东天山东段雅满苏组火山岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义_杨有生.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-27修回日期 2019-12-27 项目来源 新疆地勘基金管理中心项目新疆东天山地区1 ∶ 5万鸭子泉等六幅区调T15-1-LQ08资助。 第一作者简介 杨有生1987-， 男汉族， 云南腾冲人， 工程师， 现从事区域地质矿产调查工作。 东天山东段雅满苏组火山岩地球化学、 锆石U-Pb年龄及地质意义 杨有生*， 陈 甜， 桑明帅， 张映军 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第十一地质大队， 新疆 昌吉 831100 摘要 雅满苏组火山岩分布于东天山阿奇山雅满苏晚古生代岛弧带， 主要由凝灰质火山角砾岩、 安山质晶屑凝灰岩、 安山岩及英安岩组成。SiO2含量61.24～76.67％， 里特曼指数σ1.05～2.37， 属钙 碱性岩系。稀土总量∑REE （145.74～282.92） 10-6， La/YbN4.64～42.84， δEu0.55～0.83， 为轻稀土 富集、 重稀土亏损型。微量元素Rb、 Th、 Ce、 Zr、 Hf、 Sm富集， Ba、 Ta、 Nb、 P、 TiO2亏损， 构造环境属板 块边缘火山弧环境。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年， 获得该火山岩中英安岩锆石 207Pb/235U～ 206Pb/238U年龄值为335.2Ma1.3Ma， 时代为早石炭世。 关键词 东天山； 雅满苏组火山岩； 地球化学； 锆石U-Pb年龄 中图分类号 P534 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0093-05 东天山地区石炭纪岩浆活动频繁， 发育大量火山 岩[1]。雅满苏组火山岩主要分布于阿奇山雅满苏晚 古生代岛弧带， 岩性以中酸性火山碎屑岩、 火山熔岩为 主[2-3]。作为东天山石炭纪火山岩的重要组成成分， 其 地球化学和年代学研究对探讨该地区古生代构造演化 具有重要意义[4]。笔者于2015～2018年通过开展 “新疆 东天山地区1 ∶ 5万鸭子泉等六幅区域地质调查” 在东天 山东段获取了雅满苏组火山岩详细的地质资料， 运用 高精度等离子质谱激光探针法LA-ICP-MS对火 山岩进行精确定年及岩石地球化学研究， 为进一步了 解该火山岩特征、 成因及形成地质环境提供依据。 1地质概况 研究区位于东天山东段， 雅满苏断裂与沙泉子 阿其克库都克大断裂之间。区内出露地层主要为下石 炭统雅满苏组， 为一套浅海相火山碎屑岩、 火山熔岩夹 碎屑沉积岩建造。火山岩主要出露于雅满苏组下部， 岩石主要为凝灰质火山角砾岩、 安山质晶屑凝灰岩、 安 山岩及少量英安岩、 玄武岩。岩石经受区域低温动力 变质作用后发生浅变质， 但原岩组构基本保留。 2岩石学特征 研究区火山岩岩石主要为凝灰质火山角砾岩、 碎 裂化蚀变杏仁状安山岩、 英安岩。 凝灰质火山角砾岩紫红色， 火山角砾结构， 块状构 造。岩石中火山碎屑大于90， 胶结物小于10。火 山碎屑为棱角状、 不规则状、 熔蚀状， 大于2mm的角砾 级大于60， 小于2mm的凝灰级大于25， 杂乱分布， 成分为岩屑。岩屑为中细粒变长石石英砂岩、 硅质岩、 含方解硅质岩、 含粘土硅质岩等。胶结物 为铁质、 钙 质及与碎屑同成分碎细物质、 火山灰。 碎裂蚀变杏仁状安山岩 变斑状基质交织结构， 杏仁状构造。斑晶10～15， 基质80～85， 斑晶大 小0.2～3mm， 杂乱分布， 多为棱角状， 部分自形程度较 高， 成分为斜长石、 角闪石。基质为 小于0.1mm的细 条状斜长石微晶呈半定向排列定向分布。其间分布有 次生绿泥石、 隐晶状绿帘石及铁质。杏仁体为圆球状、 椭球状， 大小0.1～2.4mm， 部分由绿帘石集合体充填； 蚀变矿物 绿帘石大于20， 绿泥石大于10， 钠长石 大于5。 英安岩 斑状基质交织结构和霏细结构， 杏仁 状、 流纹构造。岩石中斑晶 10～15、 基质 85～ 90。斑晶 大小0.2～4mm， 自形程度较高， 沿长轴定 向分布， 少部分聚集成聚斑状， 成分主要为斜长石， 少 93 2020年第10期西部探矿工程 部分钾长石、 角闪石、 石英。基质 为隐晶纤维状长石 和少石英构成霏细粒杂乱分布。岩石中有不规则拉长 状顺层气孔， 大小1～4mm， 部分由碳酸盐、 硅质、 绿脱 石充填构成， 含量大于10。 3岩石化学特征 3.1主量元素特征 雅满苏组火山岩主量元素成分及参数特征见表 1。其SiO2含量为61.24～76.67， 属中酸性岩类， 里 特曼指数σ为1.05～2.37， 属钙碱性岩系。在TAS图 解中样品投入粗面英安岩、 流纹岩区图1a， 在碱二 氧化硅图解中， 样品全部落入亚碱性岩区图1b。综上 所述， 雅满苏火山岩属钙碱性系列[3]。 样品号 PⅢ-GS3 PⅢ-GS8 PⅢ-GS10 PⅤ-GS1 PⅤ-GS3 氧化物含量 SiO2 76.47 75.65 72.15 70.29 61.24 TiO2 0.18 0.29 0.22 0.49 1.08 Al2O3 11.32 11.52 13.64 13.35 15.02 Fe2O3 0.82 1.76 0.51 2.13 3.20 FeO 1.19 0.94 1.50 1.27 2.90 MnO 0.043 0.083 0.040 0.060 0.24 MgO 0.34 0.23 0.41 0.40 1.61 CaO 0.66 2.26 1.38 1.50 2.22 Na2O 3.17 4.20 5.10 5.07 6.02 K2O 4.45 1.66 3.25 3.30 2.63 P2O5 0.030 0.042 0.047 0.11 0.39 烧失量 1.05 1.09 1.37 1.38 2.92 ∑ 98.66 98.64 98.25 97.97 96.55 K2O/Na2O 1.40 0.39 0.64 0.65 0.44 表1雅满苏组火山岩主量元素成分及参数特征一览表10-6 注 样品由新疆矿产实验研究所测试。 3.2稀土元素特征 雅满苏组火山岩稀土元素含量见表2。稀土总量 ∑REE （ 145.74～282.92 ） 10-6， La/YbN4.64～42.84， 比值大， 岩浆分离结晶程度高； δEu0.55～0.83， 为铕亏 损型； 稀土配分曲线向右缓倾， 为轻稀土富集、 重稀土 亏损型图2a， 类似于火山弧玄武岩的配分模式[5]。由 此判断雅满苏组火山岩稀土配分型式与火山弧玄武岩 配分型式相似。 3.3微量元素特征 雅满苏组火山岩微量元素含量见表3。雅满苏组 火山岩微量元素经洋中脊玄武岩标准化后做比值蛛网 图图2b， 可以看出Rb、 Th、 Ce、 Zr、 Hf、 Sm富集， Ba、 Ta、 Nb、 P、 TiO2亏损， 其特征与岛弧钙碱性玄武过渡 类型玄武岩曲线特征相似。反映出雅满苏组火山岩形 成于岛弧构造环境， 与消减作用密切相关[3-6]。 4构造环境 雅满苏组火山岩为钙碱性系列， 在里特曼戈蒂 里图解图3a中， 样品落入造山带岛弧、 活动大陆边缘 火山岩区。在Hf/3-Th- Ta图解图3b中， 样品主要 落入板块边缘岛弧玄武岩破坏性板块边缘及分异产 物区。 综上所述， 下石炭统雅满苏组火山岩属钙碱性系列 火山岩， 构造环境属于岛弧环境。石炭纪早期， 随着北 天山洋持续向南北双向俯冲， 中天山地块北缘为活动大 图1雅满苏组火山岩TAS图解a及碱二氧化硅图解b 94 2020年第10期西部探矿工程 陆边缘环境， 研究区南侧形成了晚古生代阿齐山雅满 苏岛弧， 发育早石炭世雅满苏组岛弧环境钙碱性系列 火山岩组合[3]。 5火山岩时代 本次采用等离子体质谱激光探针法LA-ICP- MS， 在雅满苏组火山岩英安岩锆石中获得 207Pb/ 235U～206Pb/238U年龄值为335.2Ma1.3Ma表4、 图4、 图 5， 时代为早石炭世。 6结论 （1） 下石炭统雅满苏组火山岩属钙碱性系列火山 岩。 （2） 雅满苏组火山岩稀土配分曲线向右缓倾， 为轻 稀土富集、 重稀土亏损型， 稀土配分型式与火山弧玄武 岩配分型式相似。 （3） 微量元素显示 Rb、 Th、 Ce、 Zr、 Hf、 Sm 富集， Ba、 Ta、 Nb、 P、 TiO2亏损， 其特征与岛弧钙碱性玄武 样品号 PⅢ-GS3 PⅢ-GS8 PⅢ-GS10 PⅤ-GS1 PⅤ-GS3 Rb 116 15.9 71.0 37.4 80.7 Sr 43 145 141 107 120 Ba 443 216 517 327 416 Nb 4.0 15.5 4.46 8.21 10.6 Ta 0.4 1.29 0.43 0.72 0.86 Zr 97 279 150 192 272 Hf 3.45 7.14 4.43 5.36 7.28 Th 14 8.80 10.5 8.83 7.75 U 1.4 1.86 2.05 2.18 2.33 P 110 173 190 522 1688 La 32.8 39.0 28.2 32.6 29.9 Ce 59 88.4 59.3 64.3 65.4 表3雅满苏组火山岩微量元素特征一览表10 -6 注 样品由新疆矿产实验研究所测试。 样品号 PⅢ-GS3 PⅢ-GS8 PⅢ-GS10 PⅤ-GS1 PⅤ-GS3 La 32.8 39.0 28.2 32.6 29.9 Ce 59 88.4 59.3 64.3 65.4 Pr 4.47 10.2 4.83 6.64 7.20 Nd 21.4 45.1 24.5 29.5 35.1 Sm 3.06 10.8 3.52 6.24 7.67 Eu 0.5 2.43 0.63 1.60 2.00 Gd 2.4 9.74 2.67 5.33 6.83 Tb 0.36 1.69 0.40 0.85 1.20 Dy 2.0 9.64 2.13 4.72 7.08 Ho 0.42 2.01 0.44 1.00 1.49 Er 1.3 6.13 1.65 3.20 4.64 Tm 0.19 0.87 0.23 0.43 0.65 Yb 1.38 5.68 1.59 2.81 4.28 Lu 0.24 0.94 0.28 0.48 0.72 Y 16.1 50.3 17.4 29.2 40.1 ∑REE 145.74 282.92 147.8 188.97 214.21 δEu 0.55 0.71 0.61 0.83 0.83 La/YbN 16.02 4.64 11.94 7.82 4.71 表2雅满苏组火山岩稀土元素含量及参数特征表10-6 注 样品由新疆矿产实验研究所测试。 图2雅满苏组火山岩稀土球粒陨石标准化配分图a及微量元素标准化配分图b 95 2020年第10期西部探矿工程 过渡类型玄武岩曲线特征相似。 （4） 雅满苏组火山岩英安岩锆石中获得 207Pb/ 235U～206Pb/238U年龄值为335.2Ma1.3Ma， 时代为早石 炭世。 （5） 雅满苏组火山岩为钙碱性系列， 属岛弧环境的 产物。结合区域构造演化特征， 石炭纪早期， 随着北天 山洋持续向南俯冲， 中天山地块北缘为活动大陆边缘 环境， 形成晚古生代阿齐山雅满苏岛弧， 发育早石炭 世雅满苏组岛弧环境钙碱性系列火山岩组合。 参考文献 [1]王雯，夏芳，等.东天山石炭纪雅满苏组火山岩特征及地质意 义[J].岩石矿物学杂志，2016， 355768-790. [2]新疆维吾尔自治区地质调查院.新疆雅满苏镇幅1 ∶ 25万区 域地质报告[R].2013 80-300. [3]杨有生，魏巍，等.新疆东天山1 ∶ 5万鸭子泉等六幅区调报告 [R]. 2018156-165. [4]罗婷.东天山觉罗塔格带雅满苏组火山岩年代学、 地球化学 特征及其对古天山洋闭合的启示[D].中国地质大学，20131- 20.（下转第100页） 图3雅满苏组火山岩里特曼戈蒂里指数图解a及Hf/3-Th-Ta图解b 测点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 同位素比值 207Pb/206Pb 比值 0.05761 0.05326 0.05306 0.05307 0.05365 0.05322 0.05701 0.05347 0.05317 0.05327 0.0533 0.05307 0.05342 σ 0.00245 0.00156 0.00131 0.00082 0.00215 0.00099 0.00123 0.00146 0.00156 0.00138 0.00151 0.00183 0.00156 207Pb/235U 比值 0.42025 0.39252 0.39043 0.3905 0.39491 0.39134 0.41949 0.39314 0.39233 0.39323 0.39269 0.39159 0.39335 σ 0.01743 0.01084 0.00901 0.00504 0.01524 0.00643 0.00829 0.01014 0.01085 0.00956 0.0105 0.01292 0.01086 206Pb/238U 比值 0.05291 0.05342 0.05335 0.05339 0.05342 0.05336 0.0534 0.05334 0.05354 0.05357 0.05347 0.05355 0.05344 σ 0.00048 0.00043 0.00038 0.00035 0.00054 0.00037 0.00035 0.0004 0.00046 0.00039 0.00043 0.00051 0.00045 视年龄 207Pb/206Pb （Ma） 515 340 331 332 356 338 492 349 336 340 342 332 347 σ 96 48 39 18 69 25 32 45 47 42 46 57 47 207Pb/235U （Ma） 356 336 335 335 338 335 356 337 336 337 336 336 337 σ 12 8 7 4 11 5 6 7 8 7 8 9 8 206Pb/238U （Ma） 332 335 335 335 335 335 335 335 336 336 336 336 336 σ 3 3 2 2 3 2 2 2 3 2 3 3 3 表4雅满苏组英安岩1511D-P3-TW3锆石LA-ICP-MS测试成果表 96 2020年第10期西部探矿工程 山沉积盆地和太平沟隆起的展布， 是区内控岩控矿构 造； 其次级北西向乌拉嘎断裂控制成矿地质体花岗斑 岩侵入就位， 是区内控矿构造， 其次级北西向小规模断 层、 张性裂隙为区内赋矿构造。区内发现金矿体均分 布于斑岩体与黑龙江岩群的内外接触带中。工业矿体 分布于花岗斑岩体中北西向隐爆角砾岩带内， 矿体形 态、 产状与隐爆角砾岩一致； 低品位矿体分布于黑龙江 岩群片岩的北西向破碎蚀变带中。 综上， 该区内浅成热液金矿床均位于受区域性深 大断裂控制的陆缘中生代火山盆地内部和盆地边缘； 成矿地质体为受次级断裂控制的浅成侵入体和由此构 成的隐爆角砾岩， 成矿构造环境基本相同， 处于相对独 立的岩浆热液系统。 控岩控矿构造为火山盆地构造系统下复活的区域 构造， 如牡丹江断裂、 库尔滨断裂； 控矿构造为区内次 级NW、 SN向断裂； 赋矿构造或成矿结构面多为局部 张性、 张扭性小断层或裂隙构造， 多与受近南北向区域 性构造控制的火山机构和浅成侵入体形成的隐爆角砾 岩有关， 多具有分枝复合特点。 3结论 区域内成矿类型有浅成低温热液型金矿、 斑岩型 钼矿、 矽卡岩型铁钨多金矿属等矿产， 三种类型主要矿 产均与不同时期的构造岩浆活动关系密切， 成矿作用 与区域岩浆作用十分吻合。从时间上， 可分为四个成 矿期， 分别与加里东中期、 印支晚期、 燕山早期及燕山 晚期岩浆活动对应。成矿类型上， 加里东中期、 印支晚 期、 燕山早期花岗岩类与区域内古生代碳酸盐岩接触 带及附近形成矽卡岩型多金属矿产； 印支晚期、 燕山早 期浅成小岩体沿构造薄弱部位上侵， 在有利部位形成 斑岩型多金属矿产； 燕山晚期与火山活动相关的浅成 侵入体火山盆地及周边， 形成浅成低温热液贵金属矿 产。从空间上 矽卡岩型矿床分布主要与区域内古生 代碳酸盐岩分布有关， 有早寒武世西林群老道庙组、 铅 山组及五星镇组、 早泥盆世黑龙宫组及中二叠世土门 岭组等层位， 区域内主要分布于西侧乌敏河断陷中， 其 它部位只有零星出露， 故矽卡岩型多金属矿床主要分 布于西侧， 以矽卡岩型钨、 铁及铅锌多金属矿床为主， 构成了翠宏山钨铁多金属矿集区。斑岩型矿床， 与燕 山早期浅成小侵入体及区内次级北西向、 近南北向构 造关系密切， 主要产于区域内古生代隆起带中。浅成 低温热液贵金属矿床则与燕山期火山次火山岩关系 密切， 故分布于区域内北东部中生代火山盆地及其周 边， 主要为金， 有石英大脉型、 隐爆角砾岩型、 热液胶结 角砾岩型等， 构成东安团结沟浅成低温热液金矿矿 集区。 参考文献 [1]黑龙江省有色金属地质勘查七○七队.黑龙江省逊克县东 安岩金矿床勘探报告[R]. [2]黑龙江省有色金属地质勘查七○七队.黑龙江东安汤旺 河地区金矿整装勘查区矿产调查与找矿预测报告[R]. [5]李昌年.火成岩微量元素岩石学[M].北京中国地质大学出版 社，199284-88，104-117. [6]杨林春，等.西南天山上石炭统喀拉治尔加组火山岩地球化 学特征及地质意义[J].西部探矿工程，20187 125-129. 图4雅满苏组英安岩锆石U-Pb年龄协和图a及加权平均图b （上接第96页） 100