新疆西昆仑木吉地区锂铍稀有金属伟晶岩锆石及铌钽铁矿U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义*

2022-08-04王核高昊王赛蒙闫庆贺王振宏黄亮秦艳

岩石学报 2022年7期

王核高昊王赛蒙闫庆贺王振宏黄亮秦艳

1. 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室，广州 510640

2. 中国科学院大学，北京 100049

3. 广东省有色地质勘查院，广州 510089

在日益严峻的环境保护形势下，碳减排成为了全球重要国家形成的共识。2020年9月，随着我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标的提出，清洁能源的发展成为重中之重。锂(Lithium)是自然界中最轻的金属元素，于1817年被瑞典化学家Johan August Arfwedson在一种稀有岩石中发现。锂作为地球实现低碳化的关键元素，被称为“推动世界进步的重要能源元素”，其合金及化合物在储能材料、绝热材料、润滑剂、轻质合金、航空航天等领域具有重要的用途(陈婷等, 2007; Sovacooletal., 2020)。中生代以来，受古特提斯洋闭合的影响，西昆仑地区岩浆活动极为活跃，大量的岩浆带来了丰富的稀有金属元素，形成了如大红柳滩锂矿(Yanetal., 2018)、白龙山锂矿(王核等, 2017; Wangetal., 2020)、雪凤岭锂矿(王核等, 2020)等众多的伟晶岩型Li、Be、Rb稀有金属矿床，这些锂矿主要赋存于前寒武布伦阔勒群和三叠系巴颜喀拉山群中(王核等, 2021)。

肖尔布龙稀有金属伟晶岩矿点位于西昆仑造山带西段的新疆阿克陶县木吉乡东南方向约25km处，部分已民采。1958年，新疆地质矿产局在该区域发现多条成矿伟晶岩脉，并进行了地质填图工作，但至今并未进行进一步的科研工作。该地区伟晶岩脉具有与造山带东段大红柳滩锂矿、白龙山锂矿相似的成矿特征。因此，对木吉地区含矿伟晶岩地质特征和年代学进行研究，对建立区域伟晶岩矿床年代格架、总结成矿规律有重要意义。

1 区域地质背景

西昆仑地区广泛分布前寒武纪地层，主要由西段的布伦阔勒群和东段的甜水海群、赛图拉群组成，上覆盖层包括寒武纪、奥陶纪和志留纪及晚古生代沉积。布伦阔勒群为一套中-深变质程度的变质岩，变质程度可达角闪岩相-麻粒岩相，具有孔兹岩岩石组合特征，以火山岩、碎屑岩和沉积岩为特征，其中火山岩和火山碎屑岩仅占其总厚度的30%左右，沉积地层约占70%(王爱国等, 2004; 计文化等, 2011;刘文平等, 2013; Huetal., 2016; Zhangetal., 2018; Lietal., 2018; 曲军峰等, 2021)。岩石组合为浅灰色黑云石英片岩、斜长黑云石英片岩夹大理岩、十字石榴白云石英片岩、夕线石榴黑云斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩、含榴黑云石英片岩及角闪斜长变粒岩等(王核等, 2020)。1967年新疆区调队将在木吉-布伦口以及塔什库尔干地区广泛分布的变质岩命名为布伦阔勒岩群(新疆地质矿产局, 1993)。汪玉珍(1985(1)汪玉珍. 1985. 新疆南疆西部1:50万地质图及说明书)在经过大量工作后，将该套变质岩层称为布伦阔勒群。尽管已经对西昆仑造山带的早期古生代构造演化进行了大量的年代学和岩石地球化学研究(潘裕生, 1994; Matteetal., 1996; Jiangetal., 2002, 2008)，但关于布伦阔勒群的具体形成年代和地球动力学背景仍有争议(计文化等, 2004, 2011; 张传林等, 2005 2019; 燕长海等, 2012; Zhangetal., 2018a)。大多数学者认为布伦阔勒群形成于古元古代，如在西帕米尔地区的变质岩中通过锆石U-Pb和全岩Rb-Sr等时线方法获得的年龄为2130～2700Ma(潘裕生等, 2000; 王建平, 2008)；孙海田等(2003)对布伦口湖岸边的黑云斜长片麻岩进行锆石U-Pb定年，获得2772±177Ma的同位素年龄；韩芳林(2006)获得布伦口西卡拉玛混合岩化黑云斜长片麻岩继承锆石年龄2500～650Ma。

西昆仑造山带广泛发育三叠纪岩浆岩，晚古生代和三叠-侏罗纪岩浆岩主要产于南昆仑地体和甜水海地体(图1)，这可能与古特提斯大洋的演化有关(Pan, 1996)。甜水海地体东段(奇台达板、三十里和三十里西岩体)、中段(阿卡孜岩体)、西段(恰特东、克孜勒介克、布伦口、玉其卡帕岩体)广泛发育早中生代I型花岗岩(Jiangetal., 2013; Zhangetal., 2016; 魏小鹏, 2018; Chenetal., 2021)，并分布少量同时期S型花岗岩和高镁闪长岩(魏小鹏等, 2017, 2018; Chenetal., 2021)。Jiangetal.(2013)对西段的玉其卡帕等岩体进行锆石U-Pb定年，认为这些花岗岩形成于中三叠世(243～227Ma)，研究还表明，形成包体的岩浆与其寄主花岗岩浆为同一时代(233～226Ma)，魏小鹏(2018)玉其卡帕岩体东、西部花岗岩锆石U-Pb定年也获得了相似的年龄。Jiangetal.(2013)认为甜水海地体与南昆仑地体在中三叠世(～243Ma)发生碰撞，并导致古特提斯洋的闭合和麻扎-康西瓦缝合带的形成。张传林等(2005)综合分析西昆仑230～240Ma的区域变质事件及同时期花岗岩构造特征，认为南昆仑地体与甜水海地体之间的古特提斯洋在240Ma时发生向北消减并闭合，同时发生强烈的挤压造山运动。

图1 西昆仑造山带地质简图(据Wang et al., 2020; 王核等, 2021修改)1-卡拉瓦拉；2-肖尔布龙；3-霍什塔什；4-达布达尔；5-三素；6-塔吐鲁沟；7-康西瓦；8-大红柳滩；9-阿克萨依；10-496锂矿；11-白龙山；12-雪凤岭；13-冰舟Fig.1 Simplified geological map of the West Kunlun orogenic belt (modified after Wang et al., 2020, 2021)1-Kalawala；2-Xiaoerbulong；3-Huoshitashi；4-Dabudar；5-Sansu；6-Tatulugou；7-Kangxiwa； 8-Dahongliutan；9-Aksay；10-496 lithium-mine；11-Bailongshan；12-Xuefengling；13-Bingzhou

图2 肖尔布龙矿区地质图Fig.2 Simplified geological map of the Xiaoerbulong deposit

2 矿区地质特征

肖尔布龙稀有金属伟晶岩矿区(图2)位于新疆阿克陶县木吉乡东南方25km，处于西昆仑-喀喇昆仑造山带的甜水海地块西段的塔什库尔干复背斜的轴心部分——前寒武纪隆起上，次一级构造属于皮拉尔-卡拉瓦拉的倒转背斜的NE翼部分。甜水海地体北边以麻扎-康西瓦缝合带为界，南边以红山湖-乔尔天山缝合带为界，走向NW-SE，与西昆仑造山带整体构造格局一致。二十世纪五、六十年代新疆地质局对该地区进行了1:10000地形地质简测及1:25000地质普查工作，圈定出多个成矿伟晶岩脉群。

肖尔布龙矿区西部出露二云母花岗岩(图3a, b)，岩体长约6～10km，宽约1km，由斜长石、钾长石、石英、黑云母和白云母组成(图3c)，副矿物为石榴石(图3d)、磷灰石、锆石等。斜长石呈半自形-自形，约占30%～35%，发育聚片双晶；钾长石呈他形-半自形，约占25%～30%，发育格子双晶；石英呈他形，约占20%～25%；黑云母呈他形-半自形片状，粒径1～2mm，约占8%～15%；白云母呈他形-半自形片状，约占2%～5%。在岩体的边缘或内部节理中可见后期的伟晶岩脉产出，规模很小，矿化程度较低(图3a)。

图3 卡拉瓦拉二云母花岗岩野外及镜下照片(a)伟晶岩穿插卡拉瓦拉二云母花岗岩;(b)卡拉瓦拉二云母花岗岩手标本照片;(c、d)卡拉瓦拉二云母花岗岩镜下照片.Bt-黑云母；Grt-石榴子石；Kfs-钾长石；Mus-白云母；Qtz-石英Fig.3 Field and microscopic photos of Kalavala mica granite(a) pegmatite vein crosscutting two-mica granite; (b) hand specimens of Kalawala two-mica granite; (c) microscopic photographs of Kalawala two-mica granite; (d) garnet in Kalawala two-mica granite. B-biotite; Grt-garnet; Kfs-K-feldspar; Mus-muscovite; Qtz-quartz

肖尔布龙矿区位于卡拉瓦拉岩体东部，地层为黑云母石英片岩，云母石英片岩夹少量黝帘石石英岩及黑云母斜长片岩中，呈灰色，风化面为深褐色-褐黑色，鳞片花岗变晶粒状结构，具有片理构造，岩层倾向NE30°～60°，倾角较陡，50°～80°。黑云母石英片岩矿物成份以石英为主(～57%)，次为黑云母(15%～25%)，斜长石(10%～15%)；黑云母斜长片岩中斜长石达40%～50%和极少白云母片，副矿物有褐铁矿、赤铁矿、磷灰石、电气石、锆石、绢云母等。黝帘石石英岩或石英黝帘石片岩中石英(10%～68%)、黝帘石(25%～77%)，另有少量透辉石。

肖尔布龙矿区3号脉(图4)曾被小规模民采，含矿伟晶岩脉为透镜状(图5a)，产状大致为65°∠65°～75°，中部膨胀变大(最厚)，脉长42.5m，宽2.5～8.0m，平均5.9m，具有典型的伟晶岩内部分带的特征，从外向内可分为四个结构带：黑色电气石细晶岩带、中-粗粒伟晶岩带(图5b)、叶钠长石-白云母-石英带、叶钠长石-石英-锂辉石带(图4)，锂铍矿化体位于中部的叶钠长石-石英-锂辉石带(图5c)，拣块样分析，Li2O品位1.58%～2.96%。主要矿石矿物为绿柱石、锂辉石，少量铌钽铁矿、锡石。其中绿柱石呈浅黄色白色(图5d)，一般直径约5～8cm，长轴约8～20cm。

图4 肖尔布龙3号脉矿点地质简图1-第四系；2-布伦阔乐群黑云母石英片岩；3-锂铍矿体(叶钠长石-石英-锂辉石带)；4-叶钠长石-白云母-石英集合体带；5-中-粗粒伟晶岩带；6-黑色电气石细晶岩带；7-石英脉Fig.4 Geologic map of Xiaoerbulong No.3 vein deposit1-Quaternary; 2-biotite quartz schist in Bulunkuole Group; 3-lithium beryllium ore body (cleavelandite- quartz-lithium zone); 4-cleavelandite-quartz-spodumene zone; 5-medium-coarse grain pegmatite; 6-black tourmaline aplite; 7-quartz vein

图5 肖尔布龙3号脉野外照片(a) 3号伟晶岩脉采坑; (b)中-粗粒伟晶岩带与黑色电气石细晶岩带; (c)叶钠长石-石英-锂辉石带中的绿柱石；(d)锂辉石. Ab-钠长石；Brl-绿柱石；Spd-锂辉石Fig.5 Field photos of V-3 pegmatite vein in Xiaoerbulong deposit(a) outcrop of V-3 pegmatite vein；(b) medium-coarse grain pegmatite and Black tourmaline aplite；(c) beryl in cleavelandite-quartz-spodumene zone；(d) cleavelandite-quartz-spodumene zone. Ab-albite; Brl-beryl; Spd-spodumene

3 样品及分析方法

3.1 样品描述

采集卡拉瓦拉二云母花岗岩岩体东南部相对新鲜的花岗岩样品用于锆石U-Pb定年；采自肖尔布龙矿区的3号伟晶岩脉样品用于锆石和铌钽铁矿U-Pb定年。将进行年代学分析的花岗岩与伟晶岩样品破碎至40～60目，在双目显微镜下精心挑选出颗粒完整、无裂隙的锆石、铌钽铁矿。将挑选出的二种矿物黏在载玻片上并放上PVC环，然后将环氧树脂和固化剂混合后注入PVC环中，固化后打磨抛光至露出一个光洁平面然后进行阴极发光(CL)以及铌钽铁矿的背散射(BSE)照相，结合这些图像选择适宜的测试点位及进行合理的数据解释。

3.2 LA-ICP-MS锆石定年

锆石LA-ICP-MS U-Pb定年测试由中国科学院广州地球化学研究所矿物学和成矿学重点实验室完成。仪器采用美国Resonetics公司生产的RESOlution M-50激光剥蚀系统和Agilent 7500a型的ICP-MS联机。用He作为剥蚀物质的载气。采用国际标准锆石91500(1062.4±0.8Ma，Wiedenbecketal., 1995)和Plesovice(337±0.37Ma，Slámaetal., 2008)作为外标进行同位素分馏校正，每5个待测样品插入测试两次标样91500，所测元素激光斑束直径为29μm，频率为8Hz。普通铅计算按Andersen(2002)的3D坐标法进行校正，元素含量用美国国家标样技术研究院的人工合成硅酸盐标准参考物质NIST SRM610为外标(Pearceetal., 1997; Gaoetal., 2002)，29Si作为内标校正，每10个样品测试两次NIST SRM610。数据处理使用软件ICPMSDataCal 10.1(Liuetal., 2008, 2010)，锆石的谐和年龄图绘制和加权平均年龄计算采用软件Isoplot 3.0(Ludwig, 2003)。

3.3 LA-ICP-MS铌钽铁矿定年

铌钽铁矿LA-ICP-MS U-Pb定年测试于南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。通过联用GeoLas PLUS 193nm准分子ArF激光烧蚀系统与Agilent 7500a四极杆ICP-MS仪器进行测试，激光束斑直径为43μm，频率为4Hz。采用Coltan139作为外标，其U-Pb年龄为505.4±1.0Ma(BGR, Hannover, Germany; ID-TIMS)、506.6±2.4Ma(ID-TIMS)和506.2±5.0Ma(LA-ICP-MS; Goethe University Frankfurt, Germany)(Melcheretal., 2015)。元素含量采用美国国家标样技术研究院的人工合成硅酸盐标准参考物质NIST SRM610为外标(Pearceetal., 1997; Gaoetal., 2002)，29Si作为内标校正。数据处理使用软件ICPMSDataCal 10.1(Liuetal., 2008, 2010)，铌钽铁矿的谐和年龄图绘制和加权平均年龄计算使用软件Isoplot 3.0(Ludwig, 2003)。

3.4 锆石Lu-Hf同位素分析

锆石Hf同位素测试分析在同位素国家重点实验室完成。实验仪器为Neptune Plus MS-ICP-MS和Research Resolution M50激光烧蚀系统。

锆石Hf同位素测试时，向气流中引入少量水蒸气，可以提高MC-ICP-MS对Hf 40%的灵敏度(Zhangetal., 2021)，激光束斑直径为45μm，频率为6Hz。每个分析由300个循环组成，每个循环的积分时间为0.131s。前20s用于在激光束关闭的情况下检测气体空白，然后是30s的激光烧蚀用于在激光束打开的情况下收集样品信号。173Yb和175Lu用于校正176Yb和176Lu对176Hf的等压干扰。校正中使用的176Yb/173Yb 和176Lu/175Lu的自然比值分别为0.79381(Segaletal., 2003)和0.02656(Wuetal., 2006)。Yb的质量偏差是根据测得的173Yb/171Yb和自然比1.13268计算得出的，假设Lu的质量偏差与Yb的质量偏差相同。176Hf/177Hf的质量偏差按指数规律归一化为179Hf/177Hf=0.7325(张亚峰等, 2015)。对Plešovice锆石进行了40次分析，得出的加权平均值为176Hf/177Hf=0.282483±0.000035，与Slámaetal. (2008)中的报告值在误差范围内。

表1 卡拉瓦拉二云母花岗岩(KLWLYT-1)、肖尔布龙伟晶岩(XEBL-1)锆石U-Pb分析结果Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data for the Kalawala two-mica granite (KLWLYT-1) and Xiaoerbulong pegmatite (XEBL-1)

图6 卡拉瓦拉岩体(a)和肖尔布龙伟晶岩(b)代表性锆石CL图像Fig.6 Representative cathodoluminescence (CL) images of zircons from the Kalawala pluton (a) and Xiaoerbulong pegmatite (b)

图7 卡拉瓦拉岩体(a)和肖尔布龙伟晶岩(b)LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图Fig.7 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams of the Kalawala pluton (a) and Xiaoerbulong pegmatite (b)

图8 肖尔布龙伟晶岩代表性铌钽铁矿BSE图像(a)及LA-ICP-MS铌钽铁矿U-Pb年龄谐和图(b)Fig.8 Representative BSE images (a) and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams (b) of coltan in pegmatite from the Xiaoerbulong

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

4.1.1 卡拉瓦拉二云母花岗岩

本文选取的用于定年的二云母花岗岩样品(KLWLYT-1)为新鲜、无蚀变或蚀变较弱的样品，LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果见表1。挑选出的锆石晶形较好，无色透明，无裂隙，半自形-自形柱状，长度为50～160μm，长宽比为1.5:1～3:1，绝大多数的锆石长宽比较低，是在花岗质岩石中缓慢结晶形成(Corfuetal., 2003; Hoskin and Schaltegger, 2003)。阴极发光(CL)图像显示，该花岗岩中存在两种类型锆石，分别为岩浆型锆石和岩浆复合型锆石(图6a)。岩浆锆石具有清晰的岩浆振荡环带，复合型锆石存在一些老的残留核。复合锆石数量较多，由浑圆状的残留核和厚薄不一的后期生长边组成，核-边结构明显。残留核颜色较浅且环带不明显，后期生长边具有清晰的岩浆振荡环带，颜色通常较暗。

本次研究选取样品中的岩浆锆石和岩浆复合型锆石的边部进行了U-Pb定年测定。锆石的Th含量为111×10-6～485×10-6，U含量为688×10-6～1999×10-6，Th/U比值为0.12～0.34。本次共选取10个点进行测试分析，获得加权平均年龄为207.5±1.1Ma (MSWD=0.58;图7a)。

4.1.2 肖尔布龙锂(铍)矿化伟晶岩

肖尔布龙稀有金属伟晶岩(XEBL-1)LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果见表1。阴极发光(CL)图像显示，该伟晶岩中存在两种锆石，一种颜色呈暗灰色，颗粒较小，多呈他形-半自形，长度为50～120μm，长宽比为1:1～1.5:1，锆石表面发生热液蚀变，阴极发光图像(CL)不能反映矿物内部结构，岩浆振荡环带不可见；另一种锆石颜色整体呈黑色，多呈半自形，长度为50～100μm，长宽比为1:1～2:1，仅有部分颗粒可见弱的薄边，岩浆振荡环带不发育(图6b)。这些特征表明其为岩浆成因的，由于较高的U含量或残余流体的作用，经历了强烈的蜕晶化或重结晶。

本次研究选取未发生热液蚀变的黑色锆石进行了U-Pb定年测定。锆石的Th含量为2.96×10-6～ 9.20×10-6，U含量为2205×10-6～11237×10-6，Th/U比值极低，为0.0006～0.0026。本次共选取20个点进行测试分析，获得加权平均年龄为204.8±0.7Ma (MSWD=0.17；图7b)。

表2 肖尔布龙伟晶岩(XEBL-1)铌钽铁矿U-Pb分析结果Table 2 Coltan LA-ICP-MS U-Pb data for the Xiaoerbulong pegmatite (XEBL-1)

4.2 铌钽铁矿U-Pb年龄

肖尔布龙稀有金属伟晶岩(XEBL-1)中的铌钽铁矿通常为半自形-自形板状，长度为200～400μm，宽度为160～270μm，在BSE图像下选择无包裹体和裂隙的颗粒进行分析(图8a)，LA-ICP-MS铌钽铁矿U-Pb定年结果见表2。铌钽铁矿Th含量为0.06×10-6～3.75×10-6，U含量为71.6×10-6～828 ×10-6，Th/U比值为0.0008～0.0045。本次共选取20个点进行测试分析，获得加权平均年龄为204.7±1.8Ma (MSWD=0.06；图8b)。

4.3 锆石微量元素特征

卡拉瓦拉二云母花岗岩中锆石Yb含量为140×10-6～419×10-6，平均值为272×10-6；Gd含量为27.9×10-6～128×10-6，平均值为78.5×10-6；Yb/Gd比值为2.37～5.01，平均值为3.63；稀土总量(∑REE)介于413×10-6～1332×10-6，平均值为906×10-6；重稀土元素(HREE)富集，轻稀土元素(LREE)相对亏损，LREE/HREE比值为0.02～0.05，平均值为0.03；Ce/Ce*比值为1.91～21.1，平均值为8.97；Eu/Eu*比值介于0.04～0.07，平均值为0.06(表3)。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线呈左倾趋势(图9)，且具有较明显的正Ce异常和负Eu异常，与典型岩浆锆石的稀土元素配分特征相似(Hoskin and Schaltegger, 2003；Hoskin, 2005)。

4.4 锆石Hf同位素特征

对卡拉瓦拉二云母花岗岩样品(KLWLYT-1)10个锆石测点和肖尔布龙伟晶岩样品(XEBL-1)的12个锆石测点进行了原位Hf同位素分析，结果见表4，所有测点的176Lu/177Hf小于0.002，表明锆石形成后无明显放射性成因Hf积累，因而所测176Lu/177Hf比值可代表花岗岩形成时其体系的Hf同位素组成(吴福元等, 2007)。

卡拉瓦拉二云母花岗岩 (176Hf/177Hf)i的变化范围为0.282447～0.282480，εHf(t)为-6.9～-5.8，二阶段模式年龄(tDM2)为1613～1688Ma。

肖尔布龙伟晶岩 (176Hf/177Hf)i的变化范围为0.282495～0.282529，εHf(t)为-5.3～-4.1，二阶段模式年龄(tDM2)为1506～1582Ma。

5 讨论

5.1 成岩成矿年龄

锆石U-Pb同位素定年是花岗岩常用的定年方法，锆石U-Pb同位素定年是花岗岩常用的定年方法，卡拉瓦拉二云母花岗岩中的锆石可以分为两组：(1)随花岗岩结晶形成的同源锆石；(2)具有老的残留核的复合锆石。通常认为，复合锆石为源区中未被完全熔融的锆石在岩浆熔融过程中，被岩浆带到浅部，岩浆以继承锆石为核生长的锆石。因此，复合锆石生长边的U-Pb年龄与岩浆锆石的U-Pb年龄都可代表岩体的结晶年龄。两个岩体的锆石Th/U比值较低，与典型岩浆锆石不一致(Th/U>0.4)，然而，它们具有清晰的岩浆振荡环带，并且在锆石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线中表现出明显的左倾趋势，具有较明显的正Ce异常和负Eu异常(图8、表3)，表明它们是岩浆锆石(Hoskin and Schaltegger, 2003; Hoskin, 2005)。事实上，低Th/U比值的岩浆锆石广泛存在，特别是在高分异的岩浆侵入体中(陈富文等, 1999; Hidakaetal., 2002; Wuetal., 2002; Cliffordetal., 2004; 刘锋等, 2014; Kirklandetal., 2015; 刘丽君等, 2017; 陈剑锋等, 2018; Zhangetal., 2019)，在这种情况下，锆石稀土元素配分模式图解可以用来确定锆石的来源(Hidakaetal., 2002; Longetal., 2012)。

表4 卡拉瓦拉二云母花岗岩、肖尔布龙伟晶岩锆石Lu-Hf同位素分析结果Table 4 Zircon Lu-Hf isotopic compositions of the Kalawala two-mica granite and Xiaoerbulong pegmatite

图9 卡拉瓦拉二云母花岗岩锆石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(标准化值据Sun and McDonough, 1989)Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns of zircon in two-mica granite from the Kalawala pluton (normalization data from Sun and McDonough, 1989)

伟晶岩中有多种含U副矿物，如锡石、独居石、铌钽铁矿、锆石、磷灰石、石榴子石等，因此，U-Pb同位素定年为伟晶岩常用的定年方式。目前，铌钽铁矿U-Pb定年是常用的伟晶岩型稀有金属矿床定年方法(Yanetal., 2018; 王倩等, 2019; Wangetal., 2020)，铌钽铁矿的U-Pb年龄可以直接反映伟晶岩的形成时代(Romer and Wright, 1992; Romeretal., 1996; Cheetal., 2015; Yanetal., 2018, 2022; Wangetal., 2020; 李杭等, 2020)。锆石封闭温度较高，后期热事件对其影响较小，因此，锆石U-Pb是常用的定年方法之一。由于伟晶岩中的锆石U含量较高(可达10000n×10-6)(Romeretal., 1996)，易发生蜕晶化或重结晶，甚至形成曲晶石(Dickin, 1995)，造成年龄结果产生较大偏差。

图10 肖尔布龙伟晶岩锆石类型判别图解(底图据Li et al., 2018)Fig.10 Discriminant diagram of zircons type for pegmatites of Xiaoerbulong (base map after Li et al., 2018)

肖尔布龙伟晶岩中的锆石具有两种不同的特征，一种被严重蚀变，无法获得年龄数据，另外一种锆石整体呈黑色，在CL图像下无法识别出岩浆环带，在锆石类型判别图中，这些锆石均落入岩浆锆石区域(图10)，并在定年工作中获得了与铌钽铁矿相似的定年结果，因此，在误差范围内，我们认为该锆石年龄也代表了该伟晶岩的形成年龄。综上所述，肖尔布龙伟晶岩的形成年龄为204.8±0.7Ma。

5.2 岩浆岩与伟晶岩关系

同时空产出是建立花岗岩-伟晶岩之间岩石成因关系的重要要求(Tomascaketal., 1998)。西昆仑地区的大红柳滩锂矿及近矿二云母花岗岩就位年龄为209～218Ma(魏小鹏等, 2017; Yanetal., 2018)；课题组对2017年新发现的白龙山超大型锂矿床及与成矿有关的二云母花岗岩进行详细的年代学研究，确定岩体与伟晶岩脉的形成时代为207～212Ma(Wangetal., 2020; Yanetal., 2022)，均反映了从花岗岩到伟晶岩结晶的时间演化序列。在本次研究中，肖尔布龙伟晶岩与卡拉瓦拉二云母花岗岩基本在同一时间形成，二云母花岗岩就位时间(207Ma)略早。野外调查显示，卡拉瓦拉岩体边缘或内部节理中常发育后期的伟晶岩脉(图3a)。

伟晶岩中的矿物粒度较大，全岩地球化学数据参考性较低，因此，我们通过锆石Hf同位素对伟晶岩的母岩体进行示踪。Kempetal.(2007)和Bolharetal.(2008)指出岩浆混合会导致锆石Hf同位素比值产生较大变化(单个样品变化范围高达10epsilon)，并且后期的热液蚀变过程对锆石的原生Hf同位素特征影响很小(Gerdes and Zeh, 2009; Lentingetal., 2010)。二云母花岗岩与伟晶岩的锆石均为岩浆锆石，其Hf同位素比值相对均匀(图11)，变化范围分别为0.282572、0.282512，这表明岩浆混合的影响在花岗岩成因中并不重要。因此，该锆石Hf同位素比值代表了成岩时熔体中的Hf同位素含量，二云母花岗岩与伟晶岩相似的锆石Hf同位素比值表明两者具有成因上的联系。

5.3 区域成矿规律

自20世纪60年代，在西昆仑造山带东段大红柳滩地区陆续发现了大红柳滩、白龙山、雪凤岭、雪盆、双牙等中-超大型伟晶岩型稀有金属矿床(表5；王核等, 2017, 2020; Yanetal., 2018)；造山带中段发现了牧林场、达布达尔、三素矿点(王核等, 2017; Yanetal., 2018; Wangetal., 2020)，造山带西段发现了霍什塔什、肖尔布龙、卡拉瓦拉锂矿点。

表5 西昆仑地区甜水海地块典型锂铍稀有金属矿床二云母花岗岩母岩体成矿年龄对比Table 5 Comparison of parent rock of typical lithium-beryllium rare metal deposits in West Kunlun area

图11 锆石Hf同位素图解Fig.11 Zircon εHf(t) vs. t diagram

西昆仑造山带东部的康西瓦含绿柱石白云母伟晶岩锆石U-Pb年龄为209Ma(张泽等, 2019)；大红柳滩锂矿铌钽铁矿、锡石U-Pb年龄分别为212Ma、218Ma(Yanetal., 2018)，大红柳滩锂矿近矿二云母花岗岩锆石U-Pb年龄为209Ma(魏小鹏等, 2017)；Wangetal.(2020)获得白龙山锂矿铌钽铁矿U-Pb年龄为208Ma，周楷麟(2021)对白龙山锂矿及与成矿相关的二云母花岗岩进行锡石、锆石U-Pb同位素定年，获得了211Ma的成矿年龄和210Ma的成岩年龄；雪凤岭锂矿铌钽铁矿U-Pb年龄为206Ma(Yanetal., 2022)。因此，西昆仑造山带东部稀有金属伟晶岩的成矿年龄可能在218～207Ma之间。Yanetal.(2022)对西昆仑造山带中部牧林场二云母花岗岩及伟晶岩进行锆石和铌钽铁矿U-Pb同位素定年，确定它们形成时间分别为208Ma、206Ma。Yanetal.(2022)获得西昆仑造山带西部霍什塔什伟晶岩独居石U-Pb年龄为204Ma，综合本文所研究的岩体及伟晶岩年代学数据，西昆仑造山带西部稀有金属伟晶岩及其母花岗岩主要形成于207～204Ma的一个较窄的时间区间内。因此，西昆仑造山带的稀有金属伟晶岩成矿年龄约218～204Ma，均处于晚三叠世。综合本文所研究的岩体及伟晶岩年代学数据，肖尔布龙矿床也是西昆仑稀有金属成矿带的组成部分(Yanetal., 2022)。

因此，下一步西昆仑地区找矿工作应围绕区内具有与白龙山、大红柳滩、卡拉瓦拉相似年代学的晚三叠世二云母花岗岩展开。