东昆仑祁漫塔格寒武纪岛弧:来自拉陵高里河地区玻安岩型高镁安山岩/闪长岩锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素证据

祁漫塔格构造带是东昆仑造山带的重要组成部分,在青藏高原北部早古生代汇聚板块边缘地质研究中具有重要意义。祁漫塔格构造带在早古生代通常被认为是弧或弧后盆地,但其早期形成阶段的地质记录尚未报道,初始俯冲的时代也有待进一步限定。本文选择了祁漫塔格东段拉陵高里河地区祁漫塔格群火山岩和闪长岩进行岩石学、地球化学、锆石U-Pb年龄学和Hf同位素研究,探讨了岩石成因和构造意义。火山岩以安山岩为主,安山岩SiO 2含量中等(54.02%~63.99%),具有低TiO 2(0.19%~0.24%)、Al 2O 3(10.67%~12.86%)、P 2O 5(0.03%~0.05%)和低FeO T/MgO比值(0.80%~1.04)的特征,具有高的MgO(7.86%~11.44%)和Mg#(63~69);闪长岩SiO 2含量为53.62%~55.81%,也具有低TiO 2(0.19%~0.25%)、Al 2O 3(10.58%~11.52%)、P 2O 5(0.02%~0.04%)和低FeO T/MgO比值(0.9~1.0)的特征,同样具有高的MgO(9.86%~11.63%)和Mg#(64~66)的特点。高镁安山岩和闪长岩微量元素组成相近,Th(0.22~1.23μg/g)、Rb(4.11~16.11μg/g)和Ba(66.7~166μg/g)含量低,Cr(286~668μg/g)和Ni(57~181μg/g)含量高,δEu=0.91~1.47,Sr/Y比值(19.7~36.1)较低,∑REE含量介于11.8~27.3μg/g,(La/Yb)N=1.3~4.3,轻重稀土分馏弱。在微量元素原始地幔标准化图解上大离子亲石元素Sr、Ba和Pb具明显的正异常,高场强元素Ta、Nb和Ti具有明显的负异常。高镁安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为519 Ma;闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为520 Ma和516 Ma,两者锆石Hf同位素组成相似,εHf(t)值分布在+10.5~+15.8。上述研究结果表明,祁漫塔格东段拉陵高里河地区高镁安山岩/闪长岩源于亏损的地幔楔的部分熔融,形成于原特提斯洋俯冲早期的岛弧环境。本研究进一步证明祁漫塔格构造带古洋盆俯冲时代早于520 Ma,该认识也为恢复东昆仑造山带原特提斯洋早期俯冲演化历史提供了重要地质资料。

新疆维宝矽卡岩铜铅锌矿床维西矿段矿物学特征

维宝矽卡岩铜铅锌矿床位于新疆与青海两省交界处,大地构造位置属祁漫塔格造山带东段,可以分为维东、主矿段和维西三个矿段。主矿段和维东矿段以铅锌矿化为主,铜矿化很少,而维西矿段铜、铅、锌矿化均较发育。本次我们选取维西矿段的矽卡岩和矿石样品,进行了详细的矿物学研究。根据矿物共生组合、矿石组构以及脉体的穿插关系,可以将维西矿段成矿过程分为4个阶段,即早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、石英-硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段,其中石英-硫化物阶段是主要的成矿阶段。矽卡岩矿物主要为石榴子石、辉石、绿帘石和角闪石等,硫化物主要为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和磁黄铁矿等。电子探针分析表明,石榴子石成分以钙铁榴石分子(And=59.00%～97.70%)和钙铝榴石分子(Gro=1.92%～40.42%)为主,为钙铁—钙铝系列石榴子石;辉石主要由透辉石分子(Di=45%～91%)和钙铁辉石分子(Hd=8%～53%)组成,表现在矿物上以透辉石为主,而钙铁辉石数量很少;角闪石成分变化范围比较大,但总体上为透闪石—阳起石系列。综合矿物组合和化学成分特征表明维宝矿床维西矿段矽卡岩为钙矽卡岩。此外,具有环带结构的石榴子石从核部到边部,化学成分表现出有规律的变化,Al2O3含量先上升后下降,FeOT含量则先下降后上升。这表明随着交代作用的进行,成矿流体的pH值不断发生变化,由最初的弱酸性—碱性条件转变为近中性条件,最终又恢复到弱酸性—碱性条件。维西矿段硫化物的金属原子与硫原子的比值大部分都大于理论值,表明它们形成于硫逸度较高的环境。此外,闪锌矿中Fe、Zn含量变化范围比较大,Zn=54.50%～64.75%,Fe=1.15%～10.16%,这种大范围变化指示成矿过程中温度和硫逸度可能发生波动。

青海牛苦头矿区锰质黑柱石成因及其地质意义

锰质黑柱石是矽卡岩型铅锌矿床中一种常见的脉石矿物,其与铅锌矿体关系密切。本文对东昆仑祁漫塔格地区牛苦头铅锌多金属矿床中黑柱石的产状、矿物共生组合、化学成分等进行了研究。牛苦头矿区锰质黑柱石主要产于3种矿物组合:黑柱石+石榴子石+磁铁矿组合;黑柱石+锰钙(铁)辉石+方铅矿+磁铁矿组合;黑柱石+方解石+石英+硫化物(黄铁矿+磁黄铁矿+其他硫化物)组合,并形成自内向外石榴子石-磁铁矿—黑柱石—锰钙辉石的矽卡岩分带。上述3种组合分别对应矿床的3个蚀变矿化阶段:进变质阶段(阶段I),石榴子石被交代分解,形成黑柱石;退变质阶段(阶段Ⅱ),锰钙(铁)辉石分解形成黑柱石;石英硫化物阶段(阶段Ⅲ),黑柱石进一步分解,形成磁铁矿、方解石和石英。电子探针结果,牛苦头矿床黑柱石的化学分子式为Ca0.94-0.98(Fe1.22-1.92Mn0.10-0.75Mg0.01-0.03)■(Fe0.83-0.93Al0.01-0.07)■[Si2.00-2.07O7]O(OH);LA-ICP-MS原位分析显示,牛苦头矿区黑柱石的稀土配分曲线与矿区进变质阶段形成的石榴子石、锰钙(铁)辉石近乎一致。综合研究认为,矿区黑柱石为进变质阶段的石榴子石和辉石蚀变分解的产物;矿床自内向外的矽卡岩分带反映了矽卡岩被逐渐交代的过程,并伴随了成矿流体从主矽卡岩阶段的"还原(Fe2+、Mn2+)"环境向退变质阶段偏氧化(先是Fe2+-Mn2++Fe3+,后是Fe3+)环境的转变。

青海牛苦头矿区两期岩浆岩及其矽卡岩型成矿作用

牛苦头矿床位于东昆仑造山带祁漫塔格地区中段,目前已探明Pb+Zn资源量116万吨(推断及以上),为祁漫塔格地区探明的最大矽卡岩型铅锌矿床之一。M1、M4以及M2三个磁异常区(矿段)为牛苦头矿区主要的矿段(点),矿区发育大量与铅锌多金属矿成矿密切相关的花岗质岩体。本文通过对M1、M4以及M2三个矿段典型矿床地质特征、蚀变与矿化分带空间关系的研究,初步确定了M1和M4矿段钻孔底部的花岗闪长岩、M2矿段钻孔底部的二长花岗岩为成矿岩体。LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,牛苦头矿区花岗质岩浆岩主要分为两期:M1和M4矿段的花岗闪长岩,其时代为375~353Ma,对应于海西期;M2矿段钻孔底部的二长花岗岩,其时代为216~212Ma,对应于印支期。全岩主微量元素地球化学研究表明,M1和M4矿段海西期花岗闪长岩为钙碱性系列-高钾钙碱性系列I型花岗岩,Mg^#值相对较高(平均44.23),含有大量暗色包体,具有弱的δEu负异常(0.68~0.87),以上特征暗示其源区形成过程中存在地幔物质的参与,类似于变玄武质角闪岩源区。其富集LREE和大离子亲石元素,亏损HREE和高场强元素,显示出后碰撞岩浆岩的地球化学性质。M2矿段钻孔底部的印支期二长花岗岩,属于高钾钙碱性-钾玄岩系列I型花岗岩,Mg^#值相对较低(平均27.05),不含暗色包体,较为明显的δEu负异常(0.11~0.56),∑REE为113×10^(-6)~512×10^(-6),富集LREE和大离子亲石元素、亏损HREE和高场强元素,Rb/Sr比值高,代表了较高分异的岩体,其源区类似于变砂岩源区。综合区域构造-岩浆演化地质背景,本文认为牛苦头海西期花岗闪长岩形成于晚泥盆世始特提斯洋闭合后的后碰撞阶段背景下,地幔底侵古老陆壳,由幔源岩浆与壳源岩浆混合而形成。而晚期印支期二长花岗岩则形成于晚古生代古特提斯洋闭合后的后碰撞环境,类似于变砂岩岩性地壳的部分熔融并经历了较强分异演化而成。结合矿床地质及矿物学特征,本文初步将牛苦头矿区划分为两个成矿系统:即M1、M4海西期成矿系统和M2印支期成矿系统,分别对应海西和印支两期岩浆成矿作用。

基于机器学习和全岩成分识别东昆仑祁漫塔格斑岩-矽卡岩矿床成矿岩体和贫矿岩体

东昆仑祁漫塔格成矿带是中国西北地区重要的铜钼铁铅锌多金属成矿带,发育卡尔却卡、野马泉、维宝、乌兰乌珠儿等许多与花岗岩类有关的斑岩-矽卡岩矿床。随着新一轮找矿突破战略行动的开展,进一步加强对祁漫塔格成矿带花岗岩成矿潜力的研究,已成为推动该地区金属矿产储量增长的重要突破口。为此,笔者在系统收集祁漫塔格成矿带典型斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和贫矿岩体(即非成矿岩体)的全岩主量和微量元素数据基础上,选取28种常见的全岩地球化学特征,借助机器学习算法——随机森林,开展机器学习模型训练,建立能够识别该地区斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和非成矿岩体的新方法。根据模型评价指标,笔者训练得到的随机森林分类模型准确率为0.90,证明该方法能够有效识别成矿岩体和非成矿岩体。该研究为祁漫塔格成矿带斑岩-矽卡岩多金属矿床的找矿勘查提供了新思路,将极大地提高找矿效率、降低找矿经济和人力成本,从而更好的服务新一轮找矿突破战略行动。相关机器学习代码已上传至GitHub,地址为https://github.com/ShihuaZhong/2023-Qimantagh-RF-whole-rock-classifier。

青海牛苦头矿区成矿类型及矿化样式研究

牛苦头铅锌多金属矿床位于东昆仑造山带祁漫塔格地区中西段,目前已探明铅和锌金属量(推断及以上)115×10^(4)t,为祁漫塔格地区最具成矿潜力的矽卡岩型铅锌矿床之一。本次研究通过野外工作,对牛苦头M1、M4磁异常区典型矿体的样式及产状研究,总结出牛苦头矿区共有五种矿化(体)类型,其中矽卡岩型矿体和贯入式矿体是牛苦头矿山的主要矿体。结合牛苦头矿区成矿类型及矿化样式,对牛苦头铅锌多金属矿床成因模式进行了进一步的探讨,认为矽卡岩型矿体产于远离成矿岩体的大理岩与碎屑之前的硅钙面,而贯入式矿体产于靠近岩体的层间断裂之中。两类矿体的识别对于牛苦头铅锌多金属矿床成因模式的研究以及成矿规律的总结具有重要意义。