达巴特矿区(次)火山岩
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发布时间：2022-04-24 13:45
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时间：2022-04-26 20:13
（一）岩石特征
1.英安斑岩
达巴特矿区的英安斑岩出露于椭圆形火山机构东南侧（图2-9），呈蘑菇帽状喷发不整合于中、上泥盆统凝灰质砂岩之上（见图2-4），柱状节理极为发育，具陆相火山岩喷发特征，其次火山岩相有花岗斑岩流纹斑岩以及近喷出相凝灰熔结角砾岩。
岩石呈现灰绿色，具斑状结构，斑晶为斜长石及少量钾长石、石英和角闪石等。斜长石：无色，自形-半自形柱状、板状，多被鳞片状绢云母-水白云母集合体或黝帘石集合体交代，偶见中长石环带结构，含量10%～12%；钾长石：自形—半自形板状、柱状，部分被蠕虫状石英交代呈文象结构，含量5%；石英：不规则锯齿状，含量为2%；角闪石：熔蚀长柱状及不规则残留状，前者为暗灰色，已完全被绿帘石、黝帘石、钠长石集合体取代，见明显的富铁质暗化边柱状轮廓，后者为绿色，具多色性，见一组微细角闪石解理，多被叶绿泥石交代，含量为2%～5%；黑云母：浅褐色，见完全解理，已完全被绢云母交代，含量约为1%。
2.次火山岩
达巴特矿区次火山岩出露于矿区中部，侵入于上泥盆统托斯库尔他乌组的凝灰岩和凝灰质砂岩中，岩性自北西向南东依次为花岗斑岩、流纹斑岩和流纹质凝灰角砾岩，这些次火山岩组成了一个椭圆形火山机构（王核等，2000a），该椭圆形火山机构的长轴长1800m左右，短轴长200～500m，面积约0.6km2，长轴走向295°，倾向北东，倾角70°～86°。
3.花岗斑岩
位于椭圆形火山机构的西北部，岩石具斑状结构，斑晶粒度较粗，一般在3～7mm之间，斑晶成分为石英、斜长石和钾长石以及少量黑云母。石英：熔蚀圆形，边部呈不规则状，个别见裂纹，含量8%～10%；斜长石：主要为更长石，个别为中长石，自形—半自形板状，无色，见聚片双晶、卡钠联晶，多数边部或局部被石英、绢云母交代，个别完全绢云母化，含量为10%～12%；钾长石：主要为微斜长石，少量为显微条纹长石，表面常见白色、褐色分解物，呈半自形宽板状，不同程度地被绢云母、白云母和石英交代，含量10%～15%；黑云母：片状，褐色，多被绿泥石交代，含量1%～2%。
图2-9 达巴特铜钼矿区次火山岩及矿床地质图
基质为细粒花岗结构，局部具花斑结构。主要成分为石英、斜长石和绢云母。岩石普遍具绿帘石化、硅化、萤石化及黄铁绢英岩化，局部见电气石化，表现为一种高温热液蚀变特征，在此段中，偶尔见到细脉状孔雀石化分布于岩石裂隙中及接触带上。岩体边部常见自爆和隐爆角砾岩。
4.流纹斑岩
位于椭圆形火山机构的中部。岩石呈斑状结构，斑晶成分为石英、更长石、钾长石和角闪石等，斑晶粒度在2～3mm间。石英：为无色，多为碎裂晶，个别呈港湾状，含量3%～5%；更长石：自形—半自形板状，单个斑晶或聚斑晶，常见裂纹，聚片双晶发育，含量5%～10%；钾长石：无色或褐色，半自形—自形宽板、板状及不规则状，个别见有不完整的聚片双晶或微条纹，部分被绢云母及白云母交代，含量5%～8%；角闪石：半自形长柱状，见黑云母化。
基质由显微他形粒状石英、显微长条状长石、水白云母、高岭石和绢云母组成，显微粒状石英与显微长条状长石镶嵌呈显微霏细结构，定向分布，构成流纹构造，含量60%～65%；次生石英、水白云母、高岭石、绢云母交代基质中的长石，呈蠕虫状团块和准文象结构，含量约15%。
岩石自碎裂作用较强，微裂隙发育，沿微裂隙见孔雀石脉、石英-萤石脉、孔雀石-黄铁矿-石英脉、石英-白云母（绢云母）脉及石英细脉，上述矿物组合有时呈团块状不均匀分布于岩体中。
5.流纹质凝灰角砾岩
位于椭圆形火山机构的东南部。岩石呈土红色—灰白色，凝灰结构，流纹构造和角砾状构造，由大量玻屑、晶屑和角砾组成。晶屑主要为钾长石、石英和斜长石。石英晶屑有明显熔蚀现象。角砾约5%～15%，呈棱角状和次棱角状，角砾成分复杂，主要由流纹岩、熔岩、凝灰岩和英安岩等组成，砾径2～5mm，具有方向性，长轴方向与流纹流线一致。
（二）岩石地球化学特征
1.常量元素
本次研究选取了达巴特矿区出露的比较新鲜的英安岩和花岗斑岩，对同一样品进行了系统的常量元素、微量元素及稀土元素配套分析。测试工作在国家地质实验测试中心实验室测定。常量元素采用熔片XRF方法在X荧光光谱仪（3080E）上完成，其中FeO采用容量滴定法，CO2用电导法，H2O+用重量法分析。稀土元素样品用Na2O2熔融，经分离富集后用ICP-MS测定。Sc，V，Cr，Co，Ni，Cu，Zn，Rb，Sr，Zr，Nb，Ba，Hf，Ta，U，Th，Pb，Ga，Be，W，Cs，Mo，Li样品经Na2O2熔融后，水提酸化，用ICP-MS测定。分析结果见表2-3。
由表2-3可以看出，达巴特英安岩各样品氧化物的总量为99.50%～100.15%。样品的SiO2含量总体较高，而且变化幅度不大，为62.12%～.38%。TiO2 的含量为0.52%～1.05%。Al2O3的含量变化不大，为14.63%～15.90%。MgO的含量介于1.36%～3.30%，CaO的含量为2.75%～4.63%。K2O和Na2O的含量，分别为1.68%～2.96%和2.92%～3.85%。由SiO2-Na2O+K2O图解（图2-10）可以看出，所有样品的投影点都落在了钙碱性范围。
表2-3 达巴特矿区英安岩和花岗斑岩的岩石化学分析 w（B）/%
达巴特矿区花岗斑岩各样品氧化物的总量为99.33%～99.95%。样品的SiO2含量总体较高，而且变化幅度不大，为73.97%～76.32%。TiO2的含量为0.08%～0.13%。Al2O3的含量偏低，变化不大，介于12.48%～13.13%。MgO的含量很低，介于0.04%～0.13%，CaO的含量为0.27%～1.54%。K2O和Na2O的含量，分别为5.42%～6.98%和1.57%～3.84%。
对比达巴特矿区的英安岩和花岗斑岩的化学特征发现，按照岩石演化的顺序，SiO2的含量增加，从62.12%增加到76.32%，Al2O3的含量下降，K2O有大幅度的升高，从1.68%到6.98%。Fe2O3，MgO和CaO的含量都有不同程度的下降。从岩石的SiO2-Na2O+K2O图解上（图2-10，图2-11）上判断，两类岩石均属于钙碱性系列。
图2-10 英安岩的SiO2-Na2O+K2O图解
图2-11 花岗斑岩的SiO2-Na2O+K2O图解
2.稀土和微量元素
对与常量元素相对应的样品分别进行了稀土元素和微量元素的测试，结果列于表2-4。从表2-4可以看出，英安岩的稀土总量较低，从94.62×10-6～139.39×10-6，其中轻稀土含量从80.25×10-6～115.04×10-6，重稀土含量从14.37×10-6～24.35×10-6。轻、重稀土之比值（∑Ce／∑Y）变化于4.69～6.03。花岗斑岩的稀土总量较高，从151.06×10-6～216.91×10-6，其中轻稀土含量从117.39×10-6～182.81×10-6，重稀土含量从32.33×10-6～36.01×10-6。轻、重稀土之比值（∑Ce／∑Y）变化于3.49～5.36。两种类型岩石稀土元素的δEu分别变化于0.～0.81和0.1～0.13。
稀土总量，轻、重稀土比例等表明英安岩的稀土元素在岩浆演化过程中经历了比较充分的分馏，轻稀土表现出明显的分馏，而重稀土的分馏程度很低。稀土元素配分模式总体上基本一致，轻稀土明显富集，分配曲线右倾（图2-12）。就Eu亏损程度变化规律来看，δEu变化于0.～0.81，在花岗岩中Eu相对于Sm和Gd比英安岩更为富集。Eu从英安岩到花岗岩亏损程度更加明显，反映了花岗岩在分离结晶过程中，斜长石不断晶出。
上述稀土元素配分形式的相似性，表明本区不同类型火山岩和次火山岩具有相似的源区物质组成，稀土元素特征的变化也符合岩浆演化的规律。
图2-12 达巴特矿区英安岩和花岗斑岩的稀土元素配分模式
表2-4 达巴特矿区英安岩和花岗斑岩的稀土和微量元素组成
对英安岩微量元素研究结果（表2-4；图2-13）表明，微量元素经MORB标准化后的配分型式，接近于板内过渡型玄武岩系列岩石的配分模式，主要表现为富集K，Rb，Ba和Th等大离子元素，严重亏损Cr和Ni等元素为特征。
由微量元素丰度值可以看出，不论是英安岩还是花岗斑岩，铜元素的值均高于地壳平均值，Pb，Ag，W，Sn，Mo，Bi和As的元素丰度也比较高，从表中还可以看出，相对早期的英安岩中这些元素的丰度值要低于晚期的花岗斑岩，反映出随着岩浆的不断分异演化和地壳物质的加入，上述元素不断增加，而Cr，Co和Ni的丰度相应降低。
图2-13 达巴特矿区英安岩微量元素MORB标准化配分模式
图2-14 达巴特花岗斑岩的Y-Nb图解
根据微量元素Y和Nb的含量作了Y-Nb（图2-14）来进行岩体形成环境判别。在图2-14上，所有花岗斑岩的投影点都位于板内靠近造山带的范围。
（三）岩体的形成时代
1.样品特征
测年样品采自火山机构中部的流纹斑岩和花岗斑岩。
流纹斑岩呈斑状结构，斑晶成分为石英、更长石、钾长石和角闪石等，斑晶粒度在2～3mm间。基质由显微他形粒状石英、显微长条状长石、水白云母、高岭石和绢云母组成，岩石自碎裂作用较强，微裂隙发育，沿微裂隙见孔雀石脉、石英-萤石脉、孔雀石-黄铁矿-石英脉、石英-白云母（绢云母）脉及石英细脉，上述矿物组合有时呈团块状不均匀分布于岩体中。
花岗斑岩具斑状结构，斑晶粒度较粗，其成分为石英、斜长石、钾长石及少量黑云母。基质主要成分为石英、斜长石和绢云母。
2.测年方法
对岩体的同位素测年采用锆石SHRIMP U-Pb法，测试工作是在中国地质科学院北京离子探针中心SHRIMP Ⅱ上完成。首先在双目镜下挑选出晶形完好，具有代表性的锆石颗粒。将选出的锆石与一定数量TEM标准锆石置于环氧树脂中，然后镀金抛光，直至锆石完全暴露，随后对锆石进行显微照相（反射光、透射光、阴极发光和背散射）。SHRIMP分析的详细流程和原理可参考Compston 等（1992）和宋彪等（2002）有关描述。分析点的选择首先根据锆石反射和透射照片进行初选，再结合背散射和阴极发光照片进行最后确定，力求避开内部裂隙和包裹体。分析时采用跳峰扫描，记录Zr2O+，206Pb+，背景值，207Pb+，208Pb+，U+，Th+，ThO+，UO+ 共9个离子束峰，每7次扫描记录1次平均值。1次离子流强度约4.5nA，10kV的O2-，靶径25～30μm，质量分辨率约5000（1%峰高）。应用澳大利亚国家地调局标准锆石TEM（417Ma）进行元素间的分馏校正。采用置于调试靶上的RSES（澳大利亚国立大学地学院）标准锆石SL13（年龄为572Ma、U质量分数约238×10-6）标定所测锆石的U，Th，Pb 的质量分数。数据处理采用Ludwig SQUID 1.0 及ISOPLT程序。
3.测试结果
达巴特铜钼矿区流纹斑岩锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄分析结果见表2-5。在表2-5中，19个分析点的206Pb/238U和207Pb/235U比值在测定误差范围内一致。由于年轻锆石一般无铅丢失，且207Pb的积累较少，207Pb/235U比值年龄误差较大，故取206Pb/238U比值年龄的加权平均值作为所测锆石的年龄。在锆石SHRIMP测年数据表（表2-5）和U-Pb和谐曲线图（图2-15）中，流纹斑岩的206Pb/238U为297.3±8.0Ma～332.4±8.2Ma，加权平均年龄为315.9±5.9Ma，置信度为95%，MSWD为1.9。这一年龄数据表明，达巴特铜钼矿区火山机构东南部流纹斑岩形成于早石炭世，即早石炭世北天山（巴音沟）洋向南俯冲作用过程中，属于岛弧型陆相火山岩（见图1-15j）。
表2-5 达巴特铜钼矿区流纹斑岩锆石SHRIMP U-Pb测年数据
图2-15 达巴特矿区流纹斑岩锆石U-Pb谐和图
图2-16 达巴特矿区花岗斑岩锆石U-Pb谐和图
花岗斑岩的SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄分析结果见表2-6。在表2-6中，15个分析点的206Pb/238U和207Pb/235U比值在测定误差范围内一致。在锆石SHRIMP测年数据表（表2-6）和锆石U-Pb和谐曲线图（图2-16）中，花岗斑岩的206Pb/238U为245±14Ma～323±22Ma，加权平均年龄为278.7±5.7Ma，置信度为95%，MSWD为1.6。这一年龄数据表明，达巴特铜钼矿区火山机构中部花岗斑岩形成于早二叠世，为板内裂谷拉张作用过程中形成的产物。
表2-6 达巴特铜钼矿区花岗斑岩锆石SHRIMP U-Pb测年数据
4.火山岩形成的构造环境
岩石化学特征和微量以及稀土元素特征表明从英安岩到花岗斑岩，岩体具有明显的分异演化特征和很好的继承性。火山岩和次火山岩的精确定年为准确厘定火山岩形成的时限和地球动力学背景提供了准确的依据。岩石地球化学特征也为判断岩体的形成环境提供了有利的帮助，在对矿区花岗斑岩所作的R1-R2（图2-17）上，所有的投影点比较集中分布在后碰撞和同碰撞的边缘。在Y Nb（见图2-14）上，所有的投影点都位于板内环境。
区域地质资料表明，晚古生代期间，早泥盆世随着伊犁洋的关闭，别珍套—汗吉尕一带转入挤压抬升造山阶段，出现由南向北的逆冲推覆构造并有花岗岩类岩浆侵位，由此古亚洲洋板块运动进入早期碰撞造山阶段。中泥盆世，由于受板内伸展作用的影响，在艾比湖—巴音沟一带形成早石炭世的北天山（巴音沟）洋，北天山洋向南的俯冲作用形成一个完整的早、中石炭世沟-弧-盆体系，即依连哈比尔尕早、中石炭世弧前-海沟带、别珍套-汗吉尕早、中石炭世岛弧带和吐拉苏早、中石炭世弧后盆地。别珍套-汗吉尕早、中石炭世岛弧带的火山-侵入岩带特征明显，火山活动和岩浆侵入广泛发育。在达巴特铜钼矿区形成上泥盆统托斯库尔他乌组凝灰岩、凝灰质砂岩和凝灰质角砾岩等，在达巴特火山机构早石炭世的流纹斑岩315.9±5.9Ma。晚石炭世末—早二叠世初278.7±5.7Ma，西天山地区进入板块碰撞-板内伸展阶段，由于深源斑岩岩浆侵位，在达巴特矿区形成由花岗斑岩、流纹斑岩和流纹质凝灰角砾岩组成的椭圆形火山机构，并导致相关矿床的形成。
图2-17 达巴特花岗斑岩体R1-R2图解
