are basically in accordant, showing their comagmatic evolution. The quartz diorite is comparatively rich in LREE, with weak negative Eu anomalies, remarkably enriched in LILEs, depleted in HFSEs, with negative anomaly about TNT, which are similar to those of ligneous rock in Andean type continental margins. The fact that the values of Rb/Sr and Nb/Ta are between those of the crust and mantle, combined with widespread mafic microgranular enclaves, shows that the magma was derived from crust-mantle mixing source. In summary, the quartz diorite has the characteristics of I-type granite, formed in Indosinian, with crust-mantle mixing characteristics.

geochemistry；LA-ICP-MS zircon U-Pb dating；quartz diorite；Asiha；eastern Kunlun

2013-09-07

中国地质调查局地质大调查项目(1212010918044，12120113029000，1212011121089)

李金超(1976--)，男，博士研究生，高级工程师，主要从事区域成矿及成矿规律研究，E-mail:lijinchao0313@163.com

贾群子(1962--)，男，研究员，主要从事矿床学及成矿规律研究，E-mail:xajqunzi@126.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201404112.

10.13278/j.cnki.jjuese.201404112

P597

李金超，贾群子，杜玮，等. 东昆仑东段阿斯哈矿床石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学特征.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(4):1188-1199.

Li Jinchao，Jia Qunzi，Du Wei, et al. LA-ICP-MS Zircon Dating and Geochemical Characteristics of Quartz Diorite in Asiha Gold Deposit in East Segment of the Eastern Kunlun.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(4):1188-1199.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201404112.