近些年，在新疆西昆仑布仑口-塔什库尔干地区相继发现了一批规模大小不一的铁矿床，自南向北如赞坎、乔普卡里莫、吉尔铁克沟、老并、走克本、叶里克、希尔布里、塔阿西、翁吉勒、孜勒依、吾依塔克等矿床。由于缺乏准确的矿床成矿时代的有效界定，对于这些矿床的成因，前人提出了不同的看法，存在较多的争议(曾威，2010；陈曹军等，2011；燕长海等，2012；陈登辉等，2013；饶东平等，2013；李宝强等，2015；林尚康，2015；乔耿彪等，2015；张哨波，2016)。陈俊魁等(2011)提出该区域的磁铁矿床属沉积变质型铁矿床。燕长海等(2012)根据这些矿床大都赋存于布伦阔勒群黑云母石英片岩岩性段内，其中的磁铁矿化较为普遍，且发育磁铁矿、黄铁矿、石膏、硬石膏等的矿物同生组合，是一种特殊的膏铁建造，将其称之为“帕米尔式”铁矿床。西昆仑铁矿床成因和时代的归属与西昆仑地区所经历的复杂的构造岩浆演化有着密切的关系。根据燕长海等(2012)的研究，“帕米尔式”铁矿床与世界上已知的前寒武纪BIFs型铁矿床(Afinogenova，1969；Basta et al.，2011；Wang et al.，2014；)和中国太古宙“山式”铁矿床、“大栗子式”铁矿床、中元古代“宣龙式”铁矿床、泥盆纪“宁乡式”铁矿床等在矿床地质特征、成矿时代方面均具有明显的差异。最终将其成因定为早古生代海相火山沉积型磁铁矿矿床，后期经历了变质作用叠加改造。但笔者近几年在开展《祁连-阿尔金-昆仑复合地体长廊和成矿带构造背景综合调查》项目研究过程中发现，该区域除了存在明显的沉积变质型磁铁矿床(如孜勒依条带状磁铁矿矿床)外，还存在与中新世花岗岩热液相关的矽卡岩型磁铁矿床(如翁吉勒磁铁矿床)。

前人已对塔什库尔干以南的磁铁床开展了大量的研究(Afinogenova，1969；Klein，2005；陈曹军等，2011；许志琴等，2012；燕长海等，2012；陈登辉等，2013；饶东平等，2013；Bosboom et al.，2014；李宝强等，2015；李红中等，2016；张哨波，2016)，而对塔什库尔干以北-布伦口一带的铁矿床研究相对较少，特别是“帕米尔式”铁矿矿床成因与成矿背景有待进一步深入研究。本文以该区翁吉勒矽卡岩型磁铁矿床和孜勒依沉积变质型磁铁矿床研究对象，通过对其赋矿围岩和岩体的岩石地球化学特征、矿石矿相学特征、磁铁矿微量元素地球化学特征和原位Pb-Pb同位素特征的分析研究，探讨区域“帕米尔式”铁矿床成因与其成矿背景。

“帕米尔式”铁矿床位于塔什库尔干矿集区(Afinogenova，1969；王永新，2004；Klein，2005；陈曹军等，2011；许志琴等，2011；燕长海等，2012；陈登辉等，2013；饶东平等，2013； Bosboom et al.，2014；洪俊等，2014；李宝强等，2015；李红中等，2016；张哨波，2016)，该区位于新疆西昆仑布伦口-塔什库尔干塔吉克自治县-达布代尔-红其拉甫一带，属于印度板块与塔里木板块的结合部位的喀喇昆仑山区。区内深大断裂较发育。区内出露的地层主要为布伦阔勒群，该岩群岩性主要为黑云母斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩，黑云石英片岩、二云石英片岩、大理岩、黑云角闪斜长片麻岩等组成，局部夹绿帘角闪片岩，布伦阔勒群与区内铁矿床有密切关系，是重要的条带状磁铁矿的赋矿层位。志留系温泉沟与布伦阔勒群呈断层接触关系，在区内亦有分布。区内岩浆活动强烈，岩浆岩发育，主要以燕山期和喜山期侵入活动为主(图 1)。

图 1

Fig. 1

图 1 塔什库尔干区域地质简图(据燕长海等，2012) Fig. 1 Geological sketch map of Tashkurghan(modified after Yan et al.，2012)

翁吉勒磁铁矿床位于距中(国)-塔(吉克)边境约20km萨热克塔什达板希勒别力沟附近。该矿床主要赋存于中新世翁吉勒黑云母二长花岗岩和布伦阔勒群的接触带位置(图 2a，b)。接触带宽约15~20m。磁铁矿体以两类赋存状态：一类以条带状赋存于黑云母石英片岩中(图 2c，d))，多具明显的绿帘石化，弱磁性。另一类则以块状透辉石透闪长石石榴石磁铁矿体赋存于接触带中，具明显的绿泥石化，石榴石化，强磁性。矿体明显受中新世翁吉勒黑云母二长花岗岩和布伦阔勒群的接触带中矽卡岩的控制。翁吉勒黑云母二长花岗岩呈灰白色(图 2e)，其主要矿物成分为石英、黑云母、斜长石和钾长石等，岩石呈半自形至自形等粒状镶嵌结构，块状构造。

图 2

Fig. 2

图 2 翁吉勒磁铁矿床野外露头及矿床地质特征 Fig. 2 Outcrops and geological characteristics of Wengjile magnetite deposit

孜勒依磁铁矿床位于艾格日格亚克北和阔什乌托克之间。该矿床中磁铁矿体主要以条带状赋存于布伦阔勒岩群中不同岩性段的黑云母石英片岩和花岗片麻岩的接触部位(图 3a，b)。黑云母石英片岩局部已发生塑性变形(图 3c，d)。主要矿石矿物由磁铁矿和赤铁矿组成(图 3e)。围岩蚀变主要以绿泥石、绿帘石化为主(图 3f)。

图 3

Fig. 3

图 3 孜勒依磁铁矿床野外露头及矿床地质特征 Fig. 3 Outcrops and geological characteristics of Zileyi magnetite deposit

两个矿床的磁铁矿在显微镜下的特征亦有不同，如孜勒依磁铁矿床中的磁铁矿在镜下显示相对较自形(图 4a)，大多沿原片麻岩片麻理方向和片岩片理方向充填；而翁吉勒磁铁矿床中磁铁矿自形程度相对较差，且沿磁铁矿裂隙边缘可见明显赤铁矿化交代磁铁矿的现象(图 4b)。

图 4

Fig. 4

图 4 两个磁铁矿床磁铁矿显微镜下地质特征 (a)孜勒依磁铁矿床中磁铁矿镜下特征；(b)翁吉勒磁铁矿床中磁铁矿镜下特征.Mag-磁铁矿；Hm-赤铁矿；Gp-石膏 Fig. 4 Microphotos of geological characteristics of magnetite for two types of deposit (a)magnetite from Zileyi iron deposit;(b)magnetite from Wengjile iron deposit. Mag-magnetite; Hm-hematite; Gp-gypsum

根据野外工作中岩石产状、矿石产状及典型矿床地质特征的调查，本次研究中采集的样品主要为来自两个矿床中不同类型的磁铁矿、翁吉勒黑云母二长花岗岩样品和黑云母石英片岩等样品。

首先将所采集的新鲜岩石样品破碎至200目，然后分出一部分(5g左右)用于主量元素分析，其余部分用于微量元素分析。所有实验在中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室完成。其中主量元素Na₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、K₂O、CaO、TiO₂、MnO和FeO和烧失量的测量采用如下方法：首先将样品破碎至200目，置于干燥器中干燥4~6h后，然后在试样中加入硼酸锂和硝酸锂的助熔剂并充分混合后，加入脱模剂置于铂金具中进行高温熔融，冷却后形成扁平玻璃片后，再用采用日本理学Rigaku Primus II 荧光光谱仪测定。对于微量元素和稀土元素的分析，首先将试样中加入LiBO₂，混合均匀后，高温进行熔化。溶液冷却后，用硝酸定容，再用Thermal X2 的ICP-MS进行分析。

全岩Pb同位素化学前处理与质谱测定在南京聚谱检测科技有限公司完成。岩石粉末经高压密闭溶样弹消解后，先经过阳离子-锶特效联合树脂，分离出Sr、总稀土、Pb。Pb淋洗液被蒸干后，先用1.0mL 2%稀硝酸溶解，将其作为母液；取其中50μL，稀释成500μL，在Agilent 7700x四极杆型ICP-MS上测定Pb准确含量。用12×10^-9 Tl溶液将Pb母液释成50×10^-9Pb。同位素溶液经 Cetac Aridus II膜去溶系统引入，在Nu Plasma II MC-ICP-MS上测定同位素比值。Pb同位素比值测定过程中，采用²⁰⁵Tl/²⁰³Tl=2.3885 校正仪器质量分馏。Pb同位素国际标准物质NIST SRM 981作为外标，校正仪器漂移。

采用美国地质调查局USGS地球化学标准岩石粉末(玄武岩BCR-2、玄武岩BHVO-2、安山岩AGV-2、流纹岩RGM-1)作为质控盲样，经过以上化学前处理与质谱测定，Pb同位素比值实测值在误差范围内与文献报道值一致。

用于锆石年代学测定的翁吉勒黑云母二长花岗岩样品，在廊坊地质服务有限公司利用粗碎、淘洗后通过传统重磁筛选法对锆石进行分选，将挑选出的锆石粘于环氧树脂上制靶并进行透反射光和阴极发光照相(CL)以观察锆石表面及内部结构。锆石的阴极发光(CL)照相在澳大利亚James Cook 大学Advanced Analytical Center的扫描电镜耦合阴极发光(SEM-CL)上进行。单颗粒锆石的LA-ICP-MS微区U-Pb 年龄测定在澳大利亚James Cook 大学Advanced Analytical Center的LA ICP-MS上进行，采用Coherent 公司的GeoLas 2005的193nm Excimer激光与Varian 820型ICP-MS联机开展测试。实验过程中采用氦气作为载气，每个样品的分辨分析时间包括大约30s的空白信号和45s的分析信号。实验采用跳峰模式采集数据，束斑大小为32μm，能量密度8J/cm²，频率为10Hz。元素含量采用NIST610作为外标，Si作为内标。年龄使用具国际标准锆石GJ-1为外标标准物质(ID-TIMS ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb age =608.5±0.4Ma；Jackson et al.，2004)，Temora 2 作为检验标准(ID-TIMS ²⁰⁶Pb/²³⁸Pb=416.8±1.1Ma；Black et al.，2004)，并应用GLITTER4.4.4软件进行数据处理。在Glitter处理数据过程中，经检查所有样品中均无普通Pb(信号强度低于300kcps)，故不需要进行普通Pb校正，而锆石的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均值计算均采用Ludwig’s Isoplot3.75完成。

磁铁矿微量元素和原位Pb-Pb同位素的测定亦在澳大利亚James Cook 大学Advanced Analytical Center的LA ICP-MS上进行，实验设备如前所述，但磁铁矿微量元素和原位Pb-Pb同位素测试时使用同一激光源同一型号不同的ICP-MS进行，以保证结果的可靠性。首先将采集的样品磨制光薄片，然后在Leica 2700显微镜下进行矿相学的研究，尽可能选择不同类型的磁铁矿颗粒进行圈定，然后将光薄片清洗后置于LA ICP-MS上进行微量元素和Pb-Pb同位素的测定，测定过程及参数见(张德贤等，2012)。标样为USGS的GSE，系统监控样品为NIST SRM610。此外，应用磁铁矿标样NMNH 114887(Jarosewich et al.，1980)做为盲标进行实时检测。数据采用Glitter 4.4.4进行处理，其中微量元素采用trace element 处理方法，而Pb-Pb同位素则采用U-Pb定年方法进行处理。

本次研究中布伦阔勒岩群黑云母石英片岩和翁吉勒黑云母二长花岗岩的主量、微量和稀土元素见表 1中。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 翁吉勒和孜勒依铁矿黑云母石英片岩与黑云母二长花岗岩全岩主量(wt%)和微量(×10-6)组成 Table 1 Compositions of major(wt%)and trace(×10-6)elements of Wengjile biotite-adamellite and biotite quartz schist 样品号 KDZ023-1 KDZ024-1 KDZ023-1-2 KDZ025-1 KDZ026-1 KDZ026-2 岩性 花岗岩 片岩 SiO2 73.70 69.10 74.51 60.99 60.70 57.07 Al2O3 14.47 16.13 14.24 14.46 17.03 18.61 TFeO 0.91 1.64 0.86 9.04 6.69 7.79 MgO 0.28 0.69 0.25 2.22 3.60 3.54 CaO 1.12 1.99 1.10 2.86 1.12 2.65 Na2O 3.82 4.29 3.86 4.68 1.02 1.73 K2O 4.78 4.91 4.46 2.76 4.00 5.94 MnO 0.02 0.02 0.02 0.09 0.07 0.10 TiO2 0.15 0.40 0.14 1.12 0.75 0.75 P2O5 0.04 0.10 0.04 0.27 0.16 0.16 LOI 0.58 0.57 0.47 1.47 4.87 1.52 FeO 0.79 1.07 0.77 4.47 4.57 6.85 Total 99.86 99.84 99.96 99.96 100.01 99.85 Mg# 26.0 39.1 24.8 33.2 44.1 34.1 σ 2.41 3.24 2.20 3.08 1.42 4.18 A/CNK 1.49 1.44 1.51 1.40 2.77 1.80 Li 29.20 12.90 27.20 12.20 44.60 60.30 Be 6.10 3.21 5.62 2.02 2.86 6.28 Sc 3.53 2.72 3.40 18.60 17.40 19.50 V 9.69 27.20 8.19 121 120 232 Cr 2.05 7.01 3.87 19.10 95.60 146 Co 0.81 0.94 0.84 18.80 17.40 24.80 Ni 1.41 2.58 2.22 13.30 41.40 59.90 Cu 1.41 4.24 2.68 27.30 10.70 61.60 Zn 32.9 44.1 171 223 150 122 Ga 23.90 22.30 21.20 21.10 21.20 27.50 Rb 279 155 239 58.1 177 270 Sr 485 1164 421 373 36.8 305 Y 16.10 8.34 22.30 54.60 29.10 16.80 Mo 0.06 2.85 0.41 2.53 0.41 0.75 Cd ＜0.002 0.04 1.38 1.50 0.55 0.24 In 0.01 0.04 0.29 0.37 0.24 0.09 Sb 0.10 0.07 5.86 16.20 14.30 0.65 Cs 9.90 3.64 8.90 0.71 8.99 15.70 Ba 1059 2820 853 648 490 2112 W 1.44 1.02 0.86 0.32 2.46 2.13 Re 0.00 0.00 0.02 ＜0.002 0.01 0.00 Tl 2.20 1.26 1.90 0.12 0.96 1.55 Pb 75.60 69.10 68.50 20.60 15.90 31.90 Bi 0.04 0.30 0.08 0.09 0.22 0.32 Th 28.90 21.50 24.80 8.96 14.90 26.80 U 5.53 1.91 5.81 2.32 2.69 1.91 Nb 17.70 7.79 15.90 15.00 16.30 19.60 Ta 1.40 0.43 1.23 0.88 1.20 1.49 Zr 13.70 9.34 100.0 224.0 174.0 5.63 Hf 0.63 0.28 3.68 6.06 4.93 0.23 Rb/Sr 0.58 0.13 0.57 0.16 4.81 0.89 Rb/Ba 0.26 0.05 0.28 0.09 0.36 0.13 Nb/Ta 12.6 18.3 12.9 17.1 13.6 13.2 Zr/Hf 21.6 33.8 27.2 37.0 35.3 24.6 La 53.70 122.0 44.00 20.90 44.00 62.90 Ce 91.60 181.0 73.50 45.80 82.40 113.0 Pr 9.07 18.70 7.75 6.57 9.86 12.50 Nd 31.10 60.40 26.20 30.40 36.40 46.60 Sm 5.10 7.27 4.50 7.40 6.54 8.05 Eu 0.68 1.69 0.60 1.75 1.39 1.59 Gd 3.93 4.79 3.78 6.98 5.63 6.90 Tb 0.62 0.48 0.67 1.59 1.03 0.95 Dy 2.88 2.01 3.65 9.36 5.35 4.20 Ho 0.54 0.35 0.72 1.91 1.03 0.72 Er 1.52 0.88 2.11 5.60 2.90 1.49 Tm 0.24 0.14 0.35 0.93 0.46 0.18 Yb 1.31 0.68 2.26 6.05 3.00 0.86 Lu 0.18 0.08 0.33 0.85 0.46 0.10 ΣREE 202.5 400.5 170.4 146.1 200.5 260.1 (La/Yb)N 24.3 107 11.6 2.05 8.71 43.2 δEu 0.46 0.87 0.44 0.74 0.70 0.65

表 1 翁吉勒和孜勒依铁矿黑云母石英片岩与黑云母二长花岗岩全岩主量(wt%)和微量(×10-6)组成 Table 1 Compositions of major(wt%)and trace(×10-6)elements of Wengjile biotite-adamellite and biotite quartz schist

翁吉勒黑云母二长花岗岩样品的SiO₂含量为69.10%~74.51%，Al₂O₃含量为14.24%~16.13%，岩石具有低MgO(0.25%~0.69%)、CaO(1.10%~1.99%)和低TiO₂(0.14%~0.40)，而具有较高的K₂O(4.46%~4.91%)和Na₂O(3.82%~4.29%)，且Na₂O/K₂O值变化范围很小(0.80~0.87)，里特曼指数(σ=(K₂O+Na₂O)²/(SiO₂-43))较一致(2.20~3.24)。铝饱和指数(A/CNK=Al₂O₃/(K₂O+Na₂O+CaO))为(1.44~1.51)，样品显示为弱过铝质岩石的特征。在SiO₂-Na₂O+K₂O图解(Le Maitre，1986)中，翁吉勒黑云母二长花岗岩位于石英二长岩和花岗岩之间(图 5)；在SiO₂-K₂O图解(Peccerillo and Talor，1976)中，黑云母二长花岗岩均落到高钾钙碱性系列(一个点落到钾玄岩系列)；在A/CNK-A/NK图解(Maniar and Piccoli，1989)中，翁吉勒黑云母二长花岗岩落到过铝质岩质中；Y-Nb图解(Pearce et al.，1984)中，翁吉勒黑云母二长花岗岩位于火山岛弧花岗岩和同碰撞花岗岩区域中，而在Y+Nb-Rb图解(Pearce et al.，1984)中，翁吉勒黑云母二长花岗岩位于同碰撞的火山岛弧花岗岩的过渡位置。

图 5

Fig. 5

图 5 翁吉勒二长花岗岩地球化学特征和大地构造背景判别图解 (a)TAS图解(Le Maitre，1986);(b)SiO2-K2O 图解(Peccerillo and Talor，1976);(c)A/NK-A/CNK 图解(Maniar and Piccoli，1989);(d)Y-Nb 图解(Pearce et al.，1984);(e)Y+Nb-Rb图解(Pearce et al.，1984) Fig. 5 Geochemical characteristics and tectonic discrimination diagrams of intrusive rocks of the Wengjile Group from Tashkurghan (a)TAS diagram(Le Maitre，1986);(b)SiO2 vs. K2O diagram(Peccerillo and Talor，1976);(c)A/NK vs. A/CNK diagram(Maniar and Piccoli，1989);(d)Y vs. Nb diagram(Pearce et al.，1984);(e)Y+Nb vs. Rb diagram(Pearce et al.，1984)

布伦阔勒岩群黑云母石英片岩样品中SiO₂含量为(57.07%~60.99%)，Al₂O₃含量为(14.46%~8.61%)，MgO含量为(2.22%~3.60%)、CaO 含量为(1.12%~2.86%)、TiO₂含量为(0.75%~1.12%)，显示变质岩原岩为古大陆边缘环境的富铝沉积岩。在SiO₂-log(K₂O+Na₂O)的大地构造环境判别中其中有2个样品落到岛弧中，而在Ti/100-Zr-Y×3图解中，则落到钙碱性玄武岩中(图 6；Pearce and Cann，1973；Roser and Korsch，1986)。

图 6

Fig. 6

图 6 塔什库尔干布伦阔勒群变质岩构造环境判别图解(据Pearce and Cann，1973; Roser and Korsch，1986) Fig. 6 Tectonic settings discrimination diagrams of metamorphic rocks of the Bulunkuole Group from Tashkurgar(after Pearce and Cann，1973; Roser and Korsch，1986)

翁吉勒黑云母二长花岗岩微量元素及稀土元素含量及有关参数见表 1，微量元素地球化学图解和稀土配分模式如图 7所示，具有稀土总量富集(170×10^-6~400×10^-6)，δEu为0.44~0.87，具有强的负Eu异常的特征。在微量元素蛛网图上显示其富集大离子亲石元素(LILE)，如K、Rb、Sr、Ba及轻稀土元素(LREE)，其中Sr＞421×10^-6，Ba＞853×10^-6，亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素。

图 7

Fig. 7

图 7 翁吉勒黑云母二长花岗岩和黑云母石英片岩中微量元素与地壳、上地壳和稀土元素与球粒陨石标准化图解(标准化值据Sun and McDonough，1989) Fig. 7 Diagram of normalized by crust and upper crust of trace element and chondrite normalized REE of Wengjile biotite-adamellite and biotite quartz schist(normalization values after Sun and McDonough，1989)

而黑云母石英片岩中稀土含量亦较富集(146.0×10^-6~200.5×10^-6)，δEu为0.65~0.74，具有中等强度的负Eu异常。低的Rb/Sr比(0.16~0.89)，明显的Th、Zr、Hf、Nb、Ta、P和Ti负异常，明显的Ba正异常，显示出岛弧拉斑玄武岩的特征(Pearce and Cann，1973)，这与区域其它地区布伦阔勒岩群的地球化学特征具有高度的一致性。

2个翁吉勒黑云母二长花岗岩和3个黑云母石英片岩样品用于全岩Pb同位素分析，分析结果见表 2。从表 2中可见，翁吉勒黑云母二长花岗岩Pb同位素现今值与其初始值变化不大，而黑云母石英片岩的Pb同位素有一定变化。但翁吉勒黑云母二长花岗岩和黑云母石英片岩的Pb同位素初始值非常接近。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 翁吉勒黑云母二长花岗岩和黑云母石英片岩全岩Pb同位素数据表 Table 2 Whole rock Pb isotopic compositions of Wengjile biotite-adamellite and biotite quartz schist 样品号 岩性 Pb同位素现今值 微量元素(×10-6) 年龄(Ma) Pb同位素初始值 $\frac{^{208}Pb}{^{204}Pb}$ $\frac{^{207}Pb}{^{204}Pb}$ $\frac{^{206}Pb}{^{204}Pb}$ $\frac{^{208}Pb}{^{204}Pb}$ $\frac{^{207}Pb}{^{204}Pb}$ $\frac{^{206}Pb}{^{204}Pb}$ KDZ023-1 花岗岩 39.0984 15.6701 18.5946 75.60 28.90 5.53 15.4 39.0798 15.6696 18.5838 KDZ024-1 花岗岩 39.3921 15.6945 18.1302 32.51 19.37 2.88 15.4 39.3631 15.6939 18.1171 KDZ025-1 片岩 39.7440 15.6936 19.4212 20.60 8.96 2.32 530.0 39.0069 15.6590 18.8255 KDZ026-1 片岩 41.3739 15.7750 20.3805 15.90 14.90 2.69 530.0 39.7859 15.7231 19.4856 KDZ026-2 片岩 39.7854 15.7221 19.4263 31.90 26.80 1.91 530.0 38.3617 15.7037 19.1096

表 2 翁吉勒黑云母二长花岗岩和黑云母石英片岩全岩Pb同位素数据表 Table 2 Whole rock Pb isotopic compositions of Wengjile biotite-adamellite and biotite quartz schist

翁吉勒黑云母二长花岗岩体中锆石(Sample 1和Sample 2)测年数据见表 3，代表性的锆石CL图像如图 8。从图中可见该2个样品中的锆石均为短柱状，具有清晰的岩浆振荡环带，对每个样品中20颗锆石进行了测定。对于Sample 1，其中14个点的谐和度在90%以上，加权平均年龄为15.0±0.3Ma(MSMD=5.4；图 9)。有2个点(2和19号)可能打到区域继承锆石上，4个点可能打到包体或者裂隙上，具有较低的谐和度。而Sample 2中，14个点总体协和度一般，可能与锆石中Pb丢失有关。有2个打到了继承锆石上，而另4个点可能与放射性成因的U、Th含量较低有关，其余14个点加权平均年龄为15.4±0.2Ma(MSMD=1.4)。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 翁吉勒黑云母二长花岗岩LA ICP-MS锆石U-Pb测试结果 Table 3 LA ICP-MS zircon U-Pb dating results for Wengjile biotite-adamellite 测点号 Th U Th/U 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/235U 206Pb/238U 含量(×10-6) 比值 σ 比值 σ 年龄(Ma) σ 年龄(Ma) σ Sample1-01 729 1093 0.67 0.0171 0.00059 0.0025 0.00004 17.2 0.6 15.9 0.2 Sample1-02 500 1017 0.49 0.2591 0.00650 0.0047 0.00008 233.9 5.2 30.1 0.5 Sample1-03 1191 2413 0.49 0.0151 0.00036 0.0024 0.00003 15.2 0.4 15.3 0.2 Sample1-04 571 1125 0.51 0.0153 0.00040 0.0023 0.00003 15.4 0.4 14.5 0.2 Sample1-05 538 987 0.54 0.0154 0.00042 0.0024 0.00003 15.5 0.4 15.1 0.2 Sample1-06 518 990 0.52 0.0150 0.00042 0.0023 0.00003 15.1 0.4 14.9 0.2 Sample1-07 491 911 0.54 0.0155 0.00063 0.0024 0.00003 15.7 0.6 15.3 0.2 Sample1-08 788 1429 0.55 0.0223 0.00055 0.0024 0.00003 22.4 0.6 15.5 0.2 Sample1-09 735 1129 0.65 0.0161 0.00054 0.0025 0.00003 16.2 0.5 15.8 0.2 Sample1-10 995 1203 0.83 0.0155 0.00079 0.0023 0.00004 15.6 0.8 14.7 0.2 Sample1-11 582 1104 0.53 0.0165 0.00083 0.0024 0.00004 16.6 0.8 15.3 0.3 Sample1-12 402 820 0.49 0.0158 0.00049 0.0023 0.00003 16 0.5 15.1 0.2 Sample1-13 643 1225 0.52 0.0183 0.00094 0.0023 0.00004 18.4 0.9 14.8 0.3 Sample1-14 581 938 0.62 0.0169 0.00056 0.0024 0.00003 17 0.6 15.3 0.2 Sample1-15 784 1137 0.69 0.0157 0.00040 0.0024 0.00003 15.8 0.4 15.1 0.2 Sample1-16 582 1070 0.54 0.0146 0.00038 0.0023 0.00003 14.7 0.4 14.5 0.2 Sample1-17 168 503 0.33 0.0180 0.00176 0.0023 0.00006 18.1 1.8 15 0.4 Sample1-18 664 1087 0.61 0.0155 0.00041 0.0022 0.00003 15.6 0.4 14.2 0.2 Sample1-19 557 1032 0.54 0.0188 0.00057 0.0024 0.00003 18.9 0.6 15.5 0.2 Sample1-20 418 1018 0.41 0.2230 0.00509 0.0289 0.00039 204.4 4.2 183.6 2.5 Sample2-01 499 781 0.64 0.0234 0.00061 0.0025 0.00003 23.4 0.6 16.2 0.2 Sample2-02 482 877 0.55 0.0157 0.00060 0.0023 0.00003 15.8 0.6 15.1 0.2 Sample2-03 533 900 0.59 0.0293 0.00241 0.0024 0.00006 29.3 2.4 15.7 0.4 Sample2-04 698 1066 0.66 0.0178 0.00049 0.0024 0.00003 17.9 0.5 15.5 0.2 Sample2-05 625 1092 0.57 0.0148 0.00058 0.0023 0.00003 14.9 0.6 14.6 0.2 Sample2-06 551 937 0.59 0.0166 0.00046 0.0024 0.00003 16.7 0.5 15.3 0.2 Sample2-07 593 1004 0.59 0.0162 0.00044 0.0023 0.00003 16.3 0.4 15 0.2 Sample2-08 325 776 0.42 0.2527 0.00508 0.0321 0.00041 228.8 4.1 203.5 2.6 Sample2-09 497 904 0.55 0.0072 0.00064 0.0023 0.00003 7.2 0.6 14.9 0.2 Sample2-10 723 1160 0.62 0.0156 0.00064 0.0024 0.00004 15.7 0.6 15.2 0.2 Sample2-11 495 859 0.58 0.0161 0.00046 0.0024 0.00003 16.2 0.5 15.2 0.2 Sample2-12 582 919 0.63 0.0157 0.00054 0.0024 0.00003 15.8 0.5 15.3 0.2 Sample2-13 750 1115 0.67 0.0159 0.00042 0.0024 0.00003 16 0.4 15.4 0.2 Sample2-14 870 964 0.90 0.0152 0.00045 0.0024 0.00003 15.3 0.5 15.7 0.2 Sample2-15 985 1378 0.71 0.0162 0.00040 0.0023 0.00003 16.3 0.4 15 0.2 Sample2-16 766 1071 0.72 0.0164 0.00093 0.0024 0.00004 16.5 0.9 15.5 0.3 Sample2-17 926 1244 0.74 0.0153 0.00048 0.0023 0.00003 15.4 0.5 14.7 0.2 Sample2-18 719 1179 0.61 0.0142 0.00043 0.0024 0.00003 14.3 0.4 15.4 0.2 Sample2-19 604 1029 0.59 0.0172 0.00047 0.0024 0.00003 17.3 0.5 15.7 0.2 Sample2-20 537 904 0.59 0.0155 0.00072 0.0025 0.00004 15.6 0.7 15.9 0.3

表 3 翁吉勒黑云母二长花岗岩LA ICP-MS锆石U-Pb测试结果 Table 3 LA ICP-MS zircon U-Pb dating results for Wengjile biotite-adamellite

图 8

Fig. 8

图 8 样品1和2的代表性的锆石CL图像 Fig. 8 CL images of zircon from sample 1 and sample 2

图 9

Fig. 9

图 9 翁吉勒黑云母二长花岗岩中锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 9 Zircon U-Pb concordia diagram of Wengjile biotite-adamellite

磁铁矿微量元素和原位Pb-Pb同位素数据如表 4所示。翁吉勒铁矿床和孜勒依铁矿床的磁铁矿微量元素特征如图 10所示。由图 10可见，翁吉勒铁矿床中的磁矿床中主要Si、Mn、Zn、Sn、Hf和Pb相对较高，其中Mn和Ga变化范围较大，而孜勒依铁矿床中的磁铁矿具有相对较高的亲石元素，如Mg、Al、Ti、V、Co、Ni、Ga和Sc等，其Mn和Zn含量较低且变化范围较大，其它元素变化范围均相对较窄。翁吉勒铁矿床磁铁矿稀土元素呈右上倾模式，具有明显的负Eu异常，Eu异常在0.1~1.0之间变化，平均0.4，同时，还具有强的Ce异常，在0.6~1.2之间变化，平均0.8。二者相比，翁吉勒铁矿床中的磁铁矿中微量元素变化范围相对较大，而孜勒依铁矿床中的磁铁矿变化范围较小。

表 4

Table 4

表 4(Table 4)

表 4 磁铁矿微量元素(10×-6)和Pb-Pb同位素数据表 Table 4 Trace element content(10×-6) and Pb-Pb isotopes of magnetie

表 4 磁铁矿微量元素(10×-6)和Pb-Pb同位素数据表 Table 4 Trace element content(10×-6) and Pb-Pb isotopes of magnetie

图 10

Fig. 10

图 10 翁吉勒铁矿床和孜勒依铁矿床中磁铁矿微量元素特征 Fig. 10 Trace element characteristics of magnetite from Wengjile and Zileyi iron deposit

2个矿床的磁铁矿的原位Pb-Pb同位素存在明显的不同，其中翁吉勒铁矿床中的磁铁矿的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb在9.0699~41.4030之间变化，平均值为20.4808；²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb在11.0454~34.1993之间变化，平均值为17.5573；²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb在28.6800~84.1533之间变化，平均值为44. 8547。其计算所得铅同位素²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb在0.67~1.37之间变化，平均值为1.16；²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb在1.85~3.61之间变化，平均值为2.24，²⁰⁸Pb/²⁰⁷Pb在2.36~3.04之间变化，平均值为2.56。而孜勒依铁矿床中磁铁矿的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb均较低。

塔什库尔干地区“帕米尔式”铁矿床的主要赋矿地层为布伦阔岩群(许志琴等，2012； 燕长海等，2012；陈登辉等，2013；陈石义，2013；冯昌荣，2013；胡亮，2014；李红中等，2016；张哨波，2016)，其形成时代目前有以下几种观点：(1)孙海田等(2003)认为基底形成年龄为新太古代；(2)张传林等(2007)认为形成于新元古代晚期-早古生代早期，并经历了加里东期和华力西-印支期变质作用改造；(3)计文化等(2011)测定该岩群中片理化流纹岩的单颗粒锆石U-Pb年龄为2481±14Ma。但由于布伦阔岩群在从布伦口-塔什库尔干地区分布较广，不同学者针对该岩群内的不同岩性段进行年代学测试，造成结果有很大差异。目前对于该岩群的年龄目前尚无定论，但根据野外地质特征观察及区域变质岩的对比，笔者倾向于布伦阔地层属于早古生代。

笔者发现翁吉勒铁矿床矿体不仅与布伦阔岩群有关，而且与附近出露的翁吉勒黑云母二长花岗岩有着密切的联系，并且在二者的接触带存在明显的矽卡岩化。翁吉勒黑云母二长花岗岩体中锆石的LA ICP-MS U-Pb定年表明，该岩体形成于15Ma左右。地球化学性质与布伦阔岩群中的黑云母石英片岩非常相似，如二者的微量元素与地壳丰度值(Sun and McDonough，1989)的比值表现为相似的配分模式，说明二者主要与地壳来源有关，而且可能具有继承性。二者微量元素用上地壳相应元素的丰度值标准化后，表现出黑云母片岩具有一定的稳定性，而黑云母石英片岩变化范围略大，结合其全岩Pb同位素特征，说明二者的来源除上地壳以外可能还存在少量下地壳或地幔物质的加入。此外，二者的稀土配分模式基本相同，均表现出Eu负异常且配分模式近似相同。因此，翁吉勒黑云母二长花岗岩与布伦阔岩群可能存在成因上的联系。

孜勒依磁铁矿矿床直接赋存于布伦阔岩群中黑云母石英片岩和花岗片麻岩的接触位置(许志琴等，2012；燕长海等，2012；陈登辉等，2013；陈石义，2013；冯昌荣，2013；胡亮，2014；李红中等，2016；张哨波，2016)，其产状大多与上覆地层产状一致，呈层状、似层状，局部呈透镜状产出，并且与赋矿围岩的界限较为模糊。因此，其成因应属于区域广泛发育的沉积变质型铁矿床。

因此，笔者认为在塔什库尔干地区不仅存在与沉积变质作用有关的铁矿床，还可能存在一部分与岩浆热液有关的热液型磁铁矿床。

西昆仑塔什库尔干地区是新疆昆仑山区重要的磁铁矿矿床分布区。 “帕米尔式”铁矿床提出以来(燕长海等，2012)，该地区引起国内外学者的广泛关注，对“帕米尔式”磁铁矿床的矿床地质特征、成矿年龄、矿床成因等开展了一系列研究(Afinogenova，1969；Klein，2005；燕长海等，2012；陈登辉等，2013；陈石义，2013；冯昌荣，2013；胡亮，2014；张哨波，2016)。“帕米尔式”铁矿床与世界上已知的前寒武纪BIFs型铁矿床和中国太古宙“鞍山式”铁矿床、“大栗子式”铁矿床、中元古代“宣龙式”铁矿床、泥盆纪“宁乡式”铁矿床等在矿床地质特征、成矿时代方面具有明显的差异(Afinogenova，1969；Klein，2005；燕长海等，2012)。BIFs(Banded Iron Formation)是产于前寒武地层中一种重要的条带状铁建造。James et al.(1954)根据其沉积环境和共生岩石组合的不同，将BIF类型矿床分为与火山活动关系密切的Algoma型(Basta et al.，2011)和Superior型或Hamersley型。该类矿床的形成时地球正处于大气、海洋和生物演化的一个重要阶段，因此，BIFs铁矿床记录了地球早期大气和海洋化学组成、地球深部过程、生物演化等重要信息(Afinogenova，1969；Klein，2005)。“帕米尔式”铁矿床的成矿时代大多为早古生代，与BIFs型铁矿大多形成于前寒武有明显的不同(Afinogenova，1969；Klein，2005；陈曹军，2012；燕长海等，2012；冯昌荣，2013；李宝强等，2015)。

塔什库尔干地区的铁矿床中大部分存在膏盐层，被称之为膏铁建造。在硫酸盐-硫化物体系中，硫酸盐强烈富集重硫³⁴S，而硫化物则恰好相反，在塔什库尔干地区的矿床中石膏普遍存在、铁矿-石膏矿密切共生的条件下，矿床中硫化物的硫同位素组成则主要取决于原始岩浆硫和膏盐层硫所占比例及膏盐层硫酸盐的还原温度，膏盐层硫所占比例和硫酸盐的还原温度越高，硫化物的δ³⁴S值越高；反之原始岩浆硫所占比例越高，硫酸盐的还原温度越低，硫化物的δ³⁴S值也越低。如前所述，后期与黑云母二长花岗岩有关的岩浆热液提供了岩浆硫，使得硫酸盐的还原温度降低，这也解释了在塔什库尔干地区铁矿床中很少见到硫化物。除此之外，膏盐层作为一种重要的地球化学氧化障，为铁矿床形成提供矿化剂的作用(李延河等，2014)。岩浆与膏盐层的反应会导致岩浆体系中氧逸度的快速度大幅度升高，而Snyder et al.(1993)提出在富铁玄质岩浆体系中，氧逸度升高势必会引起大量氧化物的形成，因此有利于磁铁矿床的形成。

除此之外，磁铁矿中微量元素的含量是确定不同铁矿床类型的重要标志，同时也可提供其形成时大地构造背景方面的重要信息。通常认为BIFs的磁铁矿由于在变质过程中的“净化”使得磁铁矿中的微量元素非常低(Dupuis and Beaudoin，2011)。而本研究发现，孜勒依磁铁矿床中的磁铁矿的微量元素明显偏低，但其Al和Mn的含量和斑岩型矿床中的磁铁矿的含量相当，而翁吉勒磁铁矿中磁铁矿微量元素特征落入到了典型的矽卡岩范围之内(图 11)，这与野外地质调查特征相互印证。在野外露头明显可见矿体位于岩体与地层的接触带部位，且明显存在有石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矽卡岩矿物，应属于矽卡岩型磁铁矿矿床。

图 11

Fig. 11

图 11 磁铁矿(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)成因分类图解(据Dupuis and Beaudoin，2011) Fig. 11 (Ca+Al+Mn)-(Ti+V)genetic classification diagram(after Dupuis and Beaudoin，2011)

本研究中磁铁矿单矿物Pb同位素和两类岩石全岩Pb同位素为厘定成矿背景提供了重要的依据。选择的两类岩石其全岩Pb经计算其初始值，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb近似相同；而形成于黑云母石英片岩(孜勒依磁铁矿床)中的磁铁矿，²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb含量均很低，且其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值亦很小，而产于与黑云母二长花岗岩有关的矽卡岩中的磁铁矿明显具有相对较高的²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb含量，且其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值也很稳定。在一定程度上，确认了矽卡岩磁铁矿床中的磁铁矿岩浆热液。

(1) 在塔什库尔干地区存在赋存于布伦阔勒岩群中的条带状磁铁矿床，其成因主要与沉积变质作用有关。此外，在该区域内还存在与中新世侵入岩活动有关的热液矽卡岩型磁铁矿床。

(2) 黑云母二长花岗岩体中锆石的LA ICP-MS U-Pb定年表明岩体形成于15Ma。黑云母二长花岗岩和黑云母石英片岩的主量、微量和稀土元素地球化学特征具有明显的一致性，说明二者存在成因上的联系，黑云母二长花岗岩可能是由黑云母石英片岩重熔而形成的。

(3) 磁铁矿微量元素地球化学特征和Pb同位素特征表明塔什库尔干地区存在两类明显不同的磁铁矿：一类与沉积变质作用密切相关；而另一类明显与岩浆热液活动有关。两种类型矿床的成矿大地构造背景明显不同：前者主要与中元古代大陆边缘海的沉积变质作用有关；而后者则与中新世喜山期花岗岩同碰撞造山作用有关。