青海喀雅克登锌多金属矿床二长花岗岩锆石U-Pb定年及其地质意义

张　勇，赵永亮，李恒恒，张　胜，周青禄，熊宇玲

(1.青海省第三地质矿产勘查院，西宁 810029；2.青海省第六地质矿产勘查院，西宁 810008)



青海喀雅克登锌多金属矿床二长花岗岩锆石U-Pb定年及其地质意义

张勇1，赵永亮1，李恒恒1，张胜1，周青禄1，熊宇玲2

(1.青海省第三地质矿产勘查院，西宁 810029；2.青海省第六地质矿产勘查院，西宁 810008)

摘要：青海喀雅克登锌多金属矿床与成矿关系密切的二长花岗岩通过LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年，年龄为(403.1±1.2) Ma，MSWD=0.46，属于早泥盆世；矿区的锌多金属矿体主要产于二长花岗岩与古元古代金水口岩群白沙河岩组大理岩岩段接触部位的夕卡岩中，表明喀雅克登锌多金属矿床形成于(或晚于)(403.1±1.2) Ma。二长花岗岩中w(MgO)=0.21%～0.87%，w(FeOt)=0.93%～3.93%，Mg#=25.5～34.66，K2O/Na2O=1.0～1.72，A/CNK=0.89～1.17，属高钾钙碱性、准铝质花岗岩系列，为壳源岩浆。喀雅克登锌多金属矿床形成于后碰撞阶段，受幔源岩浆底侵改造。

关键词：喀雅克登锌多金属矿床；二长花岗岩；锆石U-Pb年龄；地球化学特征；青海省

0引言

青海省喀雅克登锌多金属矿床是近几年在东昆仑成矿带(图1a)上发现的小型锌多金属矿床，伴生有铁、铜、钼、钨等金属矿物，矿区共发现5条含矿带(I-Ⅴ)，圈出各类矿体48条，初步估算锌资源量5.46×104t，平均w(Zn)=2.03%；钨资源量1 156 t，平均w(WO3)=0.13%。喀雅克登锌多金属矿床较系统的理论研究刚刚起步，还未开展矿区成矿年龄测试，有学者[1]根据印支期是该区域的主要成矿时期，把喀雅克登矿床的成矿期归为晚三叠世，但在夕卡岩型矿体周围并无三叠纪的侵入岩，而全是早泥盆世侵入岩①。本文通过对雅克登锌多金属矿床Ⅰ-M3，Ⅰ-M4号透辉石闪锌白钨矿矿体外接触带上的二长花岗岩进行锆石U-Pb定年，结合区域地质特征、矿体特征及岩石地球化学特征，探讨了该矿床的成矿时代及成矿构造环境，以期对今后该矿区的找矿工作有所裨益。

1区域地质背景

图1　喀雅克登锌多金属矿区地质图Fig.1　Geological map of the Kayakedeng polymetallic deposit1.第四系；2.新近系狮子沟组；3.晚三叠系鄂拉山组；4.石炭-二叠系打柴沟组；5.奥陶-志留系滩间山岩群碳酸盐岩组；6.蓟县系冰沟群狼牙山组碳酸盐岩段；7.古元古界金水口岩群白沙河岩组片麻岩段；8.古元古界金水口岩群白沙河岩组碳酸盐岩段；9.早侏罗世似斑状钾长花岗岩；10.早侏罗世钾长花岗岩；11.晚三叠世花岗闪长岩；12.晚三叠世石英闪长岩；13.早泥盆世似斑状二长花岗岩；14.早泥盆世二长花岗岩；15.早泥盆世辉长岩；16.地质界线；17.逆断层；18.性质不明断层；19.矿体；20.钻孔；.赛什腾山—阿尔茨托山造山亚带；.柴达木盆地晚中-新生代断坳盆地；.祁漫塔格—都兰造山亚带；.伯喀里克—香日德元古宙古陆块体；.雪山峰—布尔汗达造山亚带；.黑山—柯生印支褶带；.昌马河印支褶皱带；.可可西里—南巴颜喀拉造山亚带

喀雅克登锌多金属矿区位于东昆仑成矿带，隶属于中央造山带的中西段[2-5]。东昆仑是具有复杂演化历史的多旋回复合造山带[3,6-7]，主要经历了前寒武纪古陆形成、早古生代造山旋回、晚华力西期—印支期造山旋回以及中新生代叠复造山旋回[8-9]。东昆仑造山带根据昆北、昆中、昆南3条区域性深断裂及北巴颜喀拉断裂，自北向南被分为昆北(火山-侵入岩带)、昆中(花岗-变质杂岩带)、昆南(陆缘活动带)、阿尼玛卿(火山-侵入岩带)和北巴颜喀拉5个构造带[9]，矿区位于昆中的花岗-变质杂岩带上。青海省第三轮成矿远景区划研究把该地区划为伯喀里克—香日德元古宙古陆块体(图1b)，为元古宙联合古陆解体过程中由裂解和离散生成秦祁昆造山系时残存的最大和最完整的一个古陆块体，它以孤岛状留在秦祁昆海盆南部，主要受到华力西期闪长岩类和花岗岩类侵入活动的影响，构成以花岗类岩石为主的岩基带，并在此基础上形成了伯喀里克—香日德印支期金、铅、锌(铜、稀有、稀土)成矿带①。

2矿体特征

喀雅克登锌多金属矿床共圈出矿体48条，其中主矿体9条(表1)，矿体均产于早泥盆世的中酸性岩浆岩与白沙河岩组大理岩段接触部位的夕卡岩中(或接触带附近的大理岩中)，成因类型为夕卡岩型。矿体走向多为NW向，少部分NNW或近EW向，倾向NE，倾角一般30°～70°，矿体长50～620 m ，厚0.52～18.58 m ，延深多<100 m，其中Ⅰ-M1锌多金属矿体最大延深达395 m。矿体主要矿物为闪锌矿，还有白钨矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿，矿化较复杂。闪锌矿、白钨矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿常共(伴)生于透辉石夕卡岩中，透辉石粒度相对较粗，当矿体出露地表时，常有红锌矿、孔雀石、褐铁矿等矿物。

3锆石LA-MC-ICP-MS定年

3.1样品采集

进行锆石U-Pb定年的3件样品采自钻孔ZK2401中的Ⅰ-M3，Ⅰ-M4号透辉石闪锌白钨矿矿体的内接触带上的二长花岗岩内(图2)。样品尽量采集蚀变较弱且岩心较完整的二长花岗岩。二长花岗岩呈浅肉红色，似斑状结构，基质中细粒花岗结构，块状构造。斑晶含量10%，成分为钾长石，粒度1～2.2 cm；基质为0.468～3.90 mm ，含量约90%，其中斜长石30%，石英36%，钾长石21%，黑云母3%，副矿物磷灰石微量。

3.2测试方法

样品经机械破碎、重磁、电磁分选后，在双目镜下挑选晶形较好且纯净透明的锆石来制靶及阴极发光照相，以供测试选点用。采用LA-MC-ICP-MS系统进行锆石微区U-Pb定年，测试单位为天津地质

表1　喀雅克登锌多金属矿主矿体特征

图2　喀雅克登16号勘探剖面示意图Fig.2　Section sketch of No.16 explorationg line in Kayakedeng polymetallic deposit1.大理岩；2.透辉石夕卡岩；3.二云斜长片麻岩；4.似斑状二长花岗岩；5.锌钨矿体；6.钨矿体；7.锆石样品采集点

矿产研究所，具体流程参见侯可军等LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[10]。

3.3测试结果

样品KAS3TW1中的阴极发光图像(CL)中的锆石自形程度相对较好，透明至半透明，形态多呈长柱状、粒状，个别呈不规则状，长度多为100～200 μm，锆石颗粒具韵律环带结构，为岩浆成因锆石。KAS3TW1样品锆石U-Pb测年结果见表2。所测的25个点的206Pb/238U年龄为383～425 Ma，有22个点位于谐和曲线上(图3)。其中，20个数据点的206Pb/238U加权表面年龄为(403.1±1.2) Ma，MSWD值为0.46，代表岩体形成年龄；1个点为(425±3) Ma，可能为岩浆上升时捕获的早期岩浆锆石； 1个点为(383±3) Ma，可能与后期的幔源岩浆底侵有关，在喀雅克登发现有(380.3±1.5) Ma的辉长岩[11]；明显偏离曲线的3个点，可能为锆石形成后的地史时期内锆石U-Pb体系不封闭，其放射性成因铅在后期热事件或扩散过程中丢失。另2个样品KAS3TW2和KAS3TW3测得的206Pb/238U年龄分别为(403±2) Ma和(408.2±1.1) Ma，二长花岗岩的形成年龄为403～408 Ma，为早泥盆世，这与喀雅克登二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(408±5) Ma是一致的[12]。

4地球化学特征

似斑状二长花岗岩在喀雅克登塔格山南坡有较大规模的分布，出露面积约273 km2，大部分以岩基状产出(图1b)，岩体长轴方向为近EW向、NW向。二长花岗岩主元素测量结果见表3，通过TAS图解(图5)，1，3，4，6，7，8号样品落入花岗岩中，而2号样品落入二长岩中，5号样品落入花岗闪长岩中，剔除2，5号样品后发现二长花岗岩的w(SiO2)相对较高，为69.97%～74.03%，呈酸性；里特曼指数σ=1.86～2.47，小于3.3，为钙碱性岩；w(MgO)=0.21%～0.87%，w(FeOt)=0.93%～3.93%，MgO与FeOt的比值为0.19～0.29，Mg#值为25.5～34.66；K2O/Na2O=1.0～1.72，相对富钾。在A/CNK—A/NK图解(图6)上，中细粒二长花岗岩落在准铝质区域，似斑状二长花岗岩绝大多数落入过铝质区域，说明岩石从边部向中心有由偏铝质向过铝质方向转变的趋势。在SiO2—K2O图解(图7)中，二长花岗岩均为高钾钙碱性系列；在AFM图解(图8)中，样品均落在钙碱性系列区。综上所述，喀雅克登二长花岗岩属于高钾钙碱性、偏铝质花岗岩系列，显示壳源特点。

表3　早泥盆世二长花岗岩岩石化学特征

注：数据引自②。

图3　喀雅克登二长花岗岩中锆石阴极发光(CL)图像(KAS3TW1)Fig.3　CL images of zircons from Kayakedeng monzonitic granite(KAS3TW1)

图4　喀雅克登二长花岗岩锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均年龄图Fig.4　Zircon U-Pb concordia and weighted average ages of Kayakedeng monzonitic granite

图5　二长花岗岩TAS图解(据Middlemost，1994)Fig.5　TAS diagram of monzonitic granite1.中细粒二长花岗岩；2.似斑状二长花岗岩

图6　二长花岗岩A/CNK—A/NK图解(据Rickwood，1989)Fig.6　A/CNK—A/NK diagram of monzonitic granite1.中细粒二长花岗岩；2.似斑状二长花岗岩；3.二长岩

5讨论

5.1年代学地质意义

喀雅克登二长花岗岩206Pb/238U加权表面年龄为(403.1±1.2) Ma，MSWD值为0.46，属早泥盆世。矿体多数产于早泥盆世二长花岗岩侵入古元古代金水口岩群白沙河岩组大理岩段接触带上的夕卡岩中，表明早泥盆世的二长花岗岩为矿体的形成提供了丰富的成矿物质来源，故认为早泥盆世是矿体形成时期，属于加里东晚期。

5.2岩石学成因分析

喀雅克登与成矿关系密切的二长花岗岩w(K2O)=4.38%～4.98%，含量较高，K2O/Na2O=1.0～1.72，均大于1.0，相对富钾；FeOt/(FeOt+MgO)值较高，为77.2%～84.0%，Mg#值为25.5～34.66，小于40，A/CNK=0.89～1.17，显示偏铝质特征，在K2O—Na2O图解(图9a)上，二长花岗岩全部落入A型花岗岩区或A型与S型过渡区间；在R1—R2多阳离子构造环境图解(图9b)上，二长花岗岩全部落入同碰撞区域。东昆仑洋盆从早-中泥盆世已闭合，进入碰撞造山阶段[13]，东昆仑在泥盆纪已进入造山后伸展崩塌阶段[14]。同时，从早泥盆世开始，岩石圈地幔发生拆沉，软流圈物质上涌造成局部底侵[12]，由于此时处于造山后伸展崩塌阶段，地壳增厚，幔源物质注入的较少，在早泥盆世二长花岗岩内有少量的辉长岩等基性岩脉和包体。由此可初步认为喀雅克登矿床后碰撞阶段形成，并受幔源岩浆底侵改造。

6结论

(1)二长花岗岩锆石LA-MC-ICP-MS法测得206Pb/238U加权表面年龄为(403.1±1.2) Ma，MSWD值为0.46，属早泥盆世，即加里东晚期，表明喀雅克登矿床形成于早泥盆世。

图7 二长花岗岩K2O—SiO2图解(据Rickwood,1989)Fig.7 K2O-SiO2diagramofmonzoniticgranite1.中细粒二长花岗岩;2.似斑状二长花岗岩;3.二长岩;4.花岗长岩图8 二长花岗岩AFM图解(据Irvine,1971)Fig.8 AFMdiagramofmonzoniticgranite1.中细粒二长花岗岩;2.似斑状二长花岗岩;3.二长岩;4.花岗闪长岩

图9　二长花岗岩K2O—Na2O图解(a)与R1—R2因子判别图(b)(据Collies，1982和Bechelor，1985)Fig.9　K2O-Na2O diagram(a) and R1-R2 factor diagram(b) of monzonitic granite1.中细粒二长花岗岩；2.似斑状二长花岗岩；3.二长岩

(2)根据主量元素化学特征，喀雅克登矿区与成矿关系密切的二长花岗岩属高钾钙碱性、准铝质花岗岩系列，具壳源特点，受幔源岩浆改造。

注释：

①青海省地质矿产勘查开发局. 青海省第三轮成矿远景区划研究及找矿靶区预测报告. 2003.

②青海省地质调查院. 青海省喀雅克登塔格地区1∶5万区域地质调查报告. 2010.

参考文献：

[1]苏生顺，吴正寿，舒晓峰，等. 青海喀雅克登铁多金属矿床地质特征及找矿标志[J]. 地质与勘探，2014，50(1)：37-47.

[2]殷鸿福，张克信. 中央造山带的演化及其特点[J]. 地球科学：中国地质大学学报，1998，23(5)：437-442.

[3]姜春发，王宗起，李锦铁，等. 中央造山带开合构造[M]. 北京：地质出版社，2000.

[4]孙丰月，陈国华，迟效国，等. 新疆—青海东昆仑成矿带成矿规律和找矿方向综合研究成果报告[R]. 北京：中国地质调查局，2003.

[5]许志琴，杨经绥，李海兵，等. 中央造山带早古生代地体构架与高压/超高压变质带的形成[J]. 地质学报，2006，80(12)：1793-1806.

[6]潘裕生，周伟明，许荣华，等. 昆仑山早古生代地质特征与演化[J]. 中国科学：D辑，1996，26(4)：302-307.

[7]殷鸿福，张克信. 东昆仑造山带的一些特点[J]. 地球科学：中国地质大学学报，1997，22(4)：339-342.

[8]徐文艺，张德全，闫升好，等. 东昆仑地区矿产资源大调查进展与前景展望[J]. 中国地质，2001，28(1)：25-29.

[9]李智明，薛春纪，王晓虎，等. 东昆仑区域成矿特征及有关找矿突破问题分析[J]. 地质评论，2007，53(5)：708-718.

[10]侯可军，李延河，田有荣. LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J]. 矿床地质，2009，28(4)：481-492.

[11]任二峰，安守文，李焕学，等. 东昆仑喀雅克登塔格晚古生代辉长岩地球化学特征[J]. 地质找矿论丛，2012，27(1)：96-102.

[12]赵振明，马华东，王秉璋，等. 东昆仑早泥盆世碰撞造山的侵入岩证据[J]. 地质评论，2008，54(1)：47-56.

[13]罗照华，邓晋福，曹永清，等. 青海省东昆仑地区晚古生代—早中生代火山活动与区域构造演化[J]. 现代地质，1999，13(1)：51-56.

[14]谌宏伟，罗照华，莫宣学，等. 东昆仑喀雅克登塔格杂岩体的SHRIMP年龄及其地质意义[J]. 岩石矿物学杂志，2006，25(1)：25-32.

Zircon U-Pb dating and geological significance of monzonitic granite of Kayakedeng zinc polymetallic deposit in Qinghai

ZHANG Yong1, ZHAO Yongliang1, LI Hengheng1,ZHANG Sheng1, ZHOU Qinglu1, XIONG Yuling2

(1.TheThirdGeologicalandMineralExplorationInstitnteofQinghaiProvince,Xining810029,China；2.TheSixthGeologicalandMineralExplorationInstitnteofQinghaiProvince,Xining810008,China)

Abstract：A monzonitic granite is genetically closely related to Kayakedeng zinc polymetallic deposit whose zircon U-Pb age dating by LA-MC-ICP-MS is (403.1±1.2) Ma (MSWD=0.46) belonging to Early Devonian Epoch. Ore bodies mainly occur in the skarn at contact between the monzonitic granite and the marble member of Baishahe formation of Paleoproterozoic Jinshuikou thus we assume that Kayakedeng zinc polymetallic deposit is formed at or later than (403.1±1.2) Ma. w(MgO)=0.21%-0.87%，w(FeOt)=0.93%-3.93%，Mg#=25.5-34.66，K2O/Na2O=1.0-1.72，A/CNK=0.89-1.17 of the granite indicate that it belongs to high potassium calc-alkaline and metaluminous rock series derived from crustal magma. We consider that the Kayakedeng zinc polymetallic deposit was formed in the post-orogenic stage and reworked by diaper of mantle materials.

Key Words：Kayakedeng zinc polymetallic deposit; monzonitic granite; zircon U-Pb age; geochemical characteristics; Qinghai province

收稿日期：2015-01-09；责任编辑：赵庆

基金项目：中国地质调查局矿产调查评价项目(编号：1212011221047)资助。

作者简介：张勇(1982—)，男，工程师，主要从事地质矿产勘探工作。E-mail:qhskyzy@163.com

doi：10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 01. 006

中图分类号：P597.3；P588.12

文献标识码：A