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        西準(zhǔn)噶爾巴音布拉克花崗斑巖成因:巖石地球化學(xué)、年代學(xué)與Sr-Nd-Hf同位素證據(jù)

        2019-11-30 02:46:10劉朕語李光來劉曉東陳光旭
        關(guān)鍵詞:拉克花崗斑巖

        劉朕語,李光來*,劉曉東,陳光旭,王 果,宋 佳

        (1.東華理工大學(xué) 核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330013;2.核工業(yè)二一六大隊(duì),新疆 烏魯木齊 830011)

        0 引 言

        中亞造山帶處于東歐地臺(tái)—卡拉庫姆地臺(tái)—塔里木地臺(tái)—中朝地臺(tái)和西伯利亞地臺(tái)之間,是全球顯生宙地殼增生與改造最顯著的地區(qū),也是全球最大的增生型造山帶與大陸成礦域[1]。西準(zhǔn)噶爾作為中亞造山帶的重要組成部分,地處額爾齊斯—齋??p合帶以南、北天山縫合帶以北、準(zhǔn)噶爾盆地以西、中國與哈薩克斯坦國界以東的區(qū)域[2-3]。雪米斯坦成礦帶位于西準(zhǔn)噶爾中部和哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊北部的活動(dòng)大陸邊緣,屬于額爾齊斯—齋桑晚古生代褶皺系的南部,帶內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富,是中國重要的火山巖型鈾礦成礦帶,發(fā)育有著名的白楊河鈹鈾礦,為亞洲最大的鈹?shù)V,同時(shí)鈾資源儲(chǔ)量超過中型[4-9]。前人研究結(jié)果顯示,與形成白楊河鈹鈾礦密切相關(guān)的楊莊巖體受查干托洛蓋—巴音布拉克大斷裂控制,形成時(shí)代為早石炭世((313.4±2.3)Ma),具有高Si,富堿,Al含量偏高,強(qiáng)烈富集Nb、Ta和貧Ti的特征,屬于A1亞型花崗巖[6-7]。巴音布拉克巖體位于雪米斯坦成礦帶的東南部,與楊莊巖體處于同一構(gòu)造帶,同受查干托洛蓋—巴音布拉克大斷裂控制,前人推測其與楊莊巖體具有相似的成礦條件[10]。目前,該巖體的周圍已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有一系列的鈾礦化點(diǎn),但還沒有發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)意義的鈾礦,同時(shí)對于該巖體尚無針對性的研究工作。

        本文在詳細(xì)的野外地質(zhì)考察基礎(chǔ)上,對雪米斯坦成礦帶巴音布拉克巖體開展了巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、年代學(xué)以及同位素地球化學(xué)等研究,厘定了花崗斑巖的形成時(shí)代,探討了巖體的成因及其形成的構(gòu)造背景,并與楊莊巖體進(jìn)行了初步對比,預(yù)測該地區(qū)的找鈾前景。

        1 地質(zhì)背景及巖石特征

        西準(zhǔn)噶爾巖漿巖極其發(fā)育,空間上呈面型分布,數(shù)量龐大,按照形成時(shí)間可以分成3期(圖1):晚石炭世—早二疊世(290~310 Ma)、早石炭世(320~340 Ma)、晚志留世—早泥盆世(405~422 Ma)[11-12]。巴音布拉克地區(qū)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育,一級斷裂呈近EW向展布,次級斷裂主要為NE向和NW向,其中NW向斷裂在區(qū)內(nèi)分布規(guī)模較小,且多被近EW向、NE向斷裂夾持。區(qū)內(nèi)發(fā)育有大量中基性巖脈,以輝綠巖脈為主,遍布于從老到新的各類巖石中,且在斷裂帶旁側(cè)和巖體內(nèi)及其周邊集中分布。輝綠巖脈主要呈近SN向,一般寬度為1~2 m,最寬者近10 m,長數(shù)米至百米,個(gè)別長達(dá)近千米。本文研究的花崗斑巖巖體位于巴音布拉克地區(qū)的中部,巖體出露面積約0.8 km2,受查干托洛蓋—巴音布拉克大斷裂控制。該巖體侵入于志留系雪米斯坦組(Sx)地層之中,與圍巖呈侵入接觸關(guān)系[圖1(c)]。圍巖巖性主要為中基性—中酸性火山巖和火山碎屑巖,主要巖石類型有流紋巖、流紋質(zhì)含角礫玻屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)玻屑弱熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r及薄層凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂礫巖,玄武巖僅在局部有發(fā)育。

        Q為石英;Kfs為鉀長石;Zr為鋯石

        巖相學(xué)特征上,花崗斑巖呈深灰色至灰黑色,具斑狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造,斑晶大小為3~5 mm,主要為石英、鉀長石和極少量的白云母。石英為半自形—他形結(jié)構(gòu),部分為渾圓狀,多數(shù)石英斑晶的邊部被熔蝕成港灣狀[圖2(a)],部分石英中包裹有火山玻璃,后期地質(zhì)作用過程中發(fā)生了不同程度脫?;痆圖2(b)],形成了少量白云母和石英等酸性巖的典型造巖礦物;鉀長石多呈半自形結(jié)構(gòu),發(fā)育有卡斯巴雙晶[圖2(c)];大量鋯石被放射性暈圈所包裹[圖2(d)]。副礦物主要為鋯石、磷灰石、金紅石、磁鐵礦和鈦鐵礦等。

        2 樣品采集及分析方法

        本次實(shí)驗(yàn)所用的花崗斑巖樣品均采自鉆孔,選取新鮮無污染未發(fā)生蝕變的樣品,清洗后無污染粉碎至200目供巖石地球化學(xué)分析。主量元素分析測試儀器為Philips PW2404型X熒光光譜儀;微量和稀土元素分析采用Agilent 7700x型四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。全巖主量、微量元素分析工作均在澳實(shí)分析檢測(廣州)有限公司完成。

        用于定年和Hf同位素分析的鋯石選自樣品16BYH-29。將樣品粉碎后,用常規(guī)方法挑選出鋯石,在雙目鏡下進(jìn)一步精選裂隙少、透明度高的鋯石制作樣品靶,拍攝透射光和反射光照片,在掃描電鏡下進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)圖像采集。綜合光學(xué)照片和陰極發(fā)光圖像,選擇光滑平整、無包體、顏色均一的位置作為分析點(diǎn)。

        鋯石U-Pb定年采用的分析儀器為Analyte Excite 193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7700x型四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。激光剝蝕系統(tǒng)的能量密度為6.0 J·cm-2,束斑直徑為35 μm,頻率為8 Hz,剝蝕時(shí)間為40 s。測試過程中以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo),校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾;以標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1為盲樣,檢驗(yàn)U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量;以NIST SRM 610為外標(biāo),同時(shí)以Si為內(nèi)標(biāo)標(biāo)定鋯石中的Pb含量,以Zr為內(nèi)標(biāo)標(biāo)定鋯石中其余微量元素含量。U-Pb年齡原始數(shù)據(jù)用ICPMSDataCal軟件離線處理得到[14],然后使用Isoplot 4.15軟件[15]繪制諧和曲線并計(jì)算加權(quán)平均年齡。

        Sr-Nd同位素分析使用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)。全巖巖石粉末經(jīng)高壓密閉溶樣彈消解后,一部分消解液經(jīng)過陽離子-鍶特效聯(lián)合樹脂分離出Sr,總稀土元素組分再經(jīng)過鑭系特效樹脂分離出Nd。Sr、Nd淋洗液被蒸干后,先用1.0 mL 2%稀硝酸溶解,將其作為母液;取其中50 μL,稀釋成500 μL,在Agilent 7700x型四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上準(zhǔn)確測定Sr、Nd含量。再用2%稀硝酸將Sr、Nd母液稀釋成Sr含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)為50×10-6、Nd含量為50×10-6的溶液。同位素溶液經(jīng) Cetac Aridus Ⅱ膜去溶系統(tǒng)引入,在Nu Plasma Ⅱ MC-ICP-MS儀上測定同位素比值。Sr同位素比值測定過程中,采用86Sr/88Sr值為0.119 4校正儀器質(zhì)量分餾。Sr同位素國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST SRM 987作為外標(biāo)校正儀器漂移。Nd同位素比值測定過程中,采用146Nd/144Nd值為0.721 9校正儀器質(zhì)量分餾,國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)JNdi-1作為外標(biāo)校正儀器漂移。

        鋯石Hf同位素分析使用型號為Nu Plasma II的多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,和鋯石U-Pb定年使用同一激光剝蝕系統(tǒng)。準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生的深紫外光束經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面,能量密度為6.0 J·cm-2,束斑直徑為50 μm,頻率為8 Hz,剝蝕時(shí)間為40 s,剝蝕氣溶膠由氦氣送入多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成測試。測試過程中,先測試5顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1、91500、Plesovice、Mud Tank、Penglai,之后每隔10顆樣品鋯石交替測試2顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石(GJ-1、91500),以檢驗(yàn)鋯石Hf同位素比值數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理過程中,首先采用179Hf/177Hf值為0.732 5獲得Hf同位素質(zhì)量歧視因子βHf,通過鋯石自身的172Yb/173Yb實(shí)測數(shù)據(jù)獲得Yb同位素質(zhì)量歧視因子βYb;然后,再采用176Yb/172Yb值為0.588 7扣除176Yb對176Hf的同量異位干擾;由于Lu只有175Lu與176Lu兩個(gè)同位素,假定βLu=βHf,再采用176Lu/175Lu值為0.026 55扣除176Lu對176Hf的同質(zhì)異位干擾[16]。鋯石U-Pb定年、Hf同位素分析及全巖Sr-Nd同位素分析工作均在南京聚譜檢測科技有限公司完成。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)測試過程見文獻(xiàn)[17]~[19]。

        3 巖石地球化學(xué)特征

        3.1 主量元素

        巴音布拉克花崗斑巖的主量元素組成如表1所示。該巖體具有酸性(SiO2含量為68.88%~74.62%),富堿(ALK值為8.71%~9.38%),特別是富K(K2O含量為3.44%~6.11%)、Al(Al2O3含量為13.23%~15.10%),貧Mg、Ca(MgO含量為0.08%~0.11%,CaO為0.04%~0.13%)的特征;氧逸度較高,為0.40~0.92;MgO#值為0.03~0.13,顯示巖石具有相對貧Mg的特征。

        在TAS圖解[圖3(a)]中,除了一個(gè)樣品落在石英二長巖區(qū)域外,其余樣品均落在花崗巖區(qū)域。在A/NK-A/CNK圖解[圖3(b)]中,樣品位于準(zhǔn)鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)過渡區(qū)域。在AR-SiO2圖解[圖3(c)]中,樣品全部落在堿性區(qū)域;在堿性巖進(jìn)一步分類的K2O-SiO2圖解[圖3(d)]中,樣品落在鉀玄巖系列和高鉀鈣堿性系列區(qū)域。

        3.2 微量元素

        原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上,與相鄰元素對比,Rb、Th、U、Zr、Hf富集,Sr、P、Ti強(qiáng)烈虧損[圖4(a)]。微量元素比值對于花崗巖的成因具有重要的指示意義,特定元素比值在不同的巖石單元中具有不同的變化范圍。熔體的演化程度增強(qiáng)通常會(huì)引起K/Rb值的顯著變小[20],大多數(shù)地殼巖石為150~350,巴音布拉克花崗斑巖為334.51~432.84,絕大部分大于350,說明巴音布拉克花崗斑巖形成過程中花崗質(zhì)熔體的演化程度相對較弱;Nb/Ta值會(huì)隨著殼-幔之間的巖漿演化程度增大而減小[21],原始地幔和球粒隕石為17.5±2.0[21-22],花崗巖為12,若發(fā)生殼-幔演化作用,Nb/Ta值會(huì)遠(yuǎn)小于12,巴音布拉克花崗斑巖Nb/Ta值為13.96~17.07,平均為14.9,十分接近原始地幔,說明巴音布拉克花崗斑巖在形成過程中殼-幔之間的巖漿演化程度較弱;巖漿演化過程中,Zr/Hf值會(huì)隨著巖漿演化程度的增大而變小[20,22],大多數(shù)花崗巖平均值為39[20,22],巴音布拉克花崗斑巖為42.18~45.30,大于一般花崗巖的平均值(39)[20,22],說明巴音布拉克花崗斑巖形成過程中巖漿演化相對較弱。綜上所述,巴音布拉克花崗斑巖的化學(xué)成分具有初始巖漿的特征。

        3.3 稀土元素

        花崗斑巖稀土元素分析結(jié)果如表1所示。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式呈現(xiàn)明顯的右傾趨勢[圖4(b)],輕稀土元素(含量為(205.2~297.8)×10-6)比較富集,重稀土元素((29.54~37.65)×10-6)相對虧損,輕、重稀土元素分餾比較明顯(LREE/HREE值為6.48~9.99,(La/Yb)N值為5.96~9.07)。稀土元素總含量為(236.8~327.6)×10-6,相對較高。所有樣品均表現(xiàn)出Eu負(fù)異常(0.18~0.21),說明可能發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶作用或者源區(qū)有斜長石的殘留,Ce無明顯異常(1.00~1.07)。

        4 鋯石U-Pb年齡

        對巴音布拉克花崗斑巖中的鋯石進(jìn)行了20個(gè)分析點(diǎn)測試,結(jié)果如表2所示?;◢彴邘r的鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖5),Th/U值普遍大于0.4(僅有兩個(gè)分析點(diǎn)為0.39),屬于典型巖漿鋯石[29]。

        w(·)為元素或化合物的含量;圖(a)引自文獻(xiàn)[23];圖(b)引自文獻(xiàn)[24];圖(c)引自文獻(xiàn)[25];圖(d)引自文獻(xiàn)[26]

        ws為樣品含量;wc為球粒隕石含量;wp為原始地幔含量;同一圖中相同線條對應(yīng)不同樣品;原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[27];球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[28]

        所有分析點(diǎn)206Pb/238U年齡為387.7~401.2 Ma,除一個(gè)分析點(diǎn)偏離諧和曲線較遠(yuǎn)外,其余點(diǎn)均在諧和曲線附近;20個(gè)分析點(diǎn)加權(quán)平均年齡為(393.7±1.7)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為1.3)(圖6),指示巴音布拉克花崗斑巖為早泥盆世產(chǎn)物。

        表1 主量、微量和稀土元素分析結(jié)果

        續(xù)表1

        注:MgO#值為鎂飽和度;AR值為萊特堿度率;wtotal為主量元素總含量;wREE為稀土元素總含量;wLREE為輕稀土元素總含量;wHREE為重稀土元素總含量。

        實(shí)線圓圈表示U-Pb定年分析點(diǎn);虛線圓圈表示Hf同位素分析點(diǎn)

        圖6 鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布

        圖(a)引自文獻(xiàn)[11];圖(b)引自文獻(xiàn)[30]

        圖引自文獻(xiàn)[31]

        5 Sr-Nd-Hf同位素特征

        5.1 Sr-Nd同位素

        本次分析的4個(gè)花崗斑巖樣品的87Sr/86Sr值為0.736 217~0.794 827,143Nd/144Nd值為0.512 755 8~0.512 791 3(表3)。取鋯石U-Pb年齡為393.7 Ma進(jìn)行計(jì)算,獲得初始87Sr/86Sr值(ISr)為0.699 409~0.706 062,這一比值位于原始地幔區(qū)間;εNd(t)為4.3~6.7,其變化范圍較小,說明巖漿相對均一;二階段Nd模式年齡為591~788 Ma。在εNd(t)-ISr圖解中,樣品大部分處于虧損地幔組分范圍內(nèi);在εNd(t)-t圖解中,樣品主要落在古生代新生地殼及其附近區(qū)域(圖7)。由此可以認(rèn)為,成巖物質(zhì)有可能來自于虧損地幔,且既有古生代新生地殼物質(zhì)參與,又有新元古代古老地殼物質(zhì)參與。

        5.2 鋯石Hf同位素

        對定年鋯石中具有Hf同位素測試條件的16個(gè)分析點(diǎn)(不包括分析點(diǎn)2、6、9、13)進(jìn)行原位Hf同位素分析,分析結(jié)果如表4所示。所有εHf(t)和二階段Hf模式年齡均根據(jù)鋯石各自測試年齡計(jì)算得到。在Hf同位素圖解中,樣品全部落在球粒隕石演化線和虧損地幔演化線之間(圖8);εHf(t)為3.98~9.35,均為正值,在鋯石εHf(t)分布直方圖中,集中在8~9(圖9),顯示了較多的虧損地幔信息[32]。二階段Hf模式年齡為794~1 130 Ma,平均為910 Ma,同樣說明成巖物質(zhì)可能來源于新元古代。

        表2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果

        表3 Sr-Nd同位素分析結(jié)果

        注:εNd(t)為年齡t對應(yīng)的εNd值;TDM為一階段模式年齡;T2DM為二階段模式年齡。

        表4 鋯石Hf同位素分析結(jié)果

        注:εHf(t)為年齡t對應(yīng)的εHf值。

        圖9 鋯石εHf(t)分布直方圖

        6 討 論

        6.1 巖石成因類型

        Loiselle等將A型花崗巖定義為堿性、貧水、非造山的花崗巖[33]。巴音布拉克花崗斑巖具有較高的全堿含量(ALK值為8.71~9.38),斑晶中含水礦物極少,符合A型花崗巖富堿和貧水的特征;巴音布拉克花崗斑巖中的Zr+Ce+Nb+Y含量為(694.3~806.0)×10-6,遠(yuǎn)大于A型花崗巖的下限(350×10-6)[34]。10 000Ga/Al值為2.59~3.14,絕大部分高于I型和S型花崗巖的最大值(2.6)[34],表現(xiàn)出較明顯的A型花崗巖特征(圖10)。

        Eby等提出A型花崗巖可以進(jìn)一步分為A1和A2兩種類型:A1亞型(非造山環(huán)境)主要與上地幔熱柱、裂谷作用有關(guān),是造山作用巖漿活動(dòng)時(shí)間序列中最晚的一次[35-36];A2亞型(后造山環(huán)境)主要與大陸邊緣地殼伸展作用或陸內(nèi)剪切作用產(chǎn)生的拉張環(huán)境有關(guān)[36]。Eby同時(shí)也提出了可以運(yùn)用Nb-Ce-Y、Nb-3Ga-Y圖解來判別A1和A2亞型花崗巖[35],但是判別的樣品必須既處在Pearce等提出的判別圖解中板內(nèi)花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖11)[37],也要處于Whalen等提出的相關(guān)圖解中A型花崗巖的區(qū)域內(nèi)[34]。在滿足上述兩個(gè)條件的前提下,對巴音布拉克花崗斑巖進(jìn)行A型花崗巖進(jìn)一步的分類投圖,結(jié)果顯示巴音布拉克花崗斑巖雖主要處在A2亞型花崗巖區(qū)域,但是靠近A1和A2亞型花崗巖分界線(圖12),并不能準(zhǔn)確地判斷巴音布拉克花崗斑巖的類型,需要更進(jìn)一步的判斷。劉昌實(shí)等提出利用R1、R2值區(qū)分A1和A2亞型花崗巖,巴音布拉克花崗斑巖R1值為1 465~2 446,R2值為272~305,所有數(shù)據(jù)均處于A2亞型的范圍內(nèi)(R1值為1 187~2 703,R2值為202~577)[38];另外,利用鋯飽和溫度計(jì)計(jì)算的巴音布拉克花崗斑巖的鋯飽和溫度為951 ℃~971 ℃,亦處于A2亞型鋯飽和溫度范圍內(nèi)(772℃~1 103 ℃)。綜上所述,巴音布拉克花崗斑巖屬于A2亞型花崗巖。

        圖件引自文獻(xiàn)[34]

        圖件引自文獻(xiàn)[37]

        圖件引自文獻(xiàn)[35]

        圖件引自文獻(xiàn)[39]

        在巴音布拉克花崗斑巖εHf(t)-εNd(t)圖解(圖13)中,所有樣品均位于大洋島弧玄武巖區(qū)域內(nèi),并十分靠近地幔演化趨勢線,推測巴音布拉克花崗斑巖的原巖可能較多地來自地幔。結(jié)合原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4),Nb元素的位置有一個(gè)小低谷,說明有陸殼物質(zhì)參與,導(dǎo)致Nb虧損[40-41]。同時(shí),La/Sm值可指示巖漿在上升過程中受到地殼物質(zhì)混染的情況[37]。若未有地殼物質(zhì)的加入,La/Sm值為5;若有地殼物質(zhì)的加入,則La/Sm值大于5。巴音布拉克花崗斑巖的La/Sm值為5.4~13.9,均大于5,說明有很少陸殼物質(zhì)的參與。綜上所述,巴音布拉克花崗斑巖的原始巖漿可能是洋殼在俯沖環(huán)境下地幔發(fā)生部分熔融作用產(chǎn)生酸性巖漿,并在沿俯沖帶上升過程中混入少量古老地殼物質(zhì)而形成的。

        6.2 構(gòu)造背景

        西準(zhǔn)噶爾成礦帶發(fā)育有大量NE向左行走滑斷裂,且有多條蛇綠混雜巖帶沿主要斷裂帶出露[42-47],發(fā)育的古生代蛇綠混雜巖帶主要有6條,分別是唐巴勒、瑪依勒、達(dá)拉布特、巴爾雷克、克拉瑪依和洪古勒楞[圖1(a)],年齡為(332±14)~(572±9)Ma,據(jù)此可以認(rèn)為西準(zhǔn)噶爾前寒武世到中泥盆世一直有洋盆的存在[48-49]。楊維等發(fā)現(xiàn)志留系雪米斯坦組鋯石U-Pb年齡存在中間老、兩邊新的特征(中部為(436±11)Ma,南部為(429.0±4.9)Ma,北部為(421.1±5.8)Ma),暗示志留紀(jì)雪米斯坦島弧兩側(cè)存在洋盆的雙向俯沖,即準(zhǔn)噶爾洋盆和齋桑洋盆向雪米斯坦島弧下俯沖并向南、向北增生[50]。巴音布拉克花崗斑巖具有Nb、Ta和Ti負(fù)異常,同時(shí)富集大離子親石元素和輕稀土元素(圖4),這一現(xiàn)象多被認(rèn)為與島弧的俯沖作用有關(guān)[51-52]。結(jié)合巴音布拉克花崗斑巖屬于A2亞型花崗巖的事實(shí)推測,該花崗斑巖是在與俯沖有關(guān)的局部拉張環(huán)境下形成的。陳家富等在雪米斯坦地區(qū)進(jìn)行鋯石U-Pb年齡工作,發(fā)現(xiàn)該區(qū)侵入巖年齡為405~422 Ma[2],而本文的巴音布拉克花崗斑巖年齡為393.7 Ma,因此,研究區(qū)巖漿活動(dòng)時(shí)間應(yīng)至少持續(xù)到393.7 Ma。

        6.3 與楊莊巖體對比

        楊莊巖體位于雪米斯坦成礦帶西部,距巴音布拉克巖體約40 km,與巴音布拉克巖體同受查干托洛蓋—巴音布拉克大斷裂控制。在該巖體中發(fā)現(xiàn)了白楊河火山巖型鈹鈾礦床,孫遠(yuǎn)強(qiáng)等研究認(rèn)為巴音布拉克巖體與楊莊巖體非常類似,均為產(chǎn)鈾巖體[10]。楊莊巖體的巖性為花崗斑巖,形成于早石炭世((313.4±2.3)Ma),具有高Si,富堿,Al含量偏高,強(qiáng)烈富集Nb、Ta和貧Ti的特征,屬于典型的A1亞型花崗巖[7-8]。巴音布拉克巖體的花崗斑巖則為晚泥盆世((393.7±1.7)Ma)產(chǎn)物,具有高Si,貧水,富堿,富集Th、U、Zr、Hf,虧損K、Sr、P、Ti、Nb、Ta的特征,屬于A2亞型花崗巖。通過上述特征對比后不難發(fā)現(xiàn):巴音布拉克巖體和楊莊巖體均為花崗斑巖,Si含量都比較高;微量元素組成上,巴音布拉克巖體虧損Nb和Ta,而楊莊巖體強(qiáng)烈富集Nb和Ta;巖石成因類型上,楊莊巖體為A1亞型花崗巖,巴音布拉克巖體則為A2亞型花崗巖,差異比較明顯,兩個(gè)巖體可能形成于不同的構(gòu)造背景。綜上所述,巴音布拉克巖體與楊莊巖體之間存在比較明顯的差異。

        盡管與楊莊巖體存在許多差異,但巴音布拉克巖體同樣也顯示了一些有利鈾礦化的信息。首先,巴音布拉克巖體鋯石中U含量普遍較低(普遍低于300×10-6),而全巖Zr含量盡管部分可以高達(dá)584×10-6,簡單計(jì)算后不難發(fā)現(xiàn),被鋯石“囚禁”的惰性鈾不足0.4×10-6;其次,巴音布拉克巖體還具有極低的P含量(P2O5含量不超過0.03%),可以推斷被獨(dú)居石、磷釔礦、磷灰石等磷酸鹽類副礦物“囚禁”的惰性鈾含量也非常低;最后,該巖體具有斑狀結(jié)構(gòu),因此,基質(zhì)中相當(dāng)一部分U并未被礦物“囚禁”,在后期水巖反應(yīng)過程中,相當(dāng)部分活性較高的U進(jìn)入成礦流體是完全有可能的,事實(shí)上該巖體周圍已發(fā)現(xiàn)了多個(gè)鈾礦化異常點(diǎn)。

        7 結(jié) 語

        (1)西準(zhǔn)噶爾巴音布拉克花崗斑巖具有高Si、貧水、富堿(特別是富K)、貧Mg的特征,Th、U、Zr、Hf富集,Sr、P、Ti虧損,稀土元素總含量((236.8~327.6)×10-6)較高,輕、重稀土元素分餾明顯(LREE/HREE值為6.48~9.99,(La/Yb)N值為5.96~9.07),具有Eu負(fù)異常,10 000Ga/Al值為2.59~3.14,具有典型的A2亞型花崗巖特征。

        (2)巴音布拉克花崗斑巖形成時(shí)代為(393.7±1.7)Ma;初始87Sr/86Sr值為0.699 409~0.706 062,εNd(t)為4.3~6.7,二階段Nd模式年齡為591~788 Ma;εHf(t)為3.98~9.35,二階段Hf模式年齡為794~1 130 Ma,平均年齡為910 Ma。成巖物質(zhì)有可能來自于虧損地幔,并有前寒武紀(jì)古老地殼物質(zhì)的參與。

        (3)巴音布拉克花崗斑巖是在泥盆紀(jì)由俯沖導(dǎo)致的局部拉張背景下形成的。洋殼俯沖過程中,地幔發(fā)生部分熔融作用產(chǎn)生酸性巖漿,并在沿俯沖帶上升過程中混入少量古老地殼物質(zhì),最終形成巴音布拉克花崗斑巖的原始巖漿。

        (4)巴音布拉克巖體和楊莊巖體在微量元素組成、巖石成因類型、形成時(shí)代及構(gòu)造背景方面存在比較明顯的差異。對巴音布拉克巖體中含鈾副礦物中U含量的計(jì)算發(fā)現(xiàn),基質(zhì)中相當(dāng)一部分U并未被礦物“囚禁”,在后期水巖反應(yīng)過程中,相當(dāng)部分活性較高的U完全有可能進(jìn)入成礦流體,故該巖體仍具有找鈾前景。

        野外工作過程中,核工業(yè)二一六大隊(duì)王謀高級工程師,核工業(yè)二一六大隊(duì)三分隊(duì)隊(duì)長康永、楊文龍工程師提供了大量幫助,東華理工大學(xué)李成祥老師和曹俊老師審閱了論文,東華理工大學(xué)張展適老師和鄔斌老師參與了論文討論,東華理工大學(xué)Christophe Bonnetti博士后參與了部分野外地質(zhì)工作,在此一并表示感謝!

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