新疆阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床Re-Os同位素年龄及地质意义

丁　欣，李建康，丁建刚，王　赛，刘永超，王　娴（.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京　0008；.中国地质科学院矿产资源研究所，国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京　0007；.新疆有色地质勘查局70队，新疆昌吉　800）

新疆阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床Re-Os同位素年龄及地质意义

丁欣1，李建康2，丁建刚3，王赛1，刘永超2，王娴1
（1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；2.中国地质科学院矿产资源研究所，
国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京100037；3.新疆有色地质勘查局701队，新疆昌吉831100）

阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床位于新疆阿尔泰成矿带，是同时产有花岗岩型和花岗伟晶岩型矿体的稀有金属矿床。为确定该矿床的成矿年龄，采用ICP-MS辉钼矿Re-Os同位素技术，测得白云母钠长石花岗岩带内6件辉钼矿样品的Re-Os等时线年龄为211.9±4.1 Ma，加权平均年龄为214.9±1.2 Ma，表明该矿床形成于燕山早期。同位素精确定年结果暗示阿斯喀尔特矿床上部似伟晶岩成矿带形成的主要机制可能是岩浆液态不混溶作用。

Re-Os同位素；稀有金属矿床；阿斯喀尔特；阿尔泰成矿带

0　引言

阿尔泰造山带分布着数以万计的伟晶岩脉，是我国稀有金属矿产成矿的集中区，成为我国锂、铍、铌、钽、宝石及白云母的重要产地［1-2］。该区稀有金属矿床具有规模大、矿物结构分带清晰、稀有金属顺序矿化等特点，其中有世界著名的可可托海稀有金属（Li-Be-Nb-Ta-Cs）超大型矿床和阿斯喀尔特Be-Nb-Mo等大型稀有金属矿床。查明这些矿床及相关岩体的成岩成矿时代不仅对于进一步研究区域成矿规律和指导找矿具有重要意义，而且对认识阿尔泰造山带的演化历史同样具有科学意义。

阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床位于阿勒泰清河县青格里河上游，是大型绿柱石-海蓝宝石的稀有金属矿床，同时伴有铌、钼矿化，该矿品位高，经济效益佳，共开采矿石11.2万t，BeO 972 t，是我国花岗岩型铍矿床的典型代表，在矿床学上有着重要的理论意义［2］。前人对矿床地质特征、年代学、地球化学和矿物学等方面做了不少工作，并取得了一定的研究成果［2-5］。例如，刘文政等［6］测得似伟晶岩中辉钼矿的加权平均年龄为229±3 Ma；王春龙等［7］获得矿区内白云母钠长石花岗岩、Be矿化的白云母钠长石花岗岩、条带状伟晶岩的锆石UPb加权平均年龄分别为219.2±2.9 Ma、222.6± 4.6 Ma和218.2±3.9 Ma，似伟晶岩的辉钼矿Re -Os年龄为218.6±1.3 Ma。尽管前人已经做了大量的定年工作，但是缺少白云母钠长石花岗岩带的成矿年龄。同位素定年可以用来研究矿床的形成机制［8］，因此，本文拟在补充阿斯喀尔特矿床白云母钠长石的辉钼矿Re-Os年龄的基础上，分析该矿床成矿熔体/流体的形成机制。

1　区域成矿背景

阿尔泰造山带是中亚造山带的重要组成部分，贯穿中国、蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦四国。该带位于西伯利亚板块西南缘与哈萨克斯坦-准噶尔板块北缘之间，北邻西萨彦岭古岛弧带，南侧以额尔齐斯深大断裂与准噶尔地块相接，是一条具有多大陆块体、岛弧和增生杂岩带特征，且多块体镶嵌，多缝合带拼接，多期造山，山盆耦合大地构造特征的显生宙增生型造山带，经历了古生代地壳双向增生和中新生带陆内造山等复杂而漫长的结构演化过程［9-11］。中国阿尔泰造山带由红山嘴-诺尔特断裂、康布铁堡-库尔特断裂和额尔齐斯断裂带可划分为北、中、南3个构造单元：北阿尔泰主要有泥盆纪和石炭纪沉积岩组成；中阿尔泰主要为震旦纪-泥盆纪深变质岩系以及二叠纪-奥陶纪侵入岩，可能存在前寒武纪基底；南阿尔泰主要有片麻岩和火山-沉积岩岩系组成［9-13］。阿尔泰伟晶岩主要分布在中、南阿尔泰构造单元内，总体呈NW方向展布，分为2个稀有金属成矿亚带（哈龙-清河成矿亚带和加曼哈巴-大喀拉苏成矿亚带），9个伟晶岩矿集区（图1）。

图1　阿尔泰造山带地质简图与伟晶岩矿集区分布图 （据文献［2，14］修改）Fig.1　Geological sketch map of the Chinese Altai orogeny belt and distribution of pegmatite field

2　矿区及矿床地质特征

阿斯喀尔特矿区主要出露的地层为中-上奥陶统哈巴河群的石英-云母片岩、黑云母片麻岩和混合岩以及第四纪堆积物。矿区的主要构造线方向为北北西向（310°～330°）。岩浆活动频繁，发育各类侵入岩，占总面积的60%～80%，岩体侵入顺序依次为加里东期英云闪长岩、海西晚期似斑状黑云母花岗岩、海西晚期似斑状二云母碱长花岗岩和海西晚期白云母钠长石花岗岩，其中白云母钠长石花岗岩是成矿母岩、似斑状黑云母花岗岩是主要的赋矿围岩［2-3］。

阿斯喀尔特铍矿是由原生矿和次生砂矿两部分组成，原生矿化可分为花岗岩型和伟晶岩型两种类型，产于钠长石化白云母花岗岩岩株顶部，是主要的矿石来源。阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床的下部为Be、Nb、Mo矿化的细粒白云母花岗岩，矿化厚度约50 m，再向下依次为未矿化的二云母花岗岩和黑云母花岗岩。上部为似伟晶岩型海蓝宝石矿体，中心最大厚度50 m，最大长度265 m。该似伟晶岩型矿体具有伟晶岩的典型结构分带，自上而下分为含绿柱石的白云母-微斜长石-钠长石伟晶岩带、含绿柱石和海蓝宝石的上部白云母-石英带、块体石英带、含绿柱石和海蓝宝的下部白云母-石英带、条带状白云母-石英-钠长石带（图2）。

3　样品采集与测试方法

图2　阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床地质图（据文献［2-3］修改）Fig.2　Geological map of the Asikaerte Be-Nb-Mo deposit

3.1样品采集与描述

本次用于Re-Os同位素分析的6件辉钼矿样品采自矿区地表，产于细粒白云母钠长石花岗岩带，辉钼矿呈斑点状分布于细粒花岗岩内，将样品粉碎至0.2～0.3 mm（80～60目），在双目镜下分选至纯度达到99%以上，并用玛瑙钵研磨至0.1 mm（200目）。

3.2分析方法

辉钼矿Re-Os同位素分析在国家地质实验测试中心Re-Os同位素年代学实验室完成。采用Carius管分解样品、蒸馏分离锇、萃取分离铼、质谱测定4个步骤完成。Re-Os同位素的分析原理及详细流程参照相关文献［15-16］。

采用美国TJA公司生产的电感耦合等离子体质谱仪TJA X-series ICP-MS测定Re和Os的同位素比值，用185监制Re，对于Re选择质量数186、187；用190监制Os，对于Os选择质量数186、187、188、189、190、192；普通的Os是通过原子量表和同位素丰度表，通过Re-Os测量比值计算得出，Re-Os含量的不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品的同位素比值测量误差。模式年龄的不确定度包括衰变常数的不确定度（1.02%），置信度为95%。实验采用国家标准物质 GBW04435（HLP）为标样，分析标样（HLP）Re和187Os及模式年龄都与参考的标准值在误差范围内非常一致（表1），说明本次辉钼矿的Re -Os分析数据是准确可靠的。

图3　阿斯喀尔特矿床所测样品的手标本及镜下照片Fig.3　Phographs of samples from Asikaerte ore deposit

4　分析结果

新疆阿斯喀尔特6件辉钼矿样品的Re-Os同位素分析数据列于表2，辉钼矿的Re含量较高，介于50.37×10-6～105.7×10-6，187Re为31.66×10-6～66.41×10-6，187Os介于114.4×10-9～238.2× 10-9，Os（普）介于0.014 8×10-9～0.015 7×10-9，远远低于放射成因的187Os。6件样品的Re-Os同位素的模式年龄非常接近，介于212.9±2.9 Ma～216.5±3.1 Ma，加权平均年龄为214.9±1.2 Ma，MSWD=0.69（图4）。采用Isoplot软件［17］对辉钼矿样品数据进行等时线拟合，6件辉钼矿样品分析数据均在一条直线上，获得的等时线年龄为211.9 ±4.1 Ma，MSWD=0.76（图5），与模式年龄加权平均值在误差范围内一致。

表1　标样（HLP）辉钼矿的Re-Os测试结果及标准值Table 1　Cetificated values and analytical data of Re-Os isotope for molybdenite standard sample（HLP）

表2　新疆阿斯喀尔特铍矿中辉钼矿Re-Os同位素测试结果Table 2　Re-Os isotope data for molybdenite from the Asikaerte Be deposit

5　讨论

图4　阿斯喀尔特铍矿辉钼矿Re-Os模式年龄加权平均值Fig.4　Weighted average of molybdenites form the Asikaerte Be-Nb-Mo deposit

图5　阿斯喀尔特铍矿辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄Fig.5　Molybdenite Re-Os isochron age of the Asikaerte Be-Nb-Mo deposit

近年来，ICP-MS辉钼矿Re-Os定年法已经发展成为获取高精度成矿年龄的有效手段［15］，本次获得的辉钼矿Re-Os年龄是对成矿时代的有效确定，测试获得的Re-Os加权平均年龄为214.9± 1.2 Ma，拟合得到的等时线年龄为211.9±4.1 Ma，两者在误差范围内一致。前人的研究表明，矿区白云母钠长花岗岩、Be矿化白云母钠长花岗岩及条带状伟晶岩的锆石U-Pb年龄分别为219.2±2.9 Ma、222.6±4.6 Ma与218.2±3.9 Ma，似伟晶岩的辉钼矿Re-Os年龄为218.6±1.3 Ma［7］（表3）。这些年龄与本文定年结果均表明，阿斯喀尔特矿床形成于燕山早期，也与造山带内其他稀有金属元素矿床的成矿时代基本一致［18-21］；但是，它们均早于本文测得的白云母钠长石花岗岩的辉钼矿Re-Os年龄，这些差异是同位素定年体系的封闭温度不同和定年地质体不同造成的。

锆石U-Pb体系的封闭温度为（850±50）℃［22］，辉钼矿Re-Os体系的封闭温度为500℃［23］。如上所述，在阿斯喀尔特矿床，似伟晶岩的辉钼矿Re-Os年龄大于白云母钠长石花岗岩的辉钼矿Re -Os年龄，与锆石U-Pb年龄接近。这种现象说明，似伟晶岩的成矿熔体/流体较早地自花岗岩浆分异出来，分离温度甚至接近锆石U-Pb体系的封闭温度（850±50）℃。一般而言，成矿熔体/流体自岩浆的分异机制有岩浆结晶分异和岩浆的液态不混溶作用。近年来，Thomas等［24-26］对岩浆液态不混溶作用进行了比较深入的研究。他们对德国Ehrenfriedersdorf岩体的熔体包裹体研究表明，在100 MPa条件下，富挥发分花岗岩浆在温度低于700℃时会发生不混溶作用，花岗岩浆分离出富挥发分、碱性金属的熔体和贫挥发分的硅铝质熔体，二者可以在分离后单独演化［26-27］。实验研究进一步表明，在300～400 MPa条件下，富挥发分和稀碱金属的花岗岩浆发生不混溶作用的边界温度是660～702℃［28］。因此，岩浆液态不混溶作用可以发生在较高的温压条件。这与同位素定年结果推测出的岩浆分异温度接近，本文推测岩浆液态不混溶作用可能是阿斯喀尔特矿床上部似伟晶岩成矿带形成的主要机制。

表3　阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床各地质体形成时代Table 3　Ages of different geologic body of Asikaerte Be-Nb-Mo deposite

6　结论

对阿斯喀尔特矿床中辉钼矿的Re-Os同位素定年，得到辉钼矿Re-Os等时线年龄为211.9± 4.1 Ma，加权平均年龄为214.9±1.2 Ma，与阿尔泰造山带稀有金属大规模聚集成矿的高峰期一致，主要形成于燕山早期。阿斯喀尔特上部似伟晶岩成矿带的形成机制与岩浆的液态不混溶作用有关。

致谢：在样品的整理和资料的搜集过程中得到邹天人老师的指导和帮助，实验工作得到了国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室李超博士的帮助，在此一并表示衷心感谢。

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Molybdenite Re-Os isochron age and geological implication in Asikaerte Be-Nb-Mo deposit of Xinjiang

DING Xin1，LI Jian-kang2，DING Jian-gang3，WANG Sai1，LIU Yong-chao2，WANG Xian1
（1.School of the Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment，Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.No.701 Geological Team of Xinjiang Geoexploration Bureau for Nonferrous Metals，Changji 831100，China）

The Askaerte Be-Nb-Mo deposits，located in Altai orogeny belt of Xinjiang，develop both granite-type and pegmatite-type minerallization.In order to determine the age of mineralization，6 molybdenum-bearing samples on the muscovite-albite granite were selected for precise dating through ICP-MS molybdenite Re-Os isotopic measurement，and yielded isochron age of 211.9±4.1 Ma，a weighted average age of 214.9±1.2 Ma，indicating that the deposit was formed in the Early Yanshanian.Istope dating suggests that the ore-forming mechanism of the upper pegmatite metalogenic belt of Askaerte may be liquid immiscibility of granitic magma.

Re-Os isotope；rare mental deposite；Asikaerte；Altai metallogenic belt

P597.3；P618.7；P618.6

A

1674-9057（2016）01-0060-06

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.009

2015-10-20

国家自然科学基金项目 （41372088）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目 （K1409）；中国地质大调查项目 （1212011220805）

丁欣 （1989—），女，硕士研究生，地球化学专业，dxin_eyeg@sina.com。

李建康，博士，教授级高工，Li9968@126.com。

引文格式：丁欣，李建康，丁建刚，等.新疆阿斯喀尔特Be-Nb-Mo矿床Re-Os同位素年龄及地质意义［J］.桂林理工大学学报，2016，36（1）：60-65.