义敦弧北段昌达沟晚三叠世含铜花岗闪长斑岩的锆石U–Pb年代学、全岩地球化学及其岩浆源区与构造意义

《Geosciences》：Geochronology and Geochemistry of the Late Triassic Cu-Bearing Granodiorite Porphyry at Changdagou, Northern Yidun Arc, SW China

　　

义敦弧北段晚三叠世含铜侵入体的岩浆源区与构造意义较南段研究程度更低。本研究综合地质观察、锆石U–Pb年代学（zircon U–Pb geochronology）和全岩地球化学（whole-rock geochemistry）对昌达沟花岗闪长斑岩开展研究。对23颗岩浆锆石进行LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）分析，获得加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为215.4 ± 0.5 Ma（MSWD = 0.53），限定该含铜侵入体于晚三叠世结晶。分析岩石SiO₂含量为67.40–68.16 wt.%，显示高钾钙碱性（high-K calc-alkaline）和弱过铝质（weakly peraluminous）组成，A/CNK值为1.03–1.14。其稀土元素（REE）配分模式显示轻稀土元素相对重稀土元素富集，并具负Eu异常（δEu = 0.48–0.68）。原始地幔标准化（primitive mantle-normalized）模式显示Rb、Th和K富集，Nb、Ta、P和Ti亏损。较低的Ga/Al比值以及P₂O₅含量随SiO₂增加而降低，支持I型花岗岩类（I-type granitoid）属性。相对较低的Mg#值（33–36）以及较低的Nd/Th和Nb/Ta比值，表明岩浆生成过程中有显著地壳物质贡献。微量元素判别结果和区域地质关系支持其与甘孜–理塘洋（Ganzi–Litang Ocean）西向俯冲所建立的构造岩浆系统有关。这些结果通过提供昌达沟侵入体在义敦弧北段晚三叠世岩浆框架内成岩作用和构造属性的全岩制约，补充了以往基于锆石的研究。

义敦弧位于青藏高原东部，是Sanjiang构造-成矿系统的重要组成部分，其北段与南段在岩石圈结构、岩浆特征和成矿样式上存在差异。南段集中产出大型斑岩Cu矿床，而北段虽已报道晚三叠世Cu–Mo矿化，相关含矿侵入体研究仍相对薄弱。北义敦花岗岩类研究多集中于Cuojiaoma岩基及甘孜–稻城带相关岩体，已有地球化学、同位素和年代学工作识别出不同地壳基底组分和多来源岩浆，但北义敦花岗质岩浆作用的构造解释仍有争论：俯冲相关弧模型将其归因于甘孜–理塘洋岩石圈西向俯冲、交代地幔楔与地壳物质相互作用；后造山伸展模型则将较年轻岩浆活动与洋盆闭合碰撞后的伸展、增强的幔源和壳源熔融相联系。Changdagou含铜矿化产于花岗闪长斑岩及其接触带，Li et al.曾报道锆石U–Pb年龄214.97 ± 0.98 Ma并利用锆石微量元素和Hf同位素讨论岩浆特征与Cu成矿潜力，但全岩地球化学可补充锆石制约。因此，研究人员结合地质观察、锆石U–Pb定年和全岩主微量元素分析，限定昌达沟花岗闪长斑岩的侵位年龄、地球化学特征、岩浆源区及其在北义敦晚三叠世岩浆框架中的构造意义。

主要技术方法（≤250字）：样品采自昌达沟I号矿体绢英岩化（quartz–sericite）蚀变带内含矿斑岩，采样点为98°41′10″ E、32°05′53.8″ N；CDG01用于锆石U–Pb定年，CDG01-1、CDG01-2、CDG02、CDG05、CDG06用于全岩主微量元素分析。锆石U–Pb定年由新疆启盛地质矿产测试研究有限公司完成，采用LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱），GeolasPro激光剥蚀系统与Agilent 7700e ICP-MS联用，91500为U–Pb外标，数据用ICPMSDataCal 10.8和Isoplot/Ex 3处理。全岩主量元素用WD-XRF（波长色散X射线荧光光谱）Axios测定，FeO和Fe₂O₃分别用磺基水杨酸分光光度法和重铬酸钾滴定法测定；微量元素和REE经密封消解后以ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）测定。

研究结果：4.1 含矿斑岩的锆石U–Pb年代学。对CDG01含矿花岗闪长斑岩进行LA-ICP-MS锆石U–Pb定年；阴极发光（CL）图像显示23颗锆石以自形–半自形短柱状为主，发育振荡环带，Th含量255–464 × 10^?6、U含量358–542 × 10^?6、Th/U比值0.47–1.30，指示岩浆成因。单颗²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为214.0–217.4 Ma，谐和图和加权平均年龄图给出加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄215.4 ± 0.5 Ma（MSWD = 0.53，n = 23），被解释为花岗闪长斑岩的结晶年龄。4.2 全岩主量与微量元素。含矿花岗闪长斑岩SiO₂为67.40–68.16 wt.%，Al₂O₃为14.64–16.08 wt.%；K₂O为3.16–3.56 wt.%，Na₂O为2.50–3.16 wt.%，Na₂O + K₂O为5.96–6.47 wt.%，K₂O/Na₂O为1.05–1.38，属高钾钙碱性系列；A/NK为1.67–1.92，A/CNK为1.03–1.14，显示过铝质组成。CaO为2.92–3.84 wt.%，MgO为1.11–1.24 wt.%，FeO^T为3.49–4.39 wt.%，Mg#为33–36；TiO₂为0.41–0.54 wt.%，P₂O₅为0.08–0.10 wt.%。ΣREE为96.4–134 × 10^?6，LREE/HREE为6.81–9.62；球粒陨石标准化配分模式显示轻稀土元素富集、重稀土元素相对平坦，负Eu异常（δEu = 0.48–0.68），Ce异常较弱（δCe = 0.91–1.02）。原始地幔标准化微量元素模式显示Rb、Th、K相对富集，Ba、Nb–Ta、Sr、P、Ti负异常；Sr含量变化较大，为8.21–221 × 10^?6。整体上样品微量元素模式相似，Ba、Sr、Zr、Hf变化大于重稀土元素。

讨论部分：5.1 成因分类与岩浆源区。研究人员先评估蚀变影响：Na、K、Ca、Rb、Ba等元素在蚀变和变质中易活动，而REE、高场强元素（HFSE；Th、Nb、Ta、Zr、Hf）及Sc、V、Cr、Ni等相对不活动；样品REE和微量元素模式总体一致，La、Ce、Sm、Nd、Nb、Ta、Yb、Hf、ΣREE与Zr呈正相关，说明这些元素在后期热液蚀变和变质中基本保留，可用于评价原生地球化学特征。分类上，样品虽总碱较高，但FeO^T/MgO为3.14–3.66（均值3.36），10,000 × Ga/Al为1.26–2.15（均值1.69，低于A型阈值2.6），Zr + Nb + Ce + Y为120–334 × 10^?6（均值194 × 10^?6，低于350 × 10^?6），且判别图落在I–S–M型花岗岩区，故不支持A型。样品A/CNK均值1.08，属弱过铝质；P₂O₅随SiO₂增加而降低，Rb与Th正相关，符合I型亲和，因此解释为高钾钙碱性I型花岗岩类。源区方面，I型花岗岩有三种主要成因：幔源玄武质岩浆强烈分离结晶、地壳物质部分熔融、幔源镁铁质岩浆与地壳深熔长英质熔体混合。样品Nd/Th为1.59–3.41、Nb/Ta为8.73–13.2，低于地幔参考值Nd/Th > 15、Nb/Ta ≈ 17.5；研究区及周边未识别出连续镁铁质–中性–长英质系列，不支持单纯幔源岩浆分离结晶。样品富集Rb、Th、K和LREE，亏损Nb、Ta、P、Ti和HREE，结合较低Mg#，指示显著地壳贡献；Rb/Sr为0.839–11.3，亦相容于地壳参与。5.2 义敦弧北段晚三叠世构造背景。晚三叠世义敦弧构造岩浆演化与古特提斯甘孜–理塘洋俯冲密切相关；南义敦晚三叠世花岗岩类、同期钙碱性火山岩及辉长岩–闪长岩–花岗闪长岩–二长花岗岩组合构成近N–S向岩浆带，平行于甘孜–理塘缝合带，被视为古特提斯洋俯冲的重要岩浆记录；区域三叠纪火成岩沿义敦弧东缘呈NNW–SSE向带状。北义敦晚三叠世亦发育中酸性岩浆作用。Xie et al.研究Cuojiaoma岩基，采用全岩地球化学、锆石U–Pb–Hf–O同位素和辉钼矿Re–Os年代学；岩基位于义敦弧东部、大致平行于甘孜–理塘缝合带，主要由花岗闪长岩和二长花岗岩组成，锆石U–Pb年龄分别为221.8 ± 1.4 Ma和216.7 ± 2.2 Ma，两者为中–高钾钙碱性I型花岗岩类，富集大离子亲石元素（LILE）和LREE、亏损Nb、Ta、Ti，具弧岩浆亲缘；其提出甘孜–理塘洋西向俯冲在约230 Ma前已开始，约230–221 Ma持续俯冲和板片后撤促进上覆地幔楔部分熔融，并伴随弧后伸展和相关岩浆作用；早期花岗闪长岩被解释为下地壳熔体与受板片流体或熔体交代的地幔楔来源镁铁质岩浆相互作用。约213–209 Ma的Ganluogou闪长质杂岩体也记录壳源与幔源岩浆混合。昌达沟样品在Nb–Y图中落在火山弧花岗岩（VAG）与同碰撞花岗岩（syn-COLG）叠加区，在Ta–Yb图中落在VAG区，总体显示弧岩浆地球化学亲缘；其约215 Ma年龄与较年轻Cuojiaoma二长花岗岩216.7 ± 2.2 Ma在误差范围内重叠，置于北义敦晚三叠世岩浆事件中。区域钙碱性侵入岩和火山岩组合、岩浆带与构造的空间关系以及昌达沟花岗闪长斑岩的弧型地球化学特征，支持其与甘孜–理塘洋西向俯冲所建立的区域构造岩浆系统有关。

研究结论（翻译）：（1）昌达沟花岗闪长斑岩锆石U–Pb年龄为215.4 ± 0.5 Ma（MSWD = 0.53，n = 23），限定其于晚三叠世侵位。（2）岩石显示高钾钙碱性、弱过铝质组成和I型花岗岩类亲和，具LREE富集和负Eu异常；其相对较低的Mg#值及Nd/Th和Nb/Ta比值表明岩浆生成中有显著地壳贡献。（3）全岩地球化学特征和区域地质关系支持昌达沟侵入体具弧相关亲和，并与甘孜–理塘洋（Garzê–Litang Ocean）西向俯冲所建立的构造岩浆系统有关。