东昆仑浪木日镁铁质-超镁铁...Sr-Nd-Hf同位素特征_张斌武.pdf

矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年2月February，2023第 42 卷第 1 期42（1）：211228张斌武等：东昆仑浪木日镁铁质-超镁铁质岩成因：锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素特征*本文得到国家自然科学基金项目(编号：41902074；41802080)资助第一作者简介张斌武，男，1997 年生，硕士研究生，地质学专业。Email：*通讯作者于淼，男，1987 年生，副教授，从事东昆仑岩浆岩和成矿规律研究。Email：收稿日期2022-04-08；改回日期2022-11-21。秦思婷编辑。文章编号：0258-7106（2023）01-0211-18Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.01.013东昆仑浪木日镁铁质-超镁铁质岩成因：锆石 U-Pb 年代学和 Sr-Nd-Hf 同位素特征*张斌武1，于淼1*，杨牧1，张琛明1，陈海福2（1 中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙410083；2 青海有色地质勘查局，青海 西宁810012）摘要浪木日镁铁质-超镁铁质岩体位于东昆仑造山带东段，临近昆中断裂，主要由橄榄岩、橄榄辉石岩、辉石岩和辉长岩组成，且局部发育星点状和浸染状硫化物矿化。辉石岩和橄榄辉石岩获得的锆石 U-Pb 年龄分别为（421.21.2）Ma 和（421.100.96）Ma，表明岩体侵位于晚志留世。岩石地球化学特征显，浪木日镁铁质-超镁铁质岩具有较高的 Mg#（Mg#80），富集 LILE（Rb、Th、U 等），亏损 HFSE（Nb、Ta、Ti 等），轻、重稀土元素分馏程度较强（(La/Yb)N=6.2850.91，(La/Sm)N=1.454.15，(Gd/Yb)N=1.439.71），具有弱的负 Eu 异常（Eu=0.2260.824）。锆石 Lu-Hf(Hf(t)=-2.9-10)和全岩 Sr-Nd(Nd(t)=-10.3-8.9)同位素特征显示，其岩浆源区主要来自富集地幔，与俯冲洋壳脱水交代上覆地幔楔活动有关。综合研究表明，浪木日镁铁质-超镁铁质岩体是原特提斯洋洋壳俯冲晚期的产物，随着俯冲的深入，板片最终断离形成板片窗，导致软流圈上涌促使地幔楔发生部分熔融形成镁铁质-超镁铁质岩浆，岩浆上升过程中与地壳发生混染最终形成浪木日岩体。关键词地球化学；镁铁质-超镁铁质岩体；锆石 U-Pb 年代学；Sr-Nd-Hf 同位素；浪木日；东昆仑中图分类号：P618.52文献标志码：AGenesis of mafic-ultramafic rocks from Langmuri area,East Kunlun:ZriconU-Pb geochronology and Sr-Nd-Hf isotope characteristicsZHANG BinWu1,YU Miao1,YANG Mu1,ZHANG ChenMing1and CHEN HaiFu2(1 School of Geosciences and Info-physics,Central South University,Changsha 410083,Hunan,China;2 Qinghai Provincial Non-ferrous Metal Geological and Minerals Exploration Bureau,Xining 810012,Qinghai,China)AbstractLangmuri mafic-ultramafic rocks are located in the eastern segment of the East Kunlun orogenic belt,adjacent to the East Kunlun central fault.They are mainly composed of peridotite,olivine pyroxenite,pyroxenite andgabbro,and are locally developed with stellate and disseminated sulfide mineralization.Zircon U-Pb geochronology of pyroxenite and olivine pyroxenite are（421.21.2）Ma and（421.100.96）Ma,indicating that the intrusionoccurred in the late Silurian.The geochemical characteristics of Langmuri mafic-ultramafic rocks show high Mg#(Mg#80),enrichment of LILE(Rb,Th,U,etc.),depletion of HFSE(Nb,Ta,Ti,etc.),and strong fractionation degree of light and heavy rare earth elements(La/Yb)N=6.2850.91,(La/Sm)N=1.454.15,(Gd/Yb)N=1.439.71),has a weak negative Eu anomaly(Eu=0.2260.824).Zircon Lu-Hf(Hf(t)=-2.9-10)and whole-rock Sr-Nd(Nd(t)=-10.3-8.9)isotopic characteristics indicate that the magmatic region is mainly derived from the enriched mantle,which is related to the activity of the subducted oceanic crust dehydrating and metasomatized upper mantle212矿床地质2023 年wedge.Based on the above discussion,we propose that the studied mafic-ultramafic rocks were the product of thelate subduction of the Proto-Tethys oceanic crust.With the deepening of subduction,the plate formed a plate window,which led to asthenosphere upwelling and partial melting of mantle wedge to form basic-ultrabasic magma.During the rising process,the magma mixed with the crust and finally formed Langmuri mafic-ultramafic rocks.Key words:geochemistry,mafic-ultramafic intrusion,zircon U-Pb geochronology,Sr-Nd-Hf isotope,Langmuri,East Kunlun铜镍钴金属作为一类广泛存在的金属，由于其物理化学性能优良，可以广泛应用于各工业领域，是保障国防安全的重要战略资源，而且对国民经济可持续发展具有重大意义（Mao et al.,2014；张国伟等，2019）。一般来讲，铜镍钴金属主要赋存在与镁铁质-超镁铁质岩有关的岩浆型硫化物矿床中，并且其形成一般与深部岩石圈地幔上涌作用有关（张照伟等,2018）。在东昆仑造山带的晚志留世早泥盆世阶段，发育有大量镁铁质-超镁铁质岩体（Song et al.,2011；Li et al.,2015；Dong et al.,2017），并局部伴生有重要的铜镍硫化物矿床，如近年来在冰沟南、石头坑德和夏日哈木等地区发现的一系列岩浆铜镍硫化物矿床（董俊等，2017；何书跃等，2017；张照伟等，2017；段雪鹏，2019），充分表明这一阶段存在重要的一期岩浆铜镍成矿事件（罗照华等，1999；莫宣学等，2007）。特别是夏日哈木超大型铜镍矿床的发现，开启了东昆仑地区寻找和研究岩浆型硫化物矿床的新时期。浪木日镁铁质-超镁铁质岩体作为区内新发现的具有铜镍矿成矿潜力的含矿杂岩体，其地质特征、形成时代、构造背景等尚未深入研究。因此，本文就浪木日地区镁铁质-超镁铁质岩锆石U-Pb年代学、岩石地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素组成进行研究，探讨岩浆起源、形成环境和大地构造背景，剖析晚志留世早泥盆世岩浆活动事件的具体过程，为东昆仑地区镁铁质-超镁铁质岩体的成因和构造背景研究提供重要线索，同时为浪木日地区寻找铜镍矿床提供理论支撑。1研究区地质背景东昆仑造山带位于青藏高原的北缘，北邻柴达木盆地，南邻布青山-阿尼玛卿构造混杂岩带及可可西里-巴颜喀拉浊积岩盆地，向西以阿尔金断裂走滑断裂为界，向东与共和盆地和西秦岭造山带相邻。作为中央造山带内的重要线性构造组成部分，20世纪80年代以来，东昆仑造山带一直都是国内外的研究热点之一（Allgre et al.,1984；Cheng et al.,1986；Turner et al.,1993；Owens et al.,1997；Yin et al.,2003；许志琴等，2006；莫宣学等，2007；李文渊，2018；Yu et al.,2019）。东昆仑造山带地质演化与加里东期印支期原/古特提斯洋开合过程密切相关，这也导致了东昆仑复杂的造山拼贴隆生过程和多期构造-岩浆活动事件。已有的研究表明，东昆仑造山带共经历了5个阶段的构造演化过程，分别是太古宙古元古代古陆核形成阶段、中新元古代古大陆裂解与超大陆汇聚阶段、南华纪早古生代洋陆转换阶段、晚古生代早新生代洋陆转换阶段以及中新生代陆内造山阶段（潘裕生，1989；Yin et al.,2003；Song et al.,2006；许志琴等，2006；莫宣学等，2007；杨经绥等，2010；李文渊，2018；Yu et al.,2019；Zhanget al.,2021）。前人根据造山带内发育的典型深大断裂、蛇绿混杂带、高压-超高压变质带以及相似地层活动将其划分为多个不同构造单元（古凤宝，1994；张克信等，1997；Xu et al.,2001；潘桂棠等，2002；陆松年等，2006；Dong et al.,2017），但都强调以昆中断裂和昆南断裂2个大断裂带为界。这2个大断裂带均存在大量的构造混杂以及蛇绿混杂堆积，且构造片麻岩、糜棱岩、蛇纹岩等岩石都十分发育。昆中断裂总体北倾，倾角较陡，沿该断裂出露有较多的蛇绿岩，具多期次活动的特征，主要形成于海西期，在印支期受到了二次改造（古凤宝，1994；莫宣学等，2007；丰成友等，2012）；昆南断裂东侧南西倾，西侧北东倾，倾角较小，断裂南北两侧差异较大，主要形成于印支期（许志琴等，2006；莫宣学等，2007）。Dong等（2017）研究认为，可将东昆仑地区以昆中断裂带为界，划分为南、北2个构造单元。其中，昆南带以早古生代俯冲杂岩为主，而昆北带则以中-新元古代深变质岩为主，并发育多期花岗岩（图1a）。正是由于东昆仑造山带复杂多样的构造运动与岩浆活动，致使带内矿产资源十分丰富（李文渊，2018）。而夏日哈木、冰沟第 42 卷 第 1 期 张斌武等：东昆仑浪木日镁铁质-超镁铁质岩成因：锆石 U-Pb 年代学和 Sr-Nd-Hf 同位素特征213南、石头肯德等铜镍硫化物矿床及矿点的发现，在东昆仑造山带内形成了1条岩浆铜镍硫化物成矿带，显示出良好的成矿条件以及找矿前景（图1a）。浪木日镁铁质-超镁铁质岩体位于东昆仑东段的都兰县热水乡境内，在构造上位于昆中断裂的北侧，即早古生代洋壳向陆壳俯冲的俯冲带。该地区断裂构造发育，总体多呈北东向-东西