新疆塔城市别斯托别一带基性杂岩岩石化学特征∗

王威，马华东，杨子江，王成

(1.新疆自然资源与生态环境研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011；2.新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室，新疆 乌鲁木齐 830000)

塔城盆地(又称塔城—额敏凹馅)位于巴尔鲁克山和塔尔巴哈台山之间，向西开口，延伸到哈萨克斯坦境内，是巴尔喀什—准噶尔构造成矿域的重要组成部分.国家“十五”、“十一五”、“十二五”科技支撑计划将该地区作为重要研究地区之一，并通过该地区与其西部中亚构造成矿区进行系统对比研究[1−5].国家国际科技合作项目“环巴尔喀什西准噶尔大型矿集区预测合作研究”，通过项目的实施，对研究区的重要成矿带分布及其成矿规律进行了系统的研究，建立了矿床成因模型[5−9].针对塔城市西南别斯托别一带出露花岗岩及矿化基性杂岩岩石化学研究，分析其岩石学、岩石化学特征，结合矿化显示特征，为评价该区基性杂岩体成矿潜力奠定基础.

0 区域地质

研究区与哈萨克斯坦共和国科翁纳德斑岩铜矿处于同一构造成矿带，具有相似的影像特征，处于多个环形构造和不同方向断裂交汇部位；岩相古地理研究证实塔城地块具有早古生代以前形成的陆壳基底，晚古生代处于被动陆缘，广泛发育华力西中、晚期闪长岩—花岗闪长岩建造和花岗斑岩小岩体，已有铜矿（化）点相伴出现.地震测深显示，第四纪覆盖很浅，基底火山岩及侵入岩已局部暴露.塔城盆地向西延伸到哈萨克斯坦境内，位于北西－南东向的阿拉套弧间盆地和塔尔巴哈台岛弧带结合部位的东南端，是准噶尔海西期弧后盆地和天山海西期岛弧带拼合后形成的哈萨克斯坦准噶尔板块的组成部分.其北部山区属于成吉斯—塔尔巴哈台构造带的东延部分，该构造带广泛发育寒武纪和志留纪的岛弧火山岩系.据1：20万塔城幅—阿西勒幅区域地质图(1985)，晚古生代花岗岩或者岩脉侵入到泥盆系、下石炭统黑山头组、奥陶统灰岩硅质岩凝灰岩夹中基性熔岩、志留系的碎屑岩—生物灰岩和板岩地层中，闪长岩辉长岩小岩株或者岩脉也在同时期产出.同时，在该地区发育的一套火山角砾岩，角砾主要由蛇纹石化橄榄岩、辉长岩、玄武质粗面岩、粗面岩和硅质岩组成，底部存在一套由蚀变辉长岩、蛇纹石化橄榄岩和硅质岩组成的蛇绿混杂岩[10,11].区域地质矿产如图1.

图1 西准噶尔地区地质矿产图

研究区位于塔城市以南约30 km处的额敏河北岸，此处于大面积的第四系冲洪积平原上出露数个零星的基岩露头（图2），基性杂岩和酸性花岗岩类之间推测呈侵入接触关系[12].

图2 别斯托别铜矿化点基性杂岩分布图

1 测试方法

在对岩石样品进行详细手标本和偏光显微镜观察后，挑选代表性样品进行岩石矿物的电子显微镜研究和电子探针分析，样品在河北省区域地质调查研究所实验室分析，分析方法：使用JXA-8100，分析条件：加速电压15 kV；束流1×10−8A；束斑5µm.

2 岩石学特征

野外地质观察表明，基性杂岩侵入石炭纪二长花岗岩中，基性杂岩与花岗岩的接触部位多被农田覆盖，在局部凸起的小山坡上见到基性杂岩侵入花岗岩的露头.所取得岩石样品较为新鲜，基本未发生蚀变现象，而基性杂岩遭受后期强烈的热液蚀变，暗色矿物如辉石、角闪石大都遭受蚀变，局部蚀变为透辉石、透闪石、阳起石等，各类岩石的岩石学特征如下：

流纹斑岩：斑状结构，块状构造局部流纹构造.岩石斑晶(10%)和基质(90%)构成.斑晶为斜长石和钾长石，具绢云母化、碳酸盐化等；基质由斜长石、石英及少量黑云母组成，如图3a.

二长花岗岩：中粒花岗结构，块状构造.岩石由钾长石(50%)、斜长石(20%)、石英(25%)，及少量黑云母组成，如图3b.

辉长闪长岩：辉长辉绿结构，块状构造.岩石由斜长石(65%)、辉石(20%)、角闪石(15%)及少量石英组成，如图3c.

辉长岩：它形～半自形粒状结构，块状构造.岩石由斜长石(60%)、辉石(40%)及少量角闪石、黑云母组成，如图3d、e.

辉绿岩（岩脉状产出）：柱粒状变晶结构，块状构造.岩石由斜长石(30%)、阳起石(65%)及少量黑云母组成.阳起石由辉石、角闪石蚀变而来，如图3f.

3 岩石化学特征

在铜矿化点附近地表露头采集了7块基性杂岩和二长花岗岩样品，分别进行岩石化学、稀土元素、微量元素分析，含量见表1，2，3.

图3 研究区岩石显微照片

表1 岩石化学分析表(×10−2)

表2 稀土元素分析表(×10−6)

表3 微量元素分析表(×10−6)

图4 TAS图解

图5 碱—硅图解

岩石化学含量分析显示，样品除D22外SiO2含量在44-51%之间，属基性火山岩类.从图4中可以看出，别斯托别一带基性杂岩在TAS图解中投点基本上都落在了苦橄玄武岩和玄武岩界线的右下方，属玄武岩类.在硅碱图解（图5）中投点落在了分界线偏于亚碱性区（S）范围内的一侧，少数成分点落在了碱性区（A）范围内的一侧.在碱度率图解（图6）中投点落在了分界线偏于钙碱性系列（CA）范围内的一侧，少数成分点落在了过碱性系列（PA）范围内的一侧.从里特曼岩系指数图解（图7）可以看出，里特曼指数δ一般都小于3.3,同属钙碱性岩系.这种岩石化学样品投点具有较好的相关性，应为同期岩浆演化而成.

此外，岩石样品在里特曼戈蒂里图（图8）中落在了造山带火山岩系列（A）范围的一侧，表示岩浆结晶与造山带构造活动关系密切.

图6 碱度率图解

图7 里特曼岩系指数图解

图8 里特曼-戈蒂里图解

图9 稀土元素配分模式图(A)和洋脊花岗岩标准化微量元素蛛网图(B)

别斯托别铜矿化点南侧的二长花岗岩围岩稀土配分曲线（图9a）模式为典型的右倾型，表明轻稀土富集，配分图中Eu元素的负异常特别明显，说明Eu亏损严重，岩体经历了强烈的岩浆分离结晶作用；而别斯托别铜矿化点附近的基性杂岩，包括蚀变辉长闪长岩、蚀变辉长岩、辉石岩脉、辉绿岩脉等配分图中表现为略向右倾状，不具负Eu异常或微量的正异常，各样品成图具一定的相似性，说明它们之间“亲缘性”较好，应来源于同一岩浆房.

将别斯托别铜矿化点南侧的围岩二长花岗岩微量元素用洋脊花岗岩标准化后，做成蛛网图（图9b）显示：研究区的二长花岗岩与中国西藏、阿曼的同碰撞环境下的花岗岩曲线极为相似，因而可以认为研究区的酸性花岗岩应形成于同碰撞构造环境，这也和在石炭系末期，准噶尔地区发生了一系列的洋陆碰撞，弧盆闭合事件相吻合.

4 结论

西准噶尔地区二叠纪基性岩较发育，以各种类型的岩墙或岩脉出露.克拉玛依北岩体花岗岩中的基性岩墙中的锆石与其寄主花岗岩中的锆石完全一致，而且具有基本相同的SHRIMP年龄(314-318Ma)[8,13]，认为基性岩墙仅仅捕获了花岗岩中的锆石，基性岩墙中的锆石并不代表该地区基性岩浆活动的时间.裕民县多拉那勒花岗岩岩体的锆石SHRIMP年龄为300±4Ma[13]，多拉那勒花岗岩岩体为晚石炭世侵入体，早于别斯托别苏长辉长(273 Ma).塔城北山蛇绿混杂岩中变辉长岩的锆石SHRIMP年龄为478.3±3.3Ma[14]，其北部出露大面积花岗岩侵入奥陶纪沉积岩地层中，韩宝福获得了该花岗岩的一个锆石U-Pb年龄为303±4Ma[13]；位于裕民县东南方向约70 km的塔尔根钾长花岗岩中最年轻的3颗锆石SHRIMP加权平均年龄为287±6Ma[14].塔城地区有限的锆石年代学资料显示，该地区晚石炭世花岗岩分布普遍，二叠纪基性岩浆活动鲜见报道[11].通过研究这种基性岩浆源区的岩石地球化学特征，可以为研究该地区的地质演化(包括塔城盆地基底的性质及塔城盆地的形成过程)提供基本制约条件.在别斯托别辉长岩与花岗岩接触带附近观察到一定规模的铜矿化现象，具有良好的成矿潜力.

别斯托别一带基性杂岩体的岩石化学特征表明：

（1）该基性杂岩体属于亚碱性岩体，亚碱性岩体有属于钙碱性系列基性火山岩；

（2）岩体化学投点具有很好的相关性及稀土配分图中表现为略向右倾状，不具负Eu异常或微量的正异常，各样品成图具一定的相似性，“亲缘性”较好，应为同期岩浆演化而来；

（3）二长花岗岩微量元素蛛网图与中国西藏、阿曼的同碰撞环境下的花岗岩曲线极为相似，研究区的酸性花岗岩应形成于同期碰撞构造造山环境.