阿尔泰南缘麦兹盆地萨吾斯铅锌矿床控矿铁闪石矽卡岩的40Ar/39Ar年代学研究*

刘伟　刘丽娟,2　刘秀金,2

1. 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京　1000292. 中国科学院大学，北京　1000491.

萨吾斯矿床位于麦兹盆地东部，是一个新近发现和勘探的铅锌矿床。萨吾斯铅锌矿床赋存于下泥盆统康布铁堡组上亚组凝灰岩、流纹岩及其沉积碳酸盐夹层，矿(化)体直接受石榴黑云矽卡岩和铁闪石矽卡岩控制，表现出火山喷流-沉积成矿和矽卡岩矿床的双重特征。这两类矿床的重要区别之一是同生和后生成矿。对主要矽卡岩矿物铁闪石进行精确的Ar-Ar年龄测定，将其与康布铁堡组流纹岩的年龄对比，有助于确定萨吾斯铅锌矿床的成因。高精度、高灵敏度激光40Ar-39Ar测年方法，为解决闪石类低K矿物的定年提供了新的手段。岩芯样品SW85中，铁闪石晶粒较大、晶形发育，与闪锌矿、碳酸盐矿物和石榴子石都具有平直的边界，而不是复杂交生，不含矿物和流体包裹体，代表了相对简单均一的系统。对SW85的铁闪石做了激光40Ar-39Ar测年，其结果为412±15Ma，与康布铁堡组流纹岩的SIMS锆石U-Pb年龄(401±2.7Ma)和别斯萨拉玢岩的SIMS锆石U-Pb年龄(401±3.1Ma)在误差范围内一致，表明矽卡岩和铅锌矿的形成与康布铁堡组流纹质火山岩的喷发及其碎屑岩的沉积是同时的，成因上密切相关。其次，矽卡岩呈层状产出，局限于康布铁堡组凝灰岩及其铁锰钙质碳酸盐夹层的范围内；石榴子石为铁铝榴石、锰铝榴石，闪石为铁闪石，缺失透辉石、钙铁辉石。上述特征与接触交代矽卡岩不同，后者以钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石/钙铁辉石为特征，闪石为角闪石。接触交代矽卡岩矿床是后成矿床，它晚于岩浆侵入体的围岩。综上所述，萨吾斯铅锌矿是一个与康布铁堡组火山喷发和浅成侵入有关的喷流-沉积矿床。麦兹盆地的控盆断裂巴寨断裂从北西端向南东发展而成。阿巴宫-库尔提断裂和琼库尔断裂是克兰盆地的控盆断裂, 它们在北西撒开、向南东收敛，具有羽状张剪性断裂的特征。因此，阿尔泰南缘在早泥盆世具有活动陆缘的局部拉张性质。西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块的推错，在阿尔泰南缘产生局部张剪性应力场，从而形成了上述断裂以及早泥盆世火山-沉积盆地。

激光40Ar-39Ar测年；铁闪石；层状矽卡岩；火山喷流-沉积矿床；萨吾斯铅锌矿床；阿尔泰南缘

1　引言

萨吾斯矿床是一个新近发现的铅锌矿床，赋存于下泥盆统康布铁堡组上亚组凝灰岩、流纹岩及其沉积碳酸盐夹层，表现出火山喷流-沉积成矿的特征。另一方面，矿(化)体直接受石榴黑云矽卡岩和铁闪石矽卡岩控制，因此，存在着成矿和矽卡岩化与后期或深部岩浆活动有关的可能性。刘伟等(2010)对萨吾斯铅锌矿床的康布铁堡组上亚组流纹岩和别斯萨拉玢岩做了高精度的SIMS锆石U-Pb年龄测定：流纹岩锆石的18个靶点给出了一致的谐和年龄和加权平均年龄(401Ma)；花岗闪长玢岩锆石的15个靶点给出了一致的谐和年龄和加权平均年龄(401Ma)。假如萨吾斯矿床是火山喷流-沉积成因的，成矿和矽卡岩化的年龄将与赋矿岩石——康布铁堡组流纹岩、凝灰岩相同。在后一种情形下，即矽卡岩化与后期或深部岩浆活动有关，成矿年龄将小于康布铁堡组流纹岩、凝灰岩的年龄。对主要矽卡岩矿物铁闪石进行精确的Ar-Ar年龄测定，将其与康布铁堡组流纹岩的SIMS锆石U-Pb年龄对比，有助于确定萨吾斯铅锌矿床的成因，进而指出下一步的找矿方向。阿尔泰南缘的三个早泥盆世火山-沉积盆地中产出许多铅锌硫化物矿床(刘伟和刘秀金，2013；Xuetal., 2010; Chaietal., 2014)，它们与萨吾斯矿床具有一定的相似性。在东天山(Houetal., 2014)、西天山(洪为等, 2012; Zhangetal., 2012; Duanetal., 2014)以及扬子克拉通南缘(Zhao and Zhou, 2011)都有很多以海相火山岩为主岩的铁矿床，发生显著的矽卡岩化，矽卡岩和矿床周围缺失侵入岩，矽卡岩的同位素年龄与火山岩主岩基本相同。Liuetal. (2012b)将产出于海相火山岩中的此类矽卡岩定义为层状矽卡岩。萨吾斯铅锌矿矽卡岩的年龄以及矿床成因的确定，对于此类矿床的成矿理论研究和找矿勘探工作也具有重要意义。

许多研究者测定了榴辉岩和其他变质岩中石榴子石、单斜辉石的Sm-Nd、Lu-Hf同位素组成，对这些变质岩进行热年代学研究(如：Duceaetal., 2003; Xieetal., 2004; Lagosetal., 2007)。但是，鲜见有人对矽卡岩矿物石榴子石、单斜辉石等进行Sm-Nd、Lu-Hf同位素测年，这一方面归咎于矽卡岩矿物的不均一性及其较多的矿物包裹体。另一方面，闪石类矿物含K低，常规K-Ar和40Ar-39Ar年代学测定方法由于本底高，测试精度低，也难以获得可靠的年龄。因此，矽卡岩及其有关矿床的定年一直缺乏可靠的手段。近年来发展起来的高精度、高灵敏度激光40Ar-39Ar定年方法，为解决闪石类矿物的定年提供了新的手段。

2　区域地质背景

图1　阿尔泰南缘断裂构造、泥盆纪火山-沉积盆地以及金属硫化物矿床分布图断裂：F1-额尔齐斯断裂；F2-玛尔卡库里断裂；F3-克兹加尔断裂；F4-琼库尔断裂；F5-阿巴宫-库尔提断裂；F6-巴寨断裂；F7-卡拉先格尔断裂.矿床：①-克因布拉克Cu-Zn矿；②-铁木尔特Pb-Zn矿；③-铁木尔特Fe矿；④-阿巴宫Fe矿；⑤-阿巴宫Pb-Zn矿；⑥-蒙库Fe矿；⑦-可可塔勒Pb-Zn矿；五角星为萨吾斯Pb-Zn矿Fig.1　Geological sketch map showing faults, three Devonian volcanic-sedimentary basins, and metal sulfide deposits along the southern Altay Mountains

中国阿尔泰位于西伯利亚板块的西南边缘，主要由花岗岩类侵入岩、火山岩以及中-高级变质岩构成。不同学者(如Windleyetal., 2002; Xiaoetal., 2004, 2008)将中国阿尔泰划分为几个次级构造单元或地体。这些构造单元或地体具有岛弧/俯冲带的特征，并且从北往南逐渐变年轻(刘伟，1996; Liuetal., 2012a; Xiaoetal., 2008)。阿尔泰花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄(Wangetal., 2006; 童英等，2005，2007)以及阿尔泰南缘早泥盆世康布铁堡组火山岩的单锆石U-Pb年龄测定(Chaietal., 2009; 刘伟等，2010)表明，阿尔泰在早-中古生代具有大陆边缘岩浆弧的性质。刘伟等(2010)对康布铁堡组流纹岩做了SIMS锆石U-Pb年龄测定以及流纹岩的主微量元素(包括稀土元素)组成测定，结果表明，阿尔泰的基底由寒武纪-奥陶纪岩石组成，并且可能存在前寒武纪微陆块。泥盆纪，阿尔泰南缘在玛尔卡库里断裂与卡拉先格尔断裂之间，形成了冲乎尔、克兰、麦兹三个火山-沉积盆地(图1)，盆地火山岩的主微量元素组成表明，三个盆地处于活动大陆边缘(刘伟等，2010)。从北西往南东，冲乎尔、克兰、麦兹三个盆地所处的构造单元性质或部位表现出系统差异，早泥盆世火山岩的岩石地球化学组成也表现出相应的变化。上述差异控制了阿尔泰南缘金属硫化物矿床从西部到中部到东部在成矿元素组合上的变化：北西富Cu-Zn；中部为Fe和Pb-Zn，东部富Pb-Zn。如图1，三个盆地均受北西向的区域断裂控制，克兰盆地受阿巴宫-库尔提断裂和琼库尔断裂控制，麦兹盆地受巴寨断裂北、南分支断裂的控制。上述控盆断裂向北西发散，向南东呈收敛的趋势。

3　矿床地质和岩相学

萨吾斯铅锌矿床位于麦兹火山-沉积盆地东部、卡拉先格尔断裂西侧以及塔木别勒协尔花岗岩基的东南，地理位置在富蕴县城以北约24km的莫库尔卓勒附近(图1、图2)。矿区以南是库卫岩群，为一套中深变质的结晶片岩、片麻岩，富含高铝变质矿物(堇青石、红柱石、硅线石、十字石)，夹变粒岩、石英岩、斜长角闪岩、大理岩(图2)。矿区东南苏普特一带分布着中泥盆统阿勒泰组，该组地层褶皱形成苏普特背斜，背斜核部被花岗岩类侵入。矿区北侧是塔木别勒协尔花岗岩基的东南部，主要由中粒黑云母二长花岗岩构成，其次为中细粒花岗闪长岩。矿区褶皱、断裂发育，主构造线呈北西-南东向，发育北西向紧闭线性褶皱和压剪性断裂，并且叠加北东向张剪性断裂。

图2　萨吾斯-苏普特一带区域地质矿产简图Fig.2　Geological sketch map of the Sawusi Pb-Zn ore deposit and the Supute area

图3　康布铁堡组变流纹岩(a)、变流纹质晶屑凝灰岩(b)、角砾熔岩(c)以及富铁锰质大理岩(d)Fig.3　Rhyolite (a), rhyolitic crystal tuff (b), brecciated lava (c), and Fe-Mn-rich marble (d)

图4　萨吾斯矽卡岩的岩相学特征(a)-石榴黑云矽卡岩由棕红色圆粒状石榴子石和细粒黑云母鳞片构成；(b)-铁闪石矽卡岩主要由白色、灰白色铁闪石(Gr)组成，含有少量黑云母(Bt)和石榴子石(Gar)，后者呈血红色、肉红色，为铁铝榴石、锰铝榴石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

矿床范围内产出下泥盆统康布铁堡组上亚组和别斯萨拉(托麻尔布拉克)玢岩(图2)。康布铁堡组上亚组以变流纹质火山熔岩、角砾熔岩及其火山碎屑岩为主，夹铁锰钙质沉积岩。如图3，主要岩性为变流纹岩(a)、变流纹质晶屑凝灰岩(b)、变流纹质含集块角砾熔岩(c)、流纹斑岩夹富铁锰质大理岩(d)和铁锰沉积物质等。大理岩中含有较多海百合茎化石；在矿床东南，变质沉积岩中也见有海百合茎化石。

图5　萨吾斯层状矽卡岩的显微岩相学特征(a)-铁闪石(Gr)与碳酸盐矿物(Cc)、闪锌矿(Sp)共生，单偏光，样品SW85；(b)-铁闪石、闪锌矿、骸晶状石榴子石(Gar)以及少量碳酸盐，单偏光，SW85；(c)-黄铁矿(Py)、闪锌矿、黑云母(Bt)以及细粒镶嵌碳酸盐沿着石榴子石的微裂隙分布，反射光，SW82；(d)-颗粒较粗的金属硫化物(Sf)和黑云母沿着石榴子石的微裂隙分布，但是，一些细粒金属硫化物以包裹体的形式星散状存在于石榴子石中，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

别斯萨拉玢岩呈北西西向长条形延伸，长达7km，宽约1.7km，侵入康布铁堡组，产状陡直，岩体内外接触带除在局部具有轻微的角岩化外，没有明显的蚀变现象。岩体主要由石英闪长玢岩和花岗闪长玢岩构成。主微量元素投图判别表明，康布铁堡组流纹岩和别斯萨拉玢岩形成于活动大陆边缘或岛弧环境(刘伟等，2010)。

萨吾斯铅锌矿床产出于康布铁堡组凝灰岩、流纹岩及其沉积碳酸盐夹层，显示出火山-喷流-沉积成矿的特征。另一方面，矿(化)体直接受Ⅰ、Ⅱ号蚀变带控制，矿化蚀变类型以矽卡岩化、磁铁矿化、黄铁矿化、闪锌矿化、碳酸盐化和少量方铅矿化为主，尤其以石榴黑云矽卡岩(图4a)和铁闪石矽卡岩(图4b)与铅锌矿化关系密切。如图5a, b，铁闪石呈晕彩色、浅绿色，晶形呈针柱状、放射状和菱形切面，铁闪石与闪锌矿、碳酸盐矿物都具有平直的边界，围绕着闪锌矿以及在闪锌矿的颗粒间隙生长；另一方面，闪锌矿中见有铁闪石和碳酸盐矿物的包裹体。上述特征表明，闪锌矿与铁闪石近于同时生长。如图5c, d，颗粒较粗的黄铁矿、闪锌矿以及黑云母和细粒镶嵌碳酸盐沿着石榴子石的微裂隙分布；但是，一些颗粒较细的金属硫化物以包裹体的形式嵌布于石榴子石中。上述特征表明，石榴子石的生长过程均伴随着金属硫化物的沉淀充填。因此，铁闪石、石榴子石与金属硫化物矿化是同时的，铁闪石的结晶年龄代表了萨吾斯铅锌矿床成矿的年龄。

4　样品描述和分析方法

从十几个钻孔的大量岩芯中选择样品SW85。SW85取自钻孔ZK1101。如图4b，SW85非常新鲜，为石榴黑云铁闪矽卡岩，主要由铁闪石组成，含少量细小黑云母鳞片和血红色、肉红色石榴子石。铁闪石粒径较大，沿长轴最大可达1mm以上。SW85的显微岩相学特征详见图5a, b及其岩相学描述(第3部分)。样品经详尽的电子探针和X-衍射鉴定。采用磁选、浮选分离铁闪石，最后在立体显微镜下精选，铁闪石的纯度达到98%以上。

将0.18～0.28mm粒径的铁闪石样品置于稀硝酸(5%)中浸泡2h并用去离子水清洗后，低温(80℃左右)烘干。将待测样品和用于K、Ca、Cl诱发同位素校正的K2SO4、CaF2、KCl以及标准样品称量后，用自制的高纯铝罐包装，密封于石英玻璃瓶中，将它们送至中国原子能科学研究院49-2反应堆H8孔道进行中子照射。照射时间为23h 55min，快中子通量为2.2386×1018。用于中子通量监测的样品是我国周口店K-Ar标准黑云母(ZBH-25，年龄为132.7Ma)(周晶等，2008)。照射后的样品冷置后，在显微镜下，以每个样品仓约几颗到十几颗的颗粒数分别转移到样品仓中，密封去气之后，装入系统。

样品测试由北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室全时标全自动高精度高灵敏度激光40Ar/39Ar定年系统完成。测定采用聚焦激光对单颗粒或多颗粒的样品进行一次性熔融。激光束斑直径为0.5mm，激光功率在5s内逐渐增加到1.0～3.5W，然后持续熔样释气40s。系统分两个阶段使用两个锆铝泵对释出气体纯化，第一阶段纯化时间180s，第二阶段60s。通过测量已知摩尔数的空气对五个氩同位素(40Ar、39Ar、38Ar、37Ar、36Ar)质量歧视进行日常监测，进行校正，D值为1.00355±0.00002。基准线和五个氩同位素均使用电子倍增器进行13个循环测量。以电流强度测量信号强度，信号强度以nA为单位记录。测量已知摩尔数的空气的氩同位素信号强度，获得系统在电子倍增器单位增益下的绝对灵敏度为2.394×10-18moles/nA。通过绝对灵敏度可以将氩同位素信号强度由nA换算为摩尔。电子倍增器增益(与法拉第杯测量信号强度的比值)为3000～4000倍。整个设备的平均本底水平为：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。

系统测试过程、原始数据处理、模式年龄和等时线年龄的计算均采用美国加州大学伯克利地质年代学中心Alan L. Denio博士编写的“MASS SPEC(V.7.665)”软件自动控制。

5　分析结果

铁闪石样品SW85的激光40Ar/39Ar测年结果见表1和图6。刘秀金等(2011)对SW85做了10个电子探针分析，CaO含量介于0.16%～0.44%，平均为0.23%，K2O含量介于0.00%～0.03%，平均为0.01%，K/Ca比值介于0.00～0.12，平均值为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，导致40Ar*%(放射性成因40Ar的百分比例)较低(表1)。虽然CaO含量低，但是，由于K2O含量更低，K/Ca比值低于1，应估计中子照射的影响。由于43Ca (n, α)和44Ca (n,nα)原子反应的干扰，导致40Ar有略微过剩、表观年龄偏老(图6b)，40Ar/36Ar初始比值(316±8)(图6a)相对大气的比值(295.5; Faure, 1986)偏高。但是，如表1，SW85的37Ar含量低，由于CaO含量低，通过40Ca (n, α)原子反应对37Ar的干扰有限，通过43Ca (n,α)和44Ca (n,nα)原子反应对40Ar的干扰更加有限，比40Ca (n, α)原子反应对37Ar的干扰影响小了两个数量级，因而，等时线年龄仍有意义(图6a)。另一方面，如表1，40Ar和39Ar测定值高于本底2个数量级，36Ar测定值高于本底1个数量级以上，也说明等时线年龄的可靠性(图6a)。

图6　铁闪石样品SW85的激光Ar-Ar等时线(a)和40Ar/39Ar表观年龄的概率统计图(b)Fig.6　Laser Ar-Ar isochron (a) and 40Ar/39Ar age probability distribution (b) of grunerite from sample SW85

6　讨论

6.1　铁闪石40Ar/39Ar定年的意义

矿物的40Ar/39Ar同位素年龄不是它的结晶年龄，而是代表了矿物温度低于Ar同位素封闭温度以来所经历的时间。根据矿物的形成环境及其热历史，其40Ar/39Ar同位素年龄与结晶年龄的关系颇不相同。第一种情形：由于剥蚀或构造作用，矿物形成后从地下深处被带到地表或浅处，缓慢冷却。在此情形下，40Ar/39Ar同位素年龄反映了该矿物抵达某一深度(对应于其Ar同位素体系的封闭温度)后的时间间隔，它小于其结晶年龄。鉴于这一特点，矿物的40Ar/39Ar同位素年龄常被用来研究构造隆升历史(如龚俊峰等，2008)、变形年代(Mulchetal., 2005)和俯冲-折返历史(Federicoetal., 2005)。第二种情形：岩浆喷发到地表或岩墙侵入于地壳浅处，然后迅速冷却到Ar同位素封闭温度以下。岩浆喷发或侵入的年龄与矿物的Ar同位素封闭年龄非常接近，在误差范围内一致，矿物或全岩的40Ar/39Ar同位素年龄被认为代表了岩浆喷发或岩墙侵入的时限(Nicolaysenetal., 2000; Zhuetal., 2004a, b；Gibsonetal., 2006; 周晶等，2008)。第三种情形：除了少量形成于深成环境岩浆接触带附近的金矿床和斑岩型矿床外，热液矿床和矽卡岩矿床的温度都很少达到600℃(如，Hedenquist and Lowenstern, 1994; Muelleretal., 2004)。根据流体包裹体均一化温度测定和矽卡岩矿物的Fe-Mg交换温度计估算，矽卡岩矿床的形成温度一般介于350～530℃(如，Shelton, 1983; Luetal., 2003)。Liebenetal. (2000)和Forsteretal. (2004)分别对矽卡岩矿床的钾长石和白云母进行了40Ar/39Ar测年。这两类矿物由于K含量高，39Ar摩尔量和40Ar*%(放射性成因Ar的百分比例)高，易于给出高精度的年龄数据。但是，这两类矿物的Ar同位素封闭温度相对较低或较宽：云母类的封闭温度在345～280℃范围内变化，钾长石的封闭温度变化于150～300℃ (McDougall and Harrison, 1999)。两类矿物的Ar同位素封闭温度低于矽卡岩矿床或相当于其晚期热液阶段的温度，它们的年龄可能晚于矽卡岩矿床的年龄。其次，云母和钾长石并不是矽卡岩的标型矿物，这降低了两类矿物40Ar/39Ar测年对于矽卡岩矿床定年的意义。闪石类的Ar同位素封闭温度在578～490℃范围内变化(Harrison, 1982；桑海清等，1996)，与矽卡岩矿床的形成温度范围一致，因而，闪石类的40Ar/39Ar年龄代表了矽卡岩矿床形成的年龄。

如图4b，在样品SW85中，铁闪石占80%以上。如图5a, b，SW85的铁闪石晶形发育、粒径较大，与石榴子石、碳酸盐、金属硫化物等具有简单平直的边界，内部不含矿物和流体包裹体。上述特征表明SW85铁闪石代表了一个相对简单均一的系统；尽管它是低K矿物，运用高精度、高灵敏度的激光40Ar/39Ar定年方法仍有可能给出有效的年龄。

6.2　铁闪石40Ar/39Ar定年对于萨吾斯铅锌矿床成因的约束

萨吾斯铅锌矿床黑云石榴铁闪矽卡岩的40Ar/39Ar年龄(412±15Ma)与铅锌矿的赋存岩石——康布铁堡组流纹岩的SIMS锆石U-Pb年龄(401±2.7Ma)以及别斯萨拉玢岩的SIMS锆石U-Pb年龄(401±3.1Ma)(刘伟等，2010)在误差范围内一致，表明矽卡岩和铅锌矿的形成与康布铁堡组流纹质火山岩及其碎屑岩的喷发、沉积是同时的，成因上密切相关。矽卡岩呈层状产出，局限于康布铁堡组凝灰岩及其铁锰钙质碳酸盐夹层的范围内；石榴子石为铁铝榴石、锰铝榴石，闪石为铁闪石，缺失透辉石、钙铁辉石，表明矿床形成于海底或地表近地表的氧化环境。岩浆侵入钙质围岩形成的矽卡岩受接触带控制，呈囊状、透镜状和不规则状，在矿物组合上以钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石/钙铁辉石为特征(Liebenetal., 2000)，闪石为角闪石(Meinertetal., 2003)。接触交代矽卡岩矿床是后成矿床，它晚于岩浆侵入体的围岩。因而，作者认为萨吾斯铅锌矿床是一个与康布铁堡组流纹质火山喷发-浅成侵入有关的喷流-沉积矿床。在别斯萨拉玢岩浅侵位提供的热量驱动下，热液流体对流，广泛淋滤流纹质火山岩和火山碎屑岩中的成矿物质，携带成矿物质的热液流体在有利部位沉淀。同时，凝灰岩及其沉积碳酸盐夹层发生不同程度的双向交代，形成了黑云石榴铁闪矽卡岩。

6.3　阿尔泰南缘早泥盆世火山-沉积盆地的成生时代和机制

在～400Ma时期，中国阿尔泰发生了广泛的花岗岩类深成岩浆活动(Wangetal., 2006; 童英等，2005，2007)，在阿尔泰南缘，发生了强烈的酸性火山喷发(刘伟等，2010)。花岗岩和流纹岩共同构成了阿尔泰南缘的大陆边缘岩浆弧。本研究对萨吾斯铅锌矿铁闪石40Ar/39Ar的年龄测定表明，～412Ma也是阿尔泰南缘的麦兹盆地甚至克兰、冲乎尔三个火山-沉积盆地Fe、Pb-Zn火山-喷流成矿的时期。阿尔泰南缘的同生基底断裂，控制了三个盆地的成生发展以及火山-喷流成矿，因此，萨吾斯铅锌矿床铁闪石的40Ar/39Ar年龄，不仅说明其时阿尔泰南缘属于活动陆缘的局部拉张性质，也可以对麦兹盆地同生基底断裂的成生历史给出约束。

层状矽卡岩并不限于萨吾斯矿床，在麦兹、克兰火山-沉积盆地中广泛发育(王京彬等，1998)，如石榴黑云矽卡岩、石榴铁闪矽卡岩、绿帘铁闪石/透闪石岩、绿帘石榴石岩、磁铁白云绿帘大理岩、石榴角闪绿帘石岩等。这些矽卡岩与火山-沉积岩呈整合产出，纹层和层理发育，由石榴子石、方解石、铁闪石/透闪石、微粒石英、角闪石、绿帘石以及磁铁矿或少量黄铁矿构成层纹、条带。单个层纹的厚度可小于1mm，平行稳定延伸。层状矽卡岩的产出远离花岗岩类接触带，但是，紧靠盆地的同生基底断裂，产于铁锰钙质碳酸盐岩夹凝灰岩，或凝灰岩夹铁锰钙质碳酸盐岩条带，或两者互层。在大理岩中没有明显的矽卡岩化交代蚀变。因此，阿尔泰南缘早泥盆世康布铁堡组中广泛分布的层状矽卡岩不是中酸性岩浆岩侵入碳酸盐岩形成的接触交代矽卡岩，也不是区域变质作用中形成的粗粒矽卡岩。早泥盆世康布铁堡期，沿着同生基底断裂，不断有高温灼热的气液喷出，提高了局部水体温度，形成高温热水。以高温热水为媒介，凝灰岩中的Si、Al、K和一部分Fe，与铁锰钙质碳酸盐岩中的Mn、Ca和一部分Fe发生双向渗透交代；但是，渗透交代的尺度局限于几个厘米即地层层理的尺度，远小于接触交代矽卡岩的几米到几十米的尺度(刘秀金等，2011; Liuetal., 2012b)。层状矽卡岩与富铁锰钙质碳酸盐岩、硅质岩、钠质岩共生，层状矽卡岩中常产出较多赤铁-磁铁矿岩类，后者含有硫化物。王京彬等(1998)认为上述岩(矿)石都是热水沉积产物。

由于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块的推错，阿尔泰南缘的一些北西向活动基底断裂发生右行走滑，在玛尔卡库里断裂与卡拉先格尔断裂之间，形成活动陆缘裂陷盆地，即麦兹、克兰、冲乎尔三个火山-沉积盆地。

如图1，阿巴宫-库尔提断裂和琼库尔断裂为克兰盆地的控盆断裂, 控制着泥盆系地层的分布，尤其阿巴宫-库尔提断裂控制着下泥盆统康布铁堡组的分布，铁米尔特Fe、Pb-Zn和阿巴宫Fe、Pb-Zn矿床均产出于阿巴宫断裂以南。上述特征说明阿巴宫-库尔提断裂在早泥盆世具有同生断裂性质。

如图1，巴寨断裂控制了麦兹盆地的成生发展，巴寨断裂形成北、南两个分支断裂，两者呈现在北西发散、往南东收敛的趋势。北分支断裂控制了康布铁堡组下亚组和蒙库铁矿，南分支断裂控制了康布铁堡组上亚组和可可塔勒、萨吾斯铅锌矿。因而，巴寨断裂是从北西端向南东发展而成的。巴寨断裂的空间排列及其发展顺序，反映出剪性断裂旁侧的羽状张剪性断裂的特征。实际上，控制克兰盆地的阿巴宫-库尔提断裂和琼库尔断裂往南东收敛，在克兰盆地以东聚合。这两条断裂也表现出羽状张剪性断裂的性质，它们也可能是从北西向南东发展而成的。早泥盆世早期，麦兹盆地北西部强烈断陷，充填了康布铁堡组下亚组细碧角斑岩，伴随着蒙库铁矿床的海底喷流沉积成矿。早泥盆世晚期，巴寨北分支断裂的北东盘以及蒙库铁矿抬升，南分支断裂的南西盘下降，同时，在南分支断裂的东北侧萨吾斯一带也发生沉降，形成康布铁堡组上亚组富钾质的酸性火山喷发沉积和铅-锌成矿(可可塔勒和萨吾斯)。

7　结论

麦兹盆地东部的萨吾斯铅锌矿床直接受石榴黑云矽卡岩和铁闪石矽卡岩控制。矽卡岩呈层状产出，局限于早泥盆世康布铁堡组凝灰岩及其铁锰钙质碳酸盐夹层的范围内。用于测年的铁闪石样品与石榴子石、碳酸盐矿物和闪锌矿不呈复杂交生，代表了简单均一的系统。因此，尽管铁闪石是低K矿物，运用高精度、高灵敏度的激光40Ar/39Ar定年方法仍然给出了有效的年龄。铁闪石的40Ar/39Ar年龄为412±15Ma，与康布铁堡组流纹岩和别斯萨拉玢岩的SIMS锆石U-Pb年龄在误差范围内一致，表明矽卡岩和铅锌矿的形成与康布铁堡组火山岩及其碎屑岩的喷发、沉积是同时的。矽卡岩主要由铁铝榴石、锰铝榴石和铁闪石构成，缺失透辉石、钙铁辉石。层状矽卡岩的年龄和矿物组合表明，萨吾斯铅锌矿床是一个火山喷流-沉积矿床。

致谢感谢两位匿名审稿人的审阅。

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