哈密白干湖花岗岩SHRIMP U-Pb定年及地质意义

吕金刚，赵恒乐，李月栋，付清波，刘众

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

哈密白干湖花岗岩SHRIMP U-Pb定年及地质意义

吕金刚，赵恒乐，李月栋，付清波，刘众

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

白干湖花岗岩位于新疆哈密市白干湖南部，主体由肉红色碱长花岗岩、二长花岗岩构成。侵入岩南部与早石炭世雅满苏组接触带形成矽卡岩型铅锌矿床——白干湖西铅锌矿。为了解侵入体形成时代及确定铅锌矿成矿时代，在该岩体碱长花岗岩中采集同位素年龄样，采用SHRIMP法锆石U-Pb测年，获得岩体结晶年龄（240.4±5.6）Ma，推断白干湖西铅锌矿形成时代为印支期，即早三叠世晚期—中三叠世早期。新疆哈密白干湖花岗岩同位素测年为研究该区岩浆演化提供了年代学数据，也为本区铅锌矿成矿时代提供了年代学制约。

哈密；白干湖西铅锌矿；白干湖花岗岩；SHRIMP锆石U-Pb年龄；成矿时代

20世纪60年代中期，新疆地质局区域地质测量大队在哈密白干湖一带开展区域地质调查工作时，将白干湖花岗岩划为华力西晚期❶新疆地质局区域地质测量大队.1∶20万烟墩幅区域地质调查报告，1966，并圈出锡重砂异常。20世纪90年代，新疆地矿局第六地质大队开展1∶20万区域化探，在该岩体及接触带圈出HS49号以W，Sn，Mo，Bi，Pb为主的综合异常❷新疆地矿局第六地质大队.1∶20万烟墩幅地球化学图说明书，1990。2009年，新疆地矿局第一区域地质调查大队在本区开展区域地质矿产调查，将该花岗岩划分为华力西中期钾长花岗岩，该岩体侵入于早石炭世雅满苏组，本区雅满苏组化石丰富，地层时代依据充分。在侵入于雅满苏组的数个岩体中进行锆石U-Pb定年，测得锆石SHRIMP年龄为（240.4±5.6）Ma～（250.4±4）Ma，与宏观地质特征相比，所测年龄偏低，有待进一步研究与探讨❸新疆地矿局第一区域地质调查大队.新疆哈密市旱草湖一带1∶5万区域地质调查报告，2009。

2010—2013年，笔者以白干湖花岗岩外接触带为重点开展矿产普查，对白干湖花岗岩时代归属问题进行研究。一方面确定该侵入体外倾，深部花岗岩与围岩接触带产状一致且变缓，接触带发育铅锌矿体及铜、钨、钼、磁铁矿化体等；另一方面得出早三叠世末期本区发生岩浆侵位，白干湖花岗岩与雅满苏组碎屑岩、碳酸盐岩发生广泛交代作用，形成矽卡岩型矿床。

1 地质背景

白干湖花岗岩位于白干湖南部1 km，沙泉子北东15 km处，呈不规则岩株状，长约15 km，宽0.2～5.0 km，面积32.53 km2。岩体所处大地构造位置位于雅满苏边缘火山岩带东部，北部以雅满苏断裂为界与康古尔海槽相邻，南部以阿其克库都克-沙泉子断裂为界与巴伦台-星星峡离散地体相接（图1）。

花岗岩侵入于早石炭世雅满苏组，由陆源碎屑岩、火山碎屑岩及少量碳酸盐岩组成，地层呈南倾单斜，倾向160°～180°，倾角25°～60°。地表花岗岩中有少量地层残留体（捕虏体）呈孤岛状分布，具强烈绿帘石化、石榴岩化、黝帘石化；沿接触带侵入岩发育绿泥石化、绿帘石化、高岭土化；围岩发育绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、石榴石化、阳起石化、透闪石化、透辉石化、硅化等。岩体北部被新生代凹陷陆相碎屑岩覆盖。由于白干湖花岗岩主要矿物含量变化的差异性，进一步将其分为碱长花岗岩、二长花岗岩及花岗闪长岩。空间上，碱长花岗岩位于岩体中部，占侵入体大部分；二长花岗岩、花岗闪长岩分布于岩体边部，多与围岩发生交代作用；岩体内部发育若干细晶岩脉、辉绿岩脉及石英脉；岩体外接触带发育石英脉、花岗斑岩脉、闪长玢岩脉、辉绿玢岩脉等。岩石总体呈中细粒结构、块状构造，主要由斜长石、钾长石、石英及少量黑云母（或角闪石）组成，斜长石（更长石为主）含量10%～65%，自形板状，聚片双晶发育；钾长石含量10%～66%，它形粒状，波状消光；石英含量20%～30%，它形粒状，波状消光；黑云母少量（～5%），半自形片状，具多色性；普通角闪石少量（～2%），柱状，具闪石式解理，多色性。副矿物有磷灰石、锆石、褐帘石、榍石、磁铁矿等。

图1 白干湖花岗岩地质图Fig.1 The geological map of Baigan lake Granite

2 样品特征

白干湖碱长花岗岩样品（20070K16-ⅩⅢ-62）采自岩体北部（图1），采样位置为北纬42°04′30″，东经94°53′34″。样品新鲜，无穿插脉体，重约9.8 kg。岩石呈肉红色，中细粒花岗结构，斜长石10.8%，半自形板状，粒径0.3～0.6 mm，聚片双晶发育；钾长石66.1%，半自形粒状，粒径0.3～3.8 mm，为条纹长石，轻度泥化；石英21.6%，它形粒状，粒径0.4～3.0 mm，波状消光，分布不均；黑云母1%，黄褐色，片状，片径0.03～0.1 mm；含少量副矿物磷灰石、锆石、褐帘石。

对岩体4件样品作岩石化学分析，SiO2为75.17%～76.62%，Al2O3为11.37%～12.93%，K2O为2.97%～5.02%，Na2O为2.51%～4.16%，Fe2O3为0.32%～1.19%，FeO为0.50%～0.72%，CaO为0.67%～2.10%，MgO为0.13%～0.57%，MnO为0.04%～0.07%，TiO2为0.12%～0.25%，P2O5为0.02%～0.06%。属铝过饱和类型高硅铝岩石。

锆石多呈无色-浅黄色，透明，玻璃光泽，正方双锥柱状，晶体长0.03～0.6 mm，宽0.02～0.15 mm，长宽比值1.5：1～4：1。锆石分选由新疆地矿局第一区域地质调查大队实验室完成，常规方法挑选。用于测年的7粒锆石呈无色、透明正方双锥柱状，晶形相对完整，晶体透明、洁净，晶面光滑，晶棱平直，晶棱与晶面界线清晰，生长韵律环带较发育，部分锆石内包裹有自形及它形的继承锆石，用于SHRIMP分析的锆石见图2。

图2 白干湖花岗岩锆石阴极发光图像及SHRIMP测点位置图Fig.2 The Photographs of CL images and the SHRIMP testing spots distribution of the zircon from Baigan Lake Granite

3 锆石SHRIMP U-Pb定年结果

3.1 分析方法

锆石SHRIMP U-Pb分析在中国地质科学院地质研究所（北京离子探针中心）SHRIMPⅡ型仪器上完成。送分析的锆石在双目镜下挑出干净透明自形锆石颗粒，将锆石与数粒标准锆石TEM置于玻璃板上用环氧树脂中固定、抛光，使锆石内部暴露，在阴极发光扫描电镜上进行图像分析。SHRIMP测点位于锆石的生长环带上（图2），SHRIMP分析采用跳峰扫描，每7次扫描记录1次平均值；用RSES参考锆石进行元素间的分馏校正；数据处理采用Ludwig SQUID1.0（2001）程序。

3.2 分析结果

7个SHRIMP锆石U-Pb分析结果见表1。7个测点U含量174×10-6～1 676×10-6，平均625.86×10-6，Th含量74×10-6～599×10-6，平均276.29×10-6。锆石的U/Th比为1.75～2.85，平均2.27，属典型岩浆成因锆石［1］。7个测点都位于明显的环带结构部位上，这种环带是岩浆型锆石典型特征，其年龄可代表花岗岩岩体的结晶年龄。据表1，图3，图4判断，1.1～7.1分析点集中分布于谐和曲线上，3次分析给出的锆石206Pb/238U年龄为（228.1±6.0）Ma～（250.6±8.3）Ma。206Pb/238U加权平均年龄为（240.4±5.6）Ma（n=7，MSWD=0.72），表明其形成时代为早三叠世晚期（早印支期）。

表1 白干湖花岗岩锆石SHRIMP测年数据表Table 1 SHRIMP dating data of zircons from Baigan Lake Granite

图3 白干湖花岗岩锆石U-Pu年龄谐和图Fig.3 U-Pb concordia diagram of zircons from Baigan lake granit

图4 白干湖花岗岩锆石年龄加权平均图Fig.4 Diagram of weighted average ages of zircons from Baigan lake granite

4 讨论与意义

哈密白干湖碱长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为（240.4±5.6）Ma。该岩体形成于雅满苏边缘火山岩带（岛弧）环境，与本区分布范围广、岩浆活动强的晚古生代花岗岩具显著继承性［2］。该花岗岩形成于早印支期（早三叠世末期），为本区岩浆演化晚期阶段产物。据岩相学和岩石化学特征分析，白干湖花岗岩属大陆弧花岗岩壳幔同熔（Ⅰ）型为主。印支期岩浆作用于东天山一带认识强烈［3］。随研究者对东天山一带花岗岩的深入研究，认为本区印支期有大规模岩浆侵位，代表性的有雅满苏北钾长花岗岩［4］，尾亚石英闪长岩［5-7］，白石头泉含黄玉天河石花岗岩［8，9］，黄山南、吐拉尔根过铝花岗岩等［10］。东天山在印支期发生过一次重要的地壳垂向增生事件，岩浆活动和成矿作用与古特提斯洋俯冲及随后的碰撞相关［11］。白干湖花岗岩时代的确定为上述认识提供了佐证。白干湖花岗岩与早石炭世地层接触交代作用普遍，形成的矽卡岩化带有W，Sn，Mo，Bi，Cu，Pb，Zn及磁铁矿化等，以铅锌矿为主，含少量铜、

从钨钼矿矿床花岗岩捕虏体及围岩中矿（化）体产出特征来看，侵入岩与成矿密切，矿源层为早石炭世陆缘碎屑岩-碳酸盐岩建造，受岩浆期后热液作用影响，矿源层中矿物质沿层间破碎带运移、充填成矿。与矿化有关的侵入岩以钙碱性系列为主，多分布于岛弧岩浆带基底陆块隆起边缘［12］。成岩时代与成矿时代接近。白干湖西铅锌矿（矽卡岩型）形成于印支期。综上所述，哈密白干湖花岗岩同位素测年为研究该区岩浆演化提供了年代学数据，也为本区铅锌矿成矿时代提供了年代学制约。

［1］高景刚，李文渊，郭新成，等.新疆博格达东缘色皮口一带辉绿岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义［J］.新疆地质，2013，31（2）117-123.

［2］新疆维吾尔自治区地质矿产局区域地质调查大队.天山花岗岩地质［M］.北京：地质出版社，1985，242-245.

［3］李华芹，陈富文，等.中国新疆区域成矿作用年代学［M］.北京：地质出版社，2004，146-150.

［4］高景刚，李文渊，郭新成，等.新疆博格达东缘色皮口一带辉绿岩地球化学、锆石U-Pb年龄及地质意义［J］.新疆地质，2013，31（2）117-123.

［5］张遵忠，顾连兴，吴昌志，等.东天山尾亚岩体锆石SHRIMP定年及其地质意义［J］.地质学报，2005，79（4）：530.

［6］张遵忠，顾连兴，吴昌志，等.东天山印支早期尾亚石英正长岩：成岩作用及成岩意义［J］.岩石学报，2006，22（5）：1135-1149.

［7］张遵忠，顾连兴，吴昌志，等.中天山东段尾亚印支早-中期石英闪长岩-陆内俯冲与原生下陆壳部分溶蚀［J］.地质学报，2011，85（9）：1420-1434.

［8］顾连兴，吴昌志，张遵忠，等.东疆白石头泉含黄玉天河石花岗岩体的地球化学分带和岩浆演化［J］.高校地质学报，2007，13（2）：202-223.

［9］刘四海，吴昌志，顾连兴，等.中天山白石头泉岩体年代学、岩石成因及构造意义［J］.岩石学报，2008，24（12）：2720-2730.

［10］唐俊华，顾连兴，张遵忠，等.东天山黄山-镜儿泉过铝花岗岩矿物学、地球化学及年代学研究［J］.岩石学报，2008，24（5）：921-946.

［11］顾连兴，张遵忠，吴昌志，等.关于东天山花岗岩与陆壳增生的若干认识［J］.岩石学报，2006，22（5）：1103-1120.

［12］王福同，屈迅，王庆明，等.新甘蒙天山-北山成矿带铅锌银矿的主要类型及成矿规律.第5届天山地质矿产资源学术讨论会论文集［C］.乌鲁木齐：新疆科学技术出版社，2005，83-87.

SHRIMP U-Pb Age of the Zircon from Granite in Baigan Lake and its Geological Implications in Hami，Xinjiang

Lv Jingang，Zhao Hengle，Li Yuedong，Fu Qingbo，Liu Zhong
（No.1 Regional Geological Survey Party，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

The Baigan Lake granite is located in the south of Baigan Lake in Hami，Xinjiang，and its main body consists of pale red alkali-feldspar granite and monzonitic granite.By contact metasomatism between the southern part of this intrusive rocks and Early Carboniferous Yamansu group，the skarn type Lead-zinc deposits are formed.Therefore，in order to understand intrusive rock's formation age and determine the lead-zinc deposit mineralization epoch，some samples for isotope dating are collected in the alkali-feldspar granite.By zircon SHRIMP U-Pb isotope dating，this rock crystallization age data（240.4±5.6Ma）is obtained，and it is suggested that Baigan Lake lead-zinc deposits are mineralized in Indosinian epoch，which is between the later period of Early Triassic and the early period of middle Triassic.Xinjiang Baigan Lake granite isotope dating provides chronology data for study this area magma evolution and chronology restriction for lead-zinc deposit mineralization epoch.

Hami；Baigan Lake west Lead-zinc deposit；Baigan Lake granite；Zircon SHRIMP U-Pb isotope dating；Mineralization epoch

1000-8845（2015）02-177-04

P597

A

项目资助：新疆维吾尔自治区地质勘查基金项目新疆哈密市黑山口北-旱草湖多金属矿普查（T10-3-XJ27）资助

2014-05-20；

2014-06-13；作者E-mail：xjdkljg2005@tom.com

吕金刚（1968-），男，河南洛宁人，高级工程师，1993年毕业于中国地质大学（武汉）地勘专业，从事地质矿产勘查工作