新疆卡特巴阿蘇金銅礦區(qū)二長花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡及地質(zhì)意義

邢令，楊維忠，藏梅，林澤華，陳威

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆大學(xué)工程學(xué)院采礦工程系，新疆 烏魯木齊 830023）

新疆卡特巴阿蘇金銅礦區(qū)二長花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡及地質(zhì)意義

邢令1，楊維忠1，藏梅2，林澤華1，陳威1

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆大學(xué)工程學(xué)院采礦工程系，新疆 烏魯木齊 830023）

新疆卡特巴阿蘇金銅礦床是在那拉提中天山構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的首個特大型金銅礦床，礦床賦存于二長花崗巖體的脆性斷裂破碎帶內(nèi)。通過對二長花崗巖的鋯石進(jìn)行SHRIMPU-Pb測年，獲得25粒鋯石加權(quán)平均值為（359.3±5.3）Ma，表明該巖體侵位時間為晚泥盆世末期，同時限定了卡特巴阿蘇金礦金銅礦床的形成年齡上限為（359.3±5.3）Ma。

新疆；西天山；卡特巴阿蘇；二長花崗巖；SHRIMP U-Pb年齡

中國境內(nèi)西天山造山帶與中亞西天山造山帶為同一造山構(gòu)造單元，具相同成礦背景和成礦條件［1］。中亞的西天山造山帶內(nèi)發(fā)育有一系列世界級大型-超大型金礦床［2-6］。中國境內(nèi)西天山又被劃分為北天山、中天山和西南天山［7］，其中北天山吐拉蘇火山盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)以阿希金礦為代表的一系列淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V［8］，西南天山發(fā)現(xiàn)了以薩瓦亞爾頓為代表的一系列與韌性剪切作用和侵入巖有關(guān)的金礦床、礦點(diǎn)［9］。多年來，許多學(xué)者對與尼古拉耶夫線相連的中國境內(nèi)中天山構(gòu)造帶重要找金靶區(qū)預(yù)測工作無重大突破［10-12］。新源縣卡特巴阿蘇金銅礦床是新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊于2008年通過化探異常檢測工作在中國那拉提中天山構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的首個特大型金礦，具重要經(jīng)濟(jì)價值和研究意義。目前，對該礦床研究僅限于基本地質(zhì)特征［13］。以筆者近幾年在該礦床勘查過程中觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象為基礎(chǔ)，通過對圍巖鋯石SHRIMP U-Pb高精度年齡測試，確定賦礦巖體的成巖年齡，為那拉提構(gòu)造帶的花崗巖體侵入時間提供新的年代學(xué)資料，同時結(jié)合礦床與圍巖關(guān)系，進(jìn)一步限定成礦時代，為確定礦床類型和探討礦床機(jī)制提供可靠依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

新疆新源縣卡特巴阿蘇金銅礦床位于新源縣城東南約30 km處，那拉提山西段。礦床位于準(zhǔn)噶爾-哈薩克板塊與塔里木板塊碰撞造山帶西段那拉提中天山構(gòu)造帶，該構(gòu)造帶北以那拉提北緣斷裂（尼古拉耶夫線）為界與伊犁地塊相鄰，南以那拉提南緣斷裂為界與塔里木板塊相鄰［7］。那拉提中天山構(gòu)造帶具前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底，并廣泛疊加了古生代巖漿巖、火山巖和沉積巖［14］，其主體部分為那拉提Cu-Ni-Au-Fe-白云母-玉石成礦帶［15］。

那拉提中天山構(gòu)造帶內(nèi)主要出露地層有下元古界和上志留統(tǒng)。其中，下元古界那拉提巖群為一套深變質(zhì)的區(qū)域變質(zhì)巖［16］；上志留統(tǒng)巴音布魯克組為淺變質(zhì)基性-中性-酸性火山熔巖-火山碎屑巖-陸緣碎屑巖-碳酸鹽巖巖石組合（圖1）。區(qū)域內(nèi)志留—二疊紀(jì)巖漿侵入活動強(qiáng)烈，巖體呈不規(guī)則橢圓、扁圓型的巖基或大巖株產(chǎn)出，巖體長軸方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。出露侵入巖有志留紀(jì)花崗巖、泥盆紀(jì)閃長巖和石英閃長巖、石炭紀(jì)閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖、二疊紀(jì)閃長巖、花崗閃長巖和堿長花崗巖。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層與侵入巖

礦區(qū)內(nèi)地層出露面積小，沿礦床南側(cè)呈帶狀發(fā)育上志留統(tǒng)巴音布魯克組，地層在侵入巖體內(nèi)呈殘留體和捕擄體產(chǎn)出，為大理巖化灰?guī)r（圖2）［17］。礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育侵入巖，侵入巖地表多呈NEE向帶狀展布，與構(gòu)造線方向一致。侵入巖主要由淺肉紅色中-粗粒二長花崗巖和肉紅色細(xì)-中-粗粒堿長花崗巖組成，巖體中發(fā)育閃長巖脈。其中二長花崗巖在礦區(qū)分布廣泛，呈巖基狀、大巖株狀發(fā)育于礦區(qū)中部，是礦床主要賦礦巖石（圖2）［16］??楊維忠，林澤華，趙冬，等.新疆新源縣卡特巴阿蘇金銅多金屬礦普-詳查設(shè)計書，2012。

圖1 新疆卡特巴阿蘇金銅礦床區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geological Map of the Kateba’asu Au-Cu deposit，xinjiang

2.2 構(gòu)造及蝕變特征

礦區(qū)內(nèi)斷裂為那拉提北緣斷裂南側(cè)次級斷裂，自北向南依次為F2～F7斷裂，該組斷裂整體走向約70°，傾角60°～77°。F4、F5、F6為礦區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造，這些斷裂具張扭性特征，礦液沿破碎帶裂隙沉淀填充成礦。破碎帶內(nèi)礦體及附近巖石蝕變強(qiáng)烈，分帶特征明顯，自北向南依次為鉀化蝕變帶、泥化破碎帶和硅化蝕變帶。硅化蝕變帶主要沿二長花崗巖體與灰?guī)r接觸帶F6斷層發(fā)育，硅化蝕變帶內(nèi)巖石動力變質(zhì)強(qiáng)烈，斷裂中心部位主要有糜棱巖化大理巖和長英質(zhì)糜棱巖，蝕變以黃鐵礦化、硅化為主，局部發(fā)育絹云母化、綠簾石化、綠泥石化、高嶺土化蝕變。黃鐵礦含量1%～25%，呈星點(diǎn)狀、團(tuán)斑狀、脈狀和浸染狀不均勻發(fā)育，該帶中發(fā)育少量銅礦體和金礦體。鉀化蝕變帶形成于F4斷裂北側(cè)，巖石較完整，蝕變以鉀長石化為主，其它蝕變微弱；泥化破碎帶呈不規(guī)則狀發(fā)育于F4和F5斷裂間，該蝕變帶為礦床主要控礦蝕變帶，該類巖石破碎強(qiáng)烈，蝕變以高嶺土化、絹云母化為主，局部發(fā)育綠泥石和綠簾石化，其中極不均勻分布有黃鐵礦，呈脈狀發(fā)育，礦區(qū)主要金礦體和少量銅礦體位于該蝕變帶內(nèi)。

2.3 礦體及礦石特征

圖2 新疆卡特巴阿蘇金銅礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 The geological Map of the Kateba’asu Au-Cu deposit

圖3 卡特巴阿蘇金銅礦床KT08勘探線剖面Fig.3 Geological cross section along No.08 prospecting line of the Kateba’asu Au-Cu deposit

金銅礦體呈似板狀、脈狀或透鏡狀，礦體具分支、復(fù)合、膨脹、收縮現(xiàn)象，受NEE向斷裂構(gòu)造破碎帶控制（圖3）。地表控制斷續(xù)礦化蝕變帶東西長約3.8 km，南北寬約200～400 m，共圈出68條金、銅礦體。礦體總體走向70°，傾向160°～190°，傾角28°～70°，局部近EW向，傾向南。

卡特巴阿蘇金礦體全部產(chǎn)于二長花崗巖體內(nèi)，按照圍巖蝕變類型、產(chǎn)狀和載金礦物的不同可分為4種類型：產(chǎn)于破碎蝕變巖內(nèi)的金礦（化）體、含金黃鐵礦石英脈型金礦（化）體、含金石英硫化物脈型金礦（化）體和與黃銅礦共生的金礦（化）體［16］。破碎蝕變巖內(nèi)金礦（化）體呈層狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)于巖體的破碎蝕變帶內(nèi)，為主礦體。礦石多為含圍巖構(gòu)造角礫的泥化蝕變巖（圖4-A），礦石中金屬礦物多為自然金、銀金礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦，非金屬礦物主要為長石、石英和絹云母，少量方解石、綠泥石和白云石。與金礦化關(guān)系密切的蝕變主要為絹云母化，其次為高嶺土化和綠泥石化（圖4-B）。含金黃鐵礦脈型金礦（化）體是礦床較發(fā)育的礦化類型，礦脈基本全由黃鐵礦組成，僅含少量黃銅礦和非金屬礦物。該類礦體按黃鐵礦礦物特征和形成先后的不同又可分為兩種不同類型，早期形成的黃鐵礦脈為淡黃色，呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，礦物顆粒較粗大，為礦區(qū)內(nèi)最普遍的礦化類型，一般達(dá)不到邊界品位（圖4-C）。晚期形成的黃鐵礦脈沿張性構(gòu)造充填形成寬脈和透鏡體，宏觀為灰黑色，膠結(jié)差、易破碎，礦物顆粒細(xì)小（圖4-D），規(guī)模小，但品位較高。含金石英硫化物脈型金礦（化）體多發(fā)育于構(gòu)造破碎帶邊部，礦液沿脆性構(gòu)造破碎帶邊部的張性裂隙貫入（圖4-E），形成2～15 cm寬的硫化物石英脈，金品位較高。礦石礦物組合通常為黃鐵礦、黃銅礦，脈石礦物以石英為主。與金礦化有關(guān)的蝕變?yōu)楣杌▓D4-F）。與黃銅礦共生的金礦（化）體，該類礦體在礦區(qū)內(nèi)較為普遍，主要分布于礦體深部。賦礦黃銅礦沿早期形成的黃鐵礦裂隙充填或膠結(jié)已破碎為角礫狀的黃鐵礦（圖4-G，H）。該類礦體中金品位較高，同時銅品位極高，銅與金具明顯的正相關(guān)性，銅高則金高，銅低則金低。

3 樣品及測試方法

圖4 卡特巴阿蘇金銅礦床礦化特征Fig.4 Mineralization characteristics of Kateba’asu Au-Cu deposit

圖5 卡特巴阿蘇金銅礦區(qū)二長花崗巖巖相照片F(xiàn)ig.5 Photographs of monzonitic granite in the Kateba’asu Au-Cu deposit

為使所采集樣品對礦床賦礦巖石具代表性，本次共采集分布于礦區(qū)中部礦體附近4個位置的樣品用于鋯石SHRIMP測年測量（圖2）。巖性為淺肉紅色中粗粒二長花崗巖巖石（圖5-A），巖石中主要礦物有鉀長石、斜長石及石英，次要礦物有黑云母，副礦物有磷灰石、磁鐵礦及榍石。其中鉀長石含量約40%，具他形粒狀，粒徑0.6～2.0 mm，具條紋結(jié)構(gòu)，為條紋長石，中輕度泥化、碳酸鹽化。斜長石含量約38%，呈半自形板狀，粒徑0.6 mm×0.4 mm～2.4 mm×1.2 mm，普遍中輕度絹云母化、高嶺土化。石英總含量約20%，為他形粒狀，粒徑0.7～5.6 mm，具強(qiáng)波狀消光，分布不均勻（圖5-B）。黑云母含量約3%，主要呈片狀，片徑0.3～1.6 mm，均發(fā)生綠泥石化。磷灰石、磁鐵礦及榍石含量均小于1%。

本次所采集樣品用水將巖石表面的泥土、巖屑清洗干凈，后在溫度低于100℃下烘干，單礦物鋯石分離由新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊實(shí)驗室完成，單礦物鋯石樣品靶（編號G4965）由北京離子探針中心完成，鋯石U，Pb同位素分析在北京離子探針中心的SHRIMP II高分辨率離子探針儀上完成，詳細(xì)的分析原理和流程參見文獻(xiàn)［18］。將選好的鋯石和標(biāo)樣一起粘在玻璃板上，用環(huán)氧樹脂澆鑄，制成薄片并拋光露出鋯石顆粒，制成可供測試用的樣品靶。對樣品靶上的待測鋯石進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光顯微照相（圖6）［17］。從照片中選取鋯石樣品中環(huán)帶結(jié)構(gòu)好、無裂紋、包體的部位作為微區(qū)分析靶位。在SHRIMP II型離子探針儀上測定所選取樣品靶位的U-Th-Pb同位素含量，每3個樣品點(diǎn)測試一次標(biāo)樣，本次工作共計測定樣品靶位26個。對測定結(jié)果用SHRIMP定年標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對U-Th-Pb同位素含量及年齡作了校正，普通鉛據(jù)實(shí)測的204Pb進(jìn)行校正。數(shù)據(jù)處理由離子探針中心工作人員協(xié)助完成。

4 分析結(jié)果

鋯石樣品呈自形細(xì)長柱狀、柱狀或橢圓狀，晶體長軸變化于50～150 μm，長短軸比變化于1∶1～2.5∶1間。陰極發(fā)光圖片顯示鋯石發(fā)育震蕩環(huán)帶（圖6）［17］，具巖漿成因鋯石特征。微區(qū)分析靶位選擇陰極發(fā)光生長環(huán)帶明顯無包裹體無裂紋的鋯石晶體或避開裂紋和包體。

本次共在SHRIMPⅡ型高分辨率離子探針儀上完成26點(diǎn)的鋯石U-Pb年齡測量，分析結(jié)果見表1。鋯石中U含量高，為145×10-6～1248×10-6，Th含量70×10-6～1 214×10-6，Th/U比值為0.58～1.58，所有鋯石Th/U比值為均大于0.4，顯示了巖漿鋯石的典型特征［18］。其年齡在鋯石陰極發(fā)光生長帶的核部、幔部及邊部之間無明顯的變化（圖6），對26顆鋯石進(jìn)行了26個點(diǎn)的分析，其中25個分析點(diǎn)基本給出了一致的206Pb/238U年齡，為346.9～362.0Ma（表1），在一致曲線圖上成群分布，加權(quán)平均值為（359.3±5.3）Ma（圖7），所分析的年齡為單一組年齡，結(jié)合鋯石陰極發(fā)光圖像及元素特征分析，這一年齡代表了粗粒二長花崗巖的結(jié)晶年齡，說明其為晚泥盆世末期的產(chǎn)物，14號鋯石的殘留核加權(quán)平均年齡為（424.2±6.7）Ma。

5 地質(zhì)意義討論

卡特巴阿蘇金銅礦床位于那拉提中天山構(gòu)造帶北緣，區(qū)域上廣泛發(fā)育規(guī)模巨大的中酸性復(fù)式巖

圖6 鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.6 Cathodoluminescence images of zircons

表1 卡特巴阿蘇金銅礦礦石SHRIMP鋯石U-Pb年齡測定結(jié)果

Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb age data from monzonitic granite in Kateba‘a(chǎn)su體，其中分布最廣的巖石是以巖基形式產(chǎn)出的粗粒二長花崗巖，早期地質(zhì)工作者將這些巖基的侵入時代確定為石炭紀(jì)??新疆地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量大隊.1∶200000阿爾夏騰別力其爾幅（K-44-XII）地質(zhì)圖及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，1972。近年來，許多學(xué)者對那拉提中天山構(gòu)造帶的花崗巖體進(jìn)行了大量的年齡測試，如阿克牙孜河中游比開支流花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡479 Ma、401 Ma、413 Ma，科克蘇河角閃花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡433 Ma，黑云母花崗巖年齡352 Ma，角閃黑云母花崗巖年齡349 Ma［19］，新源那拉提山二長花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡370～366 Ma［20］，巴音布魯克東戈倫塔古什片麻狀花崗巖單顆粒鋯石TIMS U-Pb年齡421 Ma，拉爾敦達(dá)坂鉀長花崗巖單顆粒鋯石TIMS U-Pb年齡457 Ma［21］，巴倫臺北糜棱巖化花崗巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡416～405 Ma［22］，干溝眼球狀花崗巖鋯石SHRIMP UPb年齡428 Ma、花崗巖年齡368 Ma和361 Ma［23］，那拉提堿性花崗巖的LA-ICP-MS U-Pb年齡296.2 Ma［24］，以上這些高精度年代學(xué)數(shù)據(jù)表明，那拉提中天山構(gòu)造帶內(nèi)的巖體在早奧陶世至二疊紀(jì)都有形成，但趨于集中形成于志留—泥盆紀(jì)、早石炭世和晚石炭世末期—二疊紀(jì)3個階段［23］。本次測試的二長花崗巖體的鋯石SHRIMPU-Pb年齡（除14號鋯石外）的表面年齡為（359.8±5.2）Ma，表明該二長花崗巖體在晚泥盆世末期侵入，為志留—泥盆紀(jì)花崗巖漿入侵階段的產(chǎn)物。14號鋯石的殘留核年齡（（424.2±6.7）Ma）可能是巖體形成時從老地質(zhì)體中捕獲的殘留體年齡。

圖7 二長花崗巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig.7 SHRIMP zircon U-Pb Concordia diagram of monzonitic granite

卡特巴阿蘇金礦體全部產(chǎn)于二長花崗巖體內(nèi)，金銅礦體呈似板狀、脈狀或透鏡狀產(chǎn)出，嚴(yán)格受控礦區(qū)F4、F5、F6斷裂構(gòu)造破碎帶控制，其中介于F4和F5斷裂間泥化破碎帶是礦區(qū)最主要的金礦體賦存帶，這些斷裂具張扭性特征，張扭性斷裂在巖體后形成，成礦熱液沿這些破碎帶裂隙沉淀填充成礦，因此卡特巴阿蘇金銅礦床的形成年齡必然晚于巖體的成巖年齡。本次研究的二長花崗巖體為晚泥盆世末期侵位產(chǎn)物，因此，晚泥盆世末期為卡特把阿蘇金銅礦成礦時代的上限。

6 結(jié)論

（1）卡特巴阿蘇金銅礦區(qū)的賦礦粗粒二長花崗巖鋯石的SHRIMP U-Pb年齡為（356.8±5.2）Ma，表明其為晚泥盆世末期巖漿活動的產(chǎn)物。

（2）卡特巴阿蘇金銅礦床賦存于二長花崗巖巖體內(nèi)，受后期斷裂破碎構(gòu)造帶控制，因此賦礦巖體的成巖年齡（356.8±5.2）Ma是卡特巴阿蘇金銅礦床成礦的上限時間。

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Zircon SHRIMP U-Pb Dating of the Monzonitic Granite from Kateba’asu Au-Cu Deposit and Its Geological Implications in XinJing

Xing Ling1，Yang Weizhong1，Zang Mei2，Lin Zehua1，Chen Wei1
（1.No.1 Geological Surveying Institute，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Urumqi，Xinjiang，830011，China；2.Mining Engineering Department of Xinjiang Institute of Engineering，Urumqi，Xinjiang，830023，China）

The Au-Cu deposit of Kateba’asu Located in the nalati tectonic belt of Western Tianshan Mountains was the first discovered superlarge Au deposit in nalati tectonic belt.The ore-controlling strata is brittle fracture zone in monzonitic granite，zircon SHRIMP U-Pb dating of monzonitic granite intrusion yield apparent206Pb/238U age of（359.3±5.3）Ma. Meanwhile，the age limits the deposit formed in the end of late Devonian.

Xinjiang；Western Tianshan Mountains；Kateba’asu；Monzonitic granite；SHRIMP U-Pb dating

1000-8845（2015）01-001-06

P618.41；P618.51

A

2014-03-04；

2014-06-13；作者E-mail：xingling_1124@163.com

邢令（1985-），男，河北安平人，碩士，工程師，2011年畢業(yè)于新疆大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查與評價工作