金鸿山铜钼矿床赋矿岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及意义

2019-04-18袁海潮郭文波李大吉石明科

有色金属（矿山部分） 2019年2期

刘军，袁海潮，郭文波，刘敏，黄波，李大吉，石明科

(1. 西安西北有色物化探总队有限公司，西安 710068；2. 贵州有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州都匀 558000)

阿尔金断裂带是分割塔里木地块与柴达木地块的断裂构造(图1)，是塔里木地块漫长地质演化中拉张、裂解、碰撞等构造活动产物[1]；沿阿尔金走滑断裂发育有一系列和钾质碱性岩密切共生的铜钼(金、银、镍等)矿床。由于赋矿岩体普遍发生蚀变，因而需要用一种既能精确定年又抗后期热液事件干扰的定年方法测定赋矿岩体的形成时代。锆石U-Th-Pb定年可精确测定形成时代[2-9]，而锆石化学性质稳定性强及锆石中Pb扩散的封闭温度较高；因此，本文用锆石LA-ICP-MS U-Pb法定年分析赋矿岩体形成时代，对深入了解青藏高原北部边缘与钾质碱性岩有关矿床时空分布特征及阿尔金走滑断裂活动有着重要意义。

1 地质概况

赋矿岩体在区域大地构造位于秦祁昆中央造山系的阿尔金构造带(Ⅱ)和柴达木—西秦岭微地块，柴达木地块与阿尔金构造带交界处(图1)，区内构造活动复杂，阿尔金断裂从工作区北西部穿过，岩浆活动强烈，主要为加里东期中酸性侵入岩。

图1 金鸿山构造背景略图Fig.1 Tectonic setting in the Jinhongshan1—地层界线；2—断层及其编号；3—推测断层；4—工作区范围；F1—阿尔金山北缘断裂;F2—阿尔金断裂；Ⅰ-1—塔里木东南新生代断陷盆地；Ⅰ-2—阿尔金北缘地块；Ⅱ-1—红柳沟-拉配泉加里东期结合带(阿尔金构造带)；Ⅱ-2—索尔库里新生代走滑拉分盆地(阿尔金构造带)

柴达木地块是一个夹持在祁连山(南)和昆仑山(北)褶皱带之间的前震旦纪地块，其西北侧以阿尔金断裂带与塔里木地块相邻，向东插入西秦岭带。主体部分被中、新生界地层所覆盖，较老的基岩露头只在盆地北缘见到。地块基底为元古界的变质基底，从下至上为角闪质混合岩、斜长角闪岩等各种片岩及大理岩等三个岩组。盖层为震旦系紫红色砂砾岩、砂页岩夹冰碛岩及白云岩。阿尔金断裂带既是衔接不同大地构造单元的老断裂，又是切割不同地貌单元的新活动断裂，具多期性活动的特点。

区内地层以元古界分布最广，其次为侏罗系地层，少量石炭系和古近系—新近系地层。元古界由蓟县系(Jx)和青白口系(Qb)组成，碳酸盐岩—碎屑岩建造经过不同变质程度的一系列变质岩；石炭系(C)为碎屑岩—碳酸盐岩建造；侏罗系(J)地层中、下侏罗统为陆相含煤沉积，上侏罗统为红色建造；古近系(E)—新近系(N)为一套以碎屑岩为主的沉积建造。

2 岩石学特征

金鸿山位于工作区北西部，阿尔金断裂南侧，岩体由石英闪长岩、闪长岩、及少量二长花岗岩等组成，主要呈岩株侵入蓟县系索尔库里群斯米尔布拉克组地层中，地表出露约10 km2，由于靠近阿尔金断裂，普遍发生变质作用和破碎变形等现象。

1)碎裂细粒石英闪长岩：灰色，主要为细粒结构、变余细粒半自形粒状结构，块状构造，具脆性变形，部分矿物破碎细粒化，光性异常，呈碎裂结构(图2)。主要由斜长石、少量角闪石、石英及微量金属矿物等组成；斜长石65%～70%，多为破碎后的它形粒状，粒径0.5～2 mm，发生了绢云母化，边部颗粒0.1～0.3 mm，分布较均匀。角闪石15%～20%，粒径0.5～2 mm，绿色柱粒状，杂乱分布，少数有破碎现象。石英10%～15%，粒径0.5～3 mm，变形后为细小粒状集合体，强波状消光。

2)细粒暗色闪长岩：灰绿色，主要为半自形粒状结构，块状构造及微显片理构造(图3)。主要为角闪石，其次为斜长石，少量斜辉石、榍石及微量金属矿物等；角闪石约为55%，多呈半片形近等粒状，粒径0.15～0.8 mm，多数0.2～0.4 mm，长径略显定向,颗粒较粗,包裹有细粒斜长石；斜长石约占35%，它形近等粒状,一般0.1～0.4 mm，分布于角闪石粒间；斜辉石，它形粒状，粒径0.2～0.5 mm，零星散布于角闪石粒间，约为2%；榍石，微呈隐晶状集合体，少见它形细粒状，粒径<0.05 mm，集合体呈稀散分布，约占3%～5%。

图2 碎裂石英闪长岩40Xd=5 mm正交Fig.2 Broken quartz diorite 40Xd=5 mm orthogonal(incanus is plagioclase，brilliant is amphibole)(灰白色是斜长石，暗色是角闪石)

图3 细粒暗色闪长岩单偏光×50Fig.3 Fine dark diorite monopolarization×501—角闪石；2-斜长石；3-辉石；4-金属矿物

3)碎裂细粒角闪二长花岗岩：灰色，细粒结构、变余细粒花岗结构、碎裂结构，块状、片麻状构造。主要由钾长石、斜长石和少量石英、角闪石等组成；矿物多破碎，但碎粉物者较少，呈碎裂结构。钾长石和斜长石含量相当，约占60%，并发生了绢云母化，破碎后呈它形粒状，呈碎粒集合体状，粒径0.2～2 mm，杂乱分布。石英占15%～20%，呈碎粒状，粒径0.1～1 mm，具波状消光，呈集合体状散布。角闪石含量约为5%，呈它形粒状，绿色，粒径0.5～2 mm，呈大致的条带状分布。碎粉物约占10%～15%，成分是长英质，粒径小于0.05 mm，呈条带状分布，少数散布于长石之间。

金鸿山铜钼矿赋矿岩体为石英闪长岩，主要由斜长石、少量角闪石、石英等组成，微量矿物有磁铁矿、锆石及金属矿物等；矿化主要为细脉浸染状产于石英闪长岩接触带中；本次用于同位素测试的样品采自于金鸿山北坡分布面积较大的石英闪长岩，以确保样品代表性。

3 赋矿岩体锆石LA-ICP-MS定年

分析样品质量约5 kg，先在实验室将样品粉碎至80～100目，经常规浮选和磁选方法分选后得到约200粒锆石。在双目镜下选出晶型较完好的锆石作为测定对象。将锆石样品置于DEVCON环氧树脂中，待固结后拋磨至锆石粒径的大约二分之一，使锆石内部充分暴露，然后进行锆石显微(反射光和透射光)照相、CL显微图像研究及U-Pb定年分析。

锆石的阴极发光(CL)照相在西北大学大陆动力学实验室完成。测试点的选取首先根据锆石反射光和透射光照片进行初选，再与CL照片对比，力求避开内部裂隙和包裹体，以获得尽可能准确的年龄信息。

LA-ICP-MS法锆石U-Pb年龄测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，测试仪器为Agilent 7500型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器以及MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统。激光束斑直径为30 μm，激光剥蚀样品的深度为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 SRM 610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4～5个测点的样品测定，加测标样一次。在15～20个锆石样品分析点前后各测2次NIST SRM 610。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为标准物质，元素含量采用NIST SRM 610作为外标，29Si作为内标；同时采用Glitter 4.0程序对锆石的同位素比值、元素含量及U-Pb表面年龄进行计算，并按照Andersen(2002)的方法，用LAM-ICP-MS Common Lead Correction 3.15对其进行了普通铅校正[10]，年龄计算及谐和图采用Isoplot 3.0完成。

石英闪长岩中锆石呈无色透明柱状，本文分析了30个锆石分析点，其中4个分析点谐和度小于90%，在计算年龄时排除表1，一个分析点明显小于其它锆石主要年龄，被认为属铅丢失，在计算时也排除。锆石中Th/U比值为0.22～0.70，平均0.57，为典型岩浆锆石[11]，锆石年龄数据集中于461.9～482.5 Ma，得出该样品的谐和年龄值为(475.4±3.9) Ma，加权平均年龄为(475.1±2.3) Ma(图4)。

表1 锆石LA-ICP-MS U-Pb法测定数据

图4 金鸿山序列侵入岩锆石年龄谐和图Fig.4 Zircon concordia diagram for Jinhongshan

4 讨论

金鸿山铜钼矿赋矿岩体中锆石晶形完好，阴极发光(CL)图环带构造发育，不同环带测得的年龄在误差范围内基本一致(图2)，表明不同颜色锆石是同一时期形成，锆石明、暗分明环带可能主要由于U、Y含量不同造成[11]。

金鸿山北坡赋矿石英闪长岩体锆石U-Pb年龄为(475.4±2.3) Ma，MSWD:2.5。表明石英闪长岩主要为加东期形成，沿阿尔金走滑断裂带分布的一系列含矿及非矿岩体，我们获得的赋矿岩体锆石年龄与王永和获得的阿尔金山断裂上测试的石英闪长岩(465.4±2.9) Ma[1，12-13]，在误差范围内一致，表明沿阿尔金断裂发生了强烈的加里东期岩浆活动。

阿尔金断裂走向北东东，长度超过1 600 km，累计错位达400 km，形成于元古代，切穿了岩石圈地幔，具多期活动特点，是塔里木地块和柴达木地块漫长的地质演化中拉张、裂解、碰撞等构造活动的产物[1，13-14]。由于阿尔金断裂带切穿了岩石圈地幔，加里东期板块俯冲—碰撞引起软流圈并沿切穿岩石圈地幔的阿尔金断裂带上涌和部分岩石圈熔融[12]，沿断裂带形成一系列加里东期赋矿与非赋矿岩体，因此，沿阿尔金断裂带分布的金鸿山赋矿岩体岩浆作用与板块俯冲—碰撞的构造环境有关。