东昆仑小灶火地区钼矿化正长花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.465

东昆仑小灶火地区钼矿化正长花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

陈静^,, 胡继春, 逯永卓, 卢世银, 王树林, 徐贝贝

1青海省地质调查院，青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，青海西宁 810012

Geochronology，Geochemical Characteristics of Molybdenum Ore-bearing Syenogranite from Xiaozhaohuo Area in East Kunlun and Its Geological Significance

CHEN Jing^,, HU Jichun, LU Yongzhuo, LU Shiying, WANG Shulin, XU Beibei

1Qinghai Geological Survey Institue，The Northern Qinghai-Tibet Plateau Geological Processes and Mineral Resources Laboratory，Xining 810012，Qinghai，China

收稿日期: 2018-03-06 修回日期: 2018-05-23

基金资助:

青海省基础应用研究项目“东昆仑东段地区银多金属矿成矿规律及靶区优选”资助. 2016-ZJ-719

Received: 2018-03-06 Revised: 2018-05-23

作者简介 About authors

陈静（1982-），女，浙江嵊州人，高级工程师，从事地质矿产科研工作chenjing198231@163.com , E-mail：chenjing198231@163.com

摘要

小灶火地区位于昆中岩浆弧北缘，北部与祁漫塔格弧后盆地区相邻，属于拉陵灶火整装勘查区众多铜钼多金属矿（化）点之一，该区含钼岩体为正长花岗岩。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得小灶火地区含矿正长花岗岩形成年龄为（226±1）Ma，形成于晚三叠世Carnian期。岩石地球化学分析结果显示，岩石明显具有富硅钾的特点，属高钾钙碱性系列，具有较弱的Eu负异常（0.75～0.86），Nb、Ta、Ti、P、Ba等元素亏损，Rb、Th、U、K等元素富集，Rb/Sr比值平均为1.90，Nb/Ta比值平均为11.33，上述特征均反映了岩石的壳源成因。结合区域上该期的火成岩岩石组合判断小灶火地区成岩成矿背景为晚三叠世后碰撞陆内造山阶段，与整个东昆仑造山带晚三叠世强烈壳—幔相互作用大背景相一致。

关键词： 正长花岗岩 ; 锆石U-Pb年龄 ; 岩石地球化学 ; 后碰撞阶段 ; 钼多金属矿 ; 小灶火 ; 东昆仑

Abstract

Xiaozaohuo area is located in the northern region of the Middle Kunlun magmatic arc，next to the Qimantage back-arc basin in the north，which is one of the large number of copper molybdenum polymetallic mineralized points in Lalingzaohuo monoblock exploration area.The ore-bearing intrusion is syenogranite.Detailed studies on geochronology，element geochemical were carried out for the syenogranite.The results show that the age of syenogranite is （226±1）Ma，geochemical analysis show that it belongs to shoshonitic series，with weaker Eu negative anomaly （0.75～0.86），depleted of Nb，Ta，Ti，P，Ba，rich in Rb，Th，U，K；Rb/Sr ratios of 1.90 on average，Nb/Ta ratios of 11.33 on average，these characteristics are reflected the crust sources of the magma genesis.Combined with studies of igneous diagenetic assemblages in this area，this paper proposed that the diagenetic mineralization setting in Xiaozaohuo area is post-collision intracontinental orogenic stage in the late Triassic.

Keywords： syenogranite ; zircon U-Pb age ; geochemistry ; post-collision stage ; molybdenum polymetallic ore ; Xiaozaohuo ; east Kunlun

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本文引用格式

陈静, 胡继春, 逯永卓, 卢世银, 王树林, 徐贝贝. 东昆仑小灶火地区钼矿化正长花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义. 黄金科学技术[J], 2018, 26(4): 465-472 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.465

CHEN Jing, HU Jichun, LU Yongzhuo, LU Shiying, WANG Shulin, XU Beibei. Geochronology，Geochemical Characteristics of Molybdenum Ore-bearing Syenogranite from Xiaozhaohuo Area in East Kunlun and Its Geological Significance. Gold Science and Technology[J], 2018, 26(4): 465-472 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2018.04.465

火成岩的记录及前人研究表明，东昆仑在中晚三叠世发生了广泛的幔源岩浆底侵—壳/幔源岩浆混合作用，导致产生大量岩浆—热液活动和成矿作用^[1,2,3,4,5]。因此，对东昆仑地区中晚三叠世构造演化与成岩成矿活动关系的研究显得尤为重要。近年来，在东昆仑地区发现并确认了多处多金属矿床（点），引起了人们的广泛关注，如乌兰乌珠尔铜矿、鸭子沟多金属矿、莫河下拉银多金属矿、卡尔却卡铜多金属矿和拉陵灶火中游铜钼多金属矿等，这些矿床成矿年龄均在215～227 Ma之间^{[6,7,8,9,10,11]}，表明印支晚期是东昆仑造山带内热液型矿床最重要的成矿期。

小灶火地区紧邻拉陵灶火中游铜钼多金属矿，目前已发现钼矿化线索，该区含钼岩体为正长花岗岩，尚未见有关该矿化点成岩成矿年龄的报道。本文对小灶火地区含矿正长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，明确了该矿化点含矿岩体的年龄，为矿区内正在开展的勘查工作提供有益指导。同时，通过与紧邻的拉陵灶火中游铜钼多金属矿成矿特征进行对比分析，认为二者钼成矿属于同期，为进一步完善区域成矿规律提供了重要依据。

1 区域地质概况

以昆北、昆中和昆南断裂为界，可将东昆仑造山带由北向南依次划分为昆北弧后裂陷带、昆中岩浆弧带和昆南复合拼贴带^[3]。东昆仑造山带从晚二叠世开始出现大量具有TTG性质的花岗岩类，一直持续到早三叠世，代表古特提斯洋向北俯冲形成的俯冲型花岗岩^[4]。中三叠世是东昆仑地区俯冲型花岗岩活动最为强烈的地区，具有TTG性质的花岗岩岩基大面积侵入形成，到中三叠世晚期—晚三叠世初期印支运动发生，柴达木地块与巴颜喀拉山地块碰撞，东昆仑地区从此基本结束海侵，大洋岩石圈体制转化为大陆岩石圈体制^[1]。晚三叠世以来东昆仑地区受到了强烈的改造而进入陆内叠覆造山阶段，造山作用主要为走滑造山、逆冲推覆造山和隆升造山，伴有陆壳加厚背景上多样性的后碰撞（晚三叠—早侏罗世）和后造山（早侏罗—早白垩世）岩浆杂岩的侵入，致使流体运移、成矿物质活化迁移和聚集，并发生叠加改造，形成矿床进而成为重要的矿集带。

小灶火钼矿位于昆中岩浆弧北缘，与昆北弧后盆地区相临（图1）。研究区出露的地层较简单，为一套晚三叠世鄂拉山组陆相火山碎屑岩组合以及大面积的第四系覆盖，此外在近邻矿区有少量早石炭世大干沟组碳酸盐岩分布。矿区内构造发育，主要为NW、NE、EW和NNW向4组断裂，NW向逆断层为区内主干断裂，基本控制了区内地层和侵入岩的分布（图1）。矿区内出露的岩浆岩主要为正长花岗岩，在矿区中部呈岩株状出露，是区内的钼矿化岩体［图2（a），2（b）］。小灶火矿区目前已圈定钼矿体2条。正长花岗岩体中圈定钼矿化体2条（图1），矿化体宽为3～10 m，长约为50 m。钼最高品位为0.3%，平均品位为0.03%～0.07%。岩石中石英脉较为发育［图2（b）］，石英脉中见有粉末状和团块状钼华［图2（b）］。

图1

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图1 东昆仑小灶火地区地质简图

Q-第四系：冲积物（al）、冲洪积物（pal）和风积物（eol）；T₃e-晚三叠世鄂拉山组碎屑岩；C₁dg-早石炭世大干沟组碳酸盐岩；ξγT₃-晚三叠世正长花岗岩；δοP₁-早二叠世石英闪长岩；1.整合地质界线；2.角度不整合地质界线；3.逆断层；4.性质不明断层；5.岩层产状；6.钼矿化体；7.U-Pb同位素测年样品采集位置

Fig.1 Geological sketch map of Xiaozaohuo area in East Kunlun

图2

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图2 小灶火地区含钼正长花岗岩宏观（a）及手标本（b）照片

Fig.2 Macroscopic（a） and hand specimen （b） photographs of molybdenum bearing syenogranite from Xiaozaohuo area

2 样品岩相学及测试方法

所采样品为小灶火矿区内与钼矿化有关的正长花岗岩（图1）。无蚀变的新鲜岩石呈肉红色，岩石为细粒花岗结构，成分主要为钾长石（59%～65%）、斜长石（10%～15%）、石英（20%～24%）和黑云母（2%～4%），另有少量普通角闪石、褐帘石及不透明矿物、磷灰石和锆石等。其中，钾长石具格子状双晶，条纹构造，为微斜长石；斜长石为聚片双晶，镜下鉴定为更中长石。

（LA-ICP-MS）U-Pb同位素分析在西北大学地质学系教育部大陆动力学重点开放实验室完成。测试仪器为ComPex102ArF准分子激光器和带有动态反应池的四级杆 Elan6100DRC 型 ICP-MS。普通铅计算按Andersen^[12]的3D坐标法进行校正。

主微量元素分析工作在湖北地质测试中心完成。常量元素采用XRF法测定，精度优于2%。微量元素采用酸溶法测定，含量大于10×10^-6的微量元素测定精度优于5%，含量小于10×10^-6的元素测定精度优于10%。

3 测试结果

3.1 锆石阴极发光特征及年龄

正长花岗岩（XZHJD1）样品阴极发光图像（图3）显示锆石形态以长柱状或短柱状为主，颜色明亮，晶体内部可见自形生长环带，两侧棱锥发育完好。同位素分析结果见表1。16个有效点的测试，岩体锆石Th/U比值均大于0.1，属于典型的岩浆型锆石^[13]。测定数据等时线年龄为（226.6±1.5）Ma，加权平均年龄为（226±1）Ma（图4），应代表该正长花岗岩的侵位年龄。

图3

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图3 正长花岗岩（XZHJD1）阴极发光图像

Fig.3 CL images of zircon grains for syenogranite （XZHJD1）

小灶火地区含矿正长花岗岩（XZHJD1）锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测试数据

Table 1 Table 1LA-ICP-MS zircon U- Pb isotopic tset data for ore-bearing syenogranite （XZHJD1） in Xiaozaohuo area

测点编号	含量（×10^-6）及比值			同位素比值及误差						年龄及误差
测点编号	²³⁸U	²³²Th	²³²Th/²³⁸U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ
1	326.94	216.73	0.66	0.05793	0.00263	0.2854	0.01240	0.03572	0.00042	226	3
2	374.34	208.12	0.56	0.05433	0.00383	0.26757	0.01830	0.03571	0.00062	226	4
3	395.31	189.35	0.48	0.05925	0.00201	0.29372	0.00939	0.03595	0.00032	228	2
4	359.78	266.71	0.74	0.04898	0.00168	0.24110	0.00783	0.03570	0.00030	226	2
5	693.50	440.25	0.63	0.04605	0.00277	0.22469	0.01305	0.03539	0.00054	224	3
6	657.32	359.52	0.55	0.06043	0.00269	0.29869	0.01271	0.03584	0.00042	227	3
7	490.92	350.41	0.71	0.05873	0.00649	0.28267	0.03074	0.03491	0.00070	221	4
8	517.31	357.25	0.69	0.05016	0.00178	0.24696	0.00832	0.03571	0.00031	226	2
9	527.93	336.54	0.64	0.05116	0.00126	0.25231	0.00566	0.03576	0.00023	226	1
10	523.05	279.68	0.53	0.05250	0.00207	0.25912	0.00975	0.03579	0.00035	227	2
11	347.92	251.36	0.72	0.05393	0.00163	0.26560	0.00746	0.03571	0.00028	226	2
12	836.68	729.23	0.87	0.05047	0.00353	0.24607	0.01674	0.03536	0.00057	224	4
13	436.40	307.08	0.70	0.05415	0.00305	0.26383	0.01465	0.03534	0.00036	224	2
14	607.12	159.45	0.26	0.05286	0.00246	0.26142	0.01166	0.03586	0.00041	227	3
15	540.32	330.61	0.61	0.06155	0.00294	0.30362	0.01392	0.03577	0.00045	227	3
16	617.61	346.15	0.56	0.06802	0.00321	0.32634	0.01502	0.03480	0.00035	220	2

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图4

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图4 小灶火地区正长花岗斑岩锆石U－Pb年龄谐和图

Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircon samples of syenogranite in Xiaozaohuo area

3.2 岩石地球化学特征

分析表明，样品的SiO₂质量分数在73.02%～77.36%之间，Na₂O、K₂O含量分别为3.29%～3.63%和4.59%～4.96%，Na₂O/K₂O比值均小于1，显示出富钾特征。A1₂O₃质量分数在11.98%～13.82%之间，铝指数ACNK在1.002～1.156之间，属于准铝质—弱过铝质岩石系列［图5（a）］。在SiO₂-K₂O图解中，正长花岗岩属高钾钙碱性系列［图5（b）］。

图5

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图5 A/NK-A/CNK 分类图解（a）和SiO₂-K₂O图解（b）

Fig.5 A/NK-A/CNK（a） and SiO₂-K₂O diagram（b）

样品测量结果表明，样品稀土总量（ΣREE）介于98.01×10^-6～147.85×10^-6之间（表2）；在稀土元素球粒陨石标准化图解中，样品表现出右倾趋势［图6（a）］，其中（La/Yb）_N=11.41～23.31，LREE/HREE=11.53～13.85。Eu负异常较弱，σEu值在0.75～0.86之间。微量元素富集Rb、Th、K，具有明显的Nb、Ta、P、Ti负异常［图6（b）］。Rb/Sr值为0.47～3.18，平均值为1.90，Nb/Ta值为10.08～13.95，平均值为11.33。

表2 正长花岗岩主量、稀土微量元素含量及参数特征

Table 2Composition of major and trace elements of the syenogranite

元素	样品编号及元素含量
元素	样品一	样品二	样品三	样品四
SiO₂	73.51	73.02	77.20	77.36
TiO₂	0.30	0.28	0.09	0.09
Al₂O₃	13.82	13.77	12.18	11.98
Fe₂O₃	0.96	1.44	0.64	0.66
FeO	0.77	0.71	0.35	0.38
MnO	0.044	0.042	0.03	0.02
MgO	0.58	0.34	0.19	0.21
CaO	0.86	0.94	0.74	0.75
Na₂O	3.29	3.63	3.53	3.42
K₂O	4.6	4.96	4.6	4.59
P₂O₅	0.08	0.066	0.01	0.02
H₂O⁺	1.14	0.68	0.48	0.80
LOS	0.61	0.17	0.26	0.20
A/CNK	1.156	1.055	1.004	1.002
La	34.5	30.7	23.4	20.8
Ce	61.93	62.04	52.06	43.34
Pr	8.83	7.45	6.03	5.20
Nd	25.90	24.70	20.70	17.30
Sm	4.94	4.27	3.66	3.01
Eu	1.08	1.03	0.83	0.79
Gd	3.62	3.62	2.82	2.48
Tb	0.57	0.54	0.38	0.37
Dy	2.59	2.78	1.70	1.83
Ho	0.59	0.58	0.31	0.35
Er	1.31	1.23	1.542	1.282
Tm	0.25	0.29	0.12	0.15
Yb	1.49	1.93	0.72	0.96
Lu	0.25	0.32	0.11	0.15
Rb	1 90	1 61	203.2	214.3
Ba	897	887	359.1	450.8
Th	8.94	25.00	16.23	16.72
Ta	0.76	1.24	1.633	1.333
Nb	10.60	12.50	16.92	14.57
Hf	4.05	4.89	2.931	2.728
Zr	148	166	72.98	70.65
Sm	4.13	3.79	4.272	3.198
Y	13.00	12.10	16.27	13.81
Sr	206	345	63.82	70.47
ΣREE	147.85	141.48	114.38	98.01
（La/Yb）_N	16.61	11.41	23.31	15.54
σEu	0.75	0.78	0.76	0.86

样品一～样品四的编号分别为XZHGsDyXT3、XZHGsDyXT4、9PM15GS6-1和9PM15GS1-1；表中主量元素含量由XRF-1500测定，单位为%；微量及稀土元素含量由ICP-MS测定，单位为×10^-6；N为球粒陨石标准化Sun and MeDoungh^[15]

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图6

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图6 球粒陨石标准化REE配分型式（a）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）

球粒陨石标准化值来自Boynton^[14]；原始地幔标准化值来自Sun and Medonough^[15]

Fig.6 Chondrite-normalized REE diagram （a） and primitive mantle normalized trace element spider-diagram（b）

4 讨论

4.1 岩石成因及形成环境

小灶火地区含钼正长花岗岩具有Nb、Ta、Ti、P、Ba等元素亏损，Rb、Th、U、K等元素富集的特征，类似于世界典型同碰撞型花岗岩^[16]。Rb/Sr值为0.47～3.18（平均值为1.90），Nb/Ta值为10.08～13.95（平均值为11.33），明显高于或接近全球上地壳平均值^[16]，反映岩石的壳源成因。同时，样品在Y-Nb［图7（a）］和R1-R2［图7（b）］中显示其形成于碰撞—后碰撞环境。

图7

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图7 小灶火地区样品Y-Nb（a）和R1-R2（b）图解（底图据Batchlor等^[17]）

VAG-火山弧花岗岩；ORG-洋中脊花岗岩；WPG-板内花岗岩；Syn-COLG-同碰撞花岗岩

Fig.7 Y-Nb （a） and R1- R2 （b） diagrams of samples from Xiaozaohuo area（after Batchlor，et al^[17]）

东昆仑造山带从石炭纪开始发生板块俯冲，中—晚二叠世至早三叠世是主要的俯冲造山期。郭正府等^[17]利用岩石大地构造学的研究方法回溯了东昆仑晚古生代末—中生代构造岩浆演化历史，确定将东昆仑华力西晚期—燕山早期构造演化划分为3个阶段：（1）洋脊形成与扩张阶段，主要集中在309～260 Ma之间；（2）大洋板块大规模俯冲阶段，火成岩具安第斯型活动大陆边缘构造属性，主体形成时代为260～230 Ma；（3）碰撞—后碰撞陆内造山阶段（230～190 Ma），陆壳厚度相当于260～230 Ma期间的2倍^[18]。本次工作在小灶火地区的正长花岗斑岩中获得了（226±1）Ma的同位素测年，确定该含矿正长花岗岩形成时代为晚三叠世Carnian期。

4.2 成岩成矿关系

整个东昆仑造山带晚三叠世成矿作用异常显著^[19]，就钼矿而言，整个东昆仑地区钼矿化主要呈现为2个时段：中三叠世和晚三叠世。东昆仑西段地区典型代表为拉陵灶火中游矿区（位于小灶火矿区西南侧），显示为2期成矿，分别为（240.8±4.0）Ma和（214.5±4.9）Ma^[6]，而该区晚三叠世的含钼岩体形成年龄为（228.49±0.84）Ma^[4]，与本次工作测得的小灶火含钼正长花岗岩年龄（226±1）Ma相近；与此同时，东昆仑东段地区钼成矿的典型代表为哈陇休玛钼矿，该矿床规模为中型，是目前东昆仑东段地区发现的唯一成规模的钼矿，其含钼似斑状花岗闪长岩年龄为（230±1）Ma^[9]，辉钼矿Re-Os等时线年龄为（223.5±1.3）Ma^[20]。因此可以判断整个东昆仑地区钼成矿从中三叠世一直延续到了晚三叠世，可能是一个较连续的过程，与整个东昆仑造山带晚三叠世强烈壳—幔相互作用大背景相一致。

5 结论

（1）对东昆仑小灶火地区含钼正长花岗岩进行了锆石U-Pb同位素年代学研究，结果表明其形成年龄为（226±1）Ma，即晚三叠世Carnian期。

（2）岩石地球化学研究表明该岩体具有富硅钾的特点，属高钾钙碱性和准铝质—弱过铝质岩石系列；具有较弱的Eu负异常（0.75～0.86），Nb、Ta、Ti、P、Ba等元素亏损和Rb、Th、U、K等元素富集，Rb/Sr比值平均为1.90，Nb/Ta比值平均为11.33，均反映了岩石的壳源成因。

（3）结合区域上该期的火成岩岩石组合判断小灶火地区成岩成矿背景为晚三叠世后碰撞陆内造山阶段，与整个东昆仑造山带晚三叠世强烈壳—幔相互作用大背景相一致。同时根据区域上其他钼矿的形成时代，判断整个东昆仑地区钼成矿从中三叠世一直延续到了晚三叠世，可能是一个较连续的过程。

参考文献

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文献年度倒序

文中引用次数倒序

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