王核 高昊 王賽蒙 閆慶賀 王振宏 黃亮 秦艷

1. 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640

2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

3. 廣東省有色地質(zhì)勘查院，廣州 510089

在日益嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)下，碳減排成為了全球重要國(guó)家形成的共識(shí)。2020年9月，隨著我國(guó)“雙碳”(碳達(dá)峰、碳中和)目標(biāo)的提出，清潔能源的發(fā)展成為重中之重。鋰(Lithium)是自然界中最輕的金屬元素，于1817年被瑞典化學(xué)家Johan August Arfwedson在一種稀有巖石中發(fā)現(xiàn)。鋰作為地球?qū)崿F(xiàn)低碳化的關(guān)鍵元素，被稱為“推動(dòng)世界進(jìn)步的重要能源元素”，其合金及化合物在儲(chǔ)能材料、絕熱材料、潤(rùn)滑劑、輕質(zhì)合金、航空航天等領(lǐng)域具有重要的用途(陳婷等, 2007; Sovacooletal., 2020)。中生代以來(lái)，受古特提斯洋閉合的影響，西昆侖地區(qū)巖漿活動(dòng)極為活躍，大量的巖漿帶來(lái)了豐富的稀有金屬元素，形成了如大紅柳灘鋰礦(Yanetal., 2018)、白龍山鋰礦(王核等, 2017; Wangetal., 2020)、雪鳳嶺鋰礦(王核等, 2020)等眾多的偉晶巖型Li、Be、Rb稀有金屬礦床，這些鋰礦主要賦存于前寒武布倫闊勒群和三疊系巴顏喀拉山群中(王核等, 2021)。

肖爾布龍稀有金屬偉晶巖礦點(diǎn)位于西昆侖造山帶西段的新疆阿克陶縣木吉鄉(xiāng)東南方向約25km處，部分已民采。1958年，新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)多條成礦偉晶巖脈，并進(jìn)行了地質(zhì)填圖工作，但至今并未進(jìn)行進(jìn)一步的科研工作。該地區(qū)偉晶巖脈具有與造山帶東段大紅柳灘鋰礦、白龍山鋰礦相似的成礦特征。因此，對(duì)木吉地區(qū)含礦偉晶巖地質(zhì)特征和年代學(xué)進(jìn)行研究，對(duì)建立區(qū)域偉晶巖礦床年代格架、總結(jié)成礦規(guī)律有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西昆侖地區(qū)廣泛分布前寒武紀(jì)地層，主要由西段的布倫闊勒群和東段的甜水海群、賽圖拉群組成，上覆蓋層包括寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)和志留紀(jì)及晚古生代沉積。布倫闊勒群為一套中-深變質(zhì)程度的變質(zhì)巖，變質(zhì)程度可達(dá)角閃巖相-麻粒巖相，具有孔茲巖巖石組合特征，以火山巖、碎屑巖和沉積巖為特征，其中火山巖和火山碎屑巖僅占其總厚度的30%左右，沉積地層約占70%(王愛(ài)國(guó)等, 2004; 計(jì)文化等, 2011;劉文平等, 2013; Huetal., 2016; Zhangetal., 2018; Lietal., 2018; 曲軍峰等, 2021)。巖石組合為淺灰色黑云石英片巖、斜長(zhǎng)黑云石英片巖夾大理巖、十字石榴白云石英片巖、夕線石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、含榴黑云石英片巖及角閃斜長(zhǎng)變粒巖等(王核等, 2020)。1967年新疆區(qū)調(diào)隊(duì)將在木吉-布倫口以及塔什庫(kù)爾干地區(qū)廣泛分布的變質(zhì)巖命名為布倫闊勒巖群(新疆地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1993)。汪玉珍(1985(1)汪玉珍. 1985. 新疆南疆西部1:50萬(wàn)地質(zhì)圖及說(shuō)明書)在經(jīng)過(guò)大量工作后，將該套變質(zhì)巖層稱為布倫闊勒群。盡管已經(jīng)對(duì)西昆侖造山帶的早期古生代構(gòu)造演化進(jìn)行了大量的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究(潘裕生, 1994; Matteetal., 1996; Jiangetal., 2002, 2008)，但關(guān)于布倫闊勒群的具體形成年代和地球動(dòng)力學(xué)背景仍有爭(zhēng)議(計(jì)文化等, 2004, 2011; 張傳林等, 2005 2019; 燕長(zhǎng)海等, 2012; Zhangetal., 2018a)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為布倫闊勒群形成于古元古代，如在西帕米爾地區(qū)的變質(zhì)巖中通過(guò)鋯石U-Pb和全巖Rb-Sr等時(shí)線方法獲得的年齡為2130～2700Ma(潘裕生等, 2000; 王建平, 2008)；孫海田等(2003)對(duì)布倫口湖岸邊的黑云斜長(zhǎng)片麻巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年，獲得2772±177Ma的同位素年齡；韓芳林(2006)獲得布倫口西卡拉瑪混合巖化黑云斜長(zhǎng)片麻巖繼承鋯石年齡2500～650Ma。

西昆侖造山帶廣泛發(fā)育三疊紀(jì)巖漿巖，晚古生代和三疊-侏羅紀(jì)巖漿巖主要產(chǎn)于南昆侖地體和甜水海地體(圖1)，這可能與古特提斯大洋的演化有關(guān)(Pan, 1996)。甜水海地體東段(奇臺(tái)達(dá)板、三十里和三十里西巖體)、中段(阿卡孜巖體)、西段(恰特東、克孜勒介克、布倫口、玉其卡帕巖體)廣泛發(fā)育早中生代I型花崗巖(Jiangetal., 2013; Zhangetal., 2016; 魏小鵬, 2018; Chenetal., 2021)，并分布少量同時(shí)期S型花崗巖和高鎂閃長(zhǎng)巖(魏小鵬等, 2017, 2018; Chenetal., 2021)。Jiangetal.(2013)對(duì)西段的玉其卡帕等巖體進(jìn)行鋯石U-Pb定年，認(rèn)為這些花崗巖形成于中三疊世(243～227Ma)，研究還表明，形成包體的巖漿與其寄主花崗巖漿為同一時(shí)代(233～226Ma)，魏小鵬(2018)玉其卡帕巖體東、西部花崗巖鋯石U-Pb定年也獲得了相似的年齡。Jiangetal.(2013)認(rèn)為甜水海地體與南昆侖地體在中三疊世(～243Ma)發(fā)生碰撞，并導(dǎo)致古特提斯洋的閉合和麻扎-康西瓦縫合帶的形成。張傳林等(2005)綜合分析西昆侖230～240Ma的區(qū)域變質(zhì)事件及同時(shí)期花崗巖構(gòu)造特征，認(rèn)為南昆侖地體與甜水海地體之間的古特提斯洋在240Ma時(shí)發(fā)生向北消減并閉合，同時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓造山運(yùn)動(dòng)。

圖1 西昆侖造山帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Wang et al., 2020; 王核等, 2021修改)1-卡拉瓦拉；2-肖爾布龍；3-霍什塔什；4-達(dá)布達(dá)爾；5-三素；6-塔吐魯溝；7-康西瓦；8-大紅柳灘；9-阿克薩依；10-496鋰礦；11-白龍山；12-雪鳳嶺；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

圖2 肖爾布龍礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Simplified geological map of the Xiaoerbulong deposit

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

肖爾布龍稀有金屬偉晶巖礦區(qū)(圖2)位于新疆阿克陶縣木吉鄉(xiāng)東南方25km，處于西昆侖-喀喇昆侖造山帶的甜水海地塊西段的塔什庫(kù)爾干復(fù)背斜的軸心部分——前寒武紀(jì)隆起上，次一級(jí)構(gòu)造屬于皮拉爾-卡拉瓦拉的倒轉(zhuǎn)背斜的NE翼部分。甜水海地體北邊以麻扎-康西瓦縫合帶為界，南邊以紅山湖-喬爾天山縫合帶為界，走向NW-SE，與西昆侖造山帶整體構(gòu)造格局一致。二十世紀(jì)五、六十年代新疆地質(zhì)局對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了1:10000地形地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)及1:25000地質(zhì)普查工作，圈定出多個(gè)成礦偉晶巖脈群。

肖爾布龍礦區(qū)西部出露二云母花崗巖(圖3a, b)，巖體長(zhǎng)約6～10km，寬約1km，由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母和白云母組成(圖3c)，副礦物為石榴石(圖3d)、磷灰石、鋯石等。斜長(zhǎng)石呈半自形-自形，約占30%～35%，發(fā)育聚片雙晶；鉀長(zhǎng)石呈他形-半自形，約占25%～30%，發(fā)育格子雙晶；石英呈他形，約占20%～25%；黑云母呈他形-半自形片狀，粒徑1～2mm，約占8%～15%；白云母呈他形-半自形片狀，約占2%～5%。在巖體的邊緣或內(nèi)部節(jié)理中可見(jiàn)后期的偉晶巖脈產(chǎn)出，規(guī)模很小，礦化程度較低(圖3a)。

圖3 卡拉瓦拉二云母花崗巖野外及鏡下照片(a)偉晶巖穿插卡拉瓦拉二云母花崗巖;(b)卡拉瓦拉二云母花崗巖手標(biāo)本照片;(c、d)卡拉瓦拉二云母花崗巖鏡下照片.Bt-黑云母；Grt-石榴子石；Kfs-鉀長(zhǎng)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

肖爾布龍礦區(qū)位于卡拉瓦拉巖體東部，地層為黑云母石英片巖，云母石英片巖夾少量黝簾石石英巖及黑云母斜長(zhǎng)片巖中，呈灰色，風(fēng)化面為深褐色-褐黑色，鱗片花崗變晶粒狀結(jié)構(gòu)，具有片理構(gòu)造，巖層傾向NE30°～60°，傾角較陡，50°～80°。黑云母石英片巖礦物成份以石英為主(～57%)，次為黑云母(15%～25%)，斜長(zhǎng)石(10%～15%)；黑云母斜長(zhǎng)片巖中斜長(zhǎng)石達(dá)40%～50%和極少白云母片，副礦物有褐鐵礦、赤鐵礦、磷灰石、電氣石、鋯石、絹云母等。黝簾石石英巖或石英黝簾石片巖中石英(10%～68%)、黝簾石(25%～77%)，另有少量透輝石。

肖爾布龍礦區(qū)3號(hào)脈(圖4)曾被小規(guī)模民采，含礦偉晶巖脈為透鏡狀(圖5a)，產(chǎn)狀大致為65°∠65°～75°，中部膨脹變大(最厚)，脈長(zhǎng)42.5m，寬2.5～8.0m，平均5.9m，具有典型的偉晶巖內(nèi)部分帶的特征，從外向內(nèi)可分為四個(gè)結(jié)構(gòu)帶：黑色電氣石細(xì)晶巖帶、中-粗粒偉晶巖帶(圖5b)、葉鈉長(zhǎng)石-白云母-石英帶、葉鈉長(zhǎng)石-石英-鋰輝石帶(圖4)，鋰鈹?shù)V化體位于中部的葉鈉長(zhǎng)石-石英-鋰輝石帶(圖5c)，揀塊樣分析，Li2O品位1.58%～2.96%。主要礦石礦物為綠柱石、鋰輝石，少量鈮鉭鐵礦、錫石。其中綠柱石呈淺黃色白色(圖5d)，一般直徑約5～8cm，長(zhǎng)軸約8～20cm。

圖4 肖爾布龍3號(hào)脈礦點(diǎn)地質(zhì)簡(jiǎn)圖1-第四系；2-布倫闊樂(lè)群黑云母石英片巖；3-鋰鈹?shù)V體(葉鈉長(zhǎng)石-石英-鋰輝石帶)；4-葉鈉長(zhǎng)石-白云母-石英集合體帶；5-中-粗粒偉晶巖帶；6-黑色電氣石細(xì)晶巖帶；7-石英脈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

圖5 肖爾布龍3號(hào)脈野外照片(a) 3號(hào)偉晶巖脈采坑; (b)中-粗粒偉晶巖帶與黑色電氣石細(xì)晶巖帶; (c)葉鈉長(zhǎng)石-石英-鋰輝石帶中的綠柱石；(d)鋰輝石. Ab-鈉長(zhǎng)石；Brl-綠柱石；Spd-鋰輝石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 樣品及分析方法

3.1 樣品描述

采集卡拉瓦拉二云母花崗巖巖體東南部相對(duì)新鮮的花崗巖樣品用于鋯石U-Pb定年；采自肖爾布龍礦區(qū)的3號(hào)偉晶巖脈樣品用于鋯石和鈮鉭鐵礦U-Pb定年。將進(jìn)行年代學(xué)分析的花崗巖與偉晶巖樣品破碎至40～60目，在雙目顯微鏡下精心挑選出顆粒完整、無(wú)裂隙的鋯石、鈮鉭鐵礦。將挑選出的二種礦物黏在載玻片上并放上PVC環(huán)，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑混合后注入PVC環(huán)中，固化后打磨拋光至露出一個(gè)光潔平面然后進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)以及鈮鉭鐵礦的背散射(BSE)照相，結(jié)合這些圖像選擇適宜的測(cè)試點(diǎn)位及進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)解釋。

3.2 LA-ICP-MS鋯石定年

鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年測(cè)試由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)和成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。儀器采用美國(guó)Resonetics公司生產(chǎn)的RESOlution M-50激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a型的ICP-MS聯(lián)機(jī)。用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(1062.4±0.8Ma，Wiedenbecketal., 1995)和Plesovice(337±0.37Ma，Slámaetal., 2008)作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每5個(gè)待測(cè)樣品插入測(cè)試兩次標(biāo)樣91500，所測(cè)元素激光斑束直徑為29μm，頻率為8Hz。普通鉛計(jì)算按Andersen(2002)的3D坐標(biāo)法進(jìn)行校正，元素含量用美國(guó)國(guó)家標(biāo)樣技術(shù)研究院的人工合成硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610為外標(biāo)(Pearceetal., 1997; Gaoetal., 2002)，29Si作為內(nèi)標(biāo)校正，每10個(gè)樣品測(cè)試兩次NIST SRM610。數(shù)據(jù)處理使用軟件ICPMSDataCal 10.1(Liuetal., 2008, 2010)，鋯石的諧和年齡圖繪制和加權(quán)平均年齡計(jì)算采用軟件Isoplot 3.0(Ludwig, 2003)。

3.3 LA-ICP-MS鈮鉭鐵礦定年

鈮鉭鐵礦LA-ICP-MS U-Pb定年測(cè)試于南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。通過(guò)聯(lián)用GeoLas PLUS 193nm準(zhǔn)分子ArF激光燒蝕系統(tǒng)與Agilent 7500a四極桿ICP-MS儀器進(jìn)行測(cè)試，激光束斑直徑為43μm，頻率為4Hz。采用Coltan139作為外標(biāo)，其U-Pb年齡為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)。元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)樣技術(shù)研究院的人工合成硅酸鹽標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610為外標(biāo)(Pearceetal., 1997; Gaoetal., 2002)，29Si作為內(nèi)標(biāo)校正。數(shù)據(jù)處理使用軟件ICPMSDataCal 10.1(Liuetal., 2008, 2010)，鈮鉭鐵礦的諧和年齡圖繪制和加權(quán)平均年齡計(jì)算使用軟件Isoplot 3.0(Ludwig, 2003)。

3.4 鋯石Lu-Hf同位素分析

鋯石Hf同位素測(cè)試分析在同位素國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。實(shí)驗(yàn)儀器為Neptune Plus MS-ICP-MS和Research Resolution M50激光燒蝕系統(tǒng)。

鋯石Hf同位素測(cè)試時(shí)，向氣流中引入少量水蒸氣，可以提高M(jìn)C-ICP-MS對(duì)Hf 40%的靈敏度(Zhangetal., 2021)，激光束斑直徑為45μm，頻率為6Hz。每個(gè)分析由300個(gè)循環(huán)組成，每個(gè)循環(huán)的積分時(shí)間為0.131s。前20s用于在激光束關(guān)閉的情況下檢測(cè)氣體空白，然后是30s的激光燒蝕用于在激光束打開的情況下收集樣品信號(hào)。173Yb和175Lu用于校正176Yb和176Lu對(duì)176Hf的等壓干擾。校正中使用的176Yb/173Yb 和176Lu/175Lu的自然比值分別為0.79381(Segaletal., 2003)和0.02656(Wuetal., 2006)。Yb的質(zhì)量偏差是根據(jù)測(cè)得的173Yb/171Yb和自然比1.13268計(jì)算得出的，假設(shè)Lu的質(zhì)量偏差與Yb的質(zhì)量偏差相同。176Hf/177Hf的質(zhì)量偏差按指數(shù)規(guī)律歸一化為179Hf/177Hf=0.7325(張亞峰等, 2015)。對(duì)Ple?ovice鋯石進(jìn)行了40次分析，得出的加權(quán)平均值為176Hf/177Hf=0.282483±0.000035，與Slámaetal. (2008)中的報(bào)告值在誤差范圍內(nèi)。

表1 卡拉瓦拉二云母花崗巖(KLWLYT-1)、肖爾布龍偉晶巖(XEBL-1)鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data for the Kalawala two-mica granite (KLWLYT-1) and Xiaoerbulong pegmatite (XEBL-1)

圖6 卡拉瓦拉巖體(a)和肖爾布龍偉晶巖(b)代表性鋯石CL圖像Fig.6 Representative cathodoluminescence (CL) images of zircons from the Kalawala pluton (a) and Xiaoerbulong pegmatite (b)

圖7 卡拉瓦拉巖體(a)和肖爾布龍偉晶巖(b)LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.7 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams of the Kalawala pluton (a) and Xiaoerbulong pegmatite (b)

圖8 肖爾布龍偉晶巖代表性鈮鉭鐵礦BSE圖像(a)及LA-ICP-MS鈮鉭鐵礦U-Pb年齡諧和圖(b)Fig.8 Representative BSE images (a) and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams (b) of coltan in pegmatite from the Xiaoerbulong

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

4.1.1 卡拉瓦拉二云母花崗巖

本文選取的用于定年的二云母花崗巖樣品(KLWLYT-1)為新鮮、無(wú)蝕變或蝕變較弱的樣品，LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果見(jiàn)表1。挑選出的鋯石晶形較好，無(wú)色透明，無(wú)裂隙，半自形-自形柱狀，長(zhǎng)度為50～160μm，長(zhǎng)寬比為1.5:1～3:1，絕大多數(shù)的鋯石長(zhǎng)寬比較低，是在花崗質(zhì)巖石中緩慢結(jié)晶形成(Corfuetal., 2003; Hoskin and Schaltegger, 2003)。陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，該花崗巖中存在兩種類型鋯石，分別為巖漿型鋯石和巖漿復(fù)合型鋯石(圖6a)。巖漿鋯石具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶，復(fù)合型鋯石存在一些老的殘留核。復(fù)合鋯石數(shù)量較多，由渾圓狀的殘留核和厚薄不一的后期生長(zhǎng)邊組成，核-邊結(jié)構(gòu)明顯。殘留核顏色較淺且環(huán)帶不明顯，后期生長(zhǎng)邊具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶，顏色通常較暗。

本次研究選取樣品中的巖漿鋯石和巖漿復(fù)合型鋯石的邊部進(jìn)行了U-Pb定年測(cè)定。鋯石的Th含量為111×10-6～485×10-6，U含量為688×10-6～1999×10-6，Th/U比值為0.12～0.34。本次共選取10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試分析，獲得加權(quán)平均年齡為207.5±1.1Ma (MSWD=0.58;圖7a)。

4.1.2 肖爾布龍鋰(鈹)礦化偉晶巖

肖爾布龍稀有金屬偉晶巖(XEBL-1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果見(jiàn)表1。陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，該偉晶巖中存在兩種鋯石，一種顏色呈暗灰色，顆粒較小，多呈他形-半自形，長(zhǎng)度為50～120μm，長(zhǎng)寬比為1:1～1.5:1，鋯石表面發(fā)生熱液蝕變，陰極發(fā)光圖像(CL)不能反映礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，巖漿振蕩環(huán)帶不可見(jiàn)；另一種鋯石顏色整體呈黑色，多呈半自形，長(zhǎng)度為50～100μm，長(zhǎng)寬比為1:1～2:1，僅有部分顆粒可見(jiàn)弱的薄邊，巖漿振蕩環(huán)帶不發(fā)育(圖6b)。這些特征表明其為巖漿成因的，由于較高的U含量或殘余流體的作用，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的蛻晶化或重結(jié)晶。

本次研究選取未發(fā)生熱液蝕變的黑色鋯石進(jìn)行了U-Pb定年測(cè)定。鋯石的Th含量為2.96×10-6～ 9.20×10-6，U含量為2205×10-6～11237×10-6，Th/U比值極低，為0.0006～0.0026。本次共選取20個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試分析，獲得加權(quán)平均年齡為204.8±0.7Ma (MSWD=0.17；圖7b)。

表2 肖爾布龍偉晶巖(XEBL-1)鈮鉭鐵礦U-Pb分析結(jié)果Table 2 Coltan LA-ICP-MS U-Pb data for the Xiaoerbulong pegmatite (XEBL-1)

4.2 鈮鉭鐵礦U-Pb年齡

肖爾布龍稀有金屬偉晶巖(XEBL-1)中的鈮鉭鐵礦通常為半自形-自形板狀，長(zhǎng)度為200～400μm，寬度為160～270μm，在BSE圖像下選擇無(wú)包裹體和裂隙的顆粒進(jìn)行分析(圖8a)，LA-ICP-MS鈮鉭鐵礦U-Pb定年結(jié)果見(jiàn)表2。鈮鉭鐵礦Th含量為0.06×10-6～3.75×10-6，U含量為71.6×10-6～828 ×10-6，Th/U比值為0.0008～0.0045。本次共選取20個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試分析，獲得加權(quán)平均年齡為204.7±1.8Ma (MSWD=0.06；圖8b)。

4.3 鋯石微量元素特征

卡拉瓦拉二云母花崗巖中鋯石Yb含量為140×10-6～419×10-6，平均值為272×10-6；Gd含量為27.9×10-6～128×10-6，平均值為78.5×10-6；Yb/Gd比值為2.37～5.01，平均值為3.63；稀土總量(∑REE)介于413×10-6～1332×10-6，平均值為906×10-6；重稀土元素(HREE)富集，輕稀土元素(LREE)相對(duì)虧損，LREE/HREE比值為0.02～0.05，平均值為0.03；Ce/Ce*比值為1.91～21.1，平均值為8.97；Eu/Eu*比值介于0.04～0.07，平均值為0.06(表3)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線呈左傾趨勢(shì)(圖9)，且具有較明顯的正Ce異常和負(fù)Eu異常，與典型巖漿鋯石的稀土元素配分特征相似(Hoskin and Schaltegger, 2003；Hoskin, 2005)。

4.4 鋯石Hf同位素特征

對(duì)卡拉瓦拉二云母花崗巖樣品(KLWLYT-1)10個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)和肖爾布龍偉晶巖樣品(XEBL-1)的12個(gè)鋯石測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了原位Hf同位素分析，結(jié)果見(jiàn)表4，所有測(cè)點(diǎn)的176Lu/177Hf小于0.002，表明鋯石形成后無(wú)明顯放射性成因Hf積累，因而所測(cè)176Lu/177Hf比值可代表花崗巖形成時(shí)其體系的Hf同位素組成(吳福元等, 2007)。

卡拉瓦拉二云母花崗巖 (176Hf/177Hf)i的變化范圍為0.282447～0.282480，εHf(t)為-6.9～-5.8，二階段模式年齡(tDM2)為1613～1688Ma。

肖爾布龍偉晶巖 (176Hf/177Hf)i的變化范圍為0.282495～0.282529，εHf(t)為-5.3～-4.1，二階段模式年齡(tDM2)為1506～1582Ma。

5 討論

5.1 成巖成礦年齡

鋯石U-Pb同位素定年是花崗巖常用的定年方法， 鋯石U-Pb同位素定年是花崗巖常用的定年方法，卡拉瓦拉二云母花崗巖中的鋯石可以分為兩組：(1)隨花崗巖結(jié)晶形成的同源鋯石；(2)具有老的殘留核的復(fù)合鋯石。通常認(rèn)為，復(fù)合鋯石為源區(qū)中未被完全熔融的鋯石在巖漿熔融過(guò)程中，被巖漿帶到淺部，巖漿以繼承鋯石為核生長(zhǎng)的鋯石。因此，復(fù)合鋯石生長(zhǎng)邊的U-Pb年齡與巖漿鋯石的U-Pb年齡都可代表巖體的結(jié)晶年齡。兩個(gè)巖體的鋯石Th/U比值較低，與典型巖漿鋯石不一致(Th/U>0.4)，然而，它們具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶，并且在鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線中表現(xiàn)出明顯的左傾趨勢(shì)，具有較明顯的正Ce異常和負(fù)Eu異常(圖8、表3)，表明它們是巖漿鋯石(Hoskin and Schaltegger, 2003; Hoskin, 2005)。事實(shí)上，低Th/U比值的巖漿鋯石廣泛存在，特別是在高分異的巖漿侵入體中(陳富文等, 1999; Hidakaetal., 2002; Wuetal., 2002; Cliffordetal., 2004; 劉鋒等, 2014; Kirklandetal., 2015; 劉麗君等, 2017; 陳劍鋒等, 2018; Zhangetal., 2019)，在這種情況下，鋯石稀土元素配分模式圖解可以用來(lái)確定鋯石的來(lái)源(Hidakaetal., 2002; Longetal., 2012)。

表4 卡拉瓦拉二云母花崗巖、肖爾布龍偉晶巖鋯石Lu-Hf同位素分析結(jié)果Table 4 Zircon Lu-Hf isotopic compositions of the Kalawala two-mica granite and Xiaoerbulong pegmatite

圖9 卡拉瓦拉二云母花崗巖鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)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)

偉晶巖中有多種含U副礦物，如錫石、獨(dú)居石、鈮鉭鐵礦、鋯石、磷灰石、石榴子石等，因此，U-Pb同位素定年為偉晶巖常用的定年方式。目前，鈮鉭鐵礦U-Pb定年是常用的偉晶巖型稀有金屬礦床定年方法(Yanetal., 2018; 王倩等, 2019; Wangetal., 2020)，鈮鉭鐵礦的U-Pb年齡可以直接反映偉晶巖的形成時(shí)代(Romer and Wright, 1992; Romeretal., 1996; Cheetal., 2015; Yanetal., 2018, 2022; Wangetal., 2020; 李杭等, 2020)。鋯石封閉溫度較高，后期熱事件對(duì)其影響較小，因此，鋯石U-Pb是常用的定年方法之一。由于偉晶巖中的鋯石U含量較高(可達(dá)10000n×10-6)(Romeretal., 1996)，易發(fā)生蛻晶化或重結(jié)晶，甚至形成曲晶石(Dickin, 1995)，造成年齡結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。

圖10 肖爾布龍偉晶巖鋯石類型判別圖解(底圖據(jù)Li et al., 2018)Fig.10 Discriminant diagram of zircons type for pegmatites of Xiaoerbulong (base map after Li et al., 2018)

肖爾布龍偉晶巖中的鋯石具有兩種不同的特征，一種被嚴(yán)重蝕變，無(wú)法獲得年齡數(shù)據(jù)，另外一種鋯石整體呈黑色，在CL圖像下無(wú)法識(shí)別出巖漿環(huán)帶，在鋯石類型判別圖中，這些鋯石均落入巖漿鋯石區(qū)域(圖10)，并在定年工作中獲得了與鈮鉭鐵礦相似的定年結(jié)果，因此，在誤差范圍內(nèi)，我們認(rèn)為該鋯石年齡也代表了該偉晶巖的形成年齡。綜上所述，肖爾布龍偉晶巖的形成年齡為204.8±0.7Ma。

5.2 巖漿巖與偉晶巖關(guān)系

同時(shí)空產(chǎn)出是建立花崗巖-偉晶巖之間巖石成因關(guān)系的重要要求(Tomascaketal., 1998)。西昆侖地區(qū)的大紅柳灘鋰礦及近礦二云母花崗巖就位年齡為209～218Ma(魏小鵬等, 2017; Yanetal., 2018)；課題組對(duì)2017年新發(fā)現(xiàn)的白龍山超大型鋰礦床及與成礦有關(guān)的二云母花崗巖進(jìn)行詳細(xì)的年代學(xué)研究，確定巖體與偉晶巖脈的形成時(shí)代為207～212Ma(Wangetal., 2020; Yanetal., 2022)，均反映了從花崗巖到偉晶巖結(jié)晶的時(shí)間演化序列。在本次研究中，肖爾布龍偉晶巖與卡拉瓦拉二云母花崗巖基本在同一時(shí)間形成，二云母花崗巖就位時(shí)間(207Ma)略早。野外調(diào)查顯示，卡拉瓦拉巖體邊緣或內(nèi)部節(jié)理中常發(fā)育后期的偉晶巖脈(圖3a)。

偉晶巖中的礦物粒度較大，全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)參考性較低，因此，我們通過(guò)鋯石Hf同位素對(duì)偉晶巖的母巖體進(jìn)行示蹤。Kempetal.(2007)和Bolharetal.(2008)指出巖漿混合會(huì)導(dǎo)致鋯石Hf同位素比值產(chǎn)生較大變化(單個(gè)樣品變化范圍高達(dá)10epsilon)，并且后期的熱液蝕變過(guò)程對(duì)鋯石的原生Hf同位素特征影響很小(Gerdes and Zeh, 2009; Lentingetal., 2010)。二云母花崗巖與偉晶巖的鋯石均為巖漿鋯石，其Hf同位素比值相對(duì)均勻(圖11)，變化范圍分別為0.282572、0.282512，這表明巖漿混合的影響在花崗巖成因中并不重要。因此，該鋯石Hf同位素比值代表了成巖時(shí)熔體中的Hf同位素含量，二云母花崗巖與偉晶巖相似的鋯石Hf同位素比值表明兩者具有成因上的聯(lián)系。

5.3 區(qū)域成礦規(guī)律

自20世紀(jì)60年代，在西昆侖造山帶東段大紅柳灘地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大紅柳灘、白龍山、雪鳳嶺、雪盆、雙牙等中-超大型偉晶巖型稀有金屬礦床(表5；王核等, 2017, 2020; Yanetal., 2018)；造山帶中段發(fā)現(xiàn)了牧林場(chǎng)、達(dá)布達(dá)爾、三素礦點(diǎn)(王核等, 2017; Yanetal., 2018; Wangetal., 2020)，造山帶西段發(fā)現(xiàn)了霍什塔什、肖爾布龍、卡拉瓦拉鋰礦點(diǎn)。

表5 西昆侖地區(qū)甜水海地塊典型鋰鈹稀有金屬礦床二云母花崗巖母巖體成礦年齡對(duì)比Table 5 Comparison of parent rock of typical lithium-beryllium rare metal deposits in West Kunlun area

圖11 鋯石Hf同位素圖解Fig.11 Zircon εHf(t) vs. t diagram

西昆侖造山帶東部的康西瓦含綠柱石白云母?jìng)ゾr鋯石U-Pb年齡為209Ma(張澤等, 2019)；大紅柳灘鋰礦鈮鉭鐵礦、錫石U-Pb年齡分別為212Ma、218Ma(Yanetal., 2018)，大紅柳灘鋰礦近礦二云母花崗巖鋯石U-Pb年齡為209Ma(魏小鵬等, 2017)；Wangetal.(2020)獲得白龍山鋰礦鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為208Ma，周楷麟(2021)對(duì)白龍山鋰礦及與成礦相關(guān)的二云母花崗巖進(jìn)行錫石、鋯石U-Pb同位素定年，獲得了211Ma的成礦年齡和210Ma的成巖年齡；雪鳳嶺鋰礦鈮鉭鐵礦U-Pb年齡為206Ma(Yanetal., 2022)。因此，西昆侖造山帶東部稀有金屬偉晶巖的成礦年齡可能在218～207Ma之間。Yanetal.(2022)對(duì)西昆侖造山帶中部牧林場(chǎng)二云母花崗巖及偉晶巖進(jìn)行鋯石和鈮鉭鐵礦U-Pb同位素定年，確定它們形成時(shí)間分別為208Ma、206Ma。Yanetal.(2022)獲得西昆侖造山帶西部霍什塔什偉晶巖獨(dú)居石U-Pb年齡為204Ma，綜合本文所研究的巖體及偉晶巖年代學(xué)數(shù)據(jù)，西昆侖造山帶西部稀有金屬偉晶巖及其母花崗巖主要形成于207～204Ma的一個(gè)較窄的時(shí)間區(qū)間內(nèi)。因此，西昆侖造山帶的稀有金屬偉晶巖成礦年齡約218～204Ma，均處于晚三疊世。綜合本文所研究的巖體及偉晶巖年代學(xué)數(shù)據(jù)，肖爾布龍礦床也是西昆侖稀有金屬成礦帶的組成部分(Yanetal., 2022)。

因此，下一步西昆侖地區(qū)找礦工作應(yīng)圍繞區(qū)內(nèi)具有與白龍山、大紅柳灘、卡拉瓦拉相似年代學(xué)的晚三疊世二云母花崗巖展開。

6 結(jié)論

(1)卡拉瓦拉二云母花崗巖形成年齡為207.5±1.1Ma，屬于晚三疊世巖漿作用的產(chǎn)物。

(2)偉晶巖定年選用的鋯石均為巖漿鋯石，其U-Pb年齡為208±0.7Ma，鈮鉭鐵礦的U-Pb年齡為204.7±1.8Ma，均能反映偉晶巖的形成時(shí)代，為晚三疊世。

(3)肖爾布龍稀有金屬偉晶巖為西昆侖稀有金屬成礦帶組成部分，下一步西昆侖地區(qū)找礦工作應(yīng)圍繞區(qū)內(nèi)具有與白龍山、大紅柳灘、卡拉瓦拉相似年代學(xué)的晚三疊世二云母花崗巖展開

致謝野外工作得到新疆國(guó)家305辦公室馬華東教授、朱炳玉教授、王威高工和邢春輝工程師的大力支持和幫助；樣品測(cè)試得到中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所張樂(lè)高工的大力協(xié)助；論文撰寫和修改過(guò)程中得到了李曉峰研究員以及編輯部老師的悉心幫助，使文章得以完善；審稿人提出了寶貴的意見(jiàn)和建議。在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。