阿尔金山喀腊大湾地区堆晶辉长岩地球化学、年代学:洋壳演化证据

【研究目的】喀腊大湾地区地处阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域;堆晶辉长岩呈近东西向带状断续出露于阿尔金北缘断裂以南4 km,南北两侧与枕状玄武岩等基性海相火山岩共生产出。作为洋壳的主要组成岩石类型,堆晶辉长岩的研究将进一步揭示早古生代阿尔金洋洋壳的演化特征。【研究方法】本文对喀腊大湾地区堆晶辉长岩开展了岩石学、矿物学、地球化学及锆石SHRIMP U-Pb年代学测试和研究。【研究结果】研究显示,喀腊大湾堆晶辉长岩分为伟晶结构和粗晶结构两种类型,并具渐变过渡特点,其地球化学特征具有低K_(2)O含量(平均为0.44%)、平坦的稀土元素配分曲线(LREE/HREE平均值为2.54)、Eu正异常(δEu平均为1.05)、Nb和Ta的负异常(Nb平均2.31×10^(-6)、Ta平均0.16×10^(-6))等特征,反映其产于弧后盆地构造环境。锆石SHRIMP U-Pb年龄为514~516 Ma,与相邻产出的中基性火山岩517 Ma非常接近,表明堆晶辉长岩形成于早古生代晚寒武世。【结论】研究结果显示喀腊大湾地区晚寒武世存在明显的洋壳扩张,该结果与喀腊大湾地区岛弧型中酸性火山岩478~485 Ma和同碰撞中酸性侵入岩477~488 Ma共同构成了区域构造演化的一个完整序列,进一步确定了北阿尔金地区早古生代洋壳扩张、板块俯冲到陆块碰撞的演化历史。

阿尔金山喀腊大湾地区中酸性侵入岩SHRIMP年龄及其意义

阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,该区广泛发育中酸性侵入岩,前人将其确定为晚古生代。本文运用锆石SHRIMPU-Pb方法对该区的中酸性侵入岩进行测年,获得413～514Ma的年龄,确认喀腊大湾地区早古生代岩浆活动的存在。结合前人其他方法测年数据和红柳沟一带(喀腊大湾以西180km)中酸性侵入岩的SHRIMP测年资料和蛇绿岩的时代,将阿尔金山东段喀腊大湾地区中酸性岩浆活动划分为碰撞前岩浆活动(520～500Ma)、碰撞期岩浆活动(490～470Ma)和碰撞后岩浆活动(440～410Ma)三个阶段。

阿尔金山东段喀腊大湾地区铁矿带的发现及其意义

阿尔金山东段喀腊大湾地区具有形成火山-沉积改造型铁矿床的区域大地构造背景,通过对已有铁矿床的研究,确认包括白尖山铁矿和八八铁矿在内的阿尔金山东段喀腊大湾地区铁矿床属于火山-沉积改造型,因此铁矿床分布具有成带的特点,据此提出"八八铁矿——4337高地"和"3121高地——白尖山——3081高地"两个找矿预测靶区,并经过2007年和2008年两年野外工作的追索和验证,新发现8个铁矿,确认"八八铁矿——4337高地"和"3121高地——白尖山——3081高地"两条铁矿带,取得在该区铁矿地质找矿的重大突破,从前人3个孤立铁矿点扩大到两条铁矿带(新增8个铁矿)、铁金属储量从不足1000万吨增加到超过3000万吨。阿尔金山东段铁矿找矿的突破不仅为国家提供储量丰富的铁矿资源,也为基础地质(祁连山与阿尔金山东段的对比以及阿尔金断裂走滑距离的估算)研究提供重要依据。

阿尔金喀腊大湾地区中酸性火山岩SHRIMP年龄及其构造环境

阿尔金山喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,是区域上红柳沟-拉配泉构造带的中段。该区广泛发育火山-沉积岩系,前人将其确定为中元古代。本文运用锆石SHRIMP U-Pb方法对区内火山-沉积岩系中的中酸性火山岩进行测年,获得477-485Ma的年龄,确认喀腊大湾地区早古生代中酸性岩浆喷发活动的存在。同时根据岩石地球化学研究,显示这套火山岩具有活动大陆边缘（岛弧）构造环境,其岩浆源具有I型及I与S过渡类型特点。结合前人对红柳沟-拉配泉一带的蛇绿混杂岩、高压变质泥岩、榴辉岩、中酸性侵入岩等相关年代资料及构造环境示踪,作者认为喀腊大湾地区中酸性火山岩形成于活动大陆边缘（岛弧）大地构造环境,其时限与蛇绿混杂岩的末期非常接近,代表了洋壳俯冲碰撞过程中形成的同碰撞中酸性火山岩。据此可以将区域上红柳沟-拉配泉一带的构造演化划分为洋壳扩张期（晚元古代末-寒武纪,蛇绿混杂岩年龄510-580Ma,但扩张起始会早一些）、洋壳板块俯冲碰撞期（早奥陶世-中奥陶世早期,中酸性岩浆岩（包括侵入岩和火山岩）年龄为477-488 Ma（部分花岗岩年龄延迟到467Ma左右）,以及高压变质岩的退变质年龄479-491Ma）,碰撞后伸展期（晚奥陶世—志留纪,蛇绿混杂岩变质基质岩系的变质年龄450-455Ma,代表蛇绿混杂岩最后就位,碰撞—碰撞后S型碱性花岗岩年龄417-431Ma,代表碰撞后伸展构造环境）三个演化阶段。

新疆阿尔金山喀腊大湾地区玄武岩的地球化学特征及地质意义

对新疆阿尔金山东段喀腊大湾地区玄武岩进行了系统的岩石地球化学分析,结果表明,喀腊大湾地区的玄武岩具有低的Mg#值(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)。稀土元素的含量变化范围较大,轻重稀土分异不明显,具有轻微的轻稀土富集,弱的Eu负异常。微量元素Ni、Co、Cr与MgO呈正相关,微量元素多元素标准化图解中,普遍具有Nb、Ta的负异常,部分样品具有Ti的负异常。在Th/Yb-Ta/Yb和Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中,分别落入活动大陆边缘环境和大陆拉张(或初始裂谷)环境,结合本区双峰式火山岩中玄武岩的地球化学特征,以及与北阿尔金蛇绿混杂岩带其它地区玄武岩的对比,认为喀腊大湾地区的玄武岩可能形成于紧邻北阿尔金地区古洋盆的活动大陆边缘环境。

北阿尔金喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

喀腊大湾位于北阿尔金中东段,为北东向阿尔金断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持,区内遍布中酸性侵入岩。笔者选取喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩岩体为研究对象来反演喀腊大湾地区构造演化。岩石地球化学数据表明,岩体为高钾钙碱性I型花岗岩,可能是下地壳中钾和高钾变质玄武岩在高压条件下部分熔融形成的。4337高地北花岗闪长岩岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄为(494.4±5.5)Ma,表明其为晚寒武世岩浆活动的产物。结合岩体的地球化学、微量元素构造环境判别图解、年代学和区域地质背景的特征,判定其形成于与俯冲有关的活动陆缘(大陆弧)构造环境。同时,结合前人对喀腊大湾地区岩浆岩的研究,认为该区在早古生代发育一条活动陆缘(大陆弧)岩浆岩带,指示北阿尔金局限洋盆在晚寒武世—早中奥陶世向南俯冲在中阿尔金地块之下。通过对比北阿尔金东西段报道的中酸性侵入岩年龄数据,认为北阿尔金局限洋盆西段经历了更长时间的俯冲,整体呈东早西晚的剪刀状闭合。

新疆南部阿尔金东段喀腊大湾铁矿区火山岩成因及地质矿产意义

喀腊大湾地区铁矿区发育的奥陶纪火山岩主要由碱性玄武岩和拉斑玄武岩组成,碱性玄武岩具有类似OIB的地球化学特征,软流圈地幔物质参与了其熔融源区。拉斑玄武岩表现出富集LILE、Th和U,亏损HFSE和Nb-Ta,总体上表现出类似岛弧拉斑玄武岩的特征,来源于俯冲改造的岩石圈地幔,2类岩石同时出现在同一地质剖面上,共同代表了区域上早古生代弧后盆地的岩浆作用。综合区域地质资料和本文的研究结果,认为喀腊大湾地区铁矿为形成于弧后拉张环境的火山-沉积改造型矿床,成矿物质主要来源于深部地幔。

阿尔金山喀腊大湾地区控矿构造系统研究

喀腊大湾地区地处新疆若羌县境内,在区域上位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,属于红柳沟—拉配泉一级成矿带的中东段部分。研究表明,喀腊大湾地区构造控矿作用明显。首先,大地构造背景控制一级矿带的分布和位置,阿尔金断裂400km左右走滑位移量将北祁连山西段成矿带左行断错至目前位置,构成了区域上红柳沟—拉配泉一级成矿带。第二,区域构造环境控制二级矿带、矿床类型和矿种类型,喀腊大湾矿集区南带南侧岛弧构造环境控制与中酸性火山岩有关的块状硫化物矿床（类VMS型）,南带北侧弧盆过渡带构造环境控制与中基性火山岩有关的铁矿床,中带盆地构造环境控制与沉积岩有关的硅铁建造型铁矿床,北带南侧蛇绿混杂岩带控制与洋壳残留（基性超基性岩）有关的铜镍矿床,北带北部碰撞变形带控制与强烈韧性韧脆性变形有关的金矿床和与岩浆侵入作用有关的热液银铅矿床。第三,构造演化不同阶段具有不同的控矿作用,主要成矿作用发生在早古生代,其中：（1）新元古代晚期—早古生代早期,红柳沟—拉配泉弧后盆地（裂谷）拉张扩张时期,主要形成与中基性火山沉积作用有关的铁矿床;（2）早古生代中期为红柳沟—拉配泉弧后盆地（裂谷）俯冲碰撞作用和最后挤压闭合,形成与中酸性岛弧火山岩有关的矿床（类VMS型）（如喀腊达坂铅锌矿和喀腊大湾铜锌矿）、与大规模韧性韧脆性变形带有关的金矿床（如大平沟金矿）和与岩浆侵入活动有关的矿床（中酸性火山岩477-488 Ma,中酸性侵入岩417-514 Ma）。第四,典型构造控矿形式有火山沉积构造控矿（铁矿、铅锌矿）、韧脆性剪切带控矿（金矿）、断裂裂隙控矿（银铅矿、铜银矿）、岩体及岩体构造控矿（铜镍矿）4种类型。

阿尔金山喀腊大湾铁矿田地质特征与形成时代

阿尔金山喀腊大湾铁矿田位于北东向阿尔金走滑断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的地区。通过对已有铁矿床地质特征的研究,确认喀腊大湾地区铁矿床属于火山沉积型,因此,铁矿床具有成带状分布的特点,由八八铁矿床、八八西铁矿床、7914铁矿床、7915铁矿床、7918铁矿床和7910铁矿床共同构成喀腊大湾铁矿田。铁矿田范围内的地层以向北陡倾的单斜层为主,倾角75~88°;仅矿田西段八八西铁矿床、八八铁矿床一带沿走向发生直立陡倾伏（背斜）褶皱,可见地层和含矿岩系局部发生褶皱重复,形成铁矿带和含矿层位呈横卧＂勾＂状形态。铁矿床的产出严格受火山沉积岩系的特定层位和岩性控制,即铁矿床均产在卓阿布拉克组第三亚组第一岩性段（下部玄武岩段）的上部,其北侧为卓阿布拉克组第三亚组第二岩性段（大理岩段）标志层。与铁矿床关系密切的中基性火山岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为（517±7）Ma,显示该套火山沉积岩系中基性火山岩的时代为早古生代晚寒武世,因此,铁矿床的形成（火山-沉积）时代为晚寒武世。铁矿床形成之后主要发生2期地质构造事件,其一是发生了构造变形,致使铁矿体及含铁岩系均呈陡立状态,并形成褶皱;其二是中酸性岩浆侵入活动,使已经形成的铁矿床受到中酸性侵入岩的吞食破坏,并发生接触变质矽卡岩化改造。矽卡岩化改造时代为早奥陶世末期（辉钼矿铼锇等时线年龄480 Ma）。

阿尔金山东段喀腊大湾中基性火山岩岩石地球化学特征及成因探讨

新疆阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,区内发育一套火山沉积岩系。对其中中基性火山岩进行较为系统的岩石地球化学研究,结果显示为LREE微弱富集型和部分平坦型两种稀土配分曲线型式,为岛弧型火山岩;微量元素的Zr/Nb、Nb/Ta以及Zr/Hf比值分析等地球化学特征表明本区经受了地壳物质的混染作用,火山岩的La-La/Sm投影显示为部分熔融和分离结晶共同作用产生的;Hf-Tu-Ta和TFeO-Na2O+K2O-Mg的构造环境投图显示本区火山岩主要为拉斑系列的火山弧玄武岩,推测本区早古生代为板块俯冲带上盘的岛弧环境,玄武岩类以幔源为主。

阿尔金山喀腊大湾地区变形岩石EBSD组构分析

岩石组构是指组成岩石的矿物在岩石中分布的各向异性，EBSD （Electron Back Scattered Diffraction）岩组分析就是运用电子背散射衍射技术测定岩石结构要素---岩石中矿物分布的规律性。本文作者运用EBSD技术方法，对阿尔金山喀腊大湾地区变形岩石的组构分析显示，花岗质糜棱岩和蚀变变形花岗岩中，石英变形机制是以中温I级柱面（10-10）＜0001＞和中高温II 级柱面（10-10）＜0001＞滑移为主，少量为中低温底面（0001）＜11-20＞滑移；而在变形火山岩中，石英变形机制是以中低温底面（0001）＜11-20＞滑移系为主。在区域南北向剖面分布上，接近阿尔金北缘断裂和白尖山断裂的中北部变形温度较高，向南变形温度有逐渐降低的趋势。从岩石组构特点结合宏观构造分析，可以认为本区北段属于中-中深层次（15～25km，t＝350～550℃，P＝0．40～0．60GPa）的韧性变形，而中南段为中浅层次（10～15km，t＝250～350℃，P＝0．25～0．40GPa）的韧脆性变形。结合不同变形特点花岗岩的年代学资料，确定构造变形的时代为早古生代。上述特征与区域上发育板块碰撞带，且北部发育高压榴辉岩和蓝片岩的构造部位以及该构造变形带的演化历史相吻合。

阿尔金北缘喀腊大湾地区火山岩岩石地球化学特征及环境时代分析

喀腊大湾地区火山岩为一套以酸性岩为主的中酸性火山岩系,属钙碱性岩系列,明显富钠贫钾,并随着SiO2含量的增多由贫钠向富钠质演化,物质来源具多源性,岩石组合呈双峰式火山岩岩石组合特征;微量元素上富集大离子亲石元素Sr、Ba,高场强元素Th,贫过渡族元素,Ba、Ta随岩石的酸性程度增加而降低,Sr、Th随岩石的酸性程度增加而增高,微量元素蛛网图谱明显右倾,为强不相容元素富集型,岩石从安山岩到酸性流纹岩,Ba、Ta、Sr等元素的亏损和Th、La等元素富集的程度逐渐增强,La/Sm-La图解上显示该区火山岩与拉配泉地区具同源性特点;稀土元素上稀土总量较高,具右倾轻稀土富集型特征,轻微至中等程度的负铕异常。上述特征与拉配泉和祁漫塔格地区火山岩特征相似,显示它们在形成的大地构造环境上应具有一致性。推测认为喀腊大湾地区火山岩应形成于活动大陆边缘(岛弧)型环境,形成时代应与拉配泉地区火山岩相同,为奥陶纪的产物。

阿尔金山喀腊大湾铁矿成因再认识——来自元素地球化学的证据

阿尔金山喀腊大湾铁矿田位于NE向阿尔金走滑断裂与EW向阿尔金北缘断裂夹持地区,包括八八、八八西、7914、7915、7918和7910共6个铁矿床。矿体呈层状、似层状出露于寒武系卓阿布拉克组火山岩与沉积岩界线的火山岩一侧,走向近EW向,倾角陡立,层位和岩性对铁矿的控制作用明显。通过对铁矿床密切相关的岩石(中基性火山岩、花岗岩、矽卡岩和铁矿石)的稀土元素地球化学分析、结合矽卡岩矿物(石榴石、绿帘石和透闪石)的成分特点研究显示,浸染状铁矿石与石榴石绿帘石矽卡岩及中基性火山岩在稀土元素分布曲线上具更多相似性,与透辉石透闪石矽卡岩及沉积岩关系不大,石榴石端元成分与世界典型矽卡岩型铁矿床有明显差异。因此,可以认为喀腊大湾地区铁矿床属火山沉积型,后期叠加矽卡岩化改造。

若羌喀腊大湾铜矿床地质特征及成因

喀腊大湾铜矿位于塔里木板块塔里木古陆缘地块红柳沟-拉配泉奥陶纪裂谷带,矿区位于阿尔金北缘断裂带南侧、喀腊达坂断裂与喀腊大湾断裂的交汇部位。矿体产于蓟县系卓阿布拉克组火山岩地层中,是一个以铜为主,共(伴)生铅锌的多金属矿床。推测成矿作用发生于火山旋回间歇式喷发期,岩石蚀变较强,蚀变分带明显,矿石类型主要为条带浸染状和条纹浸染状,成因类型属与火山作用有关的火山岩型硫化物矿床。

阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系年代及其地质意义——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

以阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系砾岩为研究对象,应用LA-ICP-MS方法对碎屑锆石进行U-Pb同位素年龄测定,探讨其形成时代、物源组成和构造背景。研究结果表明:(1)碎屑锆石年龄谱明显分为2组:522~427Ma和638~1766Ma,另有2个古老的同位素年龄数据分别为2450Ma、3394Ma;(2)最年轻的碎屑锆石年龄为427±4Ma,说明该砾岩的形成时代晚于427Ma,沉积岩系可能形成于晚志留世—早泥盆世(427~410Ma);卓阿布拉克组存在晚寒武世—早泥盆世的物质组成,应将其解体重新划分;(3)碎屑锆石峰值年龄为456Ma,表明喀腊大湾地区存在该时期的岩浆活动;522~427Ma的年龄数据约占总体的81%,构成了砾岩中最主要的碎屑锆石群体,说明在早古生代,尤其是晚寒武世—奥陶纪形成的岩浆岩是砾岩最重要的物源,该沉积岩系是敦煌地块向南俯冲、碰撞产生的一系列火成岩在造山剥蚀后的沉积响应;(4)结合目前北祁连造山带的研究进展和研究区碎屑锆石的研究结果,初步认为喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系和北祁连天祝组、鹿角沟组具有相似的沉积年龄和物质来源,可能同为北祁连-北阿尔金局限洋盆闭合后,陆-陆或弧-陆碰撞造山的产物。

阿尔金喀腊大湾铁矿田褶皱构造特征及找矿意义

通过对阿尔金山喀腊大湾铁矿田内构造的系统研究,确认矿田中东段为单斜层构造,南侧为较老的下部岩层,北侧为较新的上部岩层,岩层总体倾向北,在7910铁矿床局部出现倒转倾向南。铁矿田西段为陡枢纽褶皱构造,含铁层位(卓阿布拉克组第三岩性段第一岩性层,即下部玄武岩层)与其上覆的第二岩性层(大理岩层,标志层)、第三岩性层(上部玄武岩层)以及第四岩性段沉积岩系自7914铁矿床向西逐渐转向呈半圆形状弯曲(由EW向逐渐转向至SW向?NS向?SE向?SEE向)延伸,转折端及附近发育低级别"M"型及"S"型和"Z"型褶皱,构成直立陡倾伏背斜构造,轴面近直立东西走向,枢纽约71?向西陡倾。卓阿布拉克第四岩性段组成的外层也呈现同样的褶皱构造形态。褶皱南翼大部被后期中酸性侵入岩侵位吞噬,仅残留八八铁矿床一带一小部分,形成铁矿带和含矿层位呈横卧"L"状形态;该陡枢纽褶皱形成时间介于517~482 Ma之间。铁矿田东段7910铁矿床深部的铁矿体呈向形构造,不是较大规模的褶皱,而是规模有限的局部次级褶皱构造,在自东向西观察的剖面中其形态特征为"Z"形(因为岩层产状近直立,更像"N"形)。该次级褶皱的形成与剖面上南侧较老下部岩层的相对上升、北侧较新上部岩层的相对下降的层间相对运动以及铁矿南侧花岗质杂岩体侵位和隆升有关。铁矿床和铁矿层均受火山岩特定岩性和层位以及褶皱构造控制,依据次级褶皱的形态,含铁层位将继续向深部延伸,所以深部存在很大的铁矿找矿潜力。

新疆若羌喀腊大湾铁矿床辉钼矿Re-Os定年及成因

喀腊大湾铁矿是近年来在阿尔金地区发现的超大型铁矿,目前控制储量近亿吨,且该铁矿具有品位高,低硫低磷等特点。由于矿床围岩的特殊性,该矿床的成因一直存在较大争议。利用Re-Os同位素定年方法,对喀腊大湾矿体中的5件辉钼矿样品进行了成矿时代测定,获得辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为490±11Ma,等时线年龄为481.9±7.6Ma。二者在误差范围内基本一致。该年龄与成矿相关岩体的SHRIMP锆石U-Pb年龄488±5Ma及479±4Ma吻合,且发现的矿体附近都有闪长岩体出露,表明成岩和成矿关系密切。结合岩石学、矿物学及年代学特征,认为喀腊大湾铁矿为矽卡岩矿床。

喀腊大湾铁矿矿石选矿试验研究

在实验室条件下对喀腊大湾铁矿矿石进行了选矿试验研究。结果表明,采用弱磁选-再磨精选试验流程,可获得铁精矿品位为68.20%,回收率为76%,磁选尾矿含全铁8.96%,获得了较为理想的选矿指标。

阿尔金山喀腊大湾西铅锌矿床地质特征及成矿条件分析

喀腊大湾西铅锌矿床位于阿尔金成矿带红柳沟-拉配泉成矿亚带,矿床产于长城系喀腊大湾组碳酸盐岩中,矿体形成和产出受推覆逆冲断裂控制。赋矿岩石为角砾状白云石化大理岩,具网脉状、角砾状构造。该矿矿床地质特征和矿石结构、构造等具北美密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床基本特征,初步认为矿床成因类型为沉积变质-热液改造型铅锌矿床,具很好找矿前景。

喀腊大湾铁矿区酸性侵入岩SHRIMP年龄及其意义

喀腊大湾铁矿区及其外围中酸性侵入岩发育,前人将其年龄确定为早古生代[1]。通过地表和深部对侵入体采用SHRIMP U-Pb方法测年,获得479-1383 Ma的年龄,确定喀腊大湾地区酸性侵入岩的形成时代可分为中元古代(1383±13 Ma)和早古生代(500-480 Ma)两期。形成于岛弧环境与碰撞作用的交界处,处于俯冲阶段末期岛弧环境向同碰撞环境转换的时期。结合火山岩锆石年龄[2],基本可以确定该区发育的火山岩组合和酸性侵入岩属同一时代,同属于一个构造环境。