东天山土屋-延东铜矿矿区晚志留世岩体的发现及构造意义

东天山大南湖—头苏泉岛弧带位于吐哈盆地南缘,是中亚造山带的重要组成部分,也是我国新疆地区最重要的成矿带之一,其形成时间和构造属性一直存在争议。本次研究首次在该岛弧带中最大的斑岩矿床土屋-延东铜矿区发现了晚志留世花岗闪长岩,并对其进行详细的岩石学、年代学、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素分析,探讨其岩浆来源和构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,该岩体成岩年龄为420 Ma左右,为晚志留世岩浆活动的产物。全岩元素地球化学研究结果表明,花岗闪长岩显示准铝质到弱过铝质,中等镁值和钙碱性系列的地球化学特征;微量元素方面则富集轻稀土（LREE）元素、大离子亲石元素（LILE：Rb,Ba,K）和地球化学性质活泼的不相容元素（U,Th,Pb）,相对亏损高场强元素（HFSE：Nb,Ta,Ti）。这些主微量元素地球化学特征均显示出岛弧岩浆岩的地球化学属性,其εNd（t）值为4.05-4.07,87 Sr/86Sr初始值为0.704 149-0.704 520,εHf（t）值为8.91-11.66。Sr-Nd-Hf同位素特征表明它们来源于新生地壳,没有受到明显的古老大陆地壳混染。晚志留世花岗闪长岩体的发现表明：大南湖—头苏泉岛弧带与其北部的哈尔里克岛弧带在早古生代可能属于同一大洋岛弧,并且与中部的卡拉塔格—小热泉子弧后（间）盆地构成统一的弧盆体系,该认识对解构东天山古生代弧盆体系演化具有较为重要的地质意义。

东天山土屋–延东铜矿带石英钠长斑岩与辉钼矿形成年龄及其重要意义

土屋–延东铜矿带位于东天山大南湖–头苏泉岛弧带上,是目前新疆最大的铜矿带。铜矿体主要赋存于石炭纪斜长花岗斑岩和晚古生代企鹅山群中,但是前人研究表明斜长花岗斑岩的成岩年龄(339~332 Ma),明显老于成矿年龄(约322Ma),因此,土屋–延东铜矿带的致矿岩体至今还存有争议。本次研究首次对该铜矿带晚石炭世石英钠长斑岩进行了详细的岩相学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析,并结合辉钼矿Re-Os同位素年龄测定,探讨土屋–延东铜矿带矿床成因。对延东铜矿4件辉钼矿样品进行Re-Os同位素分析,得到322.0±2.7 Ma的加权平均模式年龄和319.1±9.1 Ma等时线年龄,明显要晚于斜长花岗斑岩年龄。两个石英钠长斑岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为324.9±2.4 Ma和324.5±2.1 Ma,表明石英钠长斑岩为晚石炭世岩浆活动的产物。岩相学研究表明,石英钠长斑岩中发育黄铜矿+绿泥石+硬石膏+方解石矿物组合,这与延东铜矿主成矿阶段的矿物组合基本一致,并且石英钠长斑岩成岩年龄与辉钼矿年龄在误差范围内一致,表明石英钠长斑岩可能与土屋-延东铜矿带铜矿形成有着密切关系,这一发现可能为大南湖–头苏泉岛弧带晚石炭世铜矿的勘查提供新的思路。

东天山大南湖-头苏泉岛弧带古生代侵入岩浆活动期次及基底性质

锆石U Pb定年结果显示:东天山大南湖头苏泉岛弧带中酸性侵入岩形成时代为古生代,处于465~265 Ma,可划分为4个期次。分别为:中奥陶世—晚志留世465~413 Ma、中—晚泥盆世391~377 Ma、石炭纪327~308 Ma,以及早—中二叠世284~269 Ma。锆石Hf同位素分析显示,锆石εHf(t)值为6.81~15.73,Hf同位素二阶段模式年龄为839~355 Ma,主要集中在598~429 Ma;465~413 Ma的侵入岩分布在卡拉塔格和大南湖,其εHf(t)值为11.34~15.20,相应的Hf同位素二阶段模式年龄为633~467 Ma;391~377 Ma的侵入岩分布于卡拉塔格,其εHf(t)值为6.81~13.32,相应的Hf同位素二阶段模式年龄为839~497 Ma;327~308 Ma的侵入岩分布在黄山西以及沁城南,其εHf(t)值为11.36~15.73,相应的Hf同位素二阶段模式年龄为575~429 Ma;284~269 Ma的侵入岩分布在土屋西和推克曼塔什,其εHf(t)值为8.94~14.51,相应的Hf同位素二阶段模式年龄是671~355 Ma。再结合前人的研究成果揭示,在大南湖头苏泉岛弧带底部可能存在老的地壳基底,并对这些岩浆活动有所贡献;该区古生代期间存在大约465 Ma早奥陶世以及330 Ma左右中石炭世2期地壳增生事件,并存在晚奥陶世—晚志留世、中—晚泥盆世和早—中二叠世三期地壳再造事件。