东昆仑造山带东段那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩形成时代、地球化学特征及其构造背景与金矿化关系

卢寅花 王力 盛建华 李良

摘要： 东昆仑造山带地处青藏高原东北部，是中国青藏高原的主要造山带之一，是研究与原特提斯洋闭合相关的岩浆活动和地球动力学过程的理想地区。那更龙洼金矿床位于东昆仑造山带东南部，为典型的中温热液脉型金矿床。通过对那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩进行岩石学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学的研究，探讨其成因类型和源区，并还原其地球动力学背景，在此基础上论述其与金矿化的关系。结果表明：富闪镁铁质岩侵位于424.5 Ma±2.4 Ma，为晚志留世岩浆活动产物;具有低SiO2、高Al2O3、高镁指数等特点，揭示了其幔源属性;具有高K2O的特点，属于高钾钙碱性—钾玄岩系列;强烈富集轻稀土元素，亏损重稀土元素（w（La）N/w（Yb）N值为33.24～52.14）; 富集大离子亲石元素（Rb、Ba、K、Pb），相对亏损部分高场强元素（Nb、Ta、Ti、Zr、Hf），揭示了其地幔源区已经被流体广泛交代。综上，认为富闪镁铁质岩为俯冲流体交代岩石圈地幔部分熔融的产物。结合区域上其他岩浆和沉积记录等地质证据，认为富闪镁铁质岩是原特提斯洋闭合后俯冲板片断离引发的强烈伸展构造背景下的产物，这一强烈后碰撞伸展背景为含金地幔流体的向上运移提供了必要的热力学和动力学条件。

关键词：东昆仑造山带;那更龙洼金矿区;富闪镁铁质岩;锆石U-Pb定年;岩石地球化学

中图分类号：TD11 P618.51 文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）11-0005-11 doi：10.11792/hj20201102

引 言

东昆仑造山带地处青藏高原东北部，大地构造位置处于古亚洲与特提斯构造域交汇处，柴达木地块与巴颜喀拉构造带之间，东被温泉断裂截断，西至阿尔金断裂，是中国中央造山带秦祁昆褶皱系的一部分[1]。东昆仑造山带内有3条东西向深大断裂，从北向南依次为昆北断裂、昆中断裂、昆南断裂。东昆仑造山带被昆北断裂和昆中断裂分为东昆南、东昆中、东昆北构造单元[2-3]。自显生宙以来，东昆仑构造带发生了两期大规模构造运动，分别是早古生代加里东运动（原特提斯洋演化）和晚古生代—早中生代古特提斯洋演化[4]。针对东昆仑构造带，相关学者已进行了一系列研究工作，然而前人研究成果主要聚焦于区域中广泛分布的花岗岩上，而对镁铁质岩关注较少，尤其是该构造内广泛分布的基性脉岩群;其地幔源区是否经历了地幔交代作用，熔体交代还是流体交代;在地球动力学演化和转变过程中，陆下岩石圈地幔发生了怎样的改造作用;此外，原特提斯洋在东昆仑造山带演化的具体过程主要建立在大量花岗岩研究的基础上，而关于镁铁质岩方面的地质证据较少。引人注目的是，东昆仑地区镁铁质岩往往与热液脉型金矿床具有密切的时空联系[5]，然而二者的内在联系仍然不明确。综上，针对那更龙洼金矿区出露的富闪镁铁质岩开展地球化学和年代学研究具有一定的科学意义和必要性。本文对东昆仑造山带东段那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩进行了地球化学及锆石U-Pb年代学研究，不仅为区域内富闪镁铁质岩的研究提供了新的基础资料，也为探讨地幔物理化学过程提供新的启示，对区域地球动力学演化过程研究亦能起到促进作用。

1 区域地质背景

东昆仑造山带位于青藏高原北部柴达木盆地与巴颜喀拉—松潘—甘孜地体之间（见图1-A），阿尔金断裂和西昆仑造山带以东，西秦岭以西。以昆南断裂、昆中断裂和昆北断裂为界，东昆仑造山带可以进一步划分为东昆中花岗岩隆起带、东昆北加里东弧后断裂带和东昆南复合拼接带[6]。那更龙洼金矿床位于东昆仑造山带东段（见图1-B），处于昆北断裂与昆中断裂之间，隶属于东昆中花岗岩隆起带。区域内花岗岩广泛分布，形成了规模巨大的花岗岩复式岩基，其形成时代以加里东期和印支期为主。镁铁质—超镁铁质岩出露有限，一般以小岩株或岩脉群的形式发育，主要受控于区域断裂。

区域内地层出露较为简单，祁漫塔格北带和东昆中花岗岩隆起带的前寒武纪基底以金水口岩群为主，金水口岩群可进一步划分为古元古界白沙河组和中元古界小庙组[7-8]。其中，白沙河组（1.8～2.2 Ga）主要由角闪岩相到麻粒岩相变质副片麻岩、混合岩、片岩、角闪岩和大理岩组成，小庙组（1.2～1.7 Ga）主要由绿片岩相交代变质大理岩、角闪岩相片麻岩、绿片岩和石英岩组成[7，9-10]。

区域内断裂较为发育，以压性或压扭性断裂为主，次为张性和扭性断裂。按断裂展布方向可分为3组： 近东西向断裂、北西向断裂和北东向断裂。其中，昆中断裂是区域内最大的断裂，走向近东西，其北侧中酸性岩体成带出现，南侧中酸性岩体零星分布。该断裂地表倾向北，倾角60°左右，是早元古代末期生成的超岩石圈断裂，在加里东期、海西期、印支期和燕山期均有不同程度活动。

区域内岩浆活动强烈，岩浆岩发育，受区域性断裂控制明显。已查明侵入岩的形成期有前加里东期、海西期、印支期、燕山期。岩性从超基性到中性、酸性均有出露，且以海西期中酸性侵入岩为主，出露最广泛的为花岗闪长岩和花岗岩，次为闪长岩、石英闪长岩及斜长花岗岩等，多沿断裂分布。部分侵入岩出露于断裂的汇聚部位，且横切断裂。区域内火山活动强烈，中酸性火山岩分布广泛，火山活动受北北西向断裂控制，呈北北西向展布，成岩时代以晚三叠纪为主，主要为中酸性火山岩。

2 矿区地质概况

矿区地层出露较为简单，主要为古元古界白沙河组及第四系（Q）。白沙河组岩性主要为混合片麻岩（Pt1bmg）、片麻岩（Pt1bgn）、混合岩（Pt1bmi）和大理岩（Pt1bmb）（见图2）;第四系主要为松散沉积物，广泛分布于山谷和河床中。矿区断裂发育，走向主要为北西西向、北东向，断裂两侧岩石破碎严重，其内蚀变发育，共同构成了破碎蚀变带。矿区内岩浆岩不发育，局部出露富闪镁铁质岩。富闪镁铁质岩呈脉状平行产出，走向北西，产于沙河组和断裂裂隙中。

矿区共圈出3条金矿体、2条金矿化体和1条铜矿体。其中，金矿体和金矿化体均呈透镜状、似层状产出，最高金品位为2.31×10-6，产于破碎蚀变带内的石英脉中，蚀变矿化主要为黄铁矿化、褐铁矿化、硅化，局部发育孔雀石化。矿石类型主要为黑云母片岩型。矿石结构主要有鳞片粒状变晶结构、半自形粒状结构，矿石构造主要有片麻状构造、块状构造、细脉状构造、浸染状构造。金属矿物主要為黄铁矿，少量毒砂、褐铁矿、孔雀石;非金属矿物有石英、绿泥石、斜长石、角闪石等。围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化。空间上，那更龙洼金矿区矿（化）体与富闪镁铁质岩株或岩脉有密切关系，岩脉局部发育热液蚀变，富闪镁铁质岩发育处矿（化）体亦发育，产状相似，走向平行，倾向一致。近矿的富闪镁铁质岩发生蚀变矿化，表现出成矿期岩脉特征。

3 样品岩相学特征及处理分析方法

3.1 样品岩相学特征

本次研究的富闪镁铁质岩均取自那更龙洼金矿区，取样位置见图2。其中，用于锆石U-Pb年龄分析的样品1件，编号为NGLW-TC36P-N1;用于岩石地球化学分析的样品共5件，编号为NGLW-TC36P-Y1-1～5。新鲜富闪镁铁质岩呈灰黑色，中 粒结构，块状构造。显微镜下观察，富闪镁铁质岩主要由斜长石（30 %）、角闪石（30 %）、黑云母（含量约25 %）、石英（含量约15 %）（见图3）等组成。角闪石晶体呈自形—半自形粒狀，斜长石晶体呈板状，大部分晶体已形成次生蚀变，主要被绢云母、绿泥石交代，呈交代残留结构。样品发育有明显的碳酸盐化、高岭土化、绢云母化。

3.2 样品处理及分析方法

锆石挑选及制靶工作在河北省廊坊市区域地质调查研究所完成，采用标准重矿物分离技术分选。 制靶完成后，对锆石进行阴极发光（CL）照相。锆石U-Pb测年在北京 燕都中实测试技术有限公司完成，采用的激光剥蚀束斑直径为30 μm， 激光剥蚀样品深度为0～20 μm;采用氩气作为剥蚀物质的载气，以国际标准锆石91500为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM610为外标，29Si为内标元素（锆石中SiO2质量分数为32.8 %）[11];普通铅校正具体方法见文献[12];同位素比值及元素含量计算采用ICP-MS DATECAL 程序[13-14]完成;年龄计算及谐和图的绘制利用Isoplot软件[15]完成。

样品的主量元素、微量元素及稀土元素的分析测试工作在北京燕都中实测试技术有限公司完成。主量元素的测试为先将一定量磨成粉末的样品加入Li2B4O7助熔剂混合，并用融样机加热至1 150 ℃，使其在金铂坩埚中熔融成均一玻璃片体，采用X射线荧光光谱法进行测试，误差小于1 %。微量元素及稀土元素的测试为将一定量200目粉末样品放入聚四氟乙烯溶样罐中，在干燥箱中将高压消解罐保持在190 ℃，取出后将溶液定容，之后上机测试，采用电感耦合等离子体质谱法进行测试，误差小于5 %，部分挥发性元素及含量极低元素的分析误差均小于10 %。

4 样品测试结果

4.1 锆石U-Pb年龄

富闪镁铁质岩锆石阴极发光（CL）图像见图4。锆石自形程度较好，呈近等轴粒状，长宽比值为1.5～2.0，可见典型的岩浆锆石振荡环带[16-17]。 锆石U-Pb测年结果见表1、图5。锆石中w（U）为101×10-6～ 1 439×10-6，w（Th）为14×10-6～207×10-6， w（Th）/w（U）值0.02～1.08，具有岩浆锆石特征[18]。 锆石206Pb/238U年龄为（415.0±4.0）～（436.0±4.0）Ma， 加权平均年龄为 424.5 Ma±2.4 Ma（MSWD=2.1）。因此，那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩结晶年龄为424.5 Ma±2.4 Ma，属于晚志留世岩浆活动产物。

4.2 岩石地球化学特征

4.2.1 主量元素

富闪镁铁质岩主量元素分析结果见表2。

富闪镁铁质岩的w（SiO2）为48.53 %～52.15 %，全碱（ALK）质量分数为5.36 %～6.13 %，平均值为5.82 %，w（Al2O3）为12.74 %～14.14 %，w（TFeO）为6.73 %～7.44 %，w（MgO）为5.73 %～6.57 %，镁指数（Mg#）为58.88～62.40。在TAS图解（见图6）上，样品多数落在二长辉长岩区域内。在w（SiO2）-w（K2O）图解（见图7）中，样品落在钾玄岩系列和高钾钙碱性系列区域内，表明富闪镁铁质岩属于高钾钙碱性—钾玄岩系列岩石。

4.2.2 稀土元素与微量元素

富闪镁铁质岩稀土元素与微量元素分析结果及特征值见表3。

富闪镁铁质岩的稀土元素质量分数为491.55×10-6～840.64×10-6。稀土元素球粒陨石标准化配分模式图（见图8-a））显示，曲线右倾，轻、重稀土元素分异明显。w（La）N/w（Yb）N值为33.24～52.14，w（LREE）/w（HREE）值为15.33～19.77，表明富闪镁铁质岩强烈富集轻稀土元素，亏损重稀土元素。

在微量元素原始地幔标准化蛛网图（见图8-b））上，富闪镁铁质岩微量元素配分曲线近一致，显示出同源岩浆演化的分异特征，富集大离子亲石元素（Rb、Ba、K、Pb），相对亏损部分高场强元素（Nb、Ta、Ti、Zr、Hf），显示具有弧岩浆岩特征。

5 讨 论

5.1 岩浆源区

考虑到样品具有大量含水矿物角闪石，活性元素可能会影响岩浆源区的识别。利用易迁移的痕量元素（w（Rb）、w（Rr）、w（K）、w（Ba））-w（LOI）图解（见图9），揭示K、Ba、Rb和Sr没有明显的线性关系。因此，排除这些元素的迁移影响后，可以利用这些不移动元素来讨论富闪镁铁质岩的成因。

岩浆地壳混染对元素比率的影响也可能是存在的，基性岩浆在陆壳中上升的过程中或多或少会遭受同化混染作用[19]， 岩石样品具有高镁指数（58.88～62.40）、高V（w（V）为174.61～211.54）、高Cr（w（Cr） 为176.64～288.85）特征，表明富闪镁铁质岩没有经受明显的同化混染作用。此外，所有样品显示低而恒定的w（Lu）N/w（Yb）N值（0.13～0.14），类似于幔源岩浆（0.14～0.15），明显低于大陆地壳（0.16～0.18）[20]，排除了岩浆演化过程中遭受明显的地壳混染作用，因此同化混染作用并不是岩浆演化的主要机制。虽然样品中Nb、Ta的亏损可以由地壳混染造成，但由于Zr、Hf的亏损排除了这种可能。因此，富闪镁铁质岩富集大离子亲石元素和相对亏损部分高场强元素并不是由于地壳混染造成的，而是反映了地幔源区的性质。

在探讨原始岩浆源区之前，还应考虑结晶分异作用。富闪镁铁质岩w（MgO）与w（Cr）、w（Ni）呈正相关（见图10-a、b），说明镁铁质矿物发生结晶分异;w（CaO）/w（Al2O3）值随着w（SiO2）的增加而减少（见图10-c），表明单斜辉石发生分离结晶;w（SiO2）和w（TFeO）呈负相关（见图10-d），表明角闪石发生了结晶分异。Eu和Sr显示微弱负异常，排除了斜长石分异的可能。Ti、Fe氧化物的分异和磷灰石的出现，表明随w（SiO2）的增加，w（TiO2）和w（P2O5）逐渐降低（见图10-e、f）。

富閃镁铁质岩具有高镁指数、高Cr、Ni的特点，表明其源区是地幔而不是地壳[21]。富集大离子亲石元素和轻稀土元素，相对亏损部分高场强元素，表明富闪镁铁质岩具有岛弧岩浆岩的特点[22]， 这一点与洋中脊（N-MORB）和洋岛（OIB）明显不同[23-25]。例如：富闪镁铁质岩具有高w（Th）/w（Nb）PM（10.24～11.49）值， 这与N-MORB和OIB（w（Th）/w（Nb）PM<1）明显不符， 说明富闪镁铁质岩岩浆并非来自于OIB和N-MORB源区[26]。富闪镁铁质岩大离子亲石元素和轻稀土元素的富集，表明幔源岩浆经历了与含水流体渗透作用相关的交代变质作用[21，27]。在w（Th）/w（Yb）-w（Nb）/w（Yb）图解（见图11-a））上，样品明显偏离MORB-OIB演化线，说明富闪镁铁质岩来自于俯冲交代改造的富集地幔源区[28];在w（Nb）/w（Zr）-w（Th）/w（Zr）图解（见图11-b））上，样品具有靠近流体俯冲交代的趋势。综上，富闪镁铁质岩岩浆有含水流体进入地幔源区[29]。

此外，富闪镁铁质岩具有变化范围较大的w（Ba）/ w（Th）值（42.47～94.48）和相对稳定的w（Th）/w（Nb）值（1.22～1.37），富闪镁铁质岩是在岩石圈地幔被俯冲板片流体交代的环境下，小比例部分熔融的产物[29-30]。

5.2 构造环境与金矿化的关系

根据区域地质背景，东昆仑造山带主要经历了四期阶段或旋回：①新太古代—元古宙[31];②早古生代[31-32];③晚古生代—早中生代[33];④中—新生代。其中，早古生代东昆仑构造演化主要为原特提斯洋演化：寒武纪—早奥陶世，青藏高原东北部地区原特提斯洋扩张;中—晚奥陶世开始，昆仑洋壳开始由南向北沿昆中断裂附近向柴达木盆地俯冲，柴达木盆地南缘由被动陆缘转成活动陆缘，形成一系列与俯冲相关的岩浆岩，伴随俯冲过程的进行，古特提斯洋盆逐渐闭合，结合区域榴辉岩变质年龄峰值（432 Ma）[34]，认为东昆仑早古生代洋盆在中志留世已经关闭。

本次获得的富闪镁铁质岩形成年龄为424.5 Ma±2.4 Ma， 与夏日哈木镁铁质—超镁铁质杂岩体（423 Ma±1 Ma）[35]、石头坑德镁铁质—超镁铁质杂岩体（424.7 Ma±3.7 Ma）[36]属于同一时代的产物。这些广泛分布的镁铁质—超镁铁质岩体和镁铁质岩脉群指示了一次规模较大的区域性伸展事件。与此同时，东昆仑造山带发生了一次岩浆活动峰期事件，其中包括大量A型花岗岩[37]。并且，同时代发育一套伸展型磨拉石建造（400～423 Ma）[38]。这些岩浆岩和地层资料都暗示了从424 Ma开始，东昆仑造山带进入了大规模的后碰撞伸展环境中。

那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩脉群起源于俯冲交代的岩石圈地幔小比例熔融，这种岩石圈地幔主要是由早期大洋俯冲阶段的流体交代形成的。在后碰撞伸展环境下，软流圈上涌导致之前洋壳俯冲阶段交代的地幔楔受热发生部分熔融，形成具有Nb、Ta负异常、与IAB（岛弧玄武岩）相似的镁铁质岩石。这种地球化学性质在同期镁铁质—超镁铁质岩体中都得到了体现[35-36]。

综上，尽管同时代的镁铁质—超镁铁质岩石具有岛弧岩浆的特征，但仍然指示了后碰撞伸展的地球动力学背景，结合众多学者对万宝沟玄武岩高原的认识，后碰撞伸展环境的起源可概括如下：在加里东晚期，中元古代开始出现的“万宝沟大洋玄武岩高原”延伸至昆中断裂附近。玄武岩高原因为地壳厚度（25～35 km）停滞在俯冲带，并阻碍了洋壳俯冲，而大洋深部地壳持续下降，最终导致板片断离，从而形成一个软流圈地幔上涌的板片窗。因此，俯冲洋壳由于不对称的拉力和板状窗的形成导致断裂。洋下软流圈地幔通过板片窗上涌，导致部分减压熔融，在早期俯冲阶段，原始岩浆也经历了富集岩石圈地幔混染作用。那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩属于区域碰撞后伸展作用的产物。

岩石圈伸展作用是幔源岩浆、流体形成及运移不可或缺的热动力学条件。多数热液脉型金矿床的形成都与这一过程存在耦合关系。例如：胶东金矿富集区与克拉通岩石圈减薄就具有密切联系[39]，小秦岭金矿富集区同样在伸展环境下[40]。通过岩石圈伸展作用，使得挥发分高的低温地幔部分与热软流圈直接接触，发生部分熔融或脱挥发分作用。热液脉型金矿床产于古、现代陆缘，大量发育俯冲改造古老岩石圈地幔源区的基性脉岩可以佐证，进而认为金成矿需要俯冲作用提供大量流体。利用俯冲过程，大洋板片向地幔楔输送挥发性及不相容的微量元素[41]，其通常储存在地幔楔的含水矿物中[42]。在岩石圈地幔后期再活化过程中，软流圈上涌的升温效应致使地幔含水矿物脱水转化为贫水相，根据前人研究，被水化蛇纹石化的地幔楔的脱挥发分可释放多于10 %的水[43]。孙丰月等[44]认为镁铁质岩脉群与金矿床时空关系密切，同时金矿石与脉岩在同位素（Pb、S）和微量元素特征上相近，一个地区基性脉岩数量的多少可以反映出幔源C-H-O流体进入地壳数量的多少。

那更龙洼镁铁质岩脉群起源于俯冲交代岩石圈地幔小比例熔融，这种岩石圈地幔主要是由早期大洋俯冲阶段的流体交代形成，因此岩脉地幔源区存在大量的富流体相矿物。当镁铁质岩脉形成时，东昆仑造山带处于后碰撞伸展阶段，同时结合尕之麻金矿区矿体与镁铁质脉岩群互相穿插，时空关系密切的地质证据，认为加里东晚期的后碰撞伸展作用过程中的软流圈上涌加热作用会导致交代地幔中的富流体相矿物分解形成幔源流体，同时携带地幔金向上运移，形成那更龙洼热液脉型金矿床。

6 結 论

1）那更龙洼金矿区富闪镁铁质岩锆石U-Pb 加权平均年龄为424.5 Ma±2.4 Ma，为晚志留世岩浆活动产物。

2）富闪镁铁质岩为高钾钙碱性—钾玄岩系列岩石，为流体交代的富集地幔小比例熔融产物。

3）富闪镁铁质岩与金矿化具有密切时空联系，后碰撞伸展作用为金成矿过程中携带金的幔源流体向上运移提供了适宜的构造背景条件。

[参 考 文 献]

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Relationship between formation age，geochemical characteristics，tectonic setting

and gold mineralization of amphibole-rich mafic rocks of the Nagenglongwa

Gold Deposit in the eastern part of the East Kunlun orogenic belt

Lu Yinhua1，Wang Li1，Sheng Jianhua2，Li Liang3

（ 1.College of Earth Sciences，Jilin University ;

2.Yantai Natural Resources and Planning Bureau ;

3.College of Resources，Environment and Earth Sciences，Yunnan University ）

Abstract：The East Kunlun orogenic belt is located in the northeast of Qinghai-Tibet Plateau，which is one of the main orogenic belts in Qinghai-Tibet Plateau in China.It is an ideal area to study the magmatic activities and geodynamic processes related to the closure of the Proto-Tethys Ocean.The Nagenglongwa Gold Deposit is located in the southeast of the East Kunlun orogenic belt and is a typical mesothermal vein type gold deposit.Based on the study of petrology，zircon U-Pb chronology，and whole-rock geochemistry of the amphibole-rich mafic rocks in the Nageng-longwa Gold District，the genetic types and source region have been discussed，and the geodynamic setting has been restored.On this basis，the relationship with the gold mineralization is discussed.The zircon U-Pb age indicates that the emplacements of the amphibole-rich mafic rocks are located at 424.5 Ma±2.4 Ma，which are the products of magmatic activities in the late Silurian epoch.The petrogeochemistry results indicate that the amphibole-rich mafic rocks have the characteristics of low SiO2，high Al2O3 and Mg#，revealing mantle origin attribute.The samples with the high K2O contents belong to the series of high potassium calcium alkaline-potassium basalt.The samples display strong enrichment in light rare earth element and depletion in heavy rare earth element（w（La）N/w（Yb）N value is 33.24-52.14），enrichment of large-ion lithosphile elements （Rb，Ba，K，Pb），and relative depletion of high field-strength elements （Nb，Ta，Ti，Zr，Hf），demonstrating that the mantle source region has been extensively metasomatized by fluid.To sum up，it is considered that the amphibole-rich mafic rocks are the products of partial melting of the lithospheric mantle metasomatized by subduction fluid.Based on the geological evidence of other magmatic and sedimentary records in the region，it is considered that the amphibole-rich mafic rocks are the products of the strong extensional tectonic setting caused by the subduction plate fragments after the closure of the Proto-Tethian Ocean.The strong post-collision extensional setting provides the necessary thermodynamic and kinetic conditions for the upward migration of gold-bearing mantle fluids.

Keywords： East Kunlun orogenic belt;Nagenglongwa Gold District;amphibole-rich mafic rocks;zircon U-Pb dating;petrogeochemistry