楊建國， 王 磊， 謝 燮， 王小紅， 齊 琦， 姜安定， 2， 張洲遠(yuǎn)， 2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心， 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710054；2.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 陜西 西安 710054）

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甘肅北山怪石山銅鎳礦化基性-超基性雜巖體鋯石SHRIMP U-Pb同位素定年及其意義

楊建國1， 王 磊1， 謝 燮1， 王小紅1， 齊 琦1， 姜安定1， 2， 張洲遠(yuǎn)1， 2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心， 國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710054；2.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院， 陜西 西安 710054）

摘 要：近年來于甘肅北山地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的怪石山銅鎳礦化基性-超基性雜巖體， 位于塔里木板塊東北緣北山裂谷帶中西段， 大山頭-崗流腦子-平頭山南深大斷裂北側(cè)。巖體侵位于薊縣系平頭山組薄層大理巖中， 出露面積僅0.01 km2， 平面形態(tài)呈長軸北西走向且較規(guī)則的橢圓狀， 巖相分異明顯， 由偉晶狀角閃輝長巖、細(xì)粒輝長巖、中粒輝長巖、橄欖輝石巖、輝石橄欖巖和二輝橄欖巖等巖相組成， 礦化體主要賦存于二輝橄欖巖中。巖石學(xué)及地球化學(xué)特征表明， 怪石山雜巖體各類巖石是拉斑玄武巖系列同源巖漿分異的產(chǎn)物， 以高CaO、MgO、FeOt， 且SiO2、Al2O3變化大， 低TiO2、m/f、ΣREE及不相容元素， 具明顯的Nb、Th負(fù)異常為特征。采用鋯石離子探針微區(qū)原位（SHRIMP）法獲得輝長巖中鋯石U-Pb年齡為358.6±3.9 Ma， 表明該雜巖體的侵位及礦化作用發(fā)生于晚泥盆世-早石炭世。這一年齡數(shù)據(jù)與四頂黑山和黑山銅鎳礦化巖體成巖成礦年齡近于一致， 表明晚泥盆世-早石炭世是甘肅北山地區(qū)一個(gè)重要的銅鎳成礦作用時(shí)期， 它與新疆北山和東天山地區(qū)二疊紀(jì)大規(guī)模銅鎳礦化作用發(fā)生時(shí)期明顯不同。

關(guān)鍵詞：怪石山銅鎳礦點(diǎn)； 基性-超基性巖體； 鋯石U-Pb定年； 晚泥盆世-早石炭世； 甘肅北山

項(xiàng)目資助： 國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)（2011YQ05006012）和國土資源部地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查專項(xiàng)（1212011085090、12120113046700）聯(lián)合資助。

0　引 言

近年來， 隨著地質(zhì)勘查工作的深入， 甘肅-新疆交界部位的東天山和北山地區(qū)已經(jīng)成為我國一個(gè)重要的銅鎳礦勘查開發(fā)基地。除新疆東天山地區(qū)已有的黃山、香山、黃山東等銅鎳礦床資源量不斷擴(kuò)大外， 又相繼發(fā)現(xiàn)了圖拉爾根、天宇、白石泉等中大型銅鎳礦床。近兩年新疆北山地區(qū)坡北銅鎳礦床深部厚大富鎳礦體的發(fā)現(xiàn)亦昭示其必將成為東疆重要的銅鎳礦勘查后備基地。研究顯示， 新疆北山和東天山地區(qū)眾多銅鎳礦床目前獲得的同位素年齡值大多在290～270 Ma之間（毛景文等， 2002； Qin et al.， 2003； Zhou et al.， 2004； 韓寶福等， 2004； 吳華等，2005； 毛啟貴等， 2006； 李華芹等， 2006， 2009； 李錦軼等， 2006； 李月臣等， 2006； 王虹等， 2007； 唐冬梅等， 2009； 三金柱等， 2010）。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為新疆東天山地區(qū)的銅鎳礦是后碰撞伸展環(huán)境的產(chǎn)物（何國琦等， 1994； 白云來， 2000； 白云來等， 2002； 秦克章等，2002； 毛景文等， 2002； 三金柱等， 2003， 2007； Zhou et al.， 2004， 2009； 韓寶福等， 2004； 王玉往等， 2006；孫赫等， 2006； 湯中立等， 2006a， 2006b； 秦克章等，2007）， 但新疆北山地區(qū)銅鎳礦成礦地質(zhì)背景仍存在后碰撞伸展環(huán)境（李華芹等， 2006， 2009； Ao et al.，2010； 頡煒等， 2011）與克拉通大火成巖省（姜常義等，2006， 2012； Prajno et al.， 2008； 凌錦蘭等， 2011； Qin et al.， 2011）之爭議。然而， 地域上東西走向相連的幾條規(guī)模較大的鎂鐵-超鎂鐵巖帶向東延入甘、蒙北山后， 鎂鐵、超鎂鐵巖體的礦化類型和成礦時(shí)代卻發(fā)生了明顯的變化。礦化類型上， 除黑山、四頂黑山和近年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的怪石山、拾金灘、三個(gè)井和紅柳溝等含銅鎳礦化巖體外， 小紅山中型釩鈦磁鐵礦床、咸水井、梭梭井和英雄山等找礦前景良好的釩鈦磁鐵礦點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)成為有別于新疆東天山地區(qū)鎂鐵、超鎂鐵巖礦化類型的具體體現(xiàn)（王立社等， 2008；楊福新等， 2010）； 成礦時(shí)代上， 盡管研究資料較少，但目前獲得的四頂黑山和黑山銅鎳礦化巖體同位素年齡值集中于374～358 Ma間（楊建國等， 2012； Xie et al.， 2012； 閆海卿等， 2012）， 成礦作用發(fā)生時(shí)期顯著不同于新疆北山和東天山地區(qū)。甘、蒙北山地區(qū)華里西早期的銅鎳硫化物成礦作用目前尚未引起人們的關(guān)注和重視。為了進(jìn)一步揭示新疆北山和東天山地區(qū)與甘、蒙北山地區(qū)銅鎳礦床在成巖成礦時(shí)代上的差異， 筆者以近年開展礦產(chǎn)調(diào)查工作期間新發(fā)現(xiàn)的怪石山銅鎳礦化基性-超基性巖體為對(duì)象， 挑選該巖體輝長巖中的鋯石進(jìn)行了SHRIMP年代學(xué)研究，以期在開展新疆北山和東天山重要銅鎳成礦帶向東尋求巖漿型礦床找礦突破時(shí)有所啟示。

1　地質(zhì)背景

怪石山銅鎳礦化基性-超基性巖體是作者承擔(dān)甘肅北山營毛沱地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查項(xiàng)目期間新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)小規(guī)模雜巖體， 位于甘肅省瓜州縣柳園鎮(zhèn)北東80 km處， 構(gòu)造上隸屬塔里木古大陸邊緣北山裂谷帶（白云來， 2000； 白云來等， 2002； 湯中立等，2006a）， 大山頭-崗流腦子-平頭山南斷裂帶北側(cè)（圖1）。裂谷帶以新太古界-古元古界敦煌群一套中深變質(zhì)巖系（片巖、片麻巖、大理巖夾石英巖和斜長角閃巖）為結(jié)晶基底， 其上廣泛發(fā)育了薊縣系-奧陶系的一套碎屑巖-碳酸鹽巖夾中基性火山巖建造。其中，薊縣系為一套中-薄層大理巖、千枚巖、千枚巖化粉砂巖、砂板巖夾中基性火山巖和硅質(zhì)巖， 與敦煌群呈斷層接觸。該套地層是區(qū)域上重要的鐵、鉛鋅含礦層位， 亦是怪石山銅鎳礦化巖體的侵位地層。

圖1　甘肅北山裂谷帶基性超基性巖分布圖Fig.1 Distribution of mafic-ultramafic intrusions in the Beishan rift， Gansu province

怪石山銅鎳礦化雜巖體距離南西側(cè)黑山銅鎳礦床約20 km， 二者分別處于布特-荒草灘微地塊南北兩側(cè)深斷裂帶附近。北部大山頭-崗流腦子-平頭山南斷裂是中元古代-古生代營毛沱-白湖裂谷與布特-荒草灘-平頭山微地塊的分界斷裂， 南部廟廟-雙鷹山斷裂是布特-荒草灘-平頭山微地塊與花牛山-黑山裂谷的分界斷裂。上述兩條深斷裂控制了怪石山、黑山及大山頭一帶銅鎳礦化基性巖體的侵位。礦區(qū)出露地層為薊縣系平頭山組（Jxp）， 巖性主要為灰黑色條帶狀微晶灰?guī)r、米黃色厚層塊狀白云質(zhì)大理巖、硅質(zhì)大理巖， 底部為薄層大理巖夾石英片巖、含薄層角閃磁鐵礦大理巖， 頂部為絹云綠泥千枚巖、千枚狀板巖夾磁鐵礦化泥硅質(zhì)板巖和磁鐵石英巖、白云質(zhì)泥灰?guī)r夾磁鐵礦化陽起透輝石巖， 其中灰黑色條帶狀微晶灰?guī)r是怪石山銅鎳礦化雜巖體的直接圍巖。除上述地層外， 在礦區(qū)南部和西部可見新太古界-古元古界敦煌群和寒武系零星露頭， 沖溝及戈壁區(qū)廣泛分布有第四系沖、洪積和坡積砂、礫石層。礦區(qū)侵入巖除怪石山基性-超基性雜巖體外， 中基性巖脈較發(fā)育， 多沿大山頭-崗流腦子-平頭山南東西向大斷裂北側(cè)次級(jí)北東、北西向羽狀斷裂分布。常見有輝長巖脈、輝綠（玢）巖脈、煌斑巖脈、閃長巖脈和石英脈， 廣泛分布于礦區(qū)及外圍。依據(jù)穿插關(guān)系， 可分為與怪石山基性-超基性巖體同期和后期兩期脈巖。

2　巖體和礦化特征

怪石山含銅鎳硫化物基性超基性雜巖體出露長約200 m， 寬50～60 m， 平面形態(tài)似“棒槌”狀。走向140°， 傾向北東， 傾角65°～70°， 向北西側(cè)伏。巖體南西側(cè)接觸帶部位地層明顯破碎呈角礫狀， 接觸面與大理巖產(chǎn)狀近于一致， 傾向北東， 傾角60°～70°， 顯然， 屬沿與地層走向近一致的次級(jí)斷裂侵入； 北東側(cè)接觸面傾向北東， 傾角40°～50°， 與條帶狀灰?guī)r走向明顯斜交； 西北傾伏端接觸面外傾， 地層呈圍合狀環(huán)繞（圖2）。據(jù)此， 推測(cè)巖體侵位于一個(gè)背形構(gòu)造中。

巖體地表出露面積較小， 僅0.01 km2， 但巖相分異較好。自北西向南東可劃分5個(gè)巖相（帶）: ①偉晶狀角閃輝長巖相→②中粒輝長巖相→③蝕變單輝輝石巖相→④球形風(fēng)化橄欖輝石巖相→⑤塊狀含銅鎳二輝橄欖巖相。其中， 中粒輝長巖相和橄欖輝石巖相構(gòu)成怪石山巖體的主體， 約占巖體總面積的80%以上， 其次為二輝橄欖巖、偉晶狀角閃輝長巖，而單輝輝石巖和細(xì)粒輝長巖出露較少。

圖2　甘肅省肅北蒙古族自治縣怪石山銅鎳礦化巖體地質(zhì)圖Fig.2 Geological sketch map of the intrusion bearing the Guaishishan copper-nickel deposit in Subei Mongoloid county， Gansu province

銅鎳礦體主要賦存于二輝橄欖巖相中， 礦體呈似層狀、透鏡狀和不規(guī)則枝叉狀“懸浮體”產(chǎn)于二輝橄欖巖中或呈浸染狀產(chǎn)于其底部接觸帶部位。礦石原生金屬硫化物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦，其次為黃鐵礦、紫硫鎳礦等； 脈石礦物有橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、斜長石、蛇紋石、次閃石、綠泥石及少量水鎂石、伊丁石等。礦石呈半自形-它形粒狀和火焰狀結(jié)構(gòu)、以星點(diǎn)浸染狀和聚斑狀構(gòu)造為主，局部發(fā)育海綿隕鐵狀結(jié)構(gòu)。礦化類型為巖漿熔離型。

巖體與圍巖為明顯的侵入接觸關(guān)系， 熱接觸變質(zhì)作用明顯， 外接觸帶薊縣系平頭山組灰黑色條帶狀微晶灰?guī)r受熱變質(zhì)蝕變褪色， 形成灰白色條帶狀大理巖。內(nèi)、外接觸帶具銅鎳礦化， 常見陽起石化、透輝石化、蛇紋石化和綠泥石化等蝕變。

巖體蝕變相對(duì)較強(qiáng)， 常見橄欖石發(fā)生蛇紋石化、伊丁石化和菱鎂礦化， 輝石發(fā)生透閃石化、蛇紋石化、綠泥石化、滑石化和水鎂石化等蝕變。

3　樣品采集與處理

3.1樣品采集與描述

鋯石同位素測(cè)年樣采自怪石山基性超基性雜巖體西北部未礦化的中粒輝長巖相地表基巖露頭上（圖2）， 鋯石樣品選自重達(dá)30 kg的未礦化中粒輝長巖， 巖石新鮮、干凈， 具半自形中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)和輝長結(jié)構(gòu)， 鏡下可見輝石有微弱的次閃石化。

3.2樣品處理

樣品的鋯石分選在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院完成。將原巖樣品破碎至150 μm左右， 從中分離出200余顆鋯石， 在雙目顯微鏡下挑選晶形完好、無包體、具有代表性的鋯石晶體與標(biāo)準(zhǔn)鋯石（TEM）排列、固定在靶上， 拋光至靶表面光滑和鋯石充分暴露，并進(jìn)行透射光和反射光照像， 確定鋯石樣品的具體位置和觀察鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然后， 對(duì)靶進(jìn)行超聲波清洗、鍍金膜， 放在掃描電子顯微鏡下進(jìn)行陰極發(fā)光（CL）照相， 以確定鋯石顆粒內(nèi)部同位素的分布情況， 并結(jié)合顯微照相確定鋯石的具體測(cè)定點(diǎn)位。鋯石的圖片分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心掃描電鏡及陰極發(fā)光實(shí)驗(yàn)室HITACHI S3000-N型掃描電子顯微鏡和GATAN公司Chroma陰極發(fā)光探頭儀器上完成分析。

4　鋯石U-Pb年齡測(cè)定

4.1分析方法

SHRIMP鋯石U-Pb定年在北京離子探針中心的SHRIMP II離子探針上完成。分析條件和流程參考Compston et al. （1992）和宋彪等（2002）。測(cè)定的206Pb/238U比值用澳大利亞的TEMORA（417 Ma，206Pb/238U=0.06683）進(jìn)行校正。在測(cè)試過程中， 每測(cè)定1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品點(diǎn)后， 測(cè)定3個(gè)未知樣品點(diǎn)， 每樣點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)為同測(cè)點(diǎn)連續(xù)5次分析的平均值， 絕對(duì)誤差為1σ， 普通Pb校正采用204Pb校正（假?zèng)]206Pb/238U-208Pb/232Th年齡一致）。加權(quán)平均年齡計(jì)算使用ISOPLOT軟件（Ludwig， 2001）， 加權(quán)平均值置信度為95%。在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程中， 年齡計(jì)算使用的衰變常數(shù)依據(jù)Steiger and Jager （1977）。

4.2鋯石特征

由怪石山中粒輝長巖中鋯石陰極發(fā)光圖像（圖3）可以看出， 該巖相鋯石顆粒較小， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，呈半自形-自形短柱狀或長柱狀較好晶形。柱狀鋯石長短軸比值介于1.5～3之間。鋯石的U、Th含量較高， Th/U比值較大（一般＞2.0）， 鋯石韻律環(huán)帶不清晰，形成較寬的結(jié)晶環(huán)帶， 各鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似， 無明顯的核幔結(jié)構(gòu)， 具有典型的基性巖漿成因鋯石的特征。少數(shù)鋯石邊緣出現(xiàn)亮白色變質(zhì)邊。

圖3　怪石山中粒輝長巖中鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像及測(cè)定點(diǎn)位圖和相應(yīng)的206Pb/238U年齡Fig.3 CL images with test spots of SHRIMP analyses and206Pb/238U ages of zircon grains from the Guaishishan gabbro

4.3 SHRIMP鋯石U-Pb定年結(jié)果

怪石山中粒輝長巖12顆鋯石的年齡測(cè)定結(jié)果見表1。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)于小于0.8 Ga的樣品， 通常采用206Pb/238U年齡（Ireland and Gibson， 1998）。12顆鋯石的206Pb/238U年齡值在341.2±5.2 Ma～394.7±6.1 Ma。在U-Pb年齡諧和圖上有4個(gè)點(diǎn)不在諧和線上，為了滿足MSWD降至2以下（簡平等， 2005），將其剔除。剩余8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)在諧和線上比較集中， 其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為358.6±3.9 Ma（圖4），代表巖體的形成年齡，表明其侵位于晚泥盆世-早石炭世。

5　巖石學(xué)特征

中粒輝長巖鏡下多為變余輝長結(jié)構(gòu)， 主要組成礦物為含量相當(dāng)?shù)钠胀ㄝx石和斜長石， 可見少量褐色角閃石粗大晶體。輝石呈半自形等軸狀及短柱狀晶體， 多發(fā)生次閃石化； 斜長石蝕變較弱， 呈半自形粒狀晶體， 自形程度及粒徑與輝石相近； 副礦物中具少量磁鐵礦和榍石。

橄欖輝石巖呈中細(xì)粒致密塊狀， 具半自形等粒狀結(jié)構(gòu)和包橄結(jié)構(gòu)， 其中輝石與橄欖石的體積分?jǐn)?shù)分別為60%～65%和35%～40%。原生礦物雖已強(qiáng)烈蝕變， 多被透閃石、直閃石、滑石、綠泥石、少量菱鎂礦交代， 但常在較大的蝕變輝石晶體中見到假象橄欖石小晶體包裹體， 形成變余包橄結(jié)構(gòu)， 副礦物主要為磁鐵礦。

表1　怪石山銅鎳礦化中粒輝長巖鋯石SHRIMP U-Th-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 SHRIMP U-Pb results for zircon from the Guaishishan copper-nickel mineralized medium grained gabbro

圖4　怪石山銅鎳礦化中粒輝長巖體鋯石U-Pb諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircon from the Guaishishan copper-nickel mineralized medium grained gabbro

二輝橄欖巖多呈中粗粒粒狀-包橄結(jié)構(gòu)， 礦物組成主要為橄欖石（40%～50%）、斜方輝石（古銅輝石20%～28%）、單斜輝石（透輝石20%～30%）， 金屬礦物為磁鐵礦。巖石蝕變較強(qiáng)烈， 橄欖石通常發(fā)生蛇紋石化、伊丁石化、透閃石化和滑石化， 斜方輝石多發(fā)生透閃石化和蛇紋石化， 單斜輝石常發(fā)生綠泥石化、透閃石化和碳酸鹽化。輝石晶體一般較粗大， 粒徑0.5～3.5 mm， 最大可達(dá)12 mm， 其中常包含橄欖石小晶體形成包橄結(jié)構(gòu)， 局部可見粗大單斜輝石包含斜方輝石小晶體構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)。

單輝輝石巖呈中粗粒不等粒塊狀， 主要由單斜輝石組成， 巖石蝕變強(qiáng)烈， 輝石主要被透閃石與碳酸鹽礦物交代， 少部分被綠泥石交代， 同時(shí)多伴有明顯的金屬礦物。

偉晶狀角閃輝長巖和細(xì)粒輝長巖在巖體中出露不多， 前者出露于巖體西北端， 呈不規(guī)則帶狀產(chǎn)出， 主要由斜長石、輝石和角閃石組成， 角閃石晶體粗大， 呈長柱狀， 粒徑最大可達(dá)5 cm以上， 巖石蝕變較強(qiáng)烈，斜長石多已發(fā)生鈉黝簾石化及輕度絹云母化， 角閃石發(fā)生黑云母化， 輝石常被閃石及纖維狀閃石交代。細(xì)粒輝長巖多分布于巖體與圍巖接觸帶， 呈寬1～5 m不等的不規(guī)則環(huán)帶狀細(xì)粒邊緣相帶， 除巖石粒度較細(xì)外，從巖性及礦物組合看， 其他特征與中粒輝長巖相似。

該巖體為一個(gè)結(jié)晶分異演化較徹底的雜巖體。樣品的SiO2含量在36.59%～50.15%之間（表2）， 主體上處于基性-超基性巖的范圍， 除邊緣相細(xì)粒輝長巖外， 巖石總體上具低TiO2（0.39%～0.97%）的特征。Al2O3（5.00%～11.25%）、CaO（4.40%～14.19%）、MgO（9.94%～ 28.71%）、FeOt（7.11%～12.46%）、Na2O（0.31%～3.44%）均具較大的變化范圍， 主要與巖石中斜長石和輝石的相對(duì)含量有關(guān)。即從二輝橄欖巖→橄欖輝石巖→輝長巖， 巖石的Al2O3、Na2O和CaO明顯增高， MgO和FeOt降低， 二輝橄欖巖的的CaO和MgO較高而FeOt較低， 橄欖輝石巖的MgO和FeOt較高而CaO較低。Mg#值由0.86 到0.46， 顯然與鎂鐵質(zhì)礦物的結(jié)晶分異有關(guān)。

圖5　怪石山雜巖體AFM圖解（底圖引自Irvine and Baragar， 1971）Fig.5 AFM diagrams of the Guaishishan complex

在AFM圖（圖5）上， 除1件樣品落在分界線上外， 其余數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在拉斑玄武巖系列區(qū)， 表明本巖體的各種巖石類型都是拉斑玄武巖系列的同源巖漿分異所致。各類巖石的m/f值變化范圍為0.85～5.87， 屬富鐵質(zhì)基性-鐵質(zhì)超基性巖類型， 具有形成銅鎳硫化物礦床的有利巖漿專屬性。

巖體各類巖石的稀土元素配分型式（圖6a）呈平坦型或輕稀土弱富集型， （La/Yb）N=1.20～3.32， 稀土元素分餾程度較低。除個(gè)別樣品外， ΣREE在14.68×10-6～50.64×10-6之間， 總體較低， 符合超基性巖、基性巖的基本特征。δEu 值在0.88～1.07之間， 絕大部分樣品無Eu異常。ΣREE具有隨巖石基性程度的降低而增大的趨勢(shì)、δEu值具由二輝橄欖巖向輝長巖略微增大的趨勢(shì)， 明顯與分離結(jié)晶作用有關(guān)。

表2　怪石山鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵巖主量元素（%）、微量元素（×10-6）分析結(jié)果Table 2 Major （%） and trace element （×10-6） compositions of the Guaishishan mafic ultramafic rocks

續(xù)表2:

圖6　怪石山雜巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖（a）與微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值引自Sun and McDonough， 1989）Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns （a） and MORB normalized trace element spider diagram （b） for the Guaishishan complex

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖顯示（圖6b），強(qiáng)不相容元素配分曲線整體呈不規(guī)則波動(dòng)， 大離子親石元素Ba、Sr、U、Ta富集， 但富集程度明顯各異， 相對(duì)虧損Th和Nb。

6　討 論

野外調(diào)查和室內(nèi)分析工作顯示， 怪石山銅鎳礦化基性超基性巖體具有較好的找礦前景， 巖體分異強(qiáng)烈， 礦化普遍。作者采集該雜巖體的弱蝕變中細(xì)粒輝長巖開展SHRIMP鋯石年代學(xué)研究， 獲得怪石山銅鎳礦化輝長巖206Pb/238U年齡為358.6±3.9 Ma （95%可信度）， 屬晚泥盆世-早石炭世。這一年齡與其相鄰的黑山銅鎳礦床含礦巖體成巖年齡（358±5.2 Ma～374.6±5.2 Ma）相近（楊建國等， 2012； Xie et al.，2012）， 更與大山頭銅鎳礦化基性-超基性雜巖體成巖年齡（359.3±5.7 Ma）基本一致（閆海卿等， 2012）。因此，筆者所獲得的鋯石U-Pb年齡應(yīng)該代表該雜巖體的形成年齡。

地域上， 甘蒙北山地區(qū)處于新疆北山和東天山地區(qū)的東延， 因此， 長期以來多數(shù)學(xué)者認(rèn)為兩地的基性-超基性巖帶是同期相同構(gòu)造環(huán)境的產(chǎn)物（李華芹等， 2009； 楊福新等， 2010）。然而， 愈來愈多的同位素年代學(xué)資料揭示， 甘肅北山地區(qū)銅鎳礦化基性-超基性雜巖體成巖時(shí)代集中于375～359 Ma（楊建國等， 2012； Xie et al.， 2012； 閆海卿等， 2012）， 屬晚泥盆世-早石炭世。這與新疆北山和東天山地區(qū)銅鎳礦成礦時(shí)代集中于早二疊世（280 Ma左右）（Zhou et al.，2004； 韓寶福等， 2004； 姜常義等， 2006； 李華芹等，2006， 2009； 李錦軼等， 2006； 毛啟貴等， 2006； 秦克章等， 2012）完全不同。這種銅鎳成礦時(shí)代的顯著差異性揭示了晚古生代甘肅北山地區(qū)與新疆北山和東天山地區(qū)成礦地質(zhì)背景存在著明顯的差異， 值得進(jìn)一步研究。

7　地質(zhì)意義

研究表明， 銅鎳礦床通常產(chǎn)于古大陸邊緣裂谷、大陸裂谷和后造山伸展三大構(gòu)造環(huán)境（三金柱等，2003； 李奇祥等， 2010）。本次通過鋯石U-Pb定年研究， 將怪石山銅鎳礦化巖體成巖時(shí)代厘定為晚泥盆世-早石炭世， 結(jié)合近年陸續(xù)在甘肅北山地區(qū)獲得的銅鎳礦化巖體年代學(xué)資料， 以及近年來甘蒙北山地區(qū)各基性-超基性巖帶中眾多銅鎳礦（化）點(diǎn)和釩鈦磁鐵礦床（點(diǎn)）的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)， 尤其是小紅山釩鈦磁鐵礦床424±6 Ma成礦年齡的獲得（楊建國等， 2015），揭示出甘蒙北山地區(qū)古生代可能一直處于大陸邊緣裂谷環(huán)境。晚泥盆世-早石炭世含銅鎳基性-超基性巖的厘定不僅為重新認(rèn)識(shí)北山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化提供了基礎(chǔ)資料， 而且厘定出甘肅北山地區(qū)存在著不同于東天山和新疆北山地區(qū)的又一期重要的銅鎳硫化物成礦時(shí)期， 為今后在北山地區(qū)開展銅鎳礦找礦開闊了視野。

致謝： 衷心感謝北京離子探針中心朱明帥博士在SHRIMP測(cè)年工作中給予的大力支持和熱情指導(dǎo)，并對(duì)長安大學(xué)姜常義教授和另一位匿名審稿人對(duì)本文提出的諸多建設(shè)性修改建議以示謝意！

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SHRIMP Zircon U-Pb Age and its Signification of Guaishishan Mafic-ultramafic Complex in Beishan Mountains， Gansu Province

YANG Jianguo1， WANG Lei1， XIE Xie1， WANG Xiaohong1， QI Qi1，JIANG Anding1， 2and ZHANG Zhouyuan1， 2
（1. MLR Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits， Xi'an Institute of Geology and Mineral Resources， Xi'an 710054， Shaanxi， China； 2. College of Earth Science and Land Resource， Chang'an University， Xi'an 710054， Shaanxi， China）

Abstract：Cu-Ni mineralization was recently discovered in the Guaishishan mafic-ultramafic complex in the Beishan area，which is located in the northeastern margin of the Tarim plate. The Guaishishan mafic-ultramafic complex is situated in the west part of the Beishan rift zone， and north of Dashantou-Gangliunaozi-Pingtoushan south deep fault. It was emplaced in the Pingtoushan Formation thin-layered marble of the Jixianian System. The complex has an outcropping area of only 0.01 km2， consisting of the pegmatitic hornblende gabbro， gabbro， fine grained gabbro， medium grained gabbro， olivine pyroxenite， pyroxene peridotite and lherzolite. Cu-Ni mineralization mainly occurs in the lherzolite. Petrological and geochemical characteristics of the complex show that the rocks of the Guaishishan complex are of comagmatic. The rocks of the complex are characterized by high CaO， MgO， FeOtand variable SiO2and Al2O3， low TiO2， m/f， REE and incompatible elements， remarkable negative Nb， Th anomalies. SHRIMP U-Pb dating of zircon from the ore-bearing gabbro yields an age of 358.6±3.9 Ma， which suggests that the intrusion of the ore-bearing complex and the mineralization both occurred in Late Devonian-Early Carboniferous. This age is coincident with those of the Sidingheishan and Heishan copper-nickel mineralized intrusions， which shows that the Late Devonian-Early Carboniferous is an important period of the Cu-Ni mineralization in the Beishan area of Gansu province. It is significantly different from the Permian large-scale Cu-Ni mineralization period in the northeastern margin of the Tarim plate and the eastern Tianshan area.

Keywords:Guaishishan Cu-Ni ore spot； mafic-ultramafic complex； zircon U-Pb dating； Late Devonian-Early Carboniferous； Beishan of Gansu province

中圖分類號(hào)：P597； P595

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-1552（2016）01-0098-011

收稿日期：2013-12-10； 改回日期： 2014-05-28

第一作者簡介：楊建國（1962-）， 男， 研究員， 地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)。Email: yjg62126@126.com