西北天山阔库确科-哈勒尕提—带晚古生代岩浆作用与铁铜多金属成矿

关键字：: 西北天山　　博罗科努岛弧带　　赛里木板块　　北天山洋　　哈勒尕提　　阔库确科　　矽卡岩铁铜矿床　　花岗岩　　俯冲作用　　成矿动力学背景
产　　品：: 铜带
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摘　　要：: 西北天山哈勒尕提-阔库确科地区位于晚古生代博罗科努成矿带西段,是西天山重要的多金属矿产资源基地。研究区大地构造位置位于准噶尔板块和伊犁中央地块之间的博罗科努晚古生代岛弧和赛里木板块。伴随着北天山洋俯冲消减和最终闭合,区内发育了大量的晚古生代岩浆岩和铁铜钼金多金属矿床(点),多期次岩浆活动从中奥陶世持续至早二叠世。关于区域上广泛发育的的花岗岩的成因和晚石炭世构造背景等科学问题还存在争议。本文以该区铁铜多金属矿床及相关的岩浆岩为研究对象,以野外地质调研为基础,对晚泥盆世肯阿夏岩体、哈勒尕提岩体,早石炭世沙特达坂岩体、埃母劲岩体开展岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究,探讨了两期岩浆作用的岩浆源区和成岩过程,同时对铁铜多金属矿床进行了岩相学分析。结合区域上成岩成矿时代、岩浆岩岩石成因、矿床地质特征等研究成果,探讨成矿动力学背景和铁铜多金属矿床控矿因素,提出研究区找矿方向。主要认识及结论如下：1.阔库确科和哈勒尕提铁铜多金属矿床具有相似的成矿地质特征,是晚泥盆世花岗岩侵入晚古生代大理岩通过接触交代作用形成的矽卡岩型矿床。阔库确科矿床矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、孔雀石、方铅矿、闪锌矿等,脉石矿物为石榴子石、石英、碳酸盐等透明矿物。矿石构造以块状和角砾状为主。发育矽卡岩化、绿泥石化、硅化、钾化、角岩化等蚀变,矿石矿物主要在晚矽卡岩阶段和金属硫化物阶段生成。哈勒尕提矿床矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿,脉石矿物为石榴子石、透辉石、绿帘石等矽卡岩矿物。矽卡岩化和碳酸盐化是主要的蚀变。矿石构造以块状和浸染状为主,发育交代残余结构、填隙结构、网脉状结构、出溶结构为主,其次可见尖角交代结构、包含结构、溶蚀边结构、骸晶结构。2.野外地质特征和岩相学研究表明,晚泥盆世花岗岩体岩性主要为钾长花岗岩、二长花岗岩和花岗闪长岩。锆石U-Pb定年结果显示肯阿夏岩基钾长花岗岩、阔库确科花岗闪长岩、哈勒尕提花岗闪长岩的侵位年龄为361±3 Ma、367±3Ma和368±2 Ma,结果和前人获得的博罗科努岛弧带花岗岩年龄一致。肯阿夏钾长花岗岩Si02含量为64.05～75.10 wt.%,K20+Na2O含量高(7.37-8.78 wt.%),指示岩石属于高钾钙碱性系列,具有较高的A/CNK值(0.92-1.11),属于弱过铝质系列,轻重稀土元素分馏中等,负Eu异常明显,富集大离子亲石元素LILE(Rb、Th、K等),亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Zr、Ti等),相容元素Cr、Ni等含量低,全岩(87Sr/86Sr)i较为一致(0.7032～0.7055),εNd(t)变化于0.1-1.6,εHf(t)较高(2.1～4.5);阔库确科和哈勒尕提花岗闪长岩元素含量变化范围较小,Si02含量为61.62-66.95 wt.%,K20+Na2O为6.78～8.28 wt.%,K2O含量变化范围为3.31-4.52 wt.%,岩石为中钾-高钾钙碱性系列石英二长岩-花岗闪长岩具有中等的A/CNK值(0.81～1.01),属于准铝质-弱过铝质系列,Mg#高于钾长花岗岩(39-60)轻重稀土元素分馏中等,具有弱的负Eu异常,具有富集大离子亲石元素LILE(Rb、Th、K等),亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Zr、Ti等),相容元素Cr、Ni等含量低的特征,表现为低的(87Sr/86Sr)i(0.7058～0.7079)和较高的εNd(t)(-1.5～-0.5),锆石8Hf(t)为较低的正值(1.5～4.3),两阶段Hf模式年龄TDM2变化于999～1159 Ma之间。岩体主微量元素及Sr-Nd-Hf同位素组成表明,钾长花岗岩和花岗闪长岩均属于Ⅰ型花岗岩,阔库确科和哈勒尕提花岗闪长岩源区存在残留石榴子石,肯阿夏钾长花岗岩源区残留矿物为角闪石和少量斜长石,岩浆上升过程中经历了角闪石、辉石、磷灰石等矿物的分离结晶,花岗闪长岩源区部分熔融程度相对较高,新元古界基性下地壳是主要的岩浆源区,同时花岗闪长岩源区有少量新生幔源物质加入。3.研究区晚石炭世花岗岩主要分布在博罗科努山北坡断裂带以北赛里木板块,LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果显示沙特达坂黑云母二长花岗岩和埃母劲黑云母二长花岗岩的206Pb/238U加权平均年龄分别为302±2 Ma和315±2 Ma,埃母劲岩体样品中存在363 Ma和380 Ma的继承锆石。全岩地球化学分析结果显示,沙特达坂及埃母劲岩体Si02、Al2O3、Na2O、K20等主量元素含量较高,而MgO及Mg#相对较低,均属高钾钙碱性弱过铝质花岗岩。沙特达坂和埃母劲岩体均富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具明显的负Eu异常(0.22-0.36,0.11～0.62),(La/Yb)N比值较低(2.16～6.58,0.96～6.23)。上述岩体具有一致的Nd(εNd(力分别为0.1～3.8,0.1～3.5)同位素组成,埃母劲岩体(87Sr/86Sr)i变化于0.7009～0.7057之间。两个岩体锆石εHf(t)较高(分别介于6.9～9.1及2.6～7.4),两阶段Hf模式年龄变化范围较大(分别为683～804 Ma和788～1051 Ma)。主微量元素、Sr-Nd -Hf同位素综合证据表明沙特达坂岩体和埃母劲岩体属于弱过铝质Ⅰ型花岗岩,源自与俯冲作用有关的岛弧岩浆底侵形成的新生地壳物质的部分熔融,岩浆源区残留矿物存在斜长石和角闪石,岩浆上侵过程中经历了不同程度的地壳混染和分离结晶。4.综合本次和前人研究成果,本文认为西北天山古生代存在三期岩浆作用,分别为：早古生代(466～447 Ma),在赛里木板块温泉地区形成闪长岩、辉长岩；晚泥盆世-早石炭世(395～346 Ma)形成占据博罗科努岛弧带主体的Ⅰ型花岗岩和大哈拉军山组中酸性火山岩；晚石炭世-早二叠世(320～278 Ma)岩浆作用回撤至赛里木板块,在赛里木板块东段发育Ⅰ型花岗岩基,西段则以小岩株为主,该阶段在阿拉套地区存在富Nb玄武岩-高镁安山岩-埃达克岩组合。成矿时代与成矿密切相关的岩浆岩年龄一致。成岩成矿作用受北天山洋俯冲消减-闭合过程控制,晚泥盆世至早石炭世期间,西北天山处于北天山洋向伊犁板块俯冲的陆缘弧构造背景,形成第一期岩浆作用和相关的矿床；早石炭世(346-320 Ma)期间进入平板俯冲阶段,产生约26 Ma的岩浆间歇期,目前没有发现形成于此阶段的矿床；晚石炭世北天山洋由平板俯冲转为正常角度俯冲阶段,而非前人认为的北天山洋俯冲结束进入陆内造山构造环境。5.由晚古生代岩体侵位深度、围岩物理化学条件以及控矿构造样式等多因素制约,博罗科努成矿带哈勒尕提一带哈勒尕提铁铜矿床、莱历斯高尔-3571铜钼矿床、七兴铅锌矿床等属于统一成矿系统但成因类型不同的矿床,表现为岩体侵入早古生代碳酸盐岩沉积岩系,通过接触交代作用形成矽卡岩型铁铜矿床；当岩体侵入早古生代细碎屑岩时,在岩体顶部(边部)、接触带及其附近的角岩中斑岩型铜钼矿床；热液沿构造破碎带等运移侵入体较远的部位,在碎屑岩中则通过充填交代形成热液脉状矿床。哈勒尕提矿集区成矿系统具有平面上从哈勒尕提到外围出现铁(铜)—铅锌—钼(铜)—铜(钼)矿化分带,垂向上具有铅锌—铜—铁铜—钼的分带。区域上主干断裂及其次级构造控制成矿岩体的空间展布,接触带构造控制矿体定位,岩浆岩是内在的关键控矿因素,成矿岩体相对氧逸度高于不成矿岩体。本文认为研究区找矿应立足于博罗科努岛弧带晚泥盆世-早石炭世侵入岩,重要找矿地段为岩体与碳酸盐岩接触带矽卡岩蚀变带和细碎屑岩中斑岩型矿床蚀变带,重点关注矽卡岩型铁铜多金属矿床和斑岩型钼多金属矿床,找矿模式应从成矿系统角度,关注成矿类型组合和矿化分带。

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