西天山喇嘛苏成矿斑岩年代学、地球化学特征与成因初探.pdf

2 7 卷增刊 矿物岩石地球化学通报2 6 9 中亚 显生宙增生造山与陆壳生长 西天山喇嘛苏成矿斑岩年代学、 地球化学特征与成因初探 唐功建1 ，王强1 ，赵振华1 ，D e r e kA ．W y m a n 2 ， 贾小辉1 ，姜子琦1 1 ．中国科学院广州地球化学研究所，同位素年代学与地球化学重点实验室，广州5 1 0 6 4 0 ； 2 ．悉尼大学地球科学学院地质与地球物理系，新南威尔士2 0 0 6 ，澳大利亚 近东西走向的天山造山带位于中亚造山带或 阿尔泰构造拼贴体的最南端，是哈萨克斯坦和塔里 木板块的汇聚地带，也是一个重要的铜一金等多金属 成矿带[ 1 】。天山造山带是在古生代由塔里木和西伯 利亚板块之间的古亚洲洋的消减闭合，塔里木、准 噶尔、哈萨克斯坦等板块的俯冲一碰撞一增生所形 成[ 纠。但是，目前对天山造山带的形成与演化，尤其 是晚古生代石炭纪一二叠纪的构造动力学背景还 存有激烈的争论天山北部石炭纪是岛弧环 境‘a ～钉、碰撞后嘲，还是裂谷环境‘7 ，幻或与地幔柱 有关‘9 ’l o 。 喇嘛苏铜矿区位于西天山赛里木湖北部。一 些学者对喇嘛苏铜矿矿床成因r 1 1 “2 1 、构造背景 等i - 伽进行了研究。由于喇嘛苏铜等多金属矿化与 斑岩体密切共生，因此通过对这些斑岩体的深入研 究，能够更好地了解这些金属矿床的成因和构造背 景，但目前缺乏详细的地球化学和年代学数据。为 此，我们近期对喇嘛苏的成矿斑岩体进行了系统的 主量、微量元素和S r - N d 同位素分析，并对其进行 了L A - I C P M SU - P b 锆石同位素定年，发现喇嘛苏 形成于晚泥盆世，且显示了埃达克岩的地球化学特 征。本文初步探讨了它的地球动力学意义。 1 地质背景及岩体岩石学特征 喇嘛苏铜矿所在的赛里木湖一博罗科努地区 位于伊犁中天山板块北缘，北天山岛弧带和北天山 缝合线的南侧。矿区内中酸性浅成岩体或岩脉极 为发育，其岩石类型有斜长花岗斑岩、花岗闪长斑 岩、花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩等，并以前两类为 主。花岗闪长斑岩、斜长花岗斑岩、石英闪长岩的 斑晶以斜长石为主，还有少量石英、黑云母和角闪 石斑晶，石英斑晶因熔蚀而呈浑圆状，波状消光。 黑云母往往以部分蚀变为绿泥石，并析出磁铁矿和 榍石，部分黑云母褪色为白云母。基质主要为斜长 石、石英、钾长石、角闪石、黑云母和辉石及少量副 矿物。副矿物主要有磷灰石、榍石、锆石、金红石、 磁铁矿和钛铁矿等。 2成矿斑岩的年代学和地球化学特征 喇嘛苏斑岩样品0 6 Ⅺ一0 1 7 岩浆锫石的2 4 个分 析点中 图1 ，有1 7 个数据集中在3 6 2 - ～3 7 0M a 之 间的谐和线上，其加权平均年龄为3 6 6 ．3 5 1 ．9M a ， 代表岩体结晶年龄。还有3 个数据在4 0 0M a 左 右，并且都落在谐和线上，其加权平均年龄为4 0 2 ．3 士4 ．5M a ，该锆石可能是来自泥盆世岩浆岩的捕获 晶。此外，2 个继承锆石年龄不在谐和线上，其 2 ∞P b ／2 3 8 U 年龄分别为7 3 8 土8M a 和8 4 7 土9M a ， 它们构成了不一致线，其上交点年龄为9 0 0 士2 0 M a ，和另外落在谐和线上的2 个继承锆石 1 9 ，2 4 相一致，下交点年龄为3 4 7 土1 0M a 。我们认为前者 基金项目。国家重点基础研究发展规划项目 2 0 0 7 C I M l l 3 0 8 ；国家自然科学基金资助项目 4 0 7 2 1 0 6 3 ，4 0 6 7 3 0 3 7 I 中国科学院知识创新项目 K Z C X 2 - Y W - 1 2 8 万方数据 2 7 0矿物岩石地球化学通报2 7 卷增刊 是基底锫石的年龄，后者可能反映了石炭纪岩浆对 其的影响。 O ．1 7 O ．1 5 0 ．1 3 p ％o ．1 l 山 萎 O ．0 9 O ．0 7 上交点年龄9 0 0 2 0 M a 下交点年龄3 4 7 1 0 M a A g e 3 6 6 ．3 1 ．9 M a n - - 1 7 ，M S W D ；O ．2 8 7 0 0 多 3 l 0 6 Ⅺ．0 1 7 花岗闪长岩 0 ．“0 ．0 ．5 20 ．5 6 O ．0 3 I I e ‘ 。‘ , , , 1I O ．20 ．4 0 ．60 ．81 ．01 ．2 1 ．4I ．6 ”P b 尸’’U 图1 喇嘛苏花岗闪长岩锗石U - P b 年龄谐和图 喇嘛苏斜长花岗斑岩和花岗闪长斑岩的S i 0 2 含量为5 9 ．7 0 ％“ - - 7 0 ．3 4 ％，A 1 2 0 。含量为1 4 ．3 4 ％ “ - 1 9 ．7 5 ％，K 2 0 N a 2 0 含量为5 ．8 2 ％～1 0 ．0 2 ％， K 2 0 ／N a 2 0 为0 ．7 2 ～3 ．0 2 ，但大部分大于1 ，为中钾 一高钾钙碱性，具有变化的M g O 含量 0 ．8 8 ％～ 3 ．3 7 ％ 、C r 含量 6 ．7 4 ～3 2 ．1 6p g ／g 和N i 含量 5 ．4 4 ～2 1 ．6 2p g ／g 。斜长花岗斑岩和花岗闪长斑 岩稀土总量较低 5 5 ．4 “ - 9 8 ．3p g ／g ，轻稀土元素富 集，重稀土元素亏损，具有弱的负E u 异常，富集大 离子亲石元素T h 、U 、S r ，亏损N b 、T a 、T i 和P 。喇 嘛苏成矿斑岩具有类似埃达克岩的特点高S r 3 0 8 一- 4 4 5p g ／g ，相对低Y 1 0 ．6 ～1 5 ．3p g ／g 和Y b 1 ．2 1 ～1 ．5 3p g ／g 含量，高S r ／Y 值 3 3 ～4 8 ，在 S r ／Y _ Y 图中落入埃达克岩区 图2 。我们根据 本次锆石U - P b 年龄 3 6 6 M a 推算成矿斑岩的初始 Y 1 x l n 图2 喇嘛苏斑岩S t ／Y ．Y 图[ 1 叼 5 7 S r ／粕S r 值和e m t 值分别为0 ．7 0 7 1 ～o ．7 1 1 8 和 - - 5 ．6 ～ 3 ．3 ，N d 模式年龄t D M Z 为0 ．8 5 ～1 ．5G a 。 3 讨论与小结 目前，对埃达克质岩浆的形成已有了不同的观 点，主要包括 1 俯冲洋壳熔融， 2 拆沉下地壳熔 融， 3 增厚下地壳熔融， 4 玄武质岩浆的结晶分 异。在玄武质岩浆的结晶分异过程中，石榴子石士 辉石的高压分离结晶作用导致岩浆中的A l 。0 。含 量随着S i O z 的增加而降低，而S r ／Y 值和L a ／Y 值 则随S i O z 含量的增加而升高，但喇嘛苏斑岩没有这 样的规律性变化，同时研究区缺失基性端员，所以 其不可能由玄武质岩浆的结晶分异形成。西天山 北部发育大量晚泥盆世一早石炭世岛弧型火山岩 和花岗岩类，同时晚古生代在准噶尔盆地南缘有大 量海相碎屑岩[ 1 ‘3 ，因此，西天山北部在晚泥盆世为 俯冲消减的活动大陆边缘环境，由于拆沉下地壳熔 融往往发生在板内伸展环境[ 1 卜3 ，同时喇嘛苏斑岩 的一些样品具有高的M g O 值和M g o 值 4 6 ～6 0 ， 所以排除 2 和 3 的可能性。这样，我们认为喇嘛 苏成矿斑岩最可能来源于北天山洋俯冲洋壳的部 分熔融所形成。 喇嘛苏斑岩与经典的年轻洋壳俯冲所形成的 埃达克岩[ 2 0 ] 相比，具有弱的E u 负异常 E u ／E u 。 0 ．5 3 “ - 0 ．7 4 ，说明 1 有部分斜长石的分离结晶 或残留作用，或 2 斜长石没有完全消失，也可能是 3 受到地壳的混染所致，但是其亏损重稀土元素 的特征暗示石榴子石仍旧可能是其源区的残留矿 物。因此，喇嘛苏斑岩可能是在较浅 石榴子石土 斜长石稳定区 的地方所形成。喇嘛苏斑岩具有变 化的初始8 7S r ／拍S r 值和￡N d ￡ 值，同时M g O 值 O ．8 8 ％～3 ．3 7 ％ 和M 9 8 值 4 6 ～6 0 的变化范围 也比较大，这可能反映了两方面的混染一是俯冲 洋壳发生部分熔融形成的熔体受到地幔橄榄岩的 混染，在这个过程中使得熔体的M g O 值、M 9 8 值以 及相容元素含量的升高；另一方面是熔体上升过程 中受到基底地壳物质的混染，斑岩中出现的与该区 元古界基底地壳[ 2 1 ] 相一致的继承锫石 9 0 0 士2 0 M a 就说明了这一点，地壳物质的混染使得M g O 值、M 9 8 值和￡N d ￡ 值降低，初始盯S t ／拍S r 值升高， 具有更大的范围。 最近研究表明，在天山北部地区也存在石炭纪 万方数据 2 7 卷增刊矿物岩石地球化学通报 2 7 1 的洋壳俯冲和熔融作用，并且形成了典型的岛弧岩 浆岩组合埃达克岩一高镁安山岩一富铌玄武岩组 合1 “ 3 , 1 】。同时，我们也发现喇嘛苏矿区以东约4 0k m 的达巴特花岗岩形成于早二叠世 2 8 8 ．9 士2 ．3M a 并具有A 型花岗岩的特点[ 2 纠。结合泥盆纪一二叠 纪的岩浆岩特征，我们认为晚泥盆世一石炭纪岩浆 岩可能是在北天山洋 准噶尔洋 俯冲一闭合的消减 背景下所形成的，在早二叠世西天山伊犁中天山板 块北缘的造山带可能已经进入碰撞后的伸展阶段。 参考文献 [ 1 ] X i a o WJ ，H u n C M ，Y u a n C ，S u n M ，L i n S F ，C h e n H L ，L i ZL 。L iJL 。S u n Shinjo R;Defant M J;Wang Q Rapp R P Origin of Mesozoic adakitic intrusive rocks in the Ningzhen Area of East ChinaPartial malting of delaminated lower continental crust[外文期刊] 200212 2.Wang Q;Xu J F;Jian P;Bao Z W,Zhao Z H,Li C F,Xiong X L,Ma J L Petrogenesis of adakitic porphyries in an extensional tectonic setting,Dexing,South ChinaImplications for the genesis of porphyry copper minerelization[外文期刊] 200501 3.夏林圻;夏祖春;徐学义;李向民,马中平,王立社 天山石炭纪大火成岩省与地幔柱[期刊论文]-地质通报 200409 4.Xia L Q;Xia Z C;Xu X Y;Li X M Ma Z P Relative contributions of crust and mantle to the generation of the Tianshan Carboniferous rift-related basic laves,northwestern China[外文期刊] 20084-6 5.唐功建;陈海红;王强;赵振华 Wyman Derek A 姜子琦 贾小辉 西天山达巴特A型花岗岩的形成时代与构造背景[期 刊论文]-岩石学报 20085 6.Hu A Q;Jahn B M;Zheng G X;Chen Y B,Zheng Q F Crustal evolution and Phanerozoic crostal growth in Northern XinjiangNd isotopic evidence.Part L Isotopic characterization of basement rocks[外文期刊] 20001-2 7.Defant M J;Drummond M S Derivation of some modern are magmas by melting of young subducted lithosphere[外文期刊] 19906294 8.Gao J;Li M S;Xiao X C;Tang Y Q He G Q Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan orogen,northwestern China[外文期刊] 19981-4 9.杨军臣;崔彬;李天福 新疆博乐喇嘛苏铜矿床地质特征和成因研究[期刊论文]-地质论评 199801 10.Pirejno F;Mso J W;Zhang Z C;Zhang Z H Chai F M The association of mafic-ultramafic intrusions and A-type magmatism in the Tianshan and Ahay orogens,Nw ChinaImplications for geodynamic evolution and potential for the discovery of naw ore deposits[外文期刊] 20082-4 11.Xiao W J;Han C M;Yuan C;Sun M Lin S F Chen H L Li Z L Li J L Sun S Middle Cambrian to Permian subductionrelated accretionary orogenesis of northern Xinjiang,Nw China,Implications for the tectonic evolution of centxal Asia 20082-4 12.车自成;刘良 论伊犁古裂谷[期刊论文]-岩石学报 199603 13.Wang J B;Wang Y W;Wang L J The Junggar immature continental crust province and its mineralization [外文期刊] 200402 14.Zhu Y F;Zheng L F;Gu L B;Guo X Zhou J B The zircon shrimp chronology and trace element geochemistry of the Carboniferous volcanic rocks in western Tianahen Mountains[外文期刊] 200519 15.王强;赵振华;许继峰;Wyman Derek A 熊小林 资峰 白正华 天山北部石炭纪埃达克岩-高镁安山岩-富Nb岛弧玄 武质岩对中亚造山带显生宙地壳增生与铜金成矿的意义[期刊论文]-岩石学报 200601 16.Wang Q;Wyman D A;Zhao Z H;Xu J F Bai Z H Xiong X L Dai T M Li C F Chu Z Y Petrogenesis of Carboniferous adakites and Nb-enriched arc baaslts in the Alataw area,northern Tianshan range western China,Implications for Phanerozoic crustal growth in the central Asia orogenic belt[外文期 刊] 20071-2 17.Gao S;Rudnick R L;Yuan H L;Liu X M Liu Y S Xu W L Ling W L Ayere J Wang X C Wang Q H Recycling lower continental crust in the North China Craton[外文期刊] 20047019 18.Carroll A R;Graham S A;Hendrix M S;Ying D ghou D Late Paleozoic tectonic amalgamation of northwestern China;sedimentary record of the northern Tarim,Northwestern Turpan,and southern Junggar Basins[外文期刊] 199505 19.关明珍 新疆赛里木湖铜多金属成矿带地物化探综合研究及靶区优选 20.Defant M J;Drummond M S Mount St.Helens; Potential example of the partial melting of the subducted lithosphere in a volcanic arc 199306 21.王志良;毛景文;张作衡;左国朝 王龙生 新誓天山斑岩铜钼矿地质特征、时空分布及其成矿地球动力学演化[期 刊论文]-地质学报 200607 22.王核;彭省临;赖健清 论新疆喇嘛苏铜矿床的多因复成成矿作用[期刊论文]-大地构造与成矿学 200102 引证文献1条引证文献1条 1.张东阳.张招崇.薛春纪.艾羽 西天山喇嘛苏铜矿成矿斑岩的岩石学、地球化学特征及成因探讨[期刊论文]-岩石 学报 20103 本文链接