摘要：夾皮溝礦集區(qū)發(fā)育眾多石英脈型和蝕變巖型金礦床，區(qū)內(nèi)的金礦床屬于中溫?zé)嵋航鸬V床，并以中溫低鹽度流體、中侏羅世成礦、成因上與同期巖漿作用關(guān)系密切為主要特征。為了刻畫同期巖漿-熱液作用的過程，探討其對(duì)金成礦的貢獻(xiàn)，示蹤區(qū)內(nèi)金成礦作用過程，以區(qū)內(nèi)的冰湖溝金礦床為例，開展了系統(tǒng)的礦床地質(zhì)、巖相學(xué)，以及鋯石的礦物學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)研究。研究結(jié)果顯示：1）金主要賦存在震碎角礫巖的膠結(jié)物中；2）根據(jù)鋯石的晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、微量元素組成和U-Pb年齡，熱液膠結(jié)角礫巖和角礫狀礦石膠結(jié)物中鋯石可劃分為捕獲鋯石（第一組195～185 Ma）、繼承鋯石（第二組175～172 Ma）和熱液鋯石（第三組176～173 Ma），其中熱液鋯石（第三組）的U-Pb年齡為176～173 Ma，指示成礦作用發(fā)生在中侏羅世；3）第二、三組鋯石具有較低w（Y）、高Y/Ho值，指示晚階段花崗質(zhì)熔體與富P和Ti的熱液流體共存，同時(shí)它們的w（Hf）與Th/U、Yb/Gd值呈現(xiàn)出系統(tǒng)的演化趨勢(shì)，指示巖漿經(jīng)歷了逐步的冷卻和分異作用，并最終形成熱液流體；4）第二組鋯石與第三組鋯石相比，具有較高的Ce/Ce*值和Eu/Eu*值，指示巖漿是高氧逸度的，而熱液流體是低氧逸度的，同時(shí)鋯石的不相容元素（如P、Y、LREE、Nb、Th、Pb*等）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著w（Hf）（從第二組到第三組）增加逐步增加，指示在巖漿分異及向熱液演化過程中，不相容元素逐步進(jìn)入熱液流體相，并逐步富集。結(jié)合區(qū)域成果，由于巖漿具有高溫、高氧逸度、富揮發(fā)組分，抑制了硫化物在其演化早階段結(jié)晶，使得Au、S、Fe，以及不相容元素在晚階段巖漿/熱液流體中富集，形成初始含礦流體；在向上運(yùn)移過程中，強(qiáng)烈的水巖反應(yīng)、溫壓和氧逸度的降低，致使含礦流體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，Au和硫化物大量沉淀，最終形成金礦床。從區(qū)域成礦背景、礦床地質(zhì)、元素地球化學(xué)、成礦流體和成巖成礦年代學(xué)等角度綜合分析，認(rèn)為上述地質(zhì)過程是夾皮溝礦集區(qū)大規(guī)模金成礦的根源。

關(guān)鍵詞：熱液鋯石；鋯石U-Pb定年；地球化學(xué)；冰湖溝金礦床；夾皮溝礦集區(qū)；中國(guó)東北

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20210414

中圖分類號(hào)：P597；P611

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： The Jiapigou mining district （JMD） is famous in the world for its numerous quartz vein and altered rocktype gold deposits. The gold deposits in the JMD belong to mesothermal gold deposits and are characterized by fluids with moderate temperature and low salinity， Middle Jurassic mineralization， and genesis related to synchronic magmatism. In order to depict the process of synchronic magmatismhydrothermalism， and tace the process of Au mineralization in this region， we present the deposit geology， petrology， and mineralogy， geochronology， and geochemistry of zircon from the Binghugou gold deposit in the JMD. The results show that： 1） Gold mainly occurs in cements of the shattered breccia; 2） Based on the morphology， internal structure， trace element composition， and U-Pb age， the zircons in the cements of the hydrothermal breccia and brecciatype ore can be divided into the captured （Group Ⅰ： 195-185 Ma）， inherited （Group Ⅱ： 175-172 Ma） and hydrothermal zircons （Group Ⅲ： 176-173 Ma）， and the U-Pb age of the hydrothermal zircons （Group Ⅲ） at 176-173 Ma indicating that Au mineralization occurred in the Middle Jurassic; 3） The zircons in the Groups ⅡⅢ have low w（Y） values and high Y/Ho ratios， indicating that the late stage granitic melts coexist with the P and Tirich hydrothermal fluids， and have systematic trends between w（Hf）-Th/U and w（Hf）-Yb/Gd， indicating that magma experienced gradual cooling and differentiation， and finally formed hydrothermal fluid; 4） The Ce/Ce* and Eu/Eu* ratios of the Group Ⅱ zircons are obviously higher than those of the Group Ⅲ zircons， indicating that the magma has high oxygen fugacity， and the hydrothermal fluid has low oxygen fugacity， while the values of the incompatible elements （P， Y， LREE， Nb， Th， and Pb*） gradual increase with the increase of the values of w（Hf） of the zircons （from the Group Ⅱ to Ⅲ）， indicated that incompatible elements gradually entered the hydrothermal fluid phase and enriched during magmatic differentiation and magmatichydrothermal transition. Combined the geological observations， the magma is characterized by high temperature， high oxygen fugacity and volatilerich components， which hindered the crystallization of sulfides in the early stage of its evolution， and promoted the enrichment of Au， S， Fe and incompatible elements in the late stage of its evolution/ hydrothermal fluid， resulting in the formation of the initial orebearing fluids. In the process of upward migration， abundant gold and sulfides precipitated from the orebearing fluids due to its unstable state caused by the intense fluidrock interaction and decrease of pressure， temperature and oxygen fugacity， resulting in the formation of gold deposit. Combined with the regional metallogenic setting， ore geology， element geochemistry， orebearing fluid， and chronology of magmatism and mineralization， the above geological process is likely to have resulted in the giant gold mineralization observed in the JMD.

Key words： hydrothermal zircon; zircon U-Pb dating; geochemistry; Binghugou gold deposit；Jiapigou mining district; Northeast China

0 引言

華北克拉通是全球最老的克拉通之一（約3.8 Ga），產(chǎn)出有眾多金礦床，特別是脈狀金礦床。這些金礦床廣泛出露于華北克拉通的內(nèi)部和邊緣，常成群產(chǎn)出，構(gòu)成金礦集區(qū)，如膠東、小秦嶺、冀北—冀東、太行山、遼東和夾皮溝等。大量研究揭示，這些金礦床存在許多相似性： 1）礦床賦存于太古宙變質(zhì)巖和中生代花崗巖中，明顯受斷裂控制；2）礦化類型包括石英脈型、蝕變巖型和角礫巖型；3）成礦流體總體屬于中溫、低鹽度的H2O-NaCl-CO2±N2體系；4）除了冀東和夾皮溝（中侏羅世，178～163 Ma），絕大多數(shù)金成礦作用主要集中于早白堊世（130～115 Ma）；5）伴隨著金成礦作用，在礦區(qū)及區(qū)域上廣泛發(fā)育花崗巖以及一系列中基性脈巖。

夾皮溝礦集區(qū)位于吉林省樺甸市東南部，金礦開采歷史悠久，已達(dá)200余年，金儲(chǔ)量超過270 t，是世界著名的黃金產(chǎn)地之一。區(qū)內(nèi)發(fā)育大中型金礦床（如夾皮溝、二道溝、六批葉）10余座，小型金礦床（點(diǎn)）160余處。研究揭示，區(qū)內(nèi)金礦床以石英脈型為主，其次為蝕變巖型和角礫巖型；礦體主要賦存在太古宙變質(zhì)巖內(nèi)，嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制；礦床成因類型屬于中溫?zé)嵋航鸬V床，成礦流體以巖漿水為主，成礦作用集中發(fā)生在178～170 Ma 之間，并與同期巖漿作用關(guān)系密切。然而，同期巖漿對(duì)金成礦作用貢獻(xiàn)如何，整個(gè)巖漿-熱液作用過程缺乏精細(xì)的刻畫。

鋯石作為一種常見副礦物，廣泛存在于各類巖石中，內(nèi)部常常存在復(fù)雜的分區(qū)，每個(gè)區(qū)域可能記錄了它所經(jīng)歷的結(jié)晶、變質(zhì)、熱液蝕變等復(fù)雜的歷史。通過對(duì)鋯石的晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、Lu-Hf同位素、微量元素組成、年代學(xué)等方面的研究，可以有效示蹤鋯石的成因和源區(qū)，精細(xì)刻畫其經(jīng)歷的復(fù)雜演化史。同時(shí)，研究表明鋯石可以直接從熱液流體中結(jié)晶，亦可以沿著既有鋯石的邊部或者裂隙發(fā)生熱液交代作用，致使被熱液交代的鋯石中部分元素組成和U-Pb時(shí)鐘體系被重置，從而記錄了熱液流體物理化學(xué)狀態(tài)和時(shí)限，已成為示蹤礦床成因和成礦作用過程的一個(gè)強(qiáng)有力的指針。

本文在前人工作基礎(chǔ)上，以?shī)A皮溝礦集區(qū)內(nèi)冰湖溝金礦床為例，系統(tǒng)地開展地質(zhì)、巖相學(xué)、礦物學(xué)、鋯石U-Pb定年和微量元素組成等方面的研究，并結(jié)合區(qū)域研究成果，探討巖漿作用對(duì)金成礦的貢獻(xiàn)，以精細(xì)刻畫整個(gè)巖漿-熱液作用過程，示蹤區(qū)內(nèi)金成礦作用過程。

1 地質(zhì)背景

夾皮溝礦集區(qū)處于華北克拉通北緣東段與中亞造山帶結(jié)合部位的克拉通一側(cè)（圖1a、b）。自太古宙以來，該區(qū)先后經(jīng)歷了太古宙陸核形成、元古宙裂谷形成和演化、古生代古亞洲洋俯沖與閉合、中生代古太平洋板塊俯沖，以及新生代的深斷裂體系作用的疊加與改造作用，多期次復(fù)雜的板塊構(gòu)造動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)換致使該區(qū)成為一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的構(gòu)造-巖漿-成礦區(qū)（圖1c）。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要有呈殘留狀分布在新太古代花崗質(zhì)片麻巖內(nèi)部的夾皮溝群（約2 688 Ma和2 588～2 536 Ma）、古生界大河深組（302～279 Ma）、中生界下—中三疊統(tǒng)小河口組（251～233 Ma）、下侏羅統(tǒng)南山樓組（182～179 Ma）、下白堊統(tǒng)那爾轟組以及第四系松花江組玄武巖和碎屑沉積物（圖1c）。

區(qū)內(nèi)巖漿作用強(qiáng)烈，可劃分為5個(gè)期次：新太古代—古元古代 （2 683～2 462 Ma）、晚古生代 （323～252 Ma）、三疊紀(jì) （247～208 Ma）、早—中侏羅世 （198～162 Ma）和早白堊世 （132～104 Ma）。其中，早—中侏羅世侵入巖在區(qū)內(nèi)廣泛分布，形成了大面積花崗巖和一系列基性-酸性巖脈（圖1c）。該期花崗巖主要形成于3個(gè)期次：198～192、186和178～175 Ma，呈巖基形式產(chǎn)出，如五道溜河、乃至溝、黃泥河巖體（圖1c），主要的巖石類型為石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖等。區(qū)內(nèi)基性酸性脈巖主要有輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗細(xì)晶巖和流紋斑巖等，與礦體產(chǎn)于同一個(gè)構(gòu)造體系，形成時(shí)間集中于177～171 Ma。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為北東向的輝發(fā)河超殼斷裂，北西向的富爾河、金銀別、夾皮溝、會(huì)全棧斷裂等，以及其伴生的一系列北東向、北西向、近南北向的次級(jí)斷裂，同時(shí)斷續(xù)發(fā)育著北西向展布的綠片巖相構(gòu)造巖片（原色洛河巖群，2 464～2 439 Ma，圖1c）。

2 礦床地質(zhì)特征

冰湖溝金礦床位于夾皮溝礦集區(qū)東南部，是吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局608隊(duì)于2005年發(fā)現(xiàn)的一座角礫巖型金礦床，目前已探明的金金屬量約1.1 t，伴生銀金屬量約12.0 t。

礦區(qū)地質(zhì)研究揭示，礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要是新太古界夾皮溝群和第四系碎屑沉積物（圖2a）。其中，新太古界夾皮溝群主要呈殘留狀零星分布于新太古代花崗質(zhì)片麻巖體內(nèi)部，巖性為斜長(zhǎng)角閃巖。

礦區(qū)內(nèi)侵入巖廣泛分布，可將其劃分2個(gè)期次：新太古代（2 557～2 551 Ma）和中侏羅世（176～171 Ma）。新太古代侵入巖的主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗質(zhì)-花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖和變質(zhì)輝長(zhǎng)（綠）巖，以及中元古代正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（圖2a）。中侏羅世侵入巖主要為輝長(zhǎng)巖、流紋斑巖、花崗細(xì)晶巖等（圖2a、b）。其中：輝長(zhǎng)巖主要呈脈狀賦存在北東向斷裂體系中，空間上常與礦體伴生，發(fā)育較強(qiáng)的黃鐵礦化、絹云母化和碳酸鹽化等；流紋斑巖主要呈脈狀產(chǎn)出，走向多為北東向，其次為北西向和近東西向，局部可見其切割礦體，發(fā)育黃鐵礦化、硅化和絹云母化；花崗細(xì)晶巖主要呈脈狀產(chǎn)于北東向（少量北西向）斷裂體系內(nèi)，局部可見其切割流紋斑巖，發(fā)育硅化和絹云母化，為礦區(qū)內(nèi)侵位時(shí)間最晚的巖體。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，主要為斷裂構(gòu)造和角礫巖筒構(gòu)造（圖2a）。其中，斷裂構(gòu)造以北東向斷裂構(gòu)造為主，其次為北西向、北西西向、北東東向和東西向斷裂構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)的北東向斷裂具有壓扭性特征，與角礫巖筒屬于同期構(gòu)造。北西向、北西西向斷裂屬于壓性構(gòu)造，斷層兩側(cè)巖體較為破碎，擠壓變形強(qiáng)烈。東西向斷裂屬于壓扭性斷裂構(gòu)造，控制著部分礦體的產(chǎn)出。北東東向斷裂規(guī)模較小，常常切割角礫巖筒或礦體，是礦區(qū)內(nèi)最晚的斷裂構(gòu)造。角礫巖筒構(gòu)造是礦區(qū)內(nèi)重要的控礦構(gòu)造，產(chǎn)于北東向、北西向和東西向3組斷裂構(gòu)造的交會(huì)部位。角礫巖筒構(gòu)造在平面上呈 “扁橢圓”狀，垂直剖面上呈巖筒狀，被東西向冰湖溝斷裂切斷成南北兩部分（圖2a）。角礫巖筒整體上呈北東向展布，傾向東南向，控制長(zhǎng)度 700 m，寬度200 m，延伸約300 m，可劃分為2個(gè)巖相：1）震裂角礫巖相，主要分布在角礫巖筒的邊緣，以角礫可拼貼為主要特征。該相中角礫成分主要為二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖以及少量的正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖和變質(zhì)輝長(zhǎng)（綠）巖等。角礫粒徑較大，一般大于40 cm，個(gè)別可達(dá)2 m，多呈棱角狀或次棱角狀（圖3a、b）。該相膠結(jié)物以原巖巖屑、巖粉、輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)質(zhì)漿屑為主，以及少量熱液蝕變礦物（如石英和碳

a、b. 震裂角礫巖相；c、d. 震碎角礫巖相；e. 震碎角礫巖相顯微巖相學(xué)特征；f. 震碎角礫巖被流紋斑巖切割；g. 角礫巖型礦體；h. 石英-黃鐵礦階段礦物組成和巖相學(xué)特征；i. 石英-多金屬硫化物階段礦物組成和巖相學(xué)特征；j. 石英-黃鐵礦階段的自形黃鐵礦；k. 石英-多金屬硫化物階段礦物切割早期石英；l. 石英-多金屬硫化物階段的膠結(jié)物以石英、黃鐵礦、方鉛礦為主；m. 石英-多金屬硫化物階段的黃銅礦和方鉛礦交代同期黃鐵礦；n. 石英-多金屬硫化物階段自然金呈包裹金的形式與黃銅礦和方鉛礦共生；o. 石英-碳酸鹽階段礦物切割早期礦物；p. 石英-碳酸鹽脈切割早期礦物并在脈的兩側(cè)發(fā)育蝕變。SG. 正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖；MG. 二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖；AM. 斜長(zhǎng)角閃巖；RP. 流紋斑巖；GG. 花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖。Q. 石英；Py. 黃鐵礦；Q1. 早階段石英；Py1. 早階段黃鐵礦；Si. 硅化；Chl. 綠泥石化；Ep. 綠簾石化；Kf. 鉀化；Ccp. 黃銅礦；Gn. 方鉛礦；Q2. 主階段石英；Py2. 主階段黃鐵礦；Q3. 晚階段石英；Py3. 晚階段黃鐵礦；Ser. 絹云母化；Sul. 硫化物；Cal. 方解石；Gl. 自然金。

酸鹽礦物）。2）震碎角礫巖相，位于角礫巖筒的內(nèi)部，與震裂巖相之間無明顯的界線。角礫成分復(fù)雜多樣，總體上以二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖為主，其次為斜長(zhǎng)角閃巖和變質(zhì)輝長(zhǎng)（綠）巖等。角礫粒徑極為懸殊，1～30 cm皆可見，大小混雜。角礫的形態(tài)多樣，包括棱角狀、次棱角狀、次圓狀、渾圓狀，總體上以次棱角狀-渾圓狀的角礫為主（圖3c、d）。該相的膠結(jié)物主要為圍巖的巖屑、晶屑、巖粉以及閃長(zhǎng)質(zhì)漿屑，其次為熱液蝕變礦物（如石英、綠簾石、方解石等）和金屬硫化物（如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等）（圖3e）。此外，該巖相被成礦期后的流紋斑巖切割（圖3f）。

礦體類型以角礫巖型為主，少量為石英脈型。礦區(qū)10條角礫巖型金礦體均賦存于震碎角礫巖相內(nèi)，在地表多呈帶狀、面狀分布，在深部則呈密集的支脈狀（圖2）。該類型礦體以2-1號(hào)最具代表性且規(guī)模最大，占礦區(qū)內(nèi)估算資源量的79%，該礦體在地表和淺部呈不規(guī)則的透鏡體狀和角礫狀（圖2a、3g），深部則呈寬脈狀或支脈狀，沿走向和傾向變化較大，局部出現(xiàn)膨大、狹縮、分支復(fù)合等現(xiàn)象，已控制礦體長(zhǎng)140 m，延伸180 m（圖2b），水平厚度4 m，金平均品位4.27 g/t，銀43.21 g/t。石英脈型礦體主要賦存于震裂巖相的邊緣及外側(cè)的北東向和東西向壓扭性斷裂構(gòu)造體系中，礦體產(chǎn)狀常與斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀一致，共3條石英脈型金礦體（圖2a）。其中，1號(hào)礦體最具代表性，呈脈狀賦存于北東向斷裂系統(tǒng)中，地表控制長(zhǎng)度130.0 m，水平厚度1.2 m（圖2a），金平均品位16.09 g/t，銀平均品位230.00 g/t。

該礦床圍巖蝕變較為發(fā)育，在角礫巖筒外側(cè)的二長(zhǎng)花崗質(zhì)-正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖發(fā)育硅化、鉀化-黑云母化；角礫巖筒內(nèi)部巖石整體發(fā)育鉀長(zhǎng)石-黑云母化，近礦處硅化和絹云母化較為發(fā)育，其次為綠簾石-綠泥石化，常與黃鐵礦、黃銅礦等共生，而碳酸鹽化則普遍疊加在其他蝕變之上（圖3h、i）。在所有蝕變中，硅化、絹云母化與成礦關(guān)系最為密切。

結(jié)合野外地質(zhì)、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物共生組合，以及各階段穿插關(guān)系，本文將該礦床成礦過程劃分為3個(gè)主要階段：石英-黃鐵礦階段，石英-多金屬硫化物階段和石英-碳酸鹽階段。石英-黃鐵礦階段的礦物組合為黃鐵礦+石英±黃銅礦等（圖3h、j）；石英-多金屬硫化物階段的礦物組合為石英+黃鐵礦+黃銅礦+方鉛礦+閃鋅礦+自然金±斑銅礦等（圖3i、k、l、m、n）；石英-碳酸鹽階段的礦物組合為方解石+石英±黃鐵礦±綠簾石±綠泥石（圖3o、p，圖4）。

3 實(shí)驗(yàn)樣品和測(cè)試方法

3.1 實(shí)驗(yàn)樣品

本次研究的2個(gè)樣品均采自冰湖溝礦區(qū)地表。其中，熱液膠結(jié)角礫巖（B39）采自震裂角礫巖相，角礫狀礦石（B43）采自2-1礦體，詳細(xì)采樣位置見圖2a，它們的巖相學(xué)特征描述如下。

熱液膠結(jié)角礫巖（B39）主要由角礫（約85%）和膠結(jié)物（約15%）組成。角礫多呈次棱角狀—渾圓狀，粒徑在1～10 cm之間，角礫成分以正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖為主，少量二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖。膠結(jié)物主要為圍巖的巖屑、晶屑，以及輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)質(zhì)漿屑，其次為熱液蝕變礦物（如石英和綠簾石）和黃鐵礦（圖3a、b）。

角礫狀礦石（B43）同樣由角礫（約90%）和膠結(jié)物（約10%）兩部分組成。角礫多呈次棱角狀—渾圓狀，少數(shù)呈棱角狀，粒徑在1～30 cm之間，角礫成分以二長(zhǎng)花崗質(zhì)-花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖為主，少量正長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖。膠結(jié)物主要為各成礦階段的熱液礦物（如石英、碳酸鹽和綠簾石）和金屬硫化物（如黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦），以及少量圍巖的巖屑和晶屑等（圖3g、l）。

3.2 測(cè)試方法

首先，在室內(nèi)剔除樣品中角礫，只留下膠結(jié)物。然后，利用常規(guī)法碎樣，利用重力和磁力方法對(duì)樣品的膠結(jié)物進(jìn)行鋯石單礦物的挑選，該工作在河北省區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)中心完成。鋯石制靶、CL圖像、透反射圖像采集在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和微量元素分析在中國(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)室完成，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理和操作方法見文獻(xiàn)。數(shù)據(jù)采用Isoplot 3.0繪制加權(quán)平均年齡和諧和圖，給定的同位素比值和年齡誤差均在1σ。

4 分析結(jié)果

本次對(duì)熱液膠結(jié)角礫巖（B39）和角礫狀礦石（B43）2個(gè)樣品的膠結(jié)物中的鋯石進(jìn)行了U-Pb定年和微量元素分析。鋯石的CL圖像和測(cè)點(diǎn)位置見圖5，U-Pb同位素和微量元素分析結(jié)果分別見表1、2。

4.1 鋯石形態(tài)和結(jié)構(gòu)

結(jié)合鋯石的晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖5），以及測(cè)年結(jié)果（詳見4.2節(jié)），將熱液膠結(jié)角礫巖（B39）樣品中的鋯石分為3組。第一、二組鋯石多透明、呈自形長(zhǎng)柱狀，粒徑為60～110 μm，長(zhǎng)寬比為1∶1～1∶2；內(nèi)部發(fā)育較多的熔體和礦物包體，發(fā)育震蕩環(huán)帶（圖5a），CL圖上發(fā)光性強(qiáng)，指示它們?yōu)閹r漿鋯石。第三組鋯石多透明—半透明，呈自形—半自形長(zhǎng)柱狀、短柱狀，粒徑為90～160 μm，長(zhǎng)寬比為1∶2～1∶3；具有核邊結(jié)構(gòu)，核部不發(fā)育或發(fā)育較弱的巖漿震蕩環(huán)帶，邊部不發(fā)育巖漿震蕩環(huán)帶，CL圖像上發(fā)光弱（圖5a，B39-15）。同時(shí)，多數(shù)鋯石顆粒局部被熔蝕，呈現(xiàn)不規(guī)則狀、港灣狀（圖5a，B39-8和B39-19），指示這些鋯石經(jīng)歷了強(qiáng)烈的熱液作用。

角礫狀礦石（B43）樣品中的鋯石與熱液膠結(jié)角礫巖中發(fā)育的鋯石具有相似的特征，同樣可以劃分為3組。第一、二組鋯石多透明—半透明、呈自形—半自形長(zhǎng)柱狀，個(gè)別呈渾圓狀，粒徑為100～200 μm，長(zhǎng)寬比為1∶2～1∶4.5；內(nèi)部發(fā)育較多的熔體和礦物包體，且具有明顯巖漿震蕩環(huán)帶（圖5b），CL圖上發(fā)光性強(qiáng)，為巖漿鋯石。第三組鋯石多透明—半透明，呈自形—半自形短柱狀，粒徑為90～160 μm，長(zhǎng)寬比為1∶1.5～1∶2。該組鋯石中存在少量的熱液改造鋯石（圖5b，B43-2），同時(shí)發(fā)育大量自形短柱狀、粒徑和長(zhǎng)寬比均較小的鋯石，不發(fā)育或發(fā)育較弱的震蕩環(huán)帶，發(fā)光性較弱，CL圖像

a. 熱液膠結(jié)角礫巖（B39）；b. 角礫狀礦石（B43）。 MI. 礦物包體，F(xiàn)I. 流體包裹體。年齡單位為Ma。

上呈現(xiàn)深灰色（圖5b，B43-8和B43-15），可能是熱液作用過程中結(jié)晶的鋯石。

4.2 鋯石U-Pb年齡

結(jié)合鋯石的晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、微量元素組成，以及測(cè)年結(jié)果，2個(gè)樣品的鋯石U-Pb年齡皆可以分為3組（圖6），所獲得的年齡數(shù)據(jù)見表1。

熱液膠結(jié)角礫巖（B39）中鋯石U-Pb年齡整體上介于185～172 Ma之間。由表1和圖6a可知：第一組鋯石的Th/U為0.69和0.76（平均值為0.73），獲得206Pb/238U年齡為185和184 Ma，加權(quán)平均年齡為（185±4） Ma （n=2， MSWD=0.05）；第二組鋯石的Th/U為0.48～1.11（平均值為0.76），獲得206Pb/238U年齡為179～172 Ma，加權(quán)平均年齡為（175±2） Ma （n=9， MSWD=0.47）；第三組鋯石的Th/U為0.55～1.99（平均值為0.86），獲得206Pb/238U年齡為178～174 Ma，加權(quán)平均年齡為（176±2） Ma （n=10， MSWD=0.38）。

角礫狀礦石（B43）中鋯石U-Pb年齡整體上介于196～168 Ma之間。由表1和圖6b可知：第一組鋯石的Th/U為0.34～1.10（平均值為0.74），獲得206Pb/238U年齡介于196～194 Ma之間，加權(quán)平均年齡為（195±3） Ma（n=3， MSWD=0.11）；第二組鋯石的Th/U為0.54～1.10（平均值為0.80），獲得206Pb/238U年齡為174～168 Ma，加權(quán)平均年齡為（172±1） Ma（n=8， MSWD=1.01）；第三組鋯石的Th/U為0.61～1.41（平均值為0.92），獲得206Pb/238U年齡為175～170 Ma，加權(quán)平均年齡為（173±2） Ma（n=8， MSWD=0.55）。

4.3 鋯石微量元素組成

除了鋯石形態(tài)和結(jié)構(gòu)方面的差異，每個(gè)樣品中的3組鋯石的微量元素組成也存在著顯著區(qū)別（表2）。

熱液膠結(jié)角礫巖（B39）中第一、二組鋯石的稀土元素總量為（120.38～1 260.99）×10-6，相對(duì)虧損La（（0.01～3.91）×10-6）、Pr（（0.01～1.41）×10-6）、Nd（（0.41～7.38）×10-6）；具有較高的Ce正異常（2.70～168.77）和Eu負(fù)異常（0.28～0.56）（圖7a和表2）。該樣品第三組鋯石的w（REE）為（391.90～1 513.14）×10-6，相對(duì)富集La（（2.02～74.07）×10-6）、Pr（（0.74～36.15）×10-6）、Nd（（4.46～180.92）×10-6）；具有弱的Ce正異常（1.23～8.12）和Eu負(fù)異常（0.12～0.50）（圖7a，表2）。此外，與該樣品的第一、二組鋯石相比，第三組鋯石相對(duì)富集P、Y、Th+U、Nb+Ta、Pb*（表2）。

角礫狀礦石（B43）中第一、二組鋯石w（REE）為（310.67～1 332.54）×10-6，相對(duì)虧損La（（0.01～3.82）×10-6）、Pr（（0.05～0.41）×10-6）、Nd（（1.05～32.56）×10-6）；具有較高的Ce正異常（7.52～132.60）和Eu負(fù)異常（0.21～0.63）（圖7b，表2）。該樣品第三組鋯石的w（REE）=（486.92～1 340.52）×10-6，相對(duì)富集La（（2.28～88.56）×10-6）、Pr（（1.02～21.15）×10-6）、Nd（（6.76～88.40）×10-6）；具有弱的Ce正異常（1.18～8.14）和Eu負(fù)異常（0.22～0.53）（圖7b，表2）。與該樣品第一、二組鋯石相比，第三組鋯石相對(duì)富集P（（301.70～4 253.90）×10-6）、Y（（619.81～2 004.10）×10-6）、

Th+U（（339.29～732.26）×10-6）、Nb+Ta（（2.77～5.11）×10-6）、Pb*（（6.71～15.91）×10-6）（表2）。

此外，2個(gè)樣品的第一、二組鋯石與巖漿鋯石的稀土配分模式一致（圖7），而第三組鋯石與典型熱液成因鋯石微量元素特征一致。綜合上述鋯石形態(tài)、結(jié)構(gòu)和微量元素特征，2個(gè)樣品的第一、二組鋯石應(yīng)屬于巖漿成因鋯石，而第三組鋯石應(yīng)屬于熱液成因鋯石。

5 討論

5.1 成礦時(shí)代

本次研究的2個(gè)樣品的第一組鋯石為巖漿鋯石，獲得206Pb/238U年齡分別為（185±4） Ma（B39）和（195±3） Ma（B43）（圖6a、b）。這2個(gè)鋯石年齡與區(qū)內(nèi)202～192 Ma和約186 Ma巖漿巖時(shí)間一致，指示它們可能是巖漿或熱液侵位過程中捕獲的鋯石。2個(gè)樣品第二組鋯石同屬于巖漿鋯石（圖8a—d），獲得的206Pb/238U年齡分別為（175±2） Ma （圖6a）和（172±1） Ma （圖6b）?？紤]到它們的年齡與第三組熱液鋯石年齡一致，本文認(rèn)為它們是巖漿-熱液作用過程中的巖漿階段結(jié)晶的鋯石，為繼承鋯石，并與上述的區(qū)內(nèi)同期花崗巖（如五道溜河、乃至溝和黃泥河巖體）和眾多脈巖的侵位年齡一致（178～171 Ma）。

2個(gè)樣品第三組鋯石獲得的206Pb/238U年齡分別為（176±2） Ma （圖6a）和（173±2） Ma （圖6b）?？紤]到它們?cè)诰w形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、微量元素組成等方面與前2組巖漿鋯石存在顯著差異，并與典型的熱液改造或新結(jié)晶鋯石特征一致，本文認(rèn)為它們是在巖漿-熱液作用過程中被熱液徹底改造的（圖5a和8a—d，B39-15）或在熱液體系內(nèi)新結(jié)晶的鋯石（圖5b，B43-8），統(tǒng)一稱為熱液鋯石。同時(shí)，本次獲得熱液鋯石U-Pb年齡（176～173 Ma）與前人獲得該礦床含礦黃鐵礦Rb-Sr等時(shí)限年齡（（176.4±2.2） Ma）一致，并早于切割礦體的流紋斑巖（（171±1 Ma））。為此，本次研究的熱液鋯石的U-Pb年齡176～173 Ma可以代表成礦年齡，即成礦作用發(fā)生在中侏羅世，并與區(qū)內(nèi)大規(guī)模金成礦作用時(shí)間一致（178～170 Ma）。

5.2 巖漿-熱液作用過程

長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)眾多金礦床屬于中溫?zé)嵋航鸬V床，成礦與同期巖漿作用關(guān)系密切。然而，巖漿作用與金成礦之間成因關(guān)系如何，整個(gè)巖漿-熱液作用過程缺乏精細(xì)的刻畫。本次研究的2個(gè)樣品第二組鋯石在晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、U-Pb年齡、微量元素組成（圖8e、f）等方面均與同期花崗巖（五道溜河和乃至溝巖體）中鋯石的特征一致，暗示著它們是同源巖漿的產(chǎn)物。2個(gè)樣品第三組鋯石為改造或新結(jié)晶的熱液鋯石。因此，以上2組鋯石的微量元素組成可示蹤巖漿-熱液過程中的物理化學(xué)變化。

與第二組鋯石相比，第三組鋯石具有相對(duì)高的w（Y）和Y/Ho值，且具有明顯高于球粒隕石的Y/Ho值（28）（表2和圖8e）。Y和Ho的分餾主要受控于熱液流體化學(xué)組成，具有較高的w（Y）和Y/Ho值的鋯石常與花崗質(zhì)巖漿起源的富P、Ti的熱液流體相關(guān)。因此，第三組鋯石所具有的高w（Y）、高Y/Ho值特征指示晚階段花崗質(zhì)熔體與富P、Ti的熱液流體共存。研究表明，不相容元素（如Hf， Th， U， REE， Nb， Ta， Y， P等）更傾向于進(jìn)入到晚階段巖漿或熱液流體中。從第二組鋯石到第三組鋯石，w（Hf）與Th/U值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)、與Yb/Gd值呈現(xiàn)正相關(guān)的演化趨勢(shì)（圖9a、b），指示巖漿經(jīng)歷了逐步的冷卻和分異作用；同時(shí)隨著w（Hf）增加，P、Y、∑LREE、Nb、Ta、Th、U、Pb*等元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步升高（圖9c-i）， 指示不相容元素在巖漿分異，以及向熱液演化過程中逐步進(jìn)入熱液流體相。

Ce和Eu的異常可以用于判別巖漿-熱液的氧化還原狀態(tài)，較高的Ce/Ce*值和Eu/Eu*值對(duì)應(yīng)高氧逸度。2個(gè)樣品第二組鋯石具有較高的Ce正異常（2.70～168.77，平均值為69.08）和Eu負(fù)異常（0.21～0.63，平均值為0.42），而2個(gè)樣品第三組鋯石具有較低的Ce正異常（1.18～8.14，平均值為3.66）和Eu負(fù)異常（0.12～0.53，平均值為0.33）（表2和圖8f）；因此，第二組鋯石指示巖漿是高氧逸度的，而第三組鋯石指示熱液流體是低氧逸度的。區(qū)內(nèi)同期花崗巖（五道溜河和乃至溝巖體）中存在大量黑云母和角閃石等含水礦物，以及磁鐵礦和榍石等副礦物，具有較高的鋯石飽和溫度（696～784 ℃），同樣指示花崗質(zhì)巖漿在演化早期是高溫、高氧逸度、高H2O和揮發(fā)組分的巖漿。區(qū)內(nèi)金礦床與同期基性脈巖密切相關(guān)，且成礦流體均富CO2，指示成礦過程中幔源巖漿可能提供了大量的CO2流體以及Au、S等。而高溫、高氧逸度可以阻止硫化物在早階段巖漿中結(jié)晶；使Au、S、Fe等組分，以及不相容元素（如Y、LREE、Nb、Ta、Th和U）在晚階段或熱液流體中富集，并形成初始成礦流體。成礦流體沿著斷裂向上運(yùn)移，伴隨強(qiáng)烈水巖反應(yīng)，以及溫度、壓力、氧逸度的降低，致使含礦流體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，溶解度降低，導(dǎo)致含礦流體中的金、黃鐵礦、閃鋅礦等硫化物以及脈石礦物（石英）的大量沉淀，沿著裂隙或角礫空隙填充，最終形成金礦床。

若從區(qū)域成礦背景、礦床地質(zhì)、元素地球化學(xué)、成礦流體和成巖成礦年代學(xué)等角度綜合分析，或許上述地質(zhì)過程是夾皮溝礦集區(qū)大規(guī)模金成礦的根源。

6 結(jié)論

本文通過對(duì)夾皮溝礦集區(qū)中的冰湖溝金礦床系統(tǒng)的礦床地質(zhì)、巖相學(xué)、鋯石U-Pb定年和微量元素分析等工作，并結(jié)合區(qū)域研究成果，初步得出以下主要認(rèn)識(shí)：

1）根據(jù)鋯石的晶體形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微量元素組成特點(diǎn)，可將熱液膠結(jié)角礫巖和角礫狀礦石膠結(jié)物中鋯石劃分為捕獲鋯石（第一組195～185 Ma）、繼承鋯石（第二組175～172 Ma）和熱液鋯石（第三組176～173 Ma）。

2）結(jié)合已有年代學(xué)成果，熱液鋯石（第三組）的U-Pb年齡指示成礦作用發(fā)生在中侏羅世。

3）鋯石的微量元素組成揭示，復(fù)雜的巖漿-熱液作用是該礦床形成的關(guān)鍵。由于巖漿具有高溫、高氧逸度、富揮發(fā)組分，抑制了硫化物在其演化早階段結(jié)晶，使得Au、S、Fe，以及不相容元素在晚階段巖漿/熱液流體中富集，形成初始含礦流體。在向上運(yùn)移過程中，強(qiáng)烈的水巖反應(yīng)，以及溫壓和氧逸度的降低，致使含礦流體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，金和硫化物大量沉淀，最終形成金礦床。

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