宋丙劍

（1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.武警警種學(xué)院，北京 102202）

0 引言

大興安嶺是我國16個(gè)重點(diǎn)礦產(chǎn)勘查區(qū)之一，福草山中酸性侵入巖體位于其北部，處于西伯利亞板塊南緣，興蒙造山帶東段大興安嶺中段華力西期－燕山期鐵、鎢、銀、金、鉬、銅成礦帶二十四號(hào)橋成礦亞帶上，北側(cè)為額爾古納地塊，南側(cè)為松嫩地塊，東側(cè)為結(jié)雅－布列亞地塊［1－3］，近年發(fā)現(xiàn)了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦（化）點(diǎn)。本文以黑龍江省嫩江縣嘎拉山、福草山幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查［4］資料為基礎(chǔ)，通過對福草山中酸性侵入巖體的地球化學(xué)研究，探討中酸性巖體的成因、構(gòu)造環(huán)境和成礦作用，以便促進(jìn)與找礦有關(guān)的基礎(chǔ)地質(zhì)問題研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)內(nèi)由古元古界興華渡口巖群（Pt1xh）中深變質(zhì)巖系構(gòu)成了結(jié)晶基底——落馬湖微地塊，巖性為片麻巖、變粒巖、片巖、大理巖等；新元古界－下寒武統(tǒng)落馬湖巖群嘎拉山巖組（Pt3∈1g）為陸源碎屑沉積建造，巖性為（含石榴）二云石英片巖、黑云斜長變粒巖；北寬河巖組（Pt3∈1b）為淺海相陸源細(xì)碎屑沉積建造，巖性為粉砂質(zhì)絹云板巖、片理化長石砂巖、含砂質(zhì)綠泥板巖、絹云板巖、大理巖、變質(zhì)石英砂巖、微晶片巖等；志留系臥都河組（S3w）為典型的海相沉積巖，巖性為長石石英砂巖、大理巖、綠泥板巖等，板巖、砂巖互層明顯；下白堊統(tǒng)龍江組（K1l）為陸相裂隙式火山噴發(fā)沉積建造，巖性為玄武安山巖、黑色安山巖；光華組（K1gn）為火山碎屑巖及酸性熔巖建造，巖性主要為灰白色酸性凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、流紋巖。

中生代火成巖隸屬于大興安嶺火山巖帶，由龍江期－光華期中－中酸性巖漿組成，其中，侵入巖主要為燕山期早白堊世閃長玢巖（K1δμ）、晚侏羅世二長花崗巖（J3ηγ）、晚三疊世二長花崗巖（T3ηγ）和海西期晚石炭世花崗閃長巖（C2γδ）等（圖1）；脈巖主要為閃長巖脈，分布較為分散。變質(zhì)巖主要為古元古代、晚元古代－古生代、志留紀(jì)區(qū)域變質(zhì)巖，華力西期及燕山期形成的角巖類接觸變質(zhì)巖，與中生代火山－巖漿作用有關(guān)的氣液蝕變巖。褶皺和斷裂構(gòu)造主要為嘎拉山林場—刑澗山復(fù)式向斜（M1）、NE向及NW向斷裂。

圖1 福草山地區(qū)地質(zhì)簡圖［1］Fig.1 Geological sketch of Fucaoshan area

2 巖相學(xué)特征

研究區(qū)中酸性侵入巖體共出露9處，包括海西期晚石炭世花崗閃長巖（C2γδ）1處（1號(hào)巖體），燕山期晚三疊世二長花崗巖（T3ηγ）6處（2號(hào)—7號(hào)巖體）、晚侏羅世二長花崗巖（J3ηγ）1處（8號(hào)巖體）、早白堊世閃長玢巖（K1δμ）1處（9號(hào)巖體）。

2.1 1號(hào)巖體

主要為晚石炭世花崗閃長巖，以小巖株形式出露于研究區(qū)北部，由1個(gè)巖體組成，向北未封閉，產(chǎn)出面積約為3.42 km2，與新元古界－下寒武統(tǒng)嘎拉山巖組呈侵入接觸。巖石多呈灰白色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、斜長石、石英和暗色礦物。其中，斜長石（占50％～60％）為更長石，呈板柱狀、他形粒狀，粒度2～5 mm，發(fā)育聚片雙晶和明顯的環(huán)帶構(gòu)造，具絹云母化；鉀長石（占10％～15％）為微斜長石、條紋長石，呈他形粒狀，粒徑2～4 mm，局部被綠簾石交代；石英（占20％～25％）呈他形粒狀，粒徑2 mm，波狀消光；暗色礦物為角閃石、黑云母（占5％～10％），粒徑1～2 mm。副礦物組合主要為鋯石、石榴子石、磁鐵礦和磷灰石。

2.2 2號(hào)—7號(hào)巖體

主要為晚三疊世二長花崗巖，以巖基形式出露于研究區(qū)的南部，由6個(gè)大小巖體組成，面積約240 km2。巖石類型單一，結(jié)構(gòu)上可分為粗粒及中細(xì)粒，呈肉紅色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、斜長石、黑云母。鉀長石（約占30％）呈他形粒狀，粒徑1～2.5 mm，低負(fù)突起，條紋構(gòu)造；斜長石（約占43％）為更長石，呈半自形板狀，粒徑1.0～2.5 mm，鈉長雙晶發(fā)育，雙晶紋彎曲變形；黑云母約占2％，呈褐色，片狀，粒徑0.4～1 mm，個(gè)別蝕變?yōu)榘自颇?。斑晶主要為鉀長石和石英，鉀長石（約占35％）的粒度為10 mm，其中包裹著斜長石和黑云母；石英（占25％）呈他形粒狀，粒度大小不等，具波狀消光。副礦物為磁鐵礦。

2.3 8號(hào)巖體

為晚侏羅世二長花崗巖，主要呈巖株?duì)畛雎队谘芯繀^(qū)的中部，面積約8.7 km2。巖石呈肉紅色－灰褐色，主要礦物成分為鉀長石、石英、黑云母。其中鉀長石（約占35％）為微斜長石和條紋長石，呈他形粒狀，無色，低負(fù)突起，弱土化，交代斜長石局部邊緣形成交代蠕蟲結(jié)構(gòu)；石英（約占30％）呈他形粒狀，粒度大小不等，具波狀消光，少量局部?；偳渡L；斜長石（約占30％）為細(xì)密聚片雙晶的酸性斜長石，自形－半自形板柱狀、板粒狀，個(gè)別大顆粒達(dá)3.0 mm，具弱絹云母化；黑云母（約占5％）呈片狀、鱗片狀、寬片狀，一組極完全解理，以白云母為主，無色，中正突起，鮮艷干涉色，片徑＜1.3 mm。

2.4 9號(hào)巖體

為早白堊世閃長玢巖，呈巖株?duì)畛雎队谘芯繀^(qū)東部，由1個(gè)小巖體組成，面積2.05 km2，K-Ar法年齡（61.25±1.54）Ma，與晚侏羅世二長花崗巖呈侵入接觸。巖石類型為細(xì)粒閃長玢巖，多為斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶主要為斜長石（占40％）和角閃石（占15％）。基質(zhì)為大量自形長條狀、板粒狀斜長石微晶，呈顯微半自形粒狀結(jié)構(gòu)。暗色礦物為綠泥石、綠簾石集合體。

3 地球化學(xué)特征

武警黃金第三支隊(duì)在侵入巖體中采集了4件新鮮的、具代表性的巖石樣品，進(jìn)行了主量元素、微量元素、稀土元素分析。筆者結(jié)合分析結(jié)果對中酸性侵入巖體巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行研究。

3.1 主量元素特征

主量元素是指地幔和地殼的主要組成元素，其成分?jǐn)?shù)值一般以氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的形式給出［5］。分析測試結(jié)果（表1）表明，晚石炭世花崗閃長巖w（SiO2）＝68.48％，w（Al2O3）＝14.35％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝7.72％（＞5.45％），Na2O/K2O＞1，說明巖石具有弱酸性、富硅、偏堿、富鈉和鈣堿性特點(diǎn)，鋁飽和指數(shù)（A/CNK）為1，屬弱過鋁型；晚三疊世二長花崗巖w（SiO2）＝58.84％～75.30％，w（Al2O3）＝14.08％～8.17％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝5.83％～8.79％，Na2O/K2O＞1，說明巖石具有略富堿質(zhì)和低鈣、鎂的鈣堿性巖石特點(diǎn)；晚侏羅世二長花崗巖的w（SiO2）＝72.32％～82.46％，w（Al2O3）＝8.46％～14.77％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝3.41％～9.14％，K2O/Na2O＝1.23～1.39（＞1），說明巖石具有富硅、偏堿、富鉀和鈣堿性的特點(diǎn)，鋁飽和指數(shù)（A/CNK）為1～1.6，屬偏鋁型；早白堊世閃長玢巖的w（SiO2）約為66.97％，w（Al2O3）＝14.44％，含量較高，w（Na2O＋K2O）＝5.62％，K2O/Na2O＝0.29，說明巖石具有富硅、富鈉和鈣堿性特點(diǎn)，鋁飽和指數(shù)（A/CNK）＞1.17，屬鋁過飽和型。這與Chappell（1983）所劃分的“S型”花崗巖的特征具有可比性。

區(qū)內(nèi)的侵入巖以二長花崗巖出露面積最大，其投影點(diǎn)分別落入侵入巖QAP圖解的二長花崗巖、花崗閃長巖區(qū)和石英二長巖區(qū)內(nèi)（圖2）。

3.2 微量元素特征

微量元素是指在體系中不作為任何物相的主要組分存在的非化學(xué)計(jì)量的分散元素，可以利用微量元素特征來示蹤巖漿源區(qū)的組成與特征，進(jìn)而分析巖漿形成的構(gòu)造環(huán)境［5］。微量元素測試結(jié)果（表2）和微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3）分析表明，晚石炭世花崗閃長巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖富集Rb，Ba，Sr，K，Th大離子親石元素，Cs，Th，Ce，Ta呈正異常，而Li，Rb，Y，Ta親石元素呈現(xiàn)負(fù)異常。其中，晚石炭世花崗閃長巖的Rb/Sr＝0.44，具同熔型花崗巖特征；晚三疊世二長花崗巖中Rb，K等元素相對富集，P，Ti，Y等元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對偏低，P，Ti有明顯的負(fù)異常；晚侏羅世二長花崗巖的Rb/Sr＝0.4～0.8，具同熔型花崗巖特征；早白堊世閃長玢巖的Rb/Sr＝0.09，具改造型花崗巖的特征。微量元素模式曲線（圖3）總體形態(tài)相近，均呈右傾，表明是同源巖漿形成的產(chǎn)物。

圖2 侵入巖QAP判別圖（據(jù)after Streekeisen，1989）Fig.2 QAP plot for discriminating intrusive rocks

表1 侵入巖主量元素組成及特征參數(shù)Table 1 The main constituents and the characteristic parameters of intrusive bodies for various stages

表2 各期侵入巖體的微量元素組成Table 2 Trace elements of intrusive bodies for various stages

3.3 稀土元素特征

稀土元素分析測試結(jié)果（表3）表明，研究區(qū)中酸性侵入巖均為輕稀土富集型，兼具殼?；煸葱团c殼源型花崗巖特征（趙振華，1985）。其中，晚石炭世花崗閃長巖的稀土總量∑REE＝268.62×10－6，輕重稀土比值L/H＝6.96，La/Yb＝5.64（＜10），δ（Eu）＝0.63；晚三疊世二長花崗巖的稀土總量∑REE＝14.57×10－6～143.83×10－6，低于陸殼平均值（154.7×10－6，黎彤），輕重稀土比值L/H＝5.97～16.49，偏高些；δ（Eu）＝0.83～1.11（＞0.45）；晚侏羅世二長花崗巖的稀土總量∑REE＝42.73× 10－6～164.75×10－6，輕重稀土比值L/H＝5.12，La/Yb＝3.8（＜10），δ（Eu）＝0.45（＜0.5）；早白堊世閃長玢巖的稀土總量∑REE＝94.78×10－6，輕重稀土比值L/H＝5.12，La/Yb＝3.78（＜10），δ（Eu）＝0.45（＜0.5）。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化模式配分曲線圖（圖4）中，晚石炭世花崗閃長巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖具有明顯負(fù)銪異常的右緩傾斜的平滑曲線，晚三疊世二長花崗巖稀土配分曲線呈不對稱右傾型。

4 討論

4.1 巖石成因及構(gòu)造背景

巖石氧化物的各種變異圖是研究火成巖的巖石類別和成因的常用圖解［5］。將本區(qū)巖石化學(xué)數(shù)據(jù)投入SiO2－（Na2O＋K2O）和AFM圖解，顯示區(qū)內(nèi)中酸性侵入巖可劃為亞堿性系列和鈣堿性系列；在K2O－SiO2變異圖中，數(shù)據(jù)分別落入靠近低鉀區(qū)的中鉀區(qū)邊緣、靠近中鉀區(qū)的高鉀區(qū)邊緣、高鉀區(qū)；在ASI－A/CNK圖解中數(shù)據(jù)分別落入過鋁質(zhì)區(qū)、偏鋁質(zhì)區(qū)與過鋁質(zhì)區(qū)的界線處；在A－C－F判別圖中，數(shù)據(jù)落入S型花崗巖區(qū)［3］。

研究區(qū)中酸性侵入巖隨SiO2的升高，全堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)亦升高，表現(xiàn)為連續(xù)的演化特征。晚石炭世花崗閃長巖、晚三疊世二長花崗巖具有S－I過渡型花崗巖的成因特征，可能是在陸殼重熔改造時(shí)有少量幔源物質(zhì)的參與；晚侏羅世二長花崗巖和早白堊世閃長玢巖主要具有S型花崗巖的特點(diǎn)，兼具殼?；煸葱团c殼源型花崗巖特征（趙振華，1985）。

表3 侵入巖體稀土元素組成及參數(shù)Table 3 REE and parameters of intrusive bodies for various stages

圖3 侵入巖微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.3 Spider diagram of trace elements for intrusive rocks○.K 1δμ；□.J3ηγ；■.T3ηγ；＋.C2γδ

圖4 侵入巖稀土元素配分曲線圖Fig.4 REE pattern of intrusive rocks○.K 1δμ；□.J3ηγ；■.T3ηγ；＋.C2γδ

微量元素可以用來示蹤巖漿源區(qū)的組成與特征，進(jìn)而分析巖漿形成的構(gòu)造環(huán)境［5］。在Rb－（Yb＋Nb）圖解（圖5a）、Nb－Y圖解（圖5b）和Ta－Yb圖解（圖5c）中，晚石炭世花崗閃長巖、晚三疊世二長花崗巖、晚侏羅世二長花崗巖和早白堊世閃長玢巖的投影點(diǎn)全部落入同碰撞和火山弧區(qū)，表明研究區(qū)花崗巖類形成于同碰撞—碰撞后抬升階段。

由于古亞洲洋在二疊紀(jì)已經(jīng)閉合，晚古生代—早中生代形成蒙古—鄂霍茨克造山帶，中侏羅世末期—晚侏羅世地殼縮短、增厚，早白堊紀(jì)早期發(fā)生左行走滑韌性剪切作用，致使處于蒙古—鄂霍茨克縫合帶南側(cè)的額爾古納地塊向東逃逸［6］。因此，晚石炭世花崗閃長巖應(yīng)形成于與俯沖作用有關(guān)的活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，而晚三疊世二長花崗巖、晚侏羅世二長花崗巖、早白堊世閃長玢巖則不可能是俯沖洋殼部分熔融產(chǎn)生的，應(yīng)與鄂霍茨克海在中生代的閉合有關(guān)；早白堊世閃長玢巖應(yīng)形成于陸內(nèi)俯沖的構(gòu)造環(huán)境，并在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用下研究區(qū)也曾發(fā)生過陸殼的疊置。因此，筆者認(rèn)為福草山中酸性侵入巖巖體形成于蒙古－中朝大陸與西伯利亞大陸同碰撞－后碰撞轉(zhuǎn)換環(huán)境，其形成與古亞洲洋的俯沖和閉合后的碰撞過程以及蒙古—鄂霍茨克造山帶具有一致的時(shí)空關(guān)系，可能是蒙古—鄂霍茨克造山帶陸陸碰撞期間加厚下地殼拆沉；部分熔融，并受到地幔混染的產(chǎn)物［6］。

4.2 成礦潛力分析

圖5 構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.5 Tectonic setting discrimination diagramCOLG.碰撞花崗巖；VAG.火山弧花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；ORG.洋中脊花崗巖

目前，通過地球化學(xué)普查、詳查，共圈定了23處組合異常區(qū)，5個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)，面積近44 km2，優(yōu)選5個(gè)找礦靶區(qū)，發(fā)現(xiàn)了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦床（點(diǎn)），對該區(qū)的地質(zhì)找礦工作具有很好的指導(dǎo)作用。

研究區(qū)的金礦類型為構(gòu)造蝕變巖型，硅化、黃鐵礦化與金礦化關(guān)系密切，一些礦化特征與砂寶斯式淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V類似，成礦時(shí)代也一致。根據(jù)異常元素組合分析，并結(jié)合異常查證情況，預(yù)測在本區(qū)將會(huì)發(fā)現(xiàn)中型以上金礦床，礦床類型應(yīng)為構(gòu)造破碎蝕變巖型。

5 結(jié)論

福草山巖體為中酸性侵入巖，共有9處，分別呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出，為海西期和燕山期侵入的亞堿性系列和鈣堿性系列花崗閃長巖、閃長玢巖、二長花崗巖，為富硅、富鈉、鋁過飽和、輕稀土富集型。其形成與蒙古—鄂霍茨克造山帶陸陸碰撞有關(guān)，成因類型屬于S型花崗巖，具殼?；煸葱团c殼源型花崗巖特征，是同源巖漿演化的產(chǎn)物，為金和多金屬的運(yùn)移、富集、沉淀提供了良好的地質(zhì)環(huán)境，區(qū)內(nèi)先后發(fā)現(xiàn)了椿葉山、福草山、北寬河、真理山等金礦（化）點(diǎn)，今后應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)造破碎蝕變巖型金礦床的勘查工作。

［1］懷寶峰，劉玉，楊吉波，等.黑龍江省嫩江縣嘎拉山、福草山幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告［R］.哈爾濱：武警黃金第三支隊(duì)，2009.

［2］湯鵬飛，宋丙劍，懷寶峰.黑龍江省嫩江縣嘎拉山地區(qū)金成礦規(guī)律及預(yù)測分析［J］.中國西部科技，2010，9（13）：4-6.

［3］劉玉，王訓(xùn)練，王獻(xiàn)忠，等.黑龍江嫩江嘎拉山侵入巖地球化學(xué)特征初探［J］.地質(zhì)與資源，2011，20（2）：96-100.

［4］江秉忠，宋丙劍.黑龍江嘎拉山一帶金找礦潛力分析［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，2011，19（1）：34-37.

［5］路鳳香，桑隆康.巖石學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2002：42-49.

［6］武廣，陳衍景，孫豐月，等.大興安嶺北端晚侏羅世花崗巖類地球化學(xué)及其地質(zhì)和找礦意義［J］.巖石學(xué)報(bào)，2008，24（4）：899-910.