天山石炭纪火山岩系中含有富Nb岛弧玄武岩吗?

中国西北部天山石炭纪—早二叠世裂谷火山作用代表了一个新近被认可的大火成岩省。有人认为,在天山石炭纪火山岩系中发育有富Nb岛弧玄武岩、埃达克岩和高镁安山岩组合。然而,该岩石组合具有与典型富Nb岛弧玄武岩、埃达克岩和高镁安山岩不同的化学和同位素特点,表明其并非是岛弧岩石组合。这一推断的岛弧岩石组合实际上是大陆板内火山岩组合,由未遭受地壳混染、受到地壳轻微混染和遭受地壳强烈混染的大陆火山岩组成。     

新疆北部的两类埃达克岩

新疆北部有两类埃达克岩,一是俯冲型,形成于早、中泥盆世-早石炭世晚期（≥320Ma）,包括了埃达克岩、富Nb玄武岩、高（富）Mg安山岩。第二类埃达克岩是底侵型,形成于中晚二叠世（≤280Ma）。第一类埃达克岩分布于西天山的阿拉套山、博罗科努山,中天山的骆驼沟和巴仑台,东天山的土屋-延东,阿尔泰山陆缘南富蕴-青河南,准噶尔盆地中部陆梁,克拉玛依等地。在阿尔泰陆缘南,苦橄岩与埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩密切组合。第二类埃达克岩分布于西天山的阿吾拉勒山和东天山的三岔口,未发现富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩组合。俯冲型埃达克岩、富Nb玄武岩和高（富）Mg安山岩的高Sr低Y、Yb、富Eu及高εNd（t）（＋1．5～＋10．0）,低（^87Sr／^86Sr）;（〈0．7070）的同位素组成,均一致表明其源区物质为洋壳板片,部分为地幔楔、弧前棱柱,产于岛弧环境;而底侵型埃达克岩源于底侵的幔源玄武质物质,形成于后造山环境。两类埃达克岩及其组合岩石的地质及地球化学特点,展示了中亚型造山在本区晚古生代陆壳增生作用的多样性：在增生构造过程上,有洋壳板片的斜俯冲、俯冲板片的撕裂、板片窗、俯冲剥蚀及玄武质物质的底侵作用等;在增生方向上,有洋壳板片的侧向斜俯冲,也有玄武质物质垂向上底侵于壳-幔边界;在增生物质上,有洋壳板片、地幔楔、受地幔楔混染的洋壳板片熔体,弧前棱柱、地幔楔受板片熔体交代后形成熔体及底侵的幔源玄武质物质。与两类埃达克岩有关,尤其是第一类埃达克岩及其组合岩石,在本区广泛发育了Cu、Au成矿作用,其中部分达到大型-超大型规模。因此．对埃达克岩及其组合岩石的识别及相关Cu、Au成矿作用的找矿勘探应予以足够重视。     

阿尔泰喀纳斯早泥盆纪钾质富镁英安岩:俯冲沉积物熔体交代

阿尔泰造山带喀纳斯地区出露一套钾质富镁英安岩,锆石U-Pb定年显示其形成于早泥盆世(411±4 Ma)。该套英安岩富SiO_2(64.71～67.77 wt%),MgO(3.28～3.53 wt%)和K_2O(2.12～2.75 wt%),贫Na_2O(1.70～1.85wt%),K_2O/Na_2O比值介于(1.20～1.53),具较高的Al_2O_3(14.12～15.33 wt%)和较低的CaO(1.12～1.28 wt%),ASI指数1.8,显示过铝质钙碱性岩浆系列特征,明显不同于初始的高镁安山质岩浆。样品具有中等的Cr(134×10~(-6)～153×10~(-6))、Co(17.47×10~(-6)～18.65×10~(-6))、Ni(71.64×10~(-6)～80.76×10~(-6))含量,富集大离子亲石元素Rb、K和高场强元素U、Th、Pb及LREE,发育Sr、Ba及TNT(Ta、Nb、Ti)负异常,显示俯冲带岩浆岩地球化学特征。其高的Mg~#(51.71～52.47)和低的ε_(Nd)(t)值(-4.6～-4.2)说明该套火山岩可能来自遭受强烈交代作用的地幔楔部分熔融。样品具有较高的Ba/La、Pb/La比值和较低的Th/Yb、Nb/Y比值,显示地幔交代作用以俯冲沉积物熔体的交代作用为主。以上地球化学特征说明,喀纳斯钾质富镁英安岩可能主要是受俯冲沉积物熔体交代的上覆地幔橄榄岩部分熔融的产物,阿尔泰泥盆纪处于俯冲作用相关的活动大陆边缘构造环境。此外,该套火山岩的形成时代制约了其下覆的哈巴河群沉积上限,显示哈巴河群沉积于早泥盆世之前。     

黄岩海山链俯冲与吕宋岛斑岩铜金成矿

菲律宾吕宋岛上约5Ma以来的斑岩铜金矿床主要集中在北部的Baguio和Mankayan地区,它们在时空上与黄岩海山链密切相关。1907~2013年间的地震数据表明,在吕宋岛中部(16°N)附近存在地震稀疏带。吕宋岛上的斑岩铜金矿床分布在该地震稀疏带的两侧。收集到的相应时期埃达克岩的Sr/Y-(La/Yb)N、Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图解表明,这些埃达克岩几乎都是洋壳部分熔融形成的。与吕宋岛北部侵入型埃达克岩相比,位于16°N附近的埃达克岩具有更高的Sr含量,这可能与南海古扩张脊俯冲撕裂形成的板片窗有关。斜长石是辉长岩的主要矿物之一,因此,撕裂的洋壳边缘的辉长岩层部分熔融,形成具有更高Sr含量的埃达克质岩浆。而位于吕宋岛南部Bataan弧中的埃达克质火山岩,可能是在南海古扩张脊俯冲之前形成的。根据已发表的斑岩铜金矿床数据,Mankayan地区的成矿年龄在约3.5~1.4Ma,Baguio地区的成矿年龄在约3.1~0.5Ma之间,有从北向南变年轻的趋势,这与黄岩海山链沿马尼拉海沟向南迁移一致。此外,吕宋岛北部Mt.Cagua到Baguio之间存在一个延伸了220km的第四纪火山活动的空隙,该区域大部分火山已经在中新世停止活动。这可能是黄岩海山链的俯冲使得俯冲倾角逐渐变缓、挤压加强而导致的。同时期的斑岩铜矿床正好分布在这一火山空隙中,是俯冲洋壳部分熔融的产物。     

新疆哈密土屋铜矿床地质和地球化学特征

土屋铜矿床是我国近年来发现的特大型斑岩铜矿床,其独特矿床地质背景和矿床规模已经引起国内外地质学界和矿业界的广泛关注;本文详细叙述该矿床的地质背景,对矿床的地质、地球化学特征进行系统研究和总结,对矿床的成矿作用动力学过程进行探讨。研究表明,该矿床成矿物质具有深部来源特征,而岩浆在侵位过程中受到上地壳物质一定程度的混染;成矿流体以岩浆水为主,天水和岩浆水的混合仅为少量;石英流体包裹体均一温度较低,但盐度较高;含矿斑岩体是多次脉动式侵位的,成岩时代主要集中于早石炭世(367～358 Ma);成矿时代为晚于成岩时代(347.3±2.1 Ma～322.7±3 Ma)。     

Triassic Nb-enriched basalts, magnesian andesites, and adakites of the Qiangtang terrane (Central Tibet): evidence for metasomatism by slab-derived melts in the mantle wedge

New chronological, geochemical, and isotopic data are reported for Triassic (219–236 Ma) adakite-magnesian andesite-Nb-enriched basaltic rock associations from the Tuotuohe area, central Qiangtang terrane. The adakites and magnesian andesites are characterized by high Sr/Y (25–45), La/Yb (14–42) and Na₂O/K₂O (12–49) ratios, high Al₂O₃ (15.34–18.28 wt%) and moderate to high Sr concentrations (220–498 ppm) and ε_ND (t) (+0.86 to +1.21) values. Low enrichments of Th, Rb relative to Nb, and subequal normalized Nb and La contents, and enrichments of light rare earth elements combine to distinguish a group of Nb-enriched basaltic rocks (NEBs). They have positive ε_ND (t) (+2.57 to +5.16) values. Positive correlations between Th, La and Nb and an absence of negative Nb anomalies on mantle normalized plots indicate the NEBs are products of a mantle source metasomatized by a slab melt rather than by hydrous fluids. A continuous compositional variation between adakites and magnesian andesites confirms slab melt interaction with mantle peridotite. The spatial association of the NEBs with adakites and magnesian andesites define an “adakitic metasomatic volcanic series” recognized in many demonstrably subduction-related environments (e.g., Mindanao arc, Philippines; Kamchatka arc, Russia; and southern Baja California arc, Mexico). The age of the Touhuohe suite, and its correlation with Triassic NEB to the north indicates that volcanism derived from subduction-modified mantle was abundant prior to 220 Ma in the central Qiangtang terrane.     

新疆吐哈盆地南缘铜矿带含矿斑岩的地球化学及形成环境

吐哈盆地南缘斑岩铜矿带位于中亚造山带东天山的中段。研究表明该铜矿带含矿斑岩的形成时代可分早石炭世和晚石炭世-早二叠世两期,前者以土屋-延东含矿斜长花岗斑岩为例,形成于与洋壳俯冲有关的岛弧环境,后者以赤湖和三岔口斜长花岗斑岩为例,形成于同碰撞造山的中-晚期。主量、微量元素和Sr—Nd同位素地球化学数据表明,吐哈盆地南缘铜矿带大多数斑岩具有钙碱性和岛弧花岗岩的特征,初始锶比值一般小于0．7046,εNd（t）值为5．3—7．6,反映成岩物质的深源性;进一步可将斑岩划分为埃达克岩和非埃达克岩,其中延东-土屋和三岔口含矿斑岩具有埃达克岩的特征,而赤湖、灵龙、卡拉塔格和垅西矿化斑岩和成矿后斑岩不具埃迭克岩特征。埃迭克岩成因有两种：土屋-延东埃迭克岩为洋壳板片熔融成因,三岔口埃达克岩为加厚下地壳的熔融成因。土屋-延东洋壳熔融埃达克岩的确定,进一步肯定了晚古生代石炭纪吐哈盆地南缘的岛弧环境。研究表明侵位于中亚造山带晚古生代岛弧环境和洋壳熔融成因的埃达克岩最有利于形成大型斑岩铜矿。     

The adakite connection of the Tuwu–Yandong copper porphyry belt, eastern Tianshan, NW China: trace element and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry

The Tuwu–Yandong porphyry copper belt lies in the eastern Tianshan mountains, eastern section of the Central Asian orogenic belt. The copper mineralization is mainly hosted in plagiogranite porphyries intruded into early Carboniferous volcanic rocks of the Paleozoic Dananhu island arc between the Tarim and Siberian plates. The plagiogranite porphyries have contents of 65–73 wt% SiO₂, 14–17 wt% Al₂O₃, 0.9–2.2 wt% MgO, 3–16 ppm Y, 0.4–1.40 ppm Yb, 347–920 ppm Sr, and positive Eu anomalies. The rocks also exhibit positive ɛ _Nd(t) values (+5.0 to +9.4) and low initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values (0.70316–0.70378). Such features are similar to those of adakites derived from partial melting of a subduction-related oceanic slab. The mineralization age is early Carboniferous (350–320 Ma), which is close to that of the porphyries. The close relationship between the Cu mineralization and the porphyry is also indicated by their similar Sr-Nd-Pb isotopic compositions. We suggest that the copper porphyry (magma) system in the Dananhu island arc was formed by direct melting of an obliquely subducting early Carboniferous oceanic slab.     

埃达克质岩与Cu-Au成矿作用关系的初步探讨

近来的研究发现,埃达克质岩与Au、Cu、Mo等浅成低温热液矿床及斑岩矿床有密切的关系。我们的研究表明：(1)我国的斑岩铜矿大多与埃达克质岩有关,如德兴、沙溪、多宝山、乌奴格吐山和新近发现的东疆土屋斑岩铜矿等,有些被划归与富碱侵入岩或A型花岗岩有关的斑岩铜矿,如玉龙,也具有埃达克质岩的地球化学特征;(2)华北地区的Au矿床大多与埃达克质岩有关,最典型的如胶东和小秦岭;(3)长江中下游地区的Cu、Au、Mo矿床的岩浆岩大多为埃达克质岩。埃达克质岩与成矿作用之所以密切相关,其原因在于它们在地壳深部形成的条件和环境类似,这就为Au、Cu、Mo等的找矿开辟了一个新的思路。埃达克质岩浆是玄武质岩石在高压、高温和含水条件下熔融形成的,上述条件有利于Cu、Au、Mo等金属元素溶解进入熔体。关于找矿方向,文中指出3点：(1)埃达克质岩发育的地区可能是矿床聚集的地区;(2)与消减作用有关的埃达克岩更有利于成矿元素的富集,对于中国来说,晚元古宙-古生代的古亚洲洋造山带内消减作用广泛发育,有巨大的找矿前景;(3)找矿工作应围绕埃达克质岩体及周围地质体进行。     

新疆哈密土屋铜矿床地质和地球化学特征

土屋铜矿床是我国近年来发现的特大型斑岩铜矿床,其独特矿床地质背景和矿床规模已经引起国内外地质学界和矿业界的广泛关注; 本文详细叙述该矿床的地质背景,对矿床的地质、地球化学特征进行系统研究和总结,对矿床的成矿作用动力学过程进行探讨。研究表明,该矿床成矿物质具有深部来源特征,而岩浆在侵位过程中受到上地壳物质一定程度的混染; 成矿流体以岩浆水为主,天水和岩浆水的混合仅为少量; 石英流体包裹体均一温度较低,但盐度较高; 含矿斑岩体是多次脉动式侵位的,成岩时代主要集中于早石炭世（367～358Ma）; 成矿时代为晚于成岩时代（347.3±2.1 Ma～322.7±3 Ma）。     

鄂东南地区阮家湾和犀牛山花岗闪长岩的时代、成因及成矿和找矿意义

阮家湾花岗闪长岩和犀牛山花岗闪长斑岩位于鄂东南矿集区东南缘,前者产有鄂东南地区最大的矽卡岩型钨-铜-钼矿床,而后者迄今仅发现有斑岩型铜矿化点.本文对阮家湾花岗闪长岩和犀牛山花岗闪长斑岩开展了系统的锆石U-Pb年代学、元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成的研究,以深入讨论这些岩体的岩石成因及其成矿和找矿意义.锆石U-Pb定年结果表明,阮家湾花岗闪长岩和犀牛山花岗闪长斑岩的侵位年龄分别为143±1Ma和147±1Ma( 1σ),是鄂东南地区最老的含钨-铜-钼矿化侵入岩.阮家湾花岗闪长岩和犀牛山花岗闪长斑岩均为高钾钙碱性岩体,富集Rb、Ba、Th和La等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta和Zr等高场强元素.岩石具有Sr含量高(分别为681 × 10-6 ～874×10-6和575×10-6 ～687×10-6)、Y含量低(分别为12.0×10-6 ～ 17.4×10-6和9.7×10-6～14.0×10-6)、Sr/Y比值大(分别为39 ～ 61和47 ～ 62)、轻重稀土分馏强烈(Yb含量分别为0.90×10-6～1.49×10-6和0.62 × 10-6 ～1.01×10-6;La/Yb比值分别为42 ～ 54和48 ～ 60)等特点.全岩Sr-Nd同位素分析和锆石Hf同位素分析结果表明,阮家湾花岗闪长岩的(87Sr/86Sr)i为0.7062 ～0.7063,εNd(t)为-5.8 ～-6.2,εHf(t)为-12.0～ -6.8;犀牛山花岗闪长斑岩的(87Sr/86 Sr)i为～0.7065,εNd(t)为-5.6～ -6.5.元素和同位素地球化学特征表明,阮家湾花岗闪长岩和犀牛山花岗闪长斑岩是由富集地幔部分熔融形成的岩浆同化混染下地壳物质并发生分离结晶作用的产物.矿物组合及矿物化学组成表明,阮家湾钨铜钼矿床的含矿岩体具有更低的氧逸度和更多的地壳物质混染,而犀牛山花岗闪长斑岩则具有较高的氧逸度(以出现岩浆硬石膏为标志).另外,犀牛山岩体中挥发份的含量与鄂东南地区最大的斑岩-矽卡岩型铜矿——铜山口矿床的含矿岩体类似,表明有利于斑岩型铜矿床的形成.犀牛山岩体内部斑岩型铜矿点和铁帽发育,进一步说明犀牛山岩体具有较大的斑岩型铜矿床找矿潜力,在今后的找矿工作中应给予关注.