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    小兴安岭东安金矿区细粒正长花岗岩U-Pb年龄、岩石地球化学、Hf同位素组成及地质意义

    李碧乐 孙永刚 陈广俊 郗爱华 支宇博 常景娟 彭勃

    李碧乐, 孙永刚, 陈广俊, 郗爱华, 支宇博, 常景娟, 彭勃, 2016. 小兴安岭东安金矿区细粒正长花岗岩U-Pb年龄、岩石地球化学、Hf同位素组成及地质意义. 地球科学, 41(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2016.001
    引用本文: 李碧乐, 孙永刚, 陈广俊, 郗爱华, 支宇博, 常景娟, 彭勃, 2016. 小兴安岭东安金矿区细粒正长花岗岩U-Pb年龄、岩石地球化学、Hf同位素组成及地质意义. 地球科学, 41(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2016.001
    Li Bile, Sun Yonggang, Chen Guangjun, Xi Aihua, Zhi Yubo, Chang Jingjuan, Peng Bo, 2016. Zircon U-Pb Geochronology, Geochemistry and Hf Isotopic Composition and Its Geological Implication of the Fine-Grained Syenogranite in Dong'an Goldfield from the Lesser Xing'an Mountains. Earth Science, 41(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2016.001
    Citation: Li Bile, Sun Yonggang, Chen Guangjun, Xi Aihua, Zhi Yubo, Chang Jingjuan, Peng Bo, 2016. Zircon U-Pb Geochronology, Geochemistry and Hf Isotopic Composition and Its Geological Implication of the Fine-Grained Syenogranite in Dong'an Goldfield from the Lesser Xing'an Mountains. Earth Science, 41(1): 1-16. doi: 10.3799/dqkx.2016.001

    小兴安岭东安金矿区细粒正长花岗岩U-Pb年龄、岩石地球化学、Hf同位素组成及地质意义

    doi: 10.3799/dqkx.2016.001
    基金项目: 

    中国地质调查局地质大调查项目 12120111086020

    吉林省科技发展计划重点项目 20100445

    国家自然科学基金项目 41272093

    国家自然科学基金项目 41272095

    详细信息
      作者简介:

      李碧乐(1965-),男,教授,主要从事热液矿床成矿理论与预测、区域成矿作用研究.E-mail:libl@jlu.edu.cn

    • 中图分类号: P581

    Zircon U-Pb Geochronology, Geochemistry and Hf Isotopic Composition and Its Geological Implication of the Fine-Grained Syenogranite in Dong'an Goldfield from the Lesser Xing'an Mountains

    • 摘要: 东安金矿区细粒正长花岗岩是小兴安岭燕山早期与吉黑东部斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床有关的花岗岩带组成岩体之一.为了解区域燕山早期岩浆演化和大规模钼多金属热液的成矿作用,进一步提升东安金矿成矿地质背景的研究程度,对该花岗岩进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究,讨论了岩石成因、岩浆源区和构造背景.获得细粒正长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果184±2 Ma,MSWD=1.2,为早侏罗世.岩石富硅和钾(K2O/Na2O值为1.46~1.81),低钙、镁和Mg#(Mg#=12.79~23.52),A/CNK=1.05~1.14,属高钾钙碱性、弱过铝质系列岩石.岩石富集大离子亲石元素(Rb、K)和不相容元素(Th、U),亏损高场强不相容元素(Nb、Ti等),轻、重稀土元素分馏强烈,轻微负Eu异常(Eu/Eu*=0.76~0.92).综合岩石地球化学特征、Harker图解、Ce-SiO2和(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)判别图解确定岩石为高分异I型花岗岩.锆石的176Hf /177Hf值为0.282 588~0.282 775,εHf(t)值为-2.35~+3.94,二阶段模式年龄TDM2为973~1 386 Ma,岩浆源区应主要为起源于亏损地幔的中新元古代新增生陆壳的部分熔融,有硅铝质地壳物质的加入.研究表明,岩石形成于古太平洋板块俯冲引起大陆弧后伸展和岩石圈减薄的构造背景,幔源岩浆底侵为地壳熔融提供了热动力.燕山早期伸展体制下大陆岩浆弧环境的中-浅成、高钾钙碱性花岗质小侵入体是吉黑东部斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床找矿的主要目标.
    • 图 1  东安金矿区地质简图

      Figure 1.  Sketch geological map of Dong'an goldfield

      a中① 喜桂图-塔源断裂;② 贺根山-黑河断裂;③ 索伦-西拉木伦-长春缝合带;④ 嘉荫-牡丹江断裂;⑤ 伊通-依兰断裂;⑥ 敦化-密山断裂;b中1.第四系;2.第四系大熊山组玄武岩;3.流纹质凝灰岩;4.流纹岩;5.英安岩;6.粗安岩;7.安山岩;8.流纹斑岩;9.细粒正长花岗岩;10.中粗粒碱长花岗岩;11.金矿体及编号;12.隐爆角砾岩;13.矿化蚀变带;14.断裂;15.采样位置;a图据Wu et al.(2007)修编;b图据黑龙江省有色金属地质勘查707队,2005.黑龙江省逊克县东安金矿5#矿体勘探报告修编

      图 2  东安金矿区细粒正长花岗岩手标本和显微照片

      Figure 2.  Hand specimens photograph and microphotograph of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      a.细粒正长花岗岩手标本;b.细粒正长花岗岩的主要组成矿物(正交偏光);c.斜长石的聚片双晶和条纹长石的条纹结构(正交偏光);d.条纹长石中作为客晶的钠长石绢云母化(正交偏光);Bt.黑云母;Pl.斜长石;Pth.条纹长石;Q.石英;Ser.绢云母

      图 4  东安金矿区细粒正长花岗岩CL图像

      Figure 4.  CL images of zircons from the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      圆圈数字代表U-Pb分析点

      图 3  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石U-Pb年龄协和图(a)与加权平均年龄(b)

      Figure 3.  Zircons U-Pb concordia diagram (a) and weighted avergae ages diagram (b) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      图 5  东安金矿区细粒正长花岗岩的TAS图

      Figure 5.  TAS diagram for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      图 6  东安金矿区细粒正长花岗岩的A/CNK-A/NK图解(a)和SiO2-K2O图解(b)

      Figure 6.  Plots of A/CNK versus A/NK (a) and SiO2 versus K2O (b) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      图 7  东安金矿区细粒正长花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图和原始地幔标准化蛛网图

      Figure 7.  Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      球粒陨石标准化值据Boynton(1984);原始地幔标准化值据Sun and Mcdonough(1989)

      图 8  东安金矿区细粒正长花岗岩Ce-SiO2判别图解(a)和(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)判别图解(b)

      Figure 8.  Ce-SiO2 (a) and (K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y) (b) diagrams of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      A.A型花岗岩;FG.分异的I型花岗岩;OGT.I、S、M型花岗岩

      图 9  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石Hf同位素特征

      Figure 9.  Zircon Hf isotopic features for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      a图据Yang et al.(2006)

      图 10  东安金矿区细粒正长花岗岩的Th/Hf-Ta/Hf图解(a)和Rb-(Y+Nb)花岗岩判别图解(b)

      Figure 10.  Tectonic distinction diagram of Th/Hf-Ta/Hf diagram (a) and Rb vs. (Y+Nb) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      图b据Pearce(1996)

      图 11  东北地区早-中侏罗世斑岩型(含矽卡岩型)矿床分布

      Figure 11.  Distribution map of the Early-Middle Jurassic porphyry-type (including skarn type) ore deposits in NE China

      1.翠宏山;2.霍吉河;3.翠岭;4.鹿鸣;5.福安堡;6.季德屯;7.大黑山;8.兰家;据许文良等(2013)有修改

      表 1  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年数据

      Table 1.  LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope dating results of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      样品 Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 206Pb/238U
      比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ t(Ma) 1σ
      DA-N2-1 1.61 0.049 77 0.002 84 0.204 25 0.012 00 0.029 55 0.000 80 188 5
      DA-N2-2 2.60 0.048 82 0.002 99 0.204 53 0.013 11 0.029 74 0.000 76 189 5
      DA-N2-3 2.44 0.052 18 0.003 46 0.220 41 0.013 73 0.031 17 0.000 81 198 5
      DA-N2-4 1.76 0.050 04 0.002 50 0.203 84 0.010 08 0.029 58 0.000 62 188 4
      DA-N2-5 1.42 0.050 50 0.003 10 0.206 49 0.012 30 0.029 70 0.000 61 189 4
      DA-N2-6 1.35 0.049 46 0.002 53 0.198 70 0.010 05 0.028 83 0.000 46 183 3
      DA-N2-7 2.43 0.050 38 0.002 39 0.204 38 0.009 37 0.029 09 0.000 41 185 3
      DA-N2-8 1.99 0.049 58 0.002 03 0.197 00 0.007 86 0.028 57 0.000 39 182 2
      DA-N2-9 1.77 0.049 67 0.002 16 0.200 17 0.008 34 0.029 11 0.000 38 185 2
      DA-N2-10 1.24 0.050 21 0.002 28 0.203 33 0.009 27 0.029 11 0.000 47 185 3
      DA-N2-11 1.47 0.051 34 0.004 87 0.199 41 0.018 21 0.027 91 0.000 75 177 5
      DA-N2-12 2.51 0.050 46 0.002 67 0.199 09 0.010 49 0.028 64 0.000 47 182 3
      DA-N2-13 2.24 0.049 24 0.002 22 0.198 10 0.009 13 0.028 87 0.000 46 183 3
      DA-N2-14 2.02 0.049 88 0.003 12 0.197 36 0.012 11 0.028 87 0.000 61 183 4
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      表 2  东安金矿区细粒正长花岗岩样品主量元素、稀土元素和微量元素含量及有关参数

      Table 2.  Major, REE and trace element content and parameter of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      样品号 DA-1-B1 DA-1-B2 DA-1-B3 DA-1-B4 DA-1-B5 DA-1-B6 DA-1-B7
      SiO2 75.54 75.40 76.10 75.39 75.68 76.92 78.84
      TiO2 0.17 0.18 0.16 0.17 0.16 0.11 0.10
      Al2O3 12.66 12.57 12.67 12.50 12.80 12.14 11.23
      Fe2O3T 1.76 1.79 1.47 1.73 1.54 1.29 0.99
      MnO 0.13 0.13 0.07 0.17 0.08 0.09 0.06
      MgO 0.21 0.22 0.18 0.19 0.18 0.10 0.15
      CaO 0.43 0.44 0.46 0.39 0.48 0.37 0.30
      Na2O 3.26 3.37 3.36 3.28 3.34 3.38 2.59
      K2O 5.17 5.17 5.02 5.15 4.99 4.92 4.69
      P2O5 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.02 0.02
      LOI 0.52 0.41 0.49 0.62 0.56 0.46 0.71
      Total 99.90 99.73 100.03 99.63 99.84 99.79 99.68
      Mg# 19.32 19.84 19.76 17.69 18.93 12.79 23.52
      里特曼指数 2.18 2.25 2.12 2.19 2.12 2.03 1.48
      A/NK 1.15 1.13 1.15 1.14 1.17 1.11 1.20
      A/CNK 1.08 1.05 1.07 1.07 1.09 1.05 1.14
      DI 94.05 94.24 94.48 94.39 94.16 95.60 95.42
      La 22.4 18.5 22.1 28.5 22.7 21.9 26.4
      Ce 37.1 29.3 35.1 47.6 37.7 35.2 47.0
      Pr 3.54 2.75 3.04 4.35 3.51 3.11 3.77
      Nd 10.4 8.0 8.3 12.5 10.3 8.3 10.4
      Sm 1.76 1.30 1.27 1.88 1.69 1.14 1.52
      Eu 0.455 0.384 0.362 0.429 0.439 0.296 0.369
      Gd 1.62 1.27 1.20 1.57 1.55 1.12 1.46
      Tb 0.185 0.131 0.114 0.168 0.163 0.107 0.154
      Dy 1.38 1.09 1.04 1.29 1.27 1.00 1.30
      Ho 0.35 0.28 0.28 0.32 0.31 0.27 0.33
      Er 0.95 0.79 0.77 0.87 0.87 0.78 0.95
      Tm 0.141 0.112 0.110 0.128 0.122 0.113 0.133
      Yb 1.08 0.85 0.86 0.99 0.93 0.92 1.00
      Lu 0.165 0.120 0.122 0.135 0.128 0.136 0.132
      Eu/Eu* 0.82 0.92 0.90 0.76 0.83 0.80 0.76
      (La/Yb)N 14.00 14.68 17.22 19.36 16.45 15.98 17.78
      LREE 75.76 60.18 70.08 95.24 76.30 69.96 89.48
      HREE 5.87 4.64 4.50 5.47 5.34 4.45 5.46
      LREE/HREE 12.91 12.97 15.58 17.41 14.28 15.74 16.39
      Sc 2.25 2.08 2.17 2.57 2.27 2.10 1.69
      14.4 12.6 15.7 15.7 12.7 5.7 7.0
      Cr 15.7 3.1 10.1 4.1 5.5 13.9 4.3
      Co 1.99 1.88 2.02 2.00 2.32 1.72 2.08
      Ni 3.51 2.76 3.93 3.64 3.03 4.49 7.65
      Rb 217 213 208 221 219 226 224
      Sr 111.3 105.0 109.7 113.9 118.2 43.8 45.9
      Y 20.5 15.3 14.0 19.1 19.3 15.2 20.3
      Nb 13.8 13.7 14.4 12.4 13.3 13.5 13.6
      Cs 4.60 4.21 4.28 4.77 4.35 4.10 4.02
      Ba 255 230 241 271 243 129 199
      Ta 1.61 1.50 1.44 1.72 1.43 1.30 1.16
      Th 28.4 26.3 25.8 26.7 27.5 28.4 25.7
      U 5.08 3.51 4.52 4.17 4.07 4.39 4.61
      Zr 89.2 73.6 77.4 73.8 71.8 77.6 60.7
      Hf 3.90 3.31 3.54 3.34 3.14 3.60 2.95
      Nb/Ta 8.56 9.13 9.94 7.22 9.32 10.33 11.70
      La/Nb 1.63 1.35 1.54 2.29 1.69 1.62 1.95
      Th/Nb 2.06 1.92 1.80 2.15 2.06 2.11 1.89
      Th/La 1.27 1.42 1.17 0.94 1.21 1.29 0.97
        注:主量元素单位为10-2;微量、稀土元素单位为10-6;A/CNK代表Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比;A/NK代表Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔比;里特曼指数为[(K2O+Na2O)×(K2O+Na2O)]/(SiO2/43);分异指数(DI)=Qz+Or+Ab+Ne+Lc+Kp;Mg#=100×(MgO/40.31)/(MgO/40.31+Fe2O3T×2/159.7).
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      表 3  东安金矿区细粒正长花岗岩样品Lu-Hf同位素组成

      Table 3.  Zircon Lu-Hf isotopic compositions of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      样品 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ εHf(0) εHf(t) 2σ TDM1(Hf) TDM2(Hf) fLu/Hf
      DA-N2-1 188 0.069 899 0.001 697 0.282 699 0.000 027 -2.57 1.35 0.969 209 798 1 143 -0.95
      DA-N2-2 189 0.053 772 0.001 304 0.282 668 0.000 029 -3.66 0.32 1.041 927 833 1 209 -0.96
      DA-N2-3 198 0.056 565 0.001 351 0.282 588 0.000 028 -6.52 -2.35 0.987 513 949 1 386 -0.96
      DA-N2-4 188 0.076 916 0.001 792 0.282 634 0.000 026 -4.87 -0.96 0.916 402 893 1 290 -0.95
      DA-N2-5 189 0.061 102 0.001 440 0.282 701 0.000 027 -2.51 1.47 0.945 839 790 1 136 -0.96
      DA-N2-6 183 0.065 569 0.001 647 0.282 655 0.000 027 -4.13 -0.31 0.948 724 860 1 244 -0.95
      DA-N2-7 185 0.091 261 0.002 308 0.282 695 0.000 024 -2.73 1.05 0.841 565 818 1 160 -0.93
      DA-N2-8 182 0.057 451 0.001 505 0.282 775 0.000 027 0.12 3.94 0.960 646 685 973 -0.95
      DA-N2-9 185 0.077 236 0.002 009 0.282 744 0.000 028 -0.98 2.84 0.974 718 739 1 046 -0.94
      DA-N2-10 185 0.075 839 0.002 238 0.282 633 0.000 030 -4.90 -1.12 1.055 964 906 1 297 -0.93
      DA-N2-11 177 0.046 079 0.001 285 0.282 717 0.000 023 -1.95 1.79 0.829 658 764 1 107 -0.96
      DA-N2-12 182 0.070 831 0.002 010 0.282 737 0.000 022 -1.23 2.52 0.785 353 750 1 063 -0.94
      DA-N2-13 183 0.063 357 0.001 753 0.282 745 0.000 017 -0.94 2.87 0.608 889 732 1 042 -0.95
      DA-N2-14 183 0.056 918 0.001 685 0.282 678 0.000 025 -3.34 0.47 0.884 451 829 1 195 -0.95
        注:Hf同位素分析过程中采用的标准值为球粒陨石(176Lu/177Hf)CHUR=0.033 2,(176Hf/177Hf)CHUR,0= 0.282 772(Blichert-Toft and Albarède,1997);亏损地幔(176Lu/177Hf)DM=0.038 4,(176Hf/177Hf)DM=0.283 250(Griffin et al., 2002);Lu衰变常数(Lu=1.86×10-1a-1(吴福元等,2007b)).
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    出版历程
    • 收稿日期:  2015-11-01
    • 刊出日期:  2016-02-16

    小兴安岭东安金矿区细粒正长花岗岩U-Pb年龄、岩石地球化学、Hf同位素组成及地质意义

      作者简介: 李碧乐(1965-),男,教授,主要从事热液矿床成矿理论与预测、区域成矿作用研究.E-mail:libl@jlu.edu.cn
    • 1. 吉林大学地球科学学院,吉林长春 130061
    • 2. 西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都 610000
    基金项目:  中国地质调查局地质大调查项目 12120111086020吉林省科技发展计划重点项目 20100445国家自然科学基金项目 41272093国家自然科学基金项目 41272095

    摘要: 东安金矿区细粒正长花岗岩是小兴安岭燕山早期与吉黑东部斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床有关的花岗岩带组成岩体之一.为了解区域燕山早期岩浆演化和大规模钼多金属热液的成矿作用,进一步提升东安金矿成矿地质背景的研究程度,对该花岗岩进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究,讨论了岩石成因、岩浆源区和构造背景.获得细粒正长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果184±2 Ma,MSWD=1.2,为早侏罗世.岩石富硅和钾(K2O/Na2O值为1.46~1.81),低钙、镁和Mg#(Mg#=12.79~23.52),A/CNK=1.05~1.14,属高钾钙碱性、弱过铝质系列岩石.岩石富集大离子亲石元素(Rb、K)和不相容元素(Th、U),亏损高场强不相容元素(Nb、Ti等),轻、重稀土元素分馏强烈,轻微负Eu异常(Eu/Eu*=0.76~0.92).综合岩石地球化学特征、Harker图解、Ce-SiO2和(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)判别图解确定岩石为高分异I型花岗岩.锆石的176Hf /177Hf值为0.282 588~0.282 775,εHf(t)值为-2.35~+3.94,二阶段模式年龄TDM2为973~1 386 Ma,岩浆源区应主要为起源于亏损地幔的中新元古代新增生陆壳的部分熔融,有硅铝质地壳物质的加入.研究表明,岩石形成于古太平洋板块俯冲引起大陆弧后伸展和岩石圈减薄的构造背景,幔源岩浆底侵为地壳熔融提供了热动力.燕山早期伸展体制下大陆岩浆弧环境的中-浅成、高钾钙碱性花岗质小侵入体是吉黑东部斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床找矿的主要目标.

    English Abstract

    • 东安金矿是黑龙江省发现首例团结沟超大型金矿床后,浅成低温热液矿床找矿工作沉寂了32年后(1998年)新发现的大型金矿床.该矿床的发现带动了黑龙江省同类型矿床的重大突破,迄今陆续发现了三道湾子、四平山、金厂、争光等金矿床.东安金矿以富硅少硫化物(含量小于3%)、局部成大矿为特色,仅5#脉单个主矿体探明储量Au24t、Ag203t(薛明轩等,2011),在国内同类矿床中少见.虽然该矿床勘探程度较高,但研究工作明显滞后,特别是与成矿有关的基础地质研究基本没有开展.本文讨论的以岩株状和脉岩形式产出的细粒正长花岗岩是东安金矿的主容矿围岩之一,为成矿提供了部分成矿物质(支宇博,2015).岩体与5#主矿脉空间关系密切,控矿构造对于控岩构造具有明显的继承性.同时矿区内形成于中侏罗世的粗粒碱长花岗岩和细粒正长花岗岩(图 1a)又是吉黑东部(小兴安岭-张广才岭-吉林中东部)近SN向花岗岩带的组成岩体(支宇博,2015).近年来,在该花岗岩带内,新发现和评价了一批大型和超大型斑岩型钼矿床,超大型钼矿床如鹿鸣(时永明等,2007韩振哲等,2010)和大黑山(葛文春等,2007王成辉等,2009),大中型钼矿如霍吉河(李林山等,2009)、翠宏山(矽卡岩型-斑岩型钨钼锌多金属)(何财等,2010陈静,2011)、高岗山(章永梅等,2014)、福安堡(李立兴等,2009)、季德屯(史致元等,2008)等.研究表明,带内花岗岩类主要以岩株状、小岩基形式产出,属偏铝质-弱过铝质、钙碱性-高钾钙碱性系列的I型花岗岩,成岩时代主要集中在200~160 Ma(张彦龙等,2010杨言辰等,2012闻爽等,2013),该类岩体是区域内与斑岩型钼矿床成矿有关的岩体(葛文春等,2007杨言辰等,2012Li and Shen, 2012).目前学者们对于吉黑东部主要形成于早-中侏罗世近SN向的花岗岩带研究的主要问题是构造背景方面的分歧.不同研究者对东北地区早-中侏罗世岩浆活动的俯冲构造背景基本取得了共识,但主要分歧为:古亚洲洋构造域向滨太平洋构造域的转换时间,蒙古-鄂霍茨克洋壳板块和古太平洋板块俯冲时间、影响范围以及它们对该花岗岩带形成的制约程度等.徐美君等(2013)认为东北地区早侏罗世火成岩组合的空间变异,不仅标志着环太平洋构造体系的开始,而且暗示此时仍存在蒙古-鄂霍茨克洋向南(或南东)的俯冲作用.张连昌等(2007)指出大兴安岭晚中生代构造环境具有板内和岛弧双重性,可能主要与古太平洋俯冲弧后扩张和鄂霍茨克造山后伸展的联合作用有关,北大兴安岭火山岩偏碱性,南大兴安岭火山岩偏钙碱性,北大兴安岭受鄂霍茨克造山后伸展作用影响更明显.杨言辰等(2012)提出小兴安岭-张广才岭成矿带成岩成矿机制与侏罗纪古太平洋板块的俯冲和佳木斯与松嫩地块的拼合有着密切的关系.Ouyang et al.(2013)Xu et al.(2013)均认为中国东北部早-中侏罗世火山岩形成于活动大陆边缘环境;其中额尔古纳地块的火山岩与蒙古-鄂霍茨克大洋板块俯冲有关,吉黑东部火山岩的形成与古太平洋板块俯冲有关.本文通过对东安金矿区细粒正长花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素和岩石地球化学研究,揭示岩石成因和岩浆源区,成岩构造背景和时代,以此为区域燕山早期岩浆演化和大规模钼多金属热液的成矿作用研究提供重要资料,进一步提升东安金矿成矿地质背景的研究程度.

      图  1  东安金矿区地质简图

      Figure 1.  Sketch geological map of Dong'an goldfield

      • 小兴安岭位于松辽盆地东北缘,是松嫩地块的组成部分,包括乌拉嘎、逊克等中新生代火山盆地和伊春-延寿褶皱造山带(图 1a),大地构造位置位于西伯利亚板块、华北地块之间的兴蒙造山带东部,古亚洲洋构造域和滨太平洋构造域的交接复合部位.

        东安金矿产于乌底河断陷盆地内,盆地基底为前寒武纪变质中酸性火山-沉积岩和古生代变质碎屑岩、大理岩,中奥陶世、晚三叠世花岗岩类.盆地盖层为早白垩世中酸性火山岩以及新生代砂砾岩和玄武岩.东安金矿区地层为白垩统光华组流纹质凝灰岩、流纹岩、英安岩、粗安岩、安山岩,新近系孙吴组弱胶结砂砾岩夹砂岩、泥岩,第四系玄武岩.构造发育NE向库尔滨深断裂和近SN、NE和近EW向断裂.库尔滨断裂全长大于160 km,其切穿了燕山期以前形成的构造形迹、侵入岩和地层,控制了逊克火山沉积盆地和隆起带的展布.近SN、NE向断裂是该区主要的控矿断裂,矿区内还发育线型分布的含矿隐爆角砾岩带.矿区侵入岩为中加里东期岩基状产出的混染花岗岩,燕山早期岩基状产出的中粗粒碱长花岗岩、细粒正长花岗岩和流纹斑岩,其中细粒正长花岗岩在矿区内分布较广,主要以岩株状和岩脉状产出,野外可见其明显侵位于中粗粒碱长花岗岩中.流纹斑岩呈岩脉和岩株状侵位到粗粒碱长花岗岩、细粒正长花岗岩和光华组火山岩中,超浅成产出,与金矿脉空间关系密切.光华组火山岩与燕山早期花岗岩主要为沉积接触,在矿区西北部呈断层接触(图 1b).

        矿区内已发现14条主要的金矿脉,赋矿岩石为中粗粒碱长花岗岩和细粒正长花岗岩、光华组火山岩,金矿脉多产于花岗岩与流纹斑岩接触带及其附近,部分产于光华组火山岩中.主矿脉5#脉主要产于细粒正长花岗岩和流纹斑岩接触带,叠加和复合了接触带构造(图 1b).目前已发现的最大矿体产于5#脉内,矿体近SN走向,长为770 m,平均水平厚度为6.70 m,最大延深358 m;矿体产状陡,北部东倾,南部西倾,倾角为70°~89°;矿石平均品位:Au 9.05 g/t,Ag 75.8 g/t,单个矿体已探明金储量24 t(薛明轩等,2011).围岩蚀变主要为硅化、冰长石化,其次有绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化和萤石化,其中硅化和冰长石化与矿化关系最为密切.矿石中金属硫化物含量少,一般小于3%,主要为黄铁矿,其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉银矿;金属氧化物主要为针铁矿;贵金属矿物主要为银金矿,其次为金银矿、自然银,它们主要以粒间金形式嵌布于石英颗粒间,少量分布于金属硫化物中.脉石矿物主要是梳状、晶簇状石英和团块状、细脉状、网脉状冰长石,其次是绢云母、绿泥石和萤石(黑龙江有色金属地质勘查707队,2003.黑龙江省逊克县东安金矿5#矿体详查报告;苏仁奎等,2006曲晖和史瑞民,2007).

      • 本文所涉及的7件样品均取自东安金矿区5#脉西侧小岩株状细粒正长花岗岩(取样坐标:49°15′51″N,128°53′33″E),样品新鲜,基本没有遭受蚀变和矿化,岩体与围岩界限清楚(图 2a).细粒正长花岗岩岩相学特征如下:新鲜面肉红色,细粒结构,块状构造;矿物组成为石英(35%~40%):中细粒,他形粒状,普遍具波状消光;碱性长石(40%~45%):多呈不规则状,主要为正条纹长石,客晶呈细条带状、滴状和补片状,部分钠长石绢云母化;斜长石(10%~15%):中细粒,半自形板状,聚片双晶发育;黑云母(1%~3%):片状,多色性明显,干涉色达3级(图 2b).

        图  2  东安金矿区细粒正长花岗岩手标本和显微照片

        Figure 2.  Hand specimens photograph and microphotograph of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      • 所用锆石年龄测定样品均采自新鲜露头,研究样品在河北省廊坊区域地质调查研究所实验室粉碎并通过随后的标准重矿物分离技术和电磁选进行分选,在双目镜下对锆石进行挑选,挑选出晶形和透明度较好,无裂痕和包裹体的锆石颗粒,然后将锆石粘贴在双面胶上,用无色透明环氧树脂固定,待环氧树脂固化之后对其表面抛光至锆石中心制成样靶.

        测试前,为了研究锆石的晶体形态与内部结构特征,选取同位素分析的最佳点,锆石阴极发光在中国地质科学院地质研究所离子探针室采用日立HITACHIS3000-N型扫描电子显微镜完成.锆石U-Pb年龄测定在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室采用Finnigan Neptune型ICP-MS分析仪器及与其配套的New Wave UP213激光剥蚀系统分析完成.详细的仪器参数、数据软件处理和校正等见相关文献(候可军等,2009),年龄计算与谐和图的绘制采用Isoplot 3.0程序(Ludwig,2003)完成.

      • 样品的主量元素和微量元素分析在吉林大学测试实验中心完成.主量元素的测定采用X射线荧光光谱法(XRF),准确度优于5%;微量元素采用美国安捷伦科技有限公司Agilent 7500A ICP-MS测试仪器完成.对国际标准参考物质BHVO-2、BCR-2和国家标准参考物质GBW07103、GBW07104的分析结果表明,微量元素的分析精度为:元素质量分数大于10×10-6的误差小于5%;小于10×10-6的误差小于10%.

      • 锆石Lu-Hf同位素测定在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室Neptune多接收等离子质谱和New Wave UP213紫外激光剥蚀系统(LA-ICP-MS)上完成,采用He为剥蚀物质载气,根据锆石大小斑束采用40 μm或55 μm,锆石国际标样GJ-1和Plesovice作为参考物质.详细仪器操作条件和分析方法可参照相关文献(侯可军等,2007).

      • 研究区细粒正长花岗岩样品的阴极发光图像显示锆石形态以长柱状和短柱状为主,自形程度较好.多数锆石具有明显的岩浆振荡生长环带结构,晶面发育,两侧棱锥发育完好,显示出岩浆锆石的特征(图 4).本文14个分析点测试结果(表 1)显示,Th的含量为(553~5 724)×10-6,U的含量为(250~2 554)×10-6,Th/U比值为1.24~2.60,具有岩浆锆石特征.14个206Pb/238U分析数据的加权平均年龄为184±2 Ma,MSWD=1.2(图 3),属早侏罗世.

        图  4  东安金矿区细粒正长花岗岩CL图像

        Figure 4.  CL images of zircons from the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        样品 Th/U 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 206Pb/238U
        比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ t(Ma) 1σ
        DA-N2-1 1.61 0.049 77 0.002 84 0.204 25 0.012 00 0.029 55 0.000 80 188 5
        DA-N2-2 2.60 0.048 82 0.002 99 0.204 53 0.013 11 0.029 74 0.000 76 189 5
        DA-N2-3 2.44 0.052 18 0.003 46 0.220 41 0.013 73 0.031 17 0.000 81 198 5
        DA-N2-4 1.76 0.050 04 0.002 50 0.203 84 0.010 08 0.029 58 0.000 62 188 4
        DA-N2-5 1.42 0.050 50 0.003 10 0.206 49 0.012 30 0.029 70 0.000 61 189 4
        DA-N2-6 1.35 0.049 46 0.002 53 0.198 70 0.010 05 0.028 83 0.000 46 183 3
        DA-N2-7 2.43 0.050 38 0.002 39 0.204 38 0.009 37 0.029 09 0.000 41 185 3
        DA-N2-8 1.99 0.049 58 0.002 03 0.197 00 0.007 86 0.028 57 0.000 39 182 2
        DA-N2-9 1.77 0.049 67 0.002 16 0.200 17 0.008 34 0.029 11 0.000 38 185 2
        DA-N2-10 1.24 0.050 21 0.002 28 0.203 33 0.009 27 0.029 11 0.000 47 185 3
        DA-N2-11 1.47 0.051 34 0.004 87 0.199 41 0.018 21 0.027 91 0.000 75 177 5
        DA-N2-12 2.51 0.050 46 0.002 67 0.199 09 0.010 49 0.028 64 0.000 47 182 3
        DA-N2-13 2.24 0.049 24 0.002 22 0.198 10 0.009 13 0.028 87 0.000 46 183 3
        DA-N2-14 2.02 0.049 88 0.003 12 0.197 36 0.012 11 0.028 87 0.000 61 183 4

        表 1  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年数据

        Table 1.  LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope dating results of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        图  3  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石U-Pb年龄协和图(a)与加权平均年龄(b)

        Figure 3.  Zircons U-Pb concordia diagram (a) and weighted avergae ages diagram (b) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      • 主量元素特征(表 2)显示,样品富硅,SiO2含量为75.39%~78.84%,平均值为76.26%,分异指数高(DI=94.05~95.60).全碱含量中等偏高(Na2O+K2O=7.28%~8.54%),富钾(K2O=4.69%~5.17%,K2O/Na2O=1.46~1.81).在硅-碱图中,样品全部落入亚碱性和花岗岩区域(图 5).岩石里特曼指数为1.48~2.25,属钙碱性系列岩石.SiO2-K2O图解上,样品均分布在高钾钙碱性区域(图 6b).样品铝饱和指数A/CNK值为1.05~1.14,A/NK值为1.11~1.20,在A/CNK-A/NK图解上,除一个样品外其余样品均落入亚碱弱过铝区域(图 6a).低钙、铁、镁和Mg#,贫磷(P2O5含量低,为0.02%~0.05%).

        样品号 DA-1-B1 DA-1-B2 DA-1-B3 DA-1-B4 DA-1-B5 DA-1-B6 DA-1-B7
        SiO2 75.54 75.40 76.10 75.39 75.68 76.92 78.84
        TiO2 0.17 0.18 0.16 0.17 0.16 0.11 0.10
        Al2O3 12.66 12.57 12.67 12.50 12.80 12.14 11.23
        Fe2O3T 1.76 1.79 1.47 1.73 1.54 1.29 0.99
        MnO 0.13 0.13 0.07 0.17 0.08 0.09 0.06
        MgO 0.21 0.22 0.18 0.19 0.18 0.10 0.15
        CaO 0.43 0.44 0.46 0.39 0.48 0.37 0.30
        Na2O 3.26 3.37 3.36 3.28 3.34 3.38 2.59
        K2O 5.17 5.17 5.02 5.15 4.99 4.92 4.69
        P2O5 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.02 0.02
        LOI 0.52 0.41 0.49 0.62 0.56 0.46 0.71
        Total 99.90 99.73 100.03 99.63 99.84 99.79 99.68
        Mg# 19.32 19.84 19.76 17.69 18.93 12.79 23.52
        里特曼指数 2.18 2.25 2.12 2.19 2.12 2.03 1.48
        A/NK 1.15 1.13 1.15 1.14 1.17 1.11 1.20
        A/CNK 1.08 1.05 1.07 1.07 1.09 1.05 1.14
        DI 94.05 94.24 94.48 94.39 94.16 95.60 95.42
        La 22.4 18.5 22.1 28.5 22.7 21.9 26.4
        Ce 37.1 29.3 35.1 47.6 37.7 35.2 47.0
        Pr 3.54 2.75 3.04 4.35 3.51 3.11 3.77
        Nd 10.4 8.0 8.3 12.5 10.3 8.3 10.4
        Sm 1.76 1.30 1.27 1.88 1.69 1.14 1.52
        Eu 0.455 0.384 0.362 0.429 0.439 0.296 0.369
        Gd 1.62 1.27 1.20 1.57 1.55 1.12 1.46
        Tb 0.185 0.131 0.114 0.168 0.163 0.107 0.154
        Dy 1.38 1.09 1.04 1.29 1.27 1.00 1.30
        Ho 0.35 0.28 0.28 0.32 0.31 0.27 0.33
        Er 0.95 0.79 0.77 0.87 0.87 0.78 0.95
        Tm 0.141 0.112 0.110 0.128 0.122 0.113 0.133
        Yb 1.08 0.85 0.86 0.99 0.93 0.92 1.00
        Lu 0.165 0.120 0.122 0.135 0.128 0.136 0.132
        Eu/Eu* 0.82 0.92 0.90 0.76 0.83 0.80 0.76
        (La/Yb)N 14.00 14.68 17.22 19.36 16.45 15.98 17.78
        LREE 75.76 60.18 70.08 95.24 76.30 69.96 89.48
        HREE 5.87 4.64 4.50 5.47 5.34 4.45 5.46
        LREE/HREE 12.91 12.97 15.58 17.41 14.28 15.74 16.39
        Sc 2.25 2.08 2.17 2.57 2.27 2.10 1.69
        14.4 12.6 15.7 15.7 12.7 5.7 7.0
        Cr 15.7 3.1 10.1 4.1 5.5 13.9 4.3
        Co 1.99 1.88 2.02 2.00 2.32 1.72 2.08
        Ni 3.51 2.76 3.93 3.64 3.03 4.49 7.65
        Rb 217 213 208 221 219 226 224
        Sr 111.3 105.0 109.7 113.9 118.2 43.8 45.9
        Y 20.5 15.3 14.0 19.1 19.3 15.2 20.3
        Nb 13.8 13.7 14.4 12.4 13.3 13.5 13.6
        Cs 4.60 4.21 4.28 4.77 4.35 4.10 4.02
        Ba 255 230 241 271 243 129 199
        Ta 1.61 1.50 1.44 1.72 1.43 1.30 1.16
        Th 28.4 26.3 25.8 26.7 27.5 28.4 25.7
        U 5.08 3.51 4.52 4.17 4.07 4.39 4.61
        Zr 89.2 73.6 77.4 73.8 71.8 77.6 60.7
        Hf 3.90 3.31 3.54 3.34 3.14 3.60 2.95
        Nb/Ta 8.56 9.13 9.94 7.22 9.32 10.33 11.70
        La/Nb 1.63 1.35 1.54 2.29 1.69 1.62 1.95
        Th/Nb 2.06 1.92 1.80 2.15 2.06 2.11 1.89
        Th/La 1.27 1.42 1.17 0.94 1.21 1.29 0.97
          注:主量元素单位为10-2;微量、稀土元素单位为10-6;A/CNK代表Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比;A/NK代表Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔比;里特曼指数为[(K2O+Na2O)×(K2O+Na2O)]/(SiO2/43);分异指数(DI)=Qz+Or+Ab+Ne+Lc+Kp;Mg#=100×(MgO/40.31)/(MgO/40.31+Fe2O3T×2/159.7).

        表 2  东安金矿区细粒正长花岗岩样品主量元素、稀土元素和微量元素含量及有关参数

        Table 2.  Major, REE and trace element content and parameter of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        图  5  东安金矿区细粒正长花岗岩的TAS图

        Figure 5.  TAS diagram for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        图  6  东安金矿区细粒正长花岗岩的A/CNK-A/NK图解(a)和SiO2-K2O图解(b)

        Figure 6.  Plots of A/CNK versus A/NK (a) and SiO2 versus K2O (b) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        在Harker图解中,细粒正长花岗岩样品其他主要氧化物随SiO2含量变化呈现有规律的变化趋势(图略).其中,K2O、P2O5、Fe2O3T、MgO、TiO2含量随着SiO2含量的增加呈线性或曲线减少,其他含量呈明显减少趋势,这些成分变异特点与镁铁质矿物、斜长石、Ti-Fe氧化物及磷灰石分离结晶作用所引起的成分演变趋势一致.

      • 细粒正长花岗岩样品稀土元素含量较低,∑REE为80.10×10-6~119.79×10-6,平均值为99.46×10-6.在稀土配分模式图(图 7a)球粒陨石标准化值据Boynton(1984);原始地幔标准化值据Sun and Mcdonough(1989)上,各稀土配分曲线几近一致,显示同源岩浆演化特点.稀土配分曲线明显右倾,轻重稀土比值(LREE/HREE)为12.91~17.41,轻重稀土元素分馏强烈,相对富含轻稀土元素(LREE),贫重稀土元素(HREE),(La/Yb)N值较高,为14.00~19.36,Eu/Eu*值为0.76~0.92,为负异常.

        图  7  东安金矿区细粒正长花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图和原始地幔标准化蛛网图

        Figure 7.  Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,岩石富集大离子亲石元素(Rb、K)、活泼的不相容元素(Th和U),亏损高场强元素(Nb和Ti等),相对亏损Ba、Sr和Eu(图 7b).样品相容元素Cr、Ni、Co含量较低(Cr含量3.12×10-6~15.65×10-6,平均8.08×10-6;Ni含量2.76×10-6~7.65×10-6,平均4.14×10-6;Co含量1.72×10-6~2.32×10-6,平均2.00×10-6).

      • 对上述U-Pb年龄测定的样品进行锆石原位微区Lu-Hf同位素测试结果显示,样品中14颗岩浆锆石的原位微区Hf同位素176Hf/177Hf比值介于0.282 588~0.282 775之间,以其形成年龄184 Ma计算,锆石初始Hf同位素成分εHf(t)值为-2.35~+3.94;Hf同位素单阶段模式年龄TDM1=685~949 Ma,二阶段模式年龄TDM2=973~1 386 Ma(表 3).

        样品 t(Ma) 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 2σ εHf(0) εHf(t) 2σ TDM1(Hf) TDM2(Hf) fLu/Hf
        DA-N2-1 188 0.069 899 0.001 697 0.282 699 0.000 027 -2.57 1.35 0.969 209 798 1 143 -0.95
        DA-N2-2 189 0.053 772 0.001 304 0.282 668 0.000 029 -3.66 0.32 1.041 927 833 1 209 -0.96
        DA-N2-3 198 0.056 565 0.001 351 0.282 588 0.000 028 -6.52 -2.35 0.987 513 949 1 386 -0.96
        DA-N2-4 188 0.076 916 0.001 792 0.282 634 0.000 026 -4.87 -0.96 0.916 402 893 1 290 -0.95
        DA-N2-5 189 0.061 102 0.001 440 0.282 701 0.000 027 -2.51 1.47 0.945 839 790 1 136 -0.96
        DA-N2-6 183 0.065 569 0.001 647 0.282 655 0.000 027 -4.13 -0.31 0.948 724 860 1 244 -0.95
        DA-N2-7 185 0.091 261 0.002 308 0.282 695 0.000 024 -2.73 1.05 0.841 565 818 1 160 -0.93
        DA-N2-8 182 0.057 451 0.001 505 0.282 775 0.000 027 0.12 3.94 0.960 646 685 973 -0.95
        DA-N2-9 185 0.077 236 0.002 009 0.282 744 0.000 028 -0.98 2.84 0.974 718 739 1 046 -0.94
        DA-N2-10 185 0.075 839 0.002 238 0.282 633 0.000 030 -4.90 -1.12 1.055 964 906 1 297 -0.93
        DA-N2-11 177 0.046 079 0.001 285 0.282 717 0.000 023 -1.95 1.79 0.829 658 764 1 107 -0.96
        DA-N2-12 182 0.070 831 0.002 010 0.282 737 0.000 022 -1.23 2.52 0.785 353 750 1 063 -0.94
        DA-N2-13 183 0.063 357 0.001 753 0.282 745 0.000 017 -0.94 2.87 0.608 889 732 1 042 -0.95
        DA-N2-14 183 0.056 918 0.001 685 0.282 678 0.000 025 -3.34 0.47 0.884 451 829 1 195 -0.95
          注:Hf同位素分析过程中采用的标准值为球粒陨石(176Lu/177Hf)CHUR=0.033 2,(176Hf/177Hf)CHUR,0= 0.282 772(Blichert-Toft and Albarède,1997);亏损地幔(176Lu/177Hf)DM=0.038 4,(176Hf/177Hf)DM=0.283 250(Griffin et al., 2002);Lu衰变常数(Lu=1.86×10-1a-1(吴福元等,2007b)).

        表 3  东安金矿区细粒正长花岗岩样品Lu-Hf同位素组成

        Table 3.  Zircon Lu-Hf isotopic compositions of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

      • 细粒正长花岗岩未见反映典型S型花岗岩特征性的富铝矿物,如白云母、堇青石和石榴石等(吴福元等,2007a),岩石化学成分为弱过铝质,不同于S型花岗岩的强过铝特征.S型花岗岩具有更高的P2O5含量(0.20%),且随分异作用的进行,P2O5有递增的演化趋势(Chappell,1999);同时具有更低的Na2O含量(均值为2.81%)(King et al., 1997).细粒正长花岗岩样品P2O5含量极低(0.05%~0.06%),远小于0.20%,随分异作用的进行呈曲线递减;Na2O含量平均值为3.23%,大于2.81%,与S型花岗岩特点明显不同.

        Harker图解显示的成分变异特点以及低的Mg#值(12.79~23.52) 说明分离结晶作用对细粒正长花岗岩岩浆成分的演化具有显著的制约作用.Ba、Sr和Eu的相对亏损指示成岩过程中发生了斜长石的分离结晶作用,P和Ti的亏损分别与磷灰石及含钛矿物的分离结晶作用有关(Raith,1995Wu et al., 2003a).

        可以通过计算锆石的饱和温度得出花岗岩从原岩分离结晶时的温度(Watson and Harrison, 1983),计算得出细粒正长花岗岩锆石饱和温度(TZr)为723~744 ℃,均值为731 ℃,与福建北东沿海典型的高分异I型花岗岩的形成温度(730~779 ℃;邱检生等,2008)一致,与King et al.(1997)所计算的高分异I型花岗岩的形成温度(764 ℃)接近一致.而A型花岗岩形成温度较高(通常大于800 ℃),桐柏-大别燕山晚期A型花岗岩形成温度为845~880 ℃(王强等,2000),其岩石形成温度又与A型花岗岩的偏高特点明显不同.

        Ce-SiO2判别图解显示岩石属I型花岗岩(图 8a),岩浆具有高的分异指数(DI=94.05~95.60),在(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y判别图解中,样品具有高分异I型花岗岩特征(图 8b).综上认为,东安金矿区细粒正长花岗岩岩体应属高分异的I型花岗岩.

        图  8  东安金矿区细粒正长花岗岩Ce-SiO2判别图解(a)和(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)判别图解(b)

        Figure 8.  Ce-SiO2 (a) and (K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y) (b) diagrams of the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        Mg#值大小可以相当灵敏地反映源区是否受到地幔物质的混染(Smithies and Champion, 2000),岩石样品低的Mg#值(12.79~23.52,平均值为18.84) 暗示源岩没有和高Mg#的地幔物质发生明显的相互作用.

        岩石富硅、碱和铝,贫镁、铁和钙,以及富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,暗示花岗质岩浆源区为下陆壳.岛弧和陆壳均亏损Nb和Ta,样品Nb/Ta比值为7.22~11.70,平均值为9.40.幔源岩浆的Nb/Ta比值在17.5±2.0,壳源岩浆Nb/Ta比值为11~12(Green,1995),显示岩石的壳源成因特点;样品La/Nb比值(1.35~2.27,平均值为1.73)、Th/Nb比值(1.80~2.15,平均值为2.00)、Th/La比值(0.94~1.42,平均值为1.18) 均反映了岩浆的壳源特点(大陆地壳和原始地幔的平均值:La/Nb分别为2.20和0.94;Th/Nb分别为0.440和0.177;Th/La分别为0.204和0.125(Saunders et al., 1988Weaver,1991)).

        锆石Hf同位素对岩浆源区性质也提供了很好的制约(Amelin et al., 1999, 2000Griffin et al., 2002),不同地球化学储源库的176Hf/177Hf同位素组成明显不同(Vervoort and Patchett, 1996吴福元等,2007b).样品176Hf /177Hf值明显高于上地壳比值,低于或高于球粒陨石值,样点相对集中,呈弱富集特点(图 9b).εHf(t)值为绝对值不大的正值或负值,可能是壳幔两种岩浆混合成因,也可能是硅铝质地壳中包含或侵入有幔源基性岩石部分熔融成因.样品εHf(t)值为-2.35~+3.94,以正值为主,野外地质观察没有发现暗色岩浆包体,再结合岩石化学特征分析,基本可以排除壳幔混合成因的可能.图 9a中,样品εHf(t)值位于球粒陨石演化线和亏损地幔演化线之间,落入了兴蒙造山带东段显生宙火成岩εHf(t)值分布范围内(Yang et al., 2006).兴安地块在晚前寒武纪时期就发生过地壳增生事件(洪大卫等,2000),岩石样品二阶段模式年龄TDM2为973~1 386 Ma,岩浆源区应主要为起源于亏损地幔的中新元古代新增生陆壳的部分熔融.少量样品εHf(t)为负值,反映有硅铝质地壳物质(中元古代)的加入.

        图  9  东安金矿区细粒正长花岗岩锆石Hf同位素特征

        Figure 9.  Zircon Hf isotopic features for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        近年来通过对研究区所在张广才岭-佳木斯地区Sr-Nd-Pb同位素的研究发现中生代花岗岩具有低εNd(t)、高TDM和高Pb同位素的特征(高晓峰,2007),认为该地区存在远洋沉积物或变沉积岩组分(Plank and Langmuir, 1998),这些组分与新增生地壳的共同熔融作用形成了区域中生代花岗岩(Wu et al., 2000, 2002, 2003a, 2003b).

      • 岩石为弱过铝质、高钾钙碱性系列的高分异I型花岗岩,类似于活动大陆边缘花岗岩的岩石组合特征.岩石富集大离子亲石元素和亏损高场强元素的特征反映岩石与火山弧构造环境的亲缘性(Liégeois,1998).在Th/Hf-Ta/Hf图解(图 10a)上,样点均落入活动大陆边缘区域.在Rb-(Y+Nb)花岗岩判别图解(图 10b)上,样点均落于碰撞后花岗岩区域,暗示其具有拉张构造环境特征.在小兴安岭-张广才岭地区还存在着早侏罗世(182~186 Ma)的基性侵入岩(Yu et al., 2012),它们与该区同时代的花岗岩构成典型的双峰式火成岩组合,揭示早侏罗世小兴安岭地区处于一种伸展的构造环境.葛文春等(2007)徐美君等(2013)认为小兴安岭早侏罗世双峰式火成岩形成于古太平洋板块俯冲欧亚板块的弧后伸展环境.

        图  10  东安金矿区细粒正长花岗岩的Th/Hf-Ta/Hf图解(a)和Rb-(Y+Nb)花岗岩判别图解(b)

        Figure 10.  Tectonic distinction diagram of Th/Hf-Ta/Hf diagram (a) and Rb vs. (Y+Nb) for the fine-grained syenogranite in Dong'an goldfield

        日本列岛存在大量侏罗纪甚至更早的增生杂岩(Isozaki, 1997Taira,2001).黑龙江群蛇绿混杂岩的形成被认为与古太平洋板块俯冲有关,其中白云母的Ar-Ar年龄为180~165 Ma(李锦轶等,1999Wu et al., 2007),其是古太平洋板块早侏罗世已开始俯冲的直接证据.吉黑东部东宁-珲春地区的早-中侏罗世火山岩以钙碱性火山岩为主,与活动大陆边缘火山岩的岩石组合相似,从东向西SiO2、K2O含量具有增高的趋势,εNd(t)值呈降低的趋势,显示陆壳的成熟度逐渐增高,表明古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用始于早中侏罗世(许文良等,2008; Yu et al., 2012刘金龙等,2015).

        矿床类型和形成时代可为成岩成矿构造背景研究提供重要依据.近年来吉黑东部发现和勘查了一批大型-超大型斑岩型钼矿,小兴安岭-张广才岭的斑岩型钼矿如霍吉河、鹿鸣、翠岭等与成矿有关的岩体属准铝质-弱过铝质、高钾钙碱性系列,富集LILE和亏损HFSE,具有与俯冲带岩浆岩地球化学相似的特征,成矿时代为186~176 Ma(杨言辰等,2012).吉林中东部的大黑山、季德屯等斑岩型钼矿和兰家矽卡岩型金矿等与成矿有关的岩体为钙碱性-高钾钙碱性岩体,具活动大陆边缘岩浆岩特征(葛文春等,2007Li and Shen, 2012),成矿时代在180~160 Ma(Li and Shen, 2012).由于区域内诸如额尔古纳地块、兴安地块、松嫩-张广才岭地块、佳木斯地块和兴凯地块之间的拼合在中生代早期已经完成(Li,2006Tang et al., 2013敬海鑫等,2015),古太平洋板块俯冲造成的古缝合带的重新活化对花岗质岩浆侵位、矿床的形成和空间分布具有控制作用.Li and Shen(2012)认为吉林东部斑岩型钼矿床和矽卡岩型金矿受郯庐断裂北沿的两分支断裂佳-伊断裂和敦-密断裂燕山早期大规模左旋平移控制,且与古太平洋板块俯冲有关;李立兴等(2009)王成辉等(2009)分别通过对福安堡钼矿和大黑山钼矿的研究也有同样的认识.

        本研究认为,分布于吉黑东部(小兴安岭-张广才岭-吉林中东部)、主要形成于早-中侏罗世的钙碱性-高钾钙碱性花岗岩明显构成一条近SN向岩浆岩带,也是重要的斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床成矿带.与成矿有关的岩体和矿床均呈弧型分布(图 11),表现为大陆边缘岩浆弧成矿特征.吉黑东部成岩成矿时代的一致性、矿床特征和类型的相似性表明成岩成矿应受控于统一的区域构造背景,离开古太平洋板块的(斜向)俯冲是不可想象的.此时蒙古-鄂霍茨克洋构造域的影响应该是有限的和局部的,特别是对于远离缝合带的吉林中东部(图 11).燕山早期古太平洋板块俯冲引起大陆弧伸展和岩石圈减薄,幔源岩浆底侵提供热动力,中新元古代新生地壳部分熔融及古老地壳的加入形成钙碱性-高钾钙碱性花岗质岩浆.而大兴安岭北部在燕山早期蒙古-鄂霍茨克洋构造域的影响相对明显和强烈,北大兴安岭偏碱性火山岩的广泛发育可能反映蒙古-鄂霍茨克洋向南俯冲的弧后伸展环境.由于吉黑东部近SN向花岗岩带也是东北地区近年来备受重视的斑岩型-矽卡岩型热液钼多金属成矿带,与成矿有关的岩体为中-浅成高分异I型花岗岩侵入体.区内与成矿有关的岩体的讨论和深入研究将深化区域燕山早期斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床成矿作用的研究和促进区域找矿工作.

        图  11  东北地区早-中侏罗世斑岩型(含矽卡岩型)矿床分布

        Figure 11.  Distribution map of the Early-Middle Jurassic porphyry-type (including skarn type) ore deposits in NE China

      • (1) 东安金矿区早侏罗世细粒正长花岗岩属高分异的I型花岗岩,岩浆源区主要为起源于亏损地幔的中新元古代新增生陆壳的部分熔融,有硅铝质地壳物质(中元古代)的加入.

        (2) 岩石形成于古太平洋板块俯冲引起的古缝合带活化、大陆弧伸展和岩石圈减薄的构造背景下,幔源岩浆底侵为地壳熔融提供了热动力.

        (3) 燕山早期伸展体制下大陆岩浆弧环境的中-浅成、高钾钙碱性花岗质小侵入体是吉黑东部斑岩型-矽卡岩型钼多金属矿床找矿的主要目标.

    参考文献 (96)

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