大興安嶺北段古利庫金銀礦區(qū)流紋巖年代學、巖石地球化學特征及地質(zhì)意義

張易航 楊言辰 韓世炯 宋朝陽 王旺 余長勝

摘要：古利庫金銀礦床是中國東北地區(qū)重要的淺成低溫熱液型金礦床之一，礦體主要賦存在流紋巖中。通過對古利庫金銀礦區(qū)流紋巖進行巖石地球化學和鋯石U-Pb年代學研究，討論了其巖石成因及構造背景。流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，表明其噴出時代為早白堊世晚期，限定成礦時代應晚于該年齡。巖石地球化學分析結果顯示：流紋巖具有明顯的輕、重稀土元素分餾，富集大離子親石元素Ba、Rb、Th、U等，虧損高場強元素Nb、P、Ti等。結合區(qū)域地質(zhì)背景，認為流紋巖可能形成于早白堊世巖石圈大規(guī)模伸展減薄的動力學背景下，是地殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。

關鍵詞：流紋巖;年代學;巖石地球化學;構造背景;古利庫金銀礦區(qū)

中圖分類號：TD11 P618.51文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）08-0013-09doi：10.11792/hj20200803

引 言

淺成低溫熱液型金礦床是世界上重要的金礦床類型，自發(fā)現(xiàn)以來一直是國內(nèi)外學者研究的熱點之一[1-5]。目前發(fā)現(xiàn)的淺成低溫熱液型金礦床主要分布在蒙古—鄂霍茨克帶、地中?！柴R拉雅帶及環(huán)太平洋地區(qū)3個成礦域[1]。通常認為淺成低溫熱液型金礦床形成于低溫、低壓，以及鹽度較低、深度較淺的環(huán)境中[4]。淺成低溫熱液型金礦床礦體一般出現(xiàn)于島弧區(qū)或大陸邊緣，主要圍繞火山口產(chǎn)出，受火山口、破火山口、火山角礫巖筒，以及與火山機構有關的斷裂控制[6]。

黑龍江北部是中國重要的淺成低溫熱液型金礦床產(chǎn)地，其中三道灣子金礦床、東安金礦床、寶興溝金礦床、旁開門金礦床等均為典型淺成低溫熱液型金礦床[2-5]，其礦體均賦存于早白堊世火山巖中，表明早白堊世火山巖與成礦具有密切關系。古利庫金銀礦床則是目前大興安嶺成礦帶北段發(fā)現(xiàn)的唯一冰長石-絹云母型金礦床[7]，其品位高、規(guī)模大。自該礦床發(fā)現(xiàn)以來，前人對其圍巖蝕變、流體包裹體及礦床成因等方面進行了系統(tǒng)研究[7-12]，但對于賦礦圍巖的形成時代、地球化學特征、巖石成因及成礦構造背景等問題仍然沒有進行系統(tǒng)深入研究。

本文對古利庫金銀礦區(qū)與成礦相關的流紋巖進行鋯石U-Pb年代學和巖石地球化學分析，并結合古利庫已有的研究成果，探討了其巖石地球化學特征、巖石成因及成礦構造背景，為后續(xù)礦產(chǎn)勘查和研究工作提供基礎研究。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

古利庫金銀礦床大地構造位置處于興蒙造山帶東端，興安地塊東北部[7]（見圖1-A）。

礦區(qū)地層發(fā)育（見圖1-B），中生代火山巖主要為下白堊統(tǒng)龍江組角閃安山巖、玄武安山巖、凝灰?guī)r及安山質(zhì)英安巖、英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r，下白堊統(tǒng)光華組流紋巖、流紋質(zhì)角礫熔巖，流紋質(zhì)凝灰角礫巖、凝灰?guī)r。其中，流紋巖為古利庫金銀礦區(qū)的主要賦礦圍巖[13]。

礦區(qū)發(fā)育北東向、東西向及近東西向斷裂。其中，北西向斷裂為壓扭性斷裂，為礦區(qū)的控礦構造。北東向斷裂產(chǎn)于礦區(qū)東南部或老基底中，控制礦體產(chǎn)出。近東西向斷裂產(chǎn)于礦區(qū)東部及南部。古利庫河北側火山穹隆位于古利庫河北岸古里昆河至嫩江西側古里昆河之間，為沿北西向分布的橢圓狀中心式火山穹隆構造，長軸長14 km，短軸長12 km，其次級構造直接控制礦體產(chǎn)出。

2 樣品采集及測試方法

2.1 樣品采集及巖相學特征

礦區(qū)內(nèi)出露的流紋巖為礦區(qū)主要賦礦圍巖，顯示流紋巖與成礦關系密切。本次研究采集的流紋巖樣品均為取自礦區(qū)露頭處的新鮮樣品。其中，用于進行巖石地球化學分析的樣品共7件（編號15GLK-1～4、15GLK-8～10），用于鋯石U-Pb年齡分析的樣品1件（編號15GLK-N3）。

流紋巖呈灰白色，斑狀結構，塊狀構造（見圖2-a），基質(zhì)為隱晶質(zhì)結構。巖石由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶相對含量約20 %，成分主要為石英（45 %）、斜長石（55 %）（見圖2-b）。石英呈他形粒狀，粒度0.1～0.5 mm;斜長石呈自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，粒度0.2～3.0 mm?；|(zhì)相對含量約80 %，主要由長英質(zhì)礦物組成，霏細結構，局部發(fā)育綠泥石化及碳酸鹽化。

2.2 樣品測試方法

巖石地球化學分析在澳實分析檢測（廣州）有限公司礦物實驗室完成。主量元素采用X射線熒光光譜法分析，分析精度優(yōu)于0.1 %;微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析，分析精度優(yōu)于1×10-6。

鋯石分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務有限公司完成，對樣品進行破碎、淘洗和分離，挑選表面平整光潔、晶型和透明度較好的鋯石顆粒，將其粘貼于環(huán)氧樹脂表面，待拋光后進行透射光、反射光和陰極發(fā)光顯微照相制靶。鋯石U-Pb測年在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素地質(zhì)年代學研究中心完成，測試采用Agilent7500a型ICP-MS儀和ComPex102型ArF準分子激光器（波長193 nm），激光束斑直徑30 μm，同位素比值以哈佛大學國際標準鋯石91500為外標進行校正，監(jiān)控盲樣為標準鋯石TEMORA，年齡諧和圖的繪制采用isoplot3.0軟件[14-15]完成。

3 樣品測試結果

3.1 鋯石U-Pb年齡

流紋巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像見圖3。鋯石多數(shù)呈灰黑色，整體形態(tài)為長柱狀或短柱狀，鋯石長60～100 μm，長寬比值為1.0～2.5，具有清晰的震蕩環(huán)帶（見圖3）。鋯石U-Pb測年結果見表1、圖4。17個測點均集中分布在諧和曲線及其附近， 206Pb/238U年齡為（117±3）Ma ～（141±2）Ma，年齡加權平均值為（127.2±2.8）Ma（MSWD=0.19），代表了流紋巖的巖漿結晶年齡。

3.2 巖石地球化學特征

3.2.1 主量元素

3.2.2 稀土元素與微量元素

4 討 論

4.1 成巖時代

興蒙造山帶地處中亞造山帶東段，于古生代形成，中生代遭受了蒙古—鄂霍茨克洋構造域改造。與蒙古—鄂霍茨克洋構造域演化有關的成礦作用從240 Ma連續(xù)演化到110 Ma，成礦作用主要集中在120～180 Ma[19]。古利庫金銀礦床礦體主要賦存于流紋巖等圍巖中，由此可知，金礦化時代應晚于流紋巖的成巖年齡。古利庫金銀礦區(qū)流紋巖鋯石CL圖像及相對較高的w（Th）/w（U）值表明其為巖漿成因，鋯石U-Pb測年結果可代表巖漿結晶年齡。本次研究獲得流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，即早白堊世晚期。

前人研究結果顯示，蒙古—鄂霍茨克洋構造域礦化事件主要發(fā)生在早白堊世[18]，與早白堊世火山巖、淺成侵入體及次火山巖密切伴生[20]。興蒙造山帶及鄰區(qū)白堊紀主要金礦床成礦年齡見表4。

通過成礦年齡的對比，可以清晰看出蒙古—鄂霍茨克洋構造域成巖、成礦年齡在誤差范圍內(nèi)較為一致（見圖7），即成礦作用與區(qū)域巖漿活動具有時空關聯(lián)性。楊永勝[13]對古利庫金銀礦區(qū)與成礦有關的流紋巖進行了鋯石U-Pb測年，得到其形成年齡為（126.33±0.93）Ma，推測礦床成礦時代應晚于126.33 Ma，與早白堊世巖漿活動的年齡較為一致。綜上所述，推測古利庫金銀礦床成礦時代為早白堊世晚期。

4.2 巖石成因

流紋巖主量元素分析結果顯示，其具有高硅、富鉀、貧鈣、貧鎂的特征;輕、重稀土元素分餾明顯，具有微弱的負Eu異常;富集K、Rb、Ba、Sr等大離子親石元素，虧損Th、Nb、Ta、Ti等高場強元素，表明其具有殼源成因巖石的地球化學特征。

4.3 成礦構造背景

興蒙造山帶在中生代主要經(jīng)歷了蒙古—鄂霍茨克洋構造域和環(huán)太平洋構造域的強烈改造[41]，期間區(qū)域火山作用頻繁而強烈。目前，對于興蒙造山帶巖漿活動的構造背景仍然存在爭議，主要觀點有以下3種：①與古太平洋板塊的俯沖作用有關[42];②與地幔柱的構造有關[43];③與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后造山帶的伸展作用有關[44]。

前人研究認為，太平洋板塊向東亞大陸邊緣俯沖開始于早白堊世[45];區(qū)域上大量證據(jù)顯示，早白堊世晚期大興安嶺北段表現(xiàn)出了碰撞后伸展構造背景，這與太平洋板塊俯沖背景明顯不同[46];在空間分布上，孫德有等[47]提出：有大量火山巖在蒙古國東部被發(fā)現(xiàn)，這些火山巖與大興安嶺火山巖相似，但與太平洋距離較遠，受太平洋板塊俯沖影響不大;白堊世古太平洋板塊對東亞大陸俯沖主要影響范圍為松遼盆地及其以東地區(qū)，并未影響到大興安嶺北段;經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，大興安嶺及其相鄰地區(qū)并不存在環(huán)狀火山巖帶[17]，因此與噴發(fā)周期較短的地幔柱構造有關的作用模式很難解釋形成時代跨度較大的中生代火山巖的時空分布問題。另一方面，前人對中亞造山帶東部巖漿熱液礦床的研究強調(diào)了蒙古—鄂霍茨克洋閉合對大興安嶺北段成礦產(chǎn)生的重要作用[48]。張旗[45]認為，晚古生代末期，蒙古—鄂霍茨克洋局部發(fā)生俯沖，晚三疊世開始發(fā)生自西向東的剪刀式關閉，之后于中—晚三疊世閉合，隨后的早白堊世為造山后的伸展崩塌階段。

在w（Y+Nb）-w（Rb）圖解（見圖8-a））中，樣品全部落入后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi);在R1-R2圖解（見圖8-b））中，樣品落在造山后期區(qū)域內(nèi)，暗示古利庫金銀礦區(qū)流紋巖形成于伸展構造環(huán)境。

綜上認為，古利庫金銀礦區(qū)流紋巖形成于早白堊世晚期伸展構造環(huán)境，與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后的巖石圈伸展有關。

5 結 論

1）古利庫金銀礦區(qū)流紋巖具有大離子親石元素相對富集，高場強元素相對虧損，輕、重稀土元素分異明顯的特征，表明其可能來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

2）流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，表明古利庫金銀礦床的成礦作用發(fā)生在早白堊世晚期。

3）流紋巖形成于伸展構造環(huán)境，與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后的巖石圈伸展有關。

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