新疆阿尔泰巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩体年代学和地球化学特征及其对成矿的启示*

包长甲 柴凤梅 李永 祁冬梅 张雪冰 田猛

1.新疆大学新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测实验室，乌鲁木齐 8300462.新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院，乌鲁木齐 830000

阿尔泰造山带是中亚造山带的重要组成部分，因其独特的地质构造特征和丰富的矿产资源一直是人们关注的热点地区之一。前人研究结果表明，二叠纪是新疆阿尔泰一次重要的构造-岩浆-成矿作用时期(王涛等,2005,2010;肖文交等,2006;杨富全等,2018)，区内出露大量二叠纪侵入岩(王涛等,2010;Gao and Zhou,2013;Tongetal.,2014;Liuetal.,2017;Tangetal.,2017)，发育有一系列不同成因类型的金属矿床，包括造山型金矿(多纳拉萨依金矿和赛都金矿,闫升好等,2004)、矽卡岩型铁矿(加尔巴斯套铁矿,刘锋等,2012;库额尔齐斯铁矿,张超等,2013)、岩浆期后热液脉型铜矿(克因布拉克铜矿,杨富全等,2010;张志欣等,2014)、岩浆型铜镍硫化物矿床(喀拉通克铜镍矿,张作衡等,2005)、伟晶岩型稀有金属矿床(大喀拉苏Be-Nb-Ta矿,任宝琴等,2011)和矽卡岩型钨矿床(巴斯铁列克钨多金属矿床,李永,2018;杨富全等,2019)等。这些二叠纪侵入岩与成矿作用关系密切，不同类型侵入岩与矿床种属有明显的对应关系，岩浆热液型矿床最为发育。前人对区内与岩浆热液矿床有关的二叠纪花岗质岩石开展过大量研究，也获得了一些重要认识，如这些花岗质岩石主要分布于阿尔泰造山带南缘与额尔齐斯一带，多呈未变形圆形或不规则状产出，沿NW-SE向断裂分布(王涛等,2010;Caietal.,2011)，持续时间在290～270Ma，峰期约在281～271Ma(王涛等,2010;Tongetal.,2014)；岩石类型主要包括碱性长石花岗岩(Liuetal.,2017)、黑云母花岗闪长岩、二长花岗岩(王涛等,2005)；岩石普遍富碱、贫硅和铁，多属亚碱性系列岩石，部分为钾玄质系列，铝饱和指数变化较大，多为准铝质-过铝质(王涛等,2010)，主要为I-A过渡型花岗岩(王涛等,2005;Tongetal.,2014;李强等,2019)和A2型花岗岩(Shenetal.,2011;Tongetal.,2014;Liuetal.,2017)。然而，对于这些二叠纪时期侵入岩形成的构造背景，尚存在有后碰撞伸展环境(Tongetal.,2014;Liuetal.,2017)或俯冲环境(Yuanetal.,2007)的争议。

巴斯铁列克钨多金属矿床是2013年新疆有色地质勘查局地质矿产勘查研究院在克兰盆地内实施找矿勘查任务时发现的，是新疆阿尔泰境内首次发现的富钨矿床，目前矿床的钨储量可达中型(李永,2018)。巴斯铁列克钨多金属矿床矿体赋存于二叠纪花岗岩与晚志留世-早泥盆世康布铁堡组外接触带的矽卡岩内，形成于二叠纪(284.4Ma,杨富全等,2019),张国锋等(2019)对矿床的矿物学特征开展了研究，认为矿区矽卡岩是岩浆热液交代大理岩的产物。矿区内出露的花岗质岩石类型丰富，但是与钨相关的花岗质岩石特征尚不清楚，针对与钨有关的花岗质岩石开展岩相学、地球化学以及岩石成因研究，将有助于区内找矿勘查工作部署。

本文对巴斯铁列克钨多金属矿区发育的花岗质岩石开展系统的岩石地球化学及同位素年代学研究，利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法约束岩体形成时代，结合岩石地球化学和锆石Hf同位素分析，探讨岩浆来源和演化。在此基础上，结合区域地质演化历史的研究，限定了该时期岩浆活动与矿床形成的构造背景。这将为巴斯铁列克钨多金属矿床成因研究提供重要信息，也为揭示阿尔泰造山带南缘构造演化提供依据。

1 区域地质概况

阿尔泰造山带是中亚造山带的重要组成部分，呈北西-南东向横贯中、俄、哈、蒙四国，构造上处于西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块接合部位。阿尔泰造山带被北西-南东向断裂大致分为北、中、南3个块体(Xiaoetal.,2004)。巴斯铁列克钨多金属矿床位于南阿尔泰块体内的克兰盆地(图1)。盆地内出露的地层有中-上志留统库鲁木提群变质岩；上志留-下泥盆统康布铁堡组变质中酸性火山沉积岩；中泥盆统阿勒泰镇组浅变质火山沉积岩。盆地内已发现有阿巴宫铁矿、铁木尔特铅锌铜矿、塔拉特铅锌铁矿、恰夏铁铜矿、萨热阔布金矿、红墩铅锌矿等(图1)。花岗质岩浆侵入活动以奥陶纪和二叠纪最为剧烈，其中奥陶纪花岗岩出露面积不大，多已发生变形，岩石类型有黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩，属强过铝质高钾钙碱性岩石(刘锋等,2009;柴凤梅等,2010)，是俯冲作用的产物。二叠纪侵入岩出露面积相对较广，集中形成于286～261Ma(王涛等,2005;刘锋等,2009;李强等,2019)，岩体基本不变形，多呈不规则圆形、椭圆形，多切割区域构造线(王涛等,2005)，主要岩石类型为黑云母二长花岗岩、二云母花岗岩和钾长花岗岩，具有高钾钙碱性岩石特征，属I-A过渡型和A型花岗岩(王涛等,2005;童英等,2010;刘锋等,2012;Liuetal.,2017;李强等,2019)。

图1 阿尔泰造山带南缘区域地质简图及克兰盆地地质略图(据Windley et al.,2002;Li et al.,2003;有色地质勘查局706队,2003(1)新疆维吾尔自治区有色地质勘查局706队.2003.新疆阿尔泰市铁木尔特地区区域地质报告修改)

2 矿区地质及岩体地质

巴斯铁列克矿床位于克兰盆地东南(图2)。矿区出露地层为上志留-下泥盆统康布铁堡组第二岩性段浅粒岩、变粒岩、大理岩和黑云石英片岩。矿体产于花岗岩体与康布铁堡组接触带的矽卡岩中。地表出露的矿化带长约16km，宽50～150m，共圈出了3条钨矿体、10条钨铜(锌)矿体、4条铜矿体和1条锌矿体。目前矿化带由西北向东南划分为3个矿段，分别为L1矿段(原为克兹尔尕因W-Cu矿段)、L2矿段(原为巴斯铁列克Cu-Zn-W矿段)和L3矿段(原为巴斯铁列克东W矿段)。

图2 巴斯铁列克钨多金属矿区地质图(据新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院,2019(2)新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院.2019.新疆福海县巴斯铁列克铜多金属矿预查报告修改)

矿区出露的花岗质岩石在地表呈不规则状岩株和岩枝产出，岩体边部呈港湾状，面积约7.74km2，主要分布于阿巴宫断裂北侧，沿NW-SE向延伸，侵位于晚志留-早泥盆世火山-沉积岩中，与地层呈断层接触。在巴斯铁列克不同矿段出露的岩石类型略有差异，其中L1矿段出露有二云母花岗岩，呈岩株状；L2矿段出露有中-粗粒黑云母花岗岩和二长花岗岩，其中黑云母花岗岩与地层接触带发育矽卡岩化蚀变和钨铜矿化，在二长花岗岩中见细脉状钨矿化。各类型岩石特征如下。

二云母花岗岩呈灰白色，花岗结构，块状构造(图3a,b)。主要由石英(30%)、钾长石(约35%)、酸性斜长石(20%)、少量黑云母和白云母(15%)组成。其中石英约0.2

图3 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石照片(a、b)二云母花岗岩；(c、d)黑云母花岗岩；(e、f)二长花岗岩.Q-石英；Kfs-钾长石；Pl-斜长石；Bt-黑云母；Ms-白云母；Gt-石榴子石Fig.3 Photographs and microphotographs of different intrusions in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit(a,b) two mica granite;(c,d) biotite granite;(e,f) monzongranite.Q-quartz;Kfs-K-feldspar;Pl-plagioclase;Bt-biotite;Ms-muscovite;Gt-garnet

～0.8mm，呈他形粒状，偶见微弱波状消光。钾长石主要为微斜长石(约占总体积的25%)和条纹长石(约占总体积的10%)，呈半自形-他形板状，分别发育格子状双晶和条纹结构；酸性斜长石主要为钠长石(牌号为8～10，约占总体积的15%)和更长石(约5%)为主，呈长板状，自形程度与钾长石相当，长约0.3～0.6mm，聚片双晶发育；白云母和黑云母含量相当，主要呈片状分布于石英和长石间，片径大小约0.1～0.5mm。副矿物有锆石、磷灰石和磁铁矿(<1%)，样品偶见石榴子石和黑电气石。

黑云母花岗岩呈灰白色，中粗粒花岗结构，块状构造(图3c,d)。主要由碱性长石、斜长石和石英组成。其中石英含量约35%，多呈2～6mm他形粒状；钾长石含量约35%，多呈半自形板状-他形粒状，介于2～7mm之间，以微斜长石为主，也有少量正长石和条纹长石；酸性斜长石有钠长石和更长石，含量约15%，呈半自形板状，多已发生绢云母化蚀变；黑云母呈片状，片径大小约0.1～1mm，含量约13%，解理发育，局部蚀变为绿泥石。副矿物主要为锆石、磷灰石和钛铁矿等。显微镜下可见约2%的自形粒状石榴子石和他形白钨矿。

二长花岗岩呈灰白色，中粒结构，块状构造(图3e,f)。石英(30%)、碱性长石(35%)、酸性斜长石(25%)和黑云母(8%)组成。其中石英均呈他形粒状分布于其它颗粒间，大小约2～3mm；钾长石主要为格子状双晶发育的微斜长石，呈半自形板状-他形粒状，介于3～5mm之间，偶见包裹他形粒状石英和板条状斜长石，多发生高岭土化，偶见微文象结构；酸性斜长石主要为钠长石，呈半自形板状，约3～4mm，聚片双晶发育,多已发生绢云母化蚀变；黑云母呈他形片状，大小约0.5～1mm左右，偶见边缘和解理缝蚀变。副矿物主要为锆石、磷灰石、榍石和钛铁矿，显微镜下见自形石榴子石。

3 样品采集和分析方法

3.1 样品采集

本次研究所用样品采自巴斯铁列克矿区地表出露的新鲜-弱蚀变的岩石。主要为二云母花岗岩(采样坐标：47°39′13.86″N、88°34′57.83″E)、黑云母花岗岩(采样坐标：47°36′39.25″N、88°38′17.92″E)和二长花岗岩(采样坐标：47°36′43.22″N、88°38′16.44″E)。其中二云母花岗岩(5件)、黑云母花岗岩(6件)、二长花岗岩(5件)用于全岩主微量元素成分分析，不同类型岩石各一件用于锆石定年分析和Hf同位素分析。具体采样位置见图2。

3.2 分析方法

全岩主微量元素成分分析在澳实分析检测(广州)有限公司澳实矿物实验室完成。主量元素采用P61-XRF26FS方法，所用仪器为X荧光光谱仪(型号PANalytical AXIOS)，分析精度优于0.01%；FeO含量用滴定法测定，按照GB/T14506.14—2010标准执行，分析精度优于0.1%。微量和稀土元素分析采用M61-MS81(等离子质谱/光谱定量综合分析)方法，所用仪器为电感耦合等离子体质仪(型号ELAN9000),不同元素的分析精度和准确度略有不同，其中Th、U、Ge、Sb为0.05×10-6，Ga、Sr、Nd、Ta、Sc、Co和W为0.1×10-6，Rb、Nb、Hf、Li、Cu、Ni和Sn为0.2×10-6，Ba和Pb为0.5×10-6，Cr、V和Zn为1×10-6；稀土元素中La、Ce和Y的分析精度和准确度为0.1×10-6，其余元素优于0.03×10-6。

锆石单矿物挑选在河北省地质测绘院岩矿实验测试中心完成，经破碎、重选和磁选后，在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的颗粒。锆石的制靶、透反射、阴极发光(CL)图像等工作由南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成。定年测试前圈出内部无包体、表面无裂纹、环带发育的晶体颗粒及最佳分析部位。

锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在北京科融恩科技有限责任公司完成。所用仪器为Agilent 7900型ICP-MS等离子体质谱仪和与之配套的ESI NWR UP213激光剥蚀系统。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，激光剥蚀斑束直径为40μm，频率为10Hz。每测试9个样品点测定2次标准锆石91500，锆石标准样品Plesǒvice作为外标，用于监测仪器状态和分析数据质量。本次测试分析质量监控样品Plešovice锆石共计11点，测定年龄为336.9±2.1Ma。样品的同位素比值和元素含量计算采用GLITTER(Version 4.0)处理，锆石的U-Pb年龄计算及图的绘制采用Isoplot(Version 3.7)完成。单次测量数据点的误差为1σ，年龄值选用206Pb/238U年龄，加权平均值有95%的置信度。

锆石的原位Hf同位素分析在北京科融恩科技有限责任公司完成。所用仪器为ThermoFisher Neptune Plus电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)与之配套的ASI J200飞秒激光剥蚀系统。激光剥蚀过程采用氦气作载气，氩气作补偿气，激光剥蚀脉冲频率为10Hz，激光束斑直径为40μm，每个分析点的数据采集时间为40秒。采用标准锆石(91500、Plesǒvice、Temora或GJ-1)作监控标样，每分析10个样品点，分析1次标准样品，以监控仪器状态。此次锆石原位Hf同位素比值测定选择了锆石U-Pb年龄谐和度好的颗粒，在靠近U-Pb年龄分析位置圈点测定。εHf(t)值根据测定的锆石U-Pb年龄计算获得，采用的参数为：现今球粒陨石的176Lu/177Hf为0.0332，176Hf/177Hf为0.282772(Blichert-Toft and Albarède,1997)，亏损地幔的176Lu/177Hf为0.0384，176Hf/177Hf为0.28325 (Vervoot and Blichert-Toft,1999)，大陆平均地壳的176Lu/177Hf为0.015(Griffinetal.,2002)，Lu衰变常数λ=1.867×10-11/y(Söderlundetal.,2004)。

4 分析结果

4.1 全岩主量、微量元素

巴斯铁列克钨多金属矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩的主量和微量元素分析结果列于表1。这些岩石的元素成分略有不同。它们具有高SiO2含量(均高于73%)和全碱含量，但二云母花岗岩的全碱含量(K2O+Na2O=8.53%～9.62%)明显高于黑云母花岗岩和二长花岗岩的全碱含量(分别为7.11%～7.70%和5.15%～7.77%)，除个别样品外，大部分样品明显富钾((K2O/Na2O=1.08～2.06)。在SiO2-K2O图解上(图4a)，除1个二长花岗岩样品位于钙碱性岩区外，其余所有样品均落于高钾钙碱性岩区。二云母花岗岩的TiO2、MgO、CaO含量明显低于黑云母花岗岩和二长花岗岩的相应元素含量。所有岩石属过铝质岩(图4b)，但二云母花岗岩的铝饱和指数(A/CNK介于1.01～1.15)明显小于黑云母花岗岩和二长花岗岩的铝饱和指数(A/CNK)(分别为1.20～1.30和1.19～1.39)，且它们的Al2O3含量较钙碱性强过铝质花岗岩低(周刚,2006)。前人研究结果表明，利用花岗岩锆石饱和温度可以获得花岗岩初始岩浆温度。巴斯铁列克矿区花岗质岩石中见有捕获/继承锆石，说明母岩浆中Zr含量已达到饱和，利用锆石饱和温度计获得660～712℃、741～788℃和814～855℃分别代表了二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩初始岩浆温度的上限(Watson and Harrison,1983;Milleretal.,2003)。在SiO2与其他氧化物的Harker图解上(图5)，黑云母花岗岩与二长花岗岩有一定的演化关系，SiO2与Al2O3、CaO、TiO2、FeOT、MgO有明显的负相关，与P2O5、K2O和Na2O关系不很明显，表明不同类型花岗岩为花岗岩浆经历不同程度结晶分异过程的产物。

图4 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石SiO2-K2O图(a,据Peccerillo and Taylor,1976)和 A/CNK-A/NK图(b,据 Maniar and Piccoli,1989)Fig.4 Diagrams of SiO2 vs.K2O diagram (a,after Peccerillo and Taylor,1976) and A/CNK vs.A/NK (b,after Maniar and Piccoli,1989) for granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

图5 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石哈克图解Fig.5 Harker plots for granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

表1 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石的主量(wt%)和微量(×10-6)元素组成Table 1 Major (wt%) and trace (×10-6) element data for granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

在微量元素成分上，不同类型岩石也显示了不同的特征。二云母花岗岩的稀土元素总量(∑REE)(20.32×10-6～33.54×10-6)明显低于黑云母花岗岩(69.7×10-6～123.3×10-6)和二长花岗岩(153.8×10-6～327.6×10-6)的稀土元素总量。在球粒陨石标准化稀土元素图解上(图6a)，二云母花岗岩显示了轻重稀土元素分异不明显((La/Yb)N=0.96～2.06)，Eu强烈负异常(δEu=0.07～0.41)的深“V”型稀土元素分布型式；黑云母花岗岩(图6c)和二长花岗岩(图6e)显示了相似的轻稀土略富集((La/Yb)N分别为2.8～5.5和4.79～7.41)的Eu负异常(δEu分别为0.33～0.39和0.34～0.63)明显的右倾型稀土元素分布特征。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图6b,d,f),三者均显示了Ti、P、Sr、Ba的明显负异常，Rb、Th、U、K、Pb、Zr、Hf的正异常，但元素含量上有明显差别。二云母花岗岩的Sr含量(6.0×10-6～13.8×10-6)和Ba含量(2.5×10-6～29.9×10-6)低于黑云母花岗岩与二长花岗岩的Sr含量(分别为32.0×10-6～57.6×10-6和55.8×10-6～85.3×10-6)和Ba含量(分别为88.2×10-6～166×10-6和121.5×10-6～338×10-6)。此外，二云母花岗岩有相对低的W含量(4.6×10-6～9.4×10-6)，二长花岗岩具有中等的W含量(8.4×10-6～16.0×10-6)，黑云母花岗岩有相对高的W(15.1×10-6～168×10-6)含量。

图6 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石球粒陨石标准化稀土元素配分图(a,c,e)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b,d,f)(原标准化值据Sun and McDonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a,c,e) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b,d,f) of the whole rock samples from granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit (normalization values after Sun and McDonough,1989)

4.2 锆石U-Pb年龄

用于锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年的3件样品中，所有锆石晶形较好，均呈半自形-自形柱状及双锥状，晶棱及晶面清楚，晶体大小变化较大，其中二云母花岗岩中锆石长轴变化于100～150μm之间，长短轴比一般为2:1～3:1；黑云母花岗岩中锆石长轴变化于100～200μm之间，长短轴比一般为3:1～4:1左右；二长花岗岩中锆石长轴变化于80～200μm之间，长短轴比一般为2:1～3:1。大部分锆石颗粒具有岩浆锆石的典型振荡环带，个别锆石可见核幔结构(图7)。测试结果列于表2。

图7 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石锆石阴极发光图，示测试位置Fig.7 Cathodoluminescence images of zircon from granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit,showing locations of analysis

表2 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定结果Table 2 LA-ICP-MS U-Pb dating data of zircons from granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

续表2ContinuedTable2测点号含量(×10-6)PbThUTh/U同位素比值年龄(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ2339.7150.9707.00.210.053250.001080.328640.006550.044750.00049288.55.0282.23.02413.0105.5216.80.490.052860.001760.325620.010630.044670.00055286.28.1281.73.42519.8212.8330.30.640.053400.002760.319180.016130.043340.00067281.312.4273.54.12625.5112.1450.80.250.052650.001240.330090.007670.045470.00051289.65.9286.63.22716.572.5245.00.300.118120.004360.727610.025710.044670.00068555.115.1281.74.22812.455.4221.20.250.055360.004450.332400.026100.043540.00091291.419.9274.85.72910.176.6174.50.440.051180.002980.316520.018060.044850.00073279.213.9282.84.53014.7124.1258.50.480.067770.004180.411840.024650.044060.00082350.217.7278.05.1BKL2-7黑云母花岗岩0127.2115.7514.80.220.051950.000980.326150.006200.045540.00052286.64.7287.13.20211.7129.2198.30.650.052160.001320.324580.008190.045130.00054285.46.3284.63.30312.8118.0223.60.530.051580.001270.325700.008000.045790.00055286.36.1288.63.40429.6203.0544.70.370.050680.000850.316720.005400.045320.00051279.44.2285.73.10510.3150.5159.40.940.050140.001490.317960.009340.046000.00057280.37.2289.93.50643.3454.2736.50.620.052220.000790.325770.005030.045240.00050286.33.9285.33.10725.361.1487.30.130.053110.001800.329430.011010.044990.00059289.18.4283.73.60842.6136.1832.20.160.051950.000880.322370.005560.045010.00051283.74.3283.83.10923.662.2456.00.140.051940.000920.328630.005900.045890.00052288.54.5289.23.21040.9182.6782.60.230.051420.000940.319340.005900.045040.00051281.44.5284.03.21112.9159.9214.70.740.050170.001320.314710.008230.045500.00055277.86.4286.83.41259.6130.11320.10.100.052850.001130.293600.006260.040290.00047261.44.9254.62.91317.1110.4317.90.350.052080.001260.322790.007790.044950.00054284.16.0283.53.31423.463.4460.20.140.052050.000930.322490.005840.044940.00051283.84.5283.43.11521.3128.1398.10.320.051460.001020.318860.006370.044940.00052281.04.9283.43.21662.2306.51178.50.260.054390.000760.340570.004900.045410.00050297.63.7286.33.11724.9150.3465.40.320.050050.001080.310670.006690.045020.00052274.75.2283.93.21828.0136.1550.10.250.051870.001050.312150.006330.043650.00050275.84.9275.43.11927.3516.9412.51.250.049900.001360.304350.008220.044230.00054269.86.4279.03.32020.551.9403.50.130.052530.000980.325260.006140.044910.00051285.94.7283.23.22120.982.5399.50.210.050500.001020.316360.006400.045430.00052279.14.9286.43.2227.973.2139.40.520.052380.001640.322870.010010.044710.00056284.17.7282.03.52346.3235.5885.50.270.051380.000830.313800.005140.044290.00050277.14.0279.43.12413.789.5220.60.410.051400.001290.363780.009110.051340.00061315.06.8322.73.82515.0118.8276.20.430.052950.001340.322040.008080.044110.00053283.56.2278.33.32615.0152.9255.90.600.050100.001190.316840.007520.045870.00054279.55.8289.13.32718.4111.5336.10.330.052060.001070.329900.006790.045960.00053289.55.2289.73.32831.0113.4604.50.190.051160.000940.315650.005850.044750.00051278.64.5282.23.12913.8106.2248.60.430.053650.001260.334210.007790.045180.00053292.85.9284.93.33012.5124.3215.30.580.051140.001280.318580.007940.045180.00054280.86.1284.93.3BKL2-32二长花岗岩0117.8161.5309.80.520.051210.001740.319330.010700.045230.00059281.48.2285.13.60216.674.7318.00.230.050080.001550.311620.009510.045130.00057275.47.4284.63.50311.2104.3198.00.530.053450.001750.328790.010630.044610.00058288.68.1281.43.6

续表2ContinuedTable2测点号含量(×10-6)PbThUTh/U同位素比值年龄(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ0424.164.7461.10.140.051470.001070.326790.006820.046050.00053287.15.2290.23.30512.1122.3212.00.580.053990.001350.332020.008260.044600.00054291.16.3281.33.30621.4133.9391.50.340.052140.001040.326190.006550.045370.00052286.75.0286.13.20734.7208.7540.90.390.052450.000930.384230.006870.053130.00060330.15.0333.73.70842.2310.1763.90.410.052080.000820.323470.005210.045050.00050284.64.0284.13.10924.864.3472.30.140.051540.000950.327730.006100.046120.00052287.84.7290.73.21025.268.7559.50.120.050890.000950.277360.005220.039530.00045248.64.2249.92.81129.598.8565.90.170.050820.000860.317710.005450.045340.00051280.14.2285.83.11215.395.1281.90.340.053400.001270.330560.007830.044900.00053290.06.0283.13.31311.796.8208.10.470.051610.001340.321200.008270.045140.00054282.86.4284.63.41437.0657.8561.21.170.050740.000890.312360.005520.044650.00050276.04.3281.63.11536.9103.5665.10.160.051650.000850.347370.005790.048780.00055302.74.4307.03.41625.4193.0451.10.430.052260.000960.329740.006090.045760.00052289.44.7288.43.21732.7292.0571.30.510.052520.000890.324280.005560.044780.00050285.24.3282.43.11830.1104.8567.00.180.051330.000940.323630.006000.045730.00052284.74.6288.23.21955.4166.21059.50.160.053390.001020.333050.006390.045240.00052291.94.9285.23.22019.076.8356.70.220.052340.001100.329910.006960.045710.00053289.55.3288.23.32146.5115.8899.20.130.051600.000840.323130.005360.045420.00051284.34.1286.33.12212.588.3224.30.390.054560.001370.340750.008470.045300.00054297.76.4285.63.42311.949.5225.40.220.050650.001340.316040.008280.045260.00055278.96.4285.33.42411.9103.0205.00.500.052250.001390.330470.008720.045870.00056289.96.7289.13.42517.9116.9328.90.360.050080.001550.318860.007110.044800.00052281.05.5282.53.22620.153.0325.10.160.051470.001070.381620.007810.053620.00062328.25.7336.73.82725.6355.6398.50.890.053990.001350.330480.006960.046350.00054289.95.3292.13.32825.1122.4261.20.470.052130.001100.590280.011230.076770.00088471.07.2476.85.32926.095.2488.60.190.052140.001040.331230.005990.045640.00052290.54.6287.73.23014.4122.8257.90.480.052450.000930.321620.009230.044830.00055283.27.1282.73.4

二云母花岗岩(样品号BKL1-32)的30个分析结果中，23粒锆石分析点的Th/U比值介于0.13～0.67之间，它们的206Pb/238U表面年龄变化范围不大，介于273.5～288.6Ma之间，在误差范围内有一致的206Pb/238U、207Pb/235U和207Pb/206U值，数据点聚集在年龄谐和线附近较小的范围内，其206Pb/238U加权平均年龄为282.3±3.2Ma(MSWD=0.22)(图8a)，与谐和年龄值281.8±1.6Ma(MSWD=1.5)一致，可以代表二云母花岗岩侵位年龄。3个分析点的较老年龄(959.2Ma、489.8Ma、393.7Ma)分别与阿尔泰古老的陆块年龄值(Wangetal.,2006;刘伟等,2010)、晚寒武世-早奥陶世地层年龄值(481～495Ma)(杨富全等,2017)和泥盆纪岩浆岩年龄值(381～400Ma)(杨富全等,2010;单强等,2011;柴凤梅等,2012)一致，应该代表了继承或捕获的早期岩浆锆石的年龄。4个置信度较低的分析点(07点274.0Ma,10点288.6Ma,16点276.9Ma,27点281.7Ma)与其他23个分析点的年龄在误差范围内重合，但它们的207Pb/235U较大，可能主要是207Pb难以测准或者Pb丢失导致的。

续表1Continued Table 1

图8 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和线和加权平均年龄分布图Fig.8 Concordia diagrams and distributions of LA-ICP-MS U-Pb weighted mean age from granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

黑云母花岗岩(样品号BKL2-7)中30个分析点中，除1个年龄较老的样品点(24点322.7Ma)和年龄值偏低的样品点(12点254.6Ma)之外，其余28个分析点的Th/U比值介于0.13～1.25之间(表2)，并且它们的206Pb/238U年龄介于275.4～289.9Ma之间，206Pb/238U、207Pb/235U和207Pb/206U值在误差范围内一致，数据点聚集在谐和线附近较小的范围内，其206Pb/238U加权平均值为284.3±2.2Ma(MSWD=0.29)，与谐和年龄值284.2±1.1Ma(MSWD=0.9)一致(图8b)，可以代表岩体的形成年龄。

二长花岗岩(样品号BKL2-32)30个分析点中，除1个年龄值偏年轻的样品点(10点249.9Ma)和4个年龄值偏老的样品点(07点333.7Ma,15点307.0Ma,26点336.7Ma,28点476.8Ma)之外，其余25个分析点的Th/U比值介于0.13～1.17之间(表2)，它们的206Pb/238U年龄结果变化范围较小，介于281.3～290.7Ma之间，206Pb/238U、207Pb/235U和207Pb/206U值在误差范围内一致，数据点聚集在谐和线附近较小的范围内，谐和年龄值(284.7±1.2Ma,MSWD=0.12)与206Pb/238U加权平均年龄(284.8±2.3Ma,MSWD=0.31)(图8c)一致，可以代表二长花岗岩的侵位年龄。其中较老的年龄值(476.8Ma)，可能代表了捕获或继承的早期岩浆锆石的年龄，较小的年龄值可能是由于Pb丢失造成的。

综上所述，本次研究的3个样品的年龄数据可靠，谐和年龄值与加权平均年龄值接近(图8)，表明这些锆石形成后U-Pb体系保持封闭，没有明显的U或Pb同位素的丢失和加入。这些年龄可以代表巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩体的结晶年龄。

4.3 锆石Hf同位素组成

二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩中已定年锆石的21个点、23个点和24个点的Hf同位素分析结果列于表3。

表3 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石中锆石Lu-Hf同位素组成Table 3 Zircon Hf isotopic composition of the granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit

续表3ContinuedTable3测点号176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ(176Hf/177Hf)iεHf(t)tDM(Ma)tDM2(Ma)-170.0702670.0007420.0020380.0000240.2828190.0000220.2828087.5632825-190.1102130.0012280.0028600.0000220.2828380.0000170.2828228.1618790-200.1273360.0021730.0034080.0000820.2828700.0000230.2828529.0578725-210.1036080.0016520.0030100.0000640.2827930.0000220.2827776.4688894-220.0467830.0009050.0011720.0000240.2828350.0000190.2828288.3594777-230.1594380.0035770.0039070.0000740.2828690.0000210.2828488.9588734-240.0699660.0004570.0020160.0000140.2828060.0000280.2827957.0650854-250.1336500.0026100.0032640.0000510.2827910.0000210.2827746.1695907-260.1344090.0018910.0034630.0000470.2828130.0000200.2827957.1665852-280.1126080.0076490.0027270.0001610.2828320.0000290.2828187.7625808-290.1512120.0025890.0035190.0000540.2827730.0000220.2827545.6728946BKL2-7黑云母花岗岩-040.1323430.0006900.0032540.0000140.2828660.0000180.2828489.0583732-050.0854850.0007080.0022050.0000210.2827820.0000200.2827706.3689907-070.1160920.0011260.0034630.0000680.2828750.0000280.2828579.2572714-080.1344680.0026820.0043140.0001030.2828940.0000260.2828719.7557681-090.1362260.0014150.0038070.0000150.2828090.0000200.2827886.9678865-100.1729370.0021530.0042130.0000460.2829070.0000180.28288510.2534650-110.0674380.0007710.0017300.0000190.2828710.0000200.2828619.5551702-140.1176430.0008750.0029870.0000230.2828160.0000200.2828007.2652842-150.1126020.0042610.0029650.0000900.2828460.0000230.2828318.3606773-160.0829170.0014690.0021640.0000340.2829170.0000170.28290511.0491603-170.1444280.0022430.0038970.0000960.2828440.0000220.2828238.0627790-180.1674390.0022600.0047190.0001390.2828750.0000240.2828518.8593733-190.1149180.0013610.0029190.0000340.2828700.0000200.2828559.1571722-200.1196040.0021840.0029940.0000500.2827970.0000190.2827816.5681886-210.1481470.0009780.0036690.0000230.2828110.0000170.2827917.0673860-220.0866920.0015810.0021390.0000380.2827270.0000170.2827164.27671034-230.1359340.0011440.0035820.0000310.2828520.0000210.2828338.3609769-250.1273150.0031930.0031710.0000560.2827390.0000200.2827234.47711020-260.1093140.0017780.0027460.0000400.2828310.0000200.2828167.9625802-270.1496490.0046510.0035930.0000980.2828330.0000200.2828137.8638808-280.1355020.0018460.0034700.0000450.2828260.0000200.2828087.5646826-290.1566730.0024320.0038630.0000540.2828720.0000210.2828519.1584726-300.1051280.0011630.0026010.0000220.2828320.0000180.2828187.9622801BKL2-32二长花岗岩-010.1074960.0006660.0027310.0000150.2828490.0000190.2828348.5599763-020.1088190.0043400.0025740.0001010.2828630.0000170.2828499.0575730-030.1419420.0014930.0034610.0000290.2827660.0000160.2827485.3737961-040.1415140.0022940.0037500.0000760.2827950.0000170.2827746.5699896-050.1390830.0029840.0033990.0000620.2828960.0000200.28287910.0538666-060.1271290.0016370.0031930.0000370.2829080.0000150.28289110.5518635-090.1171020.0021490.0035700.0000870.2827210.0000210.2827023.88071061-110.1316000.0008010.0033940.0000350.2828370.0000160.2828197.8628801-120.0977540.0009100.0026280.0000060.2828230.0000150.2828097.7635818

续表3ContinuedTable3测点号176Yb/177Hf2σ176Lu/177Hf2σ176Hf/177Hf2σ(176Hf/177Hf)iεHf(t)tDM(Ma)tDM2(Ma)-130.0981130.0012650.0025180.0000380.2828740.0000190.2828619.4558705-140.1240630.0013970.0029290.0000270.2829040.0000170.28288910.2520647-160.1405960.0011300.0034690.0000250.2829220.0000180.28290311.0501606-170.1229080.0007020.0030670.0000150.2828720.0000160.2828569.2570715-180.1167080.0009630.0029250.0000190.2828690.0000150.2828539.1572721-190.1811260.0022440.0047380.0000650.2828560.0000190.2828308.5623768-200.1196220.0007560.0030210.0000170.2828330.0000180.2828167.9628801-210.1237760.0031660.0031320.0000740.2828530.0000170.2828368.5600760-220.1110030.0008360.0027320.0000250.2828050.0000160.2827907.2664856-230.0716080.0014410.0017200.0000340.2827350.0000160.2827264.57471012-240.2132230.0012930.0052330.0000600.2828420.0000220.2828147.9654806-250.1047410.0004760.0026500.0000080.2828370.0000160.2828238.0616791-270.1085560.0008710.0025890.0000140.2828620.0000230.2828479.1578729-290.1264170.0023090.0033930.0001050.2827460.0000310.2827284.87651002-300.1313850.0016620.0033320.0000660.2827370.0000280.2827204.47771024

所有测试锆石的176Hf/177Hf误差值在0.00003以内，表明Hf同位素数据质量较好。二云母花岗岩的锆石176Lu/177Hf比值介于0.001172～0.003907之间，锆石具有一致的176Hf/177Hf初始比值，21个点的(176Hf/177Hf)i比值变化于0.282754～0.282882，εHf(t)相对集中且较高，介于+5.6～+10之间，fLu/Hf变化于-1.0～-0.88，对应的两阶段Hf模式年龄(tDM2)范围为0.66～0.95Ga。黑云母花岗岩的锆石176Lu/177Hf比值主要介于0.001730～0.004719之间，23个点的(176Hf/177Hf)i比值变化于0.282716～0.282905之间，εHf(t)介于+4.2～+11之间，fLu/Hf变化于-0.95～-0.86，其两阶段Hf模式年龄(tDM2)范围为0.60～1.0Ga。二长花岗岩的锆石176Lu/177Hf比值主要介于0.001720～0.005233之间，24个点的(176Hf/177Hf)i比值变化于0.282702～0.282903之间，εHf(t)介于+3.8～+11之间，fLu/Hf变化于-0.92～-0.86，其两阶段Hf模式年龄(tDM2)范围为0.61～1.0Ga(表3)。

总之，3个岩体的锆石Hf同位素组成稍有差异，但它们的εHf(t)均为大于零的正值，与新疆阿尔泰造山带二叠纪花岗岩锆石具有高(正)εHf(t)值特征相同，如大桥南岩体(+6.1～+8.0)、锡伯渡岩体(+10～+12.9)、布尔津岩体(+5.6～+12.9)(Tongetal.,2014)、恰库尔特岩体(+10～+18.7)(Shenetal.,2011)。fLu/Hf均明显小于硅铝质地壳的fLu/Hf(-0.72)值(Vervoortetal.,1996)，两阶段Hf模式年龄(tDM2)远高于岩体的结晶年龄(284Ma)，可以代表各岩体的源岩脱离亏损地幔的时间。

5 讨论

5.1 矿区花岗岩年代学及指示意义

阿尔泰造山带南缘古生代花岗岩广为发育，随着近年来对阿尔泰造山带内不同时期、成因有别的花岗岩的深入研究，认为古生代花岗质岩浆活动主要发生在470～440Ma(中晚奥陶世)、425～360Ma(晚志留世-晚泥盆世)、355～318Ma(晚石炭世)、290～270Ma(早二叠世)、245～190Ma(中晚三叠世-早侏罗世)共5个期次，其中晚志留世-晚泥盆世和早二叠世花岗岩最为发育(王涛等,2010)。

本研究获得巴斯铁列克钨多金属矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩与二长花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄结果接近，分别为282.3±3.2Ma，284.3±2.2Ma和284.8±2.3Ma，与前人获得的阿尔泰造山带内喇嘛昭岩体(276±9Ma,王涛等,2005)、将军山岩体和大喀拉苏岩体(268.3±1.9Ma,270.4±1.9Ma和261.4±2.1Ma,Liuetal.,2017;李强等,2019)、阿苇滩岩体和大桥南岩体(271±2Ma和267±5Ma,Tongetal.,2014)、沙尔布拉克南岩体(275.1±1.7Ma,孙桂华等,2009)、可斯尔鬼岩体(286.6±2.6Ma,刘锋等,2012)、克因布拉克岩体(278.6±3.5Ma,李香仁等,2012)、克孜勒岩体(289.4±4.3Ma,赵玉梅等,2016)等年龄结果一致，并且矿区花岗质岩石的锆石U-Pb年龄与矿区内辉钼矿Re-Os同位素年龄结果(284.4Ma，杨富全等,2019)在误差范围内一致，指示这些花岗质岩石侵位与矿区内钨多金属成矿作用均发生于早二叠世，与区域内不同成因类型的金属矿床成矿时限一致(闫升好等,2004;张作衡等,2005;杨富全等,2010;刘锋等,2012;张超等,2013)，是阿尔泰造山带南缘二叠纪成岩成矿作用的组成部分。

5.2 岩石类型及关系

巴斯铁列克钨多金属矿区内二云母花岗岩、黑云母花岗岩以及二长花岗岩之间未见到明确的接触关系，不同岩石类型间的侵位序列尚不清楚。不同类型花岗质岩石有一致的锆石U-Pb年龄，表明它们为同一时期岩浆作用的产物。这些花岗质岩石出现白云母和石榴子石矿物组合，SiO2含量高，贫FeO、MgO、TiO2和CaO含量，富碱高钾(K2O>Na2O)，属高钾钙碱性过铝质岩石(A/CNK>1.0)，明显富集Rb、Th、U和Pb，相对亏损Sr、Ba、Eu、P、Ti和Zr等元素，有相近的Hf同位素组成，暗示它们可能存在某种成因联系。

巴斯铁列克矿区所有花岗岩样品具有低的K/Rb比值(88～131)，Zr/Hf比值(16.8～36.6)低于正常花岗岩的相应值(38)，暗示这些岩石是母岩浆经过分异形成。有研究表明，低的K/Rb比值是高程度岩浆演化体系的特征(Irber,1999;苏慧敏和蒋少涌,2017)；在准铝质或过铝质花岗岩中，随着矿物的分离会导致Zr/Hf比值的降低(Linnen and Keppler,2002;郭春丽等,2017;Yuanetal.,2018,2019)。在(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO和(Zr+Nb+Ce+Y)-FeOT/MgO图上(图9)，大部分样品位于分异花岗岩区。

图9 巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石类型分类图(a) (Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO图；(b) (Zr+Nb+Ce+Y)-FeOT/MgO图(底图据Whalen et al.,1987；Eby,1990).FG-分异I&S型花岗岩；OGT-未分异I&S型花岗岩Fig.9 Type discrimination diagrams of granitoids in the Bastielieke tungsten polymetallic deposit(a) (Zr+Nb+Ce+Y) vs.(K2O+Na2O)/CaO;(b) (Zr+Nb+Ce+Y) vs.FeOT/MgO (after Whalen et al.,1987;Eby,1990).FG-field for fractioned I-and S-type granitoids,OGT-field for unfractioned I-and S-type granitoids

二云母花岗岩与黑云母花岗岩和二长花岗岩在岩石学和地球化学上有明显不同：(1)二云母花岗岩中副矿物为磁铁矿，也见少量黑电气石，黑云母花岗岩与二长花岗岩副矿物中发育钛铁矿；(2)二云母花岗岩有较低的稀土总量(∑REE=20.32×10-6～33.54×10-6)，呈现轻重稀土元素分馏不明显((La/Yb)N=0.96～2.06)和Eu负异常强烈的(δEu=0.07～0.41)深“V”型稀土元素配分模式，Ba、Sr和Ti亏损程度更高；(3)二云母花岗岩的A/CNK值(1.01～1.15)较黑云母花岗岩与二长花岗岩的A/CNK值(1.19～1.39)低，但Al2O3、Na2O和全碱(K2O+Na2O)含量明显高于后两者的相应元素含量；(4)在哈克图解上(图5)，二云母花岗岩与黑云母花岗岩多表现了相互平行的元素变化趋势。这些特征表明，二云母花岗岩与黑云母花岗岩和二长花岗岩有不同的成因。

二云母花岗岩具有极高的Rb/Sr比值(29.1～55.2)，极低的Nb/Ta比值(4.3～5.6)和Zr/Hf比值(16.8～20.7)，这与高分异花岗岩特征一致(郭春丽等,2017;吴福元等,2017;Yuanetal.,2018,2019)。岩石中电气石的存在、较低的锆石饱和温度、Al2O3与SiO2明显的负相关、低的Zr含量等说明母岩浆经历了较充分的长石和锆石的分离结晶过程，因为B等挥发分的存在可以导致固相线温度下降,进而延长岩浆的分离结晶过程(陈伟等,2018)。这可能与岩浆结晶晚期熔体-流体的强烈相互作用有关(Jahnetal.,2001;郭春丽等,2017)。黑云母花岗岩与二长花岗岩有相同的矿物组合，有一致的微量元素和稀土元素配分模式以及Hf同位素组成，元素间也存在一定的演化关系(图5)，表明它们系同源岩浆演化的产物。与黑云母花岗岩相比，二长花岗岩有相对低的SiO2含量和Rb/Sr(3.8～4.7)比值(黑云母花岗岩Rb/Sr=5.6～9.9)，有高的锆石饱和温度(814～855℃)，相对高的稀土元素总量、LREE/HREE比值和δEu值，暗示黑云母花岗岩是二长花岗岩分异演化的结果。有研究表明，当花岗质岩浆向更酸性的方向发生分异演化时，它们的Rb/Sr比值会逐渐升高，稀土元素总量会减少，LREE/HREE比值和δEu会降低(Ballouardetal.,2016;郭春丽等,2017)。Al2O3、CaO、TiO2和FeOT与SiO2呈负相关，说明岩浆在演化过程中经过了锆石、钛铁矿以及长石的分离结晶。

巴斯铁列克矿区花岗质岩石均出现石榴子石和白云母等S型花岗岩中典型的铝过饱和矿物。然而，有研究指出，经过分异演化后的I型、S型和A型花岗岩往往有较为相近的地球化学特征(Chappell,1999;吴福元等,2007)；在岩浆演化过程中，由于受初始岩浆成分、岩浆结晶温压条件和岩浆-热液作用影响，石榴子石与白云母这种富铝矿物组合也可以出现在分异I型花岗岩中(Chappell,1999;吴福元等,2007)，并且斜长石、普通角闪石和黑云母的分馏作用可以使I型花岗岩演化为弱过铝质-强过铝质特征岩石(Zenetal.,1986;李世超等,2016)。矿区花岗质岩石显示了高10000×Ga/Al值(2.5～3.3)和FeOT/(FeOT+MgO) 值(>0.85)，强烈亏损Ba等A型花岗岩特征，但岩石中无碱性暗色矿物，低的Zr+Ce+Nb+Y含量(<350×10-6)和(K2O+Na2O)/CaO比值(图9)(Whalenetal.,1987)，低的岩浆温度(A型花岗岩通常>880℃)(刘昌实等,2003)等，与典型A型花岗岩不同。矿区花岗质岩石中不含角闪石，有钠长石和黑云母，除个别样品中P2O5含量低(<0.1%)之外，大多数样品中P2O5含量高(>0.1%)，且与SiO2含量没有明显的相关性，Eu亏损明显的稀土元素配分模式、高的Rb/Sr比值(3.8～55.2)和Rb/Ba比值(1.08～132)(王涛等,2005)等与I型花岗岩不同。因此，巴斯铁列克矿区花岗质岩石兼具I型、S型和A型花岗岩特征，应该是分异的钙碱性I-A过渡型花岗岩。这与新疆阿尔泰造山带二叠纪花岗岩特征一致(王涛等,2010;李强等,2019)，与中国境内中亚造山带高分异花岗岩特征一致(Jahnetal.,2001;Wuetal.,2003)。

综上所述，巴斯铁列克矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩同属于二叠纪岩浆作用形成的分异花岗岩，它们代表了同一时期两个独立岩浆事件。二云母花岗岩与黑云母花岗岩和二长花岗岩不具演化关系，黑云母花岗岩和二长花岗岩系同源岩浆不同演化阶段的产物，黑云母花岗岩是二长花岗岩进一步演化的结果。它们可能是具有相同同位素组成、不同化学成分和地球化学特征的源区岩石形成熔体后，经过不同程度的结晶分异形成。

5.3 岩石成因

前人对阿尔泰造山带构造演化进行过大量研究,认为阿尔泰造山带大致从早古生代(奥陶纪-泥盆纪)开始发生俯冲、碰撞、增生，至石炭纪基本奠定了构造格架(Windleyetal.,2002;Xiaoetal.,2004;Wangetal.,2006;王涛等,2010)。然而，阿尔泰造山带俯冲与碰撞构造转换的具体时间(Gao and Zhou,2013;沈晓明等,2013;Zhangetal.,2018;Liuetal.,2019;Yangetal.,2020)、阿尔泰造山带南缘后碰撞的起始时间(王京彬和徐新,2006;龙晓平等,2006;肖文交等,2006;Xiaoetal.,2009;沈晓明等,2013)以及晚石炭世-早二叠世岩浆作用的动力学机制等一直是争议的焦点。

巴斯铁列克钨多金属矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩与二长花岗岩属二叠纪岩浆活动的产物，它们应该与区域上广泛发育的同时代岩体具有相同的构造背景。尽管对于晚石炭世-早二叠世岩浆作用的动力学机制存在有板片窗(Gao and Zhou,2013;Zhangetal.,2018)、岩石圈拆沉和地幔柱的争议(Pirajno,etal.,2008;Tangetal.,2017)。越来越多的研究成果表明，晚石炭世-早二叠世阿尔泰造山带南缘处于后碰撞伸展环境(Shenetal.,2011;Gao and Zhou,2013;Liuetal.,2017)。如晚石炭世-早二叠世陆相火山-沉积岩角度不整合覆盖于早期海相沉积岩之上(周刚等,2006;Tongetal.,2014)；晚石炭世发育淡色花岗岩(沈晓明等,2013)；二叠纪时期存在高温-超高温低压变质作用(仝来喜,2014;刘兆和仝来喜,2015;Liuetal.,2017)、出露大面积未变形的I-A型和A型花岗岩(王涛等,2005,2010)和大量镁铁-超镁铁质岩石(张作衡等,2005;Tangetal.,2017;Gao and Zhou,2013;Liuetal.,2017)，并且这些岩石均具有正的高εNd(t)和εHf(t)值(王涛等，2005,2010;童英等，2010;Gao and Zhou,2013;Tangetal.,2017)。后碰撞时期是板块构造活动中的一个重要阶段，这一时期的俯冲板块拆离、岩石圈拆沉、伸展跨塌及岩浆底侵作用可导致大量后碰撞花岗质岩石形成(杨坤光和杨巍然,1997;夏祖春等,2005)。因此，巴斯铁列克钨多金属矿区出露的花岗质岩体是后碰撞伸展构造环境的产物。

通常，高硅富碱过铝质花岗岩可以由地壳物质部分熔融形成(Kappetal.,2002)，也可以由壳幔岩浆混合形成(Korhonenetal.,2015;张永明等,2019)。巴斯铁列克矿区花岗质岩石中的锆石εHf(t)值分别为+5.6～+10、+4.2～+11和+3.8～+11，这些锆石的两阶段Hf同位素模式年龄(0.6～1.0Ga)大于锆石结晶年龄(284Ma)，表明其成岩过程有多种组分参与。这些变化大的εHf(t)值介于亏损地幔和球粒陨石演化线之间，远高于古老地壳Hf演化线，暗示可能来源于新增生地壳或亏损地幔。花岗质岩浆不可能直接由地幔部分熔融形成，并且大量研究成果表明，阿尔泰造山带是典型的增生造山带，存在着一定规模的显生宙陆壳生长(王涛等,2005)，发育大量古生代具有正的高εNd(t)和εHf(t)值的花岗岩(王涛等,2005,2010;童英等,2010;Gao and Zhou,2013;Tangetal.,2017)，被认为是陆壳生长的结果(王涛等,2005;Tangetal.,2017)，同时这些花岗岩中有捕获锆石存在，岩石中有一定量的Cr和Ni等元素，因此这些花岗岩很可能来源于新生地壳物质与幔源岩浆，在上升过程中混入了少量古老地壳物质。二叠纪时期阿尔泰造山带南缘处于后碰撞伸展环境，伴随同时期大规模基性岩(Gao and Zhou,2013;Tangetal.,2017)，说明幔源岩浆为巴斯铁列克矿区花岗质岩石的形成不仅提供了重要的热源，也伴随有少量混入。考虑到岩石中有古老锆石颗粒和强烈的分离结晶，说明存在深部岩浆房。

综上所述，巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石形成于后碰撞伸展环境，底侵的幔源岩浆加热新生成地壳并导致部分熔融和混合，产生的混合岩浆在深部岩浆房发生强烈的结晶分异，最终上升侵位形成矿区各类岩石，表现出高钾钙碱性等壳源岩石特点，这些岩石类型的不同与母岩浆成分和结晶分异程度有关。

5.4 矿区花岗岩对钨矿化的启示

本研究获得的巴斯铁列克钨多金属矿区出露的二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩的成岩年龄为284～282Ma，与矿区辉钼矿Re-Os同位素年龄结果(284.4Ma，杨富全等,2019)一致，表明这些岩体在时空上与钨多金属矿化密切相关。

大量研究资料表明，与钨铜多金属矿化有关的花岗质岩体可以是S型也可以是I型(Soloviev and Kryazhev,2018;Maoetal.,2019)，含矿岩石主要为高钾钙碱性或碱性系列花岗闪长岩、二长花岗岩、二云母花岗岩和黑云母花岗岩(Huetal.,2012;Maoetal.,2019)，母岩浆性质可以是氧化的也可以是还原的，多数学者认为，富挥发分(富F)高分异氧化性岩浆有利于钨矿化。实验岩石学研究结果表明，钨在岩浆岩中表现为强不相容性(Adam and Green,2006;Fulmeretal.,2010)，在部分熔融过程中易于进入熔体，在结晶分异中易残留于熔体(Yuanetal.,2018,2019)。钨也是亲氧元素，在岩浆岩中以[WO4]2-形式存在(Cheetal.,2013;Wadeetal.,2013)，WO3在700～800℃花岗质熔体中的饱和溶解度超过1000×10-6(temprok,1990)，在岩浆结晶过程中很少形成钨的独立矿物，仅在钨含量较高的花岗岩中出现少量黑钨矿或白钨矿(Cheetal.,2013;祝新友等,2016)，主要以类质同象方式进入白云母、锂云母、黑云母和斜长石晶格中。但是W在岩浆熔体中的饱和溶解度与熔体成分强烈相关(temprok,1990)，与岩浆熔体的氧化还原状态相关性弱，富挥发份亚铝质或过铝质岩浆在低温时可以直接结晶出黑钨矿(Cheetal.,2013;丁腾等,2017)。此外，岩浆挥发分的存在(H2O、HCl、HF、CO2、F)可以增加W的溶解度(Wood and Samson,2000)，尤其是F可以大幅降低熔体的粘度、密度和固相线温度，改变熔体结构(Agangietal.,2012)，使W在残余熔体中富集(Audétatetal.,2000)。这些成果表明花岗岩的分异演化过程也是钨的高度富集过程，分异花岗岩中高的金属元素W(Sn)或者由于岩浆结晶分异导致或者与岩浆-热液流体作用有关(毛景文等,2008;Yuanetal.,2011)。

巴斯铁列克钨多金属矿区的花岗岩中钨的含量高，黑云母花岗岩为15.1×10-6～168×10-6，二长花岗岩为8.4×10-6～16×10-6，二云母花岗岩为4.6×10-6～9.4×10-6，均明显高于钨在下地壳(0.6×10-6)、上地壳(1.9×10-6)(Rudnick and Gao,2004)和低钙型花岗岩中的平均含量(2×10-6，Turekian and Wedepohl,1961)，可以为成矿作用提供丰富的物质来源。前已述及，巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩体属分异花岗岩，母岩浆来源于新生地壳和地幔物质部分熔融形成的混合熔体，经过了一定程度的演化。黑云母花岗岩的钨含量明显高于二长花岗岩的钨含量，造岩矿物黑云母中的F和钨含量明显高于二长花岗岩中黑云母的F和钨的含量(未发表资料)，黑云母花岗岩中出现白钨矿，与我国华南地区与钨矿化相关的多个岩体中(新田岭岩体,章荣清,2014；黄沙坪岩体,丁腾等,2017；瑶岗仙岩体,董少花等,2014)出现的白钨矿类似，被造岩矿物包裹也与未蚀变黑云母共生。尽管黑云母花岗岩中钨含量变化大(15.1×10-6～168×10-6)，并且花岗岩中钨矿物常被认为是岩浆期后热液交代早期结晶花岗岩有关(Kempeetal.,1999)。以上这些特征为岩浆结晶分异对钨富集提供了重要证据。

前人研究结果表明，碱性长石的结晶分异可以导致Ba、Sr和Eu的亏损，但岩浆分异晚期流体作用可以使这些元素亏损更明显(Jahnetal.,2001)；在花岗质岩浆发生高度分异演化形成流体时，由于Ta较Nb难进入流体，导致花岗岩体系中Nb/Ta比值显著降低(Zaraskyetal.,2010)。钨在相对还原的条件下表现为亲铁性，并且随着还原作用越强，钨更容易从岩浆迁移到热液中(Sylvester,1998)，使钨含量迅速增加。二云母花岗岩具有深“V”型稀土配分模式，较黑云母花岗岩和二长花岗岩有更加亏损的Ba、Sr和Eu，有极低的Nb/Ta比值(4.3～5.6)，采用Qiuetal.(2013)的方法计算二云母花岗岩中锆石的氧逸度(logfo2)值低(-24.6～-14.4)，岩石中黑电气石的存在可以延长岩浆房出溶流体的时间并降低出溶流体的最低温度(Chang and Meinert,2008)。以上特征应该与岩浆结晶晚期发生了熔体-流体强烈相互作用有关。

综上所述，巴斯铁列克钨多金属矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩是原生岩浆经过高程度演化形成高硅富碱、富含挥发分并富集成矿金属元素的母岩浆结晶形成。花岗质岩浆为钨矿床的形成提供了物质基础，岩浆演化(结晶分异作用和晚期熔体-流体的过程)对钨有初始富集作用。

前已述及，巴斯铁列克钨多金属矿区花岗质岩石具有I-A过渡型特征，锆石εHf(t)值均为高的正值，我国钨锡成矿作用极为发育的华南地区与钨矿化相关花岗岩多为S型(黄兰椿和蒋少勇等,2013;原垭斌等,2014;Zhaoetal.,2016;Yuanetal.,2018,2019)，锆石εHf(t)值均为高的负值；巴斯铁列克含矿岩石母岩浆来源于新生地壳和幔源岩浆，华南地区含矿岩体母岩浆主要来源于古老地壳(黄兰椿和蒋少勇等,2013;原垭斌等,2014;Zhaoetal.,2016)，这些原生岩浆有高的钨初始含量，高度分异和熔体-流体出溶等对钨的富集(黄兰椿和蒋少勇等,2013;郭春丽等,2017;陈伟等,2018)是两地区岩石的共同特征。由此可见，原生岩浆的分异演化过程是导致该类型矿床成矿的关键控制因素之一。

6 结论

(1)巴斯铁列克钨多金属矿区二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩结晶锆石的加权平均年龄分别为282.3±3.2Ma、284.3±2.2Ma和284.8±2.3Ma，是早二叠世岩浆活动的产物，与矿区辉钼矿成矿年龄一致。

(2)二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩是高钾钙碱性过铝质系列岩石，属分异I-A过渡型花岗岩。具有富集Th、U、K、Pb，亏损Ba、Sr、P、Ti和高的正εHf(t)值，是由新生地壳熔体和幔源岩浆混合形成的熔体经分异演化形成。它们代表了同一时期两个不同的岩浆事件。黑云母花岗岩和二长花岗岩是同一源区不同演化阶段的产物，二云母花岗岩来自不同源区且有更高分异演化程度。

(3)二云母花岗岩、黑云母花岗岩和二长花岗岩是巴斯铁列克钨多金属矿床的成矿母岩，岩浆的演化分异(结晶分异与熔体-流体)对成矿元素有一定的初始富集作用，为矿床的形成提供了成矿元素和成矿流体。

致谢野外工作期间得到新疆维吾尔自治区有色地质勘查局706队郭旭吉、王永强等领导的支持，中国地质科学院矿产资源研究所的杨富全研究员、李强和杨成栋副研究员的指导和帮助；项目实施过程中得到了新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院领导和技术人员的帮助；样品的测试工作在实验人员的帮助下完成；审稿专家提出了宝贵的修改意见。在此一并表示感谢。