东昆仑大格勒稀有金属矿化碳酸岩和橄榄岩斜锆石U-Pb年代学研究和找矿意义

Baddeleyite U-Pb Geochronology of Rare Metal Mineralized Carbonatite and Peridotite in Dagele Area of East Kunlun Orogen and Its Prospecting Significance

摘要

东昆仑大格勒地区发现稀有和稀土矿化碱性岩-碳酸岩杂岩体，表明东昆仑稀有和稀土金属成矿也具有较大的前景，在东昆仑地质过程研究和稀有金属找矿方面具有重要的意义.以大格勒杂岩体中碳酸岩和橄榄岩为目标，针对斜锆石开展地球化学和同位素年代学研究工作，橄榄岩中斜锆石化学成分主要为ZrO₂（96.48%~97.21%），其次为HfO₂（0.83%~1.17%）和Nb₂O₅（0.61%~0.93%），LA-ICP-MS U-Pb测年结果表明，²⁰⁷Pb校正年龄加权平均值为381.0±2.3 Ma和417.5±3.4 Ma，T-W图的下交点年龄为381.1±2.3 Ma和417.7±3.4 Ma；碳酸岩中斜锆石化学成分主要为ZrO₂（91.1%），其次为HfO₂（4.3%）、Nb₂O₅（1.22%）和FeO（2.31%），²⁰⁷Pb校正年龄加权平均值为381.5±2.5 Ma和416.5±4.5 Ma，T-W图的下交点年龄为381.8±1.8 Ma和416.7±4.5 Ma.推断碳酸岩的形成时代为381.8 Ma，橄榄岩的形成时代为417.7 Ma，暗示富集Nb元素的硅不饱和岩浆活动至少存在两期，东昆仑加里东碰撞造山带碰撞后-造山后岩石圈伸展、地幔部分熔融是其形成的最主要的地球动力学机制.推断晚志留世-泥盆纪是东昆仑十分重要的一个稀有金属成矿期，大格勒-诺木洪河地区是东昆仑稀有金属成矿的重要远景区之一.

关键词

东昆仑 / 大格勒 / 橄榄岩 / 碳酸岩 / 斜锆石 / 稀有金属 / 地球化学 / 岩石学

Key words

East Kunlun / Dagele / peridotite / carbonatite / baddeleyite / rare metals / geochemistry / petrology

铌是世界新兴产业发展的关键性金属资源，有“工业味精”之称，中国几乎没有可供经济开发利用的铌矿资源，且全球范围内没有经济可行的替代品，铌资源保障程度低，解决我国铌资源的安全供应问题极为迫切（欧强，2020；蒋少涌和王微，2022）.碳酸岩型铌矿床是世界上大部分铌资源来源，是最重要的铌矿床类型（李建康等，2019）.东昆仑造山带是青藏高原北部重要的早古生代-早中生代构造带，是青藏高原北部原特提斯洋和古特提斯洋构造演化重建的关键地区和重要的贵金属、有色金属成矿带.中生代早期形成了五龙沟金矿田、沟里金矿田和众多斑岩-矽卡岩型铁、铜和铅锌等多金属矿床，是我国重要的三叠纪成矿带（李治华等，2023）.近年来相继发现了夏日哈木超大型镍矿（李世金等，2012）和白干湖超大型钨锡矿田（邢延安和陈殿义，2004），表明志留纪-泥盆纪也是东昆仑十分重要的一个构造-岩浆-成矿期，在与岩浆作用相关的铜镍矿和钨锡矿方面展示出的较大的资源潜力.然而东昆仑包括铌在内的稀有金属找矿方面并无进展，是否具有形成稀有金属矿床的成矿环境和找矿潜力还不清楚.最近笔者在东昆仑大格勒地区发现了以铌为主的稀有和稀土矿化碱性杂岩体和具有一定找矿前景的铌矿点（李五福等，2022），矿化富集的岩石类型主要为碳酸岩，其次为橄榄岩和辉石岩，这种矿化类型在东昆仑属首次发现，火成碳酸岩以往在东昆仑也罕有报道，这一发现暗示东昆仑在碳酸岩型铌资源的找矿方面也具有较大的潜力，有必要尽快开展碱性杂岩体的形成时代等方面的研究，推动东昆仑稀有金属矿成矿规律研究与找矿突破.

基性-超基岩和碳酸岩等硅不饱和岩浆结晶过程中难以形成锆石，从中分选出的锆石往往具有继承成因，无法代表岩石结晶时代，而斜锆石有较高的U含量，和锆石相比很少受Pb丢失的影响，基本不存在捕获成因，是U-Pb定年的理想矿物.本文以大格勒杂岩体中碳酸岩和橄榄岩为研究对象，采用LA-ICP-MS技术和电子探针开展斜锆石同位素年代学研究工作，初步探讨岩体形成时代，为东昆仑以铌为主的稀有金属成矿规律研究和矿产预测提供精确的年代学约束数据.

1 地质背景和样品特征

1.1　地质背景

东昆仑造山带被昆北断裂（F2）、昆中断裂（F3）和昆南断裂（F4）切割成4个主要构造单元，自北向南依次为祁漫塔格构造带（蛇绿混杂岩带）、北昆仑岩浆弧、东昆仑南坡俯冲增生杂岩带和木孜塔格-西大滩-布青山蛇绿混杂岩带（潘桂棠等，2009）（图1）.大格勒碱性岩-碳酸岩杂岩体位于北昆仑岩浆弧，岩浆弧由前寒武系中深变质的古中元古界金水口岩群和浅变质的中新元古界冰沟群构成弧的基底，显生宇地层出露极为稀少，主要是上三叠统鄂拉组和泥盆系牦牛山组，均为陆相火山岩为主的地层.北昆仑岩浆弧经历了复杂多样的岩浆作用，不同时代、多种成因类型的岩浆岩构成了北昆仑弧的主体，寒武纪-早志留世岩浆活动微弱（王秉璋等，2022），晚古生代-早中生代与古特提斯洋闭合相关的岩浆活动最为强烈，形成的花岗岩类分布最为广泛（马昌前等，2015；封铿等，2022），其次为晚志留世-泥盆纪与碰撞造山作用相关的A型花岗岩（426~376 Ma）、镁铁-超镁铁质杂岩（426~378 Ma）和强过铝花岗岩（432~381 Ma）（龙晓平等，2006；刘彬等，2012；陆露等，2013；田广阔等，2016；Song et al.，2016；胡继春等，2017；Li et al.， 2018；Ba et al.，2018；Zheng et al.，2018；Zhang et al.，2018；Xin et al.，2018；王艺龙等，2018；Ding et al.，2019；Wang and Sun，2019；Tang et al.，2020；郝梦楠等，2021；邓红宾等，2021；雷勇亮等，2021；张亮等，2021；韩志辉等，2021；Zhang et al.，2021；Wang et al.，2022）.北昆仑岩浆弧内早古生代榴辉岩带是一个重要特征，代表了早古生代末期原特提斯洋最终闭合的产物，榴辉岩及其围岩变质锆石的峰期和退变质年龄为430~410 Ma（Song et al.，2018）.

大格勒地区通行条件差，工作程度较低，本文利用少量地表工程、概略性的踏勘和高分遥感数据（GF2）进行初步分析（图2），杂岩体南侧为古中元古界金水口岩群片麻岩、片岩和大理岩组成的地层体，东部为肉红色正长花岗岩，北部为灰白色花岗闪长岩，形成时代等特征不详.碱性杂岩体呈不规则状北东-南西向展布，主体由角闪石岩组成，碳酸岩、橄榄岩、辉石岩和辉长岩呈脉状侵入于角闪石岩中（李五福等，2022）.

1.2　样品特征

碳酸岩呈脉状产出，出露宽度约在0.5~1.5 m之间，灰白色，露头域为相对完整的块状（图3a， 3b），呈脉状侵入于辉石岩（图3a）；露头显示碳酸岩与角闪石岩接触界面不平直，局部碳酸岩呈小脉状穿插于角闪岩之中（图3c），表明碳酸岩侵入于角闪石岩.橄榄岩仅见一个露头，出露宽度约为1 m，走向延伸约10 m，推断为脉状产出，露头域较破碎，深灰绿色，与碳酸岩接触界面弯曲，局部可见碳酸岩呈不规则指状穿插于橄榄岩中，表明碳酸岩侵入于橄榄岩中（图3d）.野外尚未发现可以判断橄榄岩、辉石岩和角闪石岩接触关系的露头，从野外接触关系初步判断，碳酸岩形成时代最晚.

含磷灰石橄榄石碳酸岩，灰色，块状构造，具磁性，中细粒半自形粒状结构（图4a~4c）.矿物成分主要为碳酸盐矿物（69%~75%），次要矿物为橄榄石（6%~10%）、磷灰石（9%~10%）和不透明矿物（6%~10%），含有少量铌钙矿和褐铈铌矿，不透明矿物主要为磁铁矿，次为微量铌铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿和石墨等.碳酸盐矿物以白云石为主，含有少量方解石，多呈半自形、自形粒状晶，颗粒间紧密镶嵌分布，接触界线较平直，粒度大小不等，较大的晶体占多数，呈半自形-他形粒状晶，粒径为0.65~1.70 mm，较小晶体呈自形、半自形粒状晶，粒径为0.04~0.30 mm，沿较大晶体间分布（图4a~4c）.橄榄石受强蛇纹石化交代后显网环状结构（图4c），并具碳酸盐化、绿泥石化蚀变，多保留半自形-他形粒状的假象和少量交代残余晶体，不均分布于碳酸盐矿物晶间，粒径为0.1~0.8 mm，部分包含于磷灰石和不透明矿物晶内.磷灰石粒度大小不等（图4a，4b），较大晶体多呈柱状晶，长短轴值在（0.24 mm×0.46 mm）~（1.25 mm×2.15 mm）之间，少数呈粒状晶，粒径介于0.10~0.95 mm，与较大粒度碳酸盐矿物相间分布，部分晶内包含碳酸盐矿物晶体，较小晶体呈粒状晶，粒径介于0.02~0.14 mm，与细小的碳酸盐矿物相对集中分布，部分包含于橄榄石晶内；磁铁矿多呈半自形粒状，部分呈他形粒状晶，粒径为0.03~1.00 mm.

蛇纹石化磷灰石橄榄岩，深灰绿色，块状构造，半自形粒状结构，交代网环结构（图4d）.矿物成分主要为橄榄石（62%）和磷灰石（23%），次为方解石（5%）、尖晶石（3%）和不透明矿物（6%），不透明矿物主要为磁铁矿，次为少量铌铁矿、钛铁矿和磁黄铁矿，含有极少量铌钙矿、褐铈铌矿、水镁石和榍石.橄榄石多呈半自形粒状晶，粒径在0.10~1.50 mm之间，沿边部和裂隙受强蛇纹石化蚀变形成网环状结构，沿网环析出不透明矿物，部分呈交代假象结构，仅有少量橄榄石残留分布其中.磷灰石多呈半自形粒状晶，少数呈自形或他形粒状晶，粒径为0.06~1.15 mm，裂纹发育，于橄榄石晶间分布.方解石呈他形不规则粒状晶，平均粒径在0.04~0.60 mm之间，于其他矿物晶间充填分布.尖晶石单偏光下呈绿色，多呈半自形粒状晶，少数呈自形或他形粒状晶，粒径在0.02~0.20 mm之间，不均匀分布于橄榄石、白云石和磷灰石晶间（图4e），少数包含在橄榄石晶内.磁铁矿呈半自形、自形粒状晶，粒径在0.03~0.50 mm之间（图4e），分布在其他矿物晶间.水镁石呈片状晶，片长在0.04~0.40 mm之间，沿岩石裂隙充填分布.铌钙矿呈暗红棕色，呈半自形、他形粒状晶，粒径在0.01~0.20 mm之间，与磁铁矿相对集中分布，部分包于磁铁矿内（图4d）.

2 分析方法

矿物电子探针分析测试在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成，所用的能谱型号为JED-2300，电子探针型号为JEOL JXA-iHP200F.其中氧化物定量分析条件为：加速电压15 kV，加速电流20 nA，束斑直径3 μm.元素峰位测量时间为10 s、前背景测量时间5 s，后背景测量时间5 s，所有测试数据均采用ZAF基体校正法处理.所用标样如下：铌酸钾（K），磷灰石（Ca），金红石（Ti），硬玉（Na），石英（Si），镁橄榄石（Mg），Al₂O₃（Al），氧化铬（Cr），磁铁矿（Fe），红钛锰矿（Mn），金云母（F），石盐（Cl），磷灰石（P），铌酸锂（Nb）.

斜锆石U-Pb同位素分析在北京燕都中实测试技术有限公司利用LA-ICP-MS完成.激光剥蚀系统为NWR193nmAr-F准分子激光系统，ICP-MS为Analytikjena PlasmaQuant MSQ电感耦合等离子质谱仪.本次U-Pb同位素定年中采用斜锆石标样Kovdor （ID-TIMS年龄382±3 Ma；Bayanova et al.，2019）作外标进行同位素分馏校正，并利用斜锆石标样Phalabrowa （ID-TIMS Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶ 年龄 2 059±0.35 Ma；Heaman，2009）做质量监控标样.测试结果显示所有标样与其推荐年龄在误差范围内一致.测试过程中采用NIST610做外标，⁹¹Zr做内标进行U、Pb含量计算，每分析10个样品点，分析一组标样NIST610，Kovdor，Phalabrowa，分析的同位素包括²⁹Si，⁴⁹Ti，⁹¹Zr，²⁰⁶Pb，²⁰⁷Pb，²⁰⁸Pb，²³²Th，²³⁵U和²³⁸U.激光剥蚀过程中采用氦气作载气，由一个Ｔ型接头将氦气和氩气混合后进入ICP-MS中.每个采集周期包括大约20 s的空白信号和50 s的样品信号，测试激光束斑直径为25 μｍ，能量密度4 J/cm²，剥蚀频率为5 Hz.同位素数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal software（Liu et al.， 2010）和ZSkits software（Cai et al.，2020）.斜锆石年龄总体表现为低普通铅的特征，校正方法使用²⁰⁷Pb校正方法（Chew et al. 2014），初始铅（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb₀）使用Stacey and Kramers （1975）铅演化模型.

3 分析结果

3.1　电子探针

含磷灰石橄榄石碳酸岩中斜锆石呈半自形、他形粒状晶，粒径介于3~20 μm，零星分布于磁铁矿晶内，局部可见与褐铈铌矿接触分布，界线较圆滑，呈现共生关系特征（图5a）.电子探针分析结果表明矿物化学成分主要为ZrO₂（91.10%），其次有少量HfO₂（4.30%）、Nb₂O₅（1.22%）、FeO（2.31%）、MgO（0.21%）、CaO（0.15%）和Na₂O（0.14%），SiO₂含量很低（0.23%）（附表1）.

蛇纹石化磷灰石橄榄岩中的斜锆石包含于铌钙矿晶内，粒径相差较大，可以分出两个明显的粒级，较大者多呈他形粒状晶，具不规则状边界，粒径介于15~50 μm，较小者呈半自形粒状晶，粒径介于3~10 μm（图5b）.斜锆石与褐铈铌矿相对集中分布，局部可见接触界线较平滑，呈现共生关系特征.电子探针分析结果表明，斜锆石矿物化学成分主要为ZrO₂（96.48%~97.21%），其次有少量HfO₂（0.83%~1.17%）、Nb₂O₅（0.61%~0.93%）、FeO（0.21%~0.38%）、MgO（0.02%~0.10%）、CaO（0.02%~0.05%）、Na₂O（0.02%~0.17%）和TiO₂（0.06%~0.21%），SiO₂含量很低（0.02%~0.10%）（附表1）.较大颗粒斜锆石晶体Na₂O含量（0.10%~0.17%）和F含量（0.10%~0.20%）要显著高于较小晶体Na₂O含量（0.02%~0.03%）和F含量（0.01%）.

3.2　斜锆石U-Pb定年结果

橄榄岩（样品DGL3003-2）和碳酸岩（样品DGL5003-7）斜锆石原位LA-ICP MS U-Pb定年结果列于附表2，代表性斜锆石阴极发光照片见图6.

橄榄岩斜锆石晶体呈自形-半自形板状晶或碎片状，长轴50~120 μm，短轴为40~100 μm，灰色和深灰色，内部分带弱，呈斑块状或斑杂状.据CL图像特征和测试数据的差异斜锆石可分为两组，第1组为19~31号测点，测点多位于斜锆石相对均匀且无裂纹的位置，例如24、27、28和29号测点（图6a），部分测点位于具有核幔结构特征斜锆石的核部，例如1、21和25号测点（图6a），23号测点位于岩浆振荡环带清晰的斜锆石中，这组测点SiO₂含量平均值为0.26%，U含量平均值为27.4×10^-6，Th含量平均值为1.0×10^-6，Pb含量平均值为2.4×10^-6，Ti含量平均值为824×10^-6，具有很低的Th/U比值（0.01~0.08，平均值为0.03）；第2组为1~18号测点，测点多位于斜锆石相对不均匀的位置或斑杂状斜锆石中，例如8号测点，部分测点位于具有核幔结构特征斜锆石的幔部，例如5、17和26号测点（图6a），这组测点SiO₂含量平均值为0.29%，Ti含量平均值为818×10^-6，Th/U比值低（0.05~0.11，平均值为0.04），U含量（平均值为63.7×10^-6）、Th含量（平均值为2.0×10^-6）和Pb含量（平均值为5.1×10^-6）明显高于第1组.因普通Pb含量较高，采用Tera-Wasserburg（T-W）（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-²³⁸U/²⁰⁶Pb）反谐和图法进行普通铅校正，降低普通铅对测年结果的影响（张小波等，2020），T-W图两组测点构成两条很好的不一致线（图7a），第1组19~31号测点²⁰⁷Pb校正年龄分布范围为429~407 Ma，加权平均年龄为417.5±3.4 Ma（MSWD =0.95，n=14）（图7b），下交点年龄为417.7±3.4 Ma（MSWD =0.95），f ₂₀₆在0.001~0.138之间；第2组1~18号测点²⁰⁷Pb校正年龄分布范围为405~373 Ma，加权平均年龄为381.0±2.3 Ma （n=18，MSWD=1.02），下交点年龄为381.1±2.3 Ma（MSWD =1.03），f ₂₀₆在0.003~0.254之间.两组年龄加权平均年龄与下交点年龄近于一致，随测标样年龄与推荐值一致，且样品显示较低的f ₂₀₆，数据置信度高，本文选择下交点年龄进行讨论.

碳酸岩中斜锆石晶体多呈半自形板状晶，长轴为100~160 μm，短轴60~100 μm，深灰色或暗黑色，晶体内部通常具有粗的平行或环状分带性，部分具斑杂状结构.据CL图像特征和测试数据的差异斜锆石可分为两组，第1组为36~45号测点，晶形不完整，多呈碎片状，晶棱弯曲，内部呈不规则斑块或均匀的斑杂状，部分斜锆石具不规则浅色边（图6b），表明第1组斜锆石受到了明显的熔体或流体的交代，这组测点SiO₂含量平均值为0.61%，U含量平均值为91.0×10^-6，Th含量平均值为1.2×10^-6，Pb含量平均值为9.3×10^-6，Ti含量平均值为419×10^-6，具有很低的Th/U比值（0.01~0.04，平均值为0.02）；第2组为1~35号测点，斜锆石晶形较完整，呈半自形板状晶，晶棱平直，晶内较均匀，晶内具粗的平行或环状分带性，部分具有明显的岩浆振荡环带，个别斜锆石具有浅色边，内部具裂纹并被浅色体充填（图6b），显示出该期斜锆石也受到微弱的熔体或流体的交代，这组测点SiO₂含量平均值为0.48%，U含量（平均值为43.5×10^-6）、Th含量（平均值为0.6×10^-6）和Pb含量（平均值为3.5×10^-6）明显低于第1组测点，具有很低的Th/U比值（0.01~0.03，平均值为0.01），Ti含量平均值为677×10^-6.碳酸岩中两组斜锆石Ti含量平均值为419×10^-6~677×10^-6，明显低于橄榄岩中两组斜锆石Ti含量（平均值为818×10^-6~824×10^-6），表明碳酸岩和橄榄岩中斜锆石成分有微小的差别.因普通Pb含量较高，采用Tera-Wasserburg（T-W）反谐和图法进行普通铅校正，T-W（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-²³⁸U/²⁰⁶Pb）图存在两组测点，两组测点构成两条很好的不一致线（图7c），第1组36~45号测点²⁰⁷Pb校正年龄分布范围为427~407 Ma，加权平均年龄为416.5±4.5 Ma（MSWD =0.61，n=10）（图7d），下交点年龄为416.7±4.5 Ma（MSWD=0.61），f ₂₀₆为0.001~0.073；第2组1~35号测点²⁰⁷Pb校正年龄分布范围为391~365 Ma，加权平均年龄为381.5±2.5 Ma （MSWD=1.4，n=35），下交点年龄为381.8±1.8 Ma（MSWD =1.4），f ₂₀₆为0.001~0.026.

4 讨论

4.1　岩浆活动时代

橄榄岩和碳酸岩斜锆石测年均获得了两组年龄（图7），两组年龄近于一致，第1组为417.7~416.7 Ma，第2组为381.8~381.1 Ma.橄榄岩和碳酸岩斜锆石Ti含量有明显的差别，LA-ICP-MS测试成果表明橄榄岩中斜锆石Ti含量为818×10^-6~824×10^-6，明显高于碳酸岩中斜锆石Ti含量（419×10^-6~677×10^-6）（附表2），电子探针测试成果中橄榄岩斜锆石TiO₂含量为0.06%~0.21%，碳酸岩中斜锆石TiO₂含量低于检出限（附表1），表明橄榄岩和碳酸岩斜锆石在采样、分离和测试过程中不存在相互污染.

橄榄岩两组斜锆石测点在阴极发光图中略有差异（图6a）.第1组（下交点年龄为417.7 Ma）测点多位于斜锆石相对均匀且无裂纹的部位或核部，个别测点位于具清晰岩浆振荡环带的斜锆石中，推断第1组测点年龄代表岩浆结晶年龄.第2组测点多位于斜锆石相对不均匀的位置、斑杂状斜锆石和有核幔结构特征斜锆石的幔部，推断第2组测点年龄可能代表受后期交代作用影响的年龄.另外，第2组测点U、Th和Pb含量（91.0×10^-6、1.2×10^-6和9.3×10^-6）明显高于第1组测点U、Th和Pb含量（43.5×10^-6、0.6×10^-6和3.5×10^-6），暗示了交代作用的影响.

碳酸岩中两组斜锆石测点在阴极发光图中也存在一定差异（图6b）.第1组测点代表的斜锆石（下交点年龄为416.7 Ma）晶形不完整并多具不规则浅色边，晶棱弯曲，多呈碎片状，内部呈斑块或斑杂状，暗示第1组斜锆石受到了明显的熔体或流体的交代，可能为捕获晶，从CL形态上看，碳酸岩中年龄较大一组的斜锆石跟橄榄岩较大年龄一组的斜锆石有相似之处，因此这一组斜锆石很有可能是捕获橄榄岩中的斜锆石.第2组测点代表的斜锆石（下交点年龄为381.8 Ma）晶形完整，晶棱平直，晶内多具粗的平行或环状分带性，部分具有明显的岩浆振荡环带，为岩浆斜锆石，推断第2组斜锆石的年龄代表了碳酸岩的结晶年龄.

已发现的碳酸岩均呈脉状产出，侵入于辉石岩、角闪石岩和橄榄岩中（图3），表明杂岩体至少形成于两个阶段，并且碳酸岩形成于最晚的阶段，与测年结果相吻合.

上述分析推断，大格勒地区蛇纹石化磷灰石橄榄岩形成时代为416.7 Ma，含磷灰石橄榄石碳酸岩形成时代为381.8 Ma.

4.2　地质意义

碳酸岩是一种罕见的火成岩，也是最重要的稀有稀土元素成矿地质体，往往与橄榄岩、辉石岩、辉长岩、霞石岩和正长岩共同构成碳酸岩-碱性岩杂岩体.形成和分布常常受深大断裂控制，与碳酸岩相关的深大断裂主要分布在板内和造山带环境中的强烈伸展地带（苟瑞涛等，2019）.

东昆仑志留纪-泥盆纪通常被认为是原特提斯洋闭合、碰撞造山作用发生的时期（莫宣学等，2007；刘彬等，2023）.东昆仑造山带内延伸约500 km的榴辉岩带代表了早古生代末期原特提斯洋最终闭合的产物，榴辉岩及其围岩变质锆石的峰期和退变质年龄为430~410 Ma（Song et al.，2018）.近些年，东昆仑造山带发现了大量晚志留世-泥盆纪A型花岗岩或与之地球化学成分相似的火山岩，时代为426~376 Ma，（刘彬等，2012；陆露等，2013；田广阔等，2016；胡继春等，2017； Xin et al.，2018；王艺龙等，2018；Ding et al.， 2019；Wang et al.，2019；郝梦楠等，2021；邓红宾等，2021；雷勇亮等，2021；张亮等，2021；韩志辉等，2021；Zhang et al.，2021），推断东昆仑在晚志留世-泥盆纪处于加里东碰撞造山带碰撞后（post-collisional）-造山后（post-orogenic）伸展阶段.大格勒稀有金属矿化碳酸岩和橄榄岩的发现及时代的确定也进一步证明东昆仑晚志留世-泥盆纪岩石圈强烈伸展作用的发生，其形成时代与南秦岭庙垭正长岩和碳酸岩接近.庙垭杂岩体形成了我国著名的稀土-铌矿床，其中REE成矿年龄为421 Ma，均匀独居石年龄为414 Ma（Zhang et al.， 2019），正长岩的年龄为443 Ma，碳酸岩的年龄为427 Ma（Ying et al.， 2017），成岩成矿年龄较为接近；岩浆作用与勉略洋的开启有关（Ying et al.， 2017；范宏瑞等，2020），勉略洋向西与东昆仑南坡阿尼玛卿洋相连（张国伟等，2003），推断大格勒杂岩体与庙垭杂岩体形成的构造背景相似，东昆仑在晚志留世-泥盆纪可能是原始特提斯洋闭合与古特斯洋开启的转换时期，大格勒杂岩体形成与阿尼玛卿洋的打开具有相关性.

尽管以往的研究工作主要集中于五龙沟、金水口和石头坑德等少数地区，但仍然显示东昆仑大格勒-诺木洪河地区是东昆仑造山带晚志留世-泥盆纪热事件最为强烈的地区之一，大格勒铌矿点位于该区西部（图8）.该地区表现为强烈的A型花岗岩、强过铝质花岗岩、镁铁-超镁铁质岩浆活动和高温变质作用，岩浆活动存在425 Ma、420 Ma、409 Ma和392 Ma四个峰期（图9），其中425~420 Ma是该地区岩浆活动最强烈的时期，并以A型花岗岩的广泛发育为特征.强过铝花岗岩主要发现于金水口，金水口地区含有丰富麻粒岩包体的金水口堇青石花岗岩体研究结果表明，约410 Ma（Wang et al.，2022）和381 Ma（Ba et al.，2018）发生了麻粒岩相的低压高温变质作用，407~370 Ma发生堇青石花岗岩浆的侵位和结晶（Ba et al.，2018；Wang et al.，2022）.金水口堇青石花岗岩具有很高的部分熔融温度条件，源于由元古代地层组成的中上地壳的部分熔融，形成与碰撞后软流圈地幔的上涌和岩石圈的强烈伸展相关，软流圈的上涌是高温变质和堇青石花岗岩形成的主要诱发因素（Ba et al.，2018；Wang et al.， 2022），与该地区广泛分布的A型花岗岩形成的构造环境相似.镁铁-超镁质岩呈岩脉或小岩株发现于石头坑德、五龙沟和金水口等地区，以石头坑德镁铁-超镁铁质杂岩为代表（426~422 Ma），形成了具有一定规模的铜镍硫化物矿床，形成于碰撞后伸展的构造背景（Li et al.，2018）.大格勒橄榄岩的形成时代为418 Ma，与大格勒地区岩浆活动最强烈的时期相当（425~420 Ma）；碳酸岩的形成时代为382 Ma，与金水口麻粒岩相高温变质作用发生和堇青石花岗岩侵位的时间相当，也相当于该地区志留纪-泥盆纪岩浆活动的最晚时期（图9），他们形成于加里东碰撞造山带碰撞后-造山后伸展的构造环境.碳酸岩的形成常常与深大断裂控制的张性构造背景中深部地幔低度部分熔融有关（苟瑞涛等，2019），大格勒碳酸岩和橄榄岩的发现与时代的确定证明东昆仑大格勒-诺木洪河地区是东昆仑加里东碰撞造山带碰撞后-造山后伸展和相关岩浆活动最强烈的地区之一，岩浆活动时间长，持续时间近40 Ma.初步的找矿勘探成果表明橄榄岩和碳酸岩是大格勒地区最主要的含矿岩石之一，橄榄岩Nb₂O₅品位一般为0.5%~0.8%，P₂O₅品位最高为4.9%~9.4%，碳酸岩Nb₂O₅品位一般为0.3%~6.9%，P₂O₅品位最高为14.5%（李五福等，2022），显示了Nb元素的超常富集.橄榄岩和碳酸岩斜锆石电子探针测试成果显示均具有较高的Nb含量，前者Nb₂O₅含量为0.65%~0.93%，后者Nb₂O₅含量为1.22%，暗示用于测年的斜锆石也可能是该类型矿床重要的铌矿物之一，背散图像中斜锆石与褐铈铌矿具有共生关系特征（图5b），表明橄榄岩和碳酸岩的形成与铌元素富集成矿相关.上述特征表明东昆仑与岩浆作用相关的稀有金属成矿也具有巨大的前景，晚志留世-泥盆纪可能是东昆仑十分重要的一个以铌元素为主的稀有金属成矿期，与稀有金属矿化相关的硅不饱和岩浆（碳酸岩浆和超基性岩浆）活动至少存在418 Ma和382 Ma两期，大格勒-诺木洪河地区可能是东昆仑最重要的稀有金属找矿潜力区之一.

稀有金属矿化碳酸岩和橄榄岩在东昆仑属首次发现.碱性岩-碳酸岩岩浆系统的铌钽矿床主要包括碳酸岩型和碱性岩型，两者赋存了世界上大部分铌和稀土资源（李建康等，2019），具有重要的经济意义，例如巴西阿拉萨（Araxá）岩体、北美科迪勒拉造山带芒廷帕斯稀土矿和俄罗斯的托姆托尔（Tomtor）稀土矿，阿拉萨矿床是世界最大、最富的碳酸岩铌矿，是复合型铌钽-稀土-磷矿床，也是全球最主要的铌资源来源（沈莽庭等，2021）.在我国碱性岩-碳酸岩岩浆系统的铌钽成矿带主要为塔里木-华北陆块北缘、秦岭和扬子陆块西缘成矿带（李建康等，2019），其中南秦岭庙垭稀土-铌矿床是我国最具代表性的碳酸岩型铌钽矿床（李建康等，2019；范宏瑞等，2020）.庙垭矿床产于含铌、稀土的正长岩-碳酸岩杂岩中，与大格勒有一定相似性，可能均与阿尼玛卿-勉略洋的开启相关.初步的勘探显示，大格勒杂岩体含有更多的镁铁-超镁铁质岩，岩石组合更为复杂，铌品位高，共伴生P₂O₅，稀土含量低，明显有别于庙垭矿床.大格勒稀有金属矿化碳酸岩和橄榄岩的发现表明东昆仑造山带有可能是我国一个新的以铌、磷为主的碳酸岩型和碱性岩型稀有金属成矿带，也是我国未来实现稀有金属找矿突破的重点地区.

5 结论

（1）斜锆石LA-ICP-MS测年结果表明东昆仑大格勒Nb矿化碳酸岩形成时代为382 Ma，Nb矿化橄榄岩形成时代为418 Ma，推断富集Nb元素的硅不饱和岩浆至少存在418 Ma和382 Ma两期.

（2）东昆仑加里东碰撞造山带碰撞后-造山后岩石圈伸展是大格勒橄榄岩和碳酸岩形成的最主要的地球动力学机制.

（3）晚志留世-泥盆纪是东昆仑十分重要的一个稀有金属成矿期，大格勒-诺木洪河地区是东昆仑稀有金属成矿的重要远景区.

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附表见本刊官网（http://www.earth-science.net）.

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基金资助

青海省地质矿产勘查开发局项目(青地矿[2021]61号)

第二次青藏高原综合科学考察研究(STEP)项目(2019QZKK0702)

青海省地质调查局项目(2021074055kc024)