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    东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据

    张炜 周汉文 朱云海 毛武林 佟鑫 马占青 曹永亮

    张炜, 周汉文, 朱云海, 毛武林, 佟鑫, 马占青, 曹永亮, 2016. 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据. 地球科学, 41(8): 1334-1348. doi: 10.3799/dqkx.2016.520
    引用本文: 张炜, 周汉文, 朱云海, 毛武林, 佟鑫, 马占青, 曹永亮, 2016. 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据. 地球科学, 41(8): 1334-1348. doi: 10.3799/dqkx.2016.520
    Zhang Wei, Zhou Hanwen, Zhu Yunhai, Mao Wulin, Tong Xin, Ma Zhanqing, Cao Yongliang, 2016. The Evolution of Triassic Granites Associated with Mineralization within East Kunlun Orogenic Belt: Evidence from the Petrology, Geochemistry and Zircon U-Pb Geochronology of the Mohexiala Pluton. Earth Science, 41(8): 1334-1348. doi: 10.3799/dqkx.2016.520
    Citation: Zhang Wei, Zhou Hanwen, Zhu Yunhai, Mao Wulin, Tong Xin, Ma Zhanqing, Cao Yongliang, 2016. The Evolution of Triassic Granites Associated with Mineralization within East Kunlun Orogenic Belt: Evidence from the Petrology, Geochemistry and Zircon U-Pb Geochronology of the Mohexiala Pluton. Earth Science, 41(8): 1334-1348. doi: 10.3799/dqkx.2016.520

    东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据

    doi: 10.3799/dqkx.2016.520
    基金项目: 

    中国地质调查局地质调查工作项目 1212011086001

    详细信息
      作者简介:

      张炜(1990-),男,硕士研究生,岩石学、矿物学、矿床学专业.E-mail: zhangwei_9010@163.com

      通讯作者: 周汉文,E-mail: hwzhou@cug.edu.cn
    • 中图分类号: P581

    The Evolution of Triassic Granites Associated with Mineralization within East Kunlun Orogenic Belt: Evidence from the Petrology, Geochemistry and Zircon U-Pb Geochronology of the Mohexiala Pluton

    图(10) / 表 (4)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2016-03-08
    • 刊出日期:  2016-08-03

    东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩演化:基于莫河下拉岩体岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的证据

      通讯作者: 周汉文, hwzhou@cug.edu.cn
      作者简介: 张炜(1990-),男,硕士研究生,岩石学、矿物学、矿床学专业.E-mail: zhangwei_9010@163.com
    • 1. 中国地质大学地球科学学院,湖北武汉 430074
    • 2. 中国地质调查局南京地质调查中心,江苏南京 210016
    • 3. 中国地质大学教育部长江三峡库区地质灾害研究中心,湖北武汉 430074
    • 4. 青海省柴达木综合地质矿产勘查院,青海格尔木 816000
    基金项目:  中国地质调查局地质调查工作项目 1212011086001

    摘要: 东昆仑造山带在三叠纪不仅是一个重要的构造-岩浆带,也是一个对于国民经济非常重要的多金属成矿带.该区在三叠纪形成了大量与成矿有关的花岗岩,它们之间的联系、与区域构造运动的关系目前尚未明确.在莫河下拉银多金属矿花岗斑岩岩相学、地球化学和锆石年代学的研究基础上,总结了东昆仑地区三叠纪与成矿有关花岗岩的基本特征,并探讨了它们的演化规律.结果表明:(1) 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩年龄为250~200 Ma,具有一个由低K系列-中K钙碱性系列向高K系列-钾玄岩系列过渡的明显趋势,240~200 Ma,A/NK比值由2.00降到1.00;(2)(87Sr/86Sr)i为0.710~0.715,εNd(t)值为-0.6~0.0,εHf(t)主要集中在-5~1,峰值为-2~-1,表明东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩物质主要来源于古老的地壳物质,同时有少量的幔源物质加入;(3) 东昆仑地区在240 Ma进入后造山阶段,出现大规模的钙碱性花岗岩,220 Ma之后花岗岩大量减少,210~204 Ma出现的花岗岩以碱性A型花岗岩为主,标志着碰撞造山结束进入到板内裂解阶段.

    English Abstract

    • 东昆仑地区在早古生代昆中洋盆闭合以后,成为古特提斯洋北部活动性大陆边缘,巴彦喀拉-阿尼玛卿洋自石炭纪开始向东昆仑地区俯冲,直到二叠纪-三叠纪之交大洋完全闭合;在挤压应力场的持续作用下,东昆仑地区发生陆内造山,形成一系列的花岗岩(古凤宝,1994罗照华等, 1999, 2002袁万明等,2000莫宣学等,2007宋忠宝等,2013许庆林,2014).近年来在东昆仑地区发现了一系列与这些花岗岩有关的铜、铅、锌、铁、钨多金属矿床(点)(刘云华等,2006佘宏全等,2007王松等,2009宋忠宝等, 2010, 2013丰成友等,2012高永宝,2013于淼,2013夏锐等,2014许庆林,2014许庆林等,2014),这些成矿花岗岩锆石年龄以及矿体的辉钼矿Re-Os年龄主要集中在三叠纪(图 1, 表 1, 表 2).本区发育了一系列的成矿花岗岩,同时也有大量的无矿花岗岩形成.前人对该花岗岩形成背景的研究主要集中在无矿花岗岩上(陈国超等,2013陈国超,2014罗明非等,2014),对于成矿花岗岩的研究则主要集中于矿床地质特征以及单个与矿体有关花岗岩的地球化学、年代学特征上(李世金等,2008丰成友等,2011向鹏等,2013),这些成矿花岗岩之间有什么关系?它们与区域构造运动有什么关系?这些问题还鲜有学者研究.

      图  1  中国西部的主要构造单元(a)、东昆仑造山带3个亚带划分(b)和东昆仑造山带P-T花岗岩与三叠纪矿产分布(c)

      Figure 1.  Major tectonic units of West China (a), three sub-tectonic zones of the East Kunlun orogenic belt (b) and distribution of P-T granites and the Triassic mineral of the East Kunlun orogenic belt (c)

      序号 位置 矿种 岩石 年龄(Ma) 年龄测试方法 出处
      1 埃坑德勒斯特 钼铜矿 花岗斑岩 248.0±1.0 锆石LA-ICP-MS 许庆林,2014
      2 虎头崖景忍 铅锌多金属矿 二长花岗岩 239.7±0.8 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      3 卡而却卡 铜多金属矿 花岗闪长岩 237.0±2.0 锆石SHRIMP 王松等,2009
      4 虎头崖 铅锌多金属矿 含暗色包体花岗闪长岩 235.4±1.8 锆石LA-ICP-MS 丰成友等,2011
      5 哈日扎 铜钼多金属矿 花岗闪长斑岩 234.5±4.8 锆石LA-ICP-MS 宋忠宝等,2013
      6 尕林格 铁矿 石英二长岩 234.4±0.6 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      7 卡而却卡B矿区 铜多金属矿 花岗闪长岩 234.4±0.6 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      8 卡而却卡B矿区 铜多金属矿 花岗闪长岩的暗色包体 234.1±0.6 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      9 托克妥 铜钼多金属矿 二长花岗斑岩 232.5±0.9 锆石LA-ICP-MS 夏锐等,2014
      10 托克妥 铜钼多金属矿 花岗闪长斑岩 232.6±1.2 锆石LA-ICP-MS 夏锐等,2014
      11 哈陇休玛 钨钼矿 花岗闪长斑岩 230.0±1.0 锆石LA-ICP-MS 许庆林,2014
      12 尕林格 铁矿 含暗色包体花岗岩 229.0±1.0 锆石LA-ICP-MS 于淼,2013
      13 尕林格 铁矿 石英二长闪长岩 228.3±0.5 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      14 加当根 铜钼矿 花岗闪长斑岩 227.0±1.0 锆石LA-ICP-MS 许庆林,2014
      15 卡而却卡 似斑状二长花岗岩 227.3±1.8 锆石SHRIMP 丰成友等,2012
      16 虎头崖景忍 铅锌多金属矿 花岗闪长岩 224.3±0.6 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      17 鸭子沟 多金属矿 钾长花岗斑岩 224.0±1.6 锆石SHRIMP 李世金等,2008
      18 莫河下拉 银铅锌多金属矿 花岗斑岩 222.0±1.0 锆石LA-ICP-MS 许庆林,2014
      19 长山 钾长花岗岩 219.9±1.3 锆石SHRIMP 丰成友等,2012
      20 虎头崖 铅锌多金属矿 二长花岗岩 219.2±1.4 锆石LA-ICP-MS 丰成友等,2011
      21 乌兰乌珠儿 斑岩铜矿 花岗斑岩 215.1±4.5 锆石SHRIMP 佘宏全等,2007
      22 于沟子 铁-稀有金属矿 (碱性)钾长花岗岩 210.0±0.6 锆石LA-ICP-MS 高永宝,2013
      23 虎头崖景忍 铁多金属矿 正长花岗岩 204.1±2.6 锆石SHRIMP 刘云华等,2006

      表 1  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩统计

      Table 1.  Statistics of East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

      序号 位置 矿种 矿石 年龄(Ma) 年龄测试方法 出处
      1 虎头崖 铅锌多金属矿 铜多金属矿石 225.0±4.0 辉钼矿Re-Os 丰成友等,2011
      2 虎头崖 铅锌多金属矿 钼矿石 230.0±4.7 辉钼矿Re-Os 丰成友等,2011
      3 鸭子沟 多金属矿 辉钼矿 224.7±3.4 辉钼矿Re-Os 李世金等,2008
      4 卡而却卡 铜多金属矿 辉钼矿 245.5±1.6 辉钼矿Re-Os 高永宝,2013
      5 卡而却卡 铜多金属矿 辉钼矿 239.0±11.0 辉钼矿Re-Os 丰成友等,2009
      6 加当根 铜钼矿 辉钼矿 227.2±1.9 辉钼矿Re-Os 向鹏等,2011

      表 2  东昆仑三叠纪花岗岩矿床统计

      Table 2.  Statistics of East Kunlun Triassic granites mineral deposits

      莫河下拉银多金属矿床是东昆仑地区近年来新发现的一处斑岩型矿床(拜红奎等,2012许庆林,2014许庆林等,2014),位于乌图美仁西100 km左右.许庆林(2014)对其成矿岩体花岗斑岩做了一些地球化学与年代学的研究,并未研究其与东昆仑其他成矿花岗岩之间的关系.本文在野外地质调查和已有资料分析的基础上,对莫河下拉花岗岩进行了岩相学、地球化学和年代学分析,将其与东昆仑地区其他成矿相关花岗岩进行对比研究,探讨了东昆仑地区与成矿有关花岗岩的岩浆源区、构造背景,以期提高东昆仑地区花岗岩成因的研究程度,同时为区域成矿规律和地质找矿提供依据.

      • 昆仑造山带是中央造山带的一部分,被NE向的阿尔金左行走滑断裂分为东昆仑造山带和西昆仑造山带.东昆仑造山带位于青藏高原北部,松潘-甘孜北侧和柴达木盆地的南侧(图 1a),东西长1 500 km,南北宽50~200 km.根据岩石组合和构造特征,前人对东昆仑造山地区及其邻区提出了多种构造单元划分方案(姜春发等,1992Yang et al., 1996殷鸿福和张克信,1997姜春发等,2000边千韬等,2001).较为一致的观点是依据昆北断裂、昆中断裂、昆南断裂将东昆仑地区分为昆北、昆中和昆南3个构造带(图 1b).从晚古生代到早中生代,古特提斯洋闭合及之后的大陆碰撞期间,东昆仑造山带发育了大量与碰撞有关的花岗岩(姜春发等,1992Yang et al., 1996, 2009)(图 1c).

        莫河下拉多金属矿位于柴达木断裂北侧、柴达木盆地南缘东昆仑西段的祁漫塔格地区(图 1c).研究区内出露地层主要有古元古代金水口岩群下岩组、晚泥盆世牦牛山组和第四系冲洪积物(图 2).金水口岩群下岩组主要岩性为灰白-肉红色混合岩、黑云斜长片麻岩、薄层硅质大理岩(含黄铁矿).牦牛山组岩性主要为中-中酸性熔结凝灰岩.断裂构造较为发育,主要走向为NEE-SWW,断层泥和构造角砾岩发育,局部断层带中或附近可见中酸性岩浆岩出露.

        图  2  莫河下拉银多金属矿矿区地质简图

        Figure 2.  Geology sketch of Mohexiala silver poly-metallic ore

        研究区内海西期、印支期和燕山期侵入岩都有发育.海西期侵入岩主要为泥盆世辉长岩.印支期侵入岩与成矿有关,主要为二长花岗岩、斑状二长花岗岩、闪长岩、钾长花岗岩.钾长花岗岩主要分布于矿区东部,其南侧边界以断层与金水口岩群下岩组和泥盆世辉长岩接触;斑状二长花岗岩分布于矿区中西部,呈不规则长条状分布于矿体附近,侵入到金水口岩群下岩组内;钾长花岗岩和闪长岩以小岩株形式产出,钾长花岗岩脉动侵入到斑状二长花岗岩内,闪长岩则沿断裂产出,侵入到金水口岩群下岩组内.燕山期钾长花岗岩主要分布于矿区西部,呈小岩株状侵入到金水口岩群下岩组内.

        研究区内地表可见铜、锌、银矿脉.通过钻孔和地表观察,笔者发现矿化点主要赋存于裂隙面和构造破碎带内.钻孔发现有隐伏岩体花岗斑岩,岩体具有明显的矿化蚀变,可见黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿和少量方铅矿呈侵染状、细脉状分布于岩体内或节理裂隙中,表现出斑岩型矿化的特点.同时岩体可见清楚的钾化、石英绢云母化和青磐岩化蚀变,其中钾化带和石英绢云母化带为主要矿化带.

      • 本文研究的样品取自于莫河下拉矿床钻孔11MZK08和12MZK1500中的新鲜花岗斑岩样品(图 3a3b).样品呈灰白-灰红色,斑状结构,斑晶粒径为0.2~2.0 mm,块状构造.主要矿物有石英(30%)、钾长石(30%)、斜长石(20%)、黑云母(5%)、不透明矿物(5%);斑晶矿物主要为钾长石、斜长石和少量黑云母,含量为15%~20%.斑晶斜长石,可见聚片双晶(图 3c),部分可见环带,粒径可达4 mm,含量5%,部分蚀变较强,蚀变矿物主要为片状绿泥石和细粒状绿帘石;斑晶钾长石粒径为0.5~2.5 cm,部分可见简单双晶,大多数无双晶,呈长板状,较为自形,多数发生了蚀变,蚀变矿物为高岭土和绢云母(图 3d);黑云母自形,多被蚀变为不透明矿物、绿泥石和绢云母(图 3d),保留有原有矿物晶形,粒径为0.1~0.2 mm.部分斜长石斑晶边缘可见一圈蚀变相对较弱的钠长石边,说明岩浆在结晶过程中成分发生了变化,钙含量减少.基质主要矿物为细粒石英和长石,主要为他形粒状结构,粒径为0.05~0.10 mm,石英无蚀变,表面比较干净,长石多蚀变为绿泥石、绿帘石和绢云母.副矿物为磁铁矿、锆石、磷灰石和榍石等.

        图  3  莫河下拉花岗斑岩手标本及显微照片

        Figure 3.  Photos of samples and photomicrographs under plane polarized light of Mohexiala granite-porphyry

      • 样品用5%的HCl淋滤,用Milli-Q水在超声波超净环境下清洗,然后用玛瑙研磨至200目以下.所有样品进行主、微量元素分析,对钻孔12MZK1500的1个样品选取锆石用于定年.

      • 岩石主、微量元素分析由澳实分析检测(广州)有限公司完成.主量元素用X荧光光谱仪分析方法完成,使用仪器为荷兰PANalytical波长色散X射线荧光光谱仪.具体方法为:试样煅烧后加入50% Li2B4O7-50% LiBO2助熔物,均匀混合,在1 000 ℃以上使之熔融,然后将熔融物倒出后形成扁平玻璃片,再用X荧光光谱仪分析.其中P2O5检出下限为0.001%,其余主量元素检出下限为0.010%.微量元素处理使用电感耦合等离子体质谱仪完成,使用仪器为美国Perkin Elmer Elan 9000等离子质谱仪,具体方法为:将试样加入LiBO2溶剂中,均匀混合,在1 000 ℃以上的熔炉中融化,熔融冷却后使用HNO3定容,然后用等离子体质谱仪分析.Cr检出下限为10×10-6,Zr检出下限为2×10-6,Ba、Ce、Ga、Hf、La、Nb、Rb、Y检出下限为0.1×10-6~1.0×10-6,其余检出下限≤0.1×10-6.

      • 锆石挑选在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司利用标准矿物分离技术分选完成.在双目镜下挑选表面平整、具有不同长宽比例、不同柱锥面特征和颜色的锆石,将这些锆石整齐排列在双面胶上,贴在载玻片上,罩上PVC环,然后将环氧树脂和固化剂充分混合注入PVC环,待环氧树脂固化后对其表面抛光至锆石中心.在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室进行锆石阴极发光(CL)照相.锆石U-Pb同位素分析之前,通过透射光图、反射光图、阴极发光(CL)图像研究锆石的晶体形貌和内部结构特征,选择晶形完好、无包裹体、无裂缝、透明度好、粒度较大、环带清晰的单颗粒锆石进行测试.

        锆石U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用LA-ICP-MS分析仪完成.激光剥蚀系统为GeoLas2005,ICP-MS为Agilent7500a.激光斑束和频率分别设定为32 μm和8 Hz.激光剥蚀过程中采用氦气为载气、氩气作为补偿气以调节灵敏度.应用标准锆石91500进行同位素分馏校正,锆石微量元素含量利用NIST610玻璃作为外标、Zr作为内标进行定量计算(Liu et al., 2010b).锆石测点的同位素比值、U-Pb表面年龄计算采用ICPMSDataCal(Liu et al., 2008, 2010a)完成,采用Isoplot4.15程序计算锆石加权平均年龄.详细分析方法及参数见文献(Liu et al., 2008, 2010a).

      • 表 3列出了莫河下拉花岗斑岩样品的主量元素分析结果,可以看出它们的主要特点为:岩石中Al2O3含量较高(14.1%~15.3%,平均值为14.8%),而MgO含量较低(0.58%~0.66%,平均值为0.62%,Mg#=23~29),Fe2O3含量为3.05%~3.82%;富碱(Na2O+K2O=8.04%~8.49%,平均值为8.29%)、高钾(K2O/Na2O=1.06~2.72,平均值为1.63),为钙碱性岩石,如图 4a所示投入到高钾钙碱性-钾玄岩系列范围内.AKI值[(Na2O+K2O)/Al2O3,分子数比值]为0.70~0.75,平均值为0.74;A/CNK为1.02~1.09,平均值为1.05,所有样品点均落在过铝质系列岩石区域(图 4b).

        样品号 11MZK08
        TW1
        12MZK1500
        TW04
        12MZK1500
        TW03
        SiO2 65.8 68.7 66.9
        TiO2 0.34 0.32 0.34
        Al2O3 14.1 15.3 15.0
        Fe2O3 3.82 3.06 3.71
        MnO 0.19 0.04 0.07
        MgO 0.58 0.63 0.66
        CaO 1.64 1.92 1.81
        Na2O 2.16 4.13 3.96
        K2O 5.88 4.36 4.37
        P2O5 0.11 0.10 0.11
        BaO 0.12 0.10 0.09
        Total 100.7 100.2 99.9
        LOI 3.63 1.42 2.35
        A/CNK 1.09 1.02 1.03
        A/NK 1.42 1.33 1.33
        K2O/Na2O 2.72 1.06 1.10
        Mg# 23.2 29.1 26.2
        K 4.88 3.62 3.63
        P 480 436 480
        Ti 2 040 1 920 2 040
        Ba 1110 852 783
        Ce 85.1 79.1 78.3
        Cr <10 <10 <10
        Cs 7.32 7.64 8.25
        Dy 3.46 3.21 3.16
        Er 1.96 2.04 2.00
        Eu 1.04 0.89 0.86
        Ga 15.0 17.4 16.9
        Gd 3.77 3.33 3.44
        Hf 7.30 7.10 7.00
        Ho 0.71 0.66 0.70
        La 43.4 41.1 40.9
        Lu 0.34 0.35 0.33
        Nb 11.9 11.5 11.5
        Nd 27.5 25.7 26.0
        Pr 8.12 7.58 7.64
        Rb 264 184 221
        Sm 4.83 4.45 4.51
        Sn 40.0 15.0 18.0
        Sr 125 340 251
        Ta 1.20 1.10 1.10
        Tb 0.63 0.57 0.58
        Th 18.1 17.8 17.5
        Tm 0.32 0.31 0.30
        U 5.31 5.08 5.05
        V 17.0 18.0 17.0
        W 721 524 574
        Y 19.7 19.5 19.9
        Yb 2.00 2.16 2.07
        Zr 253 242 242
        (La/Yb)N 15.6 13.6 14.2
        R1 2 142 2 011 1 933
        R2 481 538 521
        Y+Yb 21.7 21.6 21.9
        Sr/Y 6.3 17.4 12.6
        Ba/Th 61.3 47.8 44.7
        Nb/Zr 0.05 0.05 0.05
        Rb/Sr 2.11 0.54 0.88
        Rb/Ba 0.24 0.22 0.28
        Y+Nb 31.6 31.0 31.4
        Yb+Ta 3.20 3.26 3.17
        ∑REE 183 171 170
        LREE 169 158 158
        HREE 13.1 12.6 12.5
        LREE/HREE 12.8 12.5 12.5
          注:LOI为烧失量,单位为%;Mg#=Mg2+/(Mg2++Fe2+);A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(摩尔数比);A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)(摩尔数比);R1=4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti);R2=6Ca+2Mg+Al;(La/Yb)N标准化数据来自于Sun and McDonough(1989).

        表 3  莫河下拉花岗斑岩主量元素(%)、微量和稀土元素(10-6)分析结果

        Table 3.  Major elements (%), trace elements and rare earth elements (10-6) concentrations of Mohexiala granite-porphyry

        图  4  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩K2O-SiO2(a)和A/NK-A/CNK(b)关系

        Figure 4.  K2O-SiO2 (a) and A/NK-A/CNK (b) relations of the East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

      • 表 3列出了莫河下拉花岗斑岩样品的稀土、微量元素测定结果和部分参数的计算结果.从表中可以看出稀土元素的主要特征为:∑REE较高,变化范围为170.7×10-6~183.1×10-6,平均值为175.1×10-6;轻重稀土相对球粒陨石都富集10倍以上,轻重稀土比值LREE/HREE为12.5~12.8,轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=173.9~258.4,反映了轻稀土富集、重稀土明显亏损的特点;δEu=0.64~0.72,平均值为0.68,Eu具有较弱的负异常(图 5b),说明岩石经历了一定的斜长石分离结晶作用,但是分离结晶作用不明显.

        图  5  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩微量元素蛛网图(a)与稀土元素配分曲线(b)

        Figure 5.  Trace elements spider diagram (a) and REE pattern (b) of East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

        图 5a显示微量元素分布特征为:大离子亲石元素明显富集,特别是Rb、Th、U、K富集明显;所有样品都有Ba的微弱负异常,其中一个样品显示弱的Sr负异常,这可能与斜长石的分离结晶有关(李昌年,1992);另外,样品有明显的Nb、Ta、P、Ti负异常,与“岛弧”环境岩石类似,其中P、Ti的强烈亏损可能与磷灰石、钛铁矿的分离结晶有关(李献华等,2001).

      • 笔者对样品12MZK1500tw03进行锆石U-Pb定年(表 4图 6图 7).图 6显示大部分锆石形态为长柱状,锆石晶体较大,长轴为120~420 μm,短轴为50~150 μm;长宽比为2:1~4:1,半自形到自形,显示清晰的振荡环带;透射光下也有明显的韵律环带.锆石Th/U比值为0.51~0.66,均大于0.40,具有岩浆锆石的典型特征(Hoskin,2003),说明锆石结晶年龄可代表莫河下拉花岗岩的成岩年龄.图 7显示锆石207Pb/235U和206Pb/238U年龄落在谐和线上,而且分布集中,说明该岩体形成后U-Pb体系是封闭的,反映了锆石的形成年龄即为岩浆的结晶年龄.谐和年龄为221.7±2.0 Ma,MSWD为0.19;加权平均年龄为221.4±1.1 Ma,MSWD为0.45,两个年龄非常一致,为晚三叠世,属于印支期.

        分析点号 Th(10-6) U(10-6) Th/U 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 年龄(Ma) 谐和度(%)
        207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
        12MZK1500TW03-01 124 203 0.61 0.238 9 0.013 1 0.035 1 0.000 5 218 11 222 3 97
        12MZK1500TW03-02 133 222 0.60 0.242 6 0.014 3 0.035 5 0.000 5 221 12 225 3 98
        12MZK1500TW03-03 162 251 0.65 0.256 1 0.012 6 0.034 4 0.000 4 231 10 218 3 94
        12MZK1500TW03-04 132 230 0.57 0.247 3 0.013 6 0.034 9 0.000 4 224 11 221 3 98
        12MZK1500TW03-05 118 208 0.57 0.250 5 0.013 9 0.034 8 0.000 5 227 11 221 3 97
        12MZK1500TW03-06 100 180 0.55 0.251 0 0.017 2 0.034 8 0.000 5 227 14 220 3 96
        12MZK1500TW03-07 96 174 0.55 0.247 8 0.015 7 0.035 1 0.000 6 225 13 223 4 99
        12MZK1500TW03-08 120 219 0.55 0.242 3 0.013 5 0.035 0 0.000 5 220 11 222 3 99
        12MZK1500TW03-09 106 189 0.56 0.245 3 0.015 0 0.035 2 0.000 5 223 12 223 3 99
        12MZK1500TW03-10 88 132 0.66 0.253 8 0.019 2 0.035 1 0.000 6 230 16 222 4 96
        12MZK1500TW03-11 110 206 0.54 0.251 1 0.014 5 0.035 0 0.000 6 228 12 222 3 97
        12MZK1500TW03-12 133 228 0.58 0.251 8 0.013 4 0.034 5 0.000 5 228 11 218 3 95
        12MZK1500TW03-13 124 208 0.59 0.241 5 0.015 2 0.035 3 0.000 5 220 12 224 3 98
        12MZK1500TW03-14 115 204 0.56 0.230 5 0.013 0 0.034 6 0.000 5 211 11 219 3 95
        12MZK1500TW03-15 116 204 0.57 0.232 3 0.013 4 0.035 1 0.000 5 212 11 223 3 95
        12MZK1500TW03-16 148 223 0.66 0.251 9 0.012 1 0.034 8 0.000 5 228 10 221 3 96
        12MZK1500TW03-17 118 210 0.56 0.261 8 0.013 2 0.034 9 0.000 4 236 11 221 3 93
        12MZK1500TW03-18 121 213 0.57 0.255 4 0.013 5 0.035 7 0.000 5 231 11 226 3 97
        12MZK1500TW03-19 87 161 0.54 0.233 4 0.015 2 0.034 8 0.000 5 213 13 220 3 96
        12MZK1500TW03-20 95 174 0.54 0.241 4 0.013 3 0.034 9 0.000 5 220 11 221 3 99
        12MZK1500TW03-21 111 168 0.66 0.240 1 0.018 8 0.035 0 0.000 5 218 15 222 3 98
        12MZK1500TW03-22 130 231 0.56 0.243 8 0.013 3 0.035 0 0.000 5 222 11 222 3 99
        12MZK1500TW03-23 109 191 0.57 0.246 4 0.015 4 0.035 1 0.000 5 224 13 222 3 99
        12MZK1500TW03-24 66 130 0.51 0.242 2 0.019 5 0.034 6 0.000 5 220 16 220 3 99
        12MZK1500TW03-25 99 176 0.56 0.231 5 0.017 1 0.034 3 0.000 5 211 14 217 3 97
        12MZK1500TW03-26 104 194 0.54 0.250 1 0.013 5 0.034 6 0.000 5 227 11 219 3 96
        12MZK1500TW03-27 111 201 0.55 0.235 4 0.013 7 0.035 5 0.000 5 215 11 225 3 95
        12MZK1500TW03-28 102 187 0.55 0.243 2 0.015 8 0.034 9 0.000 5 221 13 221 3 99
        12MZK1500TW03-29 86 148 0.58 0.242 6 0.018 3 0.034 9 0.000 5 221 15 221 3 99
        12MZK1500TW03-30 104 197 0.53 0.236 7 0.013 9 0.034 8 0.000 5 216 11 221 3 97

        表 4  莫河下拉银多金属矿花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果

        Table 4.  LA-ICP-MS U-Pb zircons dating results of Mohexiala granite-porphyry

        图  6  莫河下拉花岗斑岩锆石CL照片

        Figure 6.  CL images of zircons of Mohexiala granite-porphyry

        图  7  莫河下拉花岗斑岩锆石U-Pb年龄谐和图

        Figure 7.  Zircon U-Pb concordia diagram of Mohexiala granite-porphyry

      • 三叠纪是东昆仑地区一个重要的成矿期(王岳军等,1999袁万明等,2000李大新等,2003张德全等,2005何书跃等,2008吴健辉等,2010李碧乐等,2012).近年来随着辉钼矿Re-Os同位素方法和锆石U-Pb同位素定年方法的发展,不少与花岗岩有关的矿体成矿年龄和花岗岩形成年龄被陆续报道(图 1).如:卡而却卡与234.4±0.6 Ma花岗闪长岩有关的铜多金属矿辉钼矿Re-Os同位素年龄为245.5±1.6 Ma(高永宝,2013)、虎头崖与219.2±1.4 Ma二长花岗岩有关的铅锌多金属矿辉钼矿Re-Os同位素年龄为230.0±4.7 Ma和225.0±4.0 Ma(丰成友等,2011)、鸭子沟辉钼矿化的224.0±1.6 Ma钾长花岗斑岩辉钼矿Re-Os同位素年龄为225.0±3.4 Ma(李世金等,2008).

        图 1显示近年来在东昆仑地区获得的与成矿有关的三叠纪花岗岩年龄与成矿年龄、本文获得的221.4±1.1 Ma莫河下拉花岗斑岩的锆石U-Pb年龄,这些数据显示东昆仑地区与成矿有关花岗岩的形成贯穿于整个三叠纪;250~240 Ma期间,花岗岩形成较少,与之相关的成矿也较少;240~220 Ma期间大量的花岗岩和金属矿床开始形成;220 Ma之后,花岗岩逐渐减少,成矿也逐渐减少.这些花岗岩年龄和成矿年龄都印证了三叠纪是东昆仑地区的重要活动时期,同时也印证了东昆仑造山带在三叠纪与区内金属成矿密切相关.

      • 东昆仑地区三叠纪与成矿有关的花岗岩种类多样,从较基性的花岗闪长岩、二长花岗岩、石英二长岩到较酸性的花岗闪长斑岩、花岗斑岩、钾长花岗斑岩均有发育.这些花岗岩中年龄较老的(≥230 Ma)岩体中部分含有暗色包体,成分更加偏基性,以花岗闪长岩、石英二长岩为主(高永宝,2013于淼,2013);而年龄较年轻的多为斑岩,其成分也更加偏酸性,以钾长花岗斑岩、花岗斑岩为主(佘宏全等,2007许庆林,2014).

        三叠纪与成矿有关的花岗岩中,从250~200 Ma,其K2O含量逐渐升高,图 4a显示一个由低K系列-中K钙碱性系列向高K系列-钾玄岩系列过渡的明显趋势,其中250~240 Ma主要为低K系列-中K钙碱性系列,240~200 Ma主要为高钾钙碱性-钾玄岩系列,但是其K2O和SiO2含量逐渐升高.A/CNK比值变化较大,但是主要集中在1.0附近;250~240 Ma时期其主要为过铝质,240~210 Ma时期其准铝质和过铝质均有,210~200 Ma时期其主要为准铝质,并且向过碱质过渡(图 4b);其A/NK比值在240~200 Ma逐渐降低,由2.00左右降到1.00左右,说明在此期间,岩石中Al含量逐渐降低、Na和K含量逐渐升高.本文给出的莫河下拉花岗斑岩数据与区域上的230~220 Ma花岗岩数据一致,落在同一区域内(图 4).如图 5所示,240~200 Ma期间的成矿花岗岩地球化学特征变化不大,基本一致,都具有Eu负异常,亏损Nb、Ta、P、Ti等大离子亲石元素,富集K、Th、U、Rb的特征;但是在240~200 Ma期间,Sr含量明显由较富集向亏损过渡,Eu负异常逐渐变弱,说明在这个过程中斜长石含量逐渐减少.前人(丰成友等,2012高永宝,2013)给出的237~226 Ma东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩(87Sr/86Sr)i为0.710~0.715,εNd(t)值为-6.0~0.0(图 8a),分布相对比较集中,模式年龄(tDM=1.61~1.95 Ga)远大于其形成年龄(237~226 Ma)(图 8a);图 8b显示东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩的εHf(t)值主要集中为-5~1,峰值为-2~-1,其主体为负值,少量的数据大于0,大于0的数值在239~210 Ma均有,模式年龄tDM2为1 102~1 674 Ma.

        图  8  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩(87Sr/86Sr)i-εNd(t)关系(a)和锆石εHf(t)分布(b)

        Figure 8.  (87Sr/86Sr)i-εNd(t) relation (a) and zircon εHf(t) distribution (b) of East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

      • 250~240 Ma,东昆仑与成矿有关的花岗岩为埃坑德勒斯特过铝质、富钠钙碱性系列花岗斑岩,许庆林(2014)研究认为其为基性下地壳物质部分熔融所形成,说明在这个阶段碰撞造山已经开始.

        240~210 Ma,东昆仑与成矿有关的花岗岩特征为:准铝质和过铝质均有、A/NK比值由2.00左右降到1.00左右,主要为高钾钙碱性花岗岩.已有研究表明碰撞造山的后碰撞阶段,壳幔相互作用加强,发生强烈的壳幔混合作用,因而在该阶段会形成大量的混合成因花岗岩(Pearce, 1996).后碰撞花岗岩的物质主要来自于早期洋陆俯冲阶段形成的岛弧系列物质,因而后碰撞花岗岩在地球化学特征上常常具有类似于岛弧花岗岩的特征:富集大离子亲石元素,亏损高场强元素和Nb、Ta.240~210 Ma东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩都落在后碰撞区域(图 9a).本文提供的莫河下拉花岗斑岩以及东昆仑其他与成矿有关的三叠纪花岗岩的投点都落在同碰撞、后碰撞和火山弧花岗岩区交汇区,即后碰撞花岗岩区(图 10).如前文Hf同位素特征所述,笔者认为东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩物质主要来源于地壳物质,同时有少量的幔源物质加入.240~210 Ma,东昆仑与成矿有关的花岗岩中地幔混染成分逐渐减少,地壳成分逐渐升高(图 9b),表明东昆仑成矿花岗岩越来越偏向于酸性、碱性,地幔混染成分逐渐减少,地壳成分逐渐升高.由此可知在240~210 Ma,东昆仑地区后碰撞造山正在慢慢减弱,该区花岗岩产出数量随时间的变化关系也与之对应.

        图  9  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩R1-R2和SiO2-Mg#关系

        Figure 9.  R1-R2 and SiO2-Mg# relations of East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

        图  10  东昆仑与成矿有关三叠纪花岗岩构造判别图解

        Figure 10.  Tectonic discrimination diagram of East Kunlun Triassic granites associated with mineralization

        后碰撞花岗岩主要为高钾钙碱性系列(Roberts and Clemens, 1993; Pearce, 1996),并且逐渐向碱性-过碱性系列过渡,高钾、碱性A型花岗岩类的出现预示着碰撞造山期结束,进入到板内裂解阶段.于沟子钾长花岗岩(210.0±0.6 Ma)为高钾钙碱性A型花岗岩(高永宝,2013)、景忍正长花岗岩(204.1±2.6 Ma)为碱性A型花岗岩,它们的出现预示着东昆仑地区在210 Ma左右进入板内裂解阶段.

        前人研究表明东昆仑地区在晚古生代-早中生代是一个连续的构造演化阶段(古凤宝,1994罗照华等, 1999, 2002姜春发等,2000袁万明等,2000莫宣学等,2007).早古生代昆中洋盆闭合以后,东昆仑地区成为古特提斯洋北部活动性大陆边缘,石炭纪以来随着巴彦喀拉-阿尼玛卿洋开始向东昆仑地区俯冲,直到二叠纪-三叠纪之交大洋完全闭合;在挤压应力场的持续作用下,东昆仑地区发生陆内造山,形成一系列后碰撞花岗岩(罗照华等, 1999, 2002莫宣学等,2007宋忠宝等,2013许庆林,2014).郭正府等(1998)提出东昆仑地区在260~230 Ma处于大洋板块的大规模俯冲阶段,丰成友等(2012)提出东昆仑地区在237 Ma之后进入后碰撞构造阶段.后碰撞阶段地壳增厚、下地壳部分熔融、部分地幔物质加入而形成大量的钙碱性-碱性花岗岩,本文总结前人资料认为:250~240 Ma,东昆仑地区出现的与成矿有关花岗岩极少,并且为同碰撞花岗岩;240 Ma之后开始大规模出现与成矿有关的钙碱性花岗岩,即进入后碰撞造山阶段,在这一阶段钙碱性花岗的形成一直持续到220~210 Ma才逐渐减少,该阶段花岗岩有大量的地幔物质混染,因此易于形成大规模的Cu-Pb-Zn等金属矿产.210~204 Ma期间出现的花岗岩以碱性A型花岗岩为主,这标志碰撞造山结束,进入到造山后伸展阶段.

      • (1) 莫河下拉银铅锌多金属矿床的花岗斑岩为高钾钙碱性花岗岩,富集LREE,轻重稀土分馏明显,具有弱的负Eu异常(δEu=0.64~0.72).大离子亲石元素明显富集,Rb、Th、U、K富集明显,具有明显的Nb、Ta、P、Ti负异常,Ba具有微弱的负异常.锆石U-Pb年龄为221.4±1.1 Ma.

        (2) 东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩中,250~200 Ma,具有一个很明显由低K系列-中K钙碱性系列向高K系列-钾玄岩系列过渡的趋势;240~200 Ma, A/NK比值由2.00降到1.00.(87Sr/86Sr)i为0.710~0.715,εNd(t)值为-0.6~0.0,模式年龄(tDM=1.61~1.95 Ga)远大于其形成年龄(237~226 Ma);εHf(t)主要集中在-5~1,峰值为-2~-1,模式年龄tDM2=1 102~1 674 Ma.说明东昆仑与成矿有关的三叠纪花岗岩物质主要来源于地壳物质,230~240 Ma的花岗岩内暗色包裹体说明在此期间有少量的幔源物质加入.

        (3) 东昆仑地区在240 Ma进入后造山阶段,出现大规模的钙碱性花岗岩,这一阶段钙碱性花岗的形成一直持续到220~210 Ma才逐渐减少,210~204 Ma期间出现的花岗岩以碱性A型花岗岩为主,标志着碰撞造山结束,进入到板内裂解阶段.

    参考文献 (91)

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