張志穎,孫豐月,王啟,孟慶鵬

吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

0 引言

青海省東昆侖成礦帶是中國(guó)非常重要的一個(gè)金屬成礦帶，近些年，在該成礦帶上相繼發(fā)現(xiàn)了許多具有巨大找礦潛力的斑巖型金屬礦床[1-8]。莫河下拉銀多金屬礦區(qū)位于祁漫塔格山北坡，是東昆侖成礦帶上近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)較大的斑巖型礦床。青海省地球化學(xué)勘查技術(shù)研究院于1997年對(duì)該礦床展開區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，并在該區(qū)域圈出了一個(gè)異常點(diǎn)。2000年以來(lái)，青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)勘查院在該區(qū)域展開了多項(xiàng)地質(zhì)工作(物化探、槽探及鉆探等)，發(fā)現(xiàn)深部有多個(gè)銀多金屬礦體及銅礦體，且于2011年的鉆孔11MZK08中363～465 m處見(jiàn)到厚達(dá)十余米的黃銅礦化斑巖體，進(jìn)一步證明了該礦床深部找礦的潛力。前人對(duì)礦區(qū)的研究主要分為兩個(gè)階段，第一階段主要是在礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征描述的基礎(chǔ)上對(duì)其成因進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)[9]，研究程度相對(duì)較低；第二階段是許慶林等[10]相對(duì)系統(tǒng)地研究礦區(qū)隱伏成礦花崗斑巖體，并推斷出該礦床的主成礦期為印支晚期。前人對(duì)礦區(qū)的研究主要集中在成礦期巖體上，對(duì)礦區(qū)成礦期以前的巖體研究較少，因此對(duì)于礦區(qū)成礦期以前的巖體及地球動(dòng)力學(xué)背景認(rèn)識(shí)相對(duì)缺乏。本文對(duì)礦區(qū)平硐口花崗斑巖體的成巖時(shí)代、巖漿源區(qū)、形成的構(gòu)造背景展開探討，以期更清楚地揭露礦床主成礦期以前該礦床的地球動(dòng)力學(xué)背景，進(jìn)一步推動(dòng)該礦床的勘查和研究。

1 地質(zhì)概況及樣品特征

研究區(qū)位于格爾木市烏圖美仁鄉(xiāng)西南80 km處(圖1)，其地理坐標(biāo)位置為36°47′20″N～36°50′05″N；92°16′42″E～92°24′16″E。礦區(qū)所屬的昆侖山造山帶是中國(guó)中央造山帶的一個(gè)重要組成部分，該造山帶被阿爾金左行走滑斷裂錯(cuò)斷，形成了東、西兩個(gè)部分，分別稱之為東、西昆侖造山帶。東昆侖造山帶大地構(gòu)造位置位于柴達(dá)木盆地以南，巴顏喀拉以北，阿爾金走滑斷裂以東。東昆侖造山帶的大地構(gòu)造背景較為復(fù)雜，不同的學(xué)者從不同角度出發(fā)，對(duì)東昆侖造山帶的構(gòu)造劃分提出了各自的方案[11-13]。筆者采用孫豐月等[14]的劃分方案，認(rèn)為東昆侖造山帶被東昆北、東昆中、東昆南3條近東西向且平行展布的大型斷裂所割裂，將東昆侖造山帶分割為最北端的東昆北弧后裂陷帶、中部的東昆中基底隆起和東昆南復(fù)合拼貼帶以及最南端的巴顏喀拉構(gòu)造帶四個(gè)部分。

1.第四系；2.上泥盆統(tǒng)牦牛山組；3.古元古界白沙河巖組；4.鉀長(zhǎng)花崗巖；5.二長(zhǎng)花崗巖；6.閃長(zhǎng)巖；7.閃長(zhǎng)巖脈；8.花崗巖脈；9.閃長(zhǎng)玢巖脈；10.輝長(zhǎng)巖脈；11.角閃巖脈；12.銅礦體及編號(hào)；14.銀礦體及編號(hào)；15.鋅礦化體；16.斷層及編號(hào)；17.性質(zhì)不明斷層；18.鉆孔機(jī)編號(hào)；19.勘探線及編號(hào)；20.平硐口花崗斑巖取樣位置.圖1 莫河下拉銀多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch map of Mohexiala silver polymetallic deposit

研究區(qū)內(nèi)主要出露的地層有：①古元古界白沙河巖組，在礦區(qū)內(nèi)大面積出露，主要巖性為混合巖、薄層大理巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖等；②上泥盆統(tǒng)牦牛山組，主要巖性為中偏酸性熔結(jié)凝灰?guī)r；③第四系。研究區(qū)發(fā)育F1～F5共5 條規(guī)模較大的斷裂(圖1)，斷裂寬度為1～10 m不等，且斷裂整體多為NW-NNW走向。斷裂帶內(nèi)巖石大多呈破碎狀，且發(fā)育大量的中酸性巖漿巖和很多細(xì)小的巖脈。帶內(nèi)發(fā)育有黃鐵礦化、褐鐵礦化及硅化等礦化蝕變現(xiàn)象。

本文研究的花崗斑巖野外巖石樣品風(fēng)化面呈灰褐色，新鮮面呈肉紅色，具有斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶主要為石英和鉀長(zhǎng)石(圖2a)。鏡下觀察可知，巖石主要由斑晶(30%±)和隱晶質(zhì)基質(zhì)(70%±)組成，斑晶的主要成分為石英(20%±)和鉀長(zhǎng)石(10%±)組成。石英呈他形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑約為1.0～1.5 mm；鉀長(zhǎng)石呈半自形板狀，發(fā)育卡式雙晶，粒度較小，約為0.6～1.0 mm(圖2b)。

圖2 平硐口花崗斑巖野外及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Field photos and microphotographs of Pingdongkou granite-porphyry

2 樣品分析方法

2.1 鋯石U-Pb定年

本次LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年實(shí)驗(yàn)的分選工作是在河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室采用常規(guī)方法完成。將樣品粉碎，采用電磁法對(duì)其進(jìn)行分選，在雙目鏡下對(duì)樣品進(jìn)行挑選，盡可能挑選出表面光滑、晶型和透明度較好且無(wú)裂縫、無(wú)包裹體的鋯石顆粒，在北京領(lǐng)航公司將挑選出來(lái)的鋯石進(jìn)行制靶，打磨、拋光后，對(duì)其進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像的采集。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測(cè)試分析是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Finnigan Neptune儀器下完成，試驗(yàn)采用的激光剝蝕系統(tǒng)為Newwave UP213，激光束剝蝕直徑為30 μm，最終數(shù)據(jù)的計(jì)算采用ICP-MS-Data程序處理，普通Pb的校正采用Anderson[15]方法，U-Pb諧和圖的繪制采用Isoplot(ver.3.0)。

2.2 主量元素、稀土元素和微量元素

全巖主、微量元素和稀土元素的測(cè)試分析在澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素分析方法為X射線熒光熔片法，實(shí)驗(yàn)儀器為Ax-ios熒光光譜儀(XRF)(荷蘭PAN alytical生產(chǎn))，該儀器分析的各項(xiàng)主量元素分析精度和準(zhǔn)確度均>5%；微量元素和稀土元素分析采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀法(ICP-MS)，將試驗(yàn)樣品倒入HF+HNO3密封溶解，加入Rh內(nèi)標(biāo)溶液后轉(zhuǎn)化為1% HNO3介質(zhì)，本次試驗(yàn)使用的儀器是PEElan 6000型電感耦合等離子質(zhì)譜計(jì)。其分析稀土元素含量的誤差<7%，微量元素含量的誤差<10%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

為限定莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖的形成時(shí)代，本文對(duì)花崗斑巖樣品進(jìn)行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年實(shí)驗(yàn)。所選鋯石在陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3)上呈現(xiàn)為寬板狀和柱狀，粒徑約為100 μm，自形程度較好，且具有較為清晰的震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，結(jié)合樣品Th/U的比值為0.52～0.93(全部>0.4)，符合巖漿成因鋯石特征[16-18]。根據(jù)鋯石年齡諧和圖(圖4)，16個(gè)樣品測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)年齡一致性較好(圖4)，206Pb/238U年齡為365～376 Ma之間(表1)，加權(quán)平均年齡為371.6±2.9 Ma(MSWD=0.21)。由此可知，該礦區(qū)平硐口花崗斑巖體的巖漿結(jié)晶年齡為晚泥盆世。

圖3 平硐口花崗斑巖中部分鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 CL images of zircons from Pingdongkou granite-porphyry

圖4 平硐口花崗斑巖LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from Pingdongkou granite-porphyry

3.2 主量元素

樣品主量元素特征(表2)為：①高硅：SiO2的含量為73.29%～74.15%；②富鐵，且貧鎂、鈣：Fe2O3的含量為2.31%～2.56%，MgO的含量為0.11%～0.13%(Mg#的值為8.6～9.5)，CaO的含量為0.66%～0.99%；③富堿及相對(duì)富鉀： K2O+Na2O的含量為8.31%～8.48%，K2O/Na2O的值為1.78～1.83；④富鋁：Al2O3的含量為12.53%～12.66%，A/CNK的值介于1.0～1.04之間(均>1)。在TAS圖解(圖5)中，樣品均落入花崗巖區(qū)域中。 在K2O-SiO2圖解(圖6a)中，樣品主要落入鉀玄巖系列。在A/NK-A/CNK圖解(圖6b)中，樣品均為過(guò)鋁質(zhì)巖石。

圖5 平硐口花崗斑巖TAS圖[19]Fig.5 TAS diagram of Pingdongkou granite-porphyry

圖6 平硐口花崗斑巖K2O-SiO2(a)和A/NK-A/CNK圖解(b)[20,21]Fig.6 Diagrams of K2O-SiO2(a)and A/NK-A/CNK (b) for Pingdongkou granite-porphyry

3.3 稀土元素

莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖的稀土元素總量變化范圍較小，(∑REE)為367.53×10-6～397.01×10-6(表2)，平均為381.52×10-6，明顯高于地殼平均值。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(圖7a)中可以看出配分曲線明顯右傾，高度富集輕稀土元素(LREE/HREE=19.2～22.06，平均值為21.11)，且輕重稀土元素分餾明顯((La/Yb)N=11.13～12.18，平均值為11.72)。δEu為0.32～0.35，平均值為0.34，呈現(xiàn)較強(qiáng)的Eu負(fù)異常，表明可能與巖漿源區(qū)中的斜長(zhǎng)石殘留有關(guān)。

3.4 微量元素

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7b)中，樣品顯示出非常好的一致性，蛛網(wǎng)圖呈鋸齒狀，明顯富集Rb、Th、La、Ce、Nd、Zr、Sm和Gd等元素，強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、P、Ti等元素，相對(duì)虧損Nb和Ta。

表2 平硐口花崗斑巖主量元素(%)、稀土元素及微量元素(10-6)分析結(jié)果

SAMPLEMHXL-DB-Y1-1MHXL-DB-Y1-2MHXL-DB-Y1-3MHXL-DB-Y1-4MHXL-DB-Y1-5MHXL-DB-Y1-6SiO273.2973.3173.9273.9173.2974.15Al2O312.5312.6412.6612.6512.6412.64Fe2O32.442.562.312.442.542.49CaO0.970.990.910.860.970.66MgO0.130.130.110.130.130.13Na2O2.992.983.032.972.983.03K2O5.325.435.385.435.445.45TiO20.180.180.190.170.180.18MnO0.040.050.040.040.040.04P2O50.0250.0250.0260.0250.0240.025BaO0.020.020.020.020.030.02LOI1.041.020.790.931.040.63Total98.9999.3399.3999.5799.3099.45Mg#9.509.108.609.509.209.40K2O/Na2O1.781.821.781.831.831.80A/CNK1.011.001.011.021.011.04A/NK1.171.171.171.171.171.16K2O+Na2O8.318.418.418.408.428.48Ba291.00290.00297.00269.00294.00268.00Ce168.50180.50179.00167.50172.50172.50Cr20.0010.0020.0020.0020.0020.00Cs2.112.182.402.072.152.12Dy9.749.969.729.289.429.63Er5.465.485.385.245.285.28Eu1.361.431.441.291.311.31Ga20.7021.4021.8021.5022.8021.50Gd11.2011.7011.5010.6010.7010.90Hf10.6010.7011.0010.3010.2010.70Ho1.982.021.961.921.921.92La85.1090.7089.6083.0087.8081.90Lu0.790.780.760.750.760.74Nb16.1016.8017.7016.7017.5017.60Nd68.8073.4074.2068.3069.1073.00Pr18.3519.6019.6518.1018.6519.50Rb180.50191.00202.00195.00203.00194.50Sm12.5513.4513.4012.4012.5013.75Sn6.007.007.007.007.005.00Sr46.5044.8046.3039.2047.2038.00Ta1.201.201.201.201.101.30Tb1.761.791.761.651.671.69Th23.0022.3022.4023.2022.4026.00Tl1.101.101.101.001.001.20Tm0.790.780.770.760.770.79U4.424.473.834.764.084.31V6.005.005.006.006.007.00W2.001.002.002.001.002.00Y47.3050.1051.4050.0053.5049.70Yb5.025.024.994.844.974.96Zr354.00386.00419.00380.00397.00365.00δEu0.340.340.350.340.340.32ΣREE373.05397.01394.48367.53378.70378.37LREE354.66379.08377.29350.59361.86361.96HREE18.3917.9317.1916.9416.8416.41LREE/HREE19.2921.1421.9520.7021.4922.06(La/Yb)N11.4312.1812.1111.5611.9111.13Rb/Sr3.884.264.364.974.305.12Rb/Nb2.622.602.722.862.942.66Nb/Ta13.4214.0014.7513.9215.9113.54Sr/Y0.980.890.900.780.880.76

圖7 平硐口花崗斑巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)Fig.7 Chondirite-normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle-normalized trace elements spider diagrams(b) of Pingdongkou granite-porphyry

4 討論

4.1 巖石成因及巖漿源區(qū)

莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖顯示出高硅富鉀的特征，SiO2含量為73.29%～74.15%(平均含量為73.65%)，與Whalen et al.[22]所總結(jié)的全球典型A型花崗巖SiO2含量平均值(73.81%)基本一致，K2O含量為5.32%～5.45%(平均含量為5.41%)，Na2O含量為2.97%～3.03%(平均含量為3.00%)， K2O/Na2O值為1.78～1.83，A/CNK值為1.00～1.04，均表現(xiàn)為A型花崗巖的特征。結(jié)合巖石類型判別圖解(圖8)，樣品均投在A型花崗巖區(qū)域中。

A型花崗巖作為非造山型花崗巖被提出，研究至今其成因尚存爭(zhēng)議，并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，關(guān)于其成因，國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前已經(jīng)提出了至少9種模式[23]。Frost et al.[24]通過(guò)對(duì)前人成果的整理和研究，系統(tǒng)地總結(jié)出A型花崗主要有3種不同的成因：①長(zhǎng)英質(zhì)地殼部分熔融；②玄武質(zhì)巖漿的分異；③玄武質(zhì)巖漿同化地殼物質(zhì)并發(fā)生分異。

圖8 平硐口花崗斑巖巖石類型判別圖解Fig.8 Discrimination diagrams of rock types for Pingdongkou granite-porphyry

在地球演化之初，隨著地殼和地幔的分離，陸殼逐步發(fā)生演化，K和Rb會(huì)富集到成熟度高的地殼中，而Sr和Ca會(huì)富集到不充分演化的地殼中[25], 故可以用Rb/Sr比值來(lái)記錄巖漿源區(qū)的物質(zhì)性質(zhì)[26]。Taylor et al.[27]經(jīng)過(guò)研究證明，K和Rb會(huì)在地球不斷的演化過(guò)程中向上遷移進(jìn)入硅鋁層，上地幔會(huì)表現(xiàn)出K和Rb虧損的特性，斜長(zhǎng)石中的Ca也會(huì)被Sr所代替。因此，若某花崗巖Rb/Sr比值大，則說(shuō)明該巖漿演化程度很高，其源巖可能主要來(lái)自地殼。Taylor認(rèn)為整個(gè)陸殼的Rb/Sr平均值為0.24，而本文樣品中Rb/Sr比值為3.88～5.12，平均值4.48，遠(yuǎn)高于陸殼的平均值，暗示礦區(qū)平硐口花崗斑巖的物質(zhì)來(lái)源應(yīng)為殼源。

在A/MF-C/MF圖解(圖9a)和nK2O/nNa2O-nCaO/(MgO+nFeOt)圖解(圖9b)中，樣品主要投在變雜砂巖部分熔融的區(qū)域中，少數(shù)樣品落入變泥質(zhì)巖部分熔融的區(qū)域內(nèi)，故可以初步排除巖體為變玄武質(zhì)巖漿熔融的產(chǎn)物。此外在La/Sm-La協(xié)變圖解中，樣品投圖結(jié)果也十分符合部分熔融的趨勢(shì)(圖10)。因此，可以基本排除玄武質(zhì)巖漿分異的成因，從而推斷該套花崗斑巖巖體是長(zhǎng)英質(zhì)地殼部分熔融所形成。

圖9 平硐口A/MF-C/FM圖解(a)和nK2O/nNa2O-nCaO/(MgO+nFeOt)圖解(b)[28,29]Fig.9 A/MF-C/FM(a) and nK2O/nNa2O-nCaO/(MgO+nFeOt) (b)diagram for Pingdongkou granite-porphyry

4.2 構(gòu)造背景

國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為A型花崗巖是伸展環(huán)境的一種重要巖石學(xué)標(biāo)志[31]，但不同的伸展背景、伸展規(guī)模和深度差異下形成的A型花崗巖通常具有不同的特征。因此，前人根據(jù)A型花崗巖的構(gòu)造環(huán)境不同，將其進(jìn)行了多種分類。其中以Eby的分類方法最為廣大學(xué)者接受，Eby[32]認(rèn)為不同的伸展環(huán)境背景下形成的A型花崗巖可以分為板內(nèi)裂谷(A1型)和后碰撞伸展(A2型)兩個(gè)亞類。本文所研究的巖體在Eby提出的A型花崗巖亞類判別圖(圖11)中，均落入A2區(qū)域內(nèi)，暗示該巖體形成于造山后的伸展環(huán)境。在花崗巖類形成環(huán)境的微量元素Y-Nb判別圖(圖12a)、(Y+Yb)-Rb判別圖(圖12b)中，樣品均落在了板內(nèi)花崗巖區(qū)域。

圖10 平硐口花崗斑巖的La/Sm-La圖解[30]Fig.10 La/Sm versus La plot of Pingdongkou granite-porphyry

綜上，可以判斷莫河下拉銀多金屬礦區(qū)晚泥盆花崗斑巖體是造山后伸展環(huán)境所形成的板內(nèi)A2型花崗巖。

圖11 平硐口花崗斑巖Ce/Nb-Y/Nb圖解(a)和Nb-Y-3Ga三角圖解(b)[31]Fig.11 Ce/Nb versus Y/Nb(a) and Nb-Y-3Ga(b) diagrams for Pingdongkou granite-porphyry

圖12 平硐口花崗斑巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解[33]Fig.12 Tectonic setting discrimination diagrams of Pingdongkou granite-porphyry

莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖體經(jīng)LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡測(cè)定為371.6±2.9 Ma(MSWD=0.21)，屬于海西早期。該礦區(qū)位于祁漫塔格陸塊與柴達(dá)木陸塊的結(jié)合部位，祁漫塔格山北坡，前人認(rèn)為祁漫塔格巖漿系列經(jīng)歷從早古生代S型花崗巖到晚古生代A型花崗巖的連續(xù)演化，并在早泥盆世進(jìn)入后碰撞環(huán)境[34]；中-晚泥盆世祁漫塔格巖漿系列由志留紀(jì)-早泥盆世的碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹笤焐缴煺弓h(huán)境[35]，而筆者研究的礦區(qū)晚泥盆世花崗斑巖體的形成環(huán)境經(jīng)過(guò)微量元素投圖論證為后造山伸展環(huán)境，與前人結(jié)論一致。丁清峰[36]認(rèn)為在加里東末期，萬(wàn)寶溝大洋玄武巖高原和苦海古陸已經(jīng)拼貼到柴達(dá)木地塊南緣，所以到海西早期，東昆侖正處于拼貼后的伸展環(huán)境。綜上所述，筆者認(rèn)為莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖體是在萬(wàn)寶溝大洋玄武巖高原和苦海古陸拼貼到柴達(dá)木地塊南緣后的伸展環(huán)境下形成的。

5 結(jié)論

(1)莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年為371.6±2.9 Ma(MSWD=0.21)，屬于晚泥盆世，早于礦區(qū)主要成礦時(shí)代。

(2)莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖具有高硅、富鐵鋁、相對(duì)富鉀、貧鎂鈣的特征，屬于過(guò)鋁質(zhì)的鉀玄巖系列巖石，明顯富集Rb、Th、La、Ce、Nd、Zr、Sm和Gd等元素、強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、P、Ti等元素，相對(duì)虧損Nb和Ta；巖石元素地球化學(xué)特征顯示巖石為A2型花崗巖，是長(zhǎng)英質(zhì)地殼部分熔融所形成的產(chǎn)物。

(3)莫河下拉銀多金屬礦區(qū)平硐口花崗斑巖成巖成礦的構(gòu)造背景為東昆侖海西早期萬(wàn)寶溝大洋玄武巖高原與苦海古陸拼貼后的后碰撞伸展環(huán)境。