山東和喀拉通克1號(hào)巖體和鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究及其地質(zhì)意義

山東和喀拉通克1號(hào)巖體和鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖體鋯石u-pb年代學(xué)研究及其地質(zhì)意義

新疆是中國(guó)巖漿銅銅錳氧化物礦床的重要礦區(qū)。巖漿銅硫醚硫酸鹽礦床分布在鎂鐵礦的超鎂鐵礦中。除西山伯納克和塔里木東北部邊緣外，主要集中在東準(zhǔn)噶爾的卡拉通克和東天山的黃山西爾泉兩個(gè)大型銅銅近代氧化物礦床。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)含礦巖和含礦巖進(jìn)行了大量的研究。銅錳礦床是在含礦巖的差異過(guò)程中形成的。卡拉通克和黃山西爾的兩個(gè)鎂鐵礦帶是晚古生代巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。在成礦時(shí)代和成巖時(shí)代的研究中，rb-sr、sm-nd和re-os的時(shí)間線方法首次證實(shí)了上述事件。其中，gartin和其他人具有相同或更多的年齡數(shù)據(jù)。rb-sr和sm-nid等時(shí)線分別集中在285.1.2ma、gartin和re-os。這些年數(shù)據(jù)無(wú)疑是對(duì)成礦研究重要年度信息的可靠年度報(bào)告。然而，最近報(bào)道的黃山東巖體中含有銅硫含礦的r-os等價(jià)格為282.20ma，而青山金山西特的鎂銅礦和含礦卵石中的蘇長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖中的u-pb。這兩個(gè)問(wèn)題是，（1）黃山東巖體是什么時(shí)候形成的？這需要通過(guò)其他獨(dú)立的定年方法和可靠的定年結(jié)果來(lái)確定。（2）rb-sr、sm-nd和re-os等價(jià)格是多少，以及是否與以前的黃山西鐵礦和含礦卵石u-pb的年齡相對(duì)應(yīng)。這兩個(gè)問(wèn)題是，（1）黃山東巖體是什么時(shí)候形成的。這需要通過(guò)其他獨(dú)立的定年方法和可靠的定年結(jié)果來(lái)確定。（2）rb-sr、sm-u和re-os的有效辛年測(cè)試結(jié)果表明，是否有幾種鎂銅絲。帶中的u-pb鋯氧化物礦床的成巖和成礦時(shí)間線是否與前幾代硫酸鈉氧化物礦床的成巖和成礦過(guò)程中的硫酸鈉氧化物礦床的成巖和成礦過(guò)程中的成巖性質(zhì)和可靠的后代信息。本文根據(jù)卡拉通克和黃山東兩礦銅錫礦床的鎂鐵礦u-pb定年結(jié)果，對(duì)上述兩個(gè)。1巖相特征和巖相特征位于東準(zhǔn)噶爾的喀拉通克鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖侵入于下石炭統(tǒng)南明水組之中.其中的1號(hào)巖體幾乎全部都有礦化現(xiàn)象,金屬硫化物富集程度高,相對(duì)于黃山東巖體,以富Cu貧Ni為特征.巖體分異很好自上而下可以劃分出4個(gè)相帶:閃長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖、橄欖蘇長(zhǎng)巖和輝綠輝長(zhǎng)巖,并被石英斑巖脈穿插(圖1).各巖相的共同特征是普遍含角閃石和(或)黑云母等含水礦物.在東天山的黃山-鏡兒泉鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶中,黃山東巖體在地表呈近東西向延長(zhǎng)的菱形,侵入在下石炭統(tǒng)干墩組之中,巖漿分異的相帶清楚,可以分為橄欖巖相、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖相和蘇長(zhǎng)巖相,閃長(zhǎng)巖相亦占相當(dāng)比例(圖2).礦物組合中除黑云母外角閃石與金云母也較常見(jiàn),透閃石化、綠泥石化等蝕變明顯.相對(duì)于喀拉通克1號(hào)巖體,以富Ni貧Cu為特征.2鋯石u-th-pb同位素取自喀拉通克1號(hào)巖體采礦坑口的礦石堆(N46°45′40″,E89°40′33″)的蘇長(zhǎng)巖樣品(樣品號(hào):02KK101)主要由斜方輝石和斜長(zhǎng)石組成,次要礦物為粗粒黑云母,并含少量磁鐵礦等不透明礦物.而取自黃山東巖體亞克斯公司采礦坑(N42°16′25″,E94°44′06″)的橄欖蘇長(zhǎng)巖樣品(樣品號(hào):02HSD-02)主要由斜方輝石和斜長(zhǎng)石組成,次要礦物有粗粒黑云母和圓粒狀橄欖石,含少量磁鐵礦等不透明礦物.用常規(guī)方法從樣品中分離鋯石.可能是由于樣品粉碎的原因,分離出的鋯石多為形態(tài)不完整的顆粒.樣品02KK101中的鋯石以長(zhǎng)柱狀顆粒為主,柱面解理清晰,而樣品02HSD-02中的鋯石多為不規(guī)則粒狀,解理不發(fā)育.在北京離子探針中心,按照宋彪等人描述的方法,將挑選的鋯石和標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA1(年齡為417Ma,)一起用環(huán)氧樹(shù)脂制作成樣品靶,經(jīng)拋光、顯微照相、超聲波清洗和鍍金后,在SHRIMPⅡ型離子探針上完成U-Th-Pb同位素分析使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品為SL13和TEMORA1.TEMORA1和待測(cè)鋯石的U,Th,Pb含量用SL13標(biāo)定,而鋯石U-Th-Pb同位素比值用TEMROA1標(biāo)定.對(duì)SHRIMP分析方法的詳細(xì)介紹可參見(jiàn)文獻(xiàn)[12,13],關(guān)于標(biāo)樣TEMORA1見(jiàn)文獻(xiàn)[14,15].數(shù)據(jù)處理、年齡計(jì)算和繪圖使用的是SQUID和ISOPLOT程序.表1列出的SHRIMP分析數(shù)據(jù)是每個(gè)鋯石點(diǎn)連續(xù)5次分析的平均值,誤差為1σ,但206Pb/238U加權(quán)平均年齡的誤差為95%置信度的結(jié)果.3鋯石u-pb年齡喀拉通克1號(hào)巖體的樣品共測(cè)定了16個(gè)鋯石顆粒.所有數(shù)據(jù)點(diǎn)在U-Pb諧和圖上集中落在諧和線上及其附近(圖3(a)),尤其是206Pb/238U比值變化很小得到206Pb/238U年齡為287±5Ma,MSWD=0.34.黃山東巖體的樣品共測(cè)定了15個(gè)鋯石顆粒.所有數(shù)據(jù)點(diǎn)在U-Pb諧和圖上集中落在諧和線上及其右側(cè),只有1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)因?yàn)?07Pb/235U比值較高,偏離諧和線較遠(yuǎn)(圖3(b)).雖然207Pb/235U比值比較分散,但206Pb/238U年齡值卻比較集中,得到206Pb/238U年齡為274±3Ma,MSWD=1.35.上述兩個(gè)年齡是使用實(shí)測(cè)的204Pb做普通鉛校正的結(jié)果.需要指出的是,即使采用其他的普通鉛校正方法,仍然能夠得到在誤差范圍內(nèi)一致的206Pb/238U年齡(參見(jiàn)表1).兩個(gè)定年樣品的鋯石Th/U比值分別變化于1.06~1.80和0.52~1.33之間,U,Th之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,表明所測(cè)定的鋯石都是從巖漿中結(jié)晶形成的,因而鋯石年齡可以代表巖體的形成時(shí)代.4年齡和黑云母蘇長(zhǎng)巖的shrimp鋯石u-pb年齡黃山東巖體黑云母橄欖蘇長(zhǎng)巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為274±3Ma,即使考慮到年齡誤差,也明顯小于該巖體全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡和礦石Sm-Nd等時(shí)線年齡(分別為320±38Ma和314±14Ma)甚至小于新近報(bào)道的礦石Re-Os等時(shí)線年齡值(282±20Ma).根據(jù)Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù),輸入的187Re188Os和187Os/188Os誤差分別為1%和0.05%,用ISOPLOT重新計(jì)算的等時(shí)線年齡279±17Ma,與所報(bào)道的值基本一致.顯然,無(wú)論是Re-Os等時(shí)線年齡還是SHRIMP鋯石U-Pb年齡均表明,黃山東巖體的形成時(shí)代是在275Ma左右,而不是在310~320Ma.如果考慮到鋯石U-Pb體系具有約900℃的封閉溫度以及高質(zhì)量的SHRIMP鋯石U-Pb定年結(jié)果,將274±3Ma作為黃山東巖體的形成時(shí)代是可靠的.喀拉通克1號(hào)巖體黑云母蘇長(zhǎng)巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為287±5Ma,處于該巖體各巖相全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡的范圍(285±17~298±23Ma之間),在誤差范圍內(nèi)也與該巖體全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡和礦石Sm-Nd等時(shí)線年齡(分別為298±11和281±12Ma)基本一致,但是誤差明顯小得多.上面引用的Rb-Sr和Sm-Nd等時(shí)線年齡值的誤差至少在4%以上,最高達(dá)到17%.如果用ISOPLOT重新計(jì)算這些等時(shí)線年齡,得到的年齡誤差更大.例如,根據(jù)喀拉通克1,2,3號(hào)巖體的Rb-Sr同位素?cái)?shù)據(jù),輸入的87Rb/86Sr和87Sr/86Sr誤差分別為2%和0.02%,重新計(jì)算得到的各等時(shí)線年齡誤差在13%~106%之間,平均誤差為42%.根據(jù)喀拉通克1號(hào)巖體和黃山東巖體的Sm-Nd同位素?cái)?shù)據(jù),輸入的147Sm/144Nd和143Nd/144Nd誤差分別為0.5%和0.05%,重新計(jì)算得到的各等時(shí)線年齡誤差最低為74%.顯然,誤差如此之大的等時(shí)線年齡不能準(zhǔn)確限定喀拉通克和黃山東巖體及其所含礦體的形成時(shí)代.與已有的Rb-Sr,Sm-Nd和Re-Os等時(shí)線年齡值相比較,喀拉通克1號(hào)巖體黑云母蘇長(zhǎng)巖和黃山東巖體黑云母橄欖蘇長(zhǎng)巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡的誤差很小,低于2%.因此,SHRIMP鋯石U-Pb年齡對(duì)這兩個(gè)巖體的形成時(shí)代提供了較以前更嚴(yán)格的制約.5u-pb年齡高精度的SHRIMP鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示,一方面,喀拉通克1號(hào)巖體和黃山東巖體的形成時(shí)代存在明顯差別,而且黃山東巖體與同一鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶中的香山巖體的形成時(shí)代(285±1.2Ma)也存在明顯差別.另一方面,位于不同鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶的香山巖體和喀拉通克1號(hào)巖體的形成時(shí)代在誤差范圍內(nèi)一致.這可能暗示:(1)在喀拉通克和黃山-鏡兒泉兩個(gè)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶中,巖漿活動(dòng)可能是同時(shí)發(fā)生的;(2)同一鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶中的巖漿活動(dòng)持續(xù)了至少10Ma以上.如果喀拉通克和黃山-鏡兒泉兩個(gè)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶是在270~290Ma期間形成的,那么,它們與鄰近的后碰撞A型花崗巖的形成時(shí)代相近.例如,喀拉通克鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶鄰近烏倫古河A型花崗巖帶,黃山-鏡兒泉鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖帶鄰近克拉麥里-哈爾里克堿性花崗巖帶,而這些A型花崗巖形成于270~300Ma之間[21~24].與此相似的是中國(guó)東北的紅旗嶺等含銅鎳礦的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖與鄰近的后碰撞A型花崗巖均形成于190~230Ma期間.因此,在中亞造山帶(CentralAsianOrogenicBelt)顯生宙地殼生長(zhǎng)過(guò)程中,含銅鎳礦的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖與鄰近的后碰撞A型花崗巖形成時(shí)代相近可能具有普遍意義,與后碰撞伸展背景下巖石圈地幔拆沉和軟流圈地幔上涌、熔融作用可能密切相關(guān)因而可以作為幔源巖漿侵入地殼導(dǎo)致地殼垂向生長(zhǎng)[25~27]的最直接的標(biāo)志.高精度的SHRIMP鋯石U-Pb定年結(jié)果還表明喀拉通克1號(hào)巖體和黃山東巖體的形成時(shí)代有顯著差別,鋯石的U,Th,Pb含量也存在明顯差異(表1).根據(jù)這兩個(gè)巖體的Sm-Nd同位素?cái)?shù)據(jù),按照SHRIMP鋯石U-Pb年齡值重新計(jì)算的εNd(t)值也表現(xiàn)出顯著差別:喀拉通克1號(hào)巖體的平均值為+5.60,黃山東巖體的平均值高達(dá)+7.29.所有這些均