【摘要】：新疆是我國重要的資源基地,不但含有豐富的煤、石油和天然氣等能源,而且還是我國金、銅、鉛、鋅和鐵等重要金屬資源的接替基地。近年來,在新疆地區(qū)稀土礦床的勘探也取得新的突破,除了塔里木盆地內(nèi)與堿性巖-碳酸巖雜巖體有關(guān)的巴楚稀土礦床和塔里木北緣的且干布拉克稀土礦外,在塔里木盆地南緣發(fā)現(xiàn)了與堿性花崗巖有關(guān)的波孜果爾大型REE-Nb-Zr礦床,但疆內(nèi)關(guān)于偉晶巖型稀土礦床鮮有報道。2013年,在自治區(qū)地質(zhì)勘查基金的支持下,作者帶領(lǐng)團(tuán)隊對已有的地質(zhì)資料進(jìn)行了二次開發(fā),在庫爾勒上戶一帶進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查和找礦勘查,發(fā)現(xiàn)了與偉晶巖有關(guān)的稀土礦床。庫爾勒上戶北稀土礦床位于塔里木陸塊北緣的庫魯克塔格陸緣地塊西段,礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造-巖漿活動強(qiáng)烈,偉晶巖脈廣泛分布,稀土元素成礦地質(zhì)條件十分有利。通過野外詳細(xì)的調(diào)查研究,僅在2平方千米范圍內(nèi)就已發(fā)現(xiàn)了21條稀土礦化的褐簾石偉晶巖脈。這些偉晶巖脈主要分布在元古代的混合巖中,礦化偉晶巖脈體走向以北東東-南西西向為主,與區(qū)域總體構(gòu)造線方向平行,但有個別的偉晶脈體呈近南北向展布。偉晶巖脈體一般長80~1000米,寬0.2~20米;最長者達(dá)1100米,最短者僅為20米,脈體傾角為45~87°。偉晶巖脈具偉晶結(jié)構(gòu),礦石礦物主要是褐簾石、鈦鐵礦和鋯石,其中褐簾石一般呈浸染狀分布于由長石和石英組成的集合體中。通過采樣線地表控制和深部鉆探施工,圈定了3個含褐簾石的偉晶巖稀土礦體,獲得稀土氧化物儲量7871噸。上戶稀土礦床賦礦圍巖—黑云母混合巖含有典型變質(zhì)成因的鋯石,兩件樣品中鋯石邊部~(207)Pb/~(206)Pb加權(quán)年齡分別為1924±27 Ma和1944±15 Ma,在誤差范圍內(nèi)一致,暗示混合巖化峰期年齡約為1930 Ma;黑云母混合巖中鋯石的初始~(176)Hf/~(177)Hf比值為0.281131~0.281466,其對應(yīng)的εHf(t)為-15~-3.1,平均值-6.5,Hf同位素的其二階段模式年齡t_(DM2)(Hf)則介于2791~3501 Ma之間;研究認(rèn)為,庫爾勒北緣在~1930 Ma發(fā)生了陸-陸碰撞,導(dǎo)致了陸殼俯沖到深部(麻粒巖相,石榴子石穩(wěn)定區(qū)),進(jìn)而發(fā)生熔融形成了黑云母混合巖,其形成可能與哥倫比亞超大陸聚合有關(guān)。在上戶稀土礦床的含褐簾石偉晶巖中存在著具有明顯的韻律環(huán)帶、且Th/U比值與巖漿成因鋯石相似的顆粒較大的自形鋯石,這表明它形成于熔體體系,暗示偉晶巖可能是熔體結(jié)晶的產(chǎn)物;但顯微巖相學(xué)研究也顯示,部分鋯石受到了后流體的交代,這可能暗示形成含稀土礦化的偉晶巖的母巖漿為富水熔體。鋯石定年結(jié)果顯示,三個樣品鋯石的~(207)Pb/~(206)Pb加權(quán)平均年齡分別為1797±15 Ma、1810±16 Ma和1806±19 Ma,在誤差范圍一致,表明稀土成礦時間約為1810 Ma。偉晶巖脈內(nèi)鋯石~(176H)f/~(177)Hf初始比值為0.281395~0.281444,εHf(t)為-9.7~-5.7,平均值-7.9,兩者數(shù)據(jù)點均位于球粒隕石演化線下方;Hf同位素的二階段模式年齡t_(DM2)(Hf)則介于2883~3022 Ma之間,暗示偉晶巖的源區(qū)與其圍巖—黑云母混合巖具有相似的源區(qū),它可能是黑云母混合巖減壓重熔作用的產(chǎn)物,形成于碰撞后的伸展環(huán)境。通過元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和同位素年代學(xué)的綜合研究,初步確定了上戶稀土礦床的形成機(jī)制,在~1930 Ma,庫爾勒地區(qū)發(fā)生了陸-陸碰撞,導(dǎo)致了陸殼的深俯沖并發(fā)生熔融形成了黑云母混合巖;在1810 Ma,區(qū)域地球動力學(xué)體制由擠壓轉(zhuǎn)為伸展,混合巖的易熔組分減壓重熔為富含稀土和水等揮發(fā)分的熔體,早期結(jié)晶形成鋯石、磷灰石等副礦物,隨著斜長石等硅酸鹽礦物的結(jié)晶,體系由富水熔體轉(zhuǎn)為熱液體系,結(jié)晶出褐簾石、鈦鐵礦等熱液成因礦物。因此,上戶稀土礦床的形成與富水等揮發(fā)分的低溫熔體有關(guān),而稀土礦化則發(fā)生在熱液階段。在上戶礦區(qū)發(fā)育著相當(dāng)數(shù)量的輝綠巖脈,作者為探討區(qū)域構(gòu)造演化,也對其進(jìn)行了研究。地球化學(xué)研究顯示,該類巖石為拉斑質(zhì)基性巖。原始巖漿主要是地幔輝石部分熔融的產(chǎn)物,含有少量地幔橄欖巖部分熔融形成的熔體,它形成于活動陸緣的伸展環(huán)境。總之,庫爾勒上戶稀土礦床是偉晶巖型稀土礦床,它應(yīng)是塔里木克拉通北緣庫魯克塔格地區(qū)~18.1 Ga構(gòu)造熱事件的產(chǎn)物。
【圖文】：

河斷裂和辛格爾斷裂為其南北邊界（Zhang 等, 2009; Zi 等, 2008）。該震旦紀(jì)強(qiáng)烈變質(zhì)、褶皺變形的基底巖系和變質(zhì)、變形微弱的震旦系和古組成，形成典型的雙層結(jié)構(gòu)（馮本智 等, 1995）。前震旦系主要由一套高級變質(zhì)作用的千枚巖、片巖、片麻巖、花崗片麻巖、角閃片巖、斜長大理巖以及淺變質(zhì)的變玄武巖、變安山巖、變流紋巖和對應(yīng)的侵入巖所系為粗碎屑巖、冰磧巖，其下部有數(shù)百米厚的中基性火山巖，，與下伏巖不整合接觸；古生界主要為一套穩(wěn)定的含磷硅質(zhì)巖、頁巖、碳酸鹽巖系組合（呂新彪 等, 2012）。區(qū)域性斷裂主要為近東西向展布的興地斷裂個長期活動的貫穿性大斷裂，是超基性巖、基性巖、碳酸巖、蛭石礦及巖導(dǎo)礦構(gòu)造，經(jīng)歷了中元古代以來的多期復(fù)雜構(gòu)造演化（鄧興梁 等,然, 1994; 孫曉猛 等, 2006），其兩側(cè)出露和隱伏著數(shù)十個基性-超基性一條沿興地斷裂南緣分布的高磁異常帶（李濤和王宗秀, 2006; 夏學(xué)惠）。

新疆庫爾勒地區(qū)上戶稀土礦床地質(zhì)特征及成因2.1 地層庫魯克塔格地區(qū)的地層主要以前寒武紀(jì)的結(jié)晶基地和蓋層為主。地層時代由老至新分別為：太古界托格拉克布拉克雜巖，下元古界興地塔格群，中元古界長城系揚(yáng)吉布拉克群、薊縣系愛爾基干群，上元古界青白口系帕爾崗塔格群以及庫魯克塔格群；此外古生界寒武系地層以及奧陶系和志留系地層也少量出露，該區(qū)的簡略地層柱狀圖如圖 2.2。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P618.7


本文編號：2671799