新疆乌什北山玄武岩地球化学特征及锆石U-Pb年龄

2021-05-24杜晓飞柳献军张雅芳邢春辉

西部探矿工程 2021年6期

杜晓飞，王威，柳献军，张雅芳，邢春辉

（1.新疆自然资源与生态环境研究中心，新疆乌鲁木齐830000；2.新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室，新疆乌鲁木齐830000）

1 概述

乌什北山位于南天山碰撞带内，该碰撞带位于塔里木古板块与伊犁—哈萨克斯坦古板块之间[1]，属于高海拔深切割区，地质研究程度较低。该区出露玄武岩及脉状辉绿岩，本文针对该区的玄武岩、辉绿岩，开展了年代学、岩石地球化学研究，以期阐明侵位时代、了解岩浆来源，不仅有助于了解矿化带成因，为以后寻找火山岩型金矿具有指导性意义，填补乌什北山玄武岩年代学研究的空白。

2 地质特征

研究区出露的地层主要下石炭统甘草湖组砂岩、粉砂岩、生物碎屑灰岩（图1），下石炭统野云沟组灰岩、砂岩、泥质粉砂岩，上石炭统阿依里河组生物屑灰岩、砂岩，上石炭统—下二叠统康克林组泥质灰岩夹碎屑岩，下二叠统小提坎力克组玄武岩夹碎屑岩，下侏罗统阳霞组粉砂岩、泥岩、炭质页岩，中新—上新统康村组砂—砾岩、灰岩等，下更新统西域组砾岩，上更新统新疆群及全新统冲洪积物。

在研究区北部小提坎力克组与甘草湖组接触带发现金矿化点，蚀变类型主要为褐铁矿化、硅化、绿帘石化、绿泥石化等，蚀变带长约1500m，宽5～20m，走向近南北，倾向270°～280°，倾角65°～85°，Au品位在（0.2～1.13）×10-6，金矿化点明显受断裂控制，这与前人总结的西南天山金矿床的成矿规律一致[2]。

本区断裂较发育，主要呈北东—南西向，为压扭性断裂。

岩浆岩主要分布于北部和东部，沿北东向断裂分布，主要呈溢流相，厚度约600余米，岩性主要为玄武岩、辉绿岩。

3 地球化学特征

在基岩中采集了3件玄武岩样品和1件辉绿岩样品。经镜下观察，挑选较新鲜的玄武岩和辉绿岩进行了主量元素、稀土元素和微量元素室内分析。样品由新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队分析测试完成，其中主量元素为X荧光法分析，稀土和微量元素使用ICP-MS测定。分析结果列于表1、表2中。

本次分别对辉绿岩（WLD2001）、玄武岩（PM-ⅩⅩⅡ-63）进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析，实验国家地质实验测试中心完成，样品按常规方法将岩石样品粉碎至300μm，经磁法和重液分选后，在双目镜下挑选出无裂隙、无包体、干净透明的自形程度较好的锆石颗粒，并将其与标准锆石TEM（417Ma）一起在玻璃板上用环氧树脂固定、抛光，然后进行透射光、反射光及阴极发光照相。数据处理采用Ludwig的SQUID1.02及ISOPLOT程序自动完成[3-4]。

图1 乌什北山地质图（据新疆煤田地质局一五六队修编）

3.1 主量元素

玄武岩SiO2含量变化范围较小（45.27%～51.69%），平均为48.17%（见表1），有较高的TiO2（1.89%～2.38%），平均2.09%，Al2O3含量中等，变化在12.08%～14.81%之间，T Fe2O3含量高（11.82%～13.08%），平均为12.39%，且FeO＞Fe2O3，MgO含量较低，平均为3.67%，贫MnO（0.19%～0.29%），Na2O（2.66%～4.03%）和K2O（0.59%～1.45%）含量低，且Na2O＞K2O；P2O5含量较高，为0.43%～1.3%，平均为0.71%。本区玄武岩较高的TiO2、T Fe2O3、P2O5的特点与OIB相似[5]。

3.2 稀土、微量元素

玄武岩的稀土总量较高[（92.67～198.07)×10-6]，平均为124.29×10-6，轻重稀土分异较显著[平均（La/Yb）N比值为4.30，平均（Ce/Yb）N比值为3.37]；无明显Eu异常[除一件正异常（1.29）外，其余为δEu＝0.98～1.01]，无明显Ce异常（δCe＝0.91～0.93）。在球粒陨石标准化曲线图上，所有的岩石样品均具有相似的稀土元素配分模式，轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，呈右倾型（见图2a）。这种稀土配分模式和典型洋岛玄武岩（OIB）相似[6]。辉绿岩与玄武岩具有相似的稀土元素配分模式，表明二者为同源岩浆的产物。

在原始地幔标准化微量元素蛛网图中，大离子亲石元素（LIL）中Ba、K、Sr的含量变化适中且不富集（见图2b）。Nb呈弱负异常，玄武岩和OIB的微量元素分布型式总体很相似，仅个别元素（Rb、Ba、Sr、Hf）存在明显差异。

表1 乌什北山玄武岩及辉绿岩主量元素（wt%）分析结果

表2 乌什北山玄武岩及辉绿岩部分微量元素（10-6）分析结果

图2 乌什北山玄武岩微量元素标准化图

3.3 锆石U-Pb测年结果

本文对乌什北山辉绿岩（WLD2001）、玄武岩（PM-ⅩⅩⅡ-63）进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。锆石呈自形长柱状，锆石粒径50～180μm，13粒锆石的U和Th含量中等[U=（210～843）×10-6，Th=（127～318）×10-6]，Th/U比值（0.3～0.78）一半大于0.4，属岩浆成因的锆石。辉绿岩中锆石206Pb/238U年龄介于298Ma～315Ma之间，加权平均年龄为297.9Ma±5.4Ma，MSWD=1.25（见图3）；玄武岩中锆石206Pb/238U年龄介于292Ma～303Ma之间，加权平均年龄为297.9Ma±1.8Ma，MSWD=1.40。

4 讨论

4.1 岩石年代

本文通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法，首次对乌什北山辉绿岩、玄武岩成岩年龄进行准确测量，结果显示辉绿岩侵位年龄为297.9Ma±5.4Ma，玄武岩成岩年龄为297.9Ma±1.8Ma，均属于早二叠世时期的产物，乌什北山辉绿岩、玄武岩为同期岩浆。

4.2 岩浆源区地球化学特征

图3 乌什北山锆石U-Pb年龄谐和图

乌什北山玄武岩具高Ti/Y（405～739），对地壳混染敏感的指数也未显示明显降低，玄武岩Ti/Yb（3770～7514）显示地壳物质的加入很少[8]。Nb/Ta值为14.9～18.9，与原始地幔（Nb/Ta=17.5）比较接近，高于大陆地壳平均值（Nb/Ta=11），主要以幔源岩浆活动为主。乌什北山玄武岩的稀土配分图和蛛网图与OIB型的曲线模式相似，综上所述，玄武岩来源于具OIB型特征的幔源岩浆。

4.3 金蚀变带控矿因素

杨富全等从众多的金成矿区和成矿远景区中，根据掌握的资料，优选乌什北山作为重点找矿靶区[9]。项目组通过“新疆乌什县乌鲁克也拉克一带1∶5万区域地质矿产调查”发现一条金蚀变带，明显受断裂控制，蚀变类型主要为褐铁矿化、硅化、绿帘石化、绿泥石化等，蚀变带长约1500m，宽5～20m，走向近南北，倾向270°～280°，倾角65°～85°，Au品位在（0.2～1.13）×10-6，初步判断，该金蚀变带与玄武岩热事件及断层关系密切。