北准噶尔杜热一带晚古生代岩浆岩地球化学、年代学及地质意义

李咸阳　滕宇翔　郑飞　王哲

摘   要：北准噶尔杜热地区大面积被第四系覆盖，出露少量基性岩体，通过岩石化学、地球化学、同位素年代学，探讨杜热一带新发现辉长岩、闪长岩复合岩体成矿意义，分析该区找矿潜力。辉长岩微量元素显示富集Rb，K，La，Sr，Ti，亏损Th，Ta，Zr，Hf；闪长岩显示富集Rb，K，La，Sr，亏损Nb，Ta，辉长岩、闪长岩稀土元素显示岛弧火山岩特征。测试获得辉长岩和闪长岩形成年龄分别为（383.9±3.3） Ma和（386.2±3.8） Ma。

关键词：北准噶尔；锆石U-Pb测年；杜热

研究区位于西伯利亚板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块接合处，谢米斯台-库兰卡孜干古生代岛弧带内。夹持于阿尔曼太蛇绿岩带与卡拉麦里蛇绿岩带之间，本区位于阿尔曼太蛇绿岩带北缘西部，南接准噶尔盆地。研究区所在的东准噶尔北缘地区经历拉张-闭合的多旋回构造运动，在晚古生代期间经历了俯冲-碰撞到后碰撞-板内环境的一套系列造山演化过程[1-3]，岩浆活动极为强烈。研究区为低山丘陵与戈壁冲积平原间交互地貌，地形起伏平缓，切割弱，大面积第四系覆盖导致该区工作程度较低。泥盆纪洋陆俯冲期，形成中晚泥盆世岛弧型斑岩铜（金）矿，如喀腊苏[4-5]、玉勒肯喀腊苏[6]、卡拉先格尔[7]、希勒库都克等矿床[8]，成岩成矿年龄多集中在374～381 Ma。本文通过对该区矿化蚀变带侵入岩体年龄及成因类型综合分析，为本区找矿突破提供新的帮助。

1  地质背景

研究区内出露下泥盆统托让格库都克组、上石炭统巴塔玛依内山组浅海相-滨海相碎屑岩、火山碎屑岩夹熔岩沉积。上石炭统巴塔玛依内山组与下伏托让格库都克组呈不整合接触，部分地段为断层接触。出露岩性为陆相喷发火山岩，以粗面质火山岩为主，岩石组合主要为灰褐色粗面岩、石英粗面岩、粗面流纹质岩屑晶屑凝灰岩、粗面质火山角砾岩、粗面质角砾凝灰岩等。发育辉长岩、闪长岩、石英闪长岩等中基性侵入岩。区内断裂较发育，为NW向和近EW向两组断裂，以中部近EW向断裂规模较大，地表断裂宽约数米，岩石较破碎，形成破碎带，断裂贯通岩体和围岩。辉长岩与闪长岩组成复合侵入体透镜状侵入于下泥盆统托让格库都克组（图1）。辉长岩主要由斜长石和普通辉石构成，含少量石英。岩石中次生蚀变作用较明显，主要为阳起石化、绢云母化及黝帘石化等。金属矿物呈半自形-他形粒状，粒径较粗，呈星点状分布。闪长岩由斜长石（78%）、钾长石（5%）、石英（2%）和暗色矿物（15%）及少量副矿物（磷灰石、磁铁矿）组成。暗色矿物为由黑云母（5%）、普通角闪石（5%）、普通辉石（5%）组成（表1）。

2  分析方法

锆石样品在新疆矿产实验研究所经过单矿物分选，锆石U-Pb同位素定年利用北京科荟测试技术有限公司的LA-ICP-MS分析完成。激光剥蚀系统为ESINWR193 nm，ICP-MS为AnalytikjenaPlasmaQuant MSEliteICP-MS。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal完成。锆石微量元素含量利用SRM610作为外标、Si作内标的方法进行定量计算[9]。玻璃中元素含量推荐值据GeoReM数据。U-Pb同位素定年中采用锆石标准GJ-1作外标进行同位素分馏校正，每分析5-10个样品点，分析2次GJ-1。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用GJ-1的变化采用线性内插方式进行校正。锆石样品U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot完成[10]。

3  分析测试成果

锆石多为无色透明，个别为浅黄色，呈较自形短柱状和正方双锥状，颗粒晶形较为完整，阴极发光图像表现出典型的岩浆韵律环带和明暗相间条带结构（图2），表明其为岩浆结晶产物。从样品测得同位素比值和年龄数据可见（表2），辉长岩锆石中Th含量为23×10-6～165×10-6、闪长岩为56×10-6～133×10-6，辉长岩U含量为140×10-6～1 178×10-6，闪长岩为118×10-6～671×10-6，Th，U含量呈现出较好的正相关关系，且具较高的Th/U比值，辉长岩为0.05～1.14、闪长岩为0.1～0.57。锆石微区测试数据共20个（辉长岩11个、闪长岩9个），所有数据点集中分布于谐和曲线附近，从图3中可看出，分析测试的锆石构成比较集中的锆石群，测得辉长岩U-Pb年龄为386 Ma、闪长岩U-Pb年龄为383 Ma，地质时代属中泥盆世。

4  岩石地球化学特征

辉长岩SiO2含量（42.84%～44.7%）较低，具相对高的Al2O3（17.09%～17.91%），FeOT （21.02%～23.31%），MgO（8.42%～9.53%），TiO2（1.52%～1.82%）和相对低的K2O（0.17%～0.42%），P2O5（0.17%～0.42%）；闪长岩SiO2含量为53.60%～54.02%，具相对高的Al2O3（17.02～17.07%），Na2O（3.61%～3.67%），K2O（1.26%～1.33%），MgO（4.71%～4.78%）、FeOT（11.60%～12.73%）和相对低的P2O5（0.24%～0.25%），TiO2（0.92～0.99%）；

從图中可看出（图4），辉长岩ΣREE为35.21×10-6～ 61.53×10-6，闪长岩稀土总量ΣREE为82.13×10-6～82.87×10-6，辉长岩呈Eu正异常，闪长岩无明显Eu异常，总体稀土分异不明显，呈轻稀土富集的右倾模式。

从图5中可看出，辉长岩微量元素富集Rb，K，La，Sr，Ti，贫Th，Ta，Zr，Hf。闪长岩微量元素富集Rb，K，La，Sr，贫Nb，Ta的特征。

5  岩石成因及地质意义

从图6中可看出，辉长岩和闪长岩同属钠质钙碱性系列岩石[11]。岩石中Eu的稀土元素富集显示含钙造岩矿物的聚集，辉长岩分异程度加大，堆积程度加强[12]，稀土分布右倾模式显示与岛弧火山岩构造背景相似，Sr，Ti元素富集，反映俯冲板片流体与地幔岩浆的结合，辉长岩、闪长岩Nb/Ta比值（21～56）普遍较高，大于地壳岩石（10～12）和幔源岩石（15.5～19.5）[13-14]，反映岩浆来源于中深部地幔[15]。

俯冲板片在一定深度下（60～120 km）发生矿物相转变，形成脱水流体并交代地幔楔，该流体交代幔岩不仅改变幔岩地球化学特征诱发熔融，且控制岩浆起源条件及岩浆结晶分异机制。大离子不相容元素（Rb，Ba，K，Sr）的脱水流体对幔岩交代、混染，使幔岩选择性地富集这些元素，显示岛弧幔岩地球化学特征，钙碱性火山岩系具有普遍的地球化学共性：贫高场强元素，极度富集大离子不相容元素。伴随着弧火山活动、沉积加积和弧体增生，弧地壳出现相应的化学分带。在地壳底部的加积增厚由钙碱性岩浆分异结晶和矿物集合体（橄榄石＋辉石＋斜长石＋角闪石）堆积完成，堆积成分相当于辉长岩。在地壳界面，钙碱性岩浆的堆积相主要为斜长石＋辉石＋角闪石＋磁铁矿，其成分相当于中性-中基性岩。张招崇等认为中—晚泥盆世（390～375 Ma）东准噶尔北缘为岛弧环境成熟阶段[16]，通过Rb，Ta，Yb元素特征对比，与岛弧火山岩一致，通过R1，R2特征对比，辉长岩和闪长岩同属破坏性活动版块边缘产物。

前人在哈腊苏铜矿钻孔矿体石英脉中取得Re-Os年龄为（378.3±5.6） Ma[17]，在花岗闪长斑岩中取得锆石U-Pb年龄为（381±6） Ma[18]、（375.2±8.7）Ma和（217.9±4.2）Ma[19]，在玉勒肯哈腊苏铜矿区斑状花岗岩和石英二长斑岩中取得锆石U-Pb年龄为（381.6±2.5）Ma和（265.6±3.7）Ma[20]。在卡拉先格尔花岗闪长斑岩中取得锆石U-Pb年龄为（390.2±4.9）Ma和（393.3±4.8）Ma[21]；在索尔库都克粗面英安斑巖中获得锆石U-Pb年龄为（387.6±1.8）Ma，早于粗面斑岩成岩时代[22]。由此推测，哈腊苏铜矿、玉勒肯哈腊苏铜矿、索尔库都克铜矿为中泥盆世晚期构造-岩浆活动产物，矿区至少存在海西期和印支期两期成岩成矿事件。海西期形成的铜矿体品位低，区内存在中泥盆世构造-岩浆和大量铜金矿化信息，印支期叠加成矿作用使该矿床进一步富集，说明多期矿化叠加部位是今后寻找富矿的重点地段。

6  结论

（1） 本区辉长岩中获得锆石U-Pb年龄（383.9± 3.3）Ma；闪长岩锆石U-Pb年龄（386.2±3.8） Ma，指示本区存在中泥盆世侵入岩活动。

（2） 本区位于谢米斯台-库兰卡孜干古生代岛弧带西延，区内发育多处孔雀石化、黄铜矿化、辉铜矿化矿点，为有利的找矿区域。

（3） 海西期形成的铜矿体品位低，印支期叠加成矿作用使该矿床进一步富集，寻找印支期斑岩体为本区找矿突破口。

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Geochemistry， Chronology and Geological Significance of Late Paleozoic Magmatic

Rocks in Dure Area， Northern Junggar， Xinjiang

Li Xianyany， Teng Yuxiang， Zheng Fei， Wang Zhe

（Xinjiang Institute of Geological Survey，Urumqi， Xinjiang， 830000， China）

Abstract： there are a few basic rocks in the Quaternary overlying area of the dure area， northern Junggar. In this paper， a new composite rock body of gabbro and diorite has been discovered in the dure area， based on petrochemistry， geochemistry and isotopic chronology， its significance for mineralization and prospecting potential are discussed. The gabbro micronutrient show enrichment of Rb， K， La， Sr， TI and deficiency of Th， Ta， Zr， HF， while the diorite shows enrichment of Rb， K， La， SR and deficiency of NB， Ta， the rare earth elements of gabbro and diorite show the characteristics of island arc volcanic rocks. The ages of gabbro and diorite are （383.9 ± 3.3） Ma and （386.2 ± 3.8） Ma， respectively.

Key words： Northern Junggar; Zircon U-Pb dating; Dure

项目资助：中央引导地方科技资专项资助项目（ZYYD2023A12）、新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2022D01A288）联合资助

收稿日期：2023-11-29；修订日期：2024-01-02

第一作者简介：李咸阳（1971-），男，江苏丰县人，高级工程师，本科，1998年毕业于西安工程学院资源系地质矿产专业，现主要从事区域地质矿产调查工作；E-mail： 1574969864@qq.com

通讯作者：滕宇翔（1993-），男，本科，资源勘查工程专业；E-mail： 21168280@qq.com