于濤 李雪梅 于潤(rùn)濤 李治華 孫永剛 姜芷筠

摘要：小柯勒河鉬銅礦床位于額爾古納地塊和興安地塊的結(jié)合部位，是近年來(lái)大興安嶺北部新發(fā)現(xiàn)的斑巖型礦床。為確定該礦區(qū)內(nèi)二長(zhǎng)巖的形成時(shí)代、巖石成因、巖漿源區(qū)及構(gòu)造背景，對(duì)其進(jìn)行了鋯石U-Pb定年及全巖分析。鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示：二長(zhǎng)巖形成于57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0），為古新世。全巖分析結(jié)果顯示：二長(zhǎng)巖具有低鎂（w（MgO）為1.89 %～2.06 %）和高堿（w（K2O+Na2O）為8.02 %～8.68 %）特征，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)、鉀玄巖系列巖石;富集大離子親石元素（Rb、Ba、K），虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（Nb、Ta、Ti），與俯沖帶巖漿巖特征一致;具有低鎂指數(shù)（Mg#為35.07～36.46）、鈷（w（Co）為9.80×10-6～11.66×10-6）和鎳（w（Ni）為1.22×10-6～3.25×10-6）特征，較高的w（La）/w（Nb）值（1.87～2.97）、w（Th）/w（La）值（0.21～0.28）、w（Th）/w（Nb）值（0.43～0.66），與殼源巖漿巖特征相似，應(yīng)是下地殼基性變質(zhì)巖部分熔融的產(chǎn)物。結(jié)合前人區(qū)域構(gòu)造背景的研究成果，認(rèn)為二長(zhǎng)巖形成于太平洋俯沖板塊向后回撤引起的區(qū)域伸展構(gòu)造背景下。

關(guān)鍵詞：二長(zhǎng)巖;鋯石U-Pb年齡;地球化學(xué)特征;小柯勒河鉬銅礦床;大興安嶺北部

中圖分類號(hào)：TD11 P618.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）06-0011-09doi：10.11792/hj20210603

小柯勒河鉬銅礦床位于中亞造山帶東段，顯生宙遭受了古亞洲洋、古太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋3種構(gòu)造機(jī)制的疊加作用[1]。隨著中三疊世古亞洲洋的閉合和早白堊世蒙古—鄂霍茨克洋的閉合[2-3]，中國(guó)東北地區(qū)新生代構(gòu)造環(huán)境主要受太平洋板塊的影響，巖漿作用自中生代到新生代也逐漸減弱。前人大量高精度測(cè)年結(jié)果顯示，該區(qū)域火成巖主要形成于中生代[4]，少量形成于早、晚古生代[5-6]，新生代火成巖僅零星出露于東北亞大陸邊緣區(qū)。目前，對(duì)東北地區(qū)新生代火成巖的年代學(xué)和構(gòu)造背景研究相對(duì)較少，且主要是基于對(duì)花崗質(zhì)巖石的研究，而對(duì)中性巖的研究則很少涉及。鑒于此，本文以小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖為研究對(duì)象，通過(guò)運(yùn)用鋯石U-Pb定年、全巖分析，討論其巖石成因、巖漿源區(qū)和構(gòu)造背景，旨在為大興安嶺地區(qū)新生代構(gòu)造演化的研究提供新依據(jù)，進(jìn)一步提升東北地區(qū)新生代巖漿活動(dòng)及構(gòu)造環(huán)境的研究程度。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

小柯勒河鉬銅礦床位于額爾古納地塊和興安地塊的結(jié)合部位，緊鄰新林—塔源—喜桂圖斷裂。由于古亞洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和濱太平洋三大構(gòu)造域的復(fù)雜背景，導(dǎo)致研究區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，有良好的成巖成礦背景。

礦區(qū)內(nèi)出露地層為下奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)倭勒根群吉祥溝組（O1-S1j）、大網(wǎng)子組（O1-S1d）;中生界侏羅系上統(tǒng)白音高老組（J3b）;白堊系下統(tǒng)甘河組（K1g）;新生界第四系上更新統(tǒng)雅魯河組（Qp3y）;新生界第四系全新統(tǒng)（Qh）地層主要在低洼、溝谷及河床處分布，巖性為現(xiàn)代河床沖積物、砂礫石、黏土等（見圖1）。礦區(qū)內(nèi)侵入巖主要分布在南部和中東部，以晚石炭世、晚侏羅世、早白堊世的中酸性侵入巖為主，巖石類型主要有花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分發(fā)育，可見多組、多類型構(gòu)造相互疊加改造，構(gòu)造主要為斷裂，北東向、北西向斷裂控制著巖漿活動(dòng)和礦體形態(tài)，北北西向斷裂是較發(fā)育的次級(jí)斷裂，對(duì)中生代火山機(jī)構(gòu)、火山構(gòu)造進(jìn)行了改造和破壞。

目前，礦區(qū)共圈出銅、鉬多金屬礦體102個(gè)。其中，銅礦體42個(gè)（工業(yè)礦體10個(gè)、低品位礦體32個(gè)），鉬礦體44個(gè)（工業(yè)礦體14個(gè)、低品位礦體30個(gè)），鉬銅礦體16個(gè)（工業(yè)礦體4個(gè)、低品位礦體12個(gè)）。礦體厚4.00～76.00 m，以4.00～38.00 m居多。礦化主要發(fā)育于花崗閃長(zhǎng)斑巖內(nèi)接觸帶（見圖2），其次是外接觸帶的光華組地層，大網(wǎng)子組和吉祥溝組地層礦化很弱。圍巖蝕變?yōu)榻佊r化、鉀化和青磐巖化，具有明顯的面型蝕變分帶特征，表明該礦床為典型的斑巖型鉬銅礦床，主含礦巖體花崗閃長(zhǎng)斑巖的成巖時(shí)代為142 Ma，屬于早白堊世[8]。現(xiàn)已查明蝕變和礦化圍繞花崗閃長(zhǎng)斑巖分布，可以確定該斑巖體為與成礦有關(guān)的巖體。由于成礦后有頻繁的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，有多期熱液蝕變和礦化疊加。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦，磁鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦次之，表生金屬礦物主要有褐鐵礦、藍(lán)銅礦和孔雀石。礦石結(jié)構(gòu)有自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，其中交代結(jié)構(gòu)最為發(fā)育。礦石構(gòu)造主要有脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造及團(tuán)塊狀構(gòu)造。

2 樣品采集及測(cè)試方法

2.1 樣品采集及巖相學(xué)特征

本文所涉及的12件樣品均取自小柯勒河鉬銅礦區(qū)ZK320-2鉆孔480～550 m處（見圖3），結(jié)合野外觀察及巖石地球化學(xué)特征，將其巖性定為二長(zhǎng)巖。二長(zhǎng)巖巖心呈淺肉紅色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造;主要礦物成分為斜長(zhǎng)石（約占35 %）、堿性長(zhǎng)石（約占60 %），以及其他暗色礦物（約占5 %）。斜長(zhǎng)石呈長(zhǎng)板狀，粒度0.05～0.30 mm;堿性長(zhǎng)石主要為正長(zhǎng)石，長(zhǎng)板狀，粒度0.25～1.00 mm，平均粒度0.50 mm。巖石具有弱絹云母化和綠泥石化。

2.2 測(cè)試方法

鋯石分選在廊坊市宇恒礦巖技術(shù)服務(wù)有限公司完成，制靶和CL圖像采集在北京中興美科科技有限公司完成，選擇雙目鏡下表面平整光潔、晶形相對(duì)較好的顆粒，將其制成環(huán)氧樹脂樣品靶，磨至鋯石顆粒中心部位進(jìn)行測(cè)試。鋯石U-Pb年齡測(cè)定在北京燕都中實(shí)測(cè)試技術(shù)有限公司完成，測(cè)試剝蝕光斑直徑為25 μm，頻率為10 Hz，能量密度約為2.5 J/cm2。鋯石U-Pb定年中采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)校正，數(shù)據(jù)處理采用Glitter軟件，鋯石樣品的年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算均采用Isoplot軟件。

Or—正長(zhǎng)石 Pl—斜長(zhǎng)石

圖3 小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖特征

全巖分析在北京燕都中實(shí)測(cè)試技術(shù)有限公司完成。主量元素測(cè)試先將粉末樣品稱量后加Li2B4O7（1∶8）助熔劑混合，利用熔樣機(jī)加熱至1 150 ℃，使其在鉑金坩堝中熔融成均一玻璃片體，再使用XRF測(cè)試，測(cè)試結(jié)果誤差小于1 %。微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法分析，稱量200目粉末置于聚四氟乙烯溶樣罐，加入HF+HNO3將樣品消解，在190 ℃干燥箱中干燥72 h，將樣品進(jìn)行趕酸、稀釋后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)控標(biāo)樣GSR-2顯示誤差小于5 %，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差小于10 %。

3 測(cè)定結(jié)果及分析

3.1 鋯石U-Pb年齡

二長(zhǎng)巖鋯石CL圖像（見圖4）顯示，鋯石形態(tài)呈短柱狀和不規(guī)則狀。鋯石邊部發(fā)育震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，邊部測(cè)點(diǎn)的U和Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為69.3×10-6～773.3×10-6和3.5×10-6～542.1×10-6，w（Th）/w（U）值為0.45～0.99（見表1），均為典型的巖漿鋯石[9]。

由圖4、表1可知：5，6，7，8，10號(hào)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡較集中，為56.2～59.1 Ma，諧和度較高，其加權(quán)平均年齡為57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0）（見圖5），代表小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡;

其他鋯石較為復(fù)雜，大小相差較大，具有代表巖漿成因的環(huán)帶，可能為巖漿侵位過(guò)程中捕獲的中元古代到中生代火成巖中的鋯石。部分鋯石環(huán)帶不清晰，有蝕變現(xiàn)象和變質(zhì)的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)，反映捕獲的巖漿鋯石在后期熱液中有溶解和重結(jié)晶。

3.2 全巖分析

3.2.1 主量元素

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖主量元素含量及特征值見表2。

由表2可知：w（SiO2）為58.28 %～58.97 %，鎂指數(shù)（Mg#）為35.07～36.46，平均值為35.74，w（MgO）為1.89 %～2.06 %，w（Al2O3）為15.49 %～16.01 %，全堿（w（K2O+Na2O））為8.02 %～8.68 %，w（Na2O）/w（K2O）值為0.88～1.14。在TAS圖解（見圖6-a））中，樣品落入二長(zhǎng)巖區(qū)域內(nèi);在w（SiO2）-w（K2O）圖解（見圖6-b））中，樣品落入鉀玄巖系列區(qū)域內(nèi);樣品鋁指數(shù)（A/CNK）為0.82～0.91，在A/CNK-A/NK圖解（見圖6-c））中，樣品落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)。

3.2.2 微量元素和稀土元素

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖微量元素和稀土元素含量及特征值見表3。

由表3可知：二長(zhǎng)巖稀土元素（REE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為173.28×10-6～230.31×10-6，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線明顯右傾（見圖7-a）），相對(duì)富集輕稀土元素（LREE）、虧損重稀土元素（HREE），輕、重稀土元素分餾明顯（w（La）N/w（Yb）N值為9.72～14.00），微弱的負(fù)銪異常（δEu=0.76～0.85）;表明巖漿源區(qū)可能有少量斜長(zhǎng)石殘留或者有少量斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶[10-14]。

微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（見圖7-b））顯示，樣品富集大離子親石元素（如Rb、Ba、K）和活潑不相容元素（Th和U），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（如Nb、Ta、Ti），具有明顯Ta、Nb和Ti的“TNT”負(fù)異常。

4 巖石成因和巖漿源區(qū)

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖具有準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石特征，屬于鉀玄巖系列巖石。w（SiO2）為58.28 %～58.97 %，屬于中性巖。關(guān)于中性巖的成因，主要有3種觀點(diǎn)：①受富水流體交代的地幔橄欖巖部分熔融[15];②幔源巖漿同化混染和分離結(jié)晶[16];③形成于下地殼物質(zhì)的部分熔融[17]。

由幔源巖漿形成的巖石具有Ni、Co含量高且較高M(jìn)g#（>60）和低TiO2（w（TiO2）<0.50 %）的地球化學(xué)特征[18-20]，而該二長(zhǎng)巖Ni（w（Ni）為1.22×10-6～3.25×10-6）、Co（w（Co）為9.80×10-6～11.66×10-6）含量明顯偏低;Mg#值（35.07～36.46，平均值為35.74）較低;TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w（TiO2）為1.10 %～1.21 %，平均值為1.12 %）大于0.50 %，與幔源巖漿形成巖石的地球化學(xué)特征不符。此外，巖石w（La）N-w（La/Sm）N圖解（見圖8）顯示，該巖石主要呈部分熔融趨勢(shì)，區(qū)別于分離結(jié)晶過(guò)程，進(jìn)而可排除二長(zhǎng)巖是由受富水流體交代的地幔橄欖巖部分熔融和幔源巖漿同化混染和分離結(jié)晶形成。

該二長(zhǎng)巖富堿、鉀，貧鎂、鈣，輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，輕、重稀土元素分餾明顯，具有Ta、Nb和Ti的“TNT”負(fù)異常，暗示巖漿來(lái)源于地殼[21]。巖石樣品的w（La）/w（Nb）值（1.87～2.97，平均值為2.58）、w（Th）/w（La）值（0.21～0.28，平均值為0.23）、w（Th）/w（Nb）值（0.43～0.66，平均值為0.59）均反映了殼源特點(diǎn)（大陸地殼和原始地幔的w（La）/w（Nb）值分別為2.20和0.94，w（Th）/w（La）值分別為0.204和 0.125，w（Th）/w（Nb）值分別為0.440和0.177）[22-23]。巖石中殼源物質(zhì)的w（Nb）/w（U）值和w（Ce）/w（Pb）值分別為6.2和3.9[24]，二長(zhǎng)巖的w（Nb）/w（U）值為5.39～7.49，w（Ce）/w（Pb）值為6.34，w（Ce）/w（Pb）值為2.94～4.05，平均值為3.57，均與殼源物質(zhì)比值更接近。樣品w（Rb）/w（Sr）值為0.16～0.31，平均值為0.25，與陸殼平均值0.35很接近，明顯不同于地幔平均值0.034[25]。

根據(jù)以上分析，認(rèn)為二長(zhǎng)巖主要是下地殼部分熔融形成，很可能為下地殼變質(zhì)基性巖部分熔融的產(chǎn)物。

5 構(gòu)造背景

二長(zhǎng)巖富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，顯示了巖石與火山弧構(gòu)造環(huán)境的親緣性[26]。在w（La）/w（Nb）-w（Ba）/w（Nb）圖解（見圖9-a））中，樣品落入弧火山區(qū)域;在w（Zr）-w（Nb）/w（Zr）圖解（見圖9-b））中，樣品落入俯沖帶巖石區(qū)域;w（Zr）/w（Y）=9.04～12.80，平均值為11.43，介于大陸邊緣安山巖w（Zr）/w（Y）=4.00～12.00的范圍內(nèi)[27]，顯示出活動(dòng)大陸邊緣的特性，暗示其產(chǎn)生與大洋板塊俯沖過(guò)程密切相關(guān)。前人研究表明，東北地區(qū)隨著古亞洲洋和蒙古—鄂霍茨克洋的閉合，在早白堊世晚期已經(jīng)完全進(jìn)入環(huán)太平洋構(gòu)造域[28]，結(jié)合本文的年代學(xué)資料，可以判斷二長(zhǎng)巖的形成與太平洋板塊的構(gòu)造演化相關(guān)。

一些學(xué)者在俄羅斯遠(yuǎn)東錫霍特阿林南部（56～92 Ma）[31]、俄羅斯遠(yuǎn)東濱海地區(qū)（56～90 Ma）、哈巴羅夫斯克（75～131 Ma）[32]發(fā)現(xiàn)大量沿北北東向展布的I型花崗巖，在歐亞大陸東緣形成連續(xù)火成巖帶[32-33]，表明晚白堊世至古近紀(jì)早期歐亞大陸東緣為俯沖環(huán)境。此外，在朝鮮半島南部產(chǎn)出A型花崗巖（47～66 Ma）[34]，延吉地區(qū)存在與伸展環(huán)境有關(guān)的埃達(dá)克質(zhì)安山巖（55～58 Ma）[35]，同時(shí)代火成巖的空間變異揭示了該時(shí)期巖漿作用的動(dòng)力源應(yīng)該源于東部，表明了古近紀(jì)早期發(fā)生太平洋板塊向歐亞大陸俯沖作用。

東北亞地區(qū)在早白堊世晚期（110～130 Ma），巖漿作用廣泛分布，產(chǎn)出大面積火成巖[5];到晚白堊世（110～80 Ma），巖漿作用分布范圍相對(duì)于早白堊世晚期明顯向東收縮，巖石僅沿東亞大陸邊緣少量出露[36];進(jìn)入古近紀(jì)，東北亞巖漿范圍進(jìn)一步收縮，火成巖僅零星出現(xiàn)。這種巖漿作用的空間范圍逐漸向東收縮，火成巖的分布范圍明顯縮小，由陸內(nèi)向沿海地區(qū)遷移，說(shuō)明大洋板塊俯沖角度逐漸變陡，即太平洋俯沖板塊向后回撤[37]。

由于太平洋板塊的后撤，洋殼俯沖速度減小，俯沖角度增大，致使研究區(qū)處于伸展的構(gòu)造背景中[38]。持續(xù)的伸展環(huán)境使得巖石圈伸展變薄，軟流圈地幔物質(zhì)上涌，上地幔巖石部分熔融形成巖漿，巖漿底侵加熱下地殼，造成下地殼物質(zhì)熔融形成中性巖漿，最終形成小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖。

6 結(jié) 論

1）小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長(zhǎng)巖成巖年齡為57.8 Ma±0.3 Ma，為古新世。

2）二長(zhǎng)巖屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)、鉀玄巖系列巖石，富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，輕、重稀土元素分餾明顯，為下地殼變質(zhì)基性巖部分熔融的產(chǎn)物。

3）二長(zhǎng)巖形成于太平洋俯沖板塊后撤的伸展環(huán)境下。

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Zircon U-Pb ages and geochemistry of monzonite from Xiaokelehe

Mo-Cu Deposit in the north of Greater Khingan Mountains

Yu Tao，Li Xuemei，Yu Runtao，Li Zhihua，Sun Yonggang，Jiang Zhijun

（College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：The Xiaokelehe Mo-Cu Deposit is a porphyry deposit newly discovered in the north of Greater Khingan Mountains in recent years and is located at the junction of Erguna massif and Khingan massif.In order to determine the chronology，petrogenesis，magma source and tectonic settings of the monzonite in the area，zircon U-Pb dating and whole rock analysis of the monzonite is conducted.The zircon U-Pb dating results show that the monzonite yields a Paleocene age，that is 57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0）.The whole rock analysis results show that the monzonite is characterized by low Mg（w（MgO）is 1.89 %-2.06 %） and high alkali（w（K2O+Na2O）is 8.02 %-8.68 %）concentrations，indicating it is aluminous and shoshonite rock;the samples are rich in LILEs （Rb，Ba，K），depleted in HFSEs （Nb，Ta，Ti），consistent with the magmatic characteristics of subduction zone;they have low Mg#（35.07-36.46），Co（w（Co）is 9.80×10-6-11.66×10-6） and Ni（w（Ni） is 1.22×10-6-3.25×10-6），and relatively high ratios of w（La）/w（Nb）value（1.87-2.97），w（Th）/w（La）value（0.21-0.28）and w（Th）/w（Nb）value（0.43-0.66），similar to the characteristics of crustal magmatic rocks，which is supposed to be the product of partially melting of the basic metamorphic rocks in the lower crust.Based on the previous research results of regional tectonic setting，it is considered that the monzonite formed in the regional extensional tectonic setting caused by the withdrawal of the Pacific subduction plate.

Keywords：monzonite;zircon U-Pb dating;geochemistry;Xiaokelehe Mo-Cu Deposit;north of Greater Khingan Mountains

收稿日期：2020-12-26; 修回日期：2021-04-05

基金項(xiàng)目：吉林省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20180101089JC）;吉林省科技發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（20100445）

作者簡(jiǎn)介：于 濤（1995—），女，吉林德惠人，碩士研究生，研究方向?yàn)榈V物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué);長(zhǎng)春市建設(shè)街2199號(hào)，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，130061;E-mail：546928217@qq.com

通信作者，E-mail：li_xm@jlu.edu.cn，13664430246