巴尔喀什地区成矿年代学
基奥纳尔斑岩铜矿二长斑岩样品(xh080910-2(1))锆石具有岩浆锆石特征，Th/U值为0.45 ~ 0.73，所有12测点给出的加权年龄平均值为327.3±2.1ma。本矿区采集的石英闪长玢岩(xh080910-7(1))样品:锆石具有岩浆锆石特征，10测点给出的加权平均年龄为308.7±2.2ma(图2.51b)，代表石英闪长岩。
采自阿克斗卡斑岩铜矿外围的英云闪长岩样品(xh080919-4(1))锆石Th/U值为0.53 ~ 1.52。12测点给出的加权平均年龄为335.7 1.3Ma Ma(图2.51c)，代表了英云闪长岩的年龄。二长斑岩样品(xh080919-5(5)):锆石U、Th含量变化不大，Th/U值为0.56 ~ 1.61。所有12测点给出的加权平均年龄为327.5 1.9Ma Ma(图2.51d)。
采自博尔雷斑岩铜矿床的花岗闪长斑岩样品(xh080912-9(2))锆石的U和Th含量变化很大，U从440× 10-6变化到1184× 10-6。10个测点给出的加权平均年龄为316.3±0.8ma(图2.51e)。花岗闪长岩样品(xh080912-9(3)):锆石的U、Th含量变化不大，Th/U值为0.55 ~ 0.78，11测点给出的加权平均年龄为305±3Ma(图2.51f)。
图2.51巴尔喀什地区与斑岩铜矿有关的花岗岩锆石SHRIMP定年结果
a、b ——收集自Coronnardc，d ——取自阿科多卡；e，f ——取自Borre。
Sayak矽卡岩铜多金属矿集区闪长岩样品(XH080917-6(2))锆石U和Th含量变化较大，U在127×10-6 ~ 818×10-6之间。较老的观测点(360.3±3.4ma，355.3±3.0ma，347.2±7.3ma)代表继承锆石的年龄。一个明显较低表观年龄(305.8±2.4ma)的锆石可能受到热液的影响，剩下的10个观测点给出的加权平均年龄为335±2Ma。二长岩样品(XH080917-9(2)):锆石Th/U值为0.60 ~ 1.59。13测点可给出两组年龄数据，其加权平均年龄分别为309±3Ma和297±3Ma(图2.52b)。这可能表明有两代不同的锆石，反映了晚期岩浆侵入早期未固结岩体。早期岩浆作用的锆石结晶年龄为309±3Ma，晚期锆石年龄为297±3Ma，代表二长岩的结晶年龄。花岗闪长岩样品(XH 080917-12(1)):锆石中U、Th含量变化较大，Th/U比值为0.30 ~ 0.73。10个测点给出的加权平均年龄为308 10Ma(图2.52c)。
图2.52巴尔喀什地区与矽卡岩铜矿和云英岩钨钼矿床有关的花岗岩锆石SHRIMP测年结果。
a、B、c——来自萨亚克铜多金属矿集区；d——从东库纳德矿床外围收集；E—来自阿克萨陶矿床；F—来自Zanet矿床。
东科奥纳尔钨钼矿床碱性花岗岩样品(XH 080910-10(1))锆石U含量为16×10-6 ~ 223×10-6，Th为65438。所有12测点给出的加权平均年龄为293.6±2.7ma(图2.52d)。
阿克萨陶钨钼矿床花岗闪长岩样品(xh080914-10(2))锆石Th/U值为0.48 ~ 0.78。在年龄值偏离较大的三个测点(310.5 1.0 Ma，312.8 1.1 Ma，311.6 65438+)。
扎奈特钼矿二长斑岩样品(xh080915-5(3))锆石Th/U值为0.66 ~ 1.36。剔除年龄偏差较大的两个测点(326.6±6.0ma和325.4±5.9ma，均为继承锆石)后，剩余10个测点给出的加权平均年龄为304±4Ma(图2.52 f)，代表二长斑岩的年龄。
志留纪花岗岩类的TDM值为1.70Ga，石炭纪花岗岩类为0.54 ~ 1.17 Ga，二叠纪花岗岩类为0.54 ~ 1.02 Ga，表明志留纪花岗岩类可能来自不同的源区，而石炭纪花岗岩类和二叠纪花岗岩类可能来自不同的源区。从143 nd/144 nd-206 Pb/204 Pb(图2.53)相关图解可以看出，巴尔喀什地区花岗岩样品的投影点主要落在BSE附近。在εNd(t)-εSr(t)的图中(图2.54)。志留纪、石炭纪和二叠纪花岗岩类处于亏损地幔成分(DMC)到I型花岗岩的范围内，大致构成地幔端元和地壳端元的混合曲线。其中志留纪花岗岩类处于亏损地幔端元和地壳端元的中间，石炭纪花岗岩类有的接近亏损地幔端元，有的接近未分化地球，二叠纪花岗岩类接近亏损地幔端元。
图2.53巴尔喀什地区花岗岩类143 nd/144 nd-206 Pb/204 Pb关系图。
辛德勒等人(1986)确定的地幔储层位置。DMM——亏损地幔(A和B)；Em ⅰ-ⅰ富集地幔；Em ⅱ-ⅱ富集地幔；MORB——大洋中脊玄武岩；原始地幔；HIMU——高μ地幔；BSE—-全硅酸盐土
Kehonnard斑岩铜矿二长斑岩的初始εNd(t)为-0.07，后期不含矿的柱状石英闪长斑岩的初始εNd(t)为+0.53，Borray斑岩铜矿花岗闪长斑岩和花岗闪长岩的初始εNd(t)分别为-0.46和+0.09，反映成矿物质来源于亏损。周边科尔达尔斑岩铜矿床中花岗闪长斑岩、二长斑岩和早期石英闪长岩的εNd(t)分别为+5.43、+5.54和+5.51。因此，以巴尔喀什中央断裂为界，巴尔喀什成矿带花岗岩类具有东西分段的特征:东部的Sayak和Akodoka地区通过地幔衍生的新物质导致大陆地壳大规模生长，εNd(t)为高正值，为古生代新生地壳，即年轻地壳基底(图2.55)，揭示了中亚造山带晚古生代大陆地壳生长；而Kouonard西部地区εNd(t)较低，显示壳幔混合(新元古代地壳重熔)特征。
图2.54巴尔喀什地区花岗岩类εNd(t)-εSr(t)图解。
(澳东南部I型和S型花岗岩的范围根据麦卡洛克等人1982；根据David Hong et al .，2003)，中亚造山带中的花岗岩
图2.55巴尔喀什地区晚古生代花岗岩类εNd(t)与侵入年龄的关系。
克洪纳德斑岩铜矿的成矿作用主要发生在与早期斑岩花岗闪长岩体侵入有关的围岩蚀变阶段。该阶段围岩蚀变如刚玉-应时、应时-红柱石、应时-绢云母、潘庆泥化矿物组合叠加在外接触带蚀变酸性火山岩上，后期形成应时-高岭土泥化矿物组合。在侵入岩中，斑状花岗闪长岩的蚀变以绢云母化为特征，具有绿片理和黄铁矿化的外带。侵入斑岩花岗闪长岩中的泥质蚀变与斑岩铜矿床的形成是同步的，并持续到成矿的最后阶段。铜矿周围花岗岩的锆石U-Pb年龄为382 ~ 369 Ma (Kr？Ner等人，2008)，早于斑岩铜矿的成矿时代。锆石U-Pb定年确定了斑岩铜矿的年龄，二长斑岩的年龄为327Ma(表2.8)。阿克斗卡矿床及其邻区与花岗岩类有关的锆石U-Pb定年结果表明，英云闪长岩的结晶年龄为336Ma，花岗闪长斑岩的结晶年龄为328Ma(表2.8)。
波尔雷斑岩铜矿床具有明显的三期热液作用:早期为碱性，中期为酸性，晚期为碱性(Abdulin et al .，1998)。成矿作用主要与早期碱性阶段和中期酸性阶段有关。博尔雷斑岩铜矿床中两个花岗闪长斑岩的结晶年龄分别为365、438±0.6Ma和305Ma(表2.8)。根据辉钼矿Re-Os同位素资料，确定博莱斑岩铜钼矿化年龄为365438±06Ma。
表2.8巴尔喀什成矿带代表性金属矿床同位素年龄数据
继续的
萨亚克铜多金属矿集区的矽卡岩形成于高温条件下，成矿发生在矽卡岩形成之后，主要矿石矿物的沉淀温度较高(590 ~ 350℃，Bespaev et al .，2004)。萨亚克地区与矽卡岩铜矿有关的花岗岩侵入体中黑云母样品的K-Ar年龄为304 ~ 329 Ma (Monich等，1966；Bespaev等人，2004年)。曹等(2011)给出的Sayak I区花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为311 Ma。基于3种方法获得的5个花岗岩样品中5种矿物的10热年代学数据，给出了巴尔喀什成矿带Sayak大型矽卡岩型铜多金属矿集区含矿岩体侵位和冷却过程的精确时限，并确定了相关的矽卡岩型铜成矿时代和矿床剥离史。萨亚克矿集区发育的铜矿化是岩浆活动的继续。335Ma闪长岩与铜矿化关系最为密切。其次，308 ~ 311ma的花岗闪长岩也与铜矿化关系密切。因此，赛亚克矽卡岩型铜矿化具有两期，分别与335Ma(主期)和311 ~ 308 Ma岩浆侵入事件有关。
以阿克萨陶钨钼矿床为例，云英岩-应时脉型钨钼成矿作用具有多阶段特征，包括成矿物质活化、淋滤、重结晶和通过岩浆流体和渗入水再沉淀的过程。矿脉分布在陡峭断裂系统的延伸和剪切带。Yefimov等人(1990)将阿克萨陶地区的钨钼成矿作用划分为两期:气化热液期形成辉钼矿-应时和稀有金属成矿作用，热液期形成方铅矿-闪锌矿-应时相和方解石-萤石-应时组合。Bespaev等人(2004)将阿克萨陶矿床的形成分为三个阶段:(I)流体进入裂隙腔；(ii)扩散交代作用导致花岗岩中无矿石的应时黄玉云英岩和邻近外接触带的应时白云母和应时黄玉脉的形成；(iii)次生沸腾发生在矿体上部和侵入体上部的网状矿脉中，并诱发矿化。
东克翁纳尔、阿克萨陶钨钼矿床和扎内钼矿床的辉钼矿模式年龄分别为298Ma、289Ma和295Ma(表2.8)。东克翁纳尔钨钼矿床外围碱性花岗岩的锆石U-Pb年龄为293.6±2.7ma，略小于该矿床辉钼矿的Re-Os年龄(298.0±4.6ma)，表明碱性花岗岩的侵位几乎与钨钼成矿同时或晚于钨钼成矿。与成矿有关的花岗闪长岩和二长花岗斑岩的结晶年龄分别为306Ma和304Ma，均大于辉钼矿的Re-Os同位素年龄，反映了钨钼成矿作用略晚于花岗闪长岩和二长花岗斑岩。
阿克斗卡铜多金属矿集区外围英云闪长岩样品(xh080919-4(1))中角闪石(图2.56a，b)的全熔融年龄为310.6Ma，其1020。40Ar/39Ar等时线年龄为304±49Ma，反等时线年龄为2965438±0 64ma。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为356±250，远大于现代大气氩同位素比值，即Neil值(298.6±0.31，Lee等，2006)，表明样品存在严重的放射性氩过剩(遗传氩)。从阶段加热年龄谱可以看出，角闪石在285Ma左右受到了晚期构造热事件的改造。因此，采用285Ma的晚期转化年龄作为其冷却年龄。
阿克斗卡铜矿二长斑岩样品(Xh080919-5(5))中钾长石的总熔融年龄(图2.56c，d)为274.9Ma，在950 ~ 1400℃加热阶段的加权平均年龄为274.9ma。正等时线年龄为281.6±4.3Ma，反等时线年龄为281.5±4.2Ma。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为200±39，远小于Neil值，表明样品存在严重的放射性氩损失。因此，采用281.6±4.3Ma的等时线年龄作为其冷却年龄。阿克斗卡二长斑岩样品(Xh080919-5(5))在12加热阶段的黑云母总熔融年龄(图2.56e)为271.5Ma，样品蚀变强烈，坪年龄发育差，因此其冷却年龄以全熔融年龄代表。
在萨亚克铜多金属矿集区，闪长岩样品(XH080917-6(2))中角闪石的全熔融年龄为287.3Ma，其在700 ~ 1120℃的坪年龄为287.3±2.57 BMA，反等时线获得的40Ar/36Ar初始值为297.3±8.6，与Neil值一致，表明在钾长石样品(XH080917-6(2))中，13加热阶段的全熔融年龄为250.1Ma，坪年龄发育良好，在850 ~ 65438℃加热阶段的坪年龄为249.8±1.6Ma。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为282±29，略小于Neil值，表明样品可能有轻微的放射性氩损失，采用257 11ma等时线年龄作为其冷却年龄。花岗闪长岩样品(XH080917-6(4))黑云母12加热阶段全熔融年龄为306.3Ma，坪年龄发育良好，800 ~ 1230℃加热阶段坪年龄为307.9 1.8Ma Ma(图2。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为296 12，与Neil值基本一致，表明没有放射性氩损失或过剩，反等时线年龄代表了真实的矿物冷却年龄。
东科奥纳尔钨钼矿床碱性花岗岩样品(XH 080910-10(1))中钾长石的总熔融年龄为272.9Ma，坪年龄发育良好，坪年龄为800 ~ 1330℃。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为261 19，小于Neel值，表明样品有放射性氩损失，采用正等时线年龄278±5Ma作为其冷却年龄。
图2.56阿克斗卡铜矿床40Ar/39Ar阶段加热年龄谱和年龄等时线。
阿克萨陶钨钼矿床碱性花岗岩样品(XH 080914-10(1))中，13个加热阶段的总熔融年龄为288.0Ma，坪年龄发育良好，900 ~ 1340℃加热阶段的坪年龄为289.2。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值为293±48，与Neil值基本一致，表明样品中可能没有放射性氩过剩或氩损失，因此采用反等时线年龄作为其冷却年龄。钾长石可能在大约280Ma和255Ma时被晚期构造热事件改造。
阿克萨陶花岗闪长岩样品(xh080914-10(2))中黑云母11加热期的总熔融年龄为291.2Ma，坪年龄发育良好，其加热期为800 ~ 1400℃。40Ar/39Ar等时线年龄为293.1±3.2ma，反等时线年龄为292±3ma(图2.58f)。反等时线得到的40Ar/36Ar初始值与Neil值基本一致。其冷却年龄采用292±3Ma的反等时线年龄。
图2.57 Sayak矿集区40Ar/39Ar阶段加热年龄谱和年龄等时线。
地质热年代学研究的矿物封闭温度是了解地质体形成和剥蚀热演化历史的重要依据(陈宣华等，2010d)。根据巴尔喀什成矿带矽卡岩型铜多金属矿床、斑岩型铜钼矿床和云英岩型钨钼矿床的花岗岩锆石U-Pb年龄、角闪石、黑云母和钾长石40Ar/39Ar年龄、磷灰石FT年龄(表2.8)和模拟热历史，以及它们各自的封闭温度形成的演化曲线(图2.59)，本区铜钼钨矿化的深度可能远远超过磷灰石FT部分退火带的深度(其上界近2km)，并且其中，具有矽卡岩矿化的深成岩浆活动侵位深度可能最深，其次为斑岩型和云英岩型。矽卡岩铜矿化更接近深成岩浆侵入(锆石结晶)的时代。
图2.58东科奥纳德和阿克萨陶矿床40Ar/39Ar阶段的加热年龄谱和年龄等时线。
根据以前的估算，Akedouka矿集区相对于成矿时古地表的剥蚀深度为:Ajdari矿床1000 ~ 1500m，Akodouka矿床1500 ~ 2000m，Kuzilkia矿床2500m深(Sergiiko，1984)，反映了Akodoka矿集区的深度。研究表明，这些斑岩矿床都是深成斑岩成矿系统(> 2 km)的产物。辉钼矿形成温度约为400℃，与云英岩化早期一致。因此，辉钼矿Re-Os同位素年龄与岩浆活动年龄接近，导致巴尔喀什地区云英岩-应时脉型钼钨矿化的岩浆侵位深度可能在5km左右。
巴尔喀什地区铜钼钨矿床花岗岩的磷灰石FT年龄(99.8±5.9Ma ~ 66.9±4.1ma)代表了各种矿床的剥蚀年龄和区域地壳的整体剥蚀年龄。这表明从晚白垩世开始，该区域暴露于2km的深度(图2.59)。右旋走滑Keonard-Borray断层两侧花岗岩样品的AFT年龄略有不同，呈现出规律性变化:①断层西侧的AFT年龄普遍小于断层东侧的AFT年龄，反映出西部地块后期隆升大于东侧；②断裂两侧最年轻的AFT年龄对应中小型斑岩矿化。与断裂西侧斑岩有关的Zanet钼矿床的AFT年龄(80.3±4.9Ma)可与东侧Borray斑岩铜矿床的AFT年龄(77.65438±0.4Ma)相比较，反映出断裂的右行走滑运动发生在77Ma以后，右行走滑位移为46km。
图2.59巴尔喀什地区铜钼钨矿床岩浆-矿化-剥离过程温度-时间图。
a、B、C、D分别为0.1℃/Ma、1℃/Ma、10℃/Ma、100℃/Ma的冷却速率。粗虚线及其阴影部分是假定的冷却曲线域。地热史可分为四个阶段:①岩浆侵入阶段；②后岩浆阶段和热液成矿阶段；(3)区域性缓慢冷却阶段；④区域地壳和矿床的剥离阶段。锆锆石；h B-角闪石；穆-白云母；双黑云母；ksp—-钾长石；
Ap磷灰石。年龄数据见表2.8。
在Sayak矿集区，磷灰石的FT年龄分布具有自东北向东逐渐变老的特征，表明花岗岩类受到晚期走滑逆冲断层的影响，也反映出NW-NNW向走滑逆冲断层向右的时间可能为66.9Ma。 而且具有西北板块相对抬升的逆冲断层性质，其走滑逆冲断层作用时间为68Ma。
总之，巴尔喀什地区地壳演化和金属成矿具有多期性，表现为古生代陆壳增生明显，壳幔相互作用强烈，多旋回物质活化-再活化明显，成矿时间相对集中在几个时期。矽卡岩型铜多金属矿床的成矿年龄为335Ma和308Ma，斑岩型铜钼矿床的成矿年龄为327～3100Ma。