西准噶尔塔尔巴哈台-谢米斯台地区火山热液型铜矿床(点)地质及含矿火山岩年代学、地球化学特征

西准噶尔塔尔巴哈台-谢米斯台地区研究和找矿勘探工作十分薄弱,近年来随着谢米斯台铜矿的发现,本项目组陆续发现了喀因德、乌兰浩特、阿依德、巴汗等铜矿点,指示该区具有与火山热液活动有关的铜成矿作用有的潜力。本文对这些矿床(点)开展了地质特征、年代学和地球化学研究显示,区内发育的阿尔木强、谢米斯台铜矿床以及喀因德、乌兰浩特、阿依德、巴汗等铜矿点与火山岩地层密切相关,矿化主要表现为黄铁矿化、孔雀石化,发育绿帘石化、绿泥石化、硅化、碳酸岩化等蚀变,具有火山热液型铜矿特点。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年获得喀因德铜矿点火山岩年龄为455.1±5.4Ma,乌兰浩特铜矿点火山岩年龄为428.6±4.6Ma,阿依德铜矿点火山岩年龄为428.8±7.2Ma,谢米斯台铜矿床火山岩年龄为424.3±4.3Ma,阿尔木强铜矿床火山岩年龄为426.7Ma,巴汗铜矿点火山岩年龄为411.7±4.7Ma,可分为晚奥陶世、中志留世、早泥盆世三个阶段,以中志留世为主。地球化学特征显示晚奥陶世、中志留世、早泥盆世三个阶段的火山岩均形成于岛弧环境;且具有类似的岩浆源区和演化过程;岩浆在上升侵位过程中没有明显的受到外来物质混染。综合地质、年代学和地球化学特征显示,塔尔巴哈台-谢米斯台地区与火山热液有关的铜矿床(点)主要受控于构造背景、地层组合、岩石类型、蚀变、控矿构造等因素,其中中志留世中基性火山岩、与火山机构相关的深部可能存在的次火山岩或浅成侵入岩分布区具有较好的找矿潜力。     

西准噶尔谢米斯台山西缘中志留世火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及构造意义

西准噶尔博什库尔-成吉斯岩浆弧内谢米斯台山西缘沙尔布尔组出露一套安山岩-辉石安山岩组合,通过1∶5万区域地质调查对其中的辉石安山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得年龄为(428.7±2.7)Ma(n=17,MSWD=0.07,95%置信度)。据此确定该辉石安山岩形成于中志留温洛克世霍姆期,为沙尔布尔组年龄时限提供了科学依据,证实博什库尔-成吉斯岩浆弧的岛弧建造起始时间可能至少提前至中志留世,而非晚志留世。     

准噶尔谢米斯台铜矿的发现及意义

近年来,新疆西准噶尔金、铜矿床找矿勘查取得了重大突破,谢米斯台区野外地质工作过程中,发现S24铜矿点.通过地质填图、地球化学扫面和深部地球物理测量,发现S24铜矿点存在火山机构,矿化受火山机构和区域断裂联合控制.地表圈出3个矿化体,发现地球物理异常达地下400 m,火山机构深部可能存在斑岩型矿化.经钻孔验证(孔深350 m),发现地下3层矿化体,估算铜资源量5×104 t.认为S24铜矿点具小型铜矿床规模,将其命名为谢米斯台铜矿.含矿火山岩锆石U-Pb年龄为(422.5±1.9) Ma.谢米斯台铜矿是西准噶尔地区形成于早古生代火山岩型铜矿.     

新疆西准噶尔谢米斯台地区发现早古生代火山岩地层:野外地质学和年代学证据

传统上,新疆西准噶尔谢米斯台地区的火山岩地层被归属为泥盆系-石炭系。这种归属主要依据区域地层对比,缺乏确定的科学依据。本文报道了该区火山岩地层的三条剖面,并对区内出露的主要火山岩类型进行了详细描述。根据火山岩地层中岩石的不整合接触关系、岩石组合及蚀变特征将其分为两套不同时代的火山岩,并提供了代表性火山岩的锆石U-Pb测年结果,提出谢米斯台火山岩的时代(423.6~394.1 Ma)属于晚志留世-早泥盆世而不是中晚泥盆世-石炭纪。晚志留世火山岩主要为安山岩和英安岩,夹少量火山凝灰岩和蚀变砂岩。下泥盆统主要为安山质-英安质火山碎屑岩,夹有大量砂砾岩。该区地层的产状总体南倾构成一个单斜。此外本文探讨了该区火山岩地层的大地构造归属及其时空联系性,认为谢米斯台火山岩是东哈萨克斯坦博什库尔-成吉斯早古生代岩浆弧向东的延伸,可与东西两侧的火山岩地层构成一个连续的晚志留世-早泥盆世火山岩带。     

新疆西准噶尔巴尔鲁克蛇绿岩形成时代及大地构造意义

新疆西准噶尔地区分布多条蛇绿岩带,通过对巴尔鲁克蛇绿岩中2个辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得比较准确的年龄数据512.3±7.2Ma、521.1±2.8Ma。确定了该蛇绿岩的形成时代为晚寒武世;结合混杂岩带内岩石组合特征及其与中—下泥盆统库鲁木迪组为不整合接触,推断该蛇绿混杂岩带与唐巴勒蛇绿岩带及玛依勒蛇绿岩为同一时代、同一构造带产物,就位时代不晚于早泥盆世。     

西准噶尔谢米斯台地区双峰式火山岩的发现及其地质意义

西准噶尔谢米斯台地区是研究准噶尔洋盆构造演化的关键地区,新发现的双峰式火山岩为开展研究提供了直接的载体,对其物质组成特征、岩石地球化学特征和锆石U Pb年代学等进行研究,判别成因机制和大地构造环境,对恢复造山带大地构造格局有着重要的意义。本次研究获得如下认识：该套双峰式火山岩为碱性玄武岩-钙碱性流纹岩组合,流纹岩LA ICP MS锆石U Pb年龄(4318±23) Ma;玄武岩来源于俯冲流体交代的地幔部分熔融,流纹岩来源于地壳物质的部分熔融;双峰式火山岩形成于早志留世弧后盆地初始演化阶段;结合前人的研究成果,认为西准噶尔谢米斯台地区在早古生代存在完整的沟-弧-盆体系。     

西准噶尔谢米斯台西段花岗岩年代学、地球化学、锆石Lu-Hf同位素特征及大地构造意义

西准噶尔谢米斯台花岗岩研究程度偏低, 运用锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、地球化学及锆石Lu-Hf同位素方法研究西准谢米斯台西段地区花岗岩, 结果表明: 谢米斯台岩体(427.6±2.3 Ma)和哈勒盖特希岩体(428.6±2.5 Ma)均形成于中志留世; 谢米斯台碱长花岗岩地球化学特征类似于Ⅰ型花岗岩, 哈勒盖特希碱长花岗岩地球化学特征类似于A型花岗岩; 锆石Hf同位素组成较均一, ε_Hf(t)=12.4~14.5, 二阶段模式年龄t_DM2变化范围在497~603 Ma之间, Ⅰ型花岗岩和A₂型花岗岩可能形成于后碰撞阶段的挤压-伸展转变期, 是中志留世额尔齐斯-斋桑洋壳向南俯冲至波谢库尔-成吉斯火山弧底部, 俯冲板片与岛弧底部岩石圈之间剪切带的物质发生变形、变质及部分熔融作用, 使得由亏损地幔形成不久的年轻地壳(由洋壳和岛弧组成)发生部分熔融形成的长英质岩浆经进一步分离结晶作用形成分异Ⅰ型花岗岩和高温、缺水A₂型花岗岩, A₂型花岗岩较Ⅰ型花岗岩分离结晶程度高.      

新疆西准噶尔谢米斯台一带志留纪流纹岩地球化学特征及构造意义

谢米斯台一带志留纪火山岩主要为一套中酸性火山岩及其火山碎屑岩建造,流纹岩大面积出露,具有高Si(SiO_270.53%)、低镁(MgO=0.12%~0.58%)、富K贫Na(Na_2O=1.71%~4.45%,K_2O=4.21%~5.72%,Na_2O/K_2O=0.38~0.91)、富Al贫Ca(Al_2O_3=11.04%~15.2%,CaO=0.3%~1.94%)等特征,大离子亲石元素(LILE)相对富集,高场强元素(HFSE)相对亏损,Eu具有弱—中等的负异常,且Nb/La、Ti/Y比值较低,Hf/Ta、La/Ta、La/Yb、Ta/Yb等比值均较高,显示具典型岛弧火山岩地球化学特征。结合区域构造演化特征,推测在谢米斯台一带,准噶尔洋在志留纪开始进入强烈的俯冲消减作用,在壳幔结合部位可能俯冲板片与富集地幔局部熔融引起下地壳物质大规模的部分熔融或重熔,经历了一定程度的分离结晶和大量地壳物质的混染形成的酸性岩浆喷发形成流纹岩,是陆壳垂向增生的一个主要阶段。早古生代晚期,谢米斯台地区处于萨吾尔复合岛弧的南部边缘岛弧环境。     

西准噶尔谢米斯台山中段晚石炭世A型花岗岩地球化学特征及岩石成因

西准噶尔谢米斯台山中段发育大量晚石炭世A型花岗岩, 岩性主要为石英正长岩-正长花岗岩-正长花岗斑岩-二长花岗岩。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年, 获得正长花岗斑岩、石英正长岩、正长花岗岩和二长花岗岩年龄加权平均值分别为301.7±2.5 Ma、302.1±3.6 Ma、301.6±3.1 Ma和305.3±2.5 Ma。岩石属高钾钙碱性和钾玄岩系列, 具有高硅、富碱、过铝质、贫钙、低镁、高TFeO/MgO值(>3.45)等特征, 同时岩石相对富集轻稀土元素(Eu除外)和大离子亲石元素(Rb、K), 相对亏损Ba、Nb、Ta元素, 强烈亏损Sr、P、Ti元素, 与典型铝质A型花岗岩特征一致。岩石εHf(t)均为正值(8.93~14.82, 平均12.64), 二阶段模式年龄(正长花岗岩平均452.01 Ma、二长花岗岩平均565.17 Ma)与形成年龄相近。认为该地区A型花岗岩形成于后碰撞伸展背景, 由于软流圈上涌, 诱发了俯冲流体交代过的下地壳发生部分熔融, 岩浆演化过程中经历了斜长石、辉石、磷灰石、榍石等矿物的结晶分异, 并在岩浆活动初期具有火山弧印迹(A2型), 随着板内进一步伸展, 出现了板内裂谷特征(A1型), 为区域地质演化提供了新的依据。     

新疆西准噶尔业姆奇花岗岩体形成时代及其构造意义

对新疆西准噶尔南部地区与早古生代蛇绿岩紧密伴生的业姆奇花岗岩体岩石学、岩石地球化学、同位素年代学进行研究,认为业姆奇花岗岩为低钾(拉斑)系列,岩石地球化学特征具板内靠近岛弧区域特征。通过对二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得比较准确的年龄数据539.7±2.6Ma,表明其形成时代为早寒武世,该侵入岩作为西准噶尔地区最老的岩浆活动产物,代表了在诺丁尼亚统一大陆形成之后早期裂解阶段古洋盆初期的地质记录。     

新疆西准噶尔玛依勒蛇绿岩中镁铁-超镁铁质岩的地球化学、年代学及其地质意义

玛依勒蛇绿岩出露于玛依勒蛇绿混杂岩带中,该带位于西准噶尔造山带西南缘,是区内规模较大的一条蛇绿混杂岩带,蛇绿岩中镁铁-超镁铁质岩研究对探讨古亚洲洋古生代构造演化具有重要意义。本文选取玛依勒蛇绿岩中的镁铁-超镁铁质岩进行系统的岩石学、地球化学和年代学研究。结果表明,玛依勒蛇绿混杂岩中超镁铁质岩以富集Al_2O_3、CaO为特征,TiO_2含量与俯冲带之上地幔橄榄岩中含量相当,稀土配分曲线为轻稀土富集型,微量元素受蚀变作用影响,呈现出两种不同的曲线特征。镁铁质岩石可分为两组:I组镁铁质岩具有高MgO、低Al_2O_3,LREE轻微富集,富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta的特征,形成于消减带相关的岛弧环境;Ⅱ组镁铁质岩具有富碱、TiO_2,且呈LREE显著富集的右倾稀土配分曲线特征,富集大离子亲石元素,Nb、Ta正异常特征,代表了洋盆中海山或洋岛的残片。I组镁铁质岩中两个辉长岩岩块的LA-ICP-MS锆石UPb年龄分别为512.1±7.2Ma(MSWD=0.014)和531±12Ma(MSWD=0.17),与巴尔鲁克蛇绿岩、唐巴勒蛇绿岩中镁铁质岩岩块获得的锆石U-Pb年龄相吻合,且这三条蛇绿岩都具有SSZ型蛇绿岩的地球化学特征,可能为不同环境下同一洋盆的演化产物。     

西准噶尔谢米斯台山中段I型花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素、地球化学特征及构造意义

在西准噶尔谢米斯台中段吉根泰一带原华里西中期花岗岩中解体出一套晚泥盆世花岗岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为364.0±6.0Ma,为该地区首次发现的晚泥盆世花岗岩。岩性为含角闪石石英二长岩和含角闪石二长闪长岩,岩石具有较低的TiO₂含量（0.49%~0.54%）和较高的Al₂O₃含量（16.09%~16.74%）,全碱含量较高（7.07%~8.52%）,且具有富钠的特征;稀土元素配分曲线呈先陡后缓的右倾式,富集大离子亲石元素Ba、K、Sr和高场强元素Zr、Hf、Sm,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti。岩石具有正的ε_Hf（t）值（6.09~12.91）。岩石地球化学和矿物学特征表明,岩体为岛弧型I型花岗岩,可能来源于俯冲板片与岛弧底部岩石圈之间剪切带物质的部分熔融,并在上升过程中受到上地壳的混染。该地区晚泥盆世岛弧型I型花岗岩的发现,将前人认为的该区域古生代以来洋盆阶段、俯冲增生阶段和后碰撞3个阶段在时间上有序衔接。     

新疆东准噶尔阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带中辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带位于新疆东准噶尔,记录了古亚洲洋演化。对蛇绿构造混杂岩带中的辉长岩进行主量、微量、稀土元素及LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析,发现辉长岩的原始岩浆来源于亏损地幔与大陆地壳之间,同时受到后期地壳物质的混染作用或来自消减残片的流体交代。锆石年龄为514.3±3.7Ma,推测阿尔曼泰蛇绿构造混杂岩带形成时代为中寒武世—早奥陶世。     

新疆西准噶尔达拉布特构造带铝质 A型花岗岩的地球化学研究

新疆西准噶尔沿达拉布特构造带出露几个主要由碱长花岗岩组成的花岗岩基(包括庙儿沟、阿克巴斯套、克拉玛依及红山等岩体)。岩石学和元素地球化学研究表明,碱长花岗岩属于典型的铝质A型花岗岩,其10000×Ga A/l比值大。锆石的LAI-CPMS UP-b定年结果证实它们的形成时代均为～300Ma,与东准噶尔的碱性花岗岩体的侵位年龄一致。这些碱长花岗岩在成因类型上属A2型,形成于后碰撞的张性环境中。花岗岩的Nεd(t)= 6.42～ 7.46,但众多地质地球化学特征显示它们不是直接来源于亏损地幔,而更可能是由洋壳和岛弧建造组成的年轻地壳部分熔融形成的花岗闪长质岩浆再经过分离结晶作用的产物。     

新疆西准噶尔沙勒克腾地区花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其对后碰撞构造环境的约束

以西准噶尔白杨河上游沙勒克腾山及周缘花岗岩为研究对象,在地质调查的基础上,进行岩石学、锆石U-Pb年龄、岩石地球化学特征研究,探讨其形成时代及构造背景。西准噶尔白杨河上游沙勒克腾山及周缘花岗岩可划分为沙勒克腾、查干恩干、阿拉乔古、坦子不拉克4个序列,各序列岩石组合分别为花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩,碱长花岗岩、正长花岗岩,闪长玢岩、闪长岩、石英闪长玢岩,二长花岗斑岩、花岗斑岩。沙勒克腾序列锆石U-Pb年龄为302.1±1.4 Ma(n=26,MSWD=1.5),形成时代为晚石炭世;具有低硅(SiO2=68.07%~70.49%)、贫碱(K2O+Na2O=7.23%~8.18%)、富铝(Al2O3=14.12%~15.69%)、富钛(TiO2含量0.43%~0.48%)、富钙(CaO含量1.71%~3.31%)特征;相对亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti,富集Zr、Hf。查干恩干序列锆石U-Pb年龄为296.7±2.1 Ma(n=26,MSWD=0.41),形成时代为早二叠世早期;具有相对高硅(SiO2=74.21%~74.37%),富碱(K2O+Na2O=8.84%~9.19%)、富铝(Al2O3=12.59%~12.85%),低钛(TiO2=0.19%~0.22%)、低钙(CaO=0.64%~1.24%)特征;稀土元素含量低,亏损Sm、Tb、Y、Yb、Lu、Sr,富集Zr、Hf。沙勒克腾序列、查干恩干序列、阿拉乔古序列、坦子不拉克序列分别属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩、准铝质碱性高分异I型花岗岩、弱过铝质碱性I型花岗岩、S型花岗岩。研究表明,白杨河上游库勒克腾山及周缘花岗岩形成于后碰撞环境挤压应力体制向伸展应力体制转换期,查干恩干序列的侵位标志着区域应力体制进入伸展阶段,进而限定研究区进入伸展应力体制的时限应不晚于296.7±2.1 Ma,为西准噶尔地区晚石炭世—早二叠世后碰撞构造研究提供了新的依据。     

新疆西准噶尔朱鲁木特A型花岗岩年代学、地球化学及岩石成因

西准噶尔乃至整个北疆地区广泛发育晚古生代后碰撞花岗岩类。朱鲁木特岩体作为一个典型的代表,岩石类型主要为碱长花岗斑岩,是认识西准噶尔北部花岗岩岩石成因及构造—岩浆演化的关键。本文对朱鲁木特岩体进行高精度锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,获得碱长花岗斑岩的加权平均~(206)Pb/~(238)U年龄为(299±1)Ma(n=11,MSWD=0.96),其形成于早二叠世。岩石地球化学研究表明,碱长花岗斑岩具有高硅(69.68%～74.38%),富碱(Na_2O+K_2O:8.94%～9.21%),低钛(Ti O_2:0.21%～0.42%),贫钙(0.34%～1.24%)的特征,均属弱过铝质(A/CNK:1.02～1.10)及高钾钙碱性—钾玄岩系列。岩石富集Rb、Th、K等大离子亲石元素及高场强元素(Zr、Hf),而强烈亏损Ba、Sr、P、Ti等,稀土配分曲线呈右倾"V"字型,属典型的铝质A型花岗岩。依据微量元素比值及相关判别图,朱鲁木特碱长花岗斑岩在成因类型上属于A2型,形成于后碰撞的张性环境中,软流圈上涌使年轻的地幔来源物质组成的下地壳发生部分熔融。     

新疆西准噶尔接特布调A型花岗岩年代学、地球化学及岩石成因

西准噶尔乃至整个北疆地区广泛发育晚古生代后碰撞花岗岩类。接特布调岩体作为一个典型的代表, 岩石类型主要有中粗粒二长花岗岩和正长花岗岩, 是认识西准噶尔花岗岩岩石成因及构造-岩浆演化的关键。本文对接特布调岩体进行高精度锆石LA-ICP-MS U-Pb测年, 获得二长花岗岩和正长花岗岩的加权平均206Pb/238U年龄分别为(287±9) Ma(n=10, MSWD=0.92)和(278±3) Ma(n=14, MSWD=0.43), 确定其形成于早二叠世, 属于300 Ma前后准噶尔周边地区后碰撞岩浆活动的产物。岩石地球化学研究表明, 前人认为的接特布调I型花岗岩应归属于A型花岗岩。正长花岗岩具有高硅(SiO2: 76.11%~76.82%), 富碱(Na2O+K2O: 8.47%~8.49%), 低钛(TiO2: 0.04%~0.05%), 贫钙(CaO: 0.36%~0.42%)的特征。二长花岗岩与其类似, 高硅(SiO2: 68.35%~71.80%), 富碱(Na2O+K2O: 6.80%~7.86%), 低钛和钙(TiO2: 0.29%~0.82%, CaO: 1.76%~2.87%), 均属于准铝质或弱过铝质(ACNK: 0.98~1.09)高钾钙碱性系列。正长花岗岩相对于二长花岗岩具有相对较低的稀土元素总量(ΣREE)(分别为23.8×10-6~49.3×10-6, 95.23×10-6~222.2×10-6), 并具有明显的负Eu异常(Eu/Eu*分别为0.01~0.02, 0.57~0.72), 另外, 正长花岗岩相对二长花岗岩明显地富集大离子亲石元素(Rb、Th、K)及高场强元素(Zr、Hf、Nb), 而强烈亏损Ba、Sr、Eu、Ti等, 具有较高的10000Ga/Al比值(>2.44)。依据微量元素比值及相关判别图, 可将接特布调花岗岩体进一步细分为A1型和A2型。接特布调岩体就位于后碰撞环境, 来源于由年轻的地幔来源物质组成的下地壳。在后碰撞岩浆活动的初期, 年轻的下地壳部分熔融形成具有岛弧印迹的A2型二长花岗岩岩浆, 随着岩石圈进一步伸展, 可能在局部出现类似裂谷的环境, 即形成显示裂谷特征的A1型正长花岗岩岩浆。