新疆圪塔山口含铜镍岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄、岩石地球化学特征及其地质意义

王亚磊, 李文渊, 张照伟, 张江伟, 高永宝

(中国地质调查局 西安地质调查中心, 国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 陕西 西安 710054)

新疆圪塔山口含铜镍岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄、岩石地球化学特征及其地质意义

王亚磊, 李文渊, 张照伟, 张江伟, 高永宝

(中国地质调查局 西安地质调查中心, 国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室, 陕西 西安 710054)

圪塔山口含铜镍镁铁-超镁铁质岩体位于东天山黄山–镜儿泉–图拉尔根铜镍矿带东段。岩体由I-1, I-2, I-3, I-4四个小岩体组成, 主要岩石类型为辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、辉长岩和闪长岩, 主要赋矿岩相为辉石橄榄岩。I-2号含矿岩体锆石SHRIMP U-Pb 年龄为275.0±3.6 Ma, 与东天山地区含铜镍矿镁铁–超镁铁岩体形成时代相近, I-4号不含矿岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄为364.2±3.9 Ma, 明显早于含矿岩体。样品的主量元素组成显示岩浆演化过程主要发生了橄榄石和少量辉石的分离结晶/堆晶作用; 稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈轻稀土略富集的右倾型, Eu异常不明显; 微量元素特征显示相对富集大离子亲石元素(Cs、Sr、Ba), 适度亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)。岩石地球化学特征表明岩浆演化过程中遭受了较弱的中–下地壳物质混染。U/Th-Th/Zr、Ba/Th-Th/Yb图解, La/Nb、La/Ba和Ba/Nb比值表明岩浆源区遭受了明显的俯冲流体交代作用。综合含矿岩体年代学、岩石地球化学特征及区域演化历史, 认为圪塔山口含矿岩体形成于碰撞后伸展背景, 可能同时叠加了塔里木地幔柱活动的影响。

圪塔山口; 含铜镍镁铁–超镁铁岩体; 锆石SHRIMP U-Pb年龄; 岩浆演化; 东天山

0 引 言

新疆东天山黄山–镜儿泉–图拉尔根铜镍矿带是国内第三大铜镍矿带, 该带已发现的铜镍矿床主要有黄山东、黄山、图拉尔根、香山和葫芦等矿床, 已有研究表明这些铜镍矿床均形成于晚石炭世–早二叠世(韩宝福等, 2004; 孙涛等, 2010; 三金柱等, 2010; 肖庆华等, 2010; Qin et al., 2011; 肖凡等, 2013)。这些矿床的赋矿岩体岩浆分异演化充分, 岩石化学组成主要属拉斑系列, 具有相似的微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征, 岩浆演化过程中都遭受了较低程度的地壳物质同化混染(Zhou et al., 2004; 胡克兵等, 2008; 夏明哲等, 2008, 2010; 邓宇峰等, 2011; 焦建刚等, 2012), 是相同构造背景下的产物。关于这些矿床的构造背景存在碰撞后伸展(韩宝福等, 2004; 夏明哲等, 2008; 邓宇峰等, 2011)和与地幔柱作用相关的不同认识(王登红等, 2000; 毛景文等, 2006; Pirajno et al., 2008; Qin et al., 2011; 李宏博和朱江, 2013)。目前该矿带东西两侧是否仍有寻找铜镍矿的潜力是该区今后研究及找矿工作的重点。近几年圪塔山口铜镍矿和白鑫滩铜镍矿的发现为进一步准确评价该矿带东西两侧的成矿潜力提供了新的线索。

圪塔山口铜镍矿床是近几年新疆有色地质勘查局704队新发现的铜镍矿床, 郭海兵(2011)对该矿床的地质特征、矿体特征、矿石类型等进行了初步的总结, 认为其为典型的岩浆熔离–贯入型矿床, 但对于该矿床的成岩成矿时代、岩浆演化过程、岩浆源区性质、成矿作用过程及构造背景的研究仍较薄弱。针对上述问题, 本文开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学等方面的研究工作, 为进一步合理评价该矿带东段的铜镍找矿潜力提供新资料。

1 区域地质背景及岩体地质特征

圪塔山口含铜镍镁铁–超镁铁岩体位于觉罗塔格构造岩浆带东段, 受北东东向展布的康古尔–黄山断裂带次级断裂控制(图 1), 主要由 I-1、I-2、I-3和I-4号岩体组成, 其中I-2号岩体为主要含矿岩体。岩体侵入于泥盆系大南湖组浅变质砂岩夹黑色炭质片岩中, 与围岩接触部位岩石多发生强烈变质。I-1号岩体位于 I-2岩体北西 170 m处, 地表出露长约300 m, 最宽处约100 m, 主要岩性为橄榄辉石岩、辉长岩和角闪辉长岩。I-2号岩体长约400 m, 宽10～40 m (图 2a), 由两侧向中心依次为辉长岩相–橄榄岩相–橄榄辉石岩相–辉长岩相(图2b)。I-3号岩体位于I-2号岩体东段第四纪冲沟内, 磁法测量推测其可能为I-1号岩体的东延部分。I-4号岩体位于I-2号岩体以东, 长约420 m, 宽约100 m, 主要岩性为闪长岩。据野外宏观地质特征推测I-4号岩体与其余3个岩体可能不是同一期次岩浆作用产物。

矿床主要赋矿岩性为辉石橄榄岩, 橄榄辉石岩中也有少量矿化现象, 共圈出 4个矿体, 其中 I-2-1和I-2-2号矿体出露地表, I-2-3号为隐伏矿体。矿体呈似层状、透镜状, 向深部产状变陡并逐渐尖灭(图2b); 主要矿石类型为星点状和稀疏浸染状, 少量为海绵陨铁状, 主要金属矿物组合为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿(郭海兵, 2011)。

2 岩相学特征

I-2号岩体主要岩石类型为辉石橄榄岩、橄榄辉石岩、辉长岩, 其余3个岩体岩石类型较为单一, 主要为辉长岩和闪长岩。各类岩石的岩相学特征如下:

闪长岩: 岩石呈浅灰色, 自形–半自形粒状结构,块状构造。主要由斜长石和角闪石组成。斜长石含量约 80%, 呈板状, 双晶发育, 普遍发育钠黝帘石化和绿泥石化。辉石和角闪石含量约 20%, 呈不规则粒状充填于斜长石颗粒之间(图3a)。

图1 圪塔山口含铜镍岩体区域地质图(据秦克章等, 2007修改)Fig.1 Geological map of the Cu-Ni bearing intrusions and tectonic location of the Getashankou deposit

图2 圪塔山口矿区地质图(a)及6号勘探线钻孔剖面图(b)(据郭海兵, 2011修改)Fig.2 Geological map (a) and the sixth cross-section (b) of the Getashankou deposit

橄榄辉长岩: 浅灰色, 半自形粒状结构, 包橄结构, 块状构造。主要由斜长石、辉石、橄榄石和少量角闪石组成。斜长石呈半自形粒状, 有较弱的钠黝帘石化。辉石呈半自形粒状结构, 有单斜辉石和斜方辉石, 局部被后期角闪石沿边部交代。橄榄石多呈浑圆状, 矿物颗粒大小不一, 多被斜长石和辉石包裹(图3b, c)。沿辉石颗粒间隙有少量的褐色普通角闪石, 含量约为5%～10%。

辉石橄榄岩: 灰黑色, 堆晶结构, 块状构造, 主要由橄榄石、辉石和少量金属硫化物组成。橄榄石呈自形–半自形粒状结构, 裂隙发育, 部分橄榄石发生明显蛇纹石化, 析出的磁铁矿呈粉尘状分布于橄榄石颗粒之间。辉石多呈不规则粒状分布于橄榄石颗粒之间, 局部被角闪石交代。硫化物呈填隙状充填于橄榄石颗粒之间(图3d, e, f)。

3 样品采集及分析方法

图3 圪塔山口镁铁–超镁铁岩体岩石显微照片Fig.3 Microphotographs of the Getashankou mafic-ultramafic rocks

锆石U-Pb测年样品采自I-2(GT-1)和I-4(GT-8)号岩体(图 2), 岩性分别为含长辉石橄榄岩和闪长岩。由于地表样品风化严重, 用来进行地球化学分析的样品主要采自I-2号岩体Zk602。主量元素分析采用X射线荧光光谱法(XRF), 分析精度为1%～5%; 稀土和微量元素分析采用Series II型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定, 分析精度优于10%。锆石SHRIMP U-Pb定年在北京离子探针中心 SHRIMPⅡ上完成, 具体测试方法见宋彪等(2002), 离子束斑直径为25 μm。标准锆石SL13(U=238×10–6)和TEM(206Pb/238U=417 Ma)分别用于锆石样品的 U、Th含量和年龄校正(Williams, 1998; Black et al., 2003)。数据处理采用SQUID和 ISOPLOT程序(Ludwing, 2001; 夏斌等, 2008), 依据实测204Pb进行普通铅校正。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb测年结果

圪塔山口I-2号岩体含长辉石橄榄岩(GT-1)中的锆石多呈短柱状, 长约50～100 μm, 无色透明, 与大多数镁铁–超镁铁岩体中锆石特征一致, 阴极发光显示锆石的振荡环带不明显(图 4)。共选择11颗锆石进行了年龄测定, 其中点2.1位于谐和线下方, 发生了明显的Pb丢失, 点1.1、7.1、9.1和11.1四个点所测锆石阴极发光特征与该样品大多数锆石特征不一致, 可能为混入锆石, 其年龄无确切地质意义。其余6颗锆石的U、Th含量分别为929×10–6～5025× 10–6和1387×10–6～9648×10–6, Th/U比值为 0.47～6.52 (表 1), 是典型的岩浆锆石。6个分析点的206Pb/238U的加权平均年龄为275.0±3.6 Ma(图5a), 表明I-2号含矿岩体的形成年龄为早二叠世, 略晚于 I-1号岩体辉长岩的形成年龄(282.6±1.9 Ma, 冯宏业等, 2012)。

圪塔山口I-4号岩体闪长岩样品(GT-8)的锆石呈长柱状, 长约 100～200 μm, 无色透明, 阴极发光显示锆石振荡环带较明显(图4), 是典型的岩浆锆石。所测13颗锆石的U、Th含量分别为77×10–6～359× 10–6和49×10–6～424×10–6, Th/U比值为0.64～1.37(表1),锆石的206Pb/238U加权平均年龄为364.2±3.9 Ma(图 5b), 表明该岩体侵位于晚泥盆世, 形成时间早于 I-2号岩体, 与图拉尔根Ⅱ号岩体(357.5±2.5 Ma, 三金柱等, 2010)和四顶黑山层状岩体(351.5±1.9 Ma, 李奇祥等, 2010)形成时代基本一致。

4.2 主量和微量元素

9件样品的主量、微量元素分析结果见表2。其中1件闪长岩样品的SiO2含量为55.96%, 为中性岩类; 其余样品的 SiO2含量介于 40.18%～49.92%, 属超基性–基性岩类; 其中 GT-6样品中由于含有较多的硫化物导致其FeOT含量偏高, 而MgO含量偏低。与岩相学特征相对应, 样品 Mg#介于 0.51～0.84, 表明岩浆经历了较充分的分异演化, 有大量富镁铁矿物的堆晶。在主量元素相关性图解上(图6), MgO与SiO2、Al2O3、CaO、TiO2和Na2O+K2O呈明显的负相关, MgO与FeOT呈明显的正相关。

图4 圪塔山口岩体锆石阴极发光图像Fig.4 CL images of zircons from the Getashankou complex

图5 圪塔山口岩体锆石U-Pb年龄谐和图Fig.5 U-Pb concordia plots of zircons from the complex

表1 圪塔山口镁铁–超镁铁岩体锆石SHRIMP U-Pb测年结果Table 1 The zircon SHRIMP U-Pb dating results of the Getashankou mafic-ultramafic complex

闪长岩(GT-8)和橄榄辉长岩(GT-9)样品的ΣREE元素含量分别为 100.14×10–6和 70.05×10–6, 明显高于其他辉石橄榄岩样品(ΣREE=25.37×10–6～38.05× 10–6)。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线较为一致,均呈轻稀土略富集的右倾型, Eu异常不明显(δEu= 0.90～1.15)(图7a), 样品的(La/Yb)N=2.22～3.27, (La/Sm)N= 1.30～1.66, (Gd/Yb)N=1.32～1.47, 表明轻重稀土元素之间的分馏程度较强, 轻、重两组稀土元素内部元素之间的分馏程度较弱。微量元素蛛网图型式基本一致, 普遍相对富集大离子亲石元素(Cs、Ba、Sr),适度亏损高场强元素, 所有样品都具有明显的Nb、Ta负异常和弱的Ti负异常(图7b)。

5 讨 论

5.1 岩浆演化过程

镁铁–超镁铁质岩体的岩浆演化过程与铜镍矿床的成矿作用过程密切相关, 地幔源区部分熔融形成的基性岩浆上升过程中成分变化主要受分离结晶和同化混染作用控制, 准确评价二者的作用方式及程度有利于深入理解成矿作用过程。在主量元素相关性图解中, 除闪长岩样品GT-8和含较高硫化物样品GT-6外, 其余样品MgO与SiO2呈明显负相关(图6a), 与FeOT呈明显正相关(图6b), 表明存在橄榄石的分离结晶/堆晶作用。MgO与 CaO、Al2O3、Na2O+K2O呈明显负相关(图6c、d、e), 表明发生了单斜辉石和斜长石的分离结晶/堆晶作用。MgO与TiO2之间呈负相关性(图6d), 这与Ti在结晶相中的不相容性一致。Si/Ti-(Mg+Fe)/Ti图解(图 8)也显示岩浆演化过程中橄榄石是主要的分离结晶相, 有少量单斜辉石的分离结晶, 这与岩体普遍发育橄榄石堆晶结构的特征相一致。

表2 圪塔山口岩体主量(%)和微量元素(×10–6)组成Table 2 Major (%) and trace element (×10–6) concentrations of the Getashankou complex

图6 圪塔山口岩体主量元素相关性图解Fig.6 Correlation diagrams of major elements for the Getashankou complex

从元素地球化学角度看, 不同元素在岩浆演化过程中由于相容性的差异, 随着结晶作用的进行残余岩浆会逐渐亏损早期结晶相中的相容元素, 逐渐富集早期结晶相中的不相容元素。但总分配系数相同或相近的元素比值不因结晶作用而改变。因此依据总分配系数相同或相近、对同化混染作用又敏感的元素比值(如Ce/Pb, Th/Yb, Nb/Ta, Ta/Yb, Ti/Yb, Zr/Nb)间的协变关系, 可以检验是否存在同化混染作用(Baker et al., 1997; Mecdonald et al., 2001; 夏明哲等, 2010)。除 Th/Zr-Ce/Pb相关性较明显外, Th/Yb-Ta/Yb和 Th/Ta-La/Yb仅显示较弱的相关性(图9a、b、c), 表明岩浆演化过程中仅存在较弱的同化混染。Nb与U、Ce和Pb在地幔部分熔融过程中由于具有相似的分配系数而不发生明显分异, 元素之间的比值可以反映岩浆源区特征。洋中脊玄武岩(MORB)和洋岛玄武岩(OIB)的 Nb/U比值为 47±10,原始地幔Nb/U比值约为34、Ce/Pb比值为25±5; 大陆平均地壳的Nb/U比值约为6.15、Ce/Pb比值为3.9 (Sun and McDonough, 1989; Rudnick and Gao, 2003)。除样品GT-6(硫化物含量较高)外, 其余样品的Nb/U比值为1.87～9.50, 平均值为7.21; Ce/Pb比值为 1.07～6.06, 平均值为 2.82, 也表明存在一定程度的地壳物质混染。(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM图解(图9d)表明样品可能遭受了中–下地壳物质混染(Neal et al., 2002); 在Th-Nb和Th-Ta二元图解(图9e、f)上, 所有样品都落入中、下地壳之间, 进一步表明岩浆上升过程中经历了中–下地壳物质的混染。

图 7 圪塔山口岩体球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(球粒陨石标准化值据Sun and McDonough, 1989; 原始地幔标准化值据McDonough and Sun, 1995)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive-normalized trace element diagrams (b) of the Getashankou complex

图8 分离结晶判别图解(据Stanley and Russell, 1989)Fig.8 Discrimination diagram for fractional crystallization processes

5.2 岩浆源区性质

已有研究表明东天山地区与洋壳俯冲相关的岩浆活动均早于320 Ma(朱永峰等, 2005, 2007; 顾连兴等, 2006, 2007; 周涛发等, 2010), 洋盆至石炭纪末已完全碰撞闭合(Li et al., 2003; 三金柱等, 2010)。从早二叠世开始, 东天山地区进入碰撞后伸展环境,发育大规模幔源岩浆底侵及花岗岩岩浆活动(韩宝福等, 1998, 2006; Zhang et al., 2003; 李锦轶等, 2006a, 2006b), 近年来越来越多的研究认为该区二叠纪大规模幔源岩浆活动与塔里木地幔柱活动密切相关, 圪塔山口岩体的形成时代恰好与后碰撞伸展及地幔柱活动时代相吻合, 且在空间上距离塔里木地幔柱的轴部较近(Qin et al., 2011), 可能是这两种构造作用叠加的产物。与黄山–图拉尔根岩带上的铜镍矿床相似(秦克章等, 2012), 圪塔山口岩体除橄榄岩相外其余各岩相中普遍发育岩浆成因普通角闪石,表明岩浆源区富水。微量元素特征上岩体普遍具有明显的Nb、Ta负异常和 Ti的弱负异常, 富集大离子亲石元素而亏损高场强元素, 具有与岛弧岩浆作用相似的地球化学特征。研究表明Ba和U的地球化学性质相似, 都倾向富集于俯冲流体中, Th则主要源于沉积物, 利用U/Th-Th/Zr及Ba/Th-Th/Yb图解可以很好区分流体交代作用和沉积物加入作用(Hawkesworth et al., 1997; 程素华和汪洋, 2011), 图10a、b显示圪塔山口岩体与东天山典型含铜镍岩体相似, 其岩浆源区遭受了明显的俯冲流体交代作用。由于La、Ba、Th、Zr和Nb具有相似的分配系数, 分离结晶作用不会影响岩浆中La/Nb、La/Ba和Ba/Nb的比值, 且岩浆演化过程中同化混染作用较弱, 故利用这些元素的比值可以指示其岩浆源区性质(Saunders et al., 1992; Woodhead et al., 2001; 夏明哲等, 2010), 图10c、d也表明岩体岩浆源区存在俯冲流体交代作用。由此可见, 尽管圪塔山口岩体形成时洋壳俯冲作用已经结束, 但早期俯冲流体对上覆岩石圈地幔的交代作用仍主导着圪塔山口岩体的微量元素特征。

5.3 对东天山铜镍找矿的指示意义

图9 同化混染判别图解(a, b, c据Baker et al., 1997; d据Neal et al., 2002; e, f据Rundnick and Gao, 2003修改)Fig.9 Discrimination plots for contamination from selected trace element

东天山铜镍矿床主要分布于康古尔塔格构造–岩浆带东段, 该区除广泛发育幔源岩浆外, 二叠纪花岗岩、区域变质作用、混合岩化和韧性剪切带都较发育。圪塔山口含铜镍矿岩体成矿年龄为 275.0± 3.6 Ma, 东天山地区其他典型铜镍矿床的成矿时代如下: 黄山东矿床为274 Ma(韩宝福等, 2004), 香山和黄山分别为278 Ma和283.8 Ma(Qin et al., 2011),葫芦为274 Ma(夏明哲等, 2008), 图拉尔根为300.5 Ma (三金柱等, 2010), 白石泉为 281.2 Ma(毛启贵等, 2006), 天宇为282 Ma(Qin et al., 2011), 这些年龄数据表明该区与铜镍矿成矿作用相关的幔源岩浆活动时限为274～300 Ma, 持续了约30 Ma。同时地球物理研究表明黄山–镜儿泉–图拉尔根地区地表以下约20 km处可能存在面积约5000～8000 km2的巨大的二叠纪镁铁质岩体(梁月明等, 2001; 顾连兴等, 2007),该隐伏岩体可能与已知含矿镁铁–超镁铁岩体为相同构造背景的产物, 这进一步表明该区二叠纪幔源岩浆活动规模巨大, 为铜镍矿成矿提供了物质基础,该带向东仍有较大的铜镍矿找矿潜力。圪塔山口矿床位于图拉尔根大型铜镍矿床以东, 其矿体分布特征与图拉尔根矿床相似, 都位于岩体上部(焦建刚等,2012)。圪塔山口矿区出露的I-4号闪长岩体形成时代为364.2 Ma, 与图拉尔根Ⅱ、Ⅲ号岩体(357.5 Ma,三金柱等, 2010)及其以东的四顶黑山岩体(351.5 Ma,李奇祥等, 2010)形成时代相近, 尽管较早期的镁铁质岩体铜镍含矿性较差, 但不同时期且含矿性有差异的岩体相伴生的现象启示我们该区早期形成的镁铁质岩体附近有寻找晚期二叠世含铜镍矿岩体的可能。

图10 岩浆源区性质判别图解(图a, b据Hawkesworth et al., 1997; c, d据Saunders et al., 1992)Fig.10 Discrimination diagrams for the magma source region

6 结 论

(1) 圪塔山口岩体形成年龄为 275.0±3.6 Ma;岩体主要岩石类型为辉石橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长岩和闪长岩, 由两侧向中心岩石基性程度逐渐升高, 主要赋矿岩相为辉石橄榄岩。岩石普遍富集大离子亲石元素, 亏损高场强元素, 具有明显的 Nb、Ta负异常和弱的Ti负异常。

(2) 岩体岩石类型丰富, Mg#值(0.56～0.84)变化范围较大, 暗示岩浆经历了较充分的分异演化, 演化过程中主要发生了橄榄石和少量辉石的分离结晶/堆晶作用, 岩石相关元素对之间的相关性及元素比值特征表明岩浆上升过程中经历了较弱的中–下地壳物质的混染作用。

(3) 利用U/Th-Th/Zr、Ba/Th-Th/Yb图解, La/Nb、La/Ba和 Ba/Nb比值识别出出圪塔山口岩体岩浆源区遭受了明显的俯冲流体交代作用, 岩体的微量元素特征与岛弧岩浆具有明显的相似性。

(4) 圪塔山口含铜镍岩体形成于碰撞后伸展环境，可能受塔里木地幔柱作用影响, 其发现表明东天山黄山–图拉尔根铜镍矿带向东仍有进一步的找矿空间。

致谢: 本文研究及野外工作得到了新疆有色地勘局704队郭海兵副总工程师的大力支持; 北京SHRIMP离子探针中心杨淳、刘守偈在锆石SHRIMP U-Pb定年测试过程中提供了大量帮助; 长安大学钱壮志教授和另一位匿名审稿专家对论文提出了宝贵的修改意见, 在此一并表示诚挚的感谢。

参考文献(References):

程素华, 汪洋. 2011. TTG岩系Nb-Ta-La分馏特征的地球化学模拟: 对太古宙板块俯冲与大陆地壳生长机制的约束. 大地构造与成矿学, 35(1): 95–104.

邓宇峰, 宋谢炎, 颉炜, 程松林, 李军. 2011. 新疆北天山黄山东含铜镍矿镁铁–超镁铁岩体的岩石成因: 主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素证据. 地质学报, 85(9): 1435–1451.

冯宏业, 许英霞, 秦克章, 唐冬梅, 郭海兵, 陈寿波, 张龙飞, 杨阳, 席斌斌. 2012. 东疆圪塔山口含硫化物镁铁–超镁铁岩体SIMS锆石U-Pb年龄及意义. 矿床地质, 31(增刊): 699–700.

顾连兴, 张遵忠, 吴昌志, 王银喜, 唐俊华, 汪传胜, 郗爱华, 郑远传. 2006. 关于东天山花岗岩与陆壳垂向增生的若干认识. 岩石学报, 22(5): 1103–1120.

顾连兴, 张遵忠, 吴昌志, 唐俊华, 三金柱, 汪传胜, 张光辉.2007. 东天山黄山–镜儿泉地区二叠纪地质–成矿–热事件: 幔源岩浆内侵及其地壳效应. 岩石学报, 23(11): 2869–2880.

郭海兵. 2011. 新疆哈密市圪塔山口铜镍矿地质特征浅析.新疆有色金属, 34(增刊): 20–23.

韩宝福, 何国琦, 王式光, 洪大卫. 1998. 新疆北部后碰撞伸展幔源岩浆活动与陆壳纵向生长. 地质论评, 44(4): 396–406.

韩宝福, 宋彪, 陈立辉, 李宗怀. 2004. 新疆喀拉通克和黄山东含铜镍矿镁铁–超镁铁杂岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义. 科学通报, 49(22): 2324–2328.

韩宝福, 季建清, 宋彪, 陈立辉, 张磊. 2006. 新疆准噶尔晚古生代陆壳垂向增长(I)——后碰撞深成岩浆活动的时限. 岩石学报, 22(5): 1077–1086.

胡克兵, 姚书振, 屈文俊, 杜安道, 敖松坚. 2008. 新疆东天山葫芦铜镍硫化物矿床Re-Os同位素物质来源示踪研究. 岩石学报, 24(10): 2359–2370.

焦建刚, 汤中立, 钱壮志, 孙涛, 段俊, 姜超. 2012. 东天山地区图拉尔根铜镍硫化物矿床成因及成矿过程.岩石学报, 28(11): 3772–3786.

李宏博, 朱江. 2013. 峨眉山玄武岩与茅口组灰岩的接触关系: 对峨眉山地幔柱动力学模型的指示意义.大地构造与成矿学, 37(4): 571–579.

李锦轶, 王克卓, 孙桂华, 莫申国, 李文铅, 杨天南, 高立明. 2006a. 东天山吐哈盆地南缘古生代活动陆缘残片: 中亚地区古亚洲洋板块俯冲的地质记录. 岩石学报, 22(5): 1087–1102.

李锦轶, 宋彪, 王克卓, 李亚萍, 孙桂华, 齐得义. 2006b.东天山吐哈盆地南缘二叠纪幔源岩浆杂岩: 中亚地区陆壳垂向增生的地质记录. 地球学报, 27(5): 424–446.

李奇祥, 廖群安, 三金柱, 张家新, 施文翔, 郭东宝. 2010.新疆哈密四顶黑山地区镁铁–超镁铁岩特征及其构造意义. 地质科技情报, 29(4): 14–20.

梁月明, 黄旭钊, 徐昆, 于学政, 王越胜, 张文志, 蔡玉梅. 2001. 新疆康古尔塔格断裂带地球物理及深部地质特征. 中国区域地质, 20(4): 398–403.

毛景文, Pirajno F, 张作衡, 柴凤梅, 杨建民, 吴华, 陈世平, 程松林, 张长青. 2006. 天山–阿尔泰东部地区海西期后碰撞铜镍硫化物矿床: 主要特点及可能与地幔柱的关系. 地质学报, 80(7): 925–945.

毛启贵, 肖文交, 韩春明, 孙敏, 袁超, 闫臻, 李继亮, 雍拥, 张继恩. 2006. 新疆东天山白石泉矿床基性–超基性岩体锆石U-Pb同位素年龄、地球化学特征及其对古亚洲洋闭合时限的制约. 岩石学报, 22(1): 153–162.

秦克章, 丁奎首, 许英霞, 孙赫, 徐兴旺, 唐冬梅, 毛骞. 2007. 东天山图拉尔根, 白石泉铜镍钴矿床钴、镍赋存状态及原岩含矿性研究. 矿床地质, 26(1): 1–14.

秦克章, 唐冬梅, 苏本勋, 毛亚晶, 薛胜超, 田野, 孙赫,三金柱, 肖庆华, 邓刚. 2012. 北疆二叠纪镁铁–超镁铁岩铜、镍矿床的构造背景、岩体类型、基本特征、相对剥蚀程度, 含矿性评价指标及成矿潜力分析. 西北地质, 45(4): 83–115.

三金柱, 秦克章, 汤中立, 唐冬梅, 苏本勋, 孙赫, 肖庆华, 刘平平. 2010. 东天山图拉尔根大型铜镍矿区两个镁铁–超镁铁岩体的锆石U-Pb定年及其地质意义.岩石学报, 26(11): 3027–3035.

宋彪, 张玉海, 万渝生, 简平. 2002. 锆石SHRIMP 样品靶制作、年龄测定及有关现象讨论. 地质论评, 48(增刊): 26–30.

孙涛, 钱壮志, 汤中立, 姜常义, 何克, 孙亚莉, 王建中,夏明哲. 2010. 新疆葫芦铜镍矿床锆石U-Pb年代学、铂族元素地球化学特征及其地质意义. 岩石学报, 26(11): 3339–3349.

王登红, 陈毓川, 徐志刚, 林文蔚. 2000. 新疆北部Cu-Ni-(PGE)硫化物矿床成矿系列探讨. 矿床地质, 19(2): 147–155.

夏斌, 徐力峰, 张玉泉, 邓雄业, 李建峰, 韦振权, 王彦斌. 2008. 西藏南部谢通门花岗闪长岩锆石SHRIMP定年及其地质意义. 大地构造与成矿学, 32(2): 238–242.

夏明哲, 姜常义, 钱壮志, 孙涛, 夏昭德, 卢荣辉. 2008.新疆东天山葫芦岩体岩石学与地球化学研究.岩石学报, 24(12): 2749–2760.

夏明哲, 姜常义, 钱壮志, 夏昭德, 汪邦耀, 孙涛. 2010.新疆东天山黄山东岩体岩石地球化学特征与岩石成因. 岩石学报, 26(8): 2413–2430.

肖凡, 王敏芳, 姜楚灵, 胜武. 2013. 东天山香山铜镍硫化物矿床铂族元素地球化学特征及其意义. 地质科技情报, 32(1): 125–131.

肖庆华, 秦克章, 唐冬梅, 苏本勋, 孙赫, 三金柱, 曹明坚, 惠卫东. 2010. 新疆哈密香山西铜镍-钛铁矿床系同源岩浆分异演化产物——矿相学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学证据. 岩石学报, 26(2): 503–522.

周涛发, 袁锋, 张达玉, 范裕, 刘帅, 彭明兴, 张建滇. 2010. 新疆东天山觉罗塔格地区花岗岩类年代学、构造背景及其成矿作用研究. 岩石学报, 26(2): 478–502.

朱永峰, 张立飞, 古丽冰, 郭旋, 周晶. 2005. 西天山石炭纪火山岩SHRIMP年代学及其微量元素地球化学研究. 科学通报, 50(18): 2004–2014.

朱永峰, 王涛, 徐新. 2007. 新疆及邻区地质与矿产研究进展. 岩石学报, 23(8): 1785–1794.

Baker J A, Menzies M A, Thirlwall M F and Macpherson C G. 1997. Petrogenesis of Quaternary intraplate volcanism, Sana’a Yenmen: Implication and polybaric melt hybridization. Journal of Petrology, 38: 1359–1390.

Black L P, Kamob S L, Allenc C M, Aleinikoff J N, Davis D W, Korsch R J and Foudoulis C. 2003. TEMORA 1: A new zircon standard for Phanerozoic U-Pb geochronology. Chemical Geology, 200(1–2): 155–170.

Hawkesworth C, Turner S, Peate D, McDermott F and Calsteren P. 1997. Elemental U and Th variations in island arc rocks: Implications for U-series isotopes. Chemical Geology, 139: 207–221.

Li J Y, Xiao W J, Wang K Z, Sun G H and Gao L M. 2003. Neoproterozoic-Paleozoic tectonostratigraphy, magmatic activities and tectonic evolution of Eastern Xinjiang, NW China // Mao J W, Goldfarb R J, Seltman R, Wang D H, Xiao W J and Hart C. Tectonic Evolution and Metallogeny of the Chinese Allay and Tianshan. Proceedings Volume of the International Symposium of the IGCP-473 Project in Urumqi and Guidebook of the Field Excursion in Xinjiang, China: August 9-21, IAGOD Guidebook Series 10: CERCAMS/NHM. London: 31–74.

Ludwing K R. 2001. Squid 1.02: A user manual. Berkeley Geochronology Center Special Publication: 1–19.

McDonough W F and Sun S S. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology, 120: 223–253.

Mecdonald R, Rogers N W, Fitton J G, Black S and Smith M. 2001. Plume-lithosphere interactions in the generation of the basalts of the Kenya Rift, East Africa. Journal of Petrology, 42: 877–900.

Neal C R, Mahoney J J and Chazey W J. 2002. Mantle Sources and the highly variable role of continental lithosphere in basalt petrogenesis of the Kerguelen Plateau and Broken Ridge LIP: Results from ODP Leg183. Journal of Petrology, 43: 1177–1205.

Pirajno F, Mao J W, Zhang Z C, Zhang Z H and Chai F M. 2008. The association of mafic-ultramafic intrusion and A-type magmatism in the Tianshan and Altay orogens, NW China: Implications for geodynamic evolution and potential for the discovery of new ore deposits. Journal of Asian Earth Sciences, 32: 165–183.

Qin K Z, Su B X, Patrick A S, Tang D M, Li X H, Sun H, Xiao Q H and Liu P P. 2011. SIMS zircon U-Pb geochronology and Sr-Nd isotopes of Ni-Cu-beraing mafic-ultramafic intrusions in eastern Tianshan and Beishan in correlation with flood basalts in Tarim Basin (NW China): Constraints on a ca. 280 Ma mantle plume. American Journal of Science, 311: 1–23.

Rundnick R L and Gao S. 2003. Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry, 3: 1–64.

Saunders A D, Storey M, Kent R W and Norry M J. 1992. Consequences of plume-lithosphere interactions // Storey B C, Alabaster T and Pankhurst R J. Magmatism and the Cause of Continental Breakup. Geological Society, London, Special Publication, 68: 41–60.

Sun S S and McDonough W F.1989. Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: Implication for mantle composition and processes // Saunders A D and Norry M J. Magmatism in Oceanic Basins. Geological Society, London, Special Publication, 42: 313–345.

Stanley C R and Russell J K. 1989. Petrologic hypothesis testing with trace element ration diagrams derivation of diagram axes. Contributions to Mineralogy and Petrology, 101: 78–89.

Williams I S. 1998. U-Th-Pb geochronology by ion microprobe // Mckibben M A, Shanks W C and Ridley W I. Applications of Microanalytical Techniques to Understanding Mineralizing Processes. Reviews in Economic Geology, 7: 1–35.

Woodhead J D, Hergt J M, Davidson J P and Eggins S M. 2001. Hafnium isotope evidence for ‘conservative’element mobility during subduction zone processes. Earth and Planetary Science Letters, 192: 331–346.

Zhang L C, Shen Y C and Ji J S. 2003. Characteristics and genesis of Kanggur gold deposit in the eastern Tianshan mountains, NW China: Evidence from geology, isotope distribution and chronology. Ore Geology Reviews, 23: 71–90.

Zhou M F, Leshen C M, Yang Z X, Li J W and Sun M. 2004. Geochemistry and petrogenesis of 270 Ma Ni-Cu (PGE) sulfide-bearing mafic-ultramafic intrusion in Huangshan district, eastern Xinjiang, Central Asian orogenic belt. Chemical Geology, 209: 233–257.

Geochronological and Geochemical Characteristics of Getashankou Cu-Ni Bearing Intrusion in Eastern Tianshan, Xinjiang and its Geological Significance

WANG Yalei, LI Wenyuan, ZHANG Zhaowei, ZHANG Jiangwei and GAO Yongbao
(MLR Key Laboratory of Genesis and Exploration of Magmatic Ore Deposits, Xi’an Center of Geological Survey, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

The Cu-Ni mineralized Getashankou mafic-ultramafic complex is located at the eastern section of the Huangshan-Jingerquan-Tulaergen Cu-Ni Ore Belt, eastern Xinjiang. The Getashankou complex is composed of four small intrusions, named I-1, I-2, I-3, I-4 intrusions, respectively. The I-2 intrusion mainly consists of diorite, gabbro, olivine pyroxenite and wehrlite, while the wehrlite is the main ore-bearing rock type. Zircon U-Pb SHRIMP age of I-2 and I-4 intrusions are 275±3.6 Ma and 364.2±3.9 Ma, respectively, therefore the I-4 intrusion emplaced later than the I-2 Cu-Ni bearing complex. The geological characteristics of the I-1, I-2 and I-3 intrusions are of comagmatic. Chondrite normalized REE patterns of the rocks show slight enrichment of LREE and insignificant Eu anomalies. The rocks are enriched in LILEs (Cs, Sr, Ba) and depleted in HFSEs (Nb, Ta, Ti). The magma experienced olivine and pyroxenes fractionation crystallization/accumulation, and weak contamination of the middle-lower crust during ascending. La/Nb, La/Ba, and Ba/Nb ratios suggest that the mantle source was metasomatized by subduction-related fluid. The chronological and geochemical characteristics, together with regional evolution history of the Eastern Tianshan area indicate that the Getashankou Cu-Ni ore-bearing complex might be related to the post-collision extension and mantle plume activities.

Getashankou; Cu-Ni bearing mafic-ultramafic complex; zircon SHRIMP U-Pb dating; magmatic evolution; eastern Tianshan

P597

A

1001-1552(2016)06-1275-014

2014-02-21; 改回日期: 2014-06-24

项目资助: 地质调查项目(1212011121092)和国家自然科学基金项目(41302052)联合资助。

王亚磊(1986–), 男, 硕士, 助理研究员, 主要从事铜镍矿成矿规律与找矿研究。Email: wangyalei1986@126.com