劉偉　劉麗娟,2　劉秀金,2

1. 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　1000292. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京　1000491.

薩吾斯礦床位于麥茲盆地東部，是一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)和勘探的鉛鋅礦床。薩吾斯鉛鋅礦床賦存于下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組上亞組凝灰?guī)r、流紋巖及其沉積碳酸鹽夾層，礦(化)體直接受石榴黑云矽卡巖和鐵閃石矽卡巖控制，表現(xiàn)出火山噴流-沉積成礦和矽卡巖礦床的雙重特征。這兩類礦床的重要區(qū)別之一是同生和后生成礦。對(duì)主要矽卡巖礦物鐵閃石進(jìn)行精確的Ar-Ar年齡測(cè)定，將其與康布鐵堡組流紋巖的年齡對(duì)比，有助于確定薩吾斯鉛鋅礦床的成因。高精度、高靈敏度激光40Ar-39Ar測(cè)年方法，為解決閃石類低K礦物的定年提供了新的手段。巖芯樣品SW85中，鐵閃石晶粒較大、晶形發(fā)育，與閃鋅礦、碳酸鹽礦物和石榴子石都具有平直的邊界，而不是復(fù)雜交生，不含礦物和流體包裹體，代表了相對(duì)簡單均一的系統(tǒng)。對(duì)SW85的鐵閃石做了激光40Ar-39Ar測(cè)年，其結(jié)果為412±15Ma，與康布鐵堡組流紋巖的SIMS鋯石U-Pb年齡(401±2.7Ma)和別斯薩拉玢巖的SIMS鋯石U-Pb年齡(401±3.1Ma)在誤差范圍內(nèi)一致，表明矽卡巖和鉛鋅礦的形成與康布鐵堡組流紋質(zhì)火山巖的噴發(fā)及其碎屑巖的沉積是同時(shí)的，成因上密切相關(guān)。其次，矽卡巖呈層狀產(chǎn)出，局限于康布鐵堡組凝灰?guī)r及其鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽夾層的范圍內(nèi)；石榴子石為鐵鋁榴石、錳鋁榴石，閃石為鐵閃石，缺失透輝石、鈣鐵輝石。上述特征與接觸交代矽卡巖不同，后者以鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、透輝石/鈣鐵輝石為特征，閃石為角閃石。接觸交代矽卡巖礦床是后成礦床，它晚于巖漿侵入體的圍巖。綜上所述，薩吾斯鉛鋅礦是一個(gè)與康布鐵堡組火山噴發(fā)和淺成侵入有關(guān)的噴流-沉積礦床。麥茲盆地的控盆斷裂巴寨斷裂從北西端向南東發(fā)展而成。阿巴宮-庫爾提斷裂和瓊庫爾斷裂是克蘭盆地的控盆斷裂, 它們?cè)诒蔽魅鲩_、向南東收斂，具有羽狀張剪性斷裂的特征。因此，阿爾泰南緣在早泥盆世具有活動(dòng)陸緣的局部拉張性質(zhì)。西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的推錯(cuò)，在阿爾泰南緣產(chǎn)生局部張剪性應(yīng)力場(chǎng)，從而形成了上述斷裂以及早泥盆世火山-沉積盆地。

激光40Ar-39Ar測(cè)年；鐵閃石；層狀矽卡巖；火山噴流-沉積礦床；薩吾斯鉛鋅礦床；阿爾泰南緣

1　引言

薩吾斯礦床是一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦床，賦存于下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組上亞組凝灰?guī)r、流紋巖及其沉積碳酸鹽夾層，表現(xiàn)出火山噴流-沉積成礦的特征。另一方面，礦(化)體直接受石榴黑云矽卡巖和鐵閃石矽卡巖控制，因此，存在著成礦和矽卡巖化與后期或深部巖漿活動(dòng)有關(guān)的可能性。劉偉等(2010)對(duì)薩吾斯鉛鋅礦床的康布鐵堡組上亞組流紋巖和別斯薩拉玢巖做了高精度的SIMS鋯石U-Pb年齡測(cè)定：流紋巖鋯石的18個(gè)靶點(diǎn)給出了一致的諧和年齡和加權(quán)平均年齡(401Ma)；花崗閃長玢巖鋯石的15個(gè)靶點(diǎn)給出了一致的諧和年齡和加權(quán)平均年齡(401Ma)。假如薩吾斯礦床是火山噴流-沉積成因的，成礦和矽卡巖化的年齡將與賦礦巖石——康布鐵堡組流紋巖、凝灰?guī)r相同。在后一種情形下，即矽卡巖化與后期或深部巖漿活動(dòng)有關(guān)，成礦年齡將小于康布鐵堡組流紋巖、凝灰?guī)r的年齡。對(duì)主要矽卡巖礦物鐵閃石進(jìn)行精確的Ar-Ar年齡測(cè)定，將其與康布鐵堡組流紋巖的SIMS鋯石U-Pb年齡對(duì)比，有助于確定薩吾斯鉛鋅礦床的成因，進(jìn)而指出下一步的找礦方向。阿爾泰南緣的三個(gè)早泥盆世火山-沉積盆地中產(chǎn)出許多鉛鋅硫化物礦床(劉偉和劉秀金，2013；Xuetal., 2010; Chaietal., 2014)，它們與薩吾斯礦床具有一定的相似性。在東天山(Houetal., 2014)、西天山(洪為等, 2012; Zhangetal., 2012; Duanetal., 2014)以及揚(yáng)子克拉通南緣(Zhao and Zhou, 2011)都有很多以海相火山巖為主巖的鐵礦床，發(fā)生顯著的矽卡巖化，矽卡巖和礦床周圍缺失侵入巖，矽卡巖的同位素年齡與火山巖主巖基本相同。Liuetal. (2012b)將產(chǎn)出于海相火山巖中的此類矽卡巖定義為層狀矽卡巖。薩吾斯鉛鋅礦矽卡巖的年齡以及礦床成因的確定，對(duì)于此類礦床的成礦理論研究和找礦勘探工作也具有重要意義。

許多研究者測(cè)定了榴輝巖和其他變質(zhì)巖中石榴子石、單斜輝石的Sm-Nd、Lu-Hf同位素組成，對(duì)這些變質(zhì)巖進(jìn)行熱年代學(xué)研究(如：Duceaetal., 2003; Xieetal., 2004; Lagosetal., 2007)。但是，鮮見有人對(duì)矽卡巖礦物石榴子石、單斜輝石等進(jìn)行Sm-Nd、Lu-Hf同位素測(cè)年，這一方面歸咎于矽卡巖礦物的不均一性及其較多的礦物包裹體。另一方面，閃石類礦物含K低，常規(guī)K-Ar和40Ar-39Ar年代學(xué)測(cè)定方法由于本底高，測(cè)試精度低，也難以獲得可靠的年齡。因此，矽卡巖及其有關(guān)礦床的定年一直缺乏可靠的手段。近年來發(fā)展起來的高精度、高靈敏度激光40Ar-39Ar定年方法，為解決閃石類礦物的定年提供了新的手段。

2　區(qū)域地質(zhì)背景

圖1　阿爾泰南緣斷裂構(gòu)造、泥盆紀(jì)火山-沉積盆地以及金屬硫化物礦床分布圖斷裂：F1-額爾齊斯斷裂；F2-瑪爾卡庫里斷裂；F3-克茲加爾斷裂；F4-瓊庫爾斷裂；F5-阿巴宮-庫爾提斷裂；F6-巴寨斷裂；F7-卡拉先格爾斷裂.礦床：①-克因布拉克Cu-Zn礦；②-鐵木爾特Pb-Zn礦；③-鐵木爾特Fe礦；④-阿巴宮Fe礦；⑤-阿巴宮Pb-Zn礦；⑥-蒙庫Fe礦；⑦-可可塔勒Pb-Zn礦；五角星為薩吾斯Pb-Zn礦Fig.1　Geological sketch map showing faults, three Devonian volcanic-sedimentary basins, and metal sulfide deposits along the southern Altay Mountains

中國阿爾泰位于西伯利亞板塊的西南邊緣，主要由花崗巖類侵入巖、火山巖以及中-高級(jí)變質(zhì)巖構(gòu)成。不同學(xué)者(如Windleyetal., 2002; Xiaoetal., 2004, 2008)將中國阿爾泰劃分為幾個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元或地體。這些構(gòu)造單元或地體具有島弧/俯沖帶的特征，并且從北往南逐漸變年輕(劉偉，1996; Liuetal., 2012a; Xiaoetal., 2008)。阿爾泰花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡(Wangetal., 2006; 童英等，2005，2007)以及阿爾泰南緣早泥盆世康布鐵堡組火山巖的單鋯石U-Pb年齡測(cè)定(Chaietal., 2009; 劉偉等，2010)表明，阿爾泰在早-中古生代具有大陸邊緣巖漿弧的性質(zhì)。劉偉等(2010)對(duì)康布鐵堡組流紋巖做了SIMS鋯石U-Pb年齡測(cè)定以及流紋巖的主微量元素(包括稀土元素)組成測(cè)定，結(jié)果表明，阿爾泰的基底由寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)巖石組成，并且可能存在前寒武紀(jì)微陸塊。泥盆紀(jì)，阿爾泰南緣在瑪爾卡庫里斷裂與卡拉先格爾斷裂之間，形成了沖乎爾、克蘭、麥茲三個(gè)火山-沉積盆地(圖1)，盆地火山巖的主微量元素組成表明，三個(gè)盆地處于活動(dòng)大陸邊緣(劉偉等，2010)。從北西往南東，沖乎爾、克蘭、麥茲三個(gè)盆地所處的構(gòu)造單元性質(zhì)或部位表現(xiàn)出系統(tǒng)差異，早泥盆世火山巖的巖石地球化學(xué)組成也表現(xiàn)出相應(yīng)的變化。上述差異控制了阿爾泰南緣金屬硫化物礦床從西部到中部到東部在成礦元素組合上的變化：北西富Cu-Zn；中部為Fe和Pb-Zn，東部富Pb-Zn。如圖1，三個(gè)盆地均受北西向的區(qū)域斷裂控制，克蘭盆地受阿巴宮-庫爾提斷裂和瓊庫爾斷裂控制，麥茲盆地受巴寨斷裂北、南分支斷裂的控制。上述控盆斷裂向北西發(fā)散，向南東呈收斂的趨勢(shì)。

3　礦床地質(zhì)和巖相學(xué)

薩吾斯鉛鋅礦床位于麥茲火山-沉積盆地東部、卡拉先格爾斷裂西側(cè)以及塔木別勒協(xié)爾花崗巖基的東南，地理位置在富蘊(yùn)縣城以北約24km的莫庫爾卓勒附近(圖1、圖2)。礦區(qū)以南是庫衛(wèi)巖群，為一套中深變質(zhì)的結(jié)晶片巖、片麻巖，富含高鋁變質(zhì)礦物(堇青石、紅柱石、硅線石、十字石)，夾變粒巖、石英巖、斜長角閃巖、大理巖(圖2)。礦區(qū)東南蘇普特一帶分布著中泥盆統(tǒng)阿勒泰組，該組地層褶皺形成蘇普特背斜，背斜核部被花崗巖類侵入。礦區(qū)北側(cè)是塔木別勒協(xié)爾花崗巖基的東南部，主要由中粒黑云母二長花崗巖構(gòu)成，其次為中細(xì)?；◢忛W長巖。礦區(qū)褶皺、斷裂發(fā)育，主構(gòu)造線呈北西-南東向，發(fā)育北西向緊閉線性褶皺和壓剪性斷裂，并且疊加北東向張剪性斷裂。

圖2　薩吾斯-蘇普特一帶區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖Fig.2　Geological sketch map of the Sawusi Pb-Zn ore deposit and the Supute area

圖3　康布鐵堡組變流紋巖(a)、變流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r(b)、角礫熔巖(c)以及富鐵錳質(zhì)大理巖(d)Fig.3　Rhyolite (a), rhyolitic crystal tuff (b), brecciated lava (c), and Fe-Mn-rich marble (d)

圖4　薩吾斯矽卡巖的巖相學(xué)特征(a)-石榴黑云矽卡巖由棕紅色圓粒狀石榴子石和細(xì)粒黑云母鱗片構(gòu)成；(b)-鐵閃石矽卡巖主要由白色、灰白色鐵閃石(Gr)組成，含有少量黑云母(Bt)和石榴子石(Gar)，后者呈血紅色、肉紅色，為鐵鋁榴石、錳鋁榴石Fig.4　Photographs of core showing petrographic characteristics of stratiform skarns from the Sawusi deposit(a)-garnet-biotite skarn is composed of pink spheric garnet and biotite blade; (b)-grunerite skarn is dominantly composed of white grunerite (Gr), with small amounts of biotite (Bt) and garnet (Gar). The garnet, red to pink-colored, is almandine and spessartine

礦床范圍內(nèi)產(chǎn)出下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組上亞組和別斯薩拉(托麻爾布拉克)玢巖(圖2)?？挡艰F堡組上亞組以變流紋質(zhì)火山熔巖、角礫熔巖及其火山碎屑巖為主，夾鐵錳鈣質(zhì)沉積巖。如圖3，主要巖性為變流紋巖(a)、變流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r(b)、變流紋質(zhì)含集塊角礫熔巖(c)、流紋斑巖夾富鐵錳質(zhì)大理巖(d)和鐵錳沉積物質(zhì)等。大理巖中含有較多海百合莖化石；在礦床東南，變質(zhì)沉積巖中也見有海百合莖化石。

圖5　薩吾斯層狀矽卡巖的顯微巖相學(xué)特征(a)-鐵閃石(Gr)與碳酸鹽礦物(Cc)、閃鋅礦(Sp)共生，單偏光，樣品SW85；(b)-鐵閃石、閃鋅礦、骸晶狀石榴子石(Gar)以及少量碳酸鹽，單偏光，SW85；(c)-黃鐵礦(Py)、閃鋅礦、黑云母(Bt)以及細(xì)粒鑲嵌碳酸鹽沿著石榴子石的微裂隙分布，反射光，SW82；(d)-顆粒較粗的金屬硫化物(Sf)和黑云母沿著石榴子石的微裂隙分布，但是，一些細(xì)粒金屬硫化物以包裹體的形式星散狀存在于石榴子石中，反射光，SW82Fig.5　Photomicrographs showing petrographic characteristics of stratiform skarn from the Sawusi deposit(a)-grunerite (Gr) coexisting with carbonates (Cc) and sphalerite (Sp), plain light, sample SW85; (b)-grunerite growing around sphalerite and skeletal garnet (Gar) with a regular boundary between them, whereas the sphalerite itself contains carbonate and grunerite inclusions, plain light, SW85; (c)-pyrite (Py), sphalerite, biotite (Bt), and fine-grained carbonates occurring along the micro-fissure within garnet, reflected light, SW82; (d)-whereas the relatively coarse-grained sulfide minerals (Sf) and biotite occur long the micro-fissure within garnet, some fine-grained sulfide minerals as inclusions, reflected light, SW82

別斯薩拉玢巖呈北西西向長條形延伸，長達(dá)7km，寬約1.7km，侵入康布鐵堡組，產(chǎn)狀陡直，巖體內(nèi)外接觸帶除在局部具有輕微的角巖化外，沒有明顯的蝕變現(xiàn)象。巖體主要由石英閃長玢巖和花崗閃長玢巖構(gòu)成。主微量元素投圖判別表明，康布鐵堡組流紋巖和別斯薩拉玢巖形成于活動(dòng)大陸邊緣或島弧環(huán)境(劉偉等，2010)。

薩吾斯鉛鋅礦床產(chǎn)出于康布鐵堡組凝灰?guī)r、流紋巖及其沉積碳酸鹽夾層，顯示出火山-噴流-沉積成礦的特征。另一方面，礦(化)體直接受Ⅰ、Ⅱ號(hào)蝕變帶控制，礦化蝕變類型以矽卡巖化、磁鐵礦化、黃鐵礦化、閃鋅礦化、碳酸鹽化和少量方鉛礦化為主，尤其以石榴黑云矽卡巖(圖4a)和鐵閃石矽卡巖(圖4b)與鉛鋅礦化關(guān)系密切。如圖5a, b，鐵閃石呈暈彩色、淺綠色，晶形呈針柱狀、放射狀和菱形切面，鐵閃石與閃鋅礦、碳酸鹽礦物都具有平直的邊界，圍繞著閃鋅礦以及在閃鋅礦的顆粒間隙生長；另一方面，閃鋅礦中見有鐵閃石和碳酸鹽礦物的包裹體。上述特征表明，閃鋅礦與鐵閃石近于同時(shí)生長。如圖5c, d，顆粒較粗的黃鐵礦、閃鋅礦以及黑云母和細(xì)粒鑲嵌碳酸鹽沿著石榴子石的微裂隙分布；但是，一些顆粒較細(xì)的金屬硫化物以包裹體的形式嵌布于石榴子石中。上述特征表明，石榴子石的生長過程均伴隨著金屬硫化物的沉淀充填。因此，鐵閃石、石榴子石與金屬硫化物礦化是同時(shí)的，鐵閃石的結(jié)晶年齡代表了薩吾斯鉛鋅礦床成礦的年齡。

4　樣品描述和分析方法

從十幾個(gè)鉆孔的大量巖芯中選擇樣品SW85。SW85取自鉆孔ZK1101。如圖4b，SW85非常新鮮，為石榴黑云鐵閃矽卡巖，主要由鐵閃石組成，含少量細(xì)小黑云母鱗片和血紅色、肉紅色石榴子石。鐵閃石粒徑較大，沿長軸最大可達(dá)1mm以上。SW85的顯微巖相學(xué)特征詳見圖5a, b及其巖相學(xué)描述(第3部分)。樣品經(jīng)詳盡的電子探針和X-衍射鑒定。采用磁選、浮選分離鐵閃石，最后在立體顯微鏡下精選，鐵閃石的純度達(dá)到98%以上。

將0.18～0.28mm粒徑的鐵閃石樣品置于稀硝酸(5%)中浸泡2h并用去離子水清洗后，低溫(80℃左右)烘干。將待測(cè)樣品和用于K、Ca、Cl誘發(fā)同位素校正的K2SO4、CaF2、KCl以及標(biāo)準(zhǔn)樣品稱量后，用自制的高純鋁罐包裝，密封于石英玻璃瓶中，將它們送至中國原子能科學(xué)研究院49-2反應(yīng)堆H8孔道進(jìn)行中子照射。照射時(shí)間為23h 55min，快中子通量為2.2386×1018。用于中子通量監(jiān)測(cè)的樣品是我國周口店K-Ar標(biāo)準(zhǔn)黑云母(ZBH-25，年齡為132.7Ma)(周晶等，2008)。照射后的樣品冷置后，在顯微鏡下，以每個(gè)樣品倉約幾顆到十幾顆的顆粒數(shù)分別轉(zhuǎn)移到樣品倉中，密封去氣之后，裝入系統(tǒng)。

樣品測(cè)試由北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室全時(shí)標(biāo)全自動(dòng)高精度高靈敏度激光40Ar/39Ar定年系統(tǒng)完成。測(cè)定采用聚焦激光對(duì)單顆?；蚨囝w粒的樣品進(jìn)行一次性熔融。激光束斑直徑為0.5mm，激光功率在5s內(nèi)逐漸增加到1.0～3.5W，然后持續(xù)熔樣釋氣40s。系統(tǒng)分兩個(gè)階段使用兩個(gè)鋯鋁泵對(duì)釋出氣體純化，第一階段純化時(shí)間180s，第二階段60s。通過測(cè)量已知摩爾數(shù)的空氣對(duì)五個(gè)氬同位素(40Ar、39Ar、38Ar、37Ar、36Ar)質(zhì)量歧視進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，進(jìn)行校正，D值為1.00355±0.00002?；鶞?zhǔn)線和五個(gè)氬同位素均使用電子倍增器進(jìn)行13個(gè)循環(huán)測(cè)量。以電流強(qiáng)度測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度，信號(hào)強(qiáng)度以nA為單位記錄。測(cè)量已知摩爾數(shù)的空氣的氬同位素信號(hào)強(qiáng)度，獲得系統(tǒng)在電子倍增器單位增益下的絕對(duì)靈敏度為2.394×10-18moles/nA。通過絕對(duì)靈敏度可以將氬同位素信號(hào)強(qiáng)度由nA換算為摩爾。電子倍增器增益(與法拉第杯測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的比值)為3000～4000倍。整個(gè)設(shè)備的平均本底水平為：40Ar=0.00301804±0.000150622，39Ar=0.0000218432±0.00000134457，38Ar=0.00000143146±0.00000063684，37Ar=0.00000870990±0.000000652602，36Ar=0.0000171280±0.000000940753。

系統(tǒng)測(cè)試過程、原始數(shù)據(jù)處理、模式年齡和等時(shí)線年齡的計(jì)算均采用美國加州大學(xué)伯克利地質(zhì)年代學(xué)中心Alan L. Denio博士編寫的“MASS SPEC(V.7.665)”軟件自動(dòng)控制。

5　分析結(jié)果

鐵閃石樣品SW85的激光40Ar/39Ar測(cè)年結(jié)果見表1和圖6。劉秀金等(2011)對(duì)SW85做了10個(gè)電子探針分析，CaO含量介于0.16%～0.44%，平均為0.23%，K2O含量介于0.00%～0.03%，平均為0.01%，K/Ca比值介于0.00～0.12，平均值為0.05。SW85的K2O、CaO含量以及K/Ca比值都很低。由于SW85的K含量很低，導(dǎo)致40Ar*%(放射性成因40Ar的百分比例)較低(表1)。雖然CaO含量低，但是，由于K2O含量更低，K/Ca比值低于1，應(yīng)估計(jì)中子照射的影響。由于43Ca (n, α)和44Ca (n,nα)原子反應(yīng)的干擾，導(dǎo)致40Ar有略微過剩、表觀年齡偏老(圖6b)，40Ar/36Ar初始比值(316±8)(圖6a)相對(duì)大氣的比值(295.5; Faure, 1986)偏高。但是，如表1，SW85的37Ar含量低，由于CaO含量低，通過40Ca (n, α)原子反應(yīng)對(duì)37Ar的干擾有限，通過43Ca (n,α)和44Ca (n,nα)原子反應(yīng)對(duì)40Ar的干擾更加有限，比40Ca (n, α)原子反應(yīng)對(duì)37Ar的干擾影響小了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因而，等時(shí)線年齡仍有意義(圖6a)。另一方面，如表1，40Ar和39Ar測(cè)定值高于本底2個(gè)數(shù)量級(jí)，36Ar測(cè)定值高于本底1個(gè)數(shù)量級(jí)以上，也說明等時(shí)線年齡的可靠性(圖6a)。

圖6　鐵閃石樣品SW85的激光Ar-Ar等時(shí)線(a)和40Ar/39Ar表觀年齡的概率統(tǒng)計(jì)圖(b)Fig.6　Laser Ar-Ar isochron (a) and 40Ar/39Ar age probability distribution (b) of grunerite from sample SW85

6　討論

6.1　鐵閃石40Ar/39Ar定年的意義

礦物的40Ar/39Ar同位素年齡不是它的結(jié)晶年齡，而是代表了礦物溫度低于Ar同位素封閉溫度以來所經(jīng)歷的時(shí)間。根據(jù)礦物的形成環(huán)境及其熱歷史，其40Ar/39Ar同位素年齡與結(jié)晶年齡的關(guān)系頗不相同。第一種情形：由于剝蝕或構(gòu)造作用，礦物形成后從地下深處被帶到地表或淺處，緩慢冷卻。在此情形下，40Ar/39Ar同位素年齡反映了該礦物抵達(dá)某一深度(對(duì)應(yīng)于其Ar同位素體系的封閉溫度)后的時(shí)間間隔，它小于其結(jié)晶年齡。鑒于這一特點(diǎn)，礦物的40Ar/39Ar同位素年齡常被用來研究構(gòu)造隆升歷史(如龔俊峰等，2008)、變形年代(Mulchetal., 2005)和俯沖-折返歷史(Federicoetal., 2005)。第二種情形：巖漿噴發(fā)到地表或巖墻侵入于地殼淺處，然后迅速冷卻到Ar同位素封閉溫度以下。巖漿噴發(fā)或侵入的年齡與礦物的Ar同位素封閉年齡非常接近，在誤差范圍內(nèi)一致，礦物或全巖的40Ar/39Ar同位素年齡被認(rèn)為代表了巖漿噴發(fā)或巖墻侵入的時(shí)限(Nicolaysenetal., 2000; Zhuetal., 2004a, b；Gibsonetal., 2006; 周晶等，2008)。第三種情形：除了少量形成于深成環(huán)境巖漿接觸帶附近的金礦床和斑巖型礦床外，熱液礦床和矽卡巖礦床的溫度都很少達(dá)到600℃(如，Hedenquist and Lowenstern, 1994; Muelleretal., 2004)。根據(jù)流體包裹體均一化溫度測(cè)定和矽卡巖礦物的Fe-Mg交換溫度計(jì)估算，矽卡巖礦床的形成溫度一般介于350～530℃(如，Shelton, 1983; Luetal., 2003)。Liebenetal. (2000)和Forsteretal. (2004)分別對(duì)矽卡巖礦床的鉀長石和白云母進(jìn)行了40Ar/39Ar測(cè)年。這兩類礦物由于K含量高，39Ar摩爾量和40Ar*%(放射性成因Ar的百分比例)高，易于給出高精度的年齡數(shù)據(jù)。但是，這兩類礦物的Ar同位素封閉溫度相對(duì)較低或較寬：云母類的封閉溫度在345～280℃范圍內(nèi)變化，鉀長石的封閉溫度變化于150～300℃ (McDougall and Harrison, 1999)。兩類礦物的Ar同位素封閉溫度低于矽卡巖礦床或相當(dāng)于其晚期熱液階段的溫度，它們的年齡可能晚于矽卡巖礦床的年齡。其次，云母和鉀長石并不是矽卡巖的標(biāo)型礦物，這降低了兩類礦物40Ar/39Ar測(cè)年對(duì)于矽卡巖礦床定年的意義。閃石類的Ar同位素封閉溫度在578～490℃范圍內(nèi)變化(Harrison, 1982；桑海清等，1996)，與矽卡巖礦床的形成溫度范圍一致，因而，閃石類的40Ar/39Ar年齡代表了矽卡巖礦床形成的年齡。

如圖4b，在樣品SW85中，鐵閃石占80%以上。如圖5a, b，SW85的鐵閃石晶形發(fā)育、粒徑較大，與石榴子石、碳酸鹽、金屬硫化物等具有簡單平直的邊界，內(nèi)部不含礦物和流體包裹體。上述特征表明SW85鐵閃石代表了一個(gè)相對(duì)簡單均一的系統(tǒng)；盡管它是低K礦物，運(yùn)用高精度、高靈敏度的激光40Ar/39Ar定年方法仍有可能給出有效的年齡。

6.2　鐵閃石40Ar/39Ar定年對(duì)于薩吾斯鉛鋅礦床成因的約束

薩吾斯鉛鋅礦床黑云石榴鐵閃矽卡巖的40Ar/39Ar年齡(412±15Ma)與鉛鋅礦的賦存巖石——康布鐵堡組流紋巖的SIMS鋯石U-Pb年齡(401±2.7Ma)以及別斯薩拉玢巖的SIMS鋯石U-Pb年齡(401±3.1Ma)(劉偉等，2010)在誤差范圍內(nèi)一致，表明矽卡巖和鉛鋅礦的形成與康布鐵堡組流紋質(zhì)火山巖及其碎屑巖的噴發(fā)、沉積是同時(shí)的，成因上密切相關(guān)。矽卡巖呈層狀產(chǎn)出，局限于康布鐵堡組凝灰?guī)r及其鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽夾層的范圍內(nèi)；石榴子石為鐵鋁榴石、錳鋁榴石，閃石為鐵閃石，缺失透輝石、鈣鐵輝石，表明礦床形成于海底或地表近地表的氧化環(huán)境。巖漿侵入鈣質(zhì)圍巖形成的矽卡巖受接觸帶控制，呈囊狀、透鏡狀和不規(guī)則狀，在礦物組合上以鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、透輝石/鈣鐵輝石為特征(Liebenetal., 2000)，閃石為角閃石(Meinertetal., 2003)。接觸交代矽卡巖礦床是后成礦床，它晚于巖漿侵入體的圍巖。因而，作者認(rèn)為薩吾斯鉛鋅礦床是一個(gè)與康布鐵堡組流紋質(zhì)火山噴發(fā)-淺成侵入有關(guān)的噴流-沉積礦床。在別斯薩拉玢巖淺侵位提供的熱量驅(qū)動(dòng)下，熱液流體對(duì)流，廣泛淋濾流紋質(zhì)火山巖和火山碎屑巖中的成礦物質(zhì)，攜帶成礦物質(zhì)的熱液流體在有利部位沉淀。同時(shí)，凝灰?guī)r及其沉積碳酸鹽夾層發(fā)生不同程度的雙向交代，形成了黑云石榴鐵閃矽卡巖。

6.3　阿爾泰南緣早泥盆世火山-沉積盆地的成生時(shí)代和機(jī)制

在～400Ma時(shí)期，中國阿爾泰發(fā)生了廣泛的花崗巖類深成巖漿活動(dòng)(Wangetal., 2006; 童英等，2005，2007)，在阿爾泰南緣，發(fā)生了強(qiáng)烈的酸性火山噴發(fā)(劉偉等，2010)?；◢弾r和流紋巖共同構(gòu)成了阿爾泰南緣的大陸邊緣巖漿弧。本研究對(duì)薩吾斯鉛鋅礦鐵閃石40Ar/39Ar的年齡測(cè)定表明，～412Ma也是阿爾泰南緣的麥茲盆地甚至克蘭、沖乎爾三個(gè)火山-沉積盆地Fe、Pb-Zn火山-噴流成礦的時(shí)期。阿爾泰南緣的同生基底斷裂，控制了三個(gè)盆地的成生發(fā)展以及火山-噴流成礦，因此，薩吾斯鉛鋅礦床鐵閃石的40Ar/39Ar年齡，不僅說明其時(shí)阿爾泰南緣屬于活動(dòng)陸緣的局部拉張性質(zhì)，也可以對(duì)麥茲盆地同生基底斷裂的成生歷史給出約束。

層狀矽卡巖并不限于薩吾斯礦床，在麥茲、克蘭火山-沉積盆地中廣泛發(fā)育(王京彬等，1998)，如石榴黑云矽卡巖、石榴鐵閃矽卡巖、綠簾鐵閃石/透閃石巖、綠簾石榴石巖、磁鐵白云綠簾大理巖、石榴角閃綠簾石巖等。這些矽卡巖與火山-沉積巖呈整合產(chǎn)出，紋層和層理發(fā)育，由石榴子石、方解石、鐵閃石/透閃石、微粒石英、角閃石、綠簾石以及磁鐵礦或少量黃鐵礦構(gòu)成層紋、條帶。單個(gè)層紋的厚度可小于1mm，平行穩(wěn)定延伸。層狀矽卡巖的產(chǎn)出遠(yuǎn)離花崗巖類接觸帶，但是，緊靠盆地的同生基底斷裂，產(chǎn)于鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽巖夾凝灰?guī)r，或凝灰?guī)r夾鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽巖條帶，或兩者互層。在大理巖中沒有明顯的矽卡巖化交代蝕變。因此，阿爾泰南緣早泥盆世康布鐵堡組中廣泛分布的層狀矽卡巖不是中酸性巖漿巖侵入碳酸鹽巖形成的接觸交代矽卡巖，也不是區(qū)域變質(zhì)作用中形成的粗粒矽卡巖。早泥盆世康布鐵堡期，沿著同生基底斷裂，不斷有高溫灼熱的氣液噴出，提高了局部水體溫度，形成高溫?zé)崴Ｒ愿邷責(zé)崴疄槊浇?，凝灰?guī)r中的Si、Al、K和一部分Fe，與鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽巖中的Mn、Ca和一部分Fe發(fā)生雙向滲透交代；但是，滲透交代的尺度局限于幾個(gè)厘米即地層層理的尺度，遠(yuǎn)小于接觸交代矽卡巖的幾米到幾十米的尺度(劉秀金等，2011; Liuetal., 2012b)。層狀矽卡巖與富鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、鈉質(zhì)巖共生，層狀矽卡巖中常產(chǎn)出較多赤鐵-磁鐵礦巖類，后者含有硫化物。王京彬等(1998)認(rèn)為上述巖(礦)石都是熱水沉積產(chǎn)物。

由于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊的推錯(cuò)，阿爾泰南緣的一些北西向活動(dòng)基底斷裂發(fā)生右行走滑，在瑪爾卡庫里斷裂與卡拉先格爾斷裂之間，形成活動(dòng)陸緣裂陷盆地，即麥茲、克蘭、沖乎爾三個(gè)火山-沉積盆地。

如圖1，阿巴宮-庫爾提斷裂和瓊庫爾斷裂為克蘭盆地的控盆斷裂, 控制著泥盆系地層的分布，尤其阿巴宮-庫爾提斷裂控制著下泥盆統(tǒng)康布鐵堡組的分布，鐵米爾特Fe、Pb-Zn和阿巴宮Fe、Pb-Zn礦床均產(chǎn)出于阿巴宮斷裂以南。上述特征說明阿巴宮-庫爾提斷裂在早泥盆世具有同生斷裂性質(zhì)。

如圖1，巴寨斷裂控制了麥茲盆地的成生發(fā)展，巴寨斷裂形成北、南兩個(gè)分支斷裂，兩者呈現(xiàn)在北西發(fā)散、往南東收斂的趨勢(shì)。北分支斷裂控制了康布鐵堡組下亞組和蒙庫鐵礦，南分支斷裂控制了康布鐵堡組上亞組和可可塔勒、薩吾斯鉛鋅礦。因而，巴寨斷裂是從北西端向南東發(fā)展而成的。巴寨斷裂的空間排列及其發(fā)展順序，反映出剪性斷裂旁側(cè)的羽狀張剪性斷裂的特征。實(shí)際上，控制克蘭盆地的阿巴宮-庫爾提斷裂和瓊庫爾斷裂往南東收斂，在克蘭盆地以東聚合。這兩條斷裂也表現(xiàn)出羽狀張剪性斷裂的性質(zhì)，它們也可能是從北西向南東發(fā)展而成的。早泥盆世早期，麥茲盆地北西部強(qiáng)烈斷陷，充填了康布鐵堡組下亞組細(xì)碧角斑巖，伴隨著蒙庫鐵礦床的海底噴流沉積成礦。早泥盆世晚期，巴寨北分支斷裂的北東盤以及蒙庫鐵礦抬升，南分支斷裂的南西盤下降，同時(shí)，在南分支斷裂的東北側(cè)薩吾斯一帶也發(fā)生沉降，形成康布鐵堡組上亞組富鉀質(zhì)的酸性火山噴發(fā)沉積和鉛-鋅成礦(可可塔勒和薩吾斯)。

7　結(jié)論

麥茲盆地東部的薩吾斯鉛鋅礦床直接受石榴黑云矽卡巖和鐵閃石矽卡巖控制。矽卡巖呈層狀產(chǎn)出，局限于早泥盆世康布鐵堡組凝灰?guī)r及其鐵錳鈣質(zhì)碳酸鹽夾層的范圍內(nèi)。用于測(cè)年的鐵閃石樣品與石榴子石、碳酸鹽礦物和閃鋅礦不呈復(fù)雜交生，代表了簡單均一的系統(tǒng)。因此，盡管鐵閃石是低K礦物，運(yùn)用高精度、高靈敏度的激光40Ar/39Ar定年方法仍然給出了有效的年齡。鐵閃石的40Ar/39Ar年齡為412±15Ma，與康布鐵堡組流紋巖和別斯薩拉玢巖的SIMS鋯石U-Pb年齡在誤差范圍內(nèi)一致，表明矽卡巖和鉛鋅礦的形成與康布鐵堡組火山巖及其碎屑巖的噴發(fā)、沉積是同時(shí)的。矽卡巖主要由鐵鋁榴石、錳鋁榴石和鐵閃石構(gòu)成，缺失透輝石、鈣鐵輝石。層狀矽卡巖的年齡和礦物組合表明，薩吾斯鉛鋅礦床是一個(gè)火山噴流-沉積礦床。

致謝感謝兩位匿名審稿人的審閱。

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