2014, Vol. 30
2. 长安大学地球科学与国土资源学院, 西安 710054;
3. 青海省第三地质矿产勘查院, 西宁 810029
, LI WenYuan1, QIAN Bing1, LI Kan1, LI DongSheng3,
HE ShuYue3, ZHANG ZhaoWei1,2, ZHANG JiangWei1
2. College of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, China;
3. No.3 Geological Prospecting Institute of Qinghai, Xining 810029, China
野马泉矿床位于东昆仑造山带祁漫塔格地区的中段，矿区的找矿工作始于20世纪60年代末，经磁异常检查发现。近年来，祁漫塔格地区开展了新一轮铁多金属找矿工作，相继在尕林格、景忍、四角羊、牛苦头、沙丘等地取得找矿新发现(张爱奎等，2010a；寇玉才等，2010；李洪普等，2010)，多与花岗岩密切相关。野马泉矿区依据新发现的低缓磁异常验证也取得了较好的找矿效果(张爱奎等，2010a)，目前已达大型规模。
为了更好地探讨矿床成因及找矿潜力，部分学者已经对区域成矿背景(莫宣学等，2007；李荣社等，2008；伍跃中等，2009；高永宝等，2010)、矿区成矿地质特征及控矿条件(刘云华等，2005；王存和梁德玉，2007；张爱奎等，2010b；宋忠宝等，2010；谭文娟等，2011)、矿床地球化学特征(刘云华等，2006a)、找矿潜力(肖美英等，2007；顾锡莲等，2008；李宏录等，2009；张爱奎等，2010b；陈翠华等，2011)等进行了研究，认为矿床属于矽卡岩型铁多金属矿床，但由于很难获得测试矿物，对于成矿年龄尚未见有报道，对野马泉地区与成矿有关花岗岩形成时代的研究也非常薄弱，只有花岗岩K-Ar法同位素定年数据(刘云华等，2006b)，可靠性低，其他均为依据邻区如景忍、那陵郭勒河等地花岗岩年龄进行推测(刘云华等，2006b；薛宁等，2009)，严重制约了成矿地质背景和矿床成因的认识。鉴于此，本文在详细观察野马泉矿区地质特征的基础上，选择北矿带M13异常内与铅锌铁成矿关系密切的隐伏二长花岗岩、花岗闪长岩以及南矿带M1异常内与铁铜成矿关系密切的斑状石英二长闪长岩、正长花岗岩进行岩石学、岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究，探讨其成岩成矿时代、源区性质、成因以及动力学背景，并进一步探讨其与铁多金属成矿的关系，该研究成果不仅有助于了解东昆仑地区地质演化历史，而且对于认识该地区多金属矿产成因具有重要意义。 1 地质背景及矿床地质 1.1 区域及矿床地质背景
野马泉铁多金属矿床位于祁漫塔格岩浆弧的中段(图 1a)， 其南以黑山-那陵格勒断裂带为界，其北以昆北断裂带为界(李荣社等，2008)。 矿区及邻区出露的地层主要有元古代金水口群(Pt1j)，早古生代滩间山群(O3t)， 泥盆纪牦牛山组(D3m)，石炭纪缔敖苏组(C2d)，二叠纪打柴沟组(P1-2dc)， 及第四系(Q)；主要含矿地层为早古生代滩间山群(O3t) 及石炭纪缔敖苏组(C2d)(图 1b)。 金水口群为一套中深变质岩系，主要为条带状混合岩、黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、 黑云石英片岩、二云石英片岩等；滩间山群总体为一套碎屑岩-火山岩-碳酸盐岩建造； 牦牛山组总体为一套粗碎屑岩-中酸性火山岩-细碎屑岩建造，显示向上变细变薄沉积序列， 具有伸展背景磨拉石沉积特征；缔敖苏组主要为一套生物碎屑灰岩、亮晶生物碎屑灰岩的岩石组合； 打柴沟组主要为粉晶灰岩、砂屑灰岩、生物碎屑砂砾屑灰岩、亮晶生物碎屑灰岩、泥晶灰岩夹长石石英砂岩等；第四系以冲、 洪积等松散堆积为主。
 | 图 1 区域大地构造简图(a，据李荣社等，2008修改)、区域地质矿产简图(b)及野马泉矿区地质简图(c，据孙丰月等，2009①修改) (a)Ⅰ-塔里木陆块；Ⅱ-阿北-敦煌地块；Ⅲ-阿尔金造山带：Ⅲ-1-红柳沟-拉配泉蛇绿构造混杂岩带；Ⅲ-2-阿中地块；Ⅲ-3-阿帕-茫崖早古生代蛇绿构造混杂岩带；Ⅳ-昆仑造山带：Ⅳ-1-北昆仑(祁漫塔格)岩浆弧带；Ⅳ-2-中昆仑微地块；Ⅳ-3-昆南增生杂岩楔；Ⅴ-巴颜喀拉褶皱带；Ⅵ-柴达木陆块：Ⅵ-1-柴达木盆地北缘；Ⅵ-2-柴达木盆地；Ⅶ-祁连造山带；①阿尔金北缘断裂；②阿尔金南缘断裂；③昆北断裂带；④黑山-那陵格勒断裂；⑤白干湖断裂；⑥昆中断裂带；⑦昆南断裂带；⑧柴北缘断裂.(b)1-第四系；2-上新世狮子狗组；3-上新世油沙山组；4-晚三叠世鄂拉山组；5-石炭纪缔敖苏组；6-泥盆纪牦牛山组；7-早古生代滩间山群；8-蓟县纪狼牙山组；9-元古代金水口岩群；10-早侏罗世正长花岗岩；11-晚三叠世斑状二长花岗岩；12-晚三叠世二长花岗岩；13-晚三叠世正长花岗岩；14-晚三叠世黑云母花岗闪长岩；15-晚二叠世斑状二长花岗岩；16-早二叠世斑状二长花岗岩；17-早石炭世斑状二长花岗岩；18-早石炭世石英闪长岩；19-晚泥盆世二长花岗岩；20-晚泥盆世石英闪长岩；21-早泥盆世斑状二长花岗岩；22-顶志留世黑云母正长花岗岩；23-断层；24-矿床.(c)1-元古代金水口群；2-早泥盆世契盖苏群火山岩组；3-石炭纪缔敖苏组；4-二叠纪打柴沟组；5-第四系；6-燕山期钾长花岗岩；7-印支期闪长岩；8-印支期花岗岩；9-闪长玢岩脉；10-闪长岩脉；11-矽卡岩；12-铁矿体；13-断裂构造；14-滩间山群(虚线以北)与缔敖苏组(虚线以南)深部地层分界线；15~100nT地磁异常等值线及异常编号；16-采样点及编号Fig. 1 Regional tectonic sketch map(a, modified after Li et al., 2008), regional geological and mineral resources map(b) and sketch map of the Yemaquan deposit(c)from East Kunlun |
①孙丰月. 2009.东昆仑成矿带重大疑难问题研究报告
矿区及邻区构造活动较强烈，多为隐伏断层。成矿前以平移隐伏断层为主，在M4、M5异常区尤其发育；成矿期以北西西向断层组为主，具多期活动和继承性，控制了矿区的地层走向、褶皱形态、矿产分布及次一级构造的展布，为矿区主要控矿构造。北东向、北西向共扼断层组在垂向上沟通了北西西向断层和层间构造，更利于矿液运移及交代作用进行，为矿区主要导矿构造。层间构造和节理为矿体提供了良好的沉淀场所，为矿区主要储矿构造。成矿后构造不发育，对矿体破坏作用较小。
矿区及邻区华力西期、印支期、燕山期侵入岩广泛发育。华力西期侵入岩多为隐伏岩体，主要为二长花岗岩、花岗闪长岩，主要分布于矿区北带M13异常区。印支期侵入岩最为发育，主要有含黑云母闪长岩、花岗闪长岩、斑状石英二长闪长岩、正长花岗岩等，含黑云母闪长岩主要分布于M4、M5、M7异常区，花岗闪长岩主要分布于南矿带M9、M10异常区，斑状石英二长闪长岩、正长花岗岩主要分布于南矿带M1异常区，印支期岩体与华力西期岩体呈超动接触关系。燕山期花岗岩为钾长花岗岩，多叠加于印支期岩体内，主要分布于M1、M6异常区附近。 1.2 矿床地质
野马泉矿区依据出露的14处地磁异常分为南、北两个矿带(青海省第三地质矿产勘查院，2011①；图 1b)。
①青海省第三地质矿产勘查院. 2011.青海省格尔木市野马泉地区铁矿调查评价2011年度工作方案
北矿带包括M3、M4、M5、M7、M8、M11、M12、M13、M14磁异常区，地表基本无露头，上覆第四系砂砾层厚约40~70m，受北西西向断裂控制，呈北西西向带状，长大于10km，宽20~350m。矿体主要产于二长花岗岩-花岗闪长岩与滩间山群大理岩(O3t)接触带矽卡岩中，矿带中心部位以铁镁质矽卡岩为主，有少量钙铝质矽卡岩，边部和两侧以钙铝质矽卡岩、大理岩为主，其次为铁镁质矽卡岩；目前矿带内已发现矿体78条，多呈透镜状、不规则状，西侧矿种有铁、锌、铅、铜，东侧矿种单一，以铁为主；围岩蚀变以矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、硅化为主，局部见阳起石化、透辉石化等。其中M13磁异常区矿石类型复杂，在二长花岗岩与滩间山群大理岩接触带发现有层状铅锌矿体的存在，在花岗闪长岩与滩间山群大理岩接触带发现有铁铅锌矿体的存在。
南矿带包括M1、M2、M6、M9、M10磁异常区，位于矿区中南部浅山区，地表风成砂覆盖严重，厚度一般5~20m，沟谷地段覆盖深度可达50m以上，矿带总体呈马蹄形，长约13km，宽10~200m。矿体主要产于花岗闪长岩、斑状石英二长岩、正长花岗岩与石炭纪缔敖苏组(C2d)碳酸盐岩外接触带矽卡岩中，以透辉石矽卡岩、石榴石透辉石矽卡岩和石榴石矽卡岩为主；目前矿带内已发现矿体72条，M1、M6异常区矿体呈条带状，M9、M10异常区矿体呈薄板状，西侧矿种以铁、铜为主，有少量锡、铅、锌，东侧有铁、铅、锌、铜、钴等，地表局部地段见铁帽；围岩蚀变主要为矽卡岩化，次有绿泥石化、碳酸盐化、绿帘石化、金云母化、蛇纹石化、硅化等。
已发现的矿石类型复杂，主要有磁铁矿矿石、闪锌矿矿石、方铅矿矿石、黄铜矿矿石、方铅矿-闪锌矿矿石、黄铜矿-磁铁矿矿石、方铅矿-闪锌矿-磁铁矿矿石。矿石多呈他形-半自形粒状结构、交代残留结构，矿石构造以浸染状构造为主，次为致密块状、条带状、斑杂状、团块状、草束状、放射状及不规则脉状构造。
2 样品及分析方法 2.1 样品采集及岩石学特征
本文研究的岩浆岩样品采自于野马泉矿床北矿带M13异常钻孔6801内与铅锌铁成矿关系密切的隐伏二长花岗岩(YMN-03、YM3-01、YM3-02、YM3-03)、钻孔6057内与铁铅锌成矿关系密切的隐伏花岗闪长岩(YM11-21、YM11-22、YM11-24、YM11-25)，以及南矿带M1异常内与铁铜成矿关系密切的斑状石英二长闪长岩(YMN-02、YMG2-01、YMG2-02、YMG2-03、YMG2-04)、正长花岗岩(YMN-01、YMG-01、YMG-02、YMG-03、YMG-04)。其中，用于锆石测年的二长花岗岩(YMN-03)采自6801钻孔160~160.4m处(图 1b)，花岗闪长岩(YM11-25)采自6057钻孔445.7~446m处(图 1b)；斑状石英二长闪长岩(YMN-02)、正长花岗岩(YMN-01)分别采自N36°59′20″，E91°58′09″；N36°58′30″，E91°58′20″(图 1b)。
二长花岗岩呈灰白色，他形粒状结构，块状构造，主要矿物组合为斜长石(38%)、碱性长石(30%)、石英(26%)、黑云母(6%)等，副矿物主要为磷灰石、锆石(图 2a)。斜长石呈粒状或板状，少数具环带结构，发生轻微的次生蚀变，主要为绢云母化和帘石化；碱性长石主要为条纹长石，微斜长石少量，多呈他形粒状，一般都轻微蚀变；石英多呈不规则粒状，充填于其它矿物之间；黑云母呈片状，晶体内见有磷灰石包裹体，少量绿泥石化。
 | 图 2 野马泉矿区花岗岩体矿物组成 (a)-二长花岗岩(样品YMN-03)由斜长石(Pl)+条纹长石(Pth)+石英(Qtz)+黑云母(Bt)组成；(b)-花岗闪长岩(样品YM11-25)由斜长石+条纹长石+角闪石(Amp)组成；(c)-斑状石英二长闪长岩(样品YMN-02)斑晶为斜长石，基质主要由条纹长石+斜长石+石英+黑云母组成；(d)-正长花岗岩(样品YMN-01)由条纹长石+斜长石+石英+黑云母组成Fig. 2 Mineral assemblages of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
花岗闪长岩呈灰白色，半自形粒状结构，块状构造，主要矿物组合为斜长石(56%)、钾长石(16%)、石英(24%)、角闪石(4%)等，副矿物主要为榍石、磷灰石(图 2b)。斜长石呈半自形板状，具环带结构，多属中长石，常见钾交代现象，发生绢云母化和帘石化等程度不同的次生蚀变；钾长石多为条纹长石，微斜长石少量，晶体形态不规则；石英多呈粒状、团块状集合体；角闪石呈粒状，可见被绿帘石交代。
斑状石英二长闪长岩呈灰白色，似斑状结构，块状构造，斑晶(30%)主要为斜长石，多呈半自形板状，粒径大小为0.45×0.8mm~3.2×5mm，环带结构发育。基质主要由碱性长石(24%)、斜长石(20%)、石英(18%)、黑云母(8%)和少量角闪石等组成。其中碱性长石为条纹长石，呈他形粒状产出；斜长石呈小板状产出；石英多呈他形粒状或不规则粒状，充填于其它矿物之间；黑云母呈片状，晶体内常见磷灰石包裹体(图 2c)。
正长花岗岩呈紫红色、浅肉红色，细粒不等粒花岗结构，块状构造，主要矿物组合为碱性长石(56%)、斜长石(10%)、石英(30%)、黑云母(4%)等，副矿物主要为磷灰石、锆石(图 2d)。碱性长石主要为条纹长石，晶体不规则产出；斜长石呈半自形板状，双晶发育，局部可见条纹长石交代斜长石现象；石英多呈不规则粒状，充填于其它矿物之间；黑云母呈片状，晶体内见有磁铁矿、磷灰石包裹体，少量绿泥石化。 2.2 测试分析方法
主量元素、稀土元素、微量元素分析在西安地质矿产研究所实验测试中心完成，其中主量元素采用X荧光光谱(XRF)进行分析，分析精度优于1%；稀土和微量元素利用SX-2型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)进行测定，分析精度优于5%~10%。
锆石的CL图像在西北大学大陆动力学国家重点实验室电子探针仪加载的阴极发光仪上完成。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成，定年分析仪器为Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为25μm，以He为载气。对锆石标准的定年精度和准确度在1%(2σ)左右，锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标，U、Th含量以锆石M127(U：923×10-6；Th：439×10-6；Th/U：0.475)(Sláma et al., 2008)为外标进行校正。测试过程中在每测定5~7个样品前后重复测定两个锆石GJ-1对样品进行校正，并测量一个锆石Plesovice，观察仪器的状态以保证测试的精确度。数据处理采用ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2010)，锆石年龄谐和图用Isoplot 3.0程序获得。详细实验测试过程可见侯可军等(2009)。样品分析过程中，Plesovice标样作为未知样品的分析结果为337±2Ma(n=12，2σ)，对应的年龄推荐值为337.13±0.37Ma(2σ)(Sláma et al., 2008)，两者在误差范围内完全一致。
锆石Hf同位素测试也是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Neptune多接收等离子质谱和NewwaveUP213紫外激光剥蚀系统(LA- MC-ICP-MS)上进行的，实验过程中采用He作为剥蚀物质载 气，剥蚀直径采用55μm，测定时使用锆石国际标样GJ-1作 为参考物质，分析点与U-Pb定年分析点为同一位置。相关 仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等(2007)。分析过 程中锆石标准GJ-1的176Hf/177Hf测试加权平均值为 0.281993±15(2SD，n=21)，与文献报道值(侯可军等， 2007;Elhlou et al., 2006)在误差范围内完全一致。 3 分析结果 3.1 锆石U-Pb年代学
对矿区4件花岗质岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同 位素组成分析。
北矿带二长花岗岩(YMN-03)锆石以短柱及长柱状晶形 为主，自形晶，具明显的震荡环带结构(图 3)，Th/U比值为 0.44~0.79，平均0.58，具有岩浆结晶锆石的特征。进行普 通铅校正后的13个点均为有效数据(表 1)，206Pb/238U表观 年龄为(389±1Ma~399±3Ma)，加权平均年龄为(393± 2Ma)(MSWD=0.79)(图 4)，分析数据位于谐和线上或附 近，因此分析的锆石年龄代表了野马泉矿床M13异常内二长 花岗岩的形成年龄。花岗闪长岩(YM11-25)锆石Th/U比值 为0.73~1.72，平均1.11，以长柱状自形晶为主，具明显的震 荡环带结构，属岩浆结晶锆石。进行普通铅校正后的24个 点均为有效数据(表 1)，206Pb/238U表观年龄为(381±3Ma~390±4Ma)，加权平均年龄为(386±1Ma)(MSWD=1.6)(图 4)，分析数据均分布于谐和线上，因此分析的锆石年龄代表 了野马泉矿床M13异常内花岗闪长岩的形成年龄。
 | 图 3 野马泉矿区岩体锆石阴极发光图像和206Pb/238U年龄Fig. 3 CL imagies and age of 206Pb/238U of zircons of the granitic rocks in Yemaquan deposit (circles are the positions of laser spots |
 | 表 1 野马泉矿区岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb测试结果Table 1 LA-ICPMS U-Pb data of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
 | 图 4 野马泉矿区岩体U-Pb谐和图 Fig. 4 Zircon U-Pb concordia diagrams of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
南矿带斑状石英二长闪长岩(YMN-02)锆石以短柱及长 柱状晶形为主，自形晶，具震荡环带结构，Th/U比值为0.34 ~1.03，平均0.51，也显示岩浆结晶锆石的特征。在进行普 通铅校正后，所测15个点均为有效数据(表 1)，206Pb/238U表 观年龄为(216±1Ma~223±1Ma)，加权平均年龄为(219± 1Ma)(MSWD=2.1)(图 4)。正长花岗岩(YMN-01)中锆石 大部分为自形晶，呈短柱-长柱状，具清晰的震荡环带结构， Th/U比值为0.20~0.53，平均0.38，显示岩浆结晶锆石的特 征。在进行普通铅校正后，所测13个点均为有效数据(表 1)，206Pb/238U表观年龄为(210±2Ma~215±1Ma)，加权平 均年龄为(213±1Ma)(MSWD=2.3)(图 4)。两件样品分析 数据均分布于谐和线上或附近，因此以上分析数据代表了野 马泉矿床M1异常内斑状石英二长闪长岩和正长花岗岩的形 成年龄。 3.2 主量及微量元素
选取野马泉铁多金属矿床北矿带二长花岗岩(3件)、花 岗闪长岩(3件)及南矿带斑状石英二长闪长岩(5件)、正长 花岗岩(5件)样品进行了主量及微量元素分析(表 2)。
| 表 2 野马泉矿区岩体主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析结果Table 2 Compositions of major elements(wt%) and rare elements(×10-6)of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
二长花岗岩SiO2含量为72.84%~74.68%，K2O含量 为2.80%~3.24%，CaO含量为2.03%~3.44%，MgO含量 为0.72%~0.88%;碱含量总体略高，K2O+Na2O为6.42%~6.64%，里特曼指数为1.35~1.39;富钠贫钾，Na2O/K2O 比值为1.05~1.29;FeOT/MgO为1.85~2.68;A/CNK值为 0.88~1.01，属准铝质花岗岩(图 5a);总体属钙碱 性系列(图 5b)，具有I型花岗岩的特征(吴锁平等，2007)。花岗闪 长岩与二长花岗岩主量元素特征基本一致,SiO2含量为 72.16%~74.22%,K2O含量为3.05%~3.52%,CaO含量 为2.16%~2.56%,MgO含量为0.73%~0.81%;碱含量较 高,K2O+Na2O为6.91%~7.70%,里特曼指数为1.53~ 2.03;富钠贫钾,Na2O/K2O比值为1.15~1.28;FeOT/MgO为 1.82~2.11;A/CNK值为0.92~0.99,属准铝质花岗岩(图 5a);总体属钙碱 性系列(图 5b)，也具有I型花岗岩的特征(吴锁平等，2007)。
 | 图 5 野马泉矿区岩体A/NK-A/CNK图解(a)及K2O-SiO2图解(b) Fig. 5 Diagrams of A/NK-A/CNK(a) and K2O-SiO2(b)of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
斑状石英二长闪长岩SiO2含量为67.90%~71.76%，K2O含量为4.18%~4.67%，CaO含量为2.27%~3.73%，MgO含量为0.55%~1.08%；碱含量总体较正长花岗岩略低，K2O+Na2O为7.74%~7.94%，里特曼指数为2.18~2.39；富钾贫钠，Na2O/K2O比值为0.70~0.84；FeOT/MgO低于正长花岗岩，为3.39~5.26；A/CNK值为0.88~0.95，属准铝质花岗岩(图 5a)；总体属高钾钙碱性系列(图 5b)，具有I型花岗岩的特征(吴锁平等，2007)。正长花岗岩主量元素特征与斑状石英二长闪长岩存在一定差异，具有高硅(SiO2=77.20%~78.13%)、富钾(K2O=5.11%~5.43%)，低钙(CaO=0.90%~1.01%)、贫镁(MgO=0.09%~0.16%)的特征；全碱含量高，K2O+Na2O为7.91%~8.27%，里特曼指数为1.81~2.00；富钾贫钠，Na2O/K2O比值为0.49~0.55；铁高而镁低，FeOT/MgO为4.39~7.20；A/CNK值为0.98~1.00，属弱过铝质花岗岩(图 5a)；在SiO2-K2O图解(图 5b)中所有数据均落入了高钾钙碱性系列区，与A型花岗岩的特征一致(Anderson et al., 2003; 吴锁平等，2007)。 3.2.2 稀土和微量元素
二长花岗岩稀土元素总量略低，ΣREE为96.3×10-6~115×10-6，LREE/HREE为8.23~9.19，(La/Yb)N为8.63~9.39，中等强度的负Eu异常，δEu为0.60~0.66，配分曲线略向右倾(图 6a)，岩石总体具Ⅰ型花岗岩的特征。花岗闪长岩稀土元素总量也偏低，ΣREE为87.0×10-6~107×10-6，LREE/HREE为10.9~11.8，(La/Yb)N为11.9~12.8，中等强度的负Eu异常，δEu为0.60~0.81，配分曲线与二长花岗岩基本一致，略向右倾(图 6a)，岩石总体也具Ⅰ型花岗岩的特征。
 | 图 6 野马泉矿区岩体稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(a)及微量元素原始地幔标准化配分模式图(b)(标准化值据Sun and McDonough， 1989) Fig. 6 Chondrite-normalized REE distribution patterns(a) and primitive-mantle-nomalized trace element distribution patterns(b)of the granitic rocks in Yemaquan deposit(normalization values after Sun and McDonough， 1989) |
斑状石英二长闪长岩ΣREE为170×10-6~264×10-6，配分模式也为右倾型(图 6a)，轻稀土富集，轻重稀土分馏明显，LREE/HREE为11.8~14.6，(La/Yb)N为14.0~19.4，具中等强度的负Eu异常，δEu为0.49~0.67，区别于碱性和铝质A型花岗岩的强烈负Eu异常，更接近准铝质I型花岗岩的稀土元素特征(陈行时等，2011)。正长花岗岩稀土元素总量ΣREE为149×10-6~191×10-6，为右倾型配分模式(图 6a)，轻稀土富集，轻重稀土分馏明显，LREE/HREE为6.44~12.0，(La/Yb)N为5.34~12.8，强烈的负Eu异常(δEu为0.08~0.13)。
从微量元素原始地幔标准化分布曲线(图 6b)来看，四个岩体的微量元素存在一定差异。正长花岗岩富集Y、Zr、Hf、Th、U、Ga等，强烈亏损Ba、Sr、P、Ti、Eu，具有A型花岗岩的特征(吴锁平等，2007)。斑状石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素，明显亏损高场强元素(P、Nb、Ta、Ti等)和过渡元素(Sr、Ba等)，Nb和Ta的相对亏损指示其岩浆可能来源于地壳重熔，也可能经历了富Nb、Ta矿物的结晶分异作用；Rb/Sr分别为0.63~0.98、0.47~0.60、0.53~0.54，有别于A型花岗岩(陈丹玲等，2001)。
3.3 锆石Hf同位素特征 在紧邻锆石年龄分析点的部位(见图 3)又进行了Hf同位素测试，分析结果见表 3。
| 表 3 野马泉矿区岩体锆石原位Hf同位素组成Table 3 Zircon in situ Hf isotopic data of the granitic rocks in Yemaquan deposit |
北矿带二长花岗岩的176Hf/177Hf为0.282445~0.282649，平均0.282564；按照t=393Ma计算，εHf(t)为-3.3~3.7，平均为0.8，t2DM为1155~1594Ma，平均为1335Ma。花岗闪长岩的176Hf/177Hf为0.282589~0.282718，平均0.282653；按照t=386Ma计算，εHf(t)为1.7~6.2，平均为4.0，t2DM为991~1274Ma，平均为1129Ma。
南矿带斑状石英二长闪长岩的176Hf/177Hf为0.282462~0.282637，平均0.282559；按照t=219Ma计算，εHf(t)为-6.3~ -0.1，平均为-2.9，t2DM为1264~1659Ma，平均为1438Ma。正长花岗岩的176Hf /177Hf为0.282534~0.282808，平均0.282624；按照t=213Ma计算，εHf(t)为-3.9~5.5，平均为-0.8，t2DM为895~1497Ma，平均为1300Ma。
锆石较大的同位素组成变化显示它们具有多源性。 4 讨论 4.1 成岩年龄及其意义
本次研究采用LA-ICP-MS方法分别获得北矿带M13异常内隐伏二长花岗岩、花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为393±2Ma、386±1Ma，南矿带M1异常内斑状石英二长闪长岩、正长花岗岩锆石U-Pb年龄为219±1Ma、213±1Ma。可见，野马泉矿区存在早-中泥盆世、晚三叠世多期中酸性侵入岩浆作用。
结合区域来看，本文研究的野马泉矿区多期岩浆活动并非孤立的岩浆事件，在祁漫塔格地区也广泛发育早-中泥盆世、中-晚三叠世中酸性侵入岩浆活动的记录。其中早-中泥盆世岩体包括喀雅克登塔格二长花岗岩(394±13Ma，谌宏伟等，2006)，乌兰乌珠儿斑状正长花岗岩(389±4Ma，郭通珍等，2011)，阿木巴勒阿土坎英云花岗岩(389±1Ma，陕西省地质调查院，2004① ，祁漫塔格山北侧东沟二长花岗岩(410±2Ma，青海省地质调查院，2004②
)，祁漫塔格地区的石英二长闪长岩和二长花岗岩(408±2Ma和408±5Ma，肖庆辉等，2009)等；中-晚三叠世岩体包括约格鲁花岗闪长岩(242±6Ma，Liu et al., 2004)，景忍中细粒正长花岗岩(204±3Ma，刘云华等，2006b)，乌兰乌珠儿花岗斑岩(215±5Ma，佘宏全等，2007)，鸭子沟钾长花岗斑岩(224±2Ma，李世金等，2008)，玛兴大坂二长花岗岩(218±2Ma，吴祥珂等，2011)，尕林格石英二长闪长岩和石英二长岩(228±1Ma、234±1Ma，高永宝等，2012)，它温查汉花岗岩(228±1Ma，丰成友等，2012)，长山钾长花岗岩(220±1Ma，丰成友等，2012)，虎头崖含暗色包体花岗闪长岩和二长花岗岩(224±1Ma、240±1Ma，未发表)等。上述数据进一步表明，祁漫塔格地区早-中泥盆世、中-晚三叠世中酸性侵入岩浆作用集中于410~388Ma和242~204Ma，分别对应于东昆仑早古生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段和晚古生代-早中生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段(莫宣学等，2007)。
①陕西省地质调查院. 2004. 1:25万阿牙克库木湖幅区调报告
②青海省地质调查院. 2004. 1:25万库郎米其提幅区调报告
4.2 岩体成因
本次研究的野马泉矿区不同时代花岗质岩石类型较多，成分相对复杂，成因类型也较为复杂。
早-中泥盆世的花岗闪长岩与二长花岗岩地球化学特征相似，暗示它们可能是同源岩浆的产物。花岗闪长岩与二长花岗岩均不含堇青石，A/CNK值为0.92~1.01，均小于1.1，明显区别于典型S型花岗岩(Chappell and Whiite， 2001)。且花岗闪长岩与二长花岗岩均为高钾钙碱性，富集轻稀土元素，具中等强度的负Eu异常(δEu为0.60~0.81)，明显亏损P、Nb、Ta、Ti、Sr、Ba等，富集Rb、Th、U、K等，显示了I型花岗岩的特征，与东昆仑早泥盆世后碰撞环境形成的I型花岗岩特征基本一致(赵振明等，2008)。
晚三叠世斑状石英二长闪长岩含有少量角闪石，SiO2含量中等(67.90%~71.76%)，K2O含量较高(4.18%~4.67%)，FeOT/MgO较低(3.39~5.26)，轻稀土富集，(La/Yb)N为14.0~19.4，中等-强烈的负Eu异常(δEu为0.49~0.67)，可能经历过较长时间的分离结晶作用，A/CNK值(0.88~0.95)＜1，富集Rb、U、Th、K等大离子亲石元素，明显亏损高场强元素(P、Nb、Ta、Ti等)和过渡元素(Sr、Ba等)，具有I型花岗岩的特征，与区域上玛兴大坂及尕林格中-晚三叠世I型花岗岩的地球化学特征也较为一致(吴祥珂等，2011；高永宝等，2012)。
晚三叠世正长花岗岩具有高硅(SiO2=77.20%~78.13%)、富碱(K2O+Na2O=7.91%~8.27%)、贫铝(Al2O3=11.65%~12.18%)、贫钙(CaO= 0.90%~1.01%)的特征，稀土元素总量高(ΣREE为149×10-6~191×10-6)，重稀土相对轻稀土明显亏损(LREE/HREE为6.44~12.0)，富集Y、Zr、Hf、Th、U、Ga等，强烈亏损Ba、Sr、P、Ti、Eu，并具有强烈的负Eu异常(δEu为0.08~0.13)，与区域正长花岗岩一致(薛宁等，2009)，同时在Whalen et al.(1987)提出的判别图上也都落入A型花岗岩区域(图 7)，显示弱过铝质A型花岗岩的特征。Sr负异常指示岩体在形成过程中，岩浆发生了斜长石的分离结晶作用，或岩浆源区残留有斜长石；P、Ti偏低可能与磷灰石、钛铁氧化物的结晶分异有关。
 | 图 7 A型花岗岩判别图解(A、I、S、M分别代表A型、I型、S型、M型花岗岩；底图据Whalen et al., 1987)Fig. 7 A-type granite discrimination diagrams(A，I，S，M are representative of A-type，I-type，S-type，M-type granite; after Whalen et al., 1987) |
早二叠世二长花岗岩的εHf(t)为-3.3~3.7，平均为0.8，t2DM为1155~1594Ma；中二叠世花岗闪长岩的εHf(t)为1.7~6.2，平均为4.0，t2DM为991~1274Ma，暗示二者具有相同的岩浆来源，为古老地壳的重熔所形成。晚三叠世斑状石英二长闪长岩的εHf(t)为-6.3~-0.1，平均为-2.9，t2DM为1264~1659Ma；正长花岗岩的εHf(t)为-3.9~5.5，平均为-0.8，t2DM为895~1497Ma，Hf同位素组成基本一致，暗示二者具有相同的岩浆来源，也均为古老地壳的重熔所形成。此外，在野马泉矿区，无论是早-中泥盆世的岩体，还是晚三叠世的岩体，其εHf(t)均在0附近波动(图 8a)，与玛兴大坂(吴祥珂等，2011)、尕林格(高永宝等，2012)具有壳幔岩浆混合特征岩浆岩的εHf(t)特征相似(图 8b)，与虎头崖含暗色包体花岗闪长岩(224±1Ma，未发表数据)、卡尔却卡含暗色包体花岗闪长岩(234±1Ma，未发表数据)及暗色包体(234±1Ma，未发表数据)的εHf(t)特征也较为相似(图 8b)，暗示野马泉矿床早-中泥盆世、晚三叠世可能存在地幔物质的参与。这与东昆仑地区部分发育的早-中泥盆世、中-晚三叠世岩浆岩可能为壳幔岩浆混合形成的认识基本一致(莫宣学等，2007；罗照华等， 1999，2002；刘红涛，2001；刘成东等， 2002，2003; Liu et al., 2004；谌宏伟等， 2005，2006；赵振明等，2008；刘彬等，2012；丰成友等，2012；高永宝等，2012)。
 | 图 8 野马泉矿区岩体锆石εHf(t)分布直方图(a)和εHf(t)-锆石U-Pb年龄相关图(b) Fig. 8 Histogram of εHf(t)for zircon(a) and εHf(t)vs. U-Pb age diagram for zircon(b)of granitic rocks in Yemaquan deposit |
通常认为，东昆仑地区主要经历了始特提斯和古特提斯两期重要演化过程(李荣社等，2008；刘彬等，2012)，相应存在早古生代、晚古生代-早中生代两期构造岩浆旋回(莫宣学等，2007)。已有研究表明，早寒武世为东昆仑始特提斯洋形成和扩张的阶段(莫宣学等，2007)，早寒武世末到晚奥陶世持续俯冲消减，俯冲极性由南向北(黎敦朋等，2003；陈隽璐等，2004)，导致北侧祁漫塔格山早古生代末期火山岩浆弧的形成(崔美慧等，2011)；吐木勒蓝闪石片岩及其伴生辉长岩(40Ar-39Ar年龄445±2Ma，莫宣学等，2007)以及东昆仑东段高钾埃达克岩(刘彬等，2012)的出现说明晚奥陶世俯冲结束、碰撞开始。志留纪，在祁漫塔格山岛弧的北侧发生局部伸展作用，形成祁漫塔格北部的白干湖组弧后复理石盆地(黎敦朋等，2003)、阿牙克(郝杰等，2003)及白干湖(高永宝和李文渊，2011)等A型花岗岩体。早-中泥盆世，在祁漫塔格地区大量过铝质花岗岩(I型或S型)(赵振明等，2008)以及喀雅克登塔格(谌宏伟等，2006)等地区闪长岩-辉长岩组合的出现，说明东昆仑在早-中泥盆世已由碰撞挤压环境转向后碰撞的伸展环境，并可能同时发育壳幔岩浆混合作用(谌宏伟等，2006；莫宣学等，2007；刘彬等，2012)，野马泉矿区北矿带393~386Ma高钾钙碱性、具有壳幔混合特征的I型花岗岩就形成于该背景之下。区域早、中泥盆世地层的缺失以及晚泥盆世牦牛山组磨拉石建造的广泛发育，表明东昆仑在晚泥盆世已进入造山后崩塌阶段(李荣社等，2007)。石炭纪至二叠纪期间本区下沉成为陆表海，沉积了一套以碳酸盐岩为主体的浅-滨海相沉积物，代表了相对稳定环境，晚二叠世-早三叠世由于古特提斯洋向北俯冲，陆壳碰撞并发生叠覆或陆内造山(丰成友等，2011)，晚二叠世-早三叠世(260~240Ma)为俯冲造山期，发育一套弧花岗岩类(莫宣学等，2007)；中-晚三叠世为碰撞-后碰撞阶段(莫宣学等，2007)，野马泉矿区南矿带石英二长闪长岩(219±1Ma)、正长花岗岩(213±1Ma)就形成于该构造环境中，结合区域发育的约格鲁杂岩体中的239±6Ma角闪辉长岩体(刘成东等，2002)、石灰沟外滩227±1Ma角闪辉长岩(罗照华等，2002)、玛兴大坂218±2Ma壳幔混合特征二长花岗岩(吴祥珂等，2011)、尕林格228±1Ma~234±1Ma壳幔混合特征花岗岩(高永宝等，2012)、虎头崖224±1Ma含暗色包体花岗闪长岩(未发表数据)、卡尔却卡234±1Ma含暗色包体花岗闪长岩(未发表数据)及234±1Ma的暗色包体(未发表数据)等，暗示东昆仑地区在239~213Ma可能由地幔底侵古老陆壳形成壳源花岗质岩浆，同时幔源基性岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度的混合(罗照华等，2002；Liu et al., 2004；莫宣学等，2007；高永宝等，2012)。于沟子含绿钠闪石碱性花岗岩(210±1Ma，待刊)的发育暗示碰撞结束进入后造山伸展阶段。 4.4 岩浆作用与成矿
依据本文获得的花岗质岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄，野马泉矿床北矿带铁铅锌多金属矿体主要产于早-中泥盆世(393~386Ma)二长花岗岩-花岗闪长岩与滩间山群大理岩(O3t)接触带矽卡岩中，南矿带铁铜多金属矿体主要赋存于晚三叠世(219~213Ma)花岗闪长岩、斑状石英二长岩、正长花岗岩与石炭纪缔敖苏组(C2d)碳酸盐岩外接触带矽卡岩中，矽卡岩化与磁铁矿化关系密切；且磁铁矿电子探针分析显示，其TiO2为0%~0.04%，Al2O3为0.04%~2.49%，MgO为0.01%~2.80%，显示存在接触交代磁铁矿的趋势；黄铁矿、闪锌矿等δ34S同位素为4.06‰~4.29‰，表明硫主要来源于岩浆；磁铁矿δ18Ov-SMOW同位素为-2.2‰~-1.7‰，表明成矿流体主要来源于岩浆水，有少量地下热水的参与(未发表数据)。推测野马泉矿区铁多金属矿床的形成时代为早-中泥盆世(北矿带)和晚三叠世(南矿带)，与两期岩浆作用所形成的中高温岩浆热液密切相关。
结合祁漫塔格地区的成岩成矿作用，早-中泥盆世及中-晚三叠世中酸性侵入岩浆作用均伴有多金属成矿作用，Pb同位素指示尕林格、虎头崖、卡尔却卡、四角羊、维宝等矿床的铅来源于与岩浆作用有关的壳幔混合俯冲铅源区(徐国端，2010；黄磊，2010；马圣钞等，2012)。①早-中泥盆世(I型)二长花岗岩、花岗闪长岩LA-ICP-MS年龄为393~386Ma，形成矽卡岩型铁多金属矿，如野马泉北矿带等；②中-晚三叠世产出(I型或A型)二花岗闪长岩-石英闪长岩-二长花岗岩-花岗岩，形成斑岩型铜钼矿床(如卡尔却卡A区、乌兰乌珠儿、鸭子沟等)、矽卡岩型铁多金属矿(如野马泉南矿带、尕林格、景忍、四角羊等)、与岩浆热液有关的层控矽卡岩型铅锌矿床(如维宝、虎头崖等)，成岩成矿年龄为239~210Ma(李世金等，2008；佘宏全等，2007；王松等，2009；丰成友等， 2010，2011，2012；高永宝等，2012)，该期也是祁漫塔格地区最主要的多金属成矿期。这两期成岩成矿作用分别处于早古生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段和晚古生代-早中生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段，同时发育地幔底侵及岩浆混合作用，壳幔物质的交换可能为区域大规模金属成矿提供大量成矿物质。
5 结论
(1)通过LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定，野马泉矿床北矿带M13异常内隐伏二长花岗岩、花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为393±2Ma、386±1Ma，南矿带M1异常内斑状石英二长闪长岩、正长花岗岩锆石U-Pb年龄为219±1Ma、213±1Ma，分别为早-中泥盆世、晚三叠世岩浆活动的产物。
(2)岩石地球化学及锆石Hf同位素特征表明，野马泉矿床早-中泥盆世二长花岗岩、花岗闪长岩具I型花岗岩的特征，晚三叠世斑状石英二长闪长岩为I型花岗岩，正长花岗岩具A型花岗岩的特征，分别形成于早古生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段和晚古生代-早中生代构造-岩浆旋回的碰撞-后碰撞阶段，可能由地幔底侵古老陆壳，幔源基性岩浆与壳源花岗质岩浆发生不同程度混合作用而生成。
(3)野马泉铁多金属矿床的形成与早-中泥盆世、中-晚三叠世中酸性侵入岩浆作用密切相关，壳幔物质的交换提供大量成矿物质，聚集产出斑岩型、矽卡岩型、层控矽卡岩型铁铜钼铅锌多金属矿床。
致谢 笔者在野外工作期间，得到第三地质矿产勘查院野外一线工作人员、西安地质调查中心全守村工程师等的大力协助；西北大学大陆动力学实验室弓虎军副教授及中国地质科学院侯可军助理研究员在测试和数据处理过程中给予了有益的帮助；研究过程中得到西安地质调查中心徐学义研究员、陈隽璐研究员、叶芳研究员、李行研究员的有益指导；在审稿过程中得到审稿人的支持与帮助，并给予了有益指导；在此一并向他们深表感谢。
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