王威　周耀明　马华东　王成（①新疆自然资源与生态环境研究中心　乌鲁木齐　830011②新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办3室　乌鲁木齐　830000）

新疆塔城别斯托别一带二长花岗岩和辉长岩LA—ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

王威①②周耀明①②马华东①②王成①②
（①新疆自然资源与生态环境研究中心乌鲁木齐830011②新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办3室乌鲁木齐830000）

塔城盆地处于“中亚大磁环”异常带边缘及其转折部位，化探综合异常显示了良好的找矿前景，在别斯托别一带出露的基性杂岩及其围岩的接触带附近发现多处铜矿化点。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测得别斯托别一带二长花岗岩年龄为266.1±1.8ma（MSWD= 0.56，n=31），其代表该地区二长花岗岩侵入结晶年龄；辉长岩年龄为264.0±2.1ma（MSWD=0.46，n=42），代表该地区辉长岩结晶形成年龄。表明别斯托别地区花岗岩和辉长岩均形成于早二叠世晚期，而花岗岩稍早于辉长岩，这与在这个时期新疆北部形成了大量基性侵入体的事实基本一致。该年龄为该区岩浆演化时间时限厘定提供了新的证据。

别斯托别辉长岩U-Pb结晶年龄岩浆锆石

0　前言

塔城盆地位于塔尔巴哈台早古生代岛弧带与巴尔喀什-西准噶尔古生代残余洋盆之间，向西延伸到哈萨克斯坦境内，是巴尔喀什-准噶尔构造成矿域的重要组成部分［1-6］。将该地区与新疆西部的巴尔喀什-塔尔巴哈台构造成矿区进行系统对比研究［7、8］。最近几年有关的地质演化与成矿作用取得了较大进展［9-15］，二叠纪基性岩浆活动形成各种类型的岩墙或岩脉在西准噶尔地区比较发育［16］。塔城盆地及邻区锆石SHRIMP年代学资料较为有限［17］，有关二叠纪基性岩浆活动少见报道。本文针对别斯托别一带出露基性杂岩进行了岩相学和锆石U-Pb年代学研究，确定原岩结晶形成时代，为研究区二叠纪基性岩浆活动提供时代约束。

1　区域地质

研究区与哈萨克斯坦共和国科翁纳德等斑岩铜矿所处同一构造环境，具有相似的成矿特征，遥感影像图相似，都处于多个环形构造和不同方向断裂交汇部位。据1∶20万塔城幅-阿西勒幅区域地质图（1985年），晚古生代花岗岩或者岩脉侵入泥盆系、下石炭统黑山头组、奥陶统灰岩-硅质岩-凝灰岩夹中-基性熔岩、志留系的碎屑岩-生物灰岩和板岩地层中，闪长岩-辉长岩小岩株或者岩脉也在同期产出。同时，在该地区发育的一套火山角砾岩，角砾主要由蛇纹石化橄榄岩、辉长岩、玄武质粗面岩、粗面岩和硅质岩组成，底部存在一套由蚀变辉长岩、蛇纹石化橄榄岩和硅质岩组成的蛇绿混杂岩［2、18］。区域地质矿产见图1。

图1　西准噶尔地区地质矿产图

研究区位于塔城市西南约30km处的额敏河北岸，大面积的第四系冲洪积平原上出露数个零星的基岩露头（图2），基性杂岩和酸性花岗岩类之间推测呈侵入接触关系［2、18-20］。

图2　别斯托别铜矿化点基性杂岩分布图

2　岩石特征

野外地质路线发现，基性杂岩侵入石炭纪二长花岗岩中，二者接触部位多被农田覆盖，在局部凸起的小山坡上见到侵入花岗岩的基性杂岩露头。所取得岩石样品较为新鲜，基本未发生蚀变现象，而基性杂岩遭受后期热强烈的热液蚀变，暗色矿物如辉石、角闪石的大都遭受蚀变，局部蚀变为透辉石、透闪石、阳起石等［19、20］。偏光显微镜测试显示：

辉绿岩呈交代残余辉绿结构，块状构造，斜长石呈多被长条状、糖粒状钠长石交代，杂乱分布，粒度一般＜0.9mm，局部见残留半自形板条状，少见板状外形；辉石（包括单斜辉石、斜方辉石）呈它形柱粒状，杂乱分布，少填隙状分布斜长石粒间构成辉绿结构，有的见粒内嵌布斜长石，粒度一般＜0.5mm，部分见角闪石反应边；角闪石呈褐色，它形柱状，星散分布，粒度一般＜0.3mm，局部交代辉石。

辉长辉绿岩呈岩脉状产出，具辉长辉绿结构，块状构造，斜长石、辉石、角闪石、石英组成，斜长石呈半自形板条状、板状，杂乱分布，粒度一般0.2～1.9mm，轻粘土化，少见被钠长石交代，有的粒内含浑圆状辉石包体；辉石（包括单斜辉石、斜方辉石）呈它形柱粒状，填隙状分布斜长石粒间，粒度一般＜0.7mm，部分见角闪石反应边；角闪石呈绿色，它形柱状，主填隙状分布，零星分布，粒度一般＜1mm，有的见粒内嵌布斜长石，局部交代辉石；石英呈它形粒状，填隙状分布，粒度一般＜0.15mm。

3　分析方法

本次锆石U-Pb年代学研究的样品采自别斯托别铜矿点二长花岗岩及辉长岩，D22T自定义坐标：X=16 643 056、Y=5 151 941；D30T自定义坐标：X= 16 643 571、Y=5 153 343。样品均采自新鲜露头。去除表面风化层，经粗碎、淘洗、磁选等分离方法分选锆石。在镜下选择不同形、不同色的锆石颗粒，粘在双面胶上并用环氧树脂固定，待环氧树脂充分固化后，将锆石靶表面抛光，然后进行锆石颗粒内部结构分析（反射光和透射光照相、阴极发光显微图像研究），最后进行锆石LA-ICP-MS U-Pb分析。

本文样品的锆石U-Pb年龄在西北大学大陆动力学实验室的LA-ICP-MS上测定。分析仪器为ELAN6100DRC型四极杆质谱仪和Geolas200M型激光剥蚀系统，激光器为193 nm ArF准分子激光器，单脉冲能量210mJ；最高重复频率20 Hz；平均功率4 W。锆石年龄计算采用国际标准锆石91500作为外标，元素含量采用美国国家标准物质局人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610作为外标，29Si作为内标进行计算。测试结果通过GLITTER（ver4.0，Macquaie University）软件计算得出207Pb/206Pb、207Pb/205U、206Pb/238U三组同位素比值、年龄及其误差（表1、表2），最后用Isoplot （ver2.49）软件处理得到U-Pb谐合图件和207Pb/206Pb加权平均年龄（图3、图4、图5、图6）。

表1　别斯托别铜矿化点二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Ph同位素分析数据

表2　别斯托别铜矿化点辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Ph同位素分析数据

4　锆石U-Pb年代学

别斯托别铜矿化点二长花岗岩样品D22T的锆石为半透明，形态多样，结晶较好，锆石颗粒CL图像呈板状、长条状、短柱状和不规则状（图3）。受到晚期热液活动的改造影响个别锆石有亮边。在年龄协和图上（图4），35个测点集中在一致线上及附近，分布较为集中，显示了很好地谐和性，表明这些锆石形成U-Pb体系基本上保持封闭状态，无明显的U或Pb同位素的丢失和加入，35个测点中20个测点结果比较接近，Pb206/U238加权平均年龄为266.1±1.8ma （MSWD=0.56，n=31），代表该地区二长花岗岩侵入形成年龄。

该铜矿化点出露的辉长岩样品D30T的锆石为半透明，大部分锆石颗粒形状比较规则（图5），大小一般为100 μm×130 μm。在锆石U-Pb年龄协和图上（图6），35个测点集中在一致线上及附近，分布较集中，显示了很好地谐和性，表明这些锆石形成U-Pb体系基本上保持封闭状态，无明显的U或Pb同位素的丢失和加入，35个测点中23个测点结果比较接近，206Pb/238U加权平均年龄为264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表该地区辉长岩结晶形成年龄。

二长花岗岩D20T锆石的U含量（65×10-6～415× 10-6）和Th含量（27×10-6～295×10-6）变化范围较大，Th/U值为0.42～0.94（主要为0.60～0.69）；辉长岩D30T锆石的U含量（24×10-6～176×10-6）和Th含量（19×10-6～173×10-6）变化范围较大，Th/U值为0.49～1.52（主要为0.50～1.17）。辉长岩锆石中所含的矿物包裹体主要为辉石和斜长石，这些矿物包裹体与苏长辉长岩的主要组成矿物完全对应，说明锆石与辉长岩同时结晶。因此，所获得的锆石U-Pb年龄代表着别斯托别苏长辉长岩的侵入结晶时间。

图3　别斯托别铜矿化点二长花岗岩中锆石的阴极发光图

图4　别斯托别铜矿化点二长花岗岩中锆石U-Pb年龄谐和图

图5　别斯托别铜矿化点辉长岩（D30T）中锆石的阴极发光图

图6　别斯托别铜矿化点辉长岩中锆石U-Pb年龄谐和图

5　地质意义

二叠纪基性岩浆活动形成各种类型的岩墙或岩脉在西准噶尔地区比较发育［16］。在克拉玛依北岩体花岗岩中的基性岩墙中的锆石SHRIMP年龄为314～318ma，与其寄主花岗岩中的锆石完全一致［17］。同时与别斯托别辉长岩侵入围岩所处的位置一致的裕民县多拉那勒花岗岩岩体的锆石SHRIMP年龄为300± 4ma［17］。多拉那勒花岗岩岩体为晚石炭世侵入体，早于别斯托别辉长岩约264ma（图5、7），与野外观察到辉长岩侵入到花岗岩中的现象（图2）一致。塔城北山蛇绿混杂岩中变辉长岩的锆石SHRIMP年龄为478.3±3.3ma［18］，花岗岩zz中的锆石SHRIMP年龄为303±4ma［17］。位于裕民县SE方向约70km的塔尔根钾长花岗岩中最年轻的3颗锆石SHRIMP加权平均年龄为287±6ma［17］。阿克巴斯套钾长花岗岩U-Pb表观年龄的平均值为257ma［23］，红山钾长花岗岩以前的锆石年龄U-Pb年龄约为245ma，而苏玉平等（2006）报道的锆石U-Pb年龄为301±4ma［24］，新老年龄值差别显著。但所有的年龄均在西准噶尔后碰撞深成岩浆活动的时限之内。

本文报道的锆石U-Pb表观年龄较为集中，变化范围小，结果比较明确。但是本次花岗岩中的锆石20个Pb206/U238加权平均年龄为266.1±1.8ma（图4），基性岩墙中辉长岩锆石23个206Pb/238U加权平均年龄为264.0±2.1ma（图6），二者的锆石年龄在误差允许的范围内完全一致。与韩宝福等（2006）报道的克拉玛依北岩体获得SHRIMP年龄情况相似。经过岩相学研究发现，辉长岩中存在长英质的小团块，推测可能是捕获的花岗岩物质的残余。另外，从辉长岩样品中分离挑选出的锆石，晶形发育较好，与花岗岩中的锆石非常相像。由此推测，这些锆石可能并非是从基性岩浆结晶的矿物，而更可能是捕获的花岗岩的锆石，所以才具有与寄主花岗岩一致的年龄。中-基性岩墙捕获较老锆石的现象在其它岩墙SHRIMP锆石U-Pb定年中也有发现［25］。因此，这两件U-Pb锆石年龄代表的是花岗岩的形成时代，而不是辉长岩的形成时代。但从侧面也反映了别斯托别一带辉长岩晚于花岗岩的形成。这个时期在新疆北部形成了大量基性侵入体，例如喀拉通克、黄山岩体等，这些基性岩浆活动对应着新疆北部岩浆型铜矿的形成阶段。而在别斯托别辉长岩辉长岩与花岗岩接触带附近观察到一定规模的铜矿化现象，为进一步对其成矿潜力评价奠定基础。

6　结论

（1）别斯托别一带二长花岗岩年龄为266.1±1.8ma（MSWD=0.56，n=31），其代表该地区二长花岗岩侵入结晶年龄；辉长岩年龄为264.0±2.1ma（MSWD= 0.46，n=42），代表该地区辉长岩结晶形成年龄，表明别斯托别地区花岗岩和辉长岩均形成于早二叠世晚期。

（2）该地区出露的花岗岩早于辉长岩，辉长中锆石为捕获的花岗岩的锆石，所以才具有与寄主花岗岩一致的年龄。

（3）本文获得的塔城市别斯托别一带二长花岗岩和辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为均在西准噶尔后碰撞深成岩浆活动的时限之内，该区岩浆演化时间时限厘定提供了新的证据。

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收稿：2016-03-15

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.005

*国际科技合作专项“环巴尔喀什-西准噶尔大型矿集区预测合作研究”（2010DFB23390）、“新疆西准噶尔与临区巴尔喀什典型矿集区Cu-Au-Mo-W成矿机制对比研究”（U1303293）联合资助。