高文娟，章斌，陳風河，劉海龍，李強

（1.河北省地礦局探礦技術研究院，河北 三河 065201；2.同煤集團朔州煤電公司小峪煤礦，山西 朔州 038301；3.中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點開放實驗室，北京 100037）

東準噶爾薩爾托海鐵礦區(qū)閃長巖LA-ICP-MS鋯石定年及地質意義

高文娟1，章斌2，陳風河1，劉海龍1，李強3

（1.河北省地礦局探礦技術研究院，河北 三河 065201；2.同煤集團朔州煤電公司小峪煤礦，山西 朔州 038301；3.中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點開放實驗室，北京 100037）

薩爾托海鐵礦位于東準噶爾，鐵礦體主要呈脈狀、透鏡狀、似層狀賦存于閃長巖中或與巴塔瑪依內山組凝灰?guī)r、玄武巖的接觸帶上。對礦區(qū)與礦化有密切空間關系和成因聯(lián)系的閃長巖進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測定，獲得23顆鋯石的206Pb/238U加權平均年齡為（269.1±0.7）Ma（MSWD=0.9），限定礦床形成時代為中二疊世。閃長巖與晚石炭—中二疊世后碰撞階段花崗巖類時代一致，同為準噶爾地區(qū)晚古生代晚期大規(guī)模巖漿活動產(chǎn)物。

東準噶爾；薩爾托海；鋯石U-Pb定年；中二疊世；閃長巖

新疆東準噶爾是中亞造山帶重要組成部分，位于西伯利亞板塊和哈薩克斯坦-準噶爾板塊結合部位，哈、中、蒙巨型有色金屬成礦帶的中段，具復雜的地質構造及強烈?guī)r漿活動，是尋找鐵、銅、金、多金屬礦床有利地段［1-7］。目前準噶爾北緣發(fā)現(xiàn)一系列鐵、銅、金、鎳、鉬礦床，如喬夏哈拉鐵銅金礦（中型）、喀拉通克銅鎳礦（大型）、哈臘蘇銅礦（中型）、索爾庫都克銅鉬礦（中型）、老山口鐵銅金礦（小型）、希勒庫都克銅鉬礦（中型）、科克庫都克金銅礦（小型）、薩爾托海鐵礦（小型）等［8-16］，具良好的找礦前景。薩爾托海鐵礦位于薩吾爾晚古生代島弧帶東南部、阿爾曼太山超基性巖帶北部，鐵礦體與閃長巖具密切空間關系。本文在野外調研和鏡下觀察基礎上，對礦區(qū)與成礦關系密切的閃長巖進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學研究，探討巖漿作用與成礦關系，限定成巖成礦時代，為東準噶爾巖漿侵入活動和鐵礦成礦規(guī)律提供新資料。

1 礦區(qū)地質特征

薩爾托海鐵礦位于新疆青河縣187°方向約75 km處，所處大地構造位置為哈薩克斯坦-準噶爾板塊的薩吾爾晚古生代島弧帶東南部（圖1）［17-18］。礦區(qū)出露地層主要為下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內山組和第四系（圖2）。前者區(qū)域上為一套基性-中基性-酸性火山熔巖及火山碎屑巖，夾少量正常沉積的砂巖、砂礫巖及碳質粉砂巖，巖性主要為橄欖玄武巖、玄武巖、安山巖、杏仁狀安山巖、流紋巖、珍珠巖、凝灰?guī)r等。礦區(qū)出露巖性單一，主要為灰色、灰綠色凝灰?guī)r和玄武巖，分布于礦區(qū)南部。礦區(qū)侵入巖發(fā)育，分布于中北部（圖2），主要為中基性巖脈和巖枝，巖性主要為輝長巖、閃長巖、正長巖等。巖體規(guī)模一般長幾十米到數(shù)千米，寬約幾米到幾百米，侵位于石炭紀地層中。巖體長軸方向多呈NW向，與區(qū)域構造線方向一致。

2 礦床地質特征

薩爾托海鐵礦區(qū)共圈出6條鐵礦體，呈NW向帶狀展布，主要呈脈狀、似層狀、透鏡狀賦存于閃長巖與下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內山組凝灰?guī)r、玄武巖接觸帶上（圖4-a，b）。單個礦體走向110°～290°，南傾，傾角約80°，長100～400 m，厚1.27～13.29 m，沿傾向延深20～50 m，其中⑤號礦體為主礦體，長200 m，平均厚6.20 m（圖3）。礦區(qū)圈定砂鐵礦體7條（圖2）。礦石主要為致密塊狀、斑雜狀、條帶狀、浸染狀、脈狀構造。礦石結構主要為自形、半自形粒狀變晶結構，交代殘余結構等。礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦等；非金屬礦物主要有石英、鉀長石、角閃石、透輝石、綠簾石、綠泥石、方解石、黑云母。礦石TFe品位為25.55%～41.10%?杜志剛.新疆清河縣薩爾托海鐵礦普查報告，2007。圍巖蝕變較弱，主要為硅化、鉀化、綠簾石化、透輝石化、碳酸鹽化。

圖1 薩爾托海鐵礦區(qū)域地質略圖Fig.1 Simplified regional geologic map of the Saertuohai iron deposit

圖2 薩爾托海鐵礦床礦區(qū)地質圖Fig.2 Simplified geologic map of the Saertuohai iron deposit

3 樣品及測試方法

3.1 樣品特征

測年樣品SETH12-20（90°19′23″E，45°57′19″N）采自與礦化有密切關系的閃長巖（圖2）。樣品呈灰黃、淺黃白色，塊狀構造，中粗粒結構（圖4-c）。巖石略有蝕變。主要礦物有斜長石（70%～80%）、普通角閃石（20%～25%）、磁鐵礦（約5%），少量黑云母和輝石（2%）等。斜長石呈半自形-自形長板柱狀，粒度2～6 mm，常見聚片雙晶，部分發(fā)生高嶺土化、碳酸鹽化及絹云母化（圖4-d）。普通角閃石半自形-它形柱狀，表面因發(fā)生蝕變而使顏色分布不均，粒度為0.5～3 mm，偶見簡單雙晶（圖4-e）。磁鐵礦呈它形分布于斜長石、角閃石晶隙間（圖4-d、f）。

圖3 薩爾托海鐵礦勘探線剖面圖Fig.3 Cross-section of the Saertuohai iron deposit

圖4 薩爾托海礦區(qū)閃長巖特征Fig.4 Features of the diorite in the Saertuohai ore district

3.2 測試方法

鋯石樣品靶的制作和鋯石陰極發(fā)光照相在北京鋯年領航科技有限公司完成。鋯石U-Pb定年在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所同位素實驗室完成，所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)。鋯石定年激光剝蝕所用斑束直徑為25 μm，頻率為10 Hz，能量密度約為2.5 J/cm2，以He為載氣。信號較小的207Pb、206Pb、204Pb（+204Hg）和202Hg用離子計數(shù)器接收，208Pb、232Th、238U信號用法拉第杯接收，實現(xiàn)了所有目標同位素信號的同時接收，且不同質量數(shù)的峰基本上是平坦的，可獲得高精度數(shù)據(jù)。均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb、206Pb/238Pb、207Pb/235U的測試精度（2σ）為2%左右，對鋯石標準的定年精度和準確度在1%（2σ）左右。LA-MC-ICP-MS激光剝蝕采樣采用單點剝蝕的方式，鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標，U、Th含量以鋯石M127（U 923×10-6、Th 439×10-6、Th/U 0.475）［19］為外標進行校正。測試過程中每測定10個樣品點后，前后重復測定3個鋯石標樣（2個GJ-1和1個Plesovice）進行校正。數(shù)據(jù)處理采用ICPMADataCa 4.3程序，測試過程中絕大多數(shù)分析點206Pb/204Pb＞1000，未進行普通鉛校正。204Pb由離子計數(shù)器檢測，204Pb含量異常高的分析點可能受包體等普通鉛的影響，對204Pb含量異常高的分析點在計算時剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得，表達式中所列單個數(shù)據(jù)點的誤差為1σ，諧和年齡具95%的置信度。詳細實驗測試過程可參見文獻［20］。

4 測試結果

閃長巖（SETH12-20）樣品中鋯石多為無色或淺黃褐色，顆粒自形程度較好，多呈短柱狀、柱狀，少數(shù)呈板狀，長軸為80～250 μm，長短軸比于1：1～3：1。陰極發(fā)光圖像中，大多數(shù)鋯石發(fā)育較好的振蕩環(huán)帶結構（圖5），顯示了巖漿鋯石特點［21-22］。結合透射光、反射光和陰極發(fā)光研究，避開裂紋和包裹體，在鋯石振蕩環(huán)帶發(fā)育處進行年齡測定。23顆鋯石LA-ICPMS U-Pb測年分析數(shù)據(jù)見表1。

圖5 薩爾托海礦區(qū)閃長巖代表性鋯石的陰極發(fā)光（CL）圖Fig.5 Cathode light images of representative zircon from the diorite in the Saertuohai iron ore district

樣品的U，Th含量變化較大，U含量8.7×10-6～180.5×10-6，Th含量9.3×10-6～185.7×10-6，Th/U比值0.44～1.46，大于0.1，表明鋯石為巖漿成因［23］。206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好，206Pb/238U表面年齡為265.9～272.2 Ma。23個分析點都集中于諧和線及附近很小區(qū)域內（圖6），表明鋯石形成后U-Pb體系是封閉的，基本上沒有U或Pb的丟失或加入［24］。由于LA-ICP-MS定年需進行普通Pb校正，對年齡小于1Ga的采用206Pb/238U較適合，因此，該樣品的206Pb/238U加權平均年齡［（269.1±0.7）Ma（MSWD=0.9）］在誤差范圍內與諧和年齡［（269.1±0.4）Ma（MSWD=8.8）］一致，可代表閃長巖形成時代。

圖6 薩爾托海鐵礦區(qū)閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.6 Zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb age of the diorite in the Saertuohai iron ore district

5 討論

據(jù)前人資料及筆者野外地質調查發(fā)現(xiàn)，閃長巖侵位于下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內山組玄武巖、凝灰?guī)r中，鐵礦體分布于閃長巖體外接觸（圖4-a，b），同時巖體中可見浸染狀磁鐵礦化，表明礦化與閃長巖具密切的成因關系。鐵礦的形成是閃長質巖漿期后熱液活動產(chǎn)物，閃長巖成巖時代大致代表鐵礦的成礦時代。本文利用高精度單顆粒鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年方法，獲得礦區(qū)閃長巖侵入巖年齡為（269.1±0.7）Ma，填補了前人對薩爾托海鐵礦區(qū)成巖成礦年代學研究空白，限定成巖成礦時代為中二疊世。

1σ6.9 16.68.7 14.0.07.7 1311.9.05.13.95.7 1839.3.34.0 1331.1.815.422.524.820.61642.4.14.6 25147.2 208Pb/232Th1912112.56.61.56.2 105.4 11174.1.78676.497.37.9 17316.7.375154.0 181.5 198.08.6 199.7 14220.6 311.24.4 1681.5齡/M1σ1.12.11.30.92.01.74.67.32.83.12.02.92.50.91.31.12.21.62.02.02.92.91.3 a 6.3 206Pb/238U 271.1 269.1 269.1 271.4 270.1 267.7 269.3 266.8 270.1 265.9 269.1 271.4 266.9 269.1 268.5 270.4 272.2 269.4 270.1 268.5 267.3 269.1表年1σ1.62.92.31.93.52.95.8 11面17.63.24.25.05.45.71.72.72.84.94.75.84.87.25.61.8 207Pb/235U ore district275.9 276.4 269.2 269.7 271.7 273.1 274.7 267.3 271.4 266.3 271.2 275.9 267.1 271.2 271.9 269.2 273.3 274.6 276.7 271.2 269.2 .419270.3 ai1σ1320.0.4.123.33330.643.596.327.825.9.45044.952.8.51827.8.827.346.642.655.740.963.556.123結測e Saertu207Pb/206Pb276.0定果oh322.3 324.1 275.7 272.3 287.1 320.4 327.8 279.7 279.7 333.4 300.1 309.3 333.4 300.1 301.9 301.9 301.9 320.4 327.8 294.5 305.6 272.3齡the diorite from年0.000 7 Pb1σ0.000 3 0.000 8 0.000 5 0.000 4 0.000 7 0.000 4 0.001 9 0.000 3 0.000 2 0.000 3 0.000 9 0.001 6 0.000 2 0.000 7 0.000 8 0.001 1 0.001 2 0.001 0 0.000 8 0.002 1 0.001 3 0.000 2 208Pb/32ThS U-5 8 0.000.009 8 8 6 0.000.007 36 05 3 0.005 7 0.008 7 0.000.000.003 8 4 3 0.004 8 0.008 8 0.005 8 0.013 7 0.007 6 0.009 0 0.009 8 0.009 9 0.007 4 0.001 0 0.015 5 0.018 2 0.004 0 0.00-M-ICPof石data0.000 2 LA279.7 0.000 3 th0.000 2 1σ0.000 1 0.000 3 0.000 3 0.000 7 0.001 2 0.000 5 0.000 5 0.000 3 0.000 5 0.000 4 269.8 0.000 1 0.000 2 0.000 2 0.000 3 0.000 3 0.000 3 0.000 3 0.000 5 0.000 5 0.000 2 2 6 206Pb/238U 2 7 0.042 7 0.043 0 0.043 02 3 dating0.042 82 1 0.042 63 0 0.042 3 0.042 42 6 0.042 5 0.042 83 12 72 8 0.042 5 0.042 32 6比鋯0.04巖0.040.040.040.040.04值0.040.040.040.040.040.04閃Pb素長1σ位3 72 9 2 6 2 02 54 53 77 45 0 0.004 15 46 47 07 4 0.002 23 43 66 36 0 0.007 56 29 37 32 3 0.00礦區(qū)S U-0.00同0.000.000.010.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00海/235U托-M薩-ICP爾207Pb0.304 4 0.312 2 0.312 9 0.303 6 0.304 2 0.306 8 0.308 7 0.310 7 0.301 2 0.306 5 0.299 9 0.306 2 0.312 2 0.300 9 0.306 2 0.307 0 0.308 9 0.312 0 0.310 6 0.313 2 0.305 0 0.306 1 0.303 6 ble 1 Zircon1LA表0.000 3 2 8 0.000 5 1σ0.000 8 0.000 6 0.000 9 0.000 4 0.002 2 0.000 6 0.000 6 0.001 0 0.001 1 0.001 1 0.000 4 0.000 6 0.000 6 0.001 1 0.001 0 0.001 3 0.000 9 0.001 6 0.001 2 0.000 4 207Pb/206Pb0.052 7 0.052 9 0.051 8 0.051 9 0.052 8 0.053 0 0.051 7 0.051 9 0.052 1 0.051 9 0.051 6 0.052 1 0.052 6 0.051 6 0.052 2 0.052 4 0.052 3 0.052 4 0.052 8 0.053 0 0.052 2 0.052 5 0.051 7 Ta/U0.000 5 Th1.040.720.800.431.081.380.911.140.771.030.991.311.031.461.230.701.241.121.131.161.071.391.0710-6/×U86.236.960.2.55224.233.29.7.153108.2.3180.5 56.21711.570.0.72330.412.8.41522.6.78.7 1814量101.5位Th89.6含素26.248.722.7.226.645.648.411.182.95.7 55.722.611.53.2 28.221.515.417.825.317.19.3 25.98.8同181010Pb51.6.415.633.59.5 1816.9.73.9 3320.8.069.922.27.9 3810.3.511.08.04.39.3 1010.52.7 11.4.8466 1 12-20-12-20-7 2 8 5 100-110-130-140-150-160-190-210-220-230-240-250-260-270-280-290-300-號點TH12-20-12-20-12-20-12-20-12-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-212-2SETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSETHSE

準噶爾地區(qū)構造環(huán)境從中泥盆世到晚二疊世經(jīng)歷了板塊俯沖形成的島弧、后碰撞和板內演化3個階段［25-30］。前人研究表明，準噶爾地區(qū)巖漿侵入活動存在2期活動高峰［8，31-40］：390～370 Ma和320～270 Ma。其中第一期巖漿活動與中泥盆世俯沖階段對應，大地構造環(huán)境屬島弧環(huán)境，形成于準噶爾北緣卡拉先格爾斑巖銅礦帶、卡拉麥里斜長花崗巖和喬夏哈拉-老山口一帶的花崗巖類，如玉勒肯哈臘蘇銅礦區(qū)石英閃長巖（（382±1.3）Ma）、含礦閃長玢巖（（379±1.2）Ma）、似斑狀黑云石英二長巖（375～374 Ma）［41］，喬夏哈拉鐵銅金礦區(qū)閃長玢巖（（377.6±1.4）Ma）［16］，老山口鐵銅金礦區(qū)黑云母閃長巖（（379.3±2.3）Ma）和閃長玢巖（（379.7±3）Ma）［15］，希勒克特哈臘蘇花崗閃長斑巖（381～375 Ma）等［26，42］。第一期巖漿活動主要形成斑巖型銅（鉬）礦（如玉勒肯哈拉蘇、希勒克特哈臘蘇等）、矽卡巖型鐵銅金礦（如老山口、喬夏哈拉等）。第二期巖漿活動為晚石炭—中二疊世，在東準噶爾與后碰撞階段對應，大地構造背景為后碰撞環(huán)境。西準噶爾晚石炭世屬巖漿弧環(huán)境，形成西準噶爾扎爾瑪-薩吾爾巖漿弧和南部的增生雜巖帶的花崗巖類。第二期巖漿活動如哈圖二長花崗巖（（319±3.2）Ma）、色爾登二長花崗巖（（309.4± 2.5）Ma）［43］，哈圖鉀長花崗巖（（302±4）Ma）、鐵廠溝花崗巖（（308±4）Ma）［25］，哈圖富鎂閃長巖（（292±3）Ma）、白楊河地區(qū)閃長巖（（283±3）Ma）［44-45］，接特布調二長花崗巖（（287±9）Ma）、正長花崗巖（（278±3）Ma）［46］，拉巴花崗巖（（287±5）Ma）、花崗閃長巖（（295.1±2.3）Ma）［47］，托洛蓋花崗巖（281～263Ma）等［48］。薩爾托海鐵礦區(qū)閃長巖與晚石炭—中二疊世后碰撞階段花崗巖類成巖時代一致，同為準噶爾地區(qū)晚古生代晚期大規(guī)模巖漿活動產(chǎn)物。第二階段巖漿活動主要形成斑巖銅鉬礦（如希勒庫都克、包古圖）、斑巖-矽卡巖鉬礦（如索爾庫都克）、巖漿型銅鎳礦（如喀拉通克）、巖漿型釩鈦磁鐵礦（如哈旦孫）、熱液型鐵礦（如薩爾托海）。

6 結論

（1）閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（269.1±0.7）Ma（MSWD=0.9）。

（2）薩爾托海鐵礦化與閃長巖有著密切的空間關系和成因聯(lián)系，限定薩爾托海鐵礦的成礦時代為中二疊世，與晚石炭—中二疊世后碰撞階段花崗巖類成巖時代一致，同為準噶爾地區(qū)二疊紀大規(guī)模巖漿活動產(chǎn)物。

致謝：參加野外工作的還有新疆大學藏梅同學、中國地質大學（北京）巴合達爾·巴勒塔別克、中國地質大學長城學院楊俊杰同學。樣品年齡測試得到中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所侯可軍博士大力幫助，成文過程中得到新疆大學柴鳳梅教授，中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所鄭佳浩博士的幫助，在此致以衷心感謝。

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age and Geological Implications of Diorite Pluton in the Saertuohai Iron ore district，East Junggar，Xinjiang

Gao WenJuan1，Zhang Bin2，Chen FengHe1，Liu HaiLong1，Li Qiang3
（1.Institute of Prospecting Technology Research of the Hebei Bureau of Geology，Sanhe，Hebei，065201，China；2.Xiaoyu Coal Mine of Datong Coal Mine Group’s Shuozhou Coal and Electricity Company，Shuozhou，Shanxi，038301，China；3.MRL Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment，Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing，100037，China）

The Saertuohai iron deposit is located in the East Junggar，the iron orebody mainly distributes as veins，lenticular and bedded in diorite，or at the contact zones between diorite and tuff，basalt of Batamayineishan Formation.In this paper，we chose diorite which has close spatial and genetic relationship with Fe mineralization for zircon LA-ICP-MS UPb dating，23 zircons yielded 206Pb/238U weighted mean age of 269.1±0.7 Ma（MSWD=0.9），suggests that Saertuohai iron deposit formed in Middle Permian.The age of diorite is in accordance with late Carboniferous-middle Permian collisional granitoid，indicates that they are the same products of large scale magmatism in Junggar area during late Paleozoic.

Eastern Junggar；Saertuohai；Zircon U-Pb age；Middele Permian；Diorite

1000-8845（2015）02-199-07

P597

A

項目資助：國土資源部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201211073）資助

2014-05-16；

2014-07-01；作者E-mail：1175148801@qq.com

高文娟（1990-），女，河北蔚縣人，技術員，2009年石家莊經(jīng)濟學院資源勘查專業(yè)本科在讀，從事礦床地質研究工作