新疆富蕴县蒙库铁矿床赋矿浅粒岩锆石U－Pb年代学研究

王宇利，孙丰月，李碧乐，张 晗，王 冠

（吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

新疆富蕴县蒙库铁矿床赋矿浅粒岩锆石U－Pb年代学研究

王宇利，孙丰月，李碧乐，张 晗，王 冠

（吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

蒙库铁矿床位于阿尔泰山南缘成矿带的麦兹火山－沉积盆地内，矿床主矿体成因类型为与火山作用有关的热水喷流沉积矿床.矿体主要赋存于泥盆系康布铁堡组地层中，主要岩性有浅粒岩、变粒岩及斜长角闪岩，原岩恢复显示为海相火山岩，主要为细碧岩－角斑岩－石英角斑岩，次为流纹岩－凝灰岩，沉积岩为钙质凝灰质砂岩夹结晶灰岩.通过对蒙库铁矿床浅粒岩锆石LA－ICP－MS UPb 定年，确定了矿床的形成时代及康布铁堡组地层的形成时代.锆石中 Th 含量分别为 29.5×10－6～82.7×10－6和 32.1×10－6～109.3×10－6，U 含量分别为 35.7×10－6～132.1×10－6和 47.6×10－6～140.6×10－6，Th/U 比值为 0.41～1.19 和 0.51～0.85，为典型岩浆锆石特征.蒙库铁矿浅粒岩的U－Pb年龄分别为397.5±2.5 Ma和389.0±4.7 Ma.结合区域年代学资料，确定康布铁堡组形成于早泥盆世，康布铁堡组下亚组上限为 389±4.7 Ma，而蒙库铁矿床主矿体形成时代为 397.5±2.5 Ma.

锆石U－Pb年龄；年代学；蒙库铁矿；阿尔泰；新疆

0 引言

阿尔泰南缘成矿带是新疆北部重要的成矿带，带内发现大量矿床，规模较大的有阿舍勒铜铅锌矿、克因布拉克铜锌矿、铁木尔特铅锌矿、铁木尔特铁矿、阿巴宫铁－铅锌矿、可可塔勒铅锌矿和蒙库铁矿.在该成矿带内火山岩发育，构成阿尔泰山前4个斜列的火山－沉积盆地，由北西向南东依次为阿舍勒盆地、冲乎尔盆地、克兰盆地和麦兹盆地.蒙库铁矿床位于麦兹盆地内.一直以来，对于阿尔泰南缘火山沉积盆地的时代存在较大争议，曾乔松等［1］报道了冲乎尔火山－沉积盆地康布铁堡组酸性火山熔岩锆石SHRIMP U－Pb年龄为436 Ma，柴凤梅等［2］指出阿巴宫铁矿康布铁堡组流纹岩年龄为 407～412 Ma，单强等［3］提出阿尔泰地区康布铁堡组钾质流纹岩和钠质流纹岩的锆石SHRIMP U－Pb年龄分别为 400.8 Ma 和 402.2 Ma.蒙库铁矿床自从1953年发现以来，其成因争议较大，主要观点有：海相火山－沉积变质型［4］；火山热液交代、矿浆贯入及火山沉积复合成因［5］；喷流沉积变质及与岩浆叠加改造作用有关［6-8］；岩浆热液交代［9］；火山沉积－区域变质－热液叠加改造，并以变质成矿作用为主［10］；夕卡岩型［11-13］.蒙库铁矿床西部1～6号主矿体产于康布铁堡组变质火山岩地层中，具有明显的原生沉积特征，显示出海相火山－沉积成矿作用.本文选取1号矿体容矿围岩（浅粒岩）为研究对象，通过LA－ICP－MS锆石U－Pb精确定年，以期限定赋存地层和矿床的形成时代，同时为阿尔泰南缘火山活动和铁矿成矿规律研究提供资料.

1 地质背景

1.1 矿区地质特征

蒙库铁矿位于新疆维吾尔自治区富蕴县境内，距富蕴县城北西直距70km的麦兹火山－沉积盆地中，其大地构造位置属于西伯利亚板块南阿尔泰晚古生代活动陆缘.麦兹盆地位于阿尔泰南缘成矿带可可塔勒铅锌多金属成矿带内东南部，可可塔勒矿带东起富蕴县卡拉先格尔断裂，西至布尔津县冲乎尔乡，全长250km，宽10～30km.麦兹盆地出露地层有下泥盆统康布铁堡组、中泥盆统阿勒泰组及第四系.康布铁堡组和阿勒泰组占盆地出露地层面积70%以上.康布铁堡组为一套变质的海相火山岩、变质基性—酸性火熔岩、火山碎屑岩等；阿勒泰组为变质碎屑岩－碳酸盐岩.蒙库大型铁矿床和可可塔勒大型铅锌矿床即产于麦兹盆地内.

矿区出露地层主要有志留系和泥盆系（图1）.志留系地层为中－上志留统松克木群中—深变质的浅海－滨海相碎屑沉积岩建造，岩石在遭受区域变质作用后，又受到强烈的接触变质和动力变质作用，导致原来的含泥质较高的砂质泥岩、砂岩、泥质粉砂岩夹钙质砂岩及少量大理岩均形成一套中、深变质的石榴夕线黑云母片麻岩、石英黑云母片岩、堇青黑云石英片岩夹薄层斜长角闪岩，局部出现贯入混合岩.泥盆系地层有康布铁堡组和阿勒泰组.康布铁堡组在矿区中部大面积分布，为一套火山-沉积变质岩系，主要岩性主要为浅粒岩、变粒岩、斜长角闪岩、大理岩、磁铁变粒岩、磁铁石榴石岩.变质程度最高为角闪岩相，原岩恢复显示火山岩主要为细碧岩-角斑岩-石英角斑岩，次为流纹岩-凝灰岩；沉积岩为钙质凝灰质砂岩夹结晶灰岩［5］.野外研究发现蒙库1号矿体严格按康布铁堡组地层发育，与成矿关系密切，本次工作对浅粒岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb精确定年.阿勒泰组分布于矿区的西南边缘及外围，矿区内为浅海相复理石建造沉积岩，底部为大理岩岩层，向上则为浅变质的变质含砾砂岩、变质粉砂钙质泥砂岩、变质凝灰质砂岩互层.

矿区侵入岩发育,主要分布于矿区的西北部和南部地区，出露面积约占矿区范围的40%（图1）.岩性主要为角闪斜长花岗岩、片麻状斜长花岗岩、片麻状黑云母花岗岩等.矿区出露的花岗质侵入体在区域上被称为蒙库岩体.矿区北东出露的片麻状黑云母花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 年龄为 404±8 Ma［13］；1 号矿体北东出露的角闪斜长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为 378±7 Ma［13］；矿区南部出露的片麻状斜长花岗岩锆石 SHRIMP U-Pb 年龄为 400±6 Ma［15］.区内岩浆活动频繁，火山活动强烈，以华力西期火山旋回为主，持续时间较长.

矿区内褶皱、断裂构造发育.褶皱构造为紧闭线型褶皱，包括蒙克木背斜和铁木下尔滚向斜，两者同属蒙库复向斜北东倒转翼的次级构造.褶皱形态复杂且多被岩体和断层破环.断裂构造主要为北西向的压性断裂，规模较大，主要发育F1～F5五条断裂.其中，F3断裂为矿区的主要控矿断裂构造.断裂构造具有多期继承性活动的特点，早期处于活动大陆边缘弧后盆地的张性环境下，构造样式主要表现为张性断裂，以高角度正断层为主，为本区海相火山-沉积盆地的控盆边界断裂，控制了麦兹盆地中火山-沉积岩系的展布.一系列近于平行主断裂的次级断裂很可能控制了成矿地质体及矿体的分布.以上地质活动为成矿作用提供了优越的地质背景.

1.2 矿床地质特征

在蒙库铁矿区内已圈出的矿体有40余个，其中1号矿体规模最大，18号、10号、6-1号矿体次之，其他矿体规模均较小.矿体大多以火山-沉积岩地层为围岩，顺层整合产出（以规模最大的1号矿体为代表），分布于矿区西部，多呈似层状、薄板状、透镜状、条带状与大量石英相伴产出.9、18、22号矿体附近存在少量石榴石夕卡岩，分布于矿区中部—东部，呈条带状、脉状及不规则状，具膨大、收缩、分支、复合、尖灭再现特征.

矿石中主要金属矿物为磁铁矿，次要矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿等，微量矿物有斑铜矿、铜蓝、孔雀石、自然铂等.脉石矿物主要有透辉石、角闪石、长石、石英，其次有黑云母、绿帘石、方解石、石榴子石以及少量方柱石、榍石、玉髓等.

矿石结构以半自形—自形粒状结构为主，交代结构、碎裂结构次之.矿石构造以块状构造为主，其次为浸染状构造和条带状构造.

蒙库铁矿床主矿体多数顺层产于浅粒岩、变粒岩和斜长角闪岩中（图1），具有原生沉积特征，仅在9号矿体附近有夕卡岩发育，与夕卡岩关系并不密切.矿体与赋矿围岩同时经历了变质变形作用，说明成矿作用早于变质变形作用.因此，蒙库铁矿并不是变质作用形成.综合前人研究认为，蒙库铁矿主矿体的形成主要受热水喷流成矿作用影响.蒙库铁矿形成后，受到NESW向持续挤压，矿体与围岩变形程度逐渐增加，地层和矿体经历了紧闭褶皱至后期面理的强烈置换，结果造成矿体在走向上连续分布而在垂向上被拉长呈透镜状或拉断呈钩状断续分布，形成“似层非层、似脉非脉”的特征，已不再受早期的褶皱控制.

2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学

2.1 样品描述

本次所选样品MK-21（靠近1号矿体）、MK-36均取自矿区内康布铁堡组下亚组.康布铁堡组变质海相火山岩广泛分布在矿区中部，为一套中酸性火山岩，成分上以富钠和硅为特征.本次采取的样品呈灰白色，不等粒粒状变晶结构（图2），块状构造，主要由长石、石英以及少量角闪石构成，三边结构普遍发育（图3）.

2.2 分析方法

锆石单矿物挑选由河北省廊坊市区域地质调查研究所实验室应用标准矿物分离技术分选，再经过双目镜镜下仔细挑选完成.锆石样品靶的制备首先将待测锆石样品胶粘在载玻片上，然后将环氧树脂和固化剂混合固化，随后抛光至样品出露横截面.

锆石制靶、反射光、阴极发光以及锆石U－Pb同位素测试在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成.使用仪器为Finnigan Neptune多接收电感耦合等离子质谱仪（LAMC－ICP－MS），采用 New Wave UP213激光剥蚀系统.采样方式为单点剥蚀，数据采集采用所有信号同时静态方式接收，锆石U－Pb同位素测试采用20 μm光斑剥蚀，使用锆石GJ1作为外标，元素含量采用锆石M127［16］作为外标样［17］.歧视和漂移进行校正，样品的同位素比值和元素含量计算采用ICPMSDataCal［18］程序处理.年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot 3.0［19］完成.

2.3 测试结果

研究区内样品阴极发光图像显示大部分锆石为长柱状，个别为破碎的晶体.阴极发光图像显示，锆石颗粒内部发育清晰的岩浆振荡环带，具有岩浆锆石的特征（图4）.样品MK－21测试分析13个测试点，结果显示Th 含量 29.5×10－6～82.7×10－6，U 含量为 35.7×10－6～132.1×10－6（表1），Th/U比值0.41～1.19；样品MK－36分析测试8 个测试点，Th 含量为 32.1×10－6～109.3×10－6，U 含量47.6×10－6～140.6×10－6（表2），Th/U比值0.51～0.85.明显具有岩浆锆石的特点.而变质锆石一般具有变质增生边，无分带、弱分带、云雾状分带等，Th/U＜0.1［20］，因此进一步证明本次研究的锆石为岩浆锆石.测点数据集中分布在谐和线上或附近，样品MK－21的206Pb/238U加权平均年龄为 397.5±2.5 Ma，MSWD=0.46（图 5）；样品MK－36 的206Pb/238U 加权平均年龄为 389.0±4.7 Ma，MSWD=1.8（图 6）.

表1 蒙库铁矿床浅粒岩MK－21锆石U－Pb分析结果Table 1 U-Pb date for zircons from the leucogranulite（MK-21）in Mengku iron deposit

3 分析讨论

表2 蒙库铁矿床浅粒岩MK－36锆石U－Pb分析结果Table 2 U-Pb date for zircons from the leucogranulite（MK-36）in Mengku iron deposit

蒙库铁矿床1～6号矿体赋矿围岩为一套变质海相火山岩，具有原生沉积特征，表现出海相火山沉积成矿作用.矿体严格赋存于下泥盆统康布铁堡组，主要含矿层位为康布铁堡组下亚组第三岩性段（斜长角闪岩、变粒岩、浅粒岩、大理岩以及磁铁变粒岩等），矿体往往成群顺层产出，与围岩地层相协调.结合前人研究成果，认为蒙库铁矿1～6号矿体属热水喷流沉积成矿，因此赋矿围岩的年龄应与成矿年龄一致.近年来，由于缺少对康布铁堡组地层的精确定年，对于蒙库铁矿床形成时代存在较多争议.单强等［3］报道了麦兹盆地钠质流纹岩的锆石 SHRIMP U－Pb 年龄为 402.2±6 Ma，认为麦兹火山－沉积盆地为早泥盆世产物.杨富全等［15］测定蒙库地区片麻状斜长花岗岩和片麻状黑云母花岗岩锆石 SHRIMP U－Pb年龄分别为 400±6 Ma和404±8 Ma，限定铁矿成矿时代略晚于404～400 Ma.徐林刚等［13］测得矿区北东出露的片麻状黑云母花岗岩锆石SHRIMP U－Pb年龄为404±8 Ma，1号矿体北东出露的角闪斜长花岗岩锆石SHRIMP U－Pb年龄为378±7 Ma，认为蒙库铁矿形成于400 Ma左右.本研究所测浅粒岩锆石U－Pb年龄的加权平均值分别为397.5±2.5 Ma 和 389.0±4.7 Ma，项目组另外获得康布铁堡组下亚组锆石 U－Pb 年龄分别为 390.1±4.3 Ma（待刊）和 391.1±1.9 Ma（待刊）.本次所测锆石年龄接近或略小于区内岩体年龄，可能是由于矿区内存在多期次的火山－侵入岩浆活动，同时岩体侵位较深，在遭受后期的剥蚀以及构造拼贴作用，造成年龄数据存在较小差异.由于矿区内强烈的变形作用，不能恢复原始地层层序，因此我们通过对康布铁堡组下亚组系统取样及综合分析认为，康布铁堡组下亚组上限年龄约为389±4.7 Ma，蒙库铁矿床形成时间应该为 397.5±2.5 Ma 左右.在378～404 Ma期间，阿尔泰地区存在多次火山－岩浆活动.上述年龄说明阿尔泰地区在早泥盆世存在多期次的火山－侵入岩浆活动，而阿尔泰成矿带内火山喷流沉积型铅锌矿床形成于该时期，说明阿尔泰南缘在早泥盆世具有良好的找矿前景.

4 结论

（1）蒙库铁矿床主矿体（1～6号矿体）往往成群顺层产出，与围岩地层产状基本一致，并常与围岩发生同步褶皱，具有明显的层控特征，总体显示出“似层非层，似脉非脉”的特征.综合分析表明蒙库铁矿床主矿体具有热水喷流沉积矿床特征.

（2）获得康布铁堡组两个浅粒岩锆石LA－ICP－MS U－Pb 年龄分别为 397.5±2.5 Ma 和 389±4.7 Ma.结合前人研究，认为 397.5±2.5 Ma应代表蒙库铁矿的成矿时代，而389±4.7 Ma应为康布铁堡组变质海相火山岩下亚组形成时代上限.

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U-Pb ZIRCON GEOCHRONOLOGY OF THE LEUCOGRANULITE IN MENGKU IRON DEPOSIT,FUYUN COUNTY,XINJIANG

WANG Yu-li,SUN Feng-yue,LI Bi-le,ZHANG Han,WANG Guan

（School of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

The Mengku iron deposit in Fuyun County,Xinjiang is located in the Maizi volcanic-sedimentary basin along the southern margin of Altai metallogenic belt.Its main ore bodies are genetically of volcanism-related hydrothermal spout sedimentation type.The ore bodies occur mainly in Kangbutiebao Formation with leucogranulite,granulitite and amphibolite.The protolith recovery displays marine volcanic rocks of mainly spilite-keratophyre and quartz keratophyre,with minus rhyolite-tuff.The sedimentary rocks involve calcareous tuffaceous sandstone intercalated with crystalline limestone.By zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of the leucogranulite in Mengku iron deposit,the age of Kangbutiebao Formation and the deposit is defined.The contents of Th range from 29.5×10－6－ 82.7×10－6to 32.1×10－6－ 109.3×10－6;while of U,from 35.7×10－6－ 132.1×10－6to 47.6×10－6－ 140.6×10－6,with Th/U ratio between 0.41 － 1.19 and 0.51 － 0.85,showing typical features of magmatic zircons.The zircon ages of the leucogranulite in Mengku deposit are 397.5±2.5 Ma and 389.0±4.7 Ma.Combined with regional geochronological data,it is concluded that the Kangbutiebao Formation was formed in the Early Devonian,with a ceiling age of 389±4.7 Ma.The main ore bodies of the deposit are dated at 397.5±2.5 Ma.

zircon U-Pb dating;geochronology;Mengku iron deposit;Altai;Xinjiang

1671－1947（2013）02－0114－07

P618.31；P597

A

2013－03－22；

2013－04－11.编辑：张哲.

中国地质调查局“辽宁红透山、山西胡家峪铜矿床成矿规律总结研究”（2 0 0 8 9 9 4 0）资助.

王宇利（1 9 8 7—），男，硕士研究生，主要从事矿床地质研究，E-m a i l//3 2 9 1 4 8 6 1 2@q q.c om

孙丰月（1 9 6 3—），男，教授，博士生导师，主要从事热液矿床成矿理论与预测、区域成矿作用研究，E-m a i l//s f y@j l u.e d u.c n