阿尔金中段吐格曼北花岗伟晶岩型锂铍矿床多阶段岩浆-成矿作用*

李杭 洪涛 杨智全 刘善科 王学海 马垠策 牛磊 徐兴旺

成岩成矿年龄的精确厘定也是稀有金属花岗伟晶岩型矿床研究的重要内容(周振华等，2016；王倩等，2019)。一般认为伟晶岩型稀有金属矿床形成于一期岩浆作用或一个构造事件，如：大红柳滩伟晶岩型锂矿床的年龄为220～210Ma(乔耿彪等，2015；Yanetal.，2018)， Tanco和Silverleaf稀有金属矿床的年龄为2630～2657Ma (Camachoetal.，2012)，雪宝顶Sn-W-Be矿床形成于194.5～193.6Ma (Zhangetal.，2014)，甲基卡新三号花岗伟晶岩型稀有金属矿床形成于223～214Ma(郝雪峰等，2015；Lietal.，2019)，白龙山伟晶岩型稀有金属矿床形成于208Ma (Wangetal.，2020)。然而，近年来，一些伟晶岩型稀有金属矿床的年代学结果显示单个矿床或者矿集区存在多期多阶段成矿的现象。如：王登红等(2003)通过白云母的Ar-Ar法同位素定年研究，在阿尔泰中部的大喀拉苏大型稀有金属矿床和小喀拉苏稀有金属矿床获得了新的同位素年龄数据，其坪年龄分别为248.4Ma和233.8Ma，从而证实了阿尔泰地区除了220～180Ma的成矿作用，还有三叠纪(248～234Ma)稀有金属成矿作用的存在；Zhang and Jiang (2021)揭示了赵井沟矿床在早白垩世发生了两次幕式Nb-Ta矿化事件，成矿年龄分别为130Ma和114Ma；可可托海3号脉中也存在不同的成岩成矿年代学结果：锆石U-Pb年龄为180～220Ma (Wangetal., 2007；陈剑锋，2011；周起凤，2013)，铀细晶石U-Pb年龄为196.4Ma(邹天人等，1986)，铌钽铁矿U-Pb年龄为205.6Ma(王倩等，2019)，辉钼矿Re-Os年龄为210～208Ma (Liuetal., 2014)以及铌钽矿U-Pb年龄为218Ma (Cheetal., 2015)。但这种多期多阶段成岩成矿作用是形成于同一构造背景还是不同构造背景，目前尚不清楚。

阿尔金中段吐格曼地区近年来发现了包括吐格曼北锂铍矿床的一些稀有金属矿床，这些矿床的研究已经取得了部分阶段性成果，主要集中在矿床的靶区预测(徐兴旺等，2019)、成矿时代(李杭等，2020；Gaoetal.，2021)、岩浆作用(Hongetal.，2021)和构造背景方面(徐兴旺等，2019)。如：在成矿时代方面，李杭等(2020)获得了吐格曼北锂铍矿床ρ31白云母-锡石伟晶岩中锡石U-Pb年龄为468±8.7Ma、白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中锆石U-Pb年龄为458.7±2.3Ma，ρ38白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中锆石U-Pb为454.7±4.0Ma，ρ87含铌钽铁矿-白云母-石英伟晶岩中铌钽铁矿U-Pb年龄为464.1±2.7Ma，认为吐格曼北锂铍花岗伟晶岩形成于468～454Ma。Gaoetal.(2021)获得了吐格曼北锂铍矿床ρ37黑云二长花岗岩中锆石U-Pb年龄为482±5Ma，ρ38含锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿U-Pb年龄为472±8Ma，与李杭等 (2020)获得的锡石U-Pb年龄几乎一致；在岩浆作用方面，Hongetal.(2021)对贯穿性矿物(电气石和石英)开展了矿物学、微区地球化学研究以区分不同作用条件下稀有金属成矿过程差异，论证了岩浆作用在伟晶岩型锂铍矿床形成过程中贡献较大；在构造背景方面，徐兴旺等 (2019)与Gaoetal.(2021)均认为矿床应形成于后碰撞或碰撞后伸展环境。然而，吐格曼地区是否仅存在一期成岩成矿作用仍需进一步深入研究。

我们对阿尔金中段新发现的吐格曼北锂铍矿床开展了详细的岩相学研究，发现该矿床产出的伟晶岩脉在空间上有相互截切、脉体中的矿物有相互穿插、交代的现象，这些现象均指示矿区可能存在多期多阶段成岩成矿作用。本文对ρ31与ρ87伟晶岩脉开展了详细的锆石、铌钽铁矿的U-Pb年代学研究，首次获得了ρ31脉与ρ87脉的锆石U-Pb年龄分别为436±1.1Ma和415.4±1.5Ma，ρ87脉的两个铌钽铁矿U-Pb年龄分别为434.6±2.8Ma和414.7±3.0Ma，进一步厘定了该矿床存在的多期多阶段成岩成矿作用，研究和讨论了不同阶段成岩成矿作用所形成的构造背景，以期更加系统地了解吐格曼北锂铍矿床的成矿世代、成矿期次及形成构造背景，丰富伟晶岩型矿床多期多阶段成矿理论。

图1 阿尔金中段地区地质简图(据康磊等，2016；徐兴旺等，2019修编)Fig.1 Simplified geological map of the middle segment of Altyn Tagh (after Kang et al.，2016；Xu et al.，2019)

1 阿尔金中段吐格曼花岗伟晶岩型稀有金属矿床特征

1.1 区域地质构造背景

阿尔金造山带位于青藏高原北缘，处于柴达木地块、祁连-昆仑造山带及塔里木板块之间(图1)，是由原特提斯洋俯冲碰撞/增生造山作用所形成的复合型造山带(Liuetal., 2012；Caoetal., 2019；Hongetal., 2021)。由北向南可划分为阿北地块、红柳沟-拉配泉混杂岩带、阿中地块和阿南俯冲碰撞杂岩带(Liuetal., 2012；Wangetal., 2013)。

阿尔金中段吐格曼地区构造上属于阿中地块(图1)。吐格曼地区出露的地层包括新太古界米兰岩群(Ar1-2M)、中元古界阿尔金岩群(Pt2A)与复理石建造(fw(Pt2))、长城系贝壳滩组(Chb)与蓟县系金雁山组(Jxj)(图2)。其中，米兰岩群分布于研究区的东南部，为一套强烈变形变质的碎屑岩、碳酸盐岩夹火山岩建造，主要岩石类型包括石榴黑云斜长片麻岩、十字夕线蓝晶黑云片岩、石榴斜长角闪岩、石英岩与变粒岩等(徐兴旺等，2019)；阿尔金岩群广泛出露于研究区的西南部及中部，为一套由碳酸盐岩、变质碎屑岩和变质火山岩组成的绿片岩相-角闪岩相变质岩系；中元古界复理石建造分布于研究区的西南、东北部，是英格里克构造蛇绿混杂岩的组成部分。该建造为一套由石榴石十字石二云石英片岩、斜长二云石英片岩、二云母片岩与黑云斜长变粒岩等组成的绿片岩相-角闪岩相变质岩系，其与南北两侧的米兰岩群和阿尔金岩群地层间为断层接触；长城系贝壳滩组由中厚层状石英岩、黑云石英岩、二云石英片岩、斜长白云母石英片岩与变质粗粒长石岩屑砂岩等绿片岩相变质岩组成；区内蓟县系金雁山组分布于库木加克沟两侧，大致呈近东西向展布，岩性主要为大理岩(徐兴旺等，2019)。

图2 阿尔金中段吐格曼地区区域地质图(据徐兴旺等，2019)Fig.2 Geological map of the Tugeman area in the middle segment of Altyn Tagh (after Xu et al.，2019)

吐格曼地区花岗岩类型主要包括片麻状黑云二长花岗岩、黑云斜长花岗岩、二云母花岗岩与二长花岗岩，从北向南依次主要分布有库鲁赛、阿亚格、托巴、吐格曼、萨拉姆五个规模较大的岩体(图2)。其中的吐格曼岩体产出于中元古界复理石建造，主要岩石类型包括黑云母二长花岗岩、二云母钾长花岗岩、二云母二长花岗岩、白云母钠长花岗岩、白云母碱长花岗岩和电气石石榴子石钠长花岗岩(徐兴旺等，2019)。

1.2 吐格曼北锂铍矿床多期多阶段成岩成矿的厘定

阿尔金中段吐格曼地区是稀有金属锂铍元素成矿的潜力靶区，也是花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿与找矿研究的新区(徐兴旺等，2019)。近年来发现了吐格曼铍矿、吐格曼北锂铍矿、塔什萨依金绿宝石矿和瓦石峡南锂铍矿四个矿床(徐兴旺等，2019)。

其中，吐格曼北锂铍矿是位于吐格曼岩体的北接触带(图2)的花岗伟晶岩型锂铍矿。锂铍花岗伟晶岩脉发育于二云母花岗岩及其北侧的石榴子石云母石英片岩中。区内已发现27条锂铍花岗伟晶岩脉，脉带整体呈东西向展布，各脉体规模长宽不一，长200～1000m，宽1～35m，脉体呈透镜状和树枝状产出(图3)。伟晶岩脉体主要由钠长石、白云母、石英、锂辉石、电气石和绿柱石组成，含少量铌钽铁矿、磷灰石和锆石等副矿物。根据矿物组成可将矿区伟晶岩划分为白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩、钠长石-锂辉石伟晶岩、白云母-锡石伟晶岩和钾长石-绿柱石伟晶岩四种类型。

1.2.1 ρ87花岗伟晶岩脉中的多期多阶段现象

ρ87花岗伟晶岩脉包含12个岩相带，分别为：①细晶花岗岩；②细晶钠长石-石英带；③含锡石-石英-白云母-钠长石-锂辉石带；④含铌钽铁矿-石英-白云母带；⑤钠长石带；⑥石英-钠长石-锂辉石带；⑦细晶含磷锂铝石-石英-白云母带；⑧钾长石带；⑨石英带；⑩细晶钠长花岗岩带；细晶钠长石带；中细粒石英-白云母带(图4a)。石英带一般被认为形成于伟晶岩脉带状构造的核部或者顶部，1991；London，2008)，ρ87花岗伟晶岩脉中的石英带位于伟晶岩的边部和细晶钠长花岗岩的下侧。另外，细晶钠长花岗岩带中发育两种形态的铌钽铁矿，分别为细晶的粒状(图5b)和长条状(图5c)铌钽铁矿，其中，含细粒浸染状铌钽铁矿细晶花岗岩被含长条状铌钽铁矿的铌钽铁矿-白云母-石英伟晶岩脉穿插。所以，细粒粒状铌钽铁矿为早期形成，长条状铌钽铁矿为晚期形成。ρ87号脉中细晶钠长花岗岩被细晶白云母-石英伟晶岩和萤石交代(ZK8701-63.6，图4b，c)。因此，ρ87号脉主要包括三期成岩成矿作用：(1)石英带期；(2)含细粒浸染状铌钽铁矿细晶花岗岩期；(3)含长条状铌钽铁矿的铌钽铁矿-白云母伟晶岩期。

1.2.2 ρ31花岗伟晶岩脉中的多期多阶段现象

ρ31伟晶岩脉主要可分为7个岩相带，从上到下依次分布有：①细粒石英-白云母带；②中细粒白云母-钠长石-石英带；③石英-白云母-钠长石-锂辉石带；④含锡石-石英-白云母-钠长石-锂辉石带；⑤细晶石榴子石-石英-钠长石带；⑥细粒花岗岩带；⑦锡石-白云母-石英带(图6a)。其中，含锡石与锂辉石伟晶岩被白云母钠长花岗岩交代(20AE43-3，图6b)。因此，ρ31号脉主要包括两期成岩成矿作用：(1)锡石与锂辉石期；(2)细晶白云母钠长花岗岩期。

1.2.3 ρ38花岗伟晶岩脉中的多期多阶段现象

ρ38伟晶岩脉中发现锂辉石-钾长石伟晶岩被细粒钠长花岗岩交代(图7a，ZK3002-188.1)、锂辉石-石英伟晶岩被钠长花岗岩交代(图7b，ZK3002-186.9)的现象。这些现象都说明含锂辉石的伟晶岩经历了被细粒钠长花岗岩交代的过程。指示了ρ38号脉也存在两期成岩成矿作用：(1)锂辉石与钾长石期；(2)细粒钠长花岗岩期。

图3 吐格曼北锂铍矿区地质图(据新疆地质矿产勘查开发局第三地质大队，2016(1)新疆地质矿产勘查开发局第三地质大队. 2016. 新疆若羌县塔什萨依一带铅锌、锰矿调查评价报告. 1-240修编)年龄来源: (a) Gao et al. (2021)；(b)李杭等(2020)；(c)本次研究Fig.3 Geological map of the North Tugeman lithium-beryllium depositAge sources: (a) Gao et al. (2021); (b) Li et al. (2020); (c) this study

图4 吐格曼北锂铍矿ρ87脉结构分带图(a)和含铌钽铁矿锡石石榴子石钠长花岗岩被白云母-石英伟晶岩交代的手标本(b)及镜下显微照片(c)Qtz-石英；Mus-白云母；Ab-钠长石；Cot-铌钽铁矿；Cst-锡石Fig.4 Vein rock type distribution structure (a) and hand specimen photographs (b) and micrographs (c) of coltan-bearing cassiterite garnet albite granite metasomatized by muscovite-quartz pegmatite in the ρ87 pegmatite from the North Tugeman lithium-beryllium depositQtz-quartz; Mus-muscovite; Ab-albite; Cot-coltan; Cst-cassiterite

图5 吐格曼北锂铍矿ρ87脉中手标本(a、c)及镜下显微照片(b)(a)含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)及其中的长条状铌钽铁矿-白云母-石英伟晶岩脉(20TC8701-1-2)；(b)含铌钽铁矿细晶花岗岩；(c)长条状铌钽铁矿-白云母-石英伟晶岩脉(20TC8701-1-2)Fig.5 Hand specimen photographs (a, c) and micrograph (b) in the ρ87 pegmatite vein from the North Tugeman lithium-beryllium deposit(a) coltan-bearing fine grained granite and strip coltan-muscovite-quartz pegmatite dike; (b) coltan-bearing fine granular granite; (c) strip coltan-muscovite-quartz pegmatite dike

图6 吐格曼北锂铍矿ρ31伟晶岩脉结构分带图(a)及锡石与锂辉石被白云母钠长花岗岩交代现象的镜下显微照片(b)Spd-锂辉石Fig.6 Structural zoning of ρ31 pegmatite (a) and microphotographs of cassiterite and spodumene metasomatized by muscovite albite granite (c) in the North Tugeman lithium-beryllium depositSpd-spodumene

图7 吐格曼北锂铍矿ρ38脉中样品的镜下显微照片(a)锂辉石-钾长石伟晶岩被细粒钠长花岗岩交代；(b)锂辉石-石英伟晶岩被钠长花岗岩交代. Kfs-钾长石Fig.7 Microphotographs of the ρ38 vein sample in the North Tugeman lithium-beryllium deposit(a) spodumene-potassium feldspar pegmatite metasomatized by fine-grained albite granite; (b) spodumene-quartz pegmatite metasomatized by albite granite. Kfs-potassium feldspar

表1 样品的地质特征Table 1 Geological features of the samples

2 样品选择及岩石学特征

本文对ρ31号脉、ρ87号脉中具有三期成岩成矿特征的样品开展了系统的同位素年代学研究。对ρ87号脉的细晶花岗岩样品(ZK8702-79.3)进行锆石U-Pb测试，对含铌钽铁矿细晶花岗岩样品(20TC8701-1-1)及其中的含铌钽铁矿-白云母伟晶岩样品(20TC8701-1-2)进行铌钽铁矿U-Pb测试；对ρ31号脉的含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩样品(20AE43-3)进行锆石U-Pb测试。样品特征见表1，采样位置见图3-图6。

含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)为细晶结构，块状构造；主要组成矿物为石英(40%～55%)、白云母(20%～30%)、钠长石(25%～35%)和铌钽铁矿(15%～25%)，其中铌钽铁矿集合体宽1～2mm、长1～2cm，呈长柱状，多与白云母、石英共生(图4b)。

含铌钽铁矿-白云母伟晶岩(20TC8701-1-2)为伟晶结构，块状构造；主要组成矿物为石英(40%～45%)、白云母(35%～40%)、铌钽铁矿(15%～25%)和钠长石(10%～15%)，其中铌钽铁矿集合体宽0.5～1mm、长5～10mm，呈长柱状，多与钠长石、石英共生(图4b)。

细晶花岗岩(ZK8702-79.3)为灰白色，细晶结构，块状构造；主要组成矿物为钠长石(55%～65%)、石英(30%～35%)、电气石(～5%)和白云母(～5%，图8)。手标本中石英呈无色透明，他形粒状，粒径1～2mm；白云母为亮白色片状，片状部分最长可达1mm；钠长石白色板柱状，自形程度较好，长度为5～10mm。

含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩(20AE43-3)为花岗结构，块状构造；主要组成矿物为钠长石(40%～50%)、石英(30%～35%)、白云母(15%～25%)和锡石(15%～25%)。其中锡石集合体长度范围为1～4cm，呈短柱状、自形，表面光滑，呈铁黑色至褐黑色，多与白云母、石英共生(图6c)。

图8 吐格曼北锂铍矿ρ87脉中细晶花岗岩(ZK8702-79.3)标本(a)和镜下显微照片(b)Fig.8 A hand specimen (a) and microphotograph (b) of the fine grain granite (ZK8702-79.3) in the ρ87 vein sample from the North Tugeman lithium-beryllium deposit

3 测试方法

3.1 锆石U-Pb测年

单颗粒锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室使用重选和磁选技术完成。锆石制靶和同位素定年分析在武汉上谱分析科技有限责任公司利用LA-ICP-MS分析完成。将晶型较好的锆石样品颗粒和锆石标样粘贴在环氧树脂靶上，抛光使其曝露一半晶面。然后通过进行锆石透反射光显微照相和阴极发光图像分析，选择适宜的测试点位。详细的仪器参数和分析流程见(Zongetal.，2017)。激光剥蚀过程中采用氩气为补偿气、氦气作载气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合，激光剥蚀系统配置有信号平滑装置(Huetal.，2015)。本次分析的激光束斑和频率分别为32μm和5Hz。采用ICPMSDataCal软件(Liuetal.，2008，2010)对数据进行离线处理。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig，2003)完成。

3.2 铌钽铁矿U-Pb测年

铌钽铁矿单矿物分选在河北省区域地质矿产调查研究所完成。将挑选的铌钽铁矿粘在环氧树脂上，待树脂固化后刨磨至大部分铌钽铁矿颗粒露出。铌钽铁矿反射光、背散射图像的拍摄工作在中国科学院地质与地球物理研究所完成。铌钽铁矿的U-Pb年代学测定由南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室电感耦合等离子体质谱Thermo Fisher Scientific iCAP-Q型ICP-MS与RESOlution S155型193nm的ArF准分子激光器联用完成，详细的分析步骤参考Cheetal.(2015)。铌钽矿定年采用铌铁矿Coltan139作为外标进行校正。激光束斑直径为67μm，频率4Hz，每个分析点的气体背景采集为20s，信号采集时间50s，204Pb、206Pb和208Pb驻留时间为15ms，207Pb为30ms，232Th和238U为10ms，其他元素均为6ms。每测定8个样品点，分析1次NIST610和2次年龄标样。采用ICPMSDataCal程序对数据进行分馏和校正处理(Liuetal.，2008)。处理后利用Isoplot 4.15对U-Pb同位素年龄进行计算和作图(Ludwig，2003)。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

ρ87脉细晶花岗岩(ZK8702-79.3)样品中锆石长度在50～100μm之间，宽度在50～70μm之间，长宽比为1～1.5。锆石以半自形-自形为主，多为无色、透明，具碎裂现象，锆石CL图像多呈黑色模糊海绵状(图9a)。锆石的LA-ICP-MS U-Pb分析结果显示：该伟晶岩锆石U、Th与Pb含量分别为：2704×10-6～5808×10-6、2×10-6～6×10-6、180×10-6～768×10-6，Th/U比值为0.0004～0.0013(表2)。16个锆石的206Pb/238U年龄在413～418Ma之间，在误差范围内基本一致，206Pb/238U谐和年龄为415.4±1.5Ma。数据置信度95%，数据可信度高(图9c)。

ρ31脉含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩(20AE43-3)样品中锆石长度在111～213μm之间，宽度在86～91μm之间，长宽比为1.35～2.34。锆石以半自形-自形为主，多为无色、透明，少数锆石具碎裂现象，锆石CL图像多呈灰黑色模糊海绵状，发育微弱环带构造(图9b)。锆石的LA-ICP-MS U-Pb分析结果显示：该伟晶岩锆石U、Th与Pb含量分别为：1463×10-6～10723×10-6、1×10-6～20×10-6、69×10-6～492×10-6，Th/U比值为0.0004～0.0042 (表2)。21个锆石的206Pb/238U年龄在432～441Ma之间，在误差范围内基本一致，206Pb/238U谐和年龄为436.0±1.1Ma。数据置信度95%，数据可信度高(图9d)。

4.2 铌钽铁矿U-Pb年龄

含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)中铌钽铁矿为黑色，半透明、自形-半自形晶体，反射光和背散射图像显示其内部结构较简单，环带不发育(图10a)。铌钽铁矿206Pb/238U的比值变化范围为0.0657～0.0673，207Pb/235U的比值变化范围为0.4847～0.5769，207Pb/206Pb的比值变化范围为0.0531～0.0631，铌钽铁矿颗粒具有较低的U含量(111×10-6～512×10-6)、较低的Th含量(0.06×10-6～0.22×10-6)，Th/U的范围为0.0004～0.0007 (表3)。铌钽铁矿22个测点产生的207Pb/235U-206Pb/238U谐和年龄为434.6±2.8Ma(图10c，MSWD=0.10，N=22)，数据可靠。

含铌钽铁矿-白云母伟晶岩(20TC8701-1-2)中铌钽铁矿为黑色，半透明、自形-半自形晶体，反射光和背散射图像显示其内部结构较简单，环带不发育(图10b)。铌钽铁矿206Pb/238U的比值变化范围为0.0690～0.0706，207Pb/235U的比值变化范围为0.5219～0.5934，207Pb/206Pb的比值变化范围为0.0549～0.0634，铌钽铁矿颗粒具有较低的U含量(78×10-6～580×10-6)、较低的Th含量(0.05×10-6～0.30×10-6)，Th/U的范围为0.0005～0.0012 (表3)。铌钽铁矿19个测点得出的207Pb/235U-206Pb/238U谐和年龄为414.7±3.0Ma (图10d，MSWD=0.14，N=19)，数据可靠。

图9 吐格曼北锂铍矿床花岗岩的锆石阴极发光(CL)图像(a、b)及U-Pb年龄谐和图(c、d)1/414代表1号锆石测点206Pb/238U年龄为414Ma，实线圆表示 LA-ICP-MS U-Pb年龄分析点位置Fig.9 Cathodoluminescence images (a, b) and U-Pb concordia diagrams (c, d) of zircons from the granites in the North Tugeman lithium-beryllium deposit1/414 representing the 206Pb/238U age of the No. 1 zircon of 414Ma，the solid circles indicating the location of LA-ICP-MS U-Pb analysis

表2 吐格曼北锂铍矿床花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果Table 2 The LA-ICP-MS U-Pb ages results of zircons from granites of the North Tugeman lithium-beryllium deposit

续表2Continued Table 2

图10 吐格曼北锂铍矿床含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)及其中的含铌钽铁矿-白云母伟晶岩(20TC8701-1-2)样品中铌钽铁矿背散射图像(a、b)和U-Pb年龄谐和图(c、d)3/432代表3号锆石测点206Pb/238U年龄为432Ma，实线圆表示LA-ICP-MS U-Pb年龄分析点位置Fig.10 Back-scattered electron (BSE) images (a, b) and concordia diagrams (c, d) of coltan from the coltan-bearing fine grained granite (20TC8701-1-1) and its internal coltan-bearing muscovite pegmatite sample (20TC8701-1-2) in the North Tugeman lithium-beryllium deposit3/432 representing the 206Pb/238U age of the No.3 zircon of 432Ma，the solid circles indicating the location of LA-ICP-MS U-Pb analysis

表3 吐格曼北锂铍矿床LA-ICP-MS铌钽铁矿微区原位U-Pb年龄测试结果Table 3 In-situ LA-ICP-MS U-Pb ages of coltan from the North Tugeman lithium-beryllium deposit

5 讨论

5.1 吐格曼北锂铍矿床成岩成矿时代与多期多阶段

本次测试结果表明ρ31伟晶岩脉中含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩、ρ87脉细晶花岗岩样品中锆石U-Pb年龄分别为436.0±1.1Ma (MSWD=0.015，N=21)、415.4±1.5Ma (MSWD=17，N=16)，ρ87含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)及其中的含铌钽铁矿-白云母伟晶岩(20TC8701-1-2)中的铌钽铁矿U-Pb年龄分别为434.6±2.8Ma (MSWD=0.10，N=22)、414.7±3.0Ma (MSWD=0.14，N=19)。所以，ρ31、ρ87号脉中的两期成岩成矿作用的形成时代可以限定在436～434.6Ma和415.4～414.7Ma这两个时间段内。

李杭等(2020)获得了ρ31白云母-锡石伟晶岩中锡石U-Pb年龄为468±8.7Ma、白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中锆石U-Pb年龄为458.7±2.3Ma，ρ38白云母-钠长石-锂辉石伟晶岩中锆石U-Pb为454.7±4.0Ma，ρ87含铌钽铁矿-白云母-石英伟晶岩中铌钽铁矿U-Pb年龄为464.1±2.7Ma(图3)，认为吐格曼北锂铍花岗伟晶岩形成于468～454Ma。Gaoetal.(2021)获得了含锂辉石伟晶岩中铌钽铁矿U-Pb年龄为472±8Ma(图3)，与李杭等(2020)获得的锡石U-Pb年龄几乎一致。结合前述ρ87、ρ31与ρ38花岗伟晶岩脉中的多期多阶段现象及年代学数据，我们认为吐格曼北锂铍矿伟晶岩脉具有三个成岩成矿阶段，包括：(1) 468～454Ma：锡石、锂辉石、铌钽铁矿及石英带期；(2) 436～434.6Ma：锡石、锂辉石及含细粒浸染状铌钽铁矿细晶花岗岩期；(3) 415.4～414.7Ma：含长条状铌钽铁矿-白云母伟晶岩期及细晶白云母钠长花岗岩期。

5.2 吐格曼北锂铍矿床多期多阶段成岩成矿形成的构造背景

5.2.1 奥陶纪(468～454Ma)成岩成矿作用形成的构造背景

大量的年代学研究表明，阿尔金南缘高压-超高压岩石变质时代介于519～486Ma之间(Zhangetal.，1999，2001；张安达等，2004；刘良等，2007)，退变质时代为～450Ma (Liuetal.，2012)，代表了深俯冲陆壳的折返时间。沿阿尔金造山带南缘存在的陆壳深俯冲型高压-超高压变质岩带(500Ma左右，刘亚非等，2016)是原特提斯洋壳俯冲、陆壳深俯冲及其后的折返作用的产物(许志琴等，2010)，陆壳深俯冲/折返事件发生在约450Ma(刘良等，2015)。关于阿尔金造山带南缘早古生代花岗岩的相关研究工作大多是针对部分独立的岩体进行的，如：曹玉亭等(2010)在阿尔金西段发现的瓦石峡二长花岗岩(462±2Ma)、马中平等(2011)和郭金城等(2014)在阿尔金西段发现的长沙沟镁铁质-超镁铁质岩体(467.4±1.4Ma)、康磊等(2013)在塔特勒克布拉克识别的片麻状花岗岩(451±1.7Ma)及张若愚等(2016)在帕夏拉依档岩体中获得的二长花岗岩(460.1±3.9Ma)，均是阿尔金南缘伸展背景下的岩浆响应。南阿尔金地区产于早古生代后碰撞伸展环境的部分岩体锆石U-Pb年龄集中在467～446Ma(表4)。据此，我们认为吐格曼北锂铍矿床花岗伟晶岩型稀有金属矿床468～454Ma的成矿作用和阿中地块与阿南地块的后碰撞伸展事件相对应。

5.2.2 志留纪(436～434.6Ma)成岩成矿作用形成的构造背景

关于北阿尔金洋的闭合时限问题仍存在不同认识(董顺利等，2013；Yuetal.，2018；郑坤等，2019a，b；吴玉等，2021)，但近年来的一些研究显示北阿尔金洋闭合与阿北地块和阿中地块的碰撞发生在奥陶纪-志留纪。如：郑坤等(2019b)根据目前北阿尔金地区花岗质岩的岩石学及年代学研究成果，认为产于碰撞环境的花岗岩可能形成于459～425Ma；Yuetal.(2018)认为北阿尔金地区陆-陆碰撞可能发生在445～439Ma；吴玉等(2021)认为与碰撞造山和地壳加厚有关的花岗岩体，其成岩年龄主要集中在446～427.3Ma。北阿尔金地区产于碰撞环境的花岗质岩石锆石U-Pb年龄集中在459.5～427.3Ma(表5)。据此，我们认为吐格曼北锂铍矿床436～434.5Ma成矿成岩作用对应着形成于北阿尔金地区碰撞环境的岩浆作用。

5.2.3 泥盆纪(415.5～414.7Ma)成岩成矿作用形成的构造背景

区域上，泥盆纪成岩成矿作用主要发生在白干湖地区。关于白干湖地区各侵入体的形成时代前人己经报道了一系列年龄数据(表6)，如白干湖矿田东北部粗粒二长花岗岩的形成年龄为421±3.7Ma(李国臣等，2012)，粗粒钾长花岗岩年龄为432.3±0.8Ma(包亚范等，2008)、430.5±1.2Ma (Gaoetal.，2014)或422±3Ma(李国臣等，2012)，正长花岗岩年龄为428.2±4.2Ma或422.5±2.3Ma(王增振等，2014)，与成矿有关的花岗岩年龄为416.9±2.9Ma(孙丰月等，2009(2)孙丰月, 李碧乐, 丁清峰, 赵俊伟, 潘彤, 于晓飞, 王力, 陈广俊, 于正江. 2009. 东昆仑成矿带重大找矿疑难问题研究. 吉林: 吉林大学地质调查研究院)，这些侵入体都被认为形成于阿尔金与东昆仑的后碰撞或后碰撞伸展的构造背景(周建厚，2015)。ρ87脉中细晶花岗岩的成岩年龄(415.4～414.7Ma)与孙丰月等(2009)获得的白干湖地区与成矿有关的花岗岩年龄(416.9±2.9Ma)在误差范围内基本一致，说明吐格曼地区泥盆纪(415.5～414.7Ma)的成岩成矿作用对应着巴什尔希岩浆序列晚期岩浆-热液活动的产物，与阿尔金地块和东昆仑地块后碰撞伸展的构造事件有关。

表4 南阿尔金地区部分岩体的锆石U-Pb年龄统计Table 4 Summary of zircon U-Pb ages of plutons in South Altyn area

表5 北阿尔金地区花岗质岩石的锆石U-Pb年龄统计Table 5 Summary of zircon U-Pb ages of granitoids in North Altyn area

表6 白干湖地区部分岩体的年龄统计Table 6 Summary of ages of plutons in Baiganhu area

图11 吐格曼北锂铍矿成矿阶段与区域花岗岩年龄对比Fig.11 Comparison of age of regional granites and mineralization stages in the North Tugeman lithium-beryllium deposit

结合区域地质背景，阿尔金中段吐格曼地区三期成岩成矿作用可能与区域上的三期碰撞或后碰撞伸展事件(图11；表4-表6)有关：第一期(468～454Ma)和阿中地块与阿南地块的后碰撞伸展事件对应；第二期(436～434.6Ma)和阿中地块与阿北地块的碰撞事件对应；第三期(415.5～414.7Ma)和阿尔金地块与东昆仑地块的后碰撞伸展事件对应。吐格曼北锂铍矿床三期成矿事件均形成于同碰撞或后碰撞伸展阶段，与世界上许多淡色花岗岩和花岗伟晶岩形成于同碰撞、后碰撞的构造背景一致(Barbarin，1999；吴福元等，2015；Xuetal.，2020)。这种多期多阶段成矿特点显示出吐格曼北锂铍矿床的形成是多期岩浆-流体作用叠加的结果。

6 结论

(1)阿尔金中段吐格曼锂铍矿区发育多期多阶段成岩成矿现象。对含矿花岗岩与伟晶岩脉开展锆石、铌钽铁矿测年研究，结果显示：除了前期已获得的成矿年龄(468～454Ma)，还存在436～434.6Ma与415.5～414.7Ma两期成岩成矿作用，这种多期多阶段成矿特点显示出吐格曼北锂铍矿床的形成是多期岩浆-流体叠加的结果。

(2)吐格曼锂铍矿区发育的三期锂铍花岗岩-伟晶岩成岩成矿作用分别形成于阿中地块与阿南地块和阿北地块的后碰撞伸展、碰撞阶段及由阿北-阿中-阿南地块拼贴形成的阿尔金地块与东昆仑地块的后碰撞伸展阶段。

致谢野外工作得到了新疆地矿局第三地质大队陈建中总工程师和刘建兵、张笋、宋俊华工程师等地质同行的支持与帮助；两位匿名审稿人对本文的审阅并提出建设性问题及建议，使得本文能更加规范、完整，内容上也更加严谨、充实。在此一并表示衷心的感谢!