張雪冰，包長甲，吳世山

(新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830047)

0 引言

大興安嶺南段位于中亞造山帶東部，是我國東北地區(qū)重要的鉛鋅多金屬成礦帶[1]，現(xiàn)已在該成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)30多處多金屬礦床[2]（圖1）．道倫達(dá)壩銅鎢多金屬礦床位于大興安嶺南段西坡中部，關(guān)于該礦床的形成時代仍存在爭議．前人曾對道倫達(dá)壩礦床黃銅礦和黃鐵礦開展了Rb-Sr定年研究，獲得其等時線年齡分別為(282.7 ±1.7) Ma 和(283.0 ± 2.6) Ma，認(rèn)為其代表了道倫達(dá)壩礦床的形成時間[3]．然而，早二疊世成礦事件在大興安嶺南段成礦帶內(nèi)鮮有報道．另一方面，陳公正等[4]對道倫達(dá)壩礦床開展了LA-ICP-MS錫石U-Pb定年研究，獲得錫石等時線年齡在134.7 Ma～136.8 Ma之間，認(rèn)為道倫達(dá)壩銅鎢多金屬礦床形成于早白堊世．

在開展金屬礦床年代學(xué)研究過程中，由于一些鉛鋅、銅多金屬礦化中未發(fā)育適用于同位素定年的輝鉬礦等礦物，導(dǎo)致這些礦床往往缺乏有效的定年手段[5]．許多情況下，研究人員通過對成礦有關(guān)的侵入體、蝕變礦物開展成礦年代研究（如巖漿巖鋯石U-Pb定年，白云母Ar-Ar定年）探討成礦年齡[6,7]．然而，由于成礦時代的爭議嚴(yán)重制約金屬礦床成礦作用和成礦規(guī)律研究．

流體包裹體是在礦物生長過程中保留在晶體缺陷中的熱液流體，可以代表成礦熱液[8]．流體包裹體研究發(fā)現(xiàn)，貧鉀（無鉀）的石英礦物中可能發(fā)育含KCl子礦物包裹體，可以提供足夠多的鉀，對其開展40Ar-39Ar定年研究可以獲得較好的年齡結(jié)果，從而厘定成礦時代[9]．一些學(xué)者曾對金礦床石英中流體包裹體開展40Ar-39Ar定年研究，如Shi等[10]應(yīng)用分步壓碎法對金廠金礦床石英流體包裹體開展40Ar-39Ar定年分析，獲得了較好的年齡結(jié)果．隨著新一代質(zhì)譜儀分析精度的不斷提高，應(yīng)用分步加熱技術(shù)同樣可以獲得石英包裹體40Ar-39Ar年齡[11]．因此，本文應(yīng)用分步加熱技術(shù)對道倫達(dá)壩礦床黑鎢礦-黃銅礦-石英脈中石英顆粒開展流體包裹體40Ar-39Ar定年研究，以期精確限定該礦床的形成時代．

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

大興安嶺南段位于內(nèi)蒙古東部，二連-賀根山斷裂以南、西拉木倫斷裂以北、嫩江斷裂以西地區(qū)（圖1）[12]．依據(jù)地理位置與地貌特征可以將大興安嶺南段劃分為西坡、主脊、東坡三個亞帶．

圖1 大興安嶺南段地質(zhì)圖[12]Fig 1 Geologic map of the southern Great Xing’an Range[12]

區(qū)域內(nèi)賦礦地層主要為二疊系，包括下二疊統(tǒng)壽山溝組、大石寨組，上二疊統(tǒng)哲斯組、黃崗梁組、林西組等，該套地層總體上為一套陸源碎屑巖[13]．區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，均以北東向為主，主要包括黃崗梁-甘珠爾廟復(fù)背斜，其對區(qū)內(nèi)巖漿活動與多金屬礦化有明顯控制作用[14]．區(qū)域內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，根據(jù)其時代可以劃分為古生代和中生代兩期，其中中生代燕山期巖漿活動與區(qū)內(nèi)多金屬礦化關(guān)系密切[15?19]．在大興安嶺南段西坡，以發(fā)育一系列脈型鉛鋅多金屬礦床為特點(diǎn)，包括道倫達(dá)壩銅鎢多金屬礦床、維拉斯托銅鋅礦床、拜仁達(dá)壩鉛鋅礦床、布金黑鉛鋅礦床等[20,21]．

1.2 礦化特征

道倫達(dá)壩礦床位于內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗東南方向44公里處，屬于中型銅鎢多金屬礦床．道倫達(dá)壩礦床共發(fā)育136條礦體，其中規(guī)模較大的礦體為8號、10礦體．銅、鎢礦體產(chǎn)于黑云母花崗巖與泥質(zhì)板巖接觸帶，受斷裂控制明顯[22]．銅礦體平均品位1%～5%，鎢平均品位0.1%～1%[23]．道倫達(dá)壩礦區(qū)內(nèi)出露的地層包括古生界寶音圖組和上二疊統(tǒng)林西組（圖2）．寶音圖組巖性主要為黑云母斜長片麻巖，分布于礦區(qū)南西端．林西組在礦區(qū)內(nèi)分布廣泛，巖性包括砂巖、泥質(zhì)粉砂巖以及泥質(zhì)板巖等．礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，包括北東向、近東西向、北西向、近南北向四組斷裂，銅鎢礦體主要受礦區(qū)內(nèi)北東向斷裂控制（圖2）．礦區(qū)內(nèi)出露黑云母花崗巖體，成巖年齡為292 Ma[24]．此外，礦區(qū)還發(fā)育一些脈巖，巖性包括花崗細(xì)晶巖、細(xì)?；◢弾r以及石英斑巖．

圖2 道倫達(dá)壩礦床地質(zhì)圖[23]Fig 2 Geological map of the Daolundaba deposit[23]

礦體主要以脈狀產(chǎn)于礦區(qū)內(nèi)北東向斷裂中，少數(shù)礦體產(chǎn)于北北東或北北西向斷裂．礦石構(gòu)造以脈狀、交錯脈狀、網(wǎng)脈狀為主，此外還可見部分浸染狀、條帶狀及角礫狀構(gòu)造礦石（圖3）．礦石結(jié)構(gòu)主要為交代溶蝕結(jié)構(gòu)，亦可見乳滴狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)．礦區(qū)內(nèi)發(fā)育金屬礦物包括黃銅礦、黑鎢礦、白鎢礦、錫石、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦等．脈石礦物包括石英、方解石、螢石等[25]．礦體附近圍巖蝕變包括硅化、云英巖化、螢石化等，礦區(qū)內(nèi)鎢錫礦化與硅化、云英巖化關(guān)系密切[19]．根據(jù)礦物組合與礦脈穿切關(guān)系可以將熱液礦化劃分為四個階段：（1）毒砂± 黑鎢礦± 石英-螢石階段；（2）黑鎢礦± 錫石± 石英階段；（3）黃鐵礦± 磁黃鐵礦± 黃銅礦-石英階段；（4）黃鐵礦± 方解石-螢石階段（圖3）．

圖3 道倫達(dá)壩礦床手標(biāo)本照片及顯微照片F(xiàn)ig 3 Photographs showing petrography and microphotographs showing the ores of the Daolundaba deposit

2 樣品描述與分析方式

2.1 樣品描述

前人通過對道倫達(dá)壩礦床開展流體包裹體研究發(fā)現(xiàn)道倫達(dá)壩礦床2、3階段均發(fā)育有含子礦物多相原生流體包裹體，該類流體包裹體中存在KCl子晶[20]（圖4a）．因此，道倫達(dá)壩礦床銅鎢礦化階段石英中流體包裹體具有較高的K含量，其石英樣品適用于開展40Ar-39Ar定年測試．本次研究選取道倫達(dá)壩礦床與黑鎢礦、黃銅礦共生的石英顆粒（DL）開展流體包裹體40Ar-39Ar定年研究．樣品破碎后，分選至30目～60目（0.50 mm～0.25 mm），用超聲波洗凈并烘干，在雙目鏡下挑選出石英單礦物．

圖4 (a) 道倫達(dá)壩礦床含KCl 子礦物流體包裹體顯微照片； (b) 道倫達(dá)壩礦床石英樣品（DL）40Ar/39Ar坪年齡；(c) 道倫達(dá)壩礦床石英樣品（DL）40Ar/39Ar反等時線年齡Fig 4 (a)The solid sylvite-bearing type fluid inclusion microphotograph in Daolundaba deposit;(b)The40Ar/39Ar age spectra of DL quartz samples; (c) The inverse isochron lines age of DL quartz samples

2.2 分析方式

測試樣品用鋁箔包好放置于石英管內(nèi)，同時將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黑云母ZBH-25放置于石英管不同位置用于計算中子通量梯度，然后將石英管真空熔封，送至中國核動力設(shè)計研究院HFETR反應(yīng)堆內(nèi)照射15 h．

照射過的樣品送至核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，采用Argus VI惰性氣體質(zhì)譜儀對其中的Ar同位素組成進(jìn)行分析，采用雙真空鉭片加熱爐階段升溫（700 ℃～1500 ℃）法釋放樣品中氣體，氣體依次經(jīng)過液氮U-型冷阱，兩組鋯-鋁吸氣劑泵（一組為450 ℃，一組為室溫）對氣體進(jìn)行純化，最后僅留下惰性氣體進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行Ar同位素組成的測試[11]．

通過輻照純凈的CaF2和K2SO4，對樣品的Ca和K在輻照過程中產(chǎn)生的干擾進(jìn)行校正，反應(yīng)堆內(nèi)的校正因子分別為(36Ar/37Ar)ca=3.539×10?4，(36Ar/37Ar)ca=8.735×10?4和(40Ar/39Ar)k=7.98×10?3，通過全熔石英管內(nèi)黑云母ZBH-25獲得石英管內(nèi)的中子通量梯度，進(jìn)而計算獲得不同位置樣品的輻照常數(shù)（J值），通過測試大氣中的氬同位素組成獲得質(zhì)譜的質(zhì)量歧視校正因子，而衰變常數(shù)則采用Steiger和Jager的推薦值5.543×10?10[26]．樣品的40Ar-39Ar年齡計算方法詳見文獻(xiàn)[27]．

3 結(jié)果

3.1 石英包裹體40Ar-39Ar定年結(jié)果

道倫達(dá)壩礦床石英流體包裹體40Ar-39Ar定年結(jié)果見表1，40Ar-39Ar坪年齡與反等時線年齡見圖4（b）、圖4（c）．在700 ℃至1 500 ℃溫度范圍內(nèi)，對樣品進(jìn)行9個階段的釋熱分析，其中中間6個連續(xù)加熱階段（900 ℃～1 400℃；93.4%的Ar釋放量）的年齡較為平坦，且誤差范圍較小，獲得較好的坪年齡為(144.7 ± 1.6) Ma（MSWD =19.4）．然而，兩端（700 ℃～800 ℃；1 500 ℃）3個階段的表現(xiàn)年齡較坪年齡偏高且誤差較大，說明石英流體包裹體中可能存在過剩的氬或核反沖所致．再者，40Ar-39Ar反等時線年齡為(140.6±2.2)Ma（MSWD=10.7），初始40Ar/36Ar比值為366.8 ± 32.1．本次研究獲得的初始40Ar/36Ar比值明顯大于大氣中40Ar/36Ar比值（298.5）[28]，說明石英流體包裹體中存在過剩的氬．這也與坪年齡存在較大的MSWD值相一致．此外，考慮到坪年齡具有較大的MSWD值的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為40Ar-39Ar反等時線年齡更接近礦化年齡．

表1 道倫達(dá)壩礦床石英流體包裹體40Ar/39Ar分析數(shù)據(jù)Tab 1 Fluid inclusion 40Ar/39Ar analytical data for quartz from Daolundaba deposit

4 討論

4.1 道倫達(dá)壩礦床成礦時代

一般來講，開展40Ar-39Ar定年研究的樣品必須具有足夠多的鉀進(jìn)而產(chǎn)生40Ar和39Ar才能夠獲得有效的年齡數(shù)據(jù)[5]．學(xué)者們通過流體包裹體巖相學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，一些礦床發(fā)育的石英中流體包裹體含有KCl子礦物，可以用來進(jìn)行40Ar-39Ar定年研究．再者，考慮到石英礦物具有成分單一、貧鉀、分布廣泛以及易于挑選等特點(diǎn)，石英作為一種新的測試對象被應(yīng)用于40Ar-39Ar定年測試．通過雙真空爐多次循環(huán)加熱去氣、增加中間溫度段數(shù)量、氬的再富集等方法，張佳等[11]應(yīng)用分步加熱爐對石英樣品進(jìn)行40Ar-39Ar定年研究，并獲得了較好的Ar-Ar年齡數(shù)據(jù)結(jié)果．

對于道倫達(dá)壩礦床的形成時代，存在兩種不同的觀點(diǎn)．一是根據(jù)黃銅礦與黃鐵礦Rb-Sr定年研究認(rèn)為其成礦時代為282.7～283.0 Ma[3]，二是依據(jù)LA-ICP-MS錫石U-Pb定年結(jié)果認(rèn)為其成礦時代為134.7～136.8 Ma[3]．本次研究的石英樣品（DL）獲得了較好的反等時線年齡，暗示道倫達(dá)壩礦床銅鎢多金屬礦化形成于140.6 Ma，獲得的40Ar-39Ar年齡結(jié)果與前人取得的LA-ICP-MS錫石U-Pb等時線年齡結(jié)果接近[4]．再者，早二疊世成礦事件在大興安嶺南段成礦帶內(nèi)鮮有報道．此外，前人曾獲得道倫達(dá)壩礦區(qū)外圍張家營子斑狀細(xì)?；◢弾r鋯石U-Pb年齡為135 Ma[4]．這些地質(zhì)事實指示道倫達(dá)壩礦床形成于早白堊世，本次石英40Ar-39Ar定年研究獲得了較準(zhǔn)確的年齡數(shù)據(jù)．因此，對于一些金屬礦床，倘若其熱液礦化階段形成的石英中發(fā)育有KCl子礦物包裹體，可以采用石英40Ar-39Ar定年方法獲得年齡數(shù)據(jù)．

4.2 成礦背景分析

大興安嶺南段西坡發(fā)育眾多脈型多金屬礦化以及少數(shù)斑巖型錫多金屬礦化，包括花敖包特鉛鋅礦床、拜仁達(dá)壩銀鉛鋅礦床、維拉斯托銅鋅礦床以及維拉斯托錫多金屬礦床，這些礦床均形成于早白堊世[29?32]（圖5）．本次研究對道倫達(dá)壩礦床定年結(jié)果與這些礦床的形成時代趨于一致，可能為同一期構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物，指示大興安嶺南段西坡在早白堊世存在大規(guī)模的Sn-W-Cu-Ag-Pb-Zn礦化事件．

圖5 大興安嶺南段西坡鉛鋅銅鎢多金屬礦化同位素年齡[29?32]Fig 5 The radiometric ages of the Pb-Zn-Cu-W polymetallic mineralization along the west slope of the southern Great Xing’an Range[29?32]

大興安嶺南段地區(qū)位于中亞造山帶東部，在古生代經(jīng)歷了古亞洲洋閉合演化過程[33]．然而，進(jìn)入中生代，特別是晚侏羅世-早白堊世大規(guī)模成礦事件的動力學(xué)背景仍存在爭議，一是認(rèn)為其與北部蒙古-鄂霍茨克洋向南俯沖有關(guān)[34]，二是認(rèn)為其與古亞洲洋俯沖作用有關(guān)[35]．值得注意的是，在中-晚侏羅世，大興安嶺南段地區(qū)存在一次陸殼加厚過程，加厚陸殼坍塌或拆沉作用導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育中-晚侏羅世火山巖[36,37]，這與蒙古-鄂霍茨克縫合帶閉合時間相對應(yīng)[34]．再者，中-晚侏羅世以及早白堊世早期（170 Ma～135 Ma）在大興安嶺地區(qū)廣泛發(fā)育大量火山巖，而在松遼盆地以東地區(qū)未見該時期火山巖出露[38,39]．這些證據(jù)指示早白堊世大興安嶺南段成礦事件與蒙古-鄂霍茨克縫合帶的演化有關(guān)，形成于蒙古-鄂霍茨克洋閉合后導(dǎo)致的碰撞后伸展背景[34]．

5 結(jié)論

（1）石英流體包裹體40Ar-39Ar定年研究指示道倫達(dá)壩銅鎢多金屬礦床成礦時代為早白堊世(140.6±2.2)Ma.

（2）道倫達(dá)壩礦床成礦時代與大興安嶺南段西坡內(nèi)發(fā)育的鉛鋅多金屬礦化成礦時代一致，形成于蒙古-鄂霍茨克洋閉合導(dǎo)致的碰撞后伸展背景．