新疆尼勒克县喀英迪呼斯特岩体地球化学特征及构造背景分析

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　　摘 要  喀英迪铁铜矿床的形成与晚泥盘世呼斯特大型复式侵入岩体相关，由二长花岗岩、花岗闪长岩及花岗闪长斑岩等组成。岩石SiO2含量为65.88%～76.26%、K2O+Na2O含量为5.76%～8.20%、K2O含量为2.28%～4.99%，属高钾钙碱性系列;稀土总量149.88～214.32，平均185.45，总体偏低，LREE/HREE=8.59～10.59，均远大于1，属轻稀土相对富集，δEu值为0.29～0.63，具有中等-较强的铕负异常。通过R1-R2构造判别分析，呼斯特花岗岩的形成主要经历板块碰撞前、同碰撞期及后碰撞3个阶段，与板块构造碰撞造山有着密切关系，结合Fw%-Mw%和Nb-Y构造判别进一步分析，其侵入岩构造背景应为板块汇聚阶段的岛弧造山带。
　　关键词  岩石地球化学;岛弧造山带;喀英迪;呼斯特岩体;新疆尼勒克县
　　中图分类号：P618.31                          文献标识码：A
　　Abstract： The formation of the Kayingdi Fe-Cu deposit is related to the late Devonian husite large-scale complex intrusive body， which consists of monzonitic granite， granodiorite and granodiorite porphyry. The SiO2 content of rocks is 65.88%～76.26%， K2O+Na2O content is 5.76%～8.20%， K2O content is 2.28%～4.99%， belonging to the series of high potassium calcium alkalinity. The total amount of rare earths is 149.88～214.32， with an average of 185.45， which is generally low. LREE/HREE=8.59～10.59， which is much larger than 1. It is relatively rich in light rare earths， with δEu value of 0.29～0.63， and has medium-strong negative europium anomaly. Through R1-R2 structural discrimination analysis， the formation of Husite granite mainly experienced three stages of plate collision， i.e. pre - collision， co-collision and post-collision， which are closely related to plate tectonic collision and orogeny. Combined with Fw%-Mw% and Nb-Y structural discrimination， further analysis shows that its intrusive rock tectonic background should be island arc orogenic belt in plate convergence stage.
　　Keywords： rock geochemistry; island arc orogenic belt; Kayingdi; Husite Pluton; Nileke county， Xinjiang
　　西天山成矿区北以依连哈比尔尕深大断裂为界，南以长阿吾子-乌瓦门缝合带为界，向西延入哈萨克斯坦，向东止于库米什，总体上呈西宽、东窄的楔形展布。西天山博罗科努成矿带构造演化复杂，早古生代为多岛弧北天山洋演化阶段，经历向南、向北两次碰撞增生活动;晚古生代后碰撞演化阶段，属增生造山带，经历了从俯冲-碰撞造山向后碰撞伸展-拉张环境的构造转变，华力西期构造-岩浆活动强烈，具有晚古生代岛弧双重叠复性质。正是由于其复杂的构造环境，一直是新疆经常研究的成矿带之一。同时由于其处于新疆中-北部，因恶劣的地理条件和复杂的地质环境，地质研究程度整体相对于中、东部省份偏低，相关的科学研究明显滞后，对于地处博罗科努成矿带的铁、铜矿床的科研工作与地质勘查工作存在严重脱节，许多铁、铜、金矿床已经进入开采利用阶段或已经具备开采条件，但相关的诸多地质科学问题仍处于概念模糊状态，如成岩成矿时代、成矿系统、成矿模式等。本文拟通过对喀英迪矿床地质地球化学进行研究，分析该铁铜矿床成矿物质及矿床形成的构造环境，为下一步深部及外围找矿工作提供理论依据。
　　1  呼斯特花岗岩地质背景
　　呼斯特岩体大地构造上位于博罗科努古生代复合岛弧带，属博罗科努铜金钼铅锌成矿带（Ⅲ级），区域出露地层主要有奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系，华力西早期中酸性岩浆活动强烈，沿博罗科努山北坡断裂与蒙马拉勒断裂间分布，出露岩性花岗闪长岩、花岗岩，呈岩基、岩株、岩枝状产出，与晚奥陶世呼独克达坂组、早石炭世阿克沙克组、二叠世乌郎组地层接触，与呼独克达坂组碳酸盐岩地层接触形成矽卡岩型铁铜及岩浆热液型铜、铁、铅锌等矿产有关，矿点矿床多分布在岩体内及其外接触带中（图1）
　　2  矿区地质特征
　　礦区位于华力西早期呼斯特岩体中-南缘。地表出露地层有奥陶系上统呼独克达坂组、上新统和第四系地层。华力西早期多期次的呼斯特岩浆侵入活动在区内发育，呈北西西-南东东向的不规则带状展布，主要侵入岩有花岗闪长岩、二长花岗岩及花岗闪长斑岩、正长岩脉、闪长岩脉（图2），是提供成矿物质与形成喀英迪铁铜、金（铜）矿床的主要岩体。 　　赋矿围岩为大理岩、大理岩化灰岩。西矿区花岗闪长岩通过侵入和吞蚀奥陶系灰岩形成椭圆状的大理岩俘虏体，铁铜矿体产在大理岩岩凸构造上、下接触带部位，形成“V”、“U”形矿体，其顶缘是成矿物质易于富厚成矿的有利部位;比较平缓的大理岩岩凸构造剖面上可形成“√”形矿体。
　　区内褶皱构造简单，处于蒙马拉勒复向斜核部西端，断裂以北西向F1构造为主，次为F2、F4、F6、F7等北西向断裂构造和F3、F5等北东向断裂构造，局部小断裂、裂隙发育。断裂控制了侵入岩的基本分布，也为后期成矿提供了热液通道。后期次生断层构造控制了岩脉和矿化蚀变的展布，并对部分矿（化）体有一定的破坏作用。
　　3  岩石学与岩相学特征
　　矿区内侵入岩由二长花岗岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、正长岩及闪长岩脉等组成，其中与成矿密切相关的为呼斯特第二、第三侵入期次的花岗闪长岩、二长花岗岩。
　　二长花岗岩：岩石浅灰红色、淡肉红色、中细粒半自形粒状结构，块状构造。矿物由斜长石（40%～45%）、微斜长石（20%～25%）、石英（20%～25%）、黑云母（5%～10%）、角闪石（5%）及微量磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等组成。斜长石为板条状，不同程度被绢云母，黝帘石，绿泥石的替代;石英为它形不规则状，填隙状分布于斜长石多角空隙中;黑云母片状，被绿泥石替代析出白钛石;角闪石呈柱状，已完全绿泥石化，少量的被绿帘石、石英等替代，偶尔可见残晶。
　　花岗闪长岩：岩石浅灰、淡红灰色，中细粒半自形粒状结构，矿物成分为斜长石（45%～50%）、石英（20%～25%）、微斜长石（5%～10%）、黑云母（10%）、角闪石（5%），副矿物为榍石、磷灰石、锆石、黝帘石等。斜長石呈板条状，粒径0.15mm×0.25mm～2.2mm×3mm左右，多被绢云母、黝帘石代替，少数具环带构造。微斜长石呈它形填隙状，粒径3.5mm左右;石英粒径0.05mm～1.5mm，它形填隙状分布斜长石间隙中;角闪石呈柱状，粒径 0.15mm～1.0mm×1.5mm，常被黑云母代替;黑云母呈片状，粒径0.1mm×0.5mm～1.25mm，被绿泥石替代析出白钛石，并可见少量的绿帘石、黑幼帘石;榍石呈它形不规则状，磷灰石，锆石与暗色矿物伴生。
　　花岗闪长斑岩：岩石灰绿、灰白色，斑状结构，块状构造。斑晶为斜长石（约35%），角闪石（15%），基质具显微嵌晶结构，由长石、石英微晶组成，副矿物为绿帘石、绿泥石、锆石、磷灰石等。斜长石斑晶单偏光下无色透明，双晶较发育，可见简单双井和聚片双晶。部分颗粒可见明显环带，斑晶边缘多被溶蚀而呈浑圆状，角闪石呈长柱状，多蚀变成绿帘石、绿泥石。
　　正长岩：肉红、灰白色，半自型粒状结构，块状、脉状构造。以碱性长石为主，呈半自型板状，均匀分布，含量约61%;次为斜长石呈半自型板状，可见聚片双晶，均匀分布，含量约25%;含少量石英，它型粒状，均匀分布，含量约11%;少量黑云母，半自型板状，均匀分布，3%;含极少榍石。零星出露厚0.5～30 m，长5～800 m。
　　闪长岩：岩石呈灰白、灰绿色，半自型粒状结构，块状、脉状构造。斜长石：半自型板状，均匀分布，44%;角闪石呈半自型，针状或柱状，大部分颗粒已蚀变为绿帘石，仅保留角闪石假象，均匀分布，12%;石英：它型粒状，充填于矿物颗粒之间，均匀分布，16%;绿帘石：它型粒状，为角闪石蚀变的产物，均匀分布，24%;不透明矿物：呈颗粒状产出，均匀分布，4%。零星出露厚2.5～15 m，长23～142 m。
　　4  岩石地球化学分析
　　笔者在矿区及邻区采集与成矿密切相关的呼斯特花岗闪长岩、二长花岗岩样品8件，其主量元素及相关参数见表1。
　　呼斯特花岗岩SiO2含量65.88～76.26%，平均70.35%，属中-酸性岩，利用SiO2-A.R碱度率图解（图3a）投点，4、5、7、8号样落入钙碱性系列区，1、2、3、6落入偏碱性系列区，具有弱碱性岩特征;再进一步利用花岗岩常规的TAS图解（图3b），投点均全部落入亚碱性区。总体样品在SiO2-K2O图中属高钾钙碱性系列（图4a）。
　　
　　铝饱和指数A/CNK=0.92～1.40，平均1.10（大于1.05），表现为过铝质性质。氧化指数OX为0.63～0.84，平均0.74，反映岩体就位较浅，形成与相对氧化的环境。固结指数SI较低（2.26～13.93），平均8.27，长英指数（FL）和镁铁指数（MF）都较低，平均分别78.09和76.63，说明了岩体形成过程中有幔源物质的参与，对岩浆演化分异产生了影响，造成相关指数异常。在ACF判别图解中，1、6、7、8样品投点落入S型花岗岩投影区，而2、4、5样品投点落入I型花岗岩投影区（图4b），表明呼斯特岩体属混源花岗岩。
　　
　　4  稀土元素特征
　　稀土元素含量及相关参数有如下特点（表2）：稀土总量（Total）149.88-214.32，平均185.45，稀土含量偏低;轻、重稀土比值（LREE/HREE）为8.59-10.59，平均9.84，属轻稀土相对富集，同时也反映了岩石稀土分馏明显。
　　稀土元素分布图为一簇向右倾斜的曲线（图5a），表明呼斯特岩石轻稀土富集型，左侧曲线倾斜度大，反映轻稀土富集度高，右侧曲线较为平缓，说明重稀土分馏程度低。元素组成特点，表明源岩成分基本相同。岩石δEu值为0.29～0.63，均小于1，具有中等-较强的铕负异常，说明岩浆曾发生过分异。稀土元素配分曲线呈下凹中等的V型，稀土配分型式具有同熔型与陆壳改造型过渡的稀土。
　　利用δEu-（La/Yb）N相关图（图5b）投点全部落入壳型区，反映出花岗岩的形成主要以壳源物质为主。
　　
　　5  构造背景分析 　　岩浆岩组合和岩石成分是判定岩石成因和形成环境的重要标志之一。利用岩石化学分析数据进行有关源岩成岩类型判别，在R0-R2多阳离子参数构造判别图（图6）上显示：8件样品中有2件落入板块碰撞前区，2件落入同碰撞期区，2件样品落入板块碰撞晚期区，2件落入造山晚期后区，判别投影图上说明呼斯特花岗岩的形成主要经历板了块碰撞前、同碰撞期及后碰撞3个阶段，与板块构造碰撞造山有着密切关系，其构造背景应为岛弧造山带。
　　在Fw%-Mw%构造判图（图7a）上，大部样点均落入IAG+CAG+CCG区，且多位于后造山区（POG），与岛弧+大陆弧+大陆碰撞带有关。呼斯特岩体已证实是在晚泥盘世北天山洋向伊犁板块俯冲消减的构造-岩浆活动背景下形成的，该时期发生的洋-陆板块碰撞，其结果是碰撞带洋岛或岛弧的形成，可排除大陆弧和大陆碰带构造背景。
　　在利用不同类型花岗岩稀土元素Nb-Y图解（图7b）上，有相关数据的样点全部落入WAG+COLG区内，为火山弧同碰撞花岗岩，反映出岛弧造山带环境。
　　
　　通过对喀英迪铁铜矿床岩石学、岩相学及地球化学等特征分析，矿区侵入岩体是晚泥盆世早期，活动大陆边缘的岛弧带在板块汇聚阶段产生局部拉张形成由地幔衍生的岩浆上升，引起硅铝质地壳部分重熔形成同熔岩浆，再由同熔岩浆产生分离作用形成不同阶段性质的岩浆分别上侵，在上侵的过程中又同时与地壳物质发生熔融作用，产生一系列中酸性、酸性岩浆，在入侵定位时，最终形成以地壳物质为主，混有幔源物质的混源型花岗岩。
　　入侵定位过程中，因岩浆分异和冷凝速度，在垂直岩体系统产生压力差，岩浆分离出的含矿汽水热液沿构造裂隙面及接触部位上侵入地表的碳酸盐沉积盖层，随着温度压力进一步降低，在岩体相对开阔的环境，穿插交代围岩形成蚀变矿化带。
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