王豐翔，陳 超，張福祥，于靈艷，馮云磊，馬 奎，王云靜

（1河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室河北地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，河北石家莊 050031；2內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動(dòng)成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020；3中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；4河北地質(zhì)大學(xué)華信學(xué)院，河北石家莊 050031）

全球＞20%的大型-超大型銅-金（鉬）礦床與堿性巖漿有關(guān)，該類礦床具有規(guī)模大、品位高、貧硫化物和對(duì)環(huán)境破壞小等特點(diǎn)，成為世界金、銅、鉬開(kāi)發(fā)利用的重要對(duì)象（Bonha et al.,1983;Mutschle et al.,1984;Muller et al.,1993;Richards,1995;Jensen et al.,2000;聶鳳軍等，1997；2014；王豐翔等，2017）。因此，尋找堿性巖省成為尋找該類礦床的重要靶區(qū)。就中國(guó)而言，在華北克拉通北部及鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)和圈定富堿-堿性侵入巖體近百處，找礦潛力巨大（聶鳳軍等，2014）。截止目前，在該區(qū)域圈定與堿性巖體有關(guān)的銅-金礦集區(qū)有賽馬-柏林川、河坎子-安子嶺、哈達(dá)門(mén)溝-包頭東以及水泉溝-后溝巖體（圖1a）。本次研究的堿性雜巖體所在的中山溝金礦床，便是水泉溝-后溝堿性雜巖體內(nèi)產(chǎn)出的金礦床（圖1a～c）。

圖1 中國(guó)東部地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a,據(jù)Kusky et al.,2003;王豐翔等，2016修編）、冀西北水泉溝地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖（b,據(jù)Gao et al.,2017;Bao et al.,2016修編）和中山溝金礦床礦區(qū)地質(zhì)圖（c,河北地礦三隊(duì)，1989；1990）Fig.1 Tectonic setting of eastern China(a,modified after Kusky etal.,2003;Wang etal.,2016);regional setting of the Shuiquangou area,northwestern Hebei(b,modified after Gao et al.,2017;Bao et al.,2016)and geological map of the Zhongshangou gold deposit（c,after The 3rd Geological Brigade of Hebei Bureau of Geology,1989;1990）

關(guān)于中山溝及鄰區(qū)金礦的成因研究，目前主要存在以下5種爭(zhēng)議：①與侵入巖有關(guān)的碲-金礦床；②與巖漿活動(dòng)有關(guān)的熱液裂隙充填脈型礦床；③混合巖化熱液成因；④淺成中低溫?zé)嵋旱V床；⑤早白堊世造山型金礦（李昌存等,1999；水蘭素，2002；吳珊珊等，2009；鄧晉福等，2009；王寶德等，2010；查鐘健，2020；甄世民等，2021;Fan et al.,2021）。顯然，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為金成礦與水泉溝堿性雜巖體有著密切的成因聯(lián)系，區(qū)域內(nèi)金礦化的熱源與堿性巖體的演化有關(guān)，并將其劃分為與堿性巖體有關(guān)的金礦床（宋官祥等，1991；王郁等，1994；宋瑞先等，2013）、堿性巖體有關(guān)的改造熱液型金礦（宋瑞國(guó)等，1996；江思宏等，2000；包志偉等，2000）和與地幔熱柱多級(jí)演化有關(guān)的金礦床（王寶德等，2010；牛樹(shù)銀等，2011）。然而，礦區(qū)堿性雜巖體的研究相對(duì)比較薄弱。盡管前人對(duì)區(qū)域水泉溝-后溝巖體做了精致的研究，其成果如下：①巖體侵位年齡跨度大，獲得精確的U-Pb年齡為372～412 Ma（胡小蝶等，1997；陸松年等，1997；江思宏等，2000；羅鎮(zhèn)寬等，2001；李長(zhǎng)民等，2010，2014；Bao et al.,2014）；②巖體成因主要有3種觀點(diǎn)：以幔源為主的巖漿成因（王蓉嶸，1992；宋國(guó)瑞等，1994；王寶德等，2010）；以殼-?；旌系闹厝郏ㄍ郏┏梢颍ㄍ跽さ龋?992；包志偉等，1996；2003；2006；張招崇，1997；李長(zhǎng)民，1999；2014；江思宏等，2003；Jiang et al.,2005）；以殼源為主的混合巖化-重熔（交代）成因（許云程等，1994；宋瑞先等，2013）。

從區(qū)域地殼演化與地球動(dòng)力學(xué)研究角度，將華北克拉通北緣張裂構(gòu)造環(huán)境內(nèi)產(chǎn)出的堿性和富堿性侵入巖體看作為一種特殊的“巖石探針”。本文通過(guò)對(duì)中山溝金礦區(qū)的堿性雜巖開(kāi)展LA-MC-ICP-MS鋯石測(cè)年、Hf同位素和巖體地球化學(xué)研究，一方面通過(guò)對(duì)巖漿巖的精確測(cè)年，從而查明礦區(qū)堿性巖漿活動(dòng)的時(shí)間，以及大致限定中山溝金礦床的成礦時(shí)代；另一方面，通過(guò)對(duì)礦區(qū)堿性巖漿巖地球化學(xué)研究，揭示其源區(qū)、動(dòng)力機(jī)制，并初步討論堿性巖漿活動(dòng)與金成礦作用的成因聯(lián)系，以期為區(qū)域找礦勘查工作的部署提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

中山溝金礦位于河北省張家口西南約70 km，中心地理坐標(biāo)115°05′33″E，40°54′302″N（圖1a）。就大地構(gòu)造而言，研究區(qū)位于華北克拉通北緣中段，內(nèi)蒙斷隆與燕山斷陷的分界線之南側(cè)（圖1a、b）。區(qū)域上出露的地層有太古宇桑干群（角閃巖相的片麻巖、混合巖和麻粒巖）、下元古界紅旗營(yíng)子群變質(zhì)巖系和中元古界長(zhǎng)城系淺變質(zhì)海相沉積碎屑巖系，以及白堊世中酸性火山巖（張家口組）和第四系（圖1b；河北地礦三隊(duì)，1989；1990；宋瑞先等，2013；陳超等，2021）。區(qū)域地層主要受EW向的尚義-崇禮深大斷裂所控制，并疊加有NNE-NE向及NW向斷裂（圖1b）。

區(qū)域巖漿活動(dòng)貫穿于從前寒武紀(jì)經(jīng)古生代到中生代地殼演化的全部過(guò)程，以鐵鎂質(zhì)和花崗質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)為主。其中，前寒武紀(jì)的代表性巖體主要有元古宙—太古宙片麻狀花崗巖體（1.7～2.7 Ga）、和元古宙溫泉斑狀花崗巖體（～1.7 Ga）和鎂鐵質(zhì)巖體（圖1b；Miao et al.,2002;Jiang et al.,2007;李長(zhǎng)民等，2014；Bao et al.,2016；課題組，未發(fā)表）。古生代以來(lái)的巖漿侵入主要受E-W向構(gòu)造控制。海西期則以水泉溝堿性花崗雜巖體（373～410 Ma）為代表，出露面積為340 km2，與區(qū)域金礦床在空間上有密切空間聯(lián)系（圖1b）；中生代巖體以巖株、巖墻為主，主要有三疊世黑云花崗巖（233～237 Ma）、斑狀花崗巖（234～238 Ma）、白堊世正長(zhǎng)花崗巖（142～144 Ma）和二長(zhǎng)花崗巖（133～135 Ma）。其中，水泉溝堿性花崗雜巖為中山溝金（鉬）礦床的主要賦礦圍巖，巖石類型主要有輝石閃長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖，成巖時(shí)代為373～410 Ma（圖1b；陸松年等，1997；胡小蝶等1998；羅鎮(zhèn)寬等，2001；李長(zhǎng)民等，1999；2014；Bao et al.,2016；課題組，未發(fā)表）。

礦區(qū)共探明＞40條礦化體，呈脈群或脈帶產(chǎn)出，主要寄宿在水泉溝二長(zhǎng)雜巖體的內(nèi)接觸帶，主要巖性為角閃石英二長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖（圖2a～i）。巖石受構(gòu)造活動(dòng)常形成碎裂巖，局部形成角礫巖和糜棱巖。

圖2 中山溝金礦區(qū)典型侵入體照片和顯微照片a～c.樣品ZSG-01：新鮮的中粗粒的角閃石英二長(zhǎng)巖，主要由斜長(zhǎng)石（Pl）、微斜長(zhǎng)石（Mc）、石英（Qz）和角閃石（Amp）組成，并含有少量榍石（Ttn）和磁鐵礦（Mag）；d～f.新鮮中細(xì)粒石英二長(zhǎng)巖，由斜長(zhǎng)石（Pl）、微斜長(zhǎng)石（Mc）和石英（Qz）組成；g～i.蝕變角閃石英二長(zhǎng)巖，角閃石（Amp）和微斜長(zhǎng)石（Mc）基本發(fā)生碳酸鹽化、絹云母化和綠泥石化，局部可見(jiàn)石英（Qz）增大Fig.2 Photographs and photomicrographs of intrusive rocks from the Zhongshangou Au deposit a～c.Sample ZSG-01：fresh medium-coarsegrained amphibole-quartz monzonite,mainly comprising plagioclase(Pl),microcline(Mc),quartz(Qz)and amphibole(Amp)and containsasmall amount of titanite(Ttn)and magnetite(Mag);d～f.Sample ZSG-30：fresh medium-finegrained quartz monzonite,mainly comprising plagioclase(Pl),microcline(Mc),and quartz(Qz)；g～i.altered amphibole-quartz monzonite,microcline(Mc)and amphibole(Amp)arebasically altered into carbonate,chlorite and muscovite；Quartz(Qz)enlargement can beseen locally

礦體主要寄宿在蝕變的堿性雜巖內(nèi)，呈脈群或脈帶產(chǎn)出（圖3a），且具有一定的分帶性，主要由綠化帶、鉀化帶、高硅-泥質(zhì)蝕變帶和碳酸鹽化帶。根據(jù)蝕變-礦化體的切割關(guān)系、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組合及共生關(guān)系，成巖成礦階段可劃分2期4階段，分別為熱液期（鉀化-貧硫化物階段、乳白色石英-貧化物階段、強(qiáng)硅化-硫化物階段和碳酸鹽化階段）和表生期。

其中，礦石礦物主要有硫化物（黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦、輝鉬礦）和貴金屬礦物（自然金、碲金銀礦和碲銀礦），載金礦物主要為黃鐵礦（圖3b～d）。

圖3 細(xì)脈-脈型礦石照片，掃描電鏡及能譜圖研究區(qū)位置a.細(xì)脈-脈型礦石照片；b.掃描電鏡（SEM）圖像顯示主要載金礦物：黃鐵礦（Py）和貴金屬礦物：自然金（Au）和碲金銀礦（Krt）；c、d.掃描電鏡能譜圖Fig 3 The photographs and scanning electron microscopy(SEM)image a.vein-typeand stringersores;b.scanning electron microscope(SEM)image:Pyrite(Py)and preciousmetals:Native gold(Au)and krennerite(Krt);c,d.SEM energy spectrum

2 樣品采集和測(cè)試方法

2.1 樣品采集

ZSG-01和ZSG-2號(hào)樣品均采自中山溝金礦區(qū)道岔溝北坡，為新鮮的巖體樣品（圖1c）。根據(jù)野外及鏡下特征觀察，本文將其巖性定為粗粒角閃石英二長(zhǎng)巖。巖石呈肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，交代結(jié)構(gòu)，主要由微斜條紋長(zhǎng)石（～75%）、更長(zhǎng)石（～10%）、角閃石（～5%）、石英和副礦物組成（磁鐵礦、磷灰石、榍石）組成（圖2）。

樣品ZSG-30和ZSG-31均采自中山溝金礦區(qū)#2脈與#1礦脈銜接部位（井下4中段）。定名為石英二長(zhǎng)巖。根據(jù)鏡下特征，筆者將其定名為中粒石英二長(zhǎng)巖，其呈淺肉紅色，不等粒半自形結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，主要有微斜條紋長(zhǎng)石（～70%）、更長(zhǎng)石（～10%）、石英（～10%），普通角閃石及副礦物（磁鐵礦、磷灰石和榍石）。

ZSG-41和ZSG-50號(hào)樣品采集于礦區(qū)4中段2號(hào)脈7線，為賦礦的賦存圍巖，遭受一定程度的蝕變。根據(jù)詳細(xì)的鏡下鑒定，可以將其定為蝕變角閃石英二長(zhǎng)巖。角閃巖和微斜長(zhǎng)石基本遭受到碳酸鹽化、綠泥石化；部分石英發(fā)生次生增大，可能是硅化疊加的緣故。此外，樣品還可觀測(cè)到黃鐵礦化。

樣品ZSG-1、ZSG-2、ZSG-30、ZSG-31、ZSG-41用于巖石地球化學(xué)（主微量）測(cè)試；ZSG-1和ZSG-50分別代表較為新鮮的堿性雜巖和蝕變的堿性雜巖，用于其LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年和微區(qū)Hf同位素的測(cè)定，詳細(xì)測(cè)試方法如下。

2.2 樣品測(cè)試方法

主元素分析采用X熒光光譜儀，Ba、Sr分析采用ICP-AES，其他元素（含稀土元素）分析采用ICPMS，分析測(cè)試工作是由核工業(yè)地質(zhì)分析測(cè)試研究中心完成。測(cè)試精度：Fe2O3和FeO的RSD＜10%，其他主元素的RSD＜2%～8%，微量和稀土元素的RSD＜10%。

鋯石微區(qū)LA-MC-ICP-MS測(cè)年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院（CAGS）礦產(chǎn)資源研究所LA-MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成，鋯石測(cè)年分析所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)。采用單點(diǎn)剝蝕的方式，數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1進(jìn)行調(diào)試儀器，使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)，w(U)、w(Th)以鋯石M127（w(U)：923×10-6；w(Th)：439×10-6；Th/U：0.475；Nasdala et al.,2008）為外標(biāo)進(jìn)行校正。測(cè)試過(guò)程中在每測(cè)定5個(gè)樣品前后重復(fù)測(cè)定2個(gè)鋯石GJ1對(duì)樣品進(jìn)行校正，并測(cè)量1個(gè)鋯石Plesovice，觀察儀器的狀態(tài)以保證測(cè)試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal4.3程序，測(cè)量過(guò)程中絕大多數(shù)分析點(diǎn)的206Pb/204Pb＞1000，未進(jìn)行普通鉛校正，204Pb由離子計(jì)數(shù)器檢測(cè)，204Pb含量異常高的分析點(diǎn)可能受包體等普通Pb的影響，對(duì)204Pb含量異常高的分析點(diǎn)在計(jì)算時(shí)剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程可參見(jiàn)侯可軍等(2009)。

選擇已經(jīng)做過(guò)鋯石年齡和微量元素的鋯石，在相應(yīng)的位置進(jìn)行鋯石Lu-Hf同位素分析。分析巖漿鋯石和熱液鋯石Lu-Hf同位素組成的共、異性。鋯石Hf同位素測(cè)試在CAGS國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，所用儀器為Neptune多接收等離子質(zhì)譜和Newwave UP 213紫外激光剝蝕系統(tǒng)（LA-ICP-MS），實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣，根據(jù)鋯石大小，剝蝕直徑采用40μm，測(cè)定時(shí)使用國(guó)際上通用的鋯石標(biāo)樣GJ-1作為參考物質(zhì)，分析過(guò)程中的測(cè)試條件據(jù)侯可軍等（2007）。

3 分析結(jié)果

3.1 年代學(xué)特征

3.1.1 鋯石形態(tài)特征

ZSG-01樣品所測(cè)的25顆鋯石多為無(wú)色透明，表面清潔，多數(shù)晶形完好，呈長(zhǎng)-短柱狀，以自形晶為主，鋯石顆粒較大，長(zhǎng)度介于80～160μm，寬度介于50～80μm，CL圖像（圖4）顯示，所有鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，且具有韻律環(huán)帶，沒(méi)有明顯的蝕變邊，具有典型的巖漿鋯石特征。測(cè)試樣品未發(fā)現(xiàn)較老鋯石顆?；驓埩翡喪w粒，只有少量鋯石發(fā)育一圈具有明亮發(fā)光的較窄的生長(zhǎng)邊（＜3μm）。測(cè)試位置和測(cè)試數(shù)據(jù)分別見(jiàn)圖4和表1。

ZSG-50樣品所測(cè)鋯石表面可能受到后期熱液影響，部分有熱液蝕變?？傮w而言，鋯石呈長(zhǎng)-短柱狀（長(zhǎng)寬比1.5∶1～3∶1），晶體較自形，CL圖像顯示其內(nèi)部具有韻律環(huán)帶，指示著巖漿成因（圖4），且從鋯石的陰極發(fā)光照片中，未發(fā)現(xiàn)較老的鋯石顆?；蚝瞬康臍埩翡喪?。

3.1.2 鋯石U-Pb年齡

詳細(xì)的鋯石微區(qū)定年測(cè)試結(jié)果列于表1和圖4。測(cè)試樣品ZSG-01鋯石Th和U的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(118～834)×10-6和(139～574)×10-6，Th/U比值在0.64～1.65之間變化，且Th、U之間正相關(guān)性較好，表現(xiàn)出巖漿鋯石的地球化學(xué)特征（表1，Claesson et al.,2000）。去掉7個(gè)異常高或低的測(cè)點(diǎn)，采用18個(gè)鋯石點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算、作圖。在諧和圖（圖5a、b）中，鋯石均落在諧和線上，僅少數(shù)稍微偏離，18個(gè)鋯石的加權(quán)平均年齡為(390±2)Ma，MSWD=0.026，代表該期巖漿的侵位年齡，為泥盆世。

圖4 中山溝金礦區(qū)樣品ZSG-01和ZSG-50的鋯石CL圖像和測(cè)試點(diǎn)Fig.4 CL images of zircons from samples ZSG-01 and ZSG-50 in Zhongshangou Au deposit

測(cè)試樣品ZSG-50鋯石Th和U的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(134～789)×10-6和(119～484)×10-6，Th/U比值在0.66～1.63之間變化，且Th、U之間正相關(guān)性較好，表現(xiàn)出巖漿鋯石的地球化學(xué)特征（表1，Claesson et al.,2000）。去掉5個(gè)異常高或低的測(cè)點(diǎn)，采用15個(gè)鋯石點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算、作圖。在諧和圖里，大多數(shù)鋯石落在諧和線上，或者稍微偏離。15個(gè)鋯石的加權(quán)平均年齡為(392±3)Ma，（MSWD=0.016），代表該期巖漿的侵位年齡，為泥盆世（圖5c、d）。

圖5 中山溝金礦區(qū)堿性侵入巖樣品鋯石U-Pb年齡諧和曲線（a、c）和加權(quán)平均年齡圖（b、d）Fig.5 Zircon U-PConcordiadiagram(a,c)and weighted mean age(b,d)showing all LA-MC-ICP-MSdata points for zircons from the alkaline intrusive rock samples in the Zhongshangou Au deposit

表1 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖LA-ICP-MS鋯石U/Pb分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table1 Statistical tableof LA-ICP-MSzircon U/Pb analytical resultsof alkalinegranitefrom the Zhongshangou Au deposit

3.1.3 鋯石稀土元素特征

鋯石原位微量元素分析結(jié)果和相關(guān)參數(shù)計(jì)算列于表2和圖6。測(cè)試樣品（ZSG-01和ZSG-50）中鋯石的稀土元素含量相對(duì)高，ZSG-01和ZSG-50稀土元素總量（∑REE）分別介于(444～1082)×10-6和(480～1112)×10-6，平均值分別為620×10-6和741×10-6。具體而言，測(cè)試樣品（ZSG-01和ZSG-50）∑LREE相對(duì)虧損，其數(shù)值分別介于(34.8～107.6)×10-6和(40.0～79.2)×10-6，平均含量分別為57.2×10-6和60.5×10-6?！艸REE則相對(duì)富集，其數(shù)值分別介于(412～999)×10-6和(349～1039)×10-6，平均值分別為589×10-6和681×10-6。測(cè)試樣品（ZSG-01和ZSG-50）LREE/HREE值范圍分別為0.05～0.14和0.06～0.13，（La/Yb）N分別為0.000 002～0.006 983和0.000 004～0.019 198。

表2 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖鋯石稀土元素組成Table 2 The REE composition in zircon of alkaline granitefrom the Zhongshangou Au deposit

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布圖（圖6）中，測(cè)試樣品（ZSG-01和ZSG-50）呈現(xiàn)出相似的展布樣式，均呈現(xiàn)出相對(duì)低的LREE含量及較陡直的HREE富集模型，并伴隨著中等-強(qiáng)烈的δCe異常（大部分測(cè)試點(diǎn)＞50）和不明顯的δEu異常。

圖6 中山溝金礦區(qū)樣品ZSG-01（a）和ZSG-50（b）的鋯石稀土元素隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化的球粒隕石數(shù)值據(jù)Sun et al.,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REEpatternsof zirconsfromsamples ZSG-01(a)and ZSG-50(b)in Zhongshangou Au deposit（normalized datafrom Sunetal.,1989）

3.2 元素地球化學(xué)分析結(jié)果

3.2.1 主量元素

中山溝礦區(qū)堿性雜巖體主要為石英二長(zhǎng)巖，測(cè)試全巖樣品的化學(xué)分析數(shù)據(jù)以及計(jì)算所獲有關(guān)參數(shù)列于表3。石英二長(zhǎng)巖主量元素具有以下特征：

表3 中山溝金礦堿性巖全巖主量元素（w(B)/%），微量元素（w(B)/10-6）和稀土元素（w(B)/10-6）Table 3 Whole-rock major（w(B)/%）,trace（w(B)/%）and rare earth（w(B)/10-6）elements of alkaline rocksfrom the Zhongshangou Au deposit

（1）具 有 高Si高 堿 質(zhì) 的 特 征，w（SiO2）為60.84%～67.34%，平均值為63.20%；堿質(zhì)組分w（K2O+Na2O)變化范圍較小，但總體而言含量較高，全堿w（K2O+Na2O)變化范圍為7.31%～10.10%，平均值為9.10%；里特曼指數(shù)（σ）平均值為4.13，大多顯示出堿性巖系列。K2O/Na2O比值的變化范圍較大，介于0.54～0.99，平均值0.82，指示了相對(duì)富鈉。在SiO2-K2O+Na2O和QAP圖解（圖7c）中，測(cè)試樣品分布在（石英）正長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖區(qū)域（圖7a、b），被定義為高鉀鈣堿性系列。

（2）鋁質(zhì)含量高，w(Al2O3)介于15.38%～18.81%，平均值為16.31%；A/CNK比值為0.76～1.03，平均值為0.85，A/NK比值為1.10～1.62，平均值為1.30，為準(zhǔn)鋁質(zhì)巖體（圖7d）。

圖7 中山溝金礦區(qū)典型侵入巖樣品地球化學(xué)圖解a.SiO2（-K 2O+Na2O）圖解(Rollinson,1993)；b.QAP圖解；c.SiO2-K 2O(Middlemost,1994);d.A/CNK-A/NK圖解(Maniar et al.,1989)Fig.7 Geochemical diagrams of typical intrusive rock samples from Zhongshangou Au deposit a.SiO2 versus(K 2O+Na2O)diagram(Rollinson,1993);b.QAPdiagram;c.SiO2 versus K 2O diagram(Middlemost,1994);d.A/CNK versus A/NK diagram(Maniar et al.,1989)

（3）巖石分異程度較高，DI指數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)礦物石英+正長(zhǎng)石+鈉長(zhǎng)石，Thornton et al.,1960）變化于72.24～84.67之間，平均值為78.26。

在Harker圖解（圖8a～i）中多數(shù)樣品表現(xiàn)了隨SiO2增加，鐵鎂質(zhì)礦物（TiO2、TFe2O3）降低，Al2O3和CaO也呈下降趨勢(shì)，表現(xiàn)出同源巖漿演化特征。

圖8 中山溝金礦區(qū)典型侵入體樣品Hark圖解a.CaO-SiO2圖解；b.MnO-SiO2圖解；c.K 2O-SiO2圖解；d.Al2O3-SiO2圖解；e.TiO-SiO2圖解；f.FeO-SiO2圖解；g.Rb-SiO2圖解；h.Nb-SiO2圖解；i.Zr-SiO2圖解Fig.8 Hark diagram of typical intrusive rock samples from Zhongshangou Au deposit a.CaOversus SiO2 diagram;b.MnOversus SiO2 diagram;c.K 2Oversus SiO2 diagram;d.Al2O3 versus SiO2 diagram;e.TiO versus SiO2 diagram;f.FeO versus SiO2 diagram;g.Rb versus SiO2 diagram;h.Nb versus SiO2 diagram;i.Zr versus SiO2 diagram

3.2.2 微量元素

石英二長(zhǎng)巖樣品中的地幔不相容元素總體上呈現(xiàn)富集的特征。就大離子親石元素而言，相對(duì)于MORB值（Sun et al.,1989）Sr、Rb、K、Ba、La、Ce和Th呈現(xiàn)出中等-強(qiáng)富集。就高場(chǎng)強(qiáng)元素而言，其呈現(xiàn)弱富集或虧損，其中，Y呈現(xiàn)出略微虧損，為0.33～0.57；Ti相對(duì)虧損了0.31～0.49倍；Zr相對(duì)富集了1.36～2.21倍；Hf相對(duì)富集了1.39～1.89；Nb和Ta相對(duì)富集3.73～5.54倍和2.78～4.14倍。

在微量元素對(duì)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布蛛網(wǎng)圖（圖9a）中，隨不相容程度不斷減小的，元素整體上呈右傾形態(tài)，5件樣品總體特征較為一致，呈現(xiàn)出富集大離子親石元素（LILE）相對(duì)富集的形態(tài)，Ba、K、La、Sm、Y呈現(xiàn)明顯的峰值；部分大離子親石元素具有相對(duì)虧損的形態(tài)，如Nb、P、Ti、HREEs。

礦區(qū)石英二長(zhǎng)巖具有低Mg#值，且過(guò)渡金屬元素（Cr、Co、Ni）的含量也明顯偏低，遠(yuǎn)低于華北克拉通下地殼（平均值分別為221，35.78×10-6）（Gao et al.,1998），反映巖體部分熔融程度相對(duì)較低，或者巖體中地殼組分更高。此外，測(cè)試樣品的放射性元素（Th、U）亦相對(duì)虧損，可能與下地殼源區(qū)在部分熔融之前發(fā)生麻粒巖相變質(zhì)有關(guān)，或者代表一個(gè)氧化的環(huán)境。石英二長(zhǎng)巖Rb/Sr和Rb/Ba比值分別在0.06～0.29和0.03～0.16，大多測(cè)試樣品均小于0.1，較低的Rb/Sr可能反應(yīng)幔源組分特征。

研究區(qū)石英二長(zhǎng)巖的稀土元素總量較低且變化范圍較大，范圍介于106×10-6～227×10-6。稀土元素配分曲線（圖9b）表現(xiàn)為輕稀土元素富集，重稀土元素虧損的右傾型，La相對(duì)于球粒隕石富集了95.4～289.2倍，Yb相對(duì)于球粒隕石參考值富集了7.53～12.21倍，(La/Yb)N則介于為12.67～28.29倍之間，相對(duì)富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，這一特點(diǎn)也被LREE/HREE比值證實(shí)，數(shù)值介于10.61～16.30。需要指出的是，LREEs的分異也尤為明顯，(La/Sm)N=3.84～7.17，但HREEs的分異不甚明顯，(Gd/Yb)N=1.92～2.41。5件樣品曲線基本平行，Eu/Eu*呈現(xiàn)出弱負(fù)至正Eu異常，分別介于0.87～1.23。

圖9 中山溝金礦區(qū)典型侵入體樣品微量元素蛛網(wǎng)圖（a）稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化（b）圖解（標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Wakita et al.,1971；Sun et al.,1989）Fig.9 Trace element spider diagram(a)and Chondrite-normalized REEpatterns(b)of typical intrusive rock samples from Zhongshangou Au deposit（normalized data from Wakita et al.,1971；Sun et al.,1989）

3.3 Hf同位素

在La-ICPMS鋯石U-Pb測(cè)年的基礎(chǔ)上，對(duì)礦區(qū)石英二長(zhǎng)巖的2個(gè)樣品（ZSG-01和ZSG-50）的鋯石微區(qū)Lu-Hf同位素測(cè)定，結(jié)果詳細(xì)見(jiàn)表4。

樣品ZSG-01和ZSG-50鋯石的176Lu/177Hf比值相對(duì)均一，分別介于0.000 76～0.002 04和0.000 78～0.003 13之間，均值分別為0.001 29±0.000 01（1σ，n=18）和0.001 66±0.000 02（1σ，n=18），均小于0.0020，顯示鋯石析出后具有少量或無(wú)放射成因Hf的積累（吳福元等，2007）。測(cè)試樣品（ZSG-01和ZSG-50）鋯石的176Hf/177Hf比值呈現(xiàn)低值且變化浮動(dòng)小，分別介于0.282 012～0.282 138和0.281 993 5～0.282 142，對(duì)應(yīng)的加權(quán)平均值則為0.282 070±0.000 244（2σ，n=18）和0.282 054±0.000 264（2σ，n=15）。εHf(t)值分別分布在-14.3688～-17.1591和-14.1 044～-19.3289。二階段Hf模式年齡（TDM2）變化范圍為分別為2284～2554 Ma和2269～2595 Ma，對(duì)應(yīng)的平均值分別為2424 Ma和2465 Ma。

4 討論

4.1 侵位時(shí)代與地質(zhì)意義

從大地構(gòu)造位置上看，水泉溝堿性侵入巖與EW向尚義-崇禮深大斷裂帶密切相關(guān)，并主要產(chǎn)出在近E-W向與NE向斷裂的交匯部位。水泉溝堿性雜巖體具有規(guī)模大、巖性組合（角閃正長(zhǎng)巖、角閃輝石二長(zhǎng)巖、角閃石堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、霓輝堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、石英堿長(zhǎng)正長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖）復(fù)雜的特征。根據(jù)詳細(xì)的地質(zhì)觀測(cè)，礦區(qū)的堿性侵入巖主要為角閃石英二長(zhǎng)巖，其被礦區(qū)外圍被早白堊世火山巖（136～143 Ma，韋忠良等，2008）不整合覆蓋，且礦區(qū)堿性雜巖偶見(jiàn)中元古界長(zhǎng)城系白云質(zhì)灰?guī)r捕虜體，表明堿性雜巖體侵入于中元古界。因此，從產(chǎn)狀及接觸關(guān)系上看，礦區(qū)堿性巖侵入的上限為早白堊（136～143 Ma），下限為中元古界。

?

根據(jù)前文所述測(cè)試鋯石的形態(tài)特征，其具有較為顯著的巖漿鋯石特征，結(jié)合Th/U比值及兩者正相關(guān)等參數(shù)，蝕變角閃黑云二長(zhǎng)巖產(chǎn)出的鋯石盡管遭受一定熱液侵入，但未發(fā)生重置。其與新鮮角閃黑云二長(zhǎng)巖中的鋯石基本一致，均顯示出典型巖漿鋯石的特征。在鋯石稀土元素配分圖解，稀土元素呈現(xiàn)出LREE虧損、HREE逐步富集的“海鷗”上翹式展布，即從Sm到Lu逐漸增高，同時(shí)顯示Ce的強(qiáng)烈正異常和Eu的負(fù)異常（圖6），指示著他們?cè)谙鄬?duì)氧化的條件下結(jié)晶，與巖漿鋯石的特征相似。(Sm/La)N-Ce/Ce*和La-(Sm/La)N的判別圖（圖10）進(jìn)一步證實(shí)了該觀點(diǎn)，大多數(shù)測(cè)試鋯石均落入巖漿鋯石范圍內(nèi)。因此，測(cè)試樣品的鋯石為巖漿鋯石，并未遭受明顯的后期蝕變，獲得的U-Pb年齡（389～395 Ma）介于早白堊世與中元古界之間，為礦區(qū)堿性侵入巖的形成時(shí)代提供了較為可靠的年齡依據(jù)。

圖10 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖鋯石類型判別圖（Hoskin，2005）a.(Sm/La)N-Ce/Ce*圖解；b.La-(Sm/La)N（b）圖解Fig.10 Zircon type discrimination diagrams of alkaline granite from the Zhongshangou Au-deposi（tHoskin，2005）a.(Sm/La)N versus Ce/Ce*diagram;b.La versus(Sm/La)N diagram

前人對(duì)水泉溝-后溝雜巖體進(jìn)行了較多的定年工作，本文統(tǒng)計(jì)了較為可信的年齡數(shù)據(jù)詳細(xì)見(jiàn)表5。其中，水泉溝巖體西段的下雙臺(tái)的角閃正長(zhǎng)巖和下盤(pán)地的角閃二長(zhǎng)巖的年齡相對(duì)年輕，測(cè)得鋯石U-Pb年齡分別為372～373 Ma（李長(zhǎng)民等，2014）；中山溝礦區(qū)外圍和下三道河的角閃二長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡為391～410 Ma（陸松年等，1997；胡小蝶等，1998）。就東段而言，水泉溝東段東坪金礦區(qū)的蝕變細(xì)粒正長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡分別為(381±3)Ma、(390±6)Ma、(400±4)Ma（羅鎮(zhèn)寬等，2001；李長(zhǎng)民等，2010；Bao et al.,2014);后溝礦區(qū)蝕變正長(zhǎng)巖和新鮮正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡均為(386±7)Ma（李長(zhǎng)民等，2010a；2010b）。從水泉溝的年代構(gòu)架上看，堿性雜巖可能經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)～40 Ma演化，至少經(jīng)歷了3期熱事件脈動(dòng)的結(jié)果。其中，水泉溝堿性巖體熱事件演化早期，巖石組合則以角閃二長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖為主，形成時(shí)代為409～412 Ma；水泉溝堿性巖體熱事件演化中期，巖石組合與早期基本一致，其與區(qū)域金礦化（東坪、后溝以及本次中山溝）更為密切，形成時(shí)代為早志留世（389～395 Ma）；巖體熱事件演化晚期，巖石組合以角閃正長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖為主，形成時(shí)代為早志留世（372～375 Ma）。需要指出的是，志留紀(jì)侵入之后，礦區(qū)及外圍的巖漿活動(dòng)和構(gòu)造也發(fā)生了多次脈動(dòng)，絹云母或黑云母基本上存在多期次的特征，這些巖體的40Ar/39Ar統(tǒng)計(jì)年齡存在多期的特征（江思宏等，2000）。本次測(cè)得的礦區(qū)角閃石英二長(zhǎng)巖的鋯石UPb年齡為389～395 Ma，與水泉溝巖體東段的東坪金礦區(qū)石英二長(zhǎng)巖（（390±6）Ma）和角閃二長(zhǎng)巖（（400±4）Ma）的鋯石U-Pb年齡、后溝金礦區(qū)正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡（386±7Ma）基本相當(dāng)，為水泉溝堿性雜巖第二期熱事件的產(chǎn)物。

表5 水泉溝-后溝堿性雜巖測(cè)試年齡統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistical table of isotopic ages of the Shuiquangou-Hougou alkaline complex

賦礦堿性巖與金礦化的成因關(guān)系常常被討論，世界許多典型的脈型金（-碲）礦化均與堿性巖漿有關(guān)（Cripple Creek,Emperor,Porgera,Ladolam and the Montana;Richards,1995）。Jensen等(2000)認(rèn)為幔源的堿性巖漿可能是金-碲重要的物質(zhì)來(lái)源。然而，部分學(xué)者認(rèn)為堿性巖與金礦化的成因聯(lián)系是否被過(guò)分強(qiáng)調(diào)了，許多在堿性巖省內(nèi)的金礦床與鈣堿性巖漿具有明確的成因聯(lián)系（Baguio;Cook et al.,2005;Ciobanu et al.,2006）。冀北是華北克拉通北緣金成礦帶重要組成部分，也是中國(guó)重要的金-碲礦化帶。在中山溝礦區(qū)及鄰區(qū)，顯生宙以來(lái)巖漿熱事件主要有373～410 Ma、233～237 Ma和144～142 Ma三個(gè)階段。根據(jù)熱液鋯石和石榴石的U-Pb年代學(xué)測(cè)定，Miao等(2002)和Fan等(2021)認(rèn)為東坪金礦化可能與早白堊世巖漿熱事件有關(guān)。然而，本課題組測(cè)得含金黃鐵礦和輝鉬礦的Re-Os模式年齡分別為375～383 Ma和375～379 Ma（本課題組，未發(fā)表），表明中山溝金多金屬礦化可能與水泉溝堿性巖漿期后熱液有關(guān)。本次測(cè)得角閃石英二長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb年齡（389～395 Ma）能代表中山溝金礦化的上限，也表明了兩者存在著明顯的成因聯(lián)系。

4.2 巖漿巖的源區(qū)和源巖

4.2.1 成因類型

全巖地球化學(xué)表明，礦區(qū)角閃石英二長(zhǎng)巖的主量元素以中-高w(SiO2)（60.84%～67.34%）、富堿和相對(duì)低的A/CNK值、CaO和Mg#為特征。微量元素方面，測(cè)試樣品表現(xiàn)為富集LILEs和LREEs、虧損HFSEs和HREEs，并伴隨著強(qiáng)烈的Nb、P、Ti虧損和無(wú)明顯的δEu異常，明顯不同于典型的I型和S型花崗巖（圖11a～f）。測(cè)試樣品顯示出貧HFSEs，在Ga/Al*10000與Nb和Ga/Al*10000與Zr圖解（圖11a、b）中，測(cè)試樣品基本落入在I/S型和A型花崗巖的過(guò)渡區(qū)域，顯示出具有高分異I型或A型火山巖的特征。

在巖石類型上，A型花崗巖包括從堿性花崗巖經(jīng)堿長(zhǎng)花崗巖到鉀長(zhǎng)花崗巖、石英正長(zhǎng)巖、更長(zhǎng)環(huán)斑花崗巖和紫蘇花崗巖等多種巖石類型（許保良等，1998），一部分富堿質(zhì)的I型花崗巖，如高分異I型花崗巖也被包括進(jìn)去（張旗等，2012）。研究區(qū)所采樣品主要為角閃石英二長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖，淺色礦物以堿性長(zhǎng)石為主，并含有部分斜長(zhǎng)石，堿性長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石共生，堿性長(zhǎng)石以微斜條紋長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石以更長(zhǎng)石為主；暗色礦物中以角閃石為主；副礦物以磁鐵礦、磷灰石、榍石為主。造巖礦物組成上，具有I型和A型花崗巖的礦物組成特征。

高分異的I-型花崗巖通常具有低w(FeOT)（＜1%），w(Zr+Nb+Ce+Y)（＜350×10-6）和w(Ga)（＜20×10-6）以及w(Rb)（＜100×10-6），鋯石封閉溫度普遍較低（～754℃）（Whalen et al.，1987；王強(qiáng)等，2000；隋振民等，2007）。相比之下，A-型花崗巖普遍具有高w(FeOT)、w(Zr+Nb+Ce+Y)、w(Rb)和w(Ga)，結(jié)晶溫度普遍＞800℃。測(cè)試樣品普遍具有高w(FeOT)（3.88%～6.79%）、w(Ga)（（20.47～23.79）×10-6）以及巖漿結(jié)晶溫度（（916.33～1015.73℃）＞800℃）；和較低的w(Rb)（（53.18～101.30）×10-6）和w(Zr+Nb+Ce+Y)（（206.22～258.04）×10-6；圖12）。源區(qū)虧損Nb、Ta與源區(qū)特征有關(guān)，可能受到富集地幔影響或源區(qū)可能存在金紅石的殘留有關(guān)；與此同時(shí)，測(cè)試樣品均顯示較低的Y含量，顯示源區(qū)可能存在石榴子石和角閃石的殘留（Bea,1996）。為了進(jìn)一步判斷測(cè)試樣品的巖體類型，在SiO2與FeO*/MgO和Al2O3與Ga圖解（圖11c、d）中，測(cè)試樣品均落入了A型花崗巖區(qū)域。綜上所述，中山溝堿性侵入體是具有低Zr+Nb+Ce+Y和Rb值的A型花崗巖。

圖11 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖巖體類型判別圖a.Ga/Al*10 000-Nb；b.Ga/Al*10 000-Zr；c.SiO2-FeOt/MgO；d.Al2O3-Ga；e.Y/Nb-Rb/Nb和Nb-Y-3Ga圖解Fig.11 Classificationdiagramsof granitetype a.Ga/Al*10000versus Nb;b.Ga/Al*10000versus Zr;c.SiO2 versus FeoT/MgO;d.Al2O3 versus Ga;e.Y/NB versus RB/NB and NB-Y-3GA diagrams of alkalinegranitefrom the Zhongshangou Au deposit

圖12 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖Zr-T圖解Fig.12 Zr-T diagram of alkaline granite from the Zhongshangou Au deposit

4.2.2 源區(qū)性質(zhì)和年齡

礦區(qū)石英二長(zhǎng)巖為弱-中等LHEEs富集型，并伴隨著低（La/Yb）N比值（12.67～28.29），可能指示起源于下地殼?？紤]到礦區(qū)巖體包裹有大量的中元古代地層包體，且內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單均一，并且與之接觸的圍巖產(chǎn)狀并沒(méi)有發(fā)生擠壓流變構(gòu)造，判斷其是在拉張背景下的產(chǎn)物。此外，同化混染作用不可能同化如此多的地殼物質(zhì)，所以推測(cè)源區(qū)為殼幔邊界附近（過(guò)渡帶）。根據(jù)前人研究，水泉溝雜巖體的δ18O值分布在6.5‰～9‰之間，鍶同位素初始值較低，(87Sr/86Sr)i=0.7062，顯示了殼-?；旌显吹奶卣鳎◤堈谐绲?，1997）。在微量元素（Zr/Y-Zr/Nb-Y/Nb）三角圖解（圖13）中，測(cè)試樣品落入到富集地幔和過(guò)渡型地幔之間，同樣也顯示了殼-?；旌显吹奶卣?。部分微量元素的特征可能來(lái)自對(duì)源區(qū)的繼承以及遭受圍巖混染的結(jié)果。

圖13 中山溝金礦區(qū)堿性花崗雜巖微量元素Zr/Nb-Zr/Y-Y/Nb三角圖解Fig.13 Trace element Zr/Nb-Zr/Y-Y/Nb triangle diagram of alkaline granite from the Zhongshangou Au deposit

具體而言，礦區(qū)巖體平均w(Sr)和w(Yb)分別為703×10-6和1.70×10-6，為高w(Sr)低w(Yb)型花崗巖w(Sr)＞400×10-6，w(Yb)＜2×10-6；張旗等，2006）。該類侵入體的HREEs強(qiáng)烈虧損，無(wú)明顯負(fù)至正δEu異常，暗示源區(qū)有石榴子石+輝石±角閃巖組成，殘留相為榴輝巖或角閃榴輝巖相。δEu為弱異常-正異常，可能暗示斜長(zhǎng)石的分異作用較低，源區(qū)無(wú)斜長(zhǎng)石殘留。Nb、Ta虧損以及較低的Y和Yb，同時(shí)也顯示了源區(qū)可能殘留了金紅石、石榴子石、角閃石和單斜輝石。

Amelin等（2005）和Vervoort等（1996）認(rèn)為，?Lu/Hf值小于鎂鐵質(zhì)地殼和硅鋁質(zhì)地殼的?Lu/Hf，TDM2反映源區(qū)其源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時(shí)間。所測(cè)樣品鋯石的?Lu/Hf值分別分布于-0.9284～-0.9771和-0.9058～-0.9765，均值分別為-0.9610和-0.4999，明顯小于鎂鐵質(zhì)地殼和硅鋁質(zhì)地殼的?Lu/Hf（-0.72和-0.34；Amelin et al.,2000；Vervoort et al.,1996)，可能二階段模式年齡（TDM2）更能反應(yīng)其源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時(shí)間。測(cè)得鋯石TDM2變化范圍分別為2284～2554 Ma和2269～2595 Ma，對(duì)應(yīng)的平均值分別為2424 Ma和2465 Ma，表明該源區(qū)的形成時(shí)間可能對(duì)應(yīng)于華北板塊的克拉通化以及地殼的生長(zhǎng)階段。測(cè)試樣品εHf(t)均為較低的負(fù)值，數(shù)值介于-18.0399～-14.3688。在εHf(t)-t圖解（圖14）中，所有樣品點(diǎn)位于古元古代—晚太古代地殼（～2.5 Ga地殼）演化線附近，可能為老地殼物質(zhì)再熔融或古元古代—晚太古代底侵地殼物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。根據(jù)前人與本次研究，桑干群花崗閃長(zhǎng)片麻巖獲得的鋯石UPb年齡為2.30～2.54 Ga（李創(chuàng)舉等，2012；本課題組），可以解釋為礦區(qū)堿性雜巖的古老地殼物質(zhì)來(lái)源。

圖14 中山溝金礦區(qū)堿性花崗巖鋯石εHf(t)-t圖解Fig.14 εHf(t)-t plot for the zircons in alkaline granite from the Zhongshangou Au deposit

綜上所述，中山溝礦區(qū)巖體顯示了源區(qū)主要為晚太古代下地殼，反映他們的源巖以地殼物質(zhì)為主。此外，微量元素特征均顯示著巖體有富集地幔的混入。如果是(87Sr/86Sr)i較高的地幔橄欖巖類與下地殼不同比例的混合，則與巖體具有較低的Mg#不一致。因此，礦區(qū)巖體具有明顯的殼源地球化學(xué)特征和富集型的同位素特征，可能為增厚下地殼的部分熔融，不可能為板片熔體。因此，本文研究認(rèn)為，礦區(qū)堿性侵入體可能是在伸展作用下幔源巖漿底侵，誘發(fā)玄武質(zhì)巖漿的析取、巖漿底墊、分異、新生基性下地殼的重熔及其分異等一系列深部流體活動(dòng)（張曉暉等，2010）。這一研究結(jié)果也間接支持了泥盆世為華北板塊與西伯利亞板塊主碰撞的重要時(shí)期。

4.3 構(gòu)造環(huán)境與動(dòng)力機(jī)制

中山溝礦區(qū)A-型侵入體的鋯石LA-MC-ICP-MS測(cè)年結(jié)果為390～392 Ma，代表了泥盆世的一期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)。Frost等（2001；2007）認(rèn)為，A-型花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境為造山后伸展或者非造山環(huán)境的大陸裂谷。依據(jù)構(gòu)造背景（A1=非造山裂谷，A2=造山后）和地幔（＜1.2）與地殼（＞1.2）的Y/Nb比值差異，Eby（1990；1992）將其進(jìn)一步劃分了A1和A2型花崗巖，分別代表非造山裂谷環(huán)境下的幔源溶體的分離結(jié)晶和造山后環(huán)境下地殼部分熔融的產(chǎn)物。所有測(cè)試樣品的Y/Nb比值介于1.20～1.70，均值為1.47＞1.20。在Rb/Nb-Y/Nb圖解和Nb-Y-Ga*3三角圖解（圖11e、f）中，測(cè)試樣品均落入到A2型花崗巖范圍內(nèi)。在Y與Nb圖解（圖11e）中，測(cè)試樣品落入到ORG范圍和典型A型花崗巖之內(nèi)；在Y+Nb與Rb圖解（圖11f）中，測(cè)試樣品落入到后碰撞花崗巖范圍內(nèi)（Pearce,1996）。

綜上所述，礦區(qū)堿性侵入體的形成動(dòng)力機(jī)制可能為西伯利亞板塊和華北克拉通發(fā)生碰撞后伸展的產(chǎn)物。隨之碰撞后應(yīng)力松弛，逐漸傳遞到碰撞邊界的附近，并沿著赤城-尚義區(qū)域深大斷裂。在地幔和下地殼的過(guò)渡部位，發(fā)生部分熔融，形成鈣堿性巖石組合為主的水泉溝巖體，其形成過(guò)程可能比較漫長(zhǎng)，并伴隨著3次大的脈動(dòng)。大約392～393 Ma之間，在礦區(qū)范圍內(nèi)有一次堿性巖漿入侵定位，形成了礦區(qū)的石英二長(zhǎng)巖。隨后，巖漿期后熱液或后期堿性巖體的新一次脈動(dòng)引起了區(qū)域廣泛的金礦化。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)鋯石的形態(tài)特征以及稀土元素分布特征，均指示為巖漿成因。LA-MC-ICP-MS鋯石測(cè)年結(jié)果表明，中山溝礦區(qū)新鮮和蝕變的角閃石英二長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡在誤差范圍基本一致，年齡區(qū)間為388～395 Ma，為泥盆世，是區(qū)域水泉溝堿性雜巖的一部分，可能為水泉溝堿性雜巖第二期脈動(dòng)的產(chǎn)物。

（2）巖石地球化學(xué)分析結(jié)果表明，礦區(qū)堿性雜巖具有富SiO2、富堿、準(zhǔn)鋁的鈣堿性巖石，為相對(duì)低的Mg#的高鉀鈣堿性巖漿系列；巖體具有LREE、LILE元素（Sr、Rb、Ba）富集和高場(chǎng)強(qiáng)元素、放射性元素（Th、U）、HREE相對(duì)虧損特征，并伴隨著弱負(fù)-正Eu異常，巖體類型為A2-型花崗巖。

（3）巖體具有高Sr低Yb型花崗巖特征，呈現(xiàn)HREEs強(qiáng)烈虧損，弱負(fù)至正δEu異常，暗示源區(qū)有石榴子石+輝石±角閃巖組成，殘留相為榴輝巖或角閃榴輝巖相。巖體源區(qū)可能為下地殼，并含有一定量的富集地幔的物質(zhì)。

（4）礦區(qū)堿性雜巖年代學(xué)、巖石學(xué)特征表明，堿性巖漿的侵位可能為西伯利亞板塊和華北克拉通微地塊發(fā)生碰撞后伸展的產(chǎn)物。結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)和前人研究成果，認(rèn)為中山溝金礦床主要與泥盆世巖漿活動(dòng)有關(guān)，是區(qū)域拉張構(gòu)造背景下巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

致謝本課題工作得到了河北地質(zhì)大學(xué)的張建珍教授、郭襄博士和張家口市海龍金礦有限公司的楊寶軍、劉洪利、張小波以及李勇先生的熱情指導(dǎo)與幫助，在此表示衷心感謝。