张荣臻, 张德会, 杜保峰, 胡红雷, 朱红运, 韩 亚, 宾朝晖

西昆仑托日提乌托克铜(金)矿点岩石地球化学、年代学特征及地质意义

张荣臻1, 2, 3, 张德会1*, 杜保峰2, 3, 胡红雷2, 朱红运2, 韩 亚4, 宾朝晖4

(1. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083; 2. 河南省地质调查院, 河南 郑州 450001; 3. 河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室, 河南 郑州 450001; 4. 河南省地质科学研究所, 河南 郑州 450001)

托日提乌托克铜(金)矿点是新疆西昆仑地区新发现的达到铜工业品位的矿点, 铜(金)矿化与斑状石英二长岩体有关。为了确定矿点及含矿岩体的成因与形成的构造背景, 并评价其找矿潜力, 本文对斑状石英二长岩进行了岩石地球化学和锆石U-Pb年代学等研究。结果表明, 该铜(金)矿点为一受构造控制的岩浆热液型矿点。斑状石英二长岩整体具有富硅(SiO2=54.43%～69.61%)、富铝(Al2O3=14.38%～16.75%)和富碱(Na2O+K2O=8.44%～8.82%)等特征,富集大离子亲石元素, 亏损高场强元素, 属于偏铝质的高钾钙碱性I型花岗岩类, 轻重稀土元素分馏明显, 具有弱Eu负异常, 为典型的岛弧岩浆岩, 是新生地壳部分熔融和壳源沉积物混染的结果。锆石U-Pb同位素测年获得成岩年龄为483.4±3.7 Ma, 表明该岩体形成于早奥陶世, 与大同地区加里东期的岩浆活动时间一致, 为原特提斯洋向南北昆仑地体双向俯冲环境下的产物; 岩石地化特征及已有探矿工程表明该矿点元素异常明显、见矿良好且剥蚀程度不高, 具有较好的找矿潜力。

西昆仑; 托日提乌托克; 铜(金)矿点; 斑状石英二长岩; 锆石U-Pb年龄; 构造环境

西昆仑造山带作为中央造山带重要组成部分, 构造和岩浆岩发育, 具备优越的成矿地质条件(祝新友等, 2000; 刘德权等, 2001; 董永观等, 2003)。近些年来先后新发现的喀依孜钼矿、大同钼矿、阿孜拜勒迪铜矿、库斯拉甫铜矿、布斯拉津铜钼矿、库克西力克钼矿、司热洪铜铁矿等矿床、矿点(王核等, 2008; 刘建平等, 2010a, 2010b; 于晓飞等, 2011; 卢佳义等, 2015), 有力地佐证了西昆仑地区铜钼等金属矿的找矿前景。这些矿床(点)类型有斑岩型、热液型等, 成矿时代包括加里东期、海西期和印支期(董永观等, 2003; 孙海田等, 2003), 规模较小, 绝大多数以矿化点为主, 勘查意义不大。托日提乌托克铜(金)矿是河南省地质调查院于2018年通过1∶5万区域地质调查工作在托依鲁布隆‒大同地区首次发现的达到铜工业品位的矿点, 共圈出5条铜(金)矿体。该矿点位于阿克陶县东南20 km处, 与附近的喀依孜斑岩钼铜矿有相似的成矿条件和成矿特征: 如矿区地层为蓟县系桑珠塔格群, 矿化与北西向的侵入岩体密切相关。前人对该地区开展了一些研究, 但由于自然地理条件限制和分析测试手段的不同, 目前关于该地区侵入岩岩石学、年代学等方面仍存在分歧: 河南省地质调查院(2004)曾在1∶25万塔什库尔干幅区域地质调查中认为托日提乌托克地区侵入体为海西晚期石英闪长岩; 于晓飞等(2011)通过锆石U-Pb年代学和辉钼矿Re-Os同位素等时线测年法认为该地区的含矿石英二长岩、花岗细晶岩形成于449～435 Ma, 但也有学者认为该区的石英二长岩主要形成于480 Ma左右(许荣华等, 1994; 姜耀辉等, 1999); 杜保峰等(2019)对托日提乌托克铜(金)矿点的地质特征进行了初步总结, 认为含矿岩体为石英闪长岩, 但未进行成岩年代学、岩石地球化学及地球动力学背景等研究。针对以上问题, 作者根据详细的野外地质调查, 对托日提乌托克铜(金)矿含矿岩体地质特征、矿化特征、成岩年龄、岩石地球化学等方面进行了系统研究, 初步讨论了该矿点及含矿岩体的成因类型和形成背景, 并分析了其找矿潜力。

1 地质背景

西昆仑造山带位于塔里木陆块南缘, 是中央造山带的重要组成部分, 从北向南主要有西昆仑北地体、西昆仑南地体和甜水海地体3个构造单元组成(图1a; Xiao et al., 2001; 许志琴等, 2004; 张传林等, 2005), 分别以库地‒奥依塔格缝合带和麻扎‒康西瓦缝合带为界。托依鲁布隆‒大同地区则位于西昆仑中部的岩浆带西部, 自元古代以来先后经历了基底形成、加里东期岩浆弧和碰撞造山阶段、海西期岩浆弧和碰撞造山阶段, 以及后来的后碰撞造山等多个构造演化阶段(任纪舜等, 1999; 毕华, 2000; 于晓飞等, 2011)。

区域上出露的地层较为齐全, 从前寒武系到第四系均有发育, 元古宇和古生界发育最广泛(图1b), 主要为中元古界库浪那古岩群(Pt1)、蓟县系桑珠塔格群(Jx), 奥陶系玛列兹肯群(O1-2)、石炭系他龙群(C1)。库浪那古岩群主要岩性为条带状、眼球状混合岩以及角闪斜长片麻岩、花岗质片麻岩、黑云斜长片麻岩, 桑珠塔格岩群岩性以大理岩、含榴钠长片岩、二云母片岩为主, 玛列兹肯群主要岩性为长英质千枚岩、含榴绢云千枚岩。

图1 西昆仑塔县‒恰尔隆一带区域地质简图(据河南省地质调查院, 2004)

区域内岩浆活动强烈, 总体上呈NW-SE向带状展布, 大致与区内缝合带平行。岩浆岩带可大致可分为两个时期: ①主要分布在库地‒奥依塔格缝合带一线的加里东期岩浆岩, 其形成与原特提斯洋盆演化有关, 代表性岩体有大同西花岗闪长岩体(480± 5 Ma, 方锡廉和汪玉珍, 1990)、阿克塞因黑云母二长花岗岩体(436±2 Ma, 张其超, 2019); ②主要分布在麻扎‒康西瓦缝合带一线的海西期岩浆岩, 其形成与古特提斯洋演化有关, 代表性岩体有阿克阿孜花岗闪长岩体(278 Ma, 李永安等, 1995)。区内岩浆岩从基性岩(辉长岩、玄武岩)到中性岩(闪长岩、安山岩)再到酸性花岗岩均有分布, 多旋回的构造岩浆活动在时空上密切联系, 因此具有很好的热液型矿床找矿前景(刘德权等, 2001; 王核等, 2011)。

2 矿点地质特征

托日提乌托克铜(金)矿点位于恰尔隆西约18 km处, 空间上大致位于大同岩体西北侧, 与慕士塔格岩基毗邻。矿区出露地层为蓟县系桑珠塔格群(图2), 主要由白色厚层中粗晶大理岩、灰色绢云石英片岩、灰白色二云石英片岩组成。第四系覆盖层以砂砾石为主, 主要沿沟谷和河岸堆积。出露岩体岩性单一, 为斑状石英二长岩, 呈小岩株侵位于桑珠塔格岩群, NW向展布, 宽150～400 m, 延伸超过2.5 km。矿区断裂较发育, 见有4条断层(F1、F2、F3、F4), 均呈NW走向发育在桑珠塔格岩群内, 其中断层F1切穿岩体。

2.1 岩体及岩石学特征

托日提乌托克铜(金)矿点含矿岩体呈岩株产出, 平面上呈NW-NNW向不规则带状展布(图3a)。岩石类型主要为斑状细‒中粒黑云石英二长岩和斑状细粒石英二长岩, 边部发育少量斑状细粒石英二长闪长岩。岩体内多发育糜棱面理, 面理走向北西, 产状40°～53°∠43°～57°。

岩体呈深灰色, 似斑状结构, 基质具细–中粒变晶结构, 片麻状或眼球状构造(图3b)。斑晶为斜长石, 呈自形‒半自形长柱状, 大小0.8～2.5 cm, 含量10%～15%, 局部可达20%。基质中主要组成矿物为斜长石(25%～35%)、钾长石(15%～25%)、石英(6%～20%)、黑云母(4%～10%)、角闪石(2%～8%)。钾长石与斜长石呈变晶粒状、变晶棱角‒次棱角‒次圆状, 大小0.8～3.0 mm, 大致定向分布于变余碎斑之间。石英呈它形粒状, 大小0.5～2.5 mm, 均为破碎石英碎粒重结晶, 零散分布。黑云母呈变晶鳞片状、片状, 大小0.5～1.5 mm, 片理大致定向排列。角闪石, 呈短柱状, 大小0.5～1.5 mm, 长轴大致定向排列, 零散分布。磷灰石呈显微变晶粒状, 大小0.2 mm左右, 零星分布。

图2 西昆仑托日提乌托克铜(金)矿点地质简图(据保峰等, 2019修改)

2.2 矿体特征

通过1︰1万地质填图和探槽工作, 目前共圈出5条铜(金)矿体, 由南、北两个矿化带组成, 铜(金)矿化体主要以脉状沿构造裂隙赋存在斑状石英二长岩内, 局部呈浸染状或细网脉状。北矿化带位于岩体内北部, 主要由K1、K2、K3三个矿体组成。K1矿体位出露约230 m, 宽2.4～3.2 m, Cu品位0.29%～ 0.38%, 平均0.33%, 伴生Au品位0.18～0.30 g/t, 该矿体矿化呈细脉状, 片理化较强, 受挤压构造控制明显。K2矿体位于北矿带中部, NW走向, 出露长约170 m, 宽1.8～3.0 m, Cu品位0.33%～0.48%, 伴生Au品位0.12～0.41 g/t。K3矿体位于北矿带东部, 长约280 m, 宽3.6～4.5 m, Cu品位变化于0.35%～ 0.77%, 平均品位0.52%, 伴生Au品位0.25～0.64 g/t。

南矿化带中的K4矿体长约180 m, NW走向, 宽2.8 m, Cu品位0.23%～0.79%, 平均品位0.51%, Au品位0.16 g/t。K5矿体位于南矿带东侧, NW走向, 出露长约280 m, 宽5.5～7.8 m, Cu品位0.26%～1.49%, 平均品位0.76%, Au品位0.13～0.4 g/t。K4、K5矿体中铜矿化同样以细脉状为主, 局部有浸染状, 光薄片鉴定中未见明金。

2.3 矿石组构、矿物成分及围岩蚀变

矿石类型以石英脉型为主(图3c、d), 局部呈网脉状、浸染状。矿石具半自形‒它形粒状结构、交代结构; 矿石构造为细脉状、稀疏浸染状构造。矿石中金属矿物为黄铁矿、黄铜矿(图3e)、孔雀石和少量蓝铜矿、镜铁矿, 脉石矿物主要为石英、长石, 少量绿泥石、黑云母。黄铜矿呈铜黄色, 它形粒状, 粒度大小一般0.05～0.5 mm, 肉眼可见, 主要以星点状、浸染状分布; 黄铁矿呈淡黄色, 半自形‒它形粒状, 大小0.2～1 mm, 主要和黄铜矿呈细脉状、浸染状在岩石中出现; 孔雀石主要呈薄膜状在岩体节理或表面出现, 可能是原生铜受地表风化所形成; 镜铁矿呈亮灰色, 纤维状或片状零星散布于岩体内部, 大小约0.5～2 mm。

围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化等, 局部有碳酸盐化, 地表未见钾化现象。自矿体向岩体外侧表现出一定程度的蚀变分带特征, 但主要分布在矿体两侧5～10 m范围内。硅化普遍发育在矿体及其外围, 主要以石英脉或石英团块形式产出, 其次表现为面状硅化。绢云母化主要发育在矿体外围的岩体中, 绢云母呈鳞片状分布, 发育强度不等, 与铜矿化关系较为密切。矿体外围的斑状石英二长岩体中局部或零星出现绿泥石化(图3f), 绿泥石呈片状集合体交代黑云母和角闪石。

(a) 斑状石英二长岩侵入桑珠塔格群; (b) 弱定向分布的斑晶和基质; (c) 细脉状铜矿化; (d) 石英脉中孔雀石化; (e) 黄铜矿、黄铁矿、褐铁矿; (f) 绿泥石化。矿物代号: Q. 石英; Pl. 斜长石; Py. 黄铁矿; Cp. 黄铜矿; Chl. 绿泥石。

3 样品采集及工作方法

本次研究从矿点的地表和探槽中采集4件含矿岩体样品用于分析测试。样品岩性均为斑状石英二长岩。岩石的主量和微量元素分析在北京核工业地质研究所完成。主量元素测试除FeO、LOI采用标准湿化学分析方法外, 其他元素分析用XRF方法完成; 稀土和微量元素采用ICP-MS方法测试分析, 相对标准误差优于5%。

对采自矿点的斑状石英二长岩(样号309/4-1)进行了锆石U-Pb同位素测年工作。锆石的挑选与制靶由北京锆年领航科技有限公司完成, 锆石U-Pb同位素测试分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成, 仪器为ICP-MS(Agilent7500a), 激光剥蚀系统为GeoLas200M, 剥蚀斑束直径为30 μm, 剥蚀深度20～40 μm。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为外标进行分馏校正, 元素含量用标准物质NIST 610作为外标、29Si作为内标进行校正。锆石U-Pb数据处理用GLITTER4.0软件完成, 用AM-ICP MS Common Lead Correct ion(ver3.15)进行普通铅校正。锆石U-Pb谐和图、加权平均年龄计算和绘图采用Isoplot 3.0软件完成(Ludwing, 2003)。

4 分析测试结果

4.1 主量、微量和稀土元素

斑状石英二长岩的主量元素特征见表1。样品的SiO2含量为54.43%～69.61%, 总碱度K2O+Na2O= 8.44%～8.82%, 在TAS图解上主要落入石英二长岩区域(图4a)。TiO2含量为0.34%～0.83%, 平均0.49%; Al2O3含量在14.38%～16.75%之间, 平均15.20%; MgO含量低, 在1.06%～3.34%之间; Na2O/K2O=1.13～1.38, 显示富钠贫钾的特征, A/CNK=0.76～0.95, 平均0.87。在A/NK-A/CNK图解(图4b)上, 样品点落入准铝质区域; CIPW标准矿物中没有刚玉出现, 属于准铝质花岗岩类。在K2O-SiO2图解上(图4c), 样品主要落入高钾钙碱性系列区, 一个样品落入钾玄岩系列区。分异指数(DI)为64.3～84.8, 显示分异程度中等。

岩石的稀土元素总量(ΣREE)变化范围较小(表2), 为176～283 μg/g, 平均223 μg/g。其中轻稀土元素总量(LREE)为151～232 μg/g,平均188 μg/g; 重稀土元素(HREE)为10.4～20.9 μg/g, 平均14.6 μg/g。轻、重稀土元素比值(LREE/HREE)为11.1～14.5, 平均13.2, (La/Yb)N值为15.1～21.9, 平均19.2; (La/Sm)N值为3.95～6.50, 平均5.70, 具有明显的轻重稀土元素分馏特征(图5a)。稀土元素配分曲线为右倾平坦型, 具弱负Eu异常(δEu=0.75～0.83), Ce异常不明显(δCe= 0.88～0.94), 表明源区可能存在斜长石残留或经历早期斜长石的分离结晶。微量元素蛛网图显示其富集K、Rb、Ba等大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、Zr、Y、Yb等高场强元素(HFSE)和重稀土元素, 具有岛弧岩浆特征(图5b)。

4.2 锆石U-Pb定年

斑状石英二长岩样品309/4-1中的锆石多呈暗灰色柱状、短柱状(图6), 长宽比多数在3∶2左右, 少数可达到2∶1以上。晶形较完好, 部分发育裂纹, 少数锆石内见捕虏体, 锥面和柱面较完整, 部分锆石具有继承性核部特征, 岩浆振荡生长环带特征较明显。部分锆石可见扇形分带结构, 发育次生加大边现象, 反映存在变质改造现象。其U、Th含量范围分别为58～1034 μg/g和12～830 μg/g, Th/U值除2个点(TL-03、19)外, 其余锆石的Th/U值为0.33～0.99, 总体显示出岩浆成因锆石的特征。对25颗锆石进行分析, 获得19个测点的206Pb/238U加权平均年龄为483.4±3.7 Ma(MSWD=0.06), 属早奥陶世(表3、图7)。

表1 斑状石英二长岩主量元素组成(%)、CIPW标准矿物及特征参数一览表

注: (a)中Ir-Irvine 分界线, 上方为碱性, 下方为亚碱性。1. 橄榄辉长岩; 2a. 碱性辉长岩; 2b. 亚碱性辉长岩; 3. 辉长闪长岩; 4. 闪长岩; 5. 花岗闪长岩; 6. 花岗岩; 7. 硅英岩; 8. 二长辉长岩; 9. 二长闪长岩; 10. 二长岩; 11. 石英二长岩; 12. 正长岩; 13. 富长石辉长岩; 14. 副长石二长闪长岩; 15. 副长石二长正长岩; 16. 副长正长岩; 17. 副长深成岩; 18. 霓方钠岩/粗白榴岩

表2 斑状石英二长岩岩石稀土和微量元素含量(μg/g)及特征参数一览表

图5 斑状石英二长岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and McDonough, 1989)

图6 斑状石英二长岩锆石阴极发光(CL)图像

5 讨 论

5.1 矿点类型

托日提乌托克铜(金)矿化仅与斑状石英二长岩有关, 岩体SiO2含量为54.43%～69.61%, 属于中酸性岩石, 矿石类型以石英细脉型为主, 局部浸染状或细脉状, 围岩蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化。该矿点在岩石类型、地球化学、围岩蚀变特征方面与典型斑岩铜矿床有许多相似之处。但通过研究, 本文认为托日提乌托克铜(金)矿点属岩浆热液型矿点, 依据如下:

(1) 西昆仑地区典型的斑岩型矿床喀依孜钼矿和喀拉果如木铜矿的成岩成矿年龄分别为晚二叠世‒早三叠世和早侏罗世(刘建平等, 2010a; 吴玉峰等, 2013), 即印支期和燕山期。托日提乌托克矿点的含矿岩体形成于早奥陶世, 虽然尚无法准确判断其成矿时代, 但根据其矿化特征可以判断铜(金)的物质来源与斑状石英二长岩有关, 且成矿时代应不早于早奥陶世, 为加里东期, 与大同地区岩浆热液型铜钼矿的形成属同一期。

(2) 该矿点铜金矿(化)体以石英脉型为主, 局部呈细脉状、浸染状。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化等, 地表未见钾化现象。自矿体向岩体外侧表现出一定程度的蚀变分带特征, 但主要分布在矿体两侧5～10 m范围内。矿区1︰1万岩石化探剖面测量结果(内部资料)显示, Cu、Mo、W等高异常元素主要分布在早奥陶世斑状石英二长岩中, 在蓟县系桑珠塔格群中异常不明显(图8)。元素异常曲线多呈锯齿状, 但Cu、Mo元素在岩体上显示高异常, 说明其成矿物质主要来自岩浆热液。另外, 元素异常与矿化多沿岩体裂隙发育的地质现象吻合, 说明构造控矿作用显著, 因此该矿点在地球化学特征及矿化类型上与典型斑岩矿床存在差异(芮宗瑶等, 2006; 胡树起等, 2011; 王富春等, 2016)。

5.2 岩石成因与源区特征

托日提乌托克斑状石英二长岩中含有角闪石, 结合全岩主量和微量元素组成, 表明其属于偏铝质高钾钙碱性I型花岗岩(图4)。岩石的稀土元素含量总体不高, 呈轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾配分模式, 具弱负Eu异常; 微量元素特征显示富集K、Ba、Th等大离子亲石元素, 亏损Nb、Ta、Ti、Sr等元素, 与岛弧岩浆岩的基本特征相似。在(La/Yb)N-YbN图解(图9a)中, 样品主要落在岛弧岩石区域。在Hf/Th-Th/Nb图解(图9b) 中, 样品的锆石投点落入岛弧相关锆石区域。因此, 托日提乌托克斑状石英二长岩属典型的岛弧岩浆岩。

关于岛弧岩浆的成因, 目前主要有以下几种解释: ①俯冲洋壳的部分熔融(Drummond and Defant, 1990); ②基性下地壳的部分熔融(Atherton and Petford, 1993); ③新生地壳物质(地幔楔)的部分熔融(Sajona et al., 1996)。俯冲洋壳形成的熔体通常具有埃达克质的地球化学特征, 然而托日提乌托克石英二长岩具有较低的Sr/Y值(20～27)和(La/Yb)N值(15.1～21.9), 证明其不可能是俯冲洋壳部分熔融形成的埃达克岩。镁铁质地壳只有在低程度部分熔融的情况下会产生花岗质岩浆, 且部分熔融产生的熔体富CaO, CaO/Na2O值可高达10(Jung and Pfander, 2007), 而托日提乌托克的斑状石英二长岩具有贫CaO(1.75%～5.12%)和低CaO/Na2O值(0.37～ 1.08, 平均0.70)的特征, 因此不大可能是镁铁质下地壳部分熔融产生。样品的Nb/Ta值(9.0～12.8)和Zr/Hf值(30.36～35.67)都接近地壳平均值(Weaver et al., 1984; Dostal and Chatterjee, 2000), 说明地壳物质可能对该岩石的形成有重要贡献。Liao (2010)测得大同岩体石英二长岩的锆石Hf()值为–3.2～2.5, 二段模式年龄(DM2)为1.30～1.64 Ga, 暗示其源岩可能为中元古代增生的地壳物质, 并伴有深部地幔物质。在A/MF-C/MF图解(图9c)上, 样品主要落于基性岩的部分熔融区域; 在Th/La-Sm/La图解中(图9d), 样品具有低的Th/La、Sm/La值, 说明增生地壳受到壳源沉积物混染。综合前人测得大同地区石英二长岩‒二长花岗岩的Sr-Nd-Hf-O同位素特征(姜耀辉等, 1999; Liao et al., 2010)和本次研究结果, 初步认为托日提乌托克石英二长岩来源于新生下地壳的部分熔融并伴有壳源沉积物质的混染。

表3 斑状石英二长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果

注：标注*的测点未参与加权平均年龄计算。

图7 斑状石英二长岩锆石U-Pb年龄谐和图

1. 蓟县系桑珠塔格群; 2. 早奥陶世斑状石英二长岩; 3. 大理岩; 4. 绢云千枚岩; 5. 石英大理岩; 6. 绢云石英片岩; 7. 含石榴石炭质绢云片岩; 8. 斑状中细粒石英二长岩; 9. 硅化; 10. 绿泥石化; 11. 黄铁矿化; 12. 黄铜矿化; 13. 孔雀石化; 14. 断层; 15. 产状。

5.3 成岩时代及构造背景

鉴于大同地区石英二长岩形成时代一直存在争议, 本文首次对托日提乌托克斑状石英二长岩开展LA-ICP-MS锆石U-Pb测年, 获得206Pb/238U加权平均年龄为483.4±3.7 Ma, 其侵位年代可精确地限定于早奥陶世, 与前人的测试结果十分接近(许荣华等, 1994; 姜耀辉等, 1999; Jiang et al., 2002)。结合岩石学和年代学特征, 可认为托日提乌托克岩体属于大同岩体的一部分, 是加里东期岩浆活动的产物。

高晓峰等(2013)认为原特提斯洋在500～480 Ma左右期间完成了俯冲消减‒碰撞造山过程, 大同岩体的石英二长岩形成于碰撞后伸展环境; 于晓飞等(2011)认为原特提斯的演化贯穿整个古生代, 由东向西从早到晚呈剪刀式俯冲、闭合; 曹颖等(2016)通过对大同岩体内及外围埃达克质岩石的研究发现, 原特提斯洋在晚奥陶世仍处于俯冲环境, 闭合时间不早于晚奥陶世; 张其超(2019)研究发现, 原特提斯洋盆俯冲时限发生在大约502～466 Ma, 洋盆在向南北昆仑地体双向俯冲过程中形成了西昆仑造山带的128岩体、喀什岩体和大同岩体等一系列岛弧型花岗质岩体, 大约在455 Ma洋盆关闭, 而后进入后碰撞阶段。托日提乌托克斑状石英二长岩体形成于483.4±3.7 Ma,处于原特提斯洋俯冲背景; 在构造环境判别图上(图10), 样品点几乎都落在火山弧花岗岩区, 具有类似于安第斯型活动大陆边缘的特征, 表明其形成于俯冲带岛弧环境。另外, 样品表现出高场强元素相对于大离子亲石元素亏损, 有“B”型俯冲带的特征(Keleman, et al., 1990; Mculloch and Gamble, 1991),具有这一现象的组分被称为消减带组分, 主要形成于洋壳俯冲的构造环境。综上, 托日提乌托克斑状石英二长岩体形成于俯冲消减的岛弧环境, 是原特提斯洋闭合、大洋板片在俯冲环境下板片脱水、交代地幔楔, 继而部分熔融、上升并演化, 在地壳浅部侵位形成。

图9 斑状石英二长岩(La/Yb)N-YbN(a; 据Drummond and Defant, 1990)、Hf/Th-Th/Nb(b; 据Carkey et al., 2014)、A/MF-C/MF(c; 据Altherr et al., 2000)和Th/La-Sm/La(d; 据Plank, 2005)图解

5.4 找矿前景分析

西昆仑岩浆岩成矿带存在加里东期成矿事件已被证实, 而托日提乌托克铜(金)矿点的发现进一步展示了大同地区有关铜‒钼‒金等矿产的找矿潜力。根据矿区4条1∶1万岩石地球化学剖面测量结果(图11、表4), 托日提乌托克矿点Cu、Au、Mo元素在斑状石英二长岩内异常最明显, 其次是距离岩体最近的片岩, 总体上岩控特征明显。区内Cu、Ag、Au等元素异常整体上表现出高的背景值, 异常曲线呈峰状、锯齿状, 且与背景值套合较好, 但Mo背景值相对不高, 且地表未见钾化蚀变, 反应区内剥蚀程度较低。另外根据刻槽和填图工作发现(杜保峰等, 2019), 地表矿体连续性较好, 厚度1.8～7.8 m不等, 控制长度170～280 m, 结合已有探矿工程及矿点岩石地球化学特征, 认为托日提乌托克铜(金)矿点元素异常明显, 见矿良好且岩体剥蚀程度不高, 具有较好的找矿前景。

6 结 论

(1) 托日提乌托克铜(金)矿点属于岩浆热液型铜矿点, 其含矿岩体斑状石英二长岩具有高硅、高铝、富碱的特征, 在岩石类型上属于偏铝质、高钾钙碱性的I型花岗岩类, 为典型的岛弧岩浆岩,是新生地壳部分熔融并受到壳源物质混染的结果。

(2) 锆石U-Pb定年获得斑状石英二长岩的206Pb/238U加权平均年龄为483.4±3.7 Ma, 为早奥陶世, 形成时间上大致与大同地区加里东期的岩浆活动时间吻合。

(3) 托托日提乌托克斑状石英二长岩体形成于俯冲消减的岛弧环境, 是原特提斯洋闭合、大洋板片在俯冲环境下板片脱水、交代地幔楔熔融形成新生地壳, 继而进一步部分熔融、上升并演化, 在地壳浅部侵位的产物。

图10 斑状石英二长岩构造判别图解(底图据Pearce et al., 1984)

图11 托日提乌托克铜(金)矿点Cu、Au、Mo元素剖面平面图

表4 托日提乌托克地区不同岩性元素含量特征

注：括号中数字为平均值。

(4) 岩石地化特征及现有探矿工程表明, 托日提乌托克铜(金)矿点元素异常明显、见矿良好且岩体剥蚀程度不高, 具有较好的找矿前景。

致谢:中国科学院广州地球化学研究所王核研究员和另一位匿名审稿专家对稿件提出了富有建设性和十分严谨的修改意见, 作者谨此表示最诚挚的感谢！

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Age and Geochemical Characteristics of the Tuoritiwutuoke Copper (gold) Occurrence in Western Kunlun and Their Geological Significance

ZHANG Rongzhen1, 2, 3, ZHANG Dehui1*, DU Baofeng2, 3, HU Honglei2, ZHU Hongyun2, HAN Ya4, BIN Chaohui4

(1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Henan Institute of Geological Survey, Zhengzhou 450001, Henan, China; 3. Henan Key Laboratory for Metal Mineral Ore-forming Geological Process and Utilization of Resource, Zhengzhou 450001, Henan, China; 4. Henan Geological Science Research Institute, Zhengzhou 450001, Henan, China)

The Tuoritiwutuoke copper (gold) ore occurrence is a newly discovered ore showing with industrial grade copper ores in the Western Kunlun area. The ore mineralization is closely associated with a porphyritic quartz monzonite intrusion, while the age and genesis of the quartz monzonite and geological features of the ore occurrence remain unclear. In order to delineate the origin and tectonic setting of the ore-bearing pluton, and to evaluate its ore potential, the geochemical compositions and zircon U-Pb age of the quartz monzonite were analyzed. The results showed that the ore occurrence is of magmatic hydrothermal type, controlled by structures. The porphyritic quartz monzonite is characterized by high contents of SiO2(54.43% to 69.61%), Al2O3(14.38% to 16.75%) and Na2O+K2O (8.44% to 8.82%), enriched in LILE, and depleted in HFSE. The rock samples show right-dipping chondrite normalized REE patterns with weak negative Eu anomalies. The quartz monzonite shows trace element signatures of typical island arc magmatic rocks, and high potassium and calc-alkaline metaluminous features, and belongs to I-type granite. The zircon U-Pb dating yielded an age of 483.4±3.7 Ma, which is consistent with the early Ordovician magmatic activity in the Datong area during the Caledonian period which are likely related to the subduction of the Paleotethys to the north and south Kunlun terrane. The geochemical characteristics of the pluton and the prospecting results indicate that the ore occurrence has a very promising potential for ore-prospecting.

West Kunlun; Tuoritiwutuoke; copper (gold) ore occurrence; porphyritic quartz monzonite; zicon U-Pb dating; tectonic environment

P597; P595

A

1001-1552(2022)04-0677-014

10.16539/j.ddgzyckx.2020.04.021

2020-07-01;

2020-08-27;

2020-09-17

中央返还新疆地质勘查基金项目( K15-1-LQ01)和国家自然科学基金项目(41373048、41773030)联合资助。

张荣臻(1987–), 男, 博士, 工程师, 主要从事矿床学与地球化学研究。E-mail: zrzyang@126.com

张德会(1955–), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事地球化学研究。E-mail: zhdehui@cugb.edu.cn