甘肃北山怪石山铜镍矿化基性-超基性杂岩体锆石SHRIMP U-Pb同位素定年及其意义

杨建国， 王 磊， 谢 燮， 王小红， 齐 琦， 姜安定， 2， 张洲远， 2

（1.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；2.长安大学 地球科学与资源学院， 陕西 西安 710054）



甘肃北山怪石山铜镍矿化基性-超基性杂岩体锆石SHRIMP U-Pb同位素定年及其意义

杨建国1， 王 磊1， 谢 燮1， 王小红1， 齐 琦1， 姜安定1， 2， 张洲远1， 2

（1.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；2.长安大学 地球科学与资源学院， 陕西 西安 710054）

摘 要：近年来于甘肃北山地区新发现的怪石山铜镍矿化基性-超基性杂岩体， 位于塔里木板块东北缘北山裂谷带中西段， 大山头-岗流脑子-平头山南深大断裂北侧。岩体侵位于蓟县系平头山组薄层大理岩中， 出露面积仅0.01 km2， 平面形态呈长轴北西走向且较规则的椭圆状， 岩相分异明显， 由伟晶状角闪辉长岩、细粒辉长岩、中粒辉长岩、橄榄辉石岩、辉石橄榄岩和二辉橄榄岩等岩相组成， 矿化体主要赋存于二辉橄榄岩中。岩石学及地球化学特征表明， 怪石山杂岩体各类岩石是拉斑玄武岩系列同源岩浆分异的产物， 以高CaO、MgO、FeOt， 且SiO2、Al2O3变化大， 低TiO2、m/f、ΣREE及不相容元素， 具明显的Nb、Th负异常为特征。采用锆石离子探针微区原位（SHRIMP）法获得辉长岩中锆石U-Pb年龄为358.6±3.9 Ma， 表明该杂岩体的侵位及矿化作用发生于晚泥盆世-早石炭世。这一年龄数据与四顶黑山和黑山铜镍矿化岩体成岩成矿年龄近于一致， 表明晚泥盆世-早石炭世是甘肃北山地区一个重要的铜镍成矿作用时期， 它与新疆北山和东天山地区二叠纪大规模铜镍矿化作用发生时期明显不同。

关键词：怪石山铜镍矿点； 基性-超基性岩体； 锆石U-Pb定年； 晚泥盆世-早石炭世； 甘肃北山

项目资助： 国家重大科学仪器设备开发专项（2011YQ05006012）和国土资源部地质矿产调查专项（1212011085090、12120113046700）联合资助。

0　引 言

近年来， 随着地质勘查工作的深入， 甘肃-新疆交界部位的东天山和北山地区已经成为我国一个重要的铜镍矿勘查开发基地。除新疆东天山地区已有的黄山、香山、黄山东等铜镍矿床资源量不断扩大外， 又相继发现了图拉尔根、天宇、白石泉等中大型铜镍矿床。近两年新疆北山地区坡北铜镍矿床深部厚大富镍矿体的发现亦昭示其必将成为东疆重要的铜镍矿勘查后备基地。研究显示， 新疆北山和东天山地区众多铜镍矿床目前获得的同位素年龄值大多在290～270 Ma之间（毛景文等， 2002； Qin et al.， 2003； Zhou et al.， 2004； 韩宝福等， 2004； 吴华等，2005； 毛启贵等， 2006； 李华芹等， 2006， 2009； 李锦轶等， 2006； 李月臣等， 2006； 王虹等， 2007； 唐冬梅等， 2009； 三金柱等， 2010）。多数学者认为新疆东天山地区的铜镍矿是后碰撞伸展环境的产物（何国琦等， 1994； 白云来， 2000； 白云来等， 2002； 秦克章等，2002； 毛景文等， 2002； 三金柱等， 2003， 2007； Zhou et al.， 2004， 2009； 韩宝福等， 2004； 王玉往等， 2006；孙赫等， 2006； 汤中立等， 2006a， 2006b； 秦克章等，2007）， 但新疆北山地区铜镍矿成矿地质背景仍存在后碰撞伸展环境（李华芹等， 2006， 2009； Ao et al.，2010； 颉炜等， 2011）与克拉通大火成岩省（姜常义等，2006， 2012； Prajno et al.， 2008； 凌锦兰等， 2011； Qin et al.， 2011）之争议。然而， 地域上东西走向相连的几条规模较大的镁铁-超镁铁岩带向东延入甘、蒙北山后， 镁铁、超镁铁岩体的矿化类型和成矿时代却发生了明显的变化。矿化类型上， 除黑山、四顶黑山和近年陆续发现的怪石山、拾金滩、三个井和红柳沟等含铜镍矿化岩体外， 小红山中型钒钛磁铁矿床、咸水井、梭梭井和英雄山等找矿前景良好的钒钛磁铁矿点的发现成为有别于新疆东天山地区镁铁、超镁铁岩矿化类型的具体体现（王立社等， 2008；杨福新等， 2010）； 成矿时代上， 尽管研究资料较少，但目前获得的四顶黑山和黑山铜镍矿化岩体同位素年龄值集中于374～358 Ma间（杨建国等， 2012； Xie et al.， 2012； 闫海卿等， 2012）， 成矿作用发生时期显著不同于新疆北山和东天山地区。甘、蒙北山地区华里西早期的铜镍硫化物成矿作用目前尚未引起人们的关注和重视。为了进一步揭示新疆北山和东天山地区与甘、蒙北山地区铜镍矿床在成岩成矿时代上的差异， 笔者以近年开展矿产调查工作期间新发现的怪石山铜镍矿化基性-超基性岩体为对象， 挑选该岩体辉长岩中的锆石进行了SHRIMP年代学研究，以期在开展新疆北山和东天山重要铜镍成矿带向东寻求岩浆型矿床找矿突破时有所启示。

1　地质背景

怪石山铜镍矿化基性-超基性岩体是作者承担甘肃北山营毛沱地区矿产远景调查项目期间新发现的一个小规模杂岩体， 位于甘肃省瓜州县柳园镇北东80 km处， 构造上隶属塔里木古大陆边缘北山裂谷带（白云来， 2000； 白云来等， 2002； 汤中立等，2006a）， 大山头-岗流脑子-平头山南断裂带北侧（图1）。裂谷带以新太古界-古元古界敦煌群一套中深变质岩系（片岩、片麻岩、大理岩夹石英岩和斜长角闪岩）为结晶基底， 其上广泛发育了蓟县系-奥陶系的一套碎屑岩-碳酸盐岩夹中基性火山岩建造。其中，蓟县系为一套中-薄层大理岩、千枚岩、千枚岩化粉砂岩、砂板岩夹中基性火山岩和硅质岩， 与敦煌群呈断层接触。该套地层是区域上重要的铁、铅锌含矿层位， 亦是怪石山铜镍矿化岩体的侵位地层。

图1　甘肃北山裂谷带基性超基性岩分布图Fig.1 Distribution of mafic-ultramafic intrusions in the Beishan rift， Gansu province

怪石山铜镍矿化杂岩体距离南西侧黑山铜镍矿床约20 km， 二者分别处于布特-荒草滩微地块南北两侧深断裂带附近。北部大山头-岗流脑子-平头山南断裂是中元古代-古生代营毛沱-白湖裂谷与布特-荒草滩-平头山微地块的分界断裂， 南部庙庙-双鹰山断裂是布特-荒草滩-平头山微地块与花牛山-黑山裂谷的分界断裂。上述两条深断裂控制了怪石山、黑山及大山头一带铜镍矿化基性岩体的侵位。矿区出露地层为蓟县系平头山组（Jxp）， 岩性主要为灰黑色条带状微晶灰岩、米黄色厚层块状白云质大理岩、硅质大理岩， 底部为薄层大理岩夹石英片岩、含薄层角闪磁铁矿大理岩， 顶部为绢云绿泥千枚岩、千枚状板岩夹磁铁矿化泥硅质板岩和磁铁石英岩、白云质泥灰岩夹磁铁矿化阳起透辉石岩， 其中灰黑色条带状微晶灰岩是怪石山铜镍矿化杂岩体的直接围岩。除上述地层外， 在矿区南部和西部可见新太古界-古元古界敦煌群和寒武系零星露头， 冲沟及戈壁区广泛分布有第四系冲、洪积和坡积砂、砾石层。矿区侵入岩除怪石山基性-超基性杂岩体外， 中基性岩脉较发育， 多沿大山头-岗流脑子-平头山南东西向大断裂北侧次级北东、北西向羽状断裂分布。常见有辉长岩脉、辉绿（玢）岩脉、煌斑岩脉、闪长岩脉和石英脉， 广泛分布于矿区及外围。依据穿插关系， 可分为与怪石山基性-超基性岩体同期和后期两期脉岩。

2　岩体和矿化特征

怪石山含铜镍硫化物基性超基性杂岩体出露长约200 m， 宽50～60 m， 平面形态似“棒槌”状。走向140°， 倾向北东， 倾角65°～70°， 向北西侧伏。岩体南西侧接触带部位地层明显破碎呈角砾状， 接触面与大理岩产状近于一致， 倾向北东， 倾角60°～70°， 显然， 属沿与地层走向近一致的次级断裂侵入； 北东侧接触面倾向北东， 倾角40°～50°， 与条带状灰岩走向明显斜交； 西北倾伏端接触面外倾， 地层呈围合状环绕（图2）。据此， 推测岩体侵位于一个背形构造中。

岩体地表出露面积较小， 仅0.01 km2， 但岩相分异较好。自北西向南东可划分5个岩相（带）: ①伟晶状角闪辉长岩相→②中粒辉长岩相→③蚀变单辉辉石岩相→④球形风化橄榄辉石岩相→⑤块状含铜镍二辉橄榄岩相。其中， 中粒辉长岩相和橄榄辉石岩相构成怪石山岩体的主体， 约占岩体总面积的80%以上， 其次为二辉橄榄岩、伟晶状角闪辉长岩，而单辉辉石岩和细粒辉长岩出露较少。

图2　甘肃省肃北蒙古族自治县怪石山铜镍矿化岩体地质图Fig.2 Geological sketch map of the intrusion bearing the Guaishishan copper-nickel deposit in Subei Mongoloid county， Gansu province

铜镍矿体主要赋存于二辉橄榄岩相中， 矿体呈似层状、透镜状和不规则枝叉状“悬浮体”产于二辉橄榄岩中或呈浸染状产于其底部接触带部位。矿石原生金属硫化物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其次为黄铁矿、紫硫镍矿等； 脉石矿物有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、斜长石、蛇纹石、次闪石、绿泥石及少量水镁石、伊丁石等。矿石呈半自形-它形粒状和火焰状结构、以星点浸染状和聚斑状构造为主，局部发育海绵陨铁状结构。矿化类型为岩浆熔离型。

岩体与围岩为明显的侵入接触关系， 热接触变质作用明显， 外接触带蓟县系平头山组灰黑色条带状微晶灰岩受热变质蚀变褪色， 形成灰白色条带状大理岩。内、外接触带具铜镍矿化， 常见阳起石化、透辉石化、蛇纹石化和绿泥石化等蚀变。

岩体蚀变相对较强， 常见橄榄石发生蛇纹石化、伊丁石化和菱镁矿化， 辉石发生透闪石化、蛇纹石化、绿泥石化、滑石化和水镁石化等蚀变。

3　样品采集与处理

3.1样品采集与描述

锆石同位素测年样采自怪石山基性超基性杂岩体西北部未矿化的中粒辉长岩相地表基岩露头上（图2）， 锆石样品选自重达30 kg的未矿化中粒辉长岩， 岩石新鲜、干净， 具半自形中-细粒结构和辉长结构， 镜下可见辉石有微弱的次闪石化。

3.2样品处理

样品的锆石分选在河北省区域地质调查研究院完成。将原岩样品破碎至150 μm左右， 从中分离出200余颗锆石， 在双目显微镜下挑选晶形完好、无包体、具有代表性的锆石晶体与标准锆石（TEM）排列、固定在靶上， 抛光至靶表面光滑和锆石充分暴露，并进行透射光和反射光照像， 确定锆石样品的具体位置和观察锆石的内部结构。然后， 对靶进行超声波清洗、镀金膜， 放在扫描电子显微镜下进行阴极发光（CL）照相， 以确定锆石颗粒内部同位素的分布情况， 并结合显微照相确定锆石的具体测定点位。锆石的图片分析在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心扫描电镜及阴极发光实验室HITACHI S3000-N型扫描电子显微镜和GATAN公司Chroma阴极发光探头仪器上完成分析。

4　锆石U-Pb年龄测定

4.1分析方法

SHRIMP锆石U-Pb定年在北京离子探针中心的SHRIMP II离子探针上完成。分析条件和流程参考Compston et al. （1992）和宋彪等（2002）。测定的206Pb/238U比值用澳大利亚的TEMORA（417 Ma，206Pb/238U=0.06683）进行校正。在测试过程中， 每测定1个标准样品点后， 测定3个未知样品点， 每样点测定数据为同测点连续5次分析的平均值， 绝对误差为1σ， 普通Pb校正采用204Pb校正（假没206Pb/238U-208Pb/232Th年龄一致）。加权平均年龄计算使用ISOPLOT软件（Ludwig， 2001）， 加权平均值置信度为95%。在整个数据处理过程中， 年龄计算使用的衰变常数依据Steiger and Jager （1977）。

4.2锆石特征

由怪石山中粒辉长岩中锆石阴极发光图像（图3）可以看出， 该岩相锆石颗粒较小， 内部结构均匀，呈半自形-自形短柱状或长柱状较好晶形。柱状锆石长短轴比值介于1.5～3之间。锆石的U、Th含量较高， Th/U比值较大（一般＞2.0）， 锆石韵律环带不清晰，形成较宽的结晶环带， 各锆石的内部结构相似， 无明显的核幔结构， 具有典型的基性岩浆成因锆石的特征。少数锆石边缘出现亮白色变质边。

图3　怪石山中粒辉长岩中锆石阴极发光（CL）图像及测定点位图和相应的206Pb/238U年龄Fig.3 CL images with test spots of SHRIMP analyses and206Pb/238U ages of zircon grains from the Guaishishan gabbro

4.3 SHRIMP锆石U-Pb定年结果

怪石山中粒辉长岩12颗锆石的年龄测定结果见表1。根据经验， 对于小于0.8 Ga的样品， 通常采用206Pb/238U年龄（Ireland and Gibson， 1998）。12颗锆石的206Pb/238U年龄值在341.2±5.2 Ma～394.7±6.1 Ma。在U-Pb年龄谐和图上有4个点不在谐和线上，为了满足MSWD降至2以下（简平等， 2005），将其剔除。剩余8个数据点在谐和线上比较集中， 其206Pb/238U加权平均年龄为358.6±3.9 Ma（图4），代表岩体的形成年龄，表明其侵位于晚泥盆世-早石炭世。

5　岩石学特征

中粒辉长岩镜下多为变余辉长结构， 主要组成矿物为含量相当的普通辉石和斜长石， 可见少量褐色角闪石粗大晶体。辉石呈半自形等轴状及短柱状晶体， 多发生次闪石化； 斜长石蚀变较弱， 呈半自形粒状晶体， 自形程度及粒径与辉石相近； 副矿物中具少量磁铁矿和榍石。

橄榄辉石岩呈中细粒致密块状， 具半自形等粒状结构和包橄结构， 其中辉石与橄榄石的体积分数分别为60%～65%和35%～40%。原生矿物虽已强烈蚀变， 多被透闪石、直闪石、滑石、绿泥石、少量菱镁矿交代， 但常在较大的蚀变辉石晶体中见到假象橄榄石小晶体包裹体， 形成变余包橄结构， 副矿物主要为磁铁矿。

表1　怪石山铜镍矿化中粒辉长岩锆石SHRIMP U-Th-Pb同位素分析结果Table 1 SHRIMP U-Pb results for zircon from the Guaishishan copper-nickel mineralized medium grained gabbro

图4　怪石山铜镍矿化中粒辉长岩体锆石U-Pb谐和图Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircon from the Guaishishan copper-nickel mineralized medium grained gabbro

二辉橄榄岩多呈中粗粒粒状-包橄结构， 矿物组成主要为橄榄石（40%～50%）、斜方辉石（古铜辉石20%～28%）、单斜辉石（透辉石20%～30%）， 金属矿物为磁铁矿。岩石蚀变较强烈， 橄榄石通常发生蛇纹石化、伊丁石化、透闪石化和滑石化， 斜方辉石多发生透闪石化和蛇纹石化， 单斜辉石常发生绿泥石化、透闪石化和碳酸盐化。辉石晶体一般较粗大， 粒径0.5～3.5 mm， 最大可达12 mm， 其中常包含橄榄石小晶体形成包橄结构， 局部可见粗大单斜辉石包含斜方辉石小晶体构成包含结构。

单辉辉石岩呈中粗粒不等粒块状， 主要由单斜辉石组成， 岩石蚀变强烈， 辉石主要被透闪石与碳酸盐矿物交代， 少部分被绿泥石交代， 同时多伴有明显的金属矿物。

伟晶状角闪辉长岩和细粒辉长岩在岩体中出露不多， 前者出露于岩体西北端， 呈不规则带状产出， 主要由斜长石、辉石和角闪石组成， 角闪石晶体粗大， 呈长柱状， 粒径最大可达5 cm以上， 岩石蚀变较强烈，斜长石多已发生钠黝帘石化及轻度绢云母化， 角闪石发生黑云母化， 辉石常被闪石及纤维状闪石交代。细粒辉长岩多分布于岩体与围岩接触带， 呈宽1～5 m不等的不规则环带状细粒边缘相带， 除岩石粒度较细外，从岩性及矿物组合看， 其他特征与中粒辉长岩相似。

该岩体为一个结晶分异演化较彻底的杂岩体。样品的SiO2含量在36.59%～50.15%之间（表2）， 主体上处于基性-超基性岩的范围， 除边缘相细粒辉长岩外， 岩石总体上具低TiO2（0.39%～0.97%）的特征。Al2O3（5.00%～11.25%）、CaO（4.40%～14.19%）、MgO（9.94%～ 28.71%）、FeOt（7.11%～12.46%）、Na2O（0.31%～3.44%）均具较大的变化范围， 主要与岩石中斜长石和辉石的相对含量有关。即从二辉橄榄岩→橄榄辉石岩→辉长岩， 岩石的Al2O3、Na2O和CaO明显增高， MgO和FeOt降低， 二辉橄榄岩的的CaO和MgO较高而FeOt较低， 橄榄辉石岩的MgO和FeOt较高而CaO较低。Mg#值由0.86 到0.46， 显然与镁铁质矿物的结晶分异有关。

图5　怪石山杂岩体AFM图解（底图引自Irvine and Baragar， 1971）Fig.5 AFM diagrams of the Guaishishan complex

在AFM图（图5）上， 除1件样品落在分界线上外， 其余数据点均落在拉斑玄武岩系列区， 表明本岩体的各种岩石类型都是拉斑玄武岩系列的同源岩浆分异所致。各类岩石的m/f值变化范围为0.85～5.87， 属富铁质基性-铁质超基性岩类型， 具有形成铜镍硫化物矿床的有利岩浆专属性。

岩体各类岩石的稀土元素配分型式（图6a）呈平坦型或轻稀土弱富集型， （La/Yb）N=1.20～3.32， 稀土元素分馏程度较低。除个别样品外， ΣREE在14.68×10-6～50.64×10-6之间， 总体较低， 符合超基性岩、基性岩的基本特征。δEu 值在0.88～1.07之间， 绝大部分样品无Eu异常。ΣREE具有随岩石基性程度的降低而增大的趋势、δEu值具由二辉橄榄岩向辉长岩略微增大的趋势， 明显与分离结晶作用有关。

表2　怪石山镁铁质-超镁铁岩主量元素（%）、微量元素（×10-6）分析结果Table 2 Major （%） and trace element （×10-6） compositions of the Guaishishan mafic ultramafic rocks

续表2:

图6　怪石山杂岩体稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（a）与微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）（球粒陨石标准值引自Sun and McDonough， 1989）Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns （a） and MORB normalized trace element spider diagram （b） for the Guaishishan complex

微量元素原始地幔标准化蛛网图显示（图6b），强不相容元素配分曲线整体呈不规则波动， 大离子亲石元素Ba、Sr、U、Ta富集， 但富集程度明显各异， 相对亏损Th和Nb。

6　讨 论

野外调查和室内分析工作显示， 怪石山铜镍矿化基性超基性岩体具有较好的找矿前景， 岩体分异强烈， 矿化普遍。作者采集该杂岩体的弱蚀变中细粒辉长岩开展SHRIMP锆石年代学研究， 获得怪石山铜镍矿化辉长岩206Pb/238U年龄为358.6±3.9 Ma （95%可信度）， 属晚泥盆世-早石炭世。这一年龄与其相邻的黑山铜镍矿床含矿岩体成岩年龄（358±5.2 Ma～374.6±5.2 Ma）相近（杨建国等， 2012； Xie et al.，2012）， 更与大山头铜镍矿化基性-超基性杂岩体成岩年龄（359.3±5.7 Ma）基本一致（闫海卿等， 2012）。因此，笔者所获得的锆石U-Pb年龄应该代表该杂岩体的形成年龄。

地域上， 甘蒙北山地区处于新疆北山和东天山地区的东延， 因此， 长期以来多数学者认为两地的基性-超基性岩带是同期相同构造环境的产物（李华芹等， 2009； 杨福新等， 2010）。然而， 愈来愈多的同位素年代学资料揭示， 甘肃北山地区铜镍矿化基性-超基性杂岩体成岩时代集中于375～359 Ma（杨建国等， 2012； Xie et al.， 2012； 闫海卿等， 2012）， 属晚泥盆世-早石炭世。这与新疆北山和东天山地区铜镍矿成矿时代集中于早二叠世（280 Ma左右）（Zhou et al.，2004； 韩宝福等， 2004； 姜常义等， 2006； 李华芹等，2006， 2009； 李锦轶等， 2006； 毛启贵等， 2006； 秦克章等， 2012）完全不同。这种铜镍成矿时代的显著差异性揭示了晚古生代甘肃北山地区与新疆北山和东天山地区成矿地质背景存在着明显的差异， 值得进一步研究。

7　地质意义

研究表明， 铜镍矿床通常产于古大陆边缘裂谷、大陆裂谷和后造山伸展三大构造环境（三金柱等，2003； 李奇祥等， 2010）。本次通过锆石U-Pb定年研究， 将怪石山铜镍矿化岩体成岩时代厘定为晚泥盆世-早石炭世， 结合近年陆续在甘肃北山地区获得的铜镍矿化岩体年代学资料， 以及近年来甘蒙北山地区各基性-超基性岩带中众多铜镍矿（化）点和钒钛磁铁矿床（点）的陆续发现， 尤其是小红山钒钛磁铁矿床424±6 Ma成矿年龄的获得（杨建国等， 2015），揭示出甘蒙北山地区古生代可能一直处于大陆边缘裂谷环境。晚泥盆世-早石炭世含铜镍基性-超基性岩的厘定不仅为重新认识北山地区地质构造演化提供了基础资料， 而且厘定出甘肃北山地区存在着不同于东天山和新疆北山地区的又一期重要的铜镍硫化物成矿时期， 为今后在北山地区开展铜镍矿找矿开阔了视野。

致谢： 衷心感谢北京离子探针中心朱明帅博士在SHRIMP测年工作中给予的大力支持和热情指导，并对长安大学姜常义教授和另一位匿名审稿人对本文提出的诸多建设性修改建议以示谢意！

参考文献（References）:

白云来. 2000. 新疆哈密黄山-镜儿泉镍铜成矿系统的地质构造背景. 甘肃地质学报， 9（2）: 1-7.

白云来， 张汉成， 李卫红， 杜刚. 2002. 论甘肃北山中部镍铜成矿系统的构造背景. 甘肃地质学报， 11（2）: 29-44.

韩宝福， 季建清， 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.

何国琦， 李茂松， 刘德权. 1994. 中国新疆古生代地壳演化及成矿. 乌鲁木齐: 新疆人民出版社: 166-187.

简平， 张旗， 刘敦一， 金维浚， 贾秀勤， 钱青. 2005. 内蒙古固阳晚太古代赞岐岩（sanukite）-角闪花岗岩的SHRIMP定年及其意义. 岩石学报， 21（1）: 151-157.

姜常义， 程松林， 叶书锋， 夏明哲， 姜寒冰， 代玉财. 2006.新疆北山地区中坡山北镁铁质岩体岩石地球化学与岩石成因. 岩石学报， 22（1）: 115-126.

姜常义， 郭娜欣， 夏明哲， 凌锦兰， 郭芳放， 邓小芹， 姜寒冰， 范亚洲. 2012. 塔里木板块东北部坡一镁铁质-超镁铁质层状侵入体岩石成因. 岩石学报， 28（7）: 2209-2223.

李华芹， 陈富文， 梅玉萍， 吴华， 程松林， 杨甲全， 代玉财. 2006. 新疆坡北基性-超基性岩带Ⅰ号岩体Sm-Nd和SHRIMP U-Pb 同位素年龄及其地质意义.矿床地质， 25（4）: 463-469.

李华芹， 梅玉萍， 屈文俊， 蔡红， 杜国民. 2009. 新疆坡北基性-超基性岩带10号岩体SHRIMP U-Pb和矿石Re-Os同位素定年及其意义. 矿床地质， 28（5）: 633-642.

李锦轶， 宋彪， 王克卓， 李亚萍， 孙桂华， 齐得义. 2006.天山吐哈盆地南缘二叠纪幔源岩浆杂岩: 中亚地区陆壳垂向生长的地质记录. 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质-超镁铁岩特征及其构造意义. 地质科技情报， 29（4）: 14-20.

李月臣， 赵国春， 屈文俊， 潘成泽， 毛启贵， 杜安道. 2006.新疆香山铜镍硫化物矿床Re-Os同位素测定. 岩石学报， 22（1）: 245-251.

凌锦兰， 夏明哲， 郭娜欣， 汪帮耀， 夏昭德， 姜常义. 2011.新疆北山地区罗东岩体镁铁质-超镁铁质层状岩体岩石成因. 地球化学， 40（6）: 499-515.

毛景文， 杨建民， 屈文俊， 杜安道， 王志良， 韩春明. 2002.

新疆黄山东铜镍硫化物矿床Re-Os同位素测定及其地球动力学意义. 矿床地质， 21（4）: 323-330.

毛启贵， 肖文交， 韩春明， 孙敏， 袁超， 闫臻， 李继亮， 雍拥， 张继恩. 2006. 新疆东天山白石泉铜镍矿床基性-超基性岩体锆石同位素年龄、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， 方同辉， 王书来， 朱宝清， 冯益民， 于海峰， 修群业. 2002. 东天山板块构造分区、演化与成矿背景研究. 新疆地质， 20（4）: 302-312.

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、含矿性评价标志及成矿潜力分析. 西北地质， 45（4）: 83-116.

三金柱， 惠卫东， 秦克章， 孙赫， 徐兴旺， 梁光河， 魏俊瑛， 康峰， 肖庆华. 2007. 新疆哈密图拉尔根全岩矿化岩浆铜-镍-钴矿床地质特征及找矿方向. 矿床地质， 26（3）: 307-316.

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（10）: 3027-3035.

三金柱， 田斌， 雷军文， 康峰， 秦克章， 徐兴旺. 2003. 新疆东天山新发现图拉尔根全岩矿化岩浆铜镍矿床.矿床地质， 3（3）: 270.

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

孙赫， 秦克章， 李金祥， 徐兴旺， 三金柱， 丁奎首， 惠卫东， 许英霞. 2006. 东天山图拉尔根铜镍钴硫化物矿床岩相、岩石地球化学特征及其形成的构造背景. 中国地质， 33（2）: 606-617.

唐冬梅， 秦克章， 孙赫， 苏本勋， 肖庆华， 程松林， 李军. 2009. 天宇铜镍矿床的岩相学、年代学、地球化学特征: 对东疆镁铁-超镁铁质岩体源区和成因的制约.岩石学报， 25（4）: 817-831.

汤中立， 钱壮志， 姜常义， 李文渊， 闫海卿， 曾章仁， 苏尚国， 刘民武， 焦建刚. 2006a. 中国镍铜铂族岩浆硫化物矿床与成矿预测. 北京: 地质出版社: 1-270.

汤中立， 闫海卿， 焦建刚， 李小虎. 2006b. 中国岩浆硫化物矿床新分类与小岩体成矿作用. 矿床地质， 25（1）: 1-9.

王虹， 屈文俊， 李华芹， 陈世平. 2007. 哈密地区新发现铜镍硫化物矿床成岩成矿时代的测定及讨论. 地质学报， 81（4）: 526-530.

王立社， 杨建国， 谢春林， 王育习， 雷永孝， 曹红霞， 杨鹏飞， 齐亚林. 2008. 甘肃怪石山铜镍矿化基性超基性岩成矿潜力研究. 大地构造与成矿学， 32（3）: 392-399.

王玉往， 王京彬， 王莉娟， 彭晓明， 惠卫东， 秦全新. 2006.岩浆铜镍矿与钒钛磁铁矿的过渡类型——新疆哈密香山西矿床. 地质学报， 80: 61-73.

吴华， 李华芹， 莫新华， 陈富文， 路远发， 梅玉萍， 邓岗. 2005. 新疆哈密白石泉铜镍矿区基性-超基性岩的形成时代及其地质意义. 地质学报， 79（4）: 498-502.

吴利仁. 1963. 论中国基性、超基性岩成矿专属性. 地质科学， （1）: 29-41.

颉炜， 宋谢炎， 聂晓勇， 程松林. 2011. 新疆坡十铜镍硫化物含矿岩体岩浆源区特征及构造背景探讨. 地学前缘， 18（3）: 189-200.

闫海卿， 赵焕强， 丁瑞颖， 米世好， 王强， 贺宝林， 范模春， 任建梅. 2012. 甘肃北山大山头基性杂岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义. 西北地质，45（4）: 216-228.

杨福新， 李为民， 陈岱， 乔金良， 梁俪静， 何永振， 李文辉， 贾恒. 2010. 内蒙古小红山钒钛磁铁矿床成矿特征及成因探讨. 西北地质， 43（3）: 66-74.

杨建国， 王磊， 王小红， 谢燮， 姜安定. 2015. 内蒙古北山额济纳旗小红山钒钛磁铁矿床SHRIMP锆石U-Pb定年及其意义. 地质通报， 34（9）: 1699-1705.

杨建国， 王磊， 王小红， 谢燮， 齐正广. 2012. 甘肃北山地区黑山铜镍矿化基性-超基性杂岩体锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义. 地质通报， 31（2-3）: 448-454.

Ao S J， Xiao W J， Han C M， Mao Q G and Zhang J E. 2010. Geochoronology and geochemistry of early Permian mafic-ultramafic complexes in the Beishan area，Xinjiang， NW China: Implications for late Paleozoic tectonic evolution of the southern Altaits. Gondwana Research， 18: 466-478.

Compston W， Williams I S and Kirschvink J L. 1992. Zircon U-Pb ages for the Early Cambrian time-scale. Journal of Geological Society， 149: 171-184.

Ireland T R and Gibson G M. 1998. SHRIMP monazite and zircon geochronology of high-grade metamorphism in New Zealand. Journal of Metamorphic Geology， 16: 149-167.

Irvine T and Baragar W. 1971. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Science， 8: 523-548.

Ludwig K R. 2001. Users manual for Isoplot/Ex Ex， rev. 2.49: A geochronological toolkit for microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center， Special Publication: 58.

Pirajno F， Mao J W， Zhang Z C， Zhang Z H and Chai F M. 2008. The association of mafic-ultramafic intrusions and A-type magmatism in the Tianshan and Altay orogens， NW China: Implications for geodynamic evolution of potential for the discovery of new ore deposits. Journal of Asian Earth Sciences， 32（2-4）: 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-bearing mafic-ultramafic intrusions in Eastern Tianshan and Beishan in correlation with flood basalts in Tarim basin （NW Chin）: Constraints on a ca. 280 Ma mantle plume. American Journal of Science， 311: 1-23.

Qin K Z， Zhang L C， Xiao W J， Xu X W， Yan Z and Mao J W. 2003. Overview of major Au， Cu， Ni and Fe deposits and metallogenic evolution of the eastern Tianshan Mountains， northwestern China // Mao J， Goldfarb R J，Seltmann R W， Xiao W and Hart C. Tectonic Evolution and Metallogeny of the Chinese Altay and Tianshan. London: Museum of Natural History: 227-249.

Steiger R H and Jäger E. 1977. Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth and Planetary Science Letters， 36: 359-362.

Sun S S and McDonough W F. 1989. Chemical and isotope systematics of ocean basalts: Implications for mantle composition and processes // Saunders A D and Norry M J. Magmatism in the Ocean Basina. Geological Society， London， Special Publication， 42: 313-345.

Xie W， Song X Y， Deng Y F， Wang Y S， Ba D H， Zheng W Q and Li X B. 2012. Geochemistry and petrogenetic implications of a Late Devonian mafic-ultramafic intrusion at the southern margin of the Central Asian Orogenic Belt. Lithos， 144-145: 209-230.

Zhou M F， Lesher C M， Yang Z X， Li J W and Sun M. 2004. Geochemistry and petrogenesis of 270Ma Ni-Cu-（PGE）sulfide-bearing mafic intrusions in the Huangshan district，eastern Xinjiang， Northwest China: Implications for the tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt. Chemical Geology， 209: 233-257.

Zhou M F， Zhao J H， Jiang C Y， Gao J F， Wang W and YangS H. 2009. OIB-like， heterogeneous mantle sources of Permian basaltic magmatism in the western Tarim Basin， NW China: Implications for a possible Permian large igneous province. Lithos， 113: 583-594.

SHRIMP Zircon U-Pb Age and its Signification of Guaishishan Mafic-ultramafic Complex in Beishan Mountains， Gansu Province

YANG Jianguo1， WANG Lei1， XIE Xie1， WANG Xiaohong1， QI Qi1，JIANG Anding1， 2and ZHANG Zhouyuan1， 2
（1. MLR Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits， Xi'an Institute of Geology and Mineral Resources， Xi'an 710054， Shaanxi， China； 2. College of Earth Science and Land Resource， Chang'an University， Xi'an 710054， Shaanxi， China）

Abstract：Cu-Ni mineralization was recently discovered in the Guaishishan mafic-ultramafic complex in the Beishan area，which is located in the northeastern margin of the Tarim plate. The Guaishishan mafic-ultramafic complex is situated in the west part of the Beishan rift zone， and north of Dashantou-Gangliunaozi-Pingtoushan south deep fault. It was emplaced in the Pingtoushan Formation thin-layered marble of the Jixianian System. The complex has an outcropping area of only 0.01 km2， consisting of the pegmatitic hornblende gabbro， gabbro， fine grained gabbro， medium grained gabbro， olivine pyroxenite， pyroxene peridotite and lherzolite. Cu-Ni mineralization mainly occurs in the lherzolite. Petrological and geochemical characteristics of the complex show that the rocks of the Guaishishan complex are of comagmatic. The rocks of the complex are characterized by high CaO， MgO， FeOtand variable SiO2and Al2O3， low TiO2， m/f， REE and incompatible elements， remarkable negative Nb， Th anomalies. SHRIMP U-Pb dating of zircon from the ore-bearing gabbro yields an age of 358.6±3.9 Ma， which suggests that the intrusion of the ore-bearing complex and the mineralization both occurred in Late Devonian-Early Carboniferous. This age is coincident with those of the Sidingheishan and Heishan copper-nickel mineralized intrusions， which shows that the Late Devonian-Early Carboniferous is an important period of the Cu-Ni mineralization in the Beishan area of Gansu province. It is significantly different from the Permian large-scale Cu-Ni mineralization period in the northeastern margin of the Tarim plate and the eastern Tianshan area.

Keywords:Guaishishan Cu-Ni ore spot； mafic-ultramafic complex； zircon U-Pb dating； Late Devonian-Early Carboniferous； Beishan of Gansu province

中图分类号：P597； P595

文献标志码：A

文章编号：1001-1552（2016）01-0098-011

收稿日期：2013-12-10； 改回日期： 2014-05-28

第一作者简介：杨建国（1962-）， 男， 研究员， 地质矿产专业。Email: yjg62126@126.com