東準(zhǔn)噶爾和爾賽斑巖型銅礦的成因來自輝鉬礦和巖漿-熱液同位素的約束

東準(zhǔn)噶爾和爾賽斑巖型銅礦的成因來自輝鉬礦和巖漿-熱液同位素的約束

近年來，新疆東滇烏爾東部的瓊河水庫地區(qū)在斑巖銅礦床取得了重要進(jìn)展。新發(fā)現(xiàn)了河圖蘭錫銅、銅華嶺斑巖銅、瓊河水庫斑巖銅和蒙古-錫蘭西銅祿礦（圖1a、b）（曲朔等，2009），表明斑巖銅礦床的良好開采潛力。但總體而言,瓊河壩地區(qū)的研究程度還較低,前人針對先前發(fā)現(xiàn)的桑德烏蘭斑巖銅礦成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征、成礦時(shí)代、礦床成因機(jī)理及成礦遠(yuǎn)景評價(jià)作了一些研究與討論(陳仁義等,1995;劉德權(quán)等,2005;王曉地等,2006;陳毓川等,2007;王登紅等,2009;屈迅等,2009;張永等,2010),近來郭麗爽等(2009)對區(qū)內(nèi)銅華嶺中酸性侵入體也進(jìn)行了鋯石U-Pb年代學(xué)研究。和爾賽斑巖銅礦是新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)于2006年新發(fā)現(xiàn)的斑巖銅礦。國家科技支撐項(xiàng)目與中科院知識創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目聯(lián)合資助的課題“東準(zhǔn)噶爾斑巖銅礦成礦條件與成礦規(guī)律”的研究人員從2007年開始和爾賽礦床的研究,課題組從礦區(qū)地質(zhì)圖修編開始,系統(tǒng)開展了礦區(qū)地質(zhì)與礦床地質(zhì)研究、開展了多種地球物理方法的探礦試驗(yàn)與示范研究,獲得了大量的資料與重要成果。本文主要介紹和爾賽斑巖銅礦區(qū)成巖成礦時(shí)代與形成構(gòu)造背景方面的研究成果,以期對瓊河壩乃至東準(zhǔn)噶爾地區(qū)斑巖銅礦的尋找與成礦預(yù)測有啟示意義。1島弧火山巖形成環(huán)境和爾賽銅礦位于東準(zhǔn)噶爾東部的瓊河壩地區(qū),在構(gòu)造上屬于謝米斯臺-野馬泉-瓊河壩古生代島弧帶的一部分,其南北兩側(cè)分別為卡拉麥里和阿爾曼太蛇綠巖帶(圖1a)。東準(zhǔn)噶爾地區(qū)早古生代奧陶系地層強(qiáng)烈變形、變質(zhì)達(dá)綠片巖相,并為中上志留統(tǒng)海相砂礫巖所不整合,其中下奧陶統(tǒng)為一套中-基性火山巖,形成于火山弧環(huán)境(李亞萍等,1999)。在麥欽烏拉山南坡的中-晚奧陶世荒草坡群主體部分是具有濁積巖特征的復(fù)理石組合,下部有少量凝灰質(zhì)碎屑巖夾層,上部有大理巖夾層,變質(zhì)程度總體達(dá)綠片巖相,較細(xì)的碎屑巖中劈理普遍發(fā)育,其巖石組合特征說明這里曾有過大陸坡環(huán)境(何國琦和李茂松,2001)。該地區(qū)晚古生代火山巖主體由泥盆-石炭系組成,下泥盆統(tǒng)由濱海、淺海相中基性、中酸性火山碎屑巖和正常碎屑巖組成;中泥盆統(tǒng)廣泛發(fā)育火山巖建造,以濱海、淺海相-海陸交互相,甚至為陸相的中酸性、中基性火山巖及其碎屑巖;上泥盆統(tǒng)以中酸性火山巖及其碎屑巖為主夾安山玢巖、鈉長斑巖及流紋巖,其上被下石炭統(tǒng)濱海、淺海相碎屑巖和中性火山巖不整合覆蓋;上石炭統(tǒng)多缺失。早二疊世為陸相雙峰式火山巖建造,晚二疊世為陸相紅色磨拉石沉積。瓊河壩地區(qū)出露的地層主要為奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系和第四系(圖1b)。區(qū)內(nèi)火山活動較為強(qiáng)烈,廣泛發(fā)育晚古生代中酸性火山巖,顯示出島弧火山巖的特征,但與典型島弧火山巖相比,本區(qū)相對富含堿質(zhì),推測火山島弧之下為陸殼而非洋殼(陳仁義,1993)。區(qū)內(nèi)巖漿活動主要發(fā)生于華力西期,見有多處侵入巖體出露,出露面積較大的巖體類型有花崗閃長巖、二長花崗巖和鉀長花崗巖,另外還發(fā)育花崗閃長斑巖、二長花崗斑巖、鉀長花崗斑巖及輝綠玢巖、閃長玢巖等巖株或巖脈。近來,張永等(2010)在蒙西斑巖銅礦床含礦花崗斑巖中發(fā)現(xiàn)年齡為442Ma的一組具有較老核年齡的鋯石,這意味著研究區(qū)弧巖漿活動從早古生代就開始。瓊河壩地區(qū)是多金屬礦床的集中區(qū),已發(fā)現(xiàn)的礦床包括:蒙西銅鉬礦、瓊河壩銅礦、桑南銅礦、銅華嶺銅鉬礦和和爾賽銅礦等斑巖型礦床,寶山鐵銅礦、綠石溝鐵礦、灰西溝鐵礦與瓊河壩鐵礦等矽卡巖型礦床,以及北山金礦與淖毛湖明礬石礦等(圖1b)。2蝕變巖石學(xué)特征和爾賽斑巖銅礦發(fā)育于一花崗閃長巖基內(nèi)(圖1c)。礦區(qū)斷裂構(gòu)造有北北東向、北東東向和北西向3個(gè)方向。礦區(qū)內(nèi)侵入巖類型多樣,有花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、鉀長花崗巖、鈉長斑巖及各類脈巖等?；◢忛W長巖呈灰白色,主要由石英、黑云母、斜長石和角閃石等組成。花崗閃長斑巖侵位于花崗閃長巖中,常呈小巖株或巖脈產(chǎn)出,總體呈NS向產(chǎn)出;巖石為似斑狀結(jié)構(gòu),斑晶以斜長石為主,見少量黑云母和角閃石,基質(zhì)為微細(xì)晶斜長石、石英、黑云母。花崗閃長斑巖邊部與頂部常有隱爆角礫巖伴生,角礫巖的角礫有花崗閃長巖和鉀長花崗巖,膠結(jié)物由隱晶質(zhì)、微細(xì)粒石英長石碎屑和黑云母等組成,膠結(jié)基質(zhì)中見團(tuán)斑狀或條帶狀黃銅礦。鉀長花崗巖多呈不規(guī)則狀產(chǎn)出,與花崗閃長巖之間界線因受鉀化蝕變影響而較模糊,巖石呈淺肉紅色-磚紅色,主要由石英、鉀長石、斜長石和少量黑云母組成。脈巖主要為閃長玢巖脈、細(xì)?；◢弾r脈、方解石脈以及石英脈(圖1c)。礦區(qū)礦化蝕變類型多樣,包括黃鐵礦化、黃銅礦化、斑銅礦化、輝銅礦化、鏡鐵礦化、磁鐵礦化、角閃石化、綠泥石化、硬石膏化、白云母化與絹云母化、鉀長石化、硅化、高嶺土化、孔雀石化、黃鉀鐵釩化、沸石化、碳酸鹽化。礦區(qū)可明顯地分出兩套蝕變,一套是主要發(fā)育于花崗閃長巖中、以發(fā)育鏡鐵礦-磁鐵礦-鉀長石為特征的早期面狀蝕變(簡稱“磁鐵礦鉀長石蝕變帶”),另一套是疊加在“磁鐵礦鉀長石蝕變帶”之上、與花崗閃長斑巖密切共生的帶狀蝕變。后者平面上總體呈南北向的不規(guī)則狀或半橢圓狀分布;剖面上從內(nèi)到外蝕變分別為鉀化帶、絹英巖化帶、綠泥石碳酸鹽化帶。以方解石脈為特征的碳酸鹽化發(fā)育于礦區(qū)的中西部,方解石脈具沿?cái)嗔雅c構(gòu)造裂隙充填的特征;沸石化分布于巖石裂隙中,其與熱水活動有關(guān)。銅礦化較強(qiáng)的部位主要出現(xiàn)在絹云母化帶。鏡鐵礦-磁鐵礦-鉀化蝕變形成溫度較高,可能為早期熱液蝕變系統(tǒng)的根帶;而地表的絹英巖化帶與綠泥石碳酸鹽化帶為花崗閃長斑巖的蝕變。和爾賽銅礦床銅礦物主要為黃銅礦,見少量斑銅礦與輝銅礦。礦石從伴生成分特征上分有Cu礦、Cu-Mo礦與Cu-Zn礦,其中輝鉬礦以脈狀產(chǎn)出,閃鋅礦與黃銅礦共生并呈團(tuán)斑狀產(chǎn)出。礦石從結(jié)構(gòu)構(gòu)造上分有發(fā)育于花崗閃長巖與花崗巖中的脈狀礦化(圖2a,c)、花崗閃長斑巖中的浸染狀礦化與細(xì)脈狀礦化(圖2b)、及隱爆角礫巖中的團(tuán)斑狀與脈狀礦化(圖2d)。成礦斑巖主要為花崗閃長斑巖。地表礦體總體圍繞南北向花崗閃長斑巖分布(圖1c)。3樣品選擇與分析測試3.1年代學(xué)測定鋯石為了確定礦區(qū)巖體的形成時(shí)代及巖漿的演化序列,在進(jìn)行大量野外觀察的基礎(chǔ)上,我們選取礦區(qū)未見礦的新鮮主體巖石花崗閃長巖(HES2-1)、鉆孔ZK107-1中見脈狀浸染狀礦化的花崗閃長斑巖(ZK107-1-10,采自該鉆孔430m深度處)以及蝕變(鉀化、絹云母化、綠簾石化和碳酸鹽化等)的鉀長花崗巖(ZK107-1-9,采自鉆孔ZK107-1中114m深度處)來進(jìn)行鋯石U-Pb測年。巖石樣品鋯石的分選是在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成的,然后在雙目鏡下挑選出干凈透明、基本無裂紋和包體、晶形較好的鋯石,連同標(biāo)樣一起置于環(huán)氧樹脂中,固化后磨至約一半,使鋯石內(nèi)部暴露,拋光后對鋯石進(jìn)行反射光、透射光和陰極發(fā)光(CL)照相,以觀察鋯石的表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋯石的離子質(zhì)譜探針分析,樣品HES2-1是在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心采用澳大利亞的高分辨二次離子質(zhì)譜計(jì)SHRIMPⅡ上完成的,樣品ZK107-1-9、ZK107-1-10是在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所離子探針中心法國Cameca公司生產(chǎn)的國際最新型的IMS1280型二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)上完成的。更詳細(xì)的分析方法和過程可參見相關(guān)文獻(xiàn)(宋彪等,2002;王強(qiáng)等,2004)。本次實(shí)驗(yàn)所采用的激光束斑直徑為30μm。應(yīng)用RSES參考鋯石TEM(417Ma)進(jìn)行元素間的分餾校正,SL13標(biāo)樣(年齡為572Ma,U含量為238×10-6)標(biāo)定樣品及TEM的U、Th和Pb含量,實(shí)測204Pb校正鋯石的普通鉛。U-Pb諧和圖繪制采用ISOPLOT程序(Ludwig,2003)。樣品數(shù)據(jù)見表1,表中所列單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差均為1σ。采用年齡為206Pb/238U年齡,其加權(quán)平均值的誤差為2σ。3.2輝鰲礦成分和年齡輝鉬礦作為硫化物中較常見的共生、伴生礦物,其Re-Os同位素測年是一種直接測定礦化年齡的最理想方法(王瑞廷等,2005;張克堯等,2009)。由于和爾賽礦區(qū)的輝鉬礦樣品質(zhì)量難以達(dá)到測試要求,本次研究選取礦區(qū)北側(cè)的銅華嶺斑巖銅礦床中沿裂隙充填的輝鉬礦細(xì)脈樣品進(jìn)行分析測試。由于和爾賽斑巖銅礦與銅華嶺斑巖銅礦產(chǎn)于同一花崗閃長體內(nèi),成礦斑巖均為花崗閃長斑巖,二者成礦時(shí)代應(yīng)該一致。所選輝鉬礦晶形完好,未見有明顯的后期構(gòu)造變形和熱液蝕變現(xiàn)象。在室內(nèi)無污染環(huán)境和條件下,對樣品進(jìn)行破碎并挑選出達(dá)到測試要求的輝鉬礦單礦物樣品,在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)測試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行礦化年齡測定。詳細(xì)的錸鋨化學(xué)分離步驟和質(zhì)譜測定請參照相關(guān)文獻(xiàn)(杜安道等,2001;屈文俊和杜安道,2003;楊勝洪等,2007;張克堯等,2009)。3.3主量和微量元素的測定選擇源于地表與鉆孔中不同巖石類型相對新鮮基本無蝕變的12件樣品開展主微量元素分析。分析測試工作在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素的測定采用X-射線熒光光譜法(XRF):首先稱取0.6g樣品,然后加入適量硼酸高溫熔融成玻璃片,最后在日本島津公司的順序式X射線熒光光譜儀(XRF-1500)上采用外標(biāo)法測定氧化物含量,分析誤差小于5%。微量元素的測定采用ICP-MS法,稱取40mg樣品用酸溶法制成溶液,然后在ICP-MSElementⅡ上進(jìn)行測定,其精度為:元素含量大于10×10-6的誤差小于5%,而小于10×10-6的誤差小于10%。具體分析方法參見李獻(xiàn)華等(2002)。3.4nd同位素及全流程本底選擇本礦區(qū)3個(gè)樣品與蒙西斑巖銅鉬礦床3個(gè)樣品開展Rb-Sr-Sm-Nd-Pb同位素研究。分析測試工作在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所同位素固體同位素實(shí)驗(yàn)室德國Finnigan公司的MAT-262型質(zhì)譜儀上完成。Sr同位素質(zhì)量分餾用86Sr/88Sr=0.1194校正。Nd同位素質(zhì)量分餾用146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行校正。全流程本底均采用同位素稀釋法測定,Rb-Sr全流程空白本底約為1×10-10g。Sm-Nd全流程空白本底約為5×10-11g。Pb同位素質(zhì)量分餾校正系數(shù)為每質(zhì)量單位0.9‰,Pb的全流程本底小于5×10-11g,測量誤差為2σ。4分析的結(jié)果4.1巖漿侵位時(shí)間和th/u研究花崗閃長巖樣品HES2-1中的鋯石以粒狀為主,少量呈長柱狀,大多發(fā)育典型的巖漿震蕩環(huán)帶(圖3),鋯石的Th/U比值范圍在0.29～0.52,說明這些鋯石為巖漿成因鋯石(Hidakaetal.,2002;馬艷萍等,2007)。鋯石的形態(tài)及其對應(yīng)的206Pb/238U年齡結(jié)果(表1)顯示,鋯石可分為兩類:第一類鋯石的核部較邊部顏色要深,且邊部和核部年齡基本無差別;第二類鋯石核部顏色較邊部顏色要淺,邊部基本都發(fā)育韻律環(huán)帶且與第一類鋯石年齡接近。而出現(xiàn)較高年齡的五個(gè)點(diǎn)中,16號、17號、18號及19號點(diǎn)正是打到了第二類鋯石的核部,而4號點(diǎn)較大的年齡可能是因?yàn)槠銾含量較高,晶格發(fā)生了破壞的緣故。另外,9號、10號、13號這三個(gè)點(diǎn)的年齡較低且分散,也不參與最終的加權(quán)平均年齡計(jì)算。余下的12個(gè)年齡較集中的點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為411.1±4.8Ma(MSWD=0.26)(圖4a),可代表巖漿的最后侵位時(shí)間。而16號、17號、18號及19號點(diǎn)獲得了432.1±8.5Ma的206Pb/238U加權(quán)平均年齡(MSWD=0.18),可能是捕獲的早期巖漿結(jié)晶鋯石的碎屑鋯石,這些老的鋯石在被巖漿捕獲后在其邊部結(jié)晶生長出環(huán)帶?；◢忛W長斑巖樣品ZK107-1-10鋯石大多具較好的晶形和明顯的生長環(huán)帶(圖3),其Th/U比值范圍在0.19～0.78,說明這些鋯石為巖漿成因鋯石。分析測試了15顆鋯石的16個(gè)點(diǎn)。其中8號點(diǎn)、10號點(diǎn)U含量較高,可能晶格發(fā)生了破壞。14號點(diǎn)的鋯石從形態(tài)上看與其他鋯石并沒有差別,但206Pb/238U年齡與其他鋯石相差較大,這三個(gè)點(diǎn)不參與加權(quán)平均計(jì)算,余下的13個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為410.5±4.5Ma,(MSWD=1.14)(圖4b),可代表巖漿的結(jié)晶年齡。蝕變的鉀長花崗巖樣品ZK107-1-9分析了37顆鋯石的37個(gè)點(diǎn)(37號點(diǎn)在測試時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤,未給出有效的年齡數(shù)據(jù))。鋯石多呈柱狀且具生長環(huán)帶,在207Pb/235U-206Pb/238U上所有點(diǎn)都落在諧和曲線上或附近。其中8、9、10、15、22、27、32、33、34號點(diǎn)的普通鉛含量較高,16號、24號點(diǎn)的U含量較高,這些點(diǎn)可能發(fā)生了鉛丟失,不參與加權(quán)平均計(jì)算。余下的鋯石可以明顯分為兩類,第一類顏色較深,部分邊部發(fā)育淺色邊,這些鋯石是較早結(jié)晶的;第二類鋯石的巖石較淺。屬于第一類鋯石的點(diǎn)有1、3、5、6、7、13、14、17、18、19、23、26、31、35共14個(gè)點(diǎn),這14個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為429.4±6.4Ma(MSWD=2.9)(圖4c);屬于第二類鋯石的點(diǎn)有2、4、11、12、20、21、25、28、29、30、36共11個(gè)點(diǎn),這11個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為404.9±3.7Ma(MSWD=0.58)(圖4d)。樣品ZK107-1-9蝕變比較強(qiáng),其采樣位置下方約50m處發(fā)育有花崗閃長斑巖質(zhì)膠結(jié)、角礫為鉀長花崗巖的隱爆角礫巖,說明在鉀長花崗巖侵位之后又有花崗閃長斑巖的疊加侵入作用,因此429.4±6.4Ma可代表鉀長花崗巖的結(jié)晶年齡,而加權(quán)平均年齡為404.9±3.7Ma的鋯石可能是后期花崗閃長斑巖疊加侵入時(shí)的產(chǎn)物。4.2是否確定比例測定的不確定度表2為銅華嶺礦區(qū)5個(gè)輝鉬礦樣品的Re-Os同位素分析結(jié)果。圖5為采用Isoplot軟件做的等時(shí)線圖和模式年齡加權(quán)平均值圖。Re、Os含量的不確定度包括樣品和稀釋劑的稱量誤差、稀釋劑的標(biāo)定誤差、質(zhì)譜測量的分餾校正誤差、待分析樣品同位素比值測量誤差,置信水平95%。模式年齡的不確定度還包括衰變常數(shù)的不確定度(1.02%),置信水平95%。由表2及圖5可以看出,銅華嶺銅礦輝鉬礦普通Os的含量非常低,Re、187Re和187Os同位素總量測定值的不確定度一般低于1%,說明測試結(jié)果真實(shí)可靠。5個(gè)樣品的187Os/187Re呈很好的線性關(guān)系,等時(shí)線年齡為409±12Ma,MSWD=0.22;5個(gè)樣品的模式年齡介于406.6～409.5Ma之間,其加權(quán)平均年齡為408.0±2.9Ma,MSWD=0.12,等時(shí)線年齡和加權(quán)平均模式年齡在誤差范圍內(nèi)是一致的。一般認(rèn)為模式年齡代表同位素與母體分離的時(shí)間,而等時(shí)線年齡則是同位素體系最后均一化的時(shí)間(劉珺等,2008),因此409±12Ma可代表銅華嶺銅礦的成礦時(shí)代。4.3稀土元素和微量元素地球化學(xué)主量元素分析結(jié)果(表3)表明,SiO2的含量53.82%～75.22%,TiO2的含量在0.10%～1.19%,Al2O3的含量在13.22%～17.64%,FeOT的含量在0.86%～8.81%,MgO的含量在0.32%～4.24%,CaO的含量在0.83%～5.27%,K2O的含量在0.89%～4.25%,Na2O的含量在3.77%～5.93%,P2O5的含量在0.05%～0.46%。礦區(qū)內(nèi)巖石K2O/Na2O的比值較小,在0.23～1.09,且僅細(xì)粒花崗巖脈(A31-1)的K2O/Na2O比值大于1,其他巖石的比值最大為0.89,具富Na的特點(diǎn)。容礦巖石花崗閃長巖-花崗閃長斑巖-鉀長花崗巖在SiO2-K2O圖解(圖6a)上,花崗閃長巖-花崗閃長斑巖落入鈣堿性系列區(qū),僅有一個(gè)樣品落入低鉀(拉斑)系列區(qū),鉀長花崗巖落在高鉀鈣堿性系列區(qū)內(nèi);在A/CNK-A/NK分類圖解(圖6b)上,落入準(zhǔn)鋁質(zhì)或過鋁質(zhì)花崗巖區(qū),A/CNK變化范圍為0.96～1.15,僅有樣品D11-1的A/CNK值大于1.1。由陸殼沉積物深熔形成的S型花崗巖一般K2O/Na2O>1(路鳳香等,2001),且A/CNK>1.1(Sylverter,1998)。由此可見,礦區(qū)內(nèi)花崗閃長巖-花崗閃長斑巖-鉀長花崗巖明顯不屬于S型花崗巖。微量元素分析結(jié)果表明,礦區(qū)內(nèi)巖石∑REE含量為43.04×10-6～145.8×10-6,∑LREE的含量為38.05×10-6～126.8×10-6,∑HREE的含量為4.99×10-6～19.02×10-6,(La/Yb)N為3.14～11.3,(La/Sm)N為2.02～3.98,(Gd/Yb)N為0.80～1.79,表明輕稀土相對富集,輕、重稀土間分餾明顯,輕稀土間有一定分餾,而重稀土間的分餾較微弱。容礦巖石花崗閃長巖-花崗閃長斑巖-鉀長花崗巖在Rb-(Y+Nb)圖解(圖7a)中,均落入VAG(火山弧花崗巖)區(qū)域內(nèi),在Sr/Y-Y圖解(圖7b)中,鉀長花崗巖樣品落入典型弧巖漿巖區(qū),而花崗閃長巖和花崗閃長斑巖則具有埃達(dá)克巖的特點(diǎn)。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(圖8)上,礦區(qū)侵入體具相似的分配曲線。花崗閃長斑巖和花崗閃長巖表現(xiàn)出右傾趨勢,不具Eu異?；騼H呈微弱的Eu異常(δEu介于0.96～1.16之間),暗示了其巖漿熔出后,源區(qū)殘留物中有石榴石而無斜長石,斜長石幾乎全部進(jìn)入熔漿(蔡劍輝等,2005)。鉀長花崗巖和細(xì)粒花崗巖脈具有明顯的Eu負(fù)異常(δEu均為0.58)。閃長玢巖按其特征可以分為兩類:ZK13-2-A和A18-1的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線近于重合,說明了它們來自于同一巖脈;ZK13-2-B和D2-2球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線形態(tài)近于一致,只是在元素含量上有所差別,δEu均為負(fù)異常,分別為0.67和0.82。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖9)上,不同巖石類型總體上具有富集U、Ba、K、Sr等元素,而虧損Th、Nb、Ta、Ti等高場強(qiáng)元素的特征。4.4原巖pb同位素組成鍶、釹、鉛同位素是探討巖石物質(zhì)來源的非常有效的示蹤劑。為了進(jìn)行系統(tǒng)的同位素組成特征分析,本次研究對和爾賽礦區(qū)及鄰區(qū)(蒙西銅礦)的6件樣品進(jìn)行了全巖的Sr、Nd、Pb同位素組成分析。對鉀長花崗巖樣品(D1-1和MX-19-1)按430Ma,花崗閃長巖和花崗閃長斑巖樣品(HES2-1,D11-1,MX-14-1和MX-18-1)按410Ma來推算它們的(87Sr/86Sr)i、εNd(t)和初始Pb同位素組成。同位素分析結(jié)果列于表4。由表可知,這些樣品的(87Sr/86Sr)i變化范圍很小,在0.703852～0.704565之間,落在幔源火成巖的(87Sr/86Sr)i范圍(0.7020～0.7060)內(nèi)(蔡劍輝等,2005),對應(yīng)的εSr(t)范圍在-2.0～7.8之間。樣品的的(143Nd/144Nd)i變化亦很小,在0.512422～0.512462之間,對應(yīng)的εNd(t)值范圍在6.1～7.4之間。其(87Sr/86Sr)i和εNd(t)值與洋殼部分熔融成因的吐哈盆地南緣卡拉塔格巖體(李文鉛等,2006)近于一致。和爾賽和蒙西礦區(qū)的各個(gè)樣品具有相似的Pb同位素組成,初始鉛同位素比值為(206Pb/204Pb)i=17.58～17.91,(207Pb/204Pb)i=15.40～15.48,(208Pb/204Pb)i=37.25～37.47,在鉛同位素演化曲線(圖10)上,所有樣品都落在地幔演化趨勢線附近。5瓊河壩地區(qū)巖漿活動的地層與成礦時(shí)代和爾賽斑巖銅礦區(qū)不同巖體鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示,礦區(qū)至少經(jīng)歷了3期巖漿活動:432～429Ma、411～410Ma與405Ma。鉀長花崗巖是第一期巖漿活動的代表,也是礦區(qū)最早期的巖體;該期巖漿活動形成的鋯石還以較老的鋯石核的形式出現(xiàn)在花崗閃長巖中。這意味著礦區(qū)的巖漿活動從早古生代早志留世就開始。礦區(qū)的花崗閃長斑巖可能發(fā)生了兩期侵入作用,第一期花崗閃長斑巖的侵位時(shí)間(410.5Ma)與花崗閃長巖(411.1Ma)非常接近,該期花崗閃長斑巖也可能為花崗閃長巖的殘余相或同期巖漿的淺成侵位相。蝕變的鉀長花崗巖樣品ZK107-1-9獲得了404.9±3.7Ma的206Pb/238U加權(quán)平均年齡,該樣品采樣位置下方約50m處發(fā)育花崗閃長斑巖質(zhì)膠結(jié)、角礫為鉀長花崗巖的隱爆角礫巖,說明隱爆角礫巖是由鉀長花崗巖被后期花崗閃長斑巖疊加侵入造成的,因此蝕變鉀長花崗巖中加權(quán)平均年齡為404.9±3.7Ma的鋯石可能是第二期花崗閃長斑巖侵位時(shí)的熱液活動帶入的。和爾賽斑巖銅礦區(qū)巖體鋯石年齡結(jié)果與區(qū)域上其它巖體的結(jié)果可以對比。王登紅等(2009)利用SHRIMP鋯石U-Pb定年技術(shù),獲得蒙西斑巖銅礦區(qū)內(nèi)花崗斑巖206Pb/238U的加權(quán)平均平均年齡為411.7±7.1Ma,張永等(2010)對蒙西斑巖銅礦區(qū)內(nèi)花崗斑巖所選鋯石在CAMECA1280離子探針測試結(jié)果顯示巖體206Pb/238U的加權(quán)平均平均年齡為413.2±3.9Ma。蒙西花崗斑巖411～413Ma的年齡與和爾賽花崗閃長巖-花崗閃長斑巖的年齡一致,這意味著在413～410Ma時(shí)瓊河壩地區(qū)有廣泛的巖漿活動。張永等(2010)在蒙西花崗斑巖中發(fā)現(xiàn)一組加權(quán)平均年齡為442.2±3.5Ma的鋯石,和爾賽斑巖銅礦區(qū)432～429Ma巖體的厘定說明瓊河壩地區(qū)的巖漿活動與侵位確實(shí)至少在早志留世就開始。這意味著瓊河壩島弧是開始于早古生代的島弧,而不是先前認(rèn)為的晚古生代島弧(肖文交等,2006;Xiaoetal.,2009)。和爾賽斑巖銅礦區(qū)鉀長花崗巖中404.9Ma鋯石的發(fā)現(xiàn)意味著瓊河壩地區(qū)志留紀(jì)-泥盆紀(jì)的巖漿活動至少持續(xù)到405Ma。輝鉬礦Re-Os測年給出了409±12Ma的等時(shí)線年齡,與和爾賽花崗閃長斑巖的侵位時(shí)間(410.5Ma)一致,可以認(rèn)為和爾賽斑巖銅礦的成礦時(shí)間約為409Ma。此年齡與蒙西銅鉬礦床輝鉬礦等時(shí)線年齡411.6±3.2Ma(屈迅等,2009)可以對比,因此,413～409Ma是瓊河壩地區(qū)斑巖銅礦的主要成礦時(shí)期。礦區(qū)的花崗閃長巖-花崗閃長斑巖-鉀長花崗巖為富鈉的準(zhǔn)鋁或弱過鋁質(zhì)鈣堿性或高鉀鈣堿性系列巖石,明顯不屬于S型花崗巖。與成礦有關(guān)的花崗閃長巖和花崗閃長斑巖在Sr/Y-Y圖解中均落入埃達(dá)克巖區(qū),其SiO2(63.79%～68.86%)、Al2O3(14.91%～17.48%)、MgO(0.68%～2.35%)、Sr(383×10-6～971×10-6)、Y(7.92×10-6～9.69×10-6)、Yb(0.76×10-6～0.98×10-6)的含量、Sr/Y比值(48.3～111)和δEu(0.96～1.16)也與埃達(dá)克巖(SiO2>56%、Al2O3>15%、MgO<3%、Sr>400×10-6、Y<18×10-6、Yb<1.9×10-6、Sr/Y>40、無Eu異?；蛴休p微的負(fù)Eu異常)(DefantandDrummond,1990)基本一致。但礦區(qū)巖體的(La/Yb)N值為3.14～11.3,與埃達(dá)克巖((La/Yb)N>20;DefantandDrummond,1990)相比明顯偏低。在Rb-Y+Nb圖解中,花崗閃長巖、花崗