新疆西准噶尔包古图地区中酸性侵入体的岩石学、年代学和地球化学研究*

魏少妮 朱永峰

WEI ShaoNi1，2 and ZHU YongFeng2

1. 西安科技大学地质与环境学院，新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测重点实验室，西安710054

2. 北京大学地球与空间科学学院，造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京100871

1. Xinjiang Key Laboratory for Geodynamic Processes and Metallogenic Prognosis of the Central Asian Orogenic Belt;College of Geology and Environment，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China

2. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution，Ministry of Education;School of Earth and Space Science，Peking University，Beijing 100871，China

2013-02-02 收稿，2014-05-05 改回.

1 引言

新疆西准噶尔地区位于巴尔喀什-准噶尔地体的东端，是中亚成矿域的重要组成部分(图1a)。西准地区古生代的地质演化具有多阶段性，地壳的垂向和侧向增生导致壳幔物质多次活化，成矿物质多次迁移并富集成矿(何国琦和朱永峰，2006;朱永峰，2009)。目前已发现哈图金矿、萨尔托海铬铁矿、包古图金矿，以及齐Ⅱ、齐Ⅲ、齐Ⅳ、齐Ⅴ、一把火、鸽子沟、满硐山、灰绿山、铬门沟等二十多个金矿床。包古图斑岩铜矿是近年来在西准地区新发现的第一个大型铜矿床，成矿作用与包古图Ⅴ号岩体密切相关(成勇和张锐，2006;张连昌等，2006;申萍等，2009;Cao et al.，2013)。在含矿岩体周边分布有多个矿化程度较弱的中酸性侵入体，这些侵入体在矿物组成和岩性特征上与Ⅴ号岩体有区别。本文以包古图地区矿化特征差别明显的多个侵入体为研究对象，结合岩石学、年代学和地球化学分析，探讨了侵入体的形成过程和源区特征，为进一步评价西准地区的成矿潜力提供依据。

2 区域地质

西准噶尔地区地质构造复杂，分布着多条蛇绿混杂岩带，包括北部的塔尔巴哈台、洪古勒楞蛇绿岩，中部的达拉布特蛇绿岩，南部的玛依勒、唐巴勒和克拉玛依蛇绿岩(图1a)。这些蛇绿岩的形成时代从前寒武纪到泥盆纪都有，具有复杂的岩石地球化学特征，构造肢解使得恢复其形成环境存在诸多困难，目前普遍认为这些蛇绿岩形成于与俯冲相关的构造环境(SSZ 型)(朱永峰和徐新，2006;张元元和郭召杰，2010;陈博和朱永峰，2011;Yang et al.，2012a，b;Xu et al.，2012)。唐巴勒地区发现的志留纪蓝片岩(张立飞，1997)和克拉玛依地区发现的白云石大理岩、石榴石角闪岩代表着古俯冲带的存在(陈博等，2008;朱永峰等，2008)。

西准地区NE 走向的断裂构造发育，自西向东依次为巴尔鲁克断裂、玛依勒断裂和达拉布特断裂。达拉布特断裂是区内最重要的断裂，两侧次级构造差别很大，北侧以NE 向为主，例如NE 走向的安齐断裂和哈图断裂，地层亦呈NE 向展布(图1b)。断裂南侧次级构造包括两期，早期以SN 向为主，部分次级断裂、褶皱以及地层均呈SN 向展布;晚期以NE向为主，可见大量NE 向裂隙和脉岩。区内主要出露古生代地层，物质组成以火山碎屑沉积为主，并伴有大量火山岩夹层。石炭系地层广泛分布在哈图-包古图地区，包括太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组，地层中火山岩的形成时代为328 ～357Ma，为早石炭世(王瑞和朱永峰，2007;安芳和朱永峰，2009;郭丽爽等，2010;Geng et al.，2011)。

图1 新疆北部及其邻区大地构造格架(a，据朱永峰和徐新，2006)和西准噶尔地质简图(b，据新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993)Fig.1 Simplified sketch map of North Xinjiang and its adjacent regions (a，modified after Zhu and Xu，2006)and simplified geological map of West Junggar (b，modified after BGMRX，1993)

区内侵入岩广泛分布，部分侵入体与成矿作用密切相关。达拉布特断裂以北出露花岗岩基(如铁厂沟、哈图、庙尔沟、阿克巴斯套岩体)，断裂以南出露克拉玛依岩体、大量小型岩株和脉岩，例如包古图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号岩体。花岗岩基形成时代集中在300 ～310Ma(韩宝福等，2006;苏玉平等，2006;Geng et al.，2009;贺敬博和陈斌，2011)，其中克拉玛依岩体见铜、钼矿化(李永军等，2012)。小型岩株形成时代集中在310 ～320Ma(Liu et al.，2009;Tang et al.，2010;Shen et al.，2012;魏少妮等，2011)，Ⅴ号岩体是包古图斑岩铜矿床的产出位置，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体也显示不同程度的矿化特征(成勇和张锐，2006;张锐等，2006)。脉岩分布时间很广，早期脉岩与小岩体同时形成，晚期脉岩集中在280Ma 以后(李辛子等，2004;周晶等，2008;徐芹芹等，2008;Yin et al.，2010;冯乾文等，2012a，b)，控制着包古图金矿含矿石英脉的产出(沈远超和金成伟，1993;An and Zhu，2010)。本研究以包古图地区矿化程度差别明显的中酸性侵入体为研究对象，探讨了西准噶尔古生代岩浆岩的形成过程和源区特征。

3 岩石学特征

包古图中酸性侵入体位于达拉布特断裂南侧，克拉玛依市西南40km(图2)。Ⅰ号岩体位于包古图河东岸，邻近达拉布特断裂分布，侵位于包古图组地层中。Ⅱ号岩体出露于包古图地区中部希贝库拉斯组地层中。这两个岩体的岩性为花岗闪长岩(图3a)，少量花岗闪长斑岩，主要由斜长石(45%)、石英(25%)、角闪石(10%)、黑云母(%)和钾长石(10%)组成。磁铁矿含量较高(5%)，可以呈不规则或是自形程度较好的粒状与角闪石共生产出(图3b)，部分磁铁矿沿边部和晶格方向被氧化成了赤铁矿(图3c)。钛铁矿含量明显低于磁铁矿(＜1%)，与之共生产出(图3c)。另有少量榍石和磷灰石，多以矿物包体的形式被斜长石和角闪石包裹。

图2 包古图地区区域地质简图(a，据新疆地质局区域地质测量大队，1964 -1965①新疆地质局区域地质测量大队.1964 -1965. 1∶20 万克拉玛依幅地质图;成勇和张锐，2006)和地质剖面图(b)Fig.2 Simplified geological map (a，modified after Cheng and Zhang，2006)and geological section (b)of Baogutu region

Ⅲ号岩体长约2.75km，宽500 ～880m，出露面积1.76km2，形状为SE-NW 向展布的扁平状椭圆体，该岩体目前已施工钻孔13 个，岩芯总长度6786.6m，其中8 个位于岩体内部，5 个位于岩体周边地层中。野外地质工作将其划分为北侧的Ⅲ-1 和南侧的Ⅲ-2 两部分。Ⅲ-1 号岩体的岩性为花岗闪长岩和石英闪长岩(图3a)，主要由斜长石(50% ～55%)、角闪石(0% ～15%)、黑云母(5% ～15%)、石英(15% ～25%)和钾长石(5% ～10%)组成。Ⅲ-2 号岩体岩性以石英闪长岩为主，少量花岗闪长岩、闪长岩和辉石闪长岩，主要由斜长石(50% ～60%)、角闪石(15% ～35%)、黑云母(5% ～10%)、钾长石(5% ～10%)和石英(5% ～10%)组成，部分岩性段见辉石。与Ⅰ、Ⅱ号岩体不同，Ⅲ-1 和Ⅲ-2岩体中钛铁矿含量丰富(5%)，与斜长石、角闪石、黑云母等主要组成矿物共生产出(图3d)，另有少量榍石和金红石，磁铁矿少见。

Ⅴ号岩体呈不规则钟状产出，出露面积0.84km2，东侧为包古图组，西侧出露太勒古拉组。岩性以花岗闪长岩和石英闪长岩为主，主要由斜长石(50% ～60%)、角闪石(10% ～15%)、黑云母(5% ～10%)和石英(5% ～25%)组成，少量磁铁矿、钛铁矿、榍石和金红石。部分样品具有斑状或似斑状结构，可定名为花岗闪长斑岩或石英闪长玢岩，斑晶相以斜长石和角闪石为主，其次为黑云母，基质为粒度较小的斜长石、角闪石、黑云母、钾长石和石英(图3e)。岩体边部角砾岩发育，角砾为花岗闪长岩，胶结物包括泥质、方解石、石英和浊沸石(图3f)。

4 测试方法

4.1 矿物电子探针分析

矿物电子探针分析在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针与电镜实验室完成，使用仪器为JXA-8100，测试条件为:加速电压15kV;束流2 ×10-8A;束斑5μm;修正方法PRZ;使用的标样为标准样品美国SPI 公司53 种矿物。

4.2 全岩主量和微量元素分析

通过详细的手标本和显微镜观察，挑选包古图矿化岩体中有代表性的全岩样品，用清水洗净晾干，用不锈钢擂钵破碎至60 ～80 目，再用玛瑙研钵研磨成200 目，待溶解。主量元素分析在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成，使用仪器为美国产ARL ADVANT’XP +扫描型波长色散顺序式X 射线荧光光谱仪，测试精度优于1%。微量元素前处理(溶样)工作在北京大学地球与空间科学学院完成，测试在核工业地质研究院用Finnigen Mat ICP-MS 完成。

图3 包古图中酸性侵入体的显微岩相学照片(a)花岗闪长岩显微特征，正交光;(b)磁铁矿与角闪石共生，单偏光;(c)钛铁矿与磁铁矿共生，磁铁矿被氧化为赤铁矿，反射光;(d)钛铁矿与黑云母，斜长石和石英共生，反射光;(e)花岗闪长斑岩中的斜长石、角闪石和黑云母斑晶，正交光;(f)花岗闪长岩角砾被泥质、方解石、石英和浊沸石交结，单偏光. Amp-角闪石;Pl-斜长石;Bt-黑云母;Qz-石英;Mag-磁铁矿;Hem-赤铁矿;Ilm-钛铁矿;Py-黄铁矿;Lmt-浊沸石Fig.3 Microphotograph of Baogutu intermediate-acidic intrusions(a)microphotograph of granodiorite，polarized light;(b)magnetite coexists with amphibole，plane polarized light;(c)hematite replaced magnetite coexists with ilmenite，reflected light;(d)ilmenite coexists with biotite，plagioclase and quartz，reflected light;(e)granodiorite porphyry with plagioclase，amphibole and biotite，polarized light;(f)breccias with granodiorite clasts and pelitic，calcite，quartz and laumontite cement，plane polarized light. Amp-amphibole;Pl-plagioclase;Bt-biotite;Qz-quartz;Mag-magnetite;Hem-hematite;Ilm-ilmenite;Py-pyrite;Lmt-laumontite

4.3 全岩Rb-Sr、Sm-Nd 同位素分析

Sr、Nd 化学分离和同位素组成测定在中国科学院地质与地球物理研究所同位素实验室完成，Rb-Sr 和Sm-Nd 的化学分离采用传统的离子交换法。Sr、Nd 同位素分析在Finnigan MAT-262 型多接收固体源热电离质谱仪上完成。样品的Sr 同位素组成采用静态模式分析，通过标准样品NBS-987 进行仪器监测，并使用86Sr/88Sr =0.1194 进行校正。样品的Nd 同位素组成采用动态模式分析，通过标准样品JNdⅠ-1 进行仪器监测，使用146Nd/144Nd =0.7219 对结果进行校正。整个化学分离流程和分析过程分析过程使用国际标样BCR-2 和JMC 监测，分析测试结果与推荐值在误差范围内一致。

4.4 锆石SHRIMP U-Pb 定年

图4 包古图中酸性侵入体中矿物成分图解(a)斜长石分类图;(b)钙质角闪石分类图(底图据Leake，1977);(c)黑云母成分变异图;(d)单斜辉石的Wo-En-Fs 分类图解Fig.4 Compositon of minerals in Baogutu intrusions(a)classification diagram of plagioclase;(b)classification diagram of calcic amphibole (after Leake，1997);(c)component diagram of biotite;(d)plot of Wo-En-Fs for pyroxene

图5 斜长石成分特征(a、b)斜长石的震荡环带;(c、d)斜长石的结构和成分不连续Fig.5 Characteristic composition of plagioclase(a，b)oscillatory zoning;(c，d)textual and compositional discontinuous

表1 包古图中酸性侵入体角闪石电子探针分析结果(wt%)Table 1 Representative compositions of amphibole in Baogutu intermediate-acidic intrusions (wt%)

图6 包古图中酸性侵入体钛铁矿(a)和磁铁矿(b)成分对比图解Fig.6 Composition contrasting of ilmenite (a)and magnetite (b)in Baogutu intrusions

样品通过传统的破碎、磁选和重液法分离出锆石，与标准锆石样品TEMROA1 一起在中国地质科学院北京离子探针中心制靶。锆石SHRIMP 测年在北京离子探针中心虚拟网络实验室指定的远程工作站(澳大利亚)应用SROS(SHRIMP Remote Operation System)系统完成。采用标准锆石TEMROA1(417Ma，Black et al.，2003)进行元素间的分馏校正，标准锆石SL13(572Ma，U 含量为238 ×10-6)进行样品中U、Th 和Pb 含量的标定。通过SQUID 及ISOPLOT 程序进行数据处理和年龄计算。具体实验流程见宋彪等(2002)。

5 矿物化学

5.1 斜长石

图7 包古图III-1 号岩体锆石CL 图像和SHRIMP 年龄(a)III-1 号岩体锆石CL 图像;(b、c)III-1 号岩体锆石SHRIMP 定年结果Fig.7 Cathode luminescence (CL)images and SHRIMP dating results of zircon from Baogutu intrusive body III-1(a)CL images of zircon from intrusive body III-1;(b，c)SHRIMP dating results of intrusive body III-1

包古图各中酸性侵入体中斜长石成分变化范围大(从更长石、中长石到拉长石都有，图4a，数据表略)。Ⅰ号岩体花岗闪长岩中的斜长石以中长石为主，其次为拉长石(An34Ab58Or8-An54Ab46Or0)，An 值平均为46。Ⅱ号岩体中的斜长石较酸性，An 值平均33，以中长石为主，少量更长石。Ⅲ-1号岩体花岗闪长岩中的斜长石以中长石为主，其次为拉长石和更长石(An15Ab83Or2-An64Ab35Or1)，An 平均值42。Ⅲ-2 号岩体石英闪长岩中的斜长石整体基性程度较高，以拉长石为主，其次为中长石和更长石(An12Ab86Or2-An62Ab37Or1)，An值平均47。Ⅴ号岩体中的斜长石以中长石为主，其次为更长石(An14Ab84Or13-An51Ab48Or1)，An 值平均36。环带特征较好的斜长石从核部到边部成分反复变化，显示震荡环带的特征(图5a，b)。部分斜长石显示阶段性的成分变化，从核部到边部经历多次成分间断，可通过粗糙的绢云母化边界识别出来，每个侵蚀界面之后都突变为更富Ca 的斜长石(图5c，d)。蚀变过程中有大量的磁铁矿生成，指示了较高的氧逸度条件。每个侵蚀界面之后都突变为更富Ca 的斜长石，指示了岩浆成分的变化。

5.2 角闪石

侵入岩中的角闪石属于钙质闪石，成分投点位于镁质普通角闪石区域，Mg#变化范围很大(0.58 ～0.72，表1)。受蚀变作用影响，少数角闪石转变为透闪石或阳起石(图4b)。Ⅰ号岩体花岗闪长岩中的角闪石有两种产出形式，一种呈自形程度很好的短柱状晶体，另一种为粒度较小的集合体。两类角闪石具有非常一致的成分特征，Mg#变化范围很大(0.63～0.95，平均0.76)。Ⅱ号岩体角闪石结晶程度好，花岗闪长斑岩中角闪石斑晶的Mg#为0.72 ～0.87，平均0.79;花岗闪长岩中的角闪石Mg#较高，为0.81 ～0.90，平均0.85。Ⅲ-1号岩体花岗闪长岩中的角闪石成分均一，Mg#为0.58 ～0.72，平均0.65。Ⅲ-2 号岩体石英闪长岩中的角闪石成分变化范围较大，整体Mg#很高(0.71 ～1，平均0.89)。辉石闪长岩中见两类角闪石，第一种为岩浆成因的角闪石，新鲜到弱蚀变，Mg#变化范围为0.64 ～0.90，平均0.79;第二种为交代辉石的产物，分布在辉石颗粒的边部，部分角闪石仍呈现辉石的光性特征，Mg#变化范围为0.69 ～1，平均0.79，两类角闪石在元素组成上没有区别。Ⅴ号岩体花岗闪长岩和石英闪长岩中角闪石的成分差别较大，石英闪长岩(样品ZK601-1)中的角闪石Mg#较低(0.68 ～0.73，平均0.71)，花岗闪长岩(ZK203-3)中的角闪石Mg#较高(0.80 ～0.89，平均0.85)。

5.3 黑云母

不同侵入体中黑云母的成分差别较大(表2、图4c)，Ⅰ、Ⅱ号岩体黑云母Mg#变化范围很小(0.57 ～0.65)，分类图解中位于黑云母和金云母端元的分界线上。Ⅲ-1 号岩体黑云母的Mg#较低(0.44 ～0.47，平均0.46)，成分投影位于黑云母区域。Ⅲ-2 号岩体石英闪长岩中的黑云母成分变化范围很大，Mg#从0.45 变化到0.60，平均0.54，在分类图解上位于黑云母区域，邻近黑云母和金云母的分界线分布。Ⅴ号岩体不同样品黑云母成分差别很大，花岗闪长岩中的黑云母Mg#很高(0.61 ～0.63，平均0.62)，明显高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-1 和Ⅲ-2 号岩体，成分投点位于金云母区域。石英闪长岩中黑云母的Mg#很低(0.40 ～0.51，平均0.47)，成分特征与Ⅲ-1 号岩体相似，位于黑云母区域。

表2 包古图中酸性侵入体黑云母电子探针分析结果(wt%)Table 2 Representative compositions of biotite in Baogutu intermediate-acidic intrusions (wt%)

5.4 辉石

Ⅲ-2 号岩体局部位置出现辉石闪长岩，辉石颗粒核部新鲜，边部被角闪石交代，部分角闪石仍保留着辉石的光性特征，整体裂隙较多。新鲜的辉石核部成分均一，属于普通辉石，端元组成为:En38-47Fs10-20Wo41-46(图4d，分析数据另文发表)。Mg#变化范围为0.69 ～0.87，随Mg#升高，Al2O3、MnO含量连续变化，分别显示良好的正相关性和负相关性，是角闪石交代作用的结果。

5.5 磁铁矿和钛铁矿

各侵入体中都含钛铁矿，但不同侵入体钛铁矿成分差别明显(表3)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体中钛铁矿的FeO 含量明显高于Ⅲ号岩体，而TiO2含量较低(图6a)。磁铁矿仅见于Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体中，其中Ⅴ号岩体磁铁矿的TiO2含量明显高于Ⅰ、Ⅱ号岩体(图6b)。

6 锆石SHRIMP 年代学

从Ⅲ-1 和Ⅲ-2 号岩体中部挑选新鲜样品(分别为09BGT-18 和09BGT-26)，从中分选锆石，进行SHRIMP 年代学研究。2 个样品分选出的锆石颗粒形态规则，以长柱状为主，大小～100μm，少数颗粒可达200μm。阴极发光图像显示典型的扇形结构，指示其岩浆成因(图7a、图8a)。样品09BGT-18 锆石的U、Th 含量变化很大，分别为34 ×10-6～162 ×10-6和17 ×10-6～130 ×10-6，232Th/238U 比值在0.45～0.84 之间变化，表观年龄集中在300.8 ～322.7Ma 之间(表4)。16 个测点的加权平均年龄为313 ±3Ma(MSWD =0.89，n =16)，代表了Ⅲ-1 号岩体的结晶年龄(图7b，c)。样品09BGT-26 锆石的U 含量为29 ×10-6～188 ×10-6，Th含量变化范围为16 ×10-6～184 ×10-6，232Th/238U 比值为0.38 ～1.01，表观年龄集中在302.1 ～327.4Ma 之间(表4)。13 个测点的加权平均年龄为319 ±3Ma(MSWD =0.80，n =13)，代表了Ⅲ-2 号岩体的结晶年龄(图8b，c)。

表3 包古图中酸性侵入体磁铁矿、钛铁矿电子探针分析结果(wt%)Table 3 Representative compositions of magnetite and ilminite in Baogutu intermediate-acidic intrusions (wt%)

7 地球化学

7.1 主量和微量元素

包古图中酸性侵入体主量元素变化范围很大(代表性数据见表5)，SiO2含量在57.07% ～69.79% 之间(平均62.29%)，整体富Na 贫K(Na2O/K2O =1.60 ～7.25，平均2.80)。Al2O3和CaO 含量较高，平均值分别为16.12%和4.49%。TiO2、P2O5、MnO 含量较低，平均值小于1%。MgO含量和Mg#很高，平均值分别为2.62%和0.48。在TAS 图解中，样品投影在亚碱性序列里，数据点非常分散，花岗岩到闪长岩的区域中都有分布(图9)。在SiO2变异图解中，来自各侵入体的样品呈现分散变化的特征，显示分离结晶趋势(图10)。

各中酸性侵入体具有非常一致的微量元素地球化学特征(代表性数据见表5)，稀土总量较低(42.40 × 10-6～103.5 ×10-6，平均60.88 ×10-6)，显示右倾型的稀土配分模式，轻稀土富集，重稀土平坦分布，轻重稀土分异弱((La/Yb)N=3.32 ～8.07，平均4.86)，无明显Eu 异常(δEu =0.76～1.44，平均1.07;图11a-e)。在微量元素蛛网图上，Cs、Rb、Ba、Th、U 等大离子亲石元素含量变化很大，Cs、Ba、U 显示富集趋势。所有样品均显示Nb、Ta、Ti 的亏损，Sr 含量很高，Zr、Hf 含量变化很大(图11f-j)。

7.2 Rb-Sr、Sm-Nd 同位素

图8 包古图III-2 号岩体锆石CL 图像和SHRIMP 年龄(a)III-2 号岩体锆石CL 图像;(b、c)III-2 号岩体锆石SHRIMP 定年结果Fig.8 Cathodeluminescence (CL)images and SHRIMP dating results of zircon from Baogutu intrusive body III-2(a)CL images of zircon from intrusive body III-2;(b，c)SHRIMP dating results of intrusive body III-2

图9 包古图中酸性侵入体岩性分类图解灰色数据点来自张连昌等，2006;Shen et al.，2009;Tang et al.，2010Fig.9 Classification diagram of Baogutu intermediate-acidic intrusionsData from this research and Zhang et al.，2006;Shen et al.，2009;Tang et al.，2010

包古图中酸性侵入体具有高Sr、低Rb 的特点(表6)，Sr含量431.5 ×10-6～941.7 ×10-6(平均657.7 ×10-6)，Rb 含量17.23 ×10-6～74.40 ×10-6(平均38.66 ×10-6)，与微量元素分析结果一致。87Rb/86Sr 变化范围很大，0.0552 ～0.4988(平均0.2049)，具有非常一致的Sr 初始比值((87Sr/86Sr)i= 0.7036 ～0.7038)。Sm、Nd 含 量 较 低，147Sm/144Nd 为0.1193 ～0.1450，具有高(143Nd/144Nd)i值(0.5126 ～0.5127)和正的εNd(t)值(6.64 ～8.30)，Sr-Nd 同位素图解中靠近地幔序列分布(图12)。单阶段和两阶段法计算获得的Nd 模式年龄相近，分别为tDM1= 435.4 ～587.7Ma 和tDM2=402.6 ～535.5Ma。

8 讨论

包古图中酸性侵入体属于亚碱性岩石，Al2O3、CaO 和Na2O 含量较高，富含黑云母和角闪石等矿物，这些岩体具有一致的微量元素和Sr-Nd 同位素组成，显示相同的稀土配分模式，指示他们具有相同的成因和岩浆源区。各侵入体具有非常亏损的Sr-Nd 同位素组成((87Sr/86Sr)i= 0.7036 ～0.7038;εNd(t)=6.64 ～8.30)，在同位素图解上邻近地幔序列分布(图12)，指示岩浆可能来自亏损地幔或新生下地壳的部分熔融。实验研究表明，玄武质岩石部分熔融生成的岩浆Mg#值都很低，通常小于0.4(Rapp and Watson，1995)，但是包古图中酸性侵入体的Mg#较高(0.34 ～0.59，平均0.48)，指示岩浆源区以幔源物质为主(图13)。除此之外，本文以及前人研究成果显示，部分侵入体的SiO2含量很低(最低可达50.24%)，玄武质的岩石只有在极高温(＞1000℃)条件下的脱水熔融才会形成低硅的岩浆，而这远高于包古图中酸性侵入体的结晶温度(501 ～581℃，见下文)，因此通过玄武质下地壳部分熔融形成母岩浆的可能性很小。

表4 包古图III 号岩体锆石SHRIMP 定年结果Table 4 Zircon SHRIMP dating for Baogutu intrusive body III

亏损地幔部分熔融产生的玄武质熔体需要经历充分的岩浆混合或是分离结晶作用才能形成中酸性的岩石，斜长石不连续变化的成分特征暗示存在岩浆混合作用。随SiO2含量升高，各侵入体CaO、Fe2O3、MgO、Sc、Co 等元素的含量逐渐降低(图10)，指示分离结晶作用在岩浆演化过程中发挥了重要作用，而岩浆混合作用较弱，或是先于分离结晶作用发生。MgO 和FeO 主要受辉石和角闪石等铁镁质矿物控制，Sc 和Co 含量的降低与之一致。Al2O3含量的变化主要受斜长石的结晶作用控制，P2O5和TiO2含量的降低与磷灰石和钛铁矿(或榍石)的晶出有关。各岩体普遍富集Cs、Ba、U、Sr等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti 等高场强元素，且具有轻稀土富集的右倾型稀土配分模式，说明岩浆源区受到了交代作用的影响。侵入体具有年轻的Nd 模式年龄(tDM1=435.4～587.7Ma;tDM2=402.6 ～535.5Ma)，同时随SiO2含量升高，样品的εNd(t)和(87Sr/86Sr)i并无明显变化趋势(图14)，指示岩浆源区受古老地壳物质混染的可能性很小。

包古图中酸性侵入体主要组成矿物相同，但是磁铁矿和钛铁矿的含量以及成分特征差别很大(图6)。Ⅰ、Ⅱ号岩体以磁铁矿为主，钛铁矿含量较少;Ⅲ-1 和Ⅲ-2 号岩体钛铁矿含量丰富，未见磁铁矿;Ⅴ号岩体以钛铁矿为主，见少量磁铁矿。磁铁矿和钛铁矿是中酸性岩浆中常见的不透明矿物，二者分布情况的差异指示包古图中酸性侵入体包括两种类型:Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体见磁铁矿-钛铁矿的共生组合，属于磁铁矿型侵入体;Ⅲ-1、Ⅲ-2 号岩体只含钛铁矿(不含磁铁矿)，属于钛铁矿型侵入体。矿物组合的差异与矿物成分特征相一致，磁铁矿型侵入体中的钛铁矿富Fe 贫Ti，而钛铁矿型侵入体中的钛铁矿Ti 含量较高，指示矿物结晶时岩浆环境的差异。

表6 包古图中酸性侵入体Rb-Sr、Sm-Nd 同位素分析结果Table 6 Rb-Sr、Sm-Nd isotopic data for Baogutu intermediate-acidic intrusions

图10 包古图中酸性侵入体Harker 图解Fig.10 Harker diagrams for Baogutu intermediate-acidic intrusions

图11 包古图中酸性侵入体球粒陨石标准化稀土配分模式图(a-e)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(f-j)(标准化值据Sun and McDonough，1989;阴影区据Shen et al.，2009;Tang et al.，2010)Fig.11 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a-e)and primitive mantle-normalized trace element patterns (f-j)for Baogutu intermediate-acidic intrusions (normalization values after Sun and McDonough，1989;shaded areas after Shen et al.，2009;Tang et al.，2010)

图12 包古图中酸性侵入体(87Sr/86Sr)i-εNd(t)图解(a)和tDM-εNd(t)图解(b)Fig.12 (87 Sr/86 Sr)i vs. εNd(t)correlation diagram (a)and tDM vs. εNd (t)variation diagram (b)for Baogutu intermediate-acidic intrusions

图13 包古图中酸性侵入体SiO2-Mg#图解(实验数据来自Rapp and Watson，1995)Fig.13 Diagram of SiO2 vs. Mg# for Baogutu intermediateacidic intrusions (experimental data from Rapp and Watson，1995)

图14 包古图中酸性侵入体SiO2-(87 Sr/86 Sr)i(a)和SiO2-εNd(t)(b)图解Fig.14 Diagram of SiO2 vs. (87Sr/86Sr)i(a)and SiO2 vs.εNd(t)(b)for Baogutu intermediate-acidic intrusions

图15 包古图中酸性侵入体温度-氧逸度图解(底图据Eugster and Wones，1962;计算方法据Lepage，2003)HM-赤铁矿-磁铁矿缓冲剂;NNO-Ni-NiO 缓冲剂;QFM-石英-铁橄榄石-磁铁矿缓冲剂;MW-磁铁矿-方铁矿缓冲剂;WI-方铁矿-铁缓冲剂;QFI-石英-铁橄榄石-铁缓冲剂Fig. 15 Temperature vs. oxygen fugacity diagram for Baogutu intermediate-acidic intrusions (after Eugster and Wones，1962;calculation after Lepage，2003)HM-hematite-magnetite buffer;NNO-Ni-NiO buffer;QFM-quartzfayalite-magnetite buffer; MW-magnetite-wuestite buffer; WIwuestite-iron buffer;QFI-quartz-fayalite-iron buffer

磁铁矿和钛铁矿的共生组合指示Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体具有高的氧逸度条件，logfO2分别为-19 ～-16、-22 ～-20 和-20 ～- 18，对应的结晶温度分别为517 ～578℃、501 ～528℃、557 ～581℃，在温度-氧逸度图解上分布于NNO 和HM 之间(图15)。Ⅲ号岩体仅含钛铁矿，说明它的氧逸度略低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体。岩浆结晶过程中氧逸度的差异导致产生不同类型的侵入体。除此之外，高氧逸度是形成大型斑岩矿床的必要条件之一。Cu 和Au 在硫化物相和硅酸盐熔体相间的分配系数分别为103和105(Peach et al.，1990)，与硅酸盐熔体相比，Cu 和Au 强烈分配进入硫化物相。在高氧化状态下，岩浆源区中的硫以硫酸盐的形式存在，不会生成大量的硫化物相，确保成矿岩浆在向地壳浅部侵位之前不会流失大量的金属元素(Richards，2005，2009)。前人研究表明，氧逸度高于QFM +2 的体系可有效抑制硫化物相生成，具有很好的成矿潜力(Mungall et al.，2002)。包古图Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号侵入体的氧逸度值明显高于NNO 缓冲剂，指示其成矿潜力巨大。

9 结论

包古图晚石炭世(313 ±3Ma ～319 ±3Ma)中酸性侵入体包括两种类型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩体为磁铁矿型侵入体，氧逸度较高(logfO2= -22 ～-16);Ⅲ-1、Ⅲ-2 号岩体为钛铁矿型侵入体，氧逸度较低。两类侵入体具有一致的微量元素和同位素特征，来自同一岩浆源区，具有以下性质:(1)地幔源区经历过岩浆抽提作用，具有亏损性质;(2)岩浆源区遭受交代作用，导致产生大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的地球化学特征，以及轻稀土元素富集的稀土配分模式;(3)具有高的H2O 含量和氧逸度，确保角闪石等含水矿物和磁铁矿等氧化物的结晶。该源区部分熔融形成的玄武质熔体经历高度结晶分离作用，产生Mg#较高、Sr-Nd 同位素亏损的中酸性岩浆，古老地壳物质的混染很弱。中酸性岩浆在晚石炭世期间向地壳浅部侵位结晶形成包古图侵入体。

致谢 野外工作了得到了武警黄金第八支队的支持和帮助;中国地质大学(北京)罗照华教授、中国科学院地质与地球物理研究所申萍老师在论文成文过程中给予了诸多建议和帮助;谨在此一并致谢。

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