東昆侖哈日扎多金屬礦區(qū)Ⅳ礦帶成礦時(shí)代的鋯石裂變徑跡定年分析

田承盛 袁萬(wàn)明 曾小平 張愛奎, 朱傳寶 孫非非馬忠元 張麗婷 郝娜娜

東昆侖哈日扎多金屬礦區(qū)Ⅳ礦帶成礦時(shí)代的鋯石裂變徑跡定年分析

田承盛1袁萬(wàn)明2曾小平1張愛奎2,3朱傳寶3孫非非3馬忠元3張麗婷2郝娜娜2

1（青海省地質(zhì)調(diào)查局 西寧 810012）
2（中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 北京 100083）
3（青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 西寧 810029）

裂變徑跡核分析技術(shù)是成礦作用研究的新手段。哈日扎多金屬礦區(qū)位于青海省東昆侖東段，屬于東昆中多旋回巖漿弧帶。礦區(qū)已識(shí)別出較大規(guī)模成礦帶7條，成礦類型主要是構(gòu)造蝕變巖型，成礦作用與巖漿活動(dòng)關(guān)系密切。本文重點(diǎn)探討其中Ⅳ礦帶的成礦年齡。第Ⅳ成礦帶由走向NW東支礦帶和走向NE西支礦帶構(gòu)成。所獲得的6個(gè)鋯石裂變徑跡年齡值變化于120?204 Ma，并具有204 Ma、153?168 Ma和120 Ma 年齡組，這是本區(qū)新獲得的年齡結(jié)果。結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)與區(qū)域熱事件特征，認(rèn)為這3組年齡是區(qū)內(nèi)3期成礦作用的體現(xiàn)，其中東支礦帶早期成礦時(shí)間比西支礦帶早。同時(shí)，3期成礦事件也較好地反映了區(qū)內(nèi)的構(gòu)造活動(dòng)。

裂變徑跡分析，成礦時(shí)代，哈日扎多金屬礦，東昆侖，青藏高原

礦物內(nèi)的裂變徑跡是指238U自發(fā)裂變碎片形成的輻射損傷。裂變徑跡對(duì)熱事件特別靈敏，只有在熱的作用下發(fā)生退火，即加熱為受到輻射損傷的晶格提供了能量，促使被移位了的原子返回到原來(lái)的位置，導(dǎo)致輻射損傷不同程度地愈合，表現(xiàn)為徑跡縮短直至完全消失；而包括外部化學(xué)環(huán)境等其他因素，不會(huì)對(duì)裂變徑跡的穩(wěn)定性造成影響。因此，裂變徑跡年齡反映的是熱事件時(shí)代，自然包括成礦熱事件時(shí)代。不同來(lái)源、不同成因的同種礦物，只要經(jīng)過(guò)同一熱液作用全退火后，均具有相同的裂變徑跡年齡。鋯石礦物雖然可能不屬于熱液成礦作用的典型礦物，甚至其成因可能與成礦作用無(wú)關(guān)，但是只要遭受熱液成礦作用的熱改造，即裂變徑跡發(fā)生退火作用，便可反映成礦作用的特征。關(guān)于裂變徑跡和分析技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)造與熱歷史的報(bào)道頗多[1?3]，但用于研究成礦作用的案例尚甚少。

哈日扎銅鉛鋅礦區(qū)位于青海省都蘭縣境內(nèi)的東昆侖東端，區(qū)內(nèi)山勢(shì)陡峻，地形切割劇烈，除山脊巖石裸露外，海拔約在4400 m。雖然近年來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些礦床礦點(diǎn)，也有幾篇論文報(bào)道了斑巖型礦床特征，并獲得花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb年齡為(234.5±4.8) Ma，認(rèn)為花崗閃長(zhǎng)斑巖為其成礦母巖[4?6]。不過(guò)，總體地質(zhì)研究程度較低，特別是區(qū)內(nèi)主要是構(gòu)造蝕變巖型礦床，成礦作用時(shí)代尚無(wú)年代學(xué)數(shù)據(jù)，制約著諸多實(shí)際問題的深入探討。本文應(yīng)用鋯石裂變徑跡定年技術(shù)試圖探討區(qū)內(nèi)哈日扎礦區(qū)和哈隴休瑪?shù)V區(qū)澄江時(shí)代及其相關(guān)的構(gòu)造活動(dòng)時(shí)限，并取得一些新認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置屬東昆中多旋回巖漿弧帶，北接祁漫塔格-都蘭新元古代-中古生代縫合帶，南鄰東昆中新元古代-早古生代縫合帶。在成礦區(qū)帶的劃分上處于秦-祁-昆成礦域東昆侖成礦省伯喀里克-香日德印支期金、鉛、鋅、銅、稀有、稀土成礦帶的東段。區(qū)內(nèi)古老變質(zhì)巖系發(fā)育，華里西期、印支期構(gòu)造巖漿活動(dòng)頻繁、強(qiáng)度大，構(gòu)造作用較復(fù)雜，成礦作用類型多樣，化探、物探異常廣布，為青海省重要的成礦區(qū)帶和戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源勘查基地。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處礦體，礦產(chǎn)種類主要為多金屬礦產(chǎn)銅鉬鉛鋅等。

哈日扎礦區(qū)系由斑巖礦區(qū)、南礦區(qū)和北礦區(qū)組成，礦體實(shí)際上均被不同的構(gòu)造蝕變破碎帶控制，具體包括7個(gè)破碎帶，分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ，其中前4個(gè)礦帶位于北礦區(qū)，后3個(gè)礦帶位于南礦區(qū)。礦區(qū)出露地層有古元古代白沙河組片巖、片麻巖、砂巖和大理巖與晚三疊統(tǒng)鄂拉山組晶屑凝灰?guī)r和英安巖。侵入巖主要有早二疊世花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖、晚三疊世花崗閃長(zhǎng)巖以及早侏羅世花崗斑巖等。燕山期主要出露巖性為侏羅世花崗斑巖，屬高鉀鈣堿性—堿性系列巖石，形成于造山期后環(huán)境，與礦化存在密切的關(guān)系。礦帶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ走向NE，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ礦帶走向NW。Ⅳ礦帶產(chǎn)狀特殊，這也是本文的工作重點(diǎn)(圖1)。斑巖型礦床產(chǎn)出于Ⅰ礦帶，其他礦帶主要是構(gòu)造蝕變巖型礦床。各個(gè)礦帶最為顯著的特征是地表為褐紅色破碎帶，較為醒目。

圖1 哈日扎礦區(qū)Ⅳ礦帶地質(zhì)圖Q-新生界，T3e-晚三疊世鄂拉山組晶屑凝灰?guī)r和英安巖，Pt1b-古元古代白沙河片麻巖、片巖、砂巖和大理巖，P1(η γ)-早二疊世二長(zhǎng)花崗巖，P1(γ δ)-早二疊世花崗閃長(zhǎng)巖，(γ δ)-花崗閃長(zhǎng)巖脈，樣品分布區(qū)域?yàn)榈冖粑g變礦化帶，●-樣點(diǎn)，樣品分布區(qū)為成礦破碎帶Fig.1 Geological map and sample locations of the IV ore zone in Hariza polymetallic ore district, Eastern Kunlun Mountains Q-Cenozoic, T3e-Late Triassic volcanic rocks in Elashan Group, Pt1b-Peleoproteroic metamorphic rocks in Baisahe Group, P1(η γ)-Permian adamellite, P1(γ δ)-Early Permian granodiorite, (γ δ)-Granodiorite vein, ●-Sample locations in IV-Numbers of the alterated mineralizing zones

Ⅳ礦帶位于北礦區(qū)的西部。Ⅳ礦帶特殊之處在于其同時(shí)具有走向NE和NW兩種產(chǎn)狀，即西支帶160°∠47°和東支帶240°∠45°，分別代表兩期蝕變礦化作用，兩期礦帶在Ⅳ礦帶北段合二為一(圖1)。由于二者走向不同，傾向相反，故向南逐漸分離而呈兩支礦帶產(chǎn)出。各支礦帶寬度約150 m，連續(xù)產(chǎn)出，延長(zhǎng)較大。根據(jù)交插關(guān)系，可知240°∠45°礦帶形成早于160°∠47°礦帶。礦帶幾乎全部褐鐵礦化，硅化、絹英巖化、黃鐵礦礦化強(qiáng)烈，局部可見孔雀石化。同時(shí)，露頭上可見早期深灰色致密隱晶質(zhì)硅質(zhì)礦化體，被灰白色具蜂窩狀礦化脈貫入，繼之又被后期硅質(zhì)礦化細(xì)脈切過(guò)，表明具有3期硅化。同時(shí)，碳酸鹽化亦有多期次活動(dòng)，如浸染狀和脈狀，并且相互穿切。特別是在礦化硅質(zhì)巖內(nèi)見到脈狀碳酸鹽碎塊、礦化硅質(zhì)脈交切碳酸鹽脈體等現(xiàn)象。所有這些表明本區(qū)可能存在3期次的蝕變礦化作用。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

樣品主要采集于哈日扎哈隴休瑪?shù)V區(qū)內(nèi)礦石、蝕變巖和與成礦有關(guān)的石英閃長(zhǎng)巖巖體。

樣品經(jīng)過(guò)粉碎后，首先利用傳統(tǒng)方法粗選和自然晾干，然后通過(guò)電磁選、重液選、介電選等手段，對(duì)礦物顆粒進(jìn)行單礦物提純，最終分離出所需的鋯石單礦物顆粒。將鋯石礦粒置于聚四氟乙丙烯塑料片上，制作成光薄片，研磨拋光揭示礦物顆粒內(nèi)表面。樣片在210 °C下，使用KOH+NaOH高溫熔融物蝕刻20?35 h揭示自發(fā)徑跡[7]。將低鈾白云母片作為外探測(cè)器蓋在光薄片上，緊密接觸礦粒內(nèi)表面，與CN2標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃[8]一并接受熱中子輻照。然后在25 °C條件下的40% HF中，蝕刻白云母外探測(cè)器20 min揭示誘發(fā)徑跡。這樣便可在高精度光學(xué)顯微鏡100倍干物鏡下觀測(cè)統(tǒng)計(jì)裂變徑跡。應(yīng)用IUGS推薦的Zeta常數(shù)標(biāo)定法計(jì)算出裂變徑跡年齡。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)礦物的測(cè)定，加權(quán)平均得出Zeta常數(shù)值[9]。本次試驗(yàn)獲得的鋯石樣Zeta常數(shù)為(90.9±3.5) a·cm?2。

3 測(cè)試結(jié)果

鋯石裂變徑跡定年測(cè)試總計(jì)獲得5個(gè)年齡結(jié)果(表1)，其中4個(gè)樣的χ2檢驗(yàn)值大于5%，另1個(gè)樣χ2檢驗(yàn)值小于5%。參數(shù)χ2值是用來(lái)評(píng)價(jià)所測(cè)單顆粒年齡是否屬于同一組年齡的概率[10]。5%是χ2檢驗(yàn)的臨界值，若大于5%則樣品的各個(gè)單顆粒年齡屬于同組年齡；否則，若小于5%，則表明單顆粒年齡呈不均勻分布，或者說(shuō)是屬于混合年齡，這時(shí)基于泊松變異的常規(guī)分析[11]無(wú)效。裂變徑跡年齡實(shí)質(zhì)上是權(quán)重平均年齡，應(yīng)根據(jù)具體情況討論其地質(zhì)意義。對(duì)于χ2檢驗(yàn)值小于5%的兩個(gè)樣品，應(yīng)用Binomfit軟件[12]對(duì)裂變徑跡年齡進(jìn)行分解(圖2)，樣品XN37分解為(120±6) Ma和(166±13) Ma兩組年齡。

這樣，所有年齡值變化于120?204 Ma，變化范圍較大，但明顯具有3個(gè)年齡組，即120 Ma、153?168 Ma和204 Ma。

表1 哈日扎IV礦帶鋯石裂變徑跡年齡(Ma)Table 1 Zircon fission track ages for the IV ore zone in Hariza polymetallic district (Ma).

圖2 樣品XN37鋯石裂變徑跡年齡分解圖[12] (a) 單顆粒年齡直方圖，(b) 單顆粒年齡雷達(dá)圖Fig.2 Decomposition of zircon fission track age distribution[12]. (a) Single grain age histogram, (b) Single grain age radial plot

4 成礦時(shí)代

如上所述，裂變徑跡年齡反映的是熱事件時(shí)代，區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)和熱液成礦作用必然伴隨著熱異常過(guò)程，所以，裂變徑跡技術(shù)理當(dāng)用于成礦作用和構(gòu)造年代學(xué)研究領(lǐng)域。由于鋯石裂變徑跡年齡與其封閉溫度有關(guān)，我們需要確定研究區(qū)成礦溫度是否與鋯石裂變徑跡封閉溫度相一致。哈日扎9個(gè)樣品獲得石英脈流體包裹體均一溫度110?400 °C，主體為300?320 °C，均值為243.8 °C，屬中低溫型。鋯石裂變徑跡的封閉溫度為250 °C[13?14]；據(jù)Guedes等[15]研究成果，100 Ma量級(jí)地質(zhì)時(shí)代的鋯石退火帶溫度為140?300 °C，所以，鋯石裂變徑跡年齡可以代表成礦時(shí)代。

鑒于花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石U-Pb年齡234.5 Ma為其成礦母巖年齡[6]，本文所獲得鋯石裂變徑跡年齡204 Ma顯然是成礦年齡。另一組鋯石裂變徑跡年齡153?168 Ma屬于燕山早期，可能是早侏羅紀(jì)巖漿作用的延續(xù)，所以也應(yīng)屬于成礦年齡。第3組年齡120Ma屬于早白堊世，雖然現(xiàn)在尚未發(fā)現(xiàn)早白堊世巖漿活動(dòng)，但很有可能依然是熱液作用的結(jié)果，Ⅳ礦帶所見的3期次硅化作用和多期次碳酸鹽化亦說(shuō)明這是本區(qū)的第3次熱液活動(dòng)。另外，目前沒有早白堊世巖漿作用的年齡信息，也可能與工作程度不夠、巖漿巖（脈）定年數(shù)據(jù)不足有關(guān)，這也表明有待今后作進(jìn)一步的工作。

實(shí)際上，東昆侖五龍溝金礦區(qū)具有197?181Ma、162 Ma和124 Ma鋯石裂變徑跡年齡[16]，東昆侖祁漫塔格各種蝕變巖與花崗巖的鋯石裂變徑跡年齡為185?201 Ma、163?164 Ma和109?139 Ma[17]，與本文所獲得3個(gè)鋯石年齡組204 Ma、153?168 Ma和120 Ma基本對(duì)應(yīng)，反映東昆侖地區(qū)普遍存在這3組年齡熱事件。

哈日扎礦區(qū)Ⅳ礦帶兩個(gè)分支礦帶的年齡有所不同，其中東支礦帶為120 Ma、166 Ma和204 Ma，西支礦帶為153 M、154 Ma和168 Ma，說(shuō)明東支礦帶早期成礦時(shí)間早于西支礦帶，這也與野外露頭所見穿插關(guān)系一致。

區(qū)內(nèi)鋯石裂變徑跡年齡同時(shí)也是構(gòu)造活動(dòng)的體現(xiàn)。年齡204 Ma應(yīng)是羌塘地塊與昆侖地塊碰撞有關(guān)[18?20]；153?168 Ma主要是晚侏羅世-早白堊世岡底斯地體向北與羌塘地體碰撞匯聚的響應(yīng)，代表研究區(qū)及其柴達(dá)木盆地周緣山地在燕山期經(jīng)歷過(guò)抬升/冷卻事件[21]，亦記錄了早白堊世青藏高原北部的快速抬升和阿爾金斷裂的走滑隆升[22]；年齡120 Ma亦屬于早白堊世，雖同樣應(yīng)與晚侏羅世-早白堊世岡底斯地體向北與羌塘地體碰撞匯聚有關(guān)，但本區(qū)主要體現(xiàn)于區(qū)域上的（韌性）剪滑作用[23?24]。

5 結(jié)語(yǔ)

哈日扎礦區(qū)第Ⅳ成礦帶系由產(chǎn)狀240°∠45°和160°∠47°兩個(gè)分支礦帶構(gòu)成。礦帶內(nèi)蝕變巖、礦石和石英閃長(zhǎng)巖樣品的鋯石裂變徑跡年齡變化于120?204 Ma，并明顯呈現(xiàn)3個(gè)年齡組204 Ma、153?168 Ma和120 Ma。本文認(rèn)為這3組年齡代表區(qū)內(nèi)的3期成礦作用，亦符合多期次成礦特征。東分支礦帶240°∠45°成礦時(shí)間早于160°∠47°西分支帶。3期成礦事件同時(shí)是區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的較好體現(xiàn)。

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CLC TL99

Zircon fission track dating for mineralizing ages in IV ore-belt of Hariza polymetallic mining district, Eastern Kunlun Mountains, Qinghai-Tibet Plateau

TIAN Chengsheng1YUAN Wanming2ZENG Xiaoping1ZHANG Aikui2,3ZHU Chuanbao3SUN Feifei3MA Zhongyuan3ZHANG Liting2HAO Nana2
1(Geological Survey of Qinghai Province, Xining 810012, China)
2(The China University of Geosciences, Beijing 100083, China)
3(No.3 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources of Qinghai Province, Xining 810029, China)

Background: Hariza polymetallic ore district is located in eastern section of East Kunlun Mountains, Qinghai Province and belongs to multicycle magmatic arc belt in Middle of East Kunlun. A total of seven large scale mineralizing zones have been discriminated and mainly fall into tectonic alterated rock type. The IV metallogenic zone is composed of two branches, NE- and NW-trending, of zones. The mineralization was close related to magmatic activities and was controlled by both NE- and NW- trending fault zones. Purpose: This paper applies the zircon fission track nuclear technique to probe the mineralizing ages and epochs for IV metallogenic zone in Hariza polymetallic ore district. Methods: The conservation temperature of zircon fission track is about 250 oC that coincides with the metallogenic temperature in this district and so the zircon fission track dating technique could reveal the mineralization age and epoch. Results: The six zircon fission track results are achieved, ranging from 120 Ma to 204Ma, which could be divided into three groups of 204 Ma, 153?168 Ma and 120 Ma. Conclusion: The three groups of ages reveal three periods of mineralization that correspond with three tectonic activities. The mineralizing time in the SE-trending branch belt was earlier than that in the SW-trending branch.

Fission track dating, Metallogenic age, Hariza multimetal ore deposit, Eastern Kunlun Mountains, Qinghai-Tibet Plateau

TL99

10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.010502

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(基2011-03-04-06)、青海省地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(青地調(diào)勘2013-103)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.41172088、No.40872141)資助

田承盛，男，1965年出生，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事礦床學(xué)和地質(zhì)礦產(chǎn)綜合研究

2014-08-11，

2014-11-06