摘要：黑龍江省老柞山金礦床是一座位于佳木斯地塊中北部的大型巖金礦床，礦體與矽卡巖關(guān)系密切，主要賦存在花崗閃長巖與麻山群的接觸構(gòu)造帶以及北西向、北西西向張性斷裂等控礦構(gòu)造內(nèi)。礦床地質(zhì)、巖相學(xué)、鋯石U-Pb同位素年代學(xué)、巖石地球化學(xué)特征研究結(jié)果揭示：老柞山金礦床發(fā)育華力西期中二疊世晚期矽卡巖型礦化+燕山期熱液型礦化兩期疊加成礦，與主成礦期矽卡巖型金成礦作用密切相關(guān)的巖漿熱事件為花崗閃長巖，成巖時代為（262.6±3.9） Ma；礦區(qū)華力西期花崗閃長巖地球化學(xué)特征表現(xiàn)為屬弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系，具有較高的w（SiO2），低Mg#值，貧MgO，富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強元素和重稀土元素，表現(xiàn)出I型花崗巖特征，巖漿源區(qū)起源于地殼物質(zhì)的部分熔融。綜合研究認為，老柞山金礦床矽卡巖型礦化和巖漿作用發(fā)生于由洋陸俯沖消減向陸陸碰撞的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期，花崗閃長巖是地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：老柞山金礦床；花崗閃長巖；鋯石U-Pb年代學(xué)；地球化學(xué)；成礦作用；巖石成因

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20210405

中圖分類號：P597; P611; P581

文獻標志碼：A

Abstract： Laozuoshan gold deposit in Heilongjiang Province is a largescale gold deposit located in the northcentral part of Jiamusi block， XingMeng orogenic belt. The ore bodies are closely related to skarn， and hosted in the contacting belt between granodiorite and calcium marble and gneiss schist of Mashan Group， as well as in the orecontrolling structures such as the NW and NWWtrending extensional fractures. The studies of deposit geology， petrography， zircon U-Pb isotope chronology and geochemical characteristics reveal that Laozuoshan gold deposit develops two superimposed mineralization stages， including the skarntype mineralization in late Middle Permian of Variscan and the hydrothermal mineralization in Yanshan Peried. The skarntype mineralization during the main metallogenic period is closely related to the granodiorite， and its diagenetic age is （262.6±3.9） Ma. The Variscan granodiorite in this deposit is a kind of weak peraluminous and high potassium calcalkaline rock series， characterized by high w（SiO2）， low Mg# value and MgO， with features of enrichment of large ion lithophile elements and light rare earth elements， while depletion of high field strength elements and heavy rare earth elements， showing the characteristics of Itype granite， and the magma source originates from partial melting of crustal materials. The comprehensive studies show that the Variscan skarntype mineralization and magmatism occurred during the transition period of the tectonic regime from oceancontinent subduction to continental collision， and the granodiorite is the product of partial melting of crustal materials.

Key words： Laozuoshan gold deposit; granodiorite; zircon U-Pb chronology; geochemistry; metallogenesis; petrogenesis

0 引言

佳木斯地塊內(nèi)發(fā)育加里東期、華力西期、燕山期等多期成礦系統(tǒng)，疊加成礦作用造成了該區(qū)成礦機制的復(fù)雜性，區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)多處中大型巖金礦床。老柞山金礦床位于佳木斯地塊的中北部，隸屬黑龍江省重要金多金屬成礦帶。圍繞老柞山金礦床地質(zhì)特征、礦床成因、成巖成礦時代、成礦模式、成礦規(guī)律等，前人開展了大量的工作，取得了較為豐碩的成果，但在認識上存在諸多分歧。在礦床成因方面，曾先后提出過造山型中深成金礦床、混合巖化交代-再生巖漿熱液型金礦床、矽卡巖-熱液脈型等觀點。有關(guān)礦區(qū)華力西期花崗巖成巖年齡也存在較大爭議：黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查局七零一隊獲得K-Ar年齡為（371±28） Ma；周喜文等則認為礦區(qū)華力西期花崗巖存在兩期作用，早期黑云母花崗巖K-Ar測年為371～284 Ma，晚期白崗質(zhì)花崗巖K-Ar測年為264～218 Ma。近期Bai Chenglin等測得東、中礦帶花崗閃長巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為264.6 Ma。此外，前人在研究的過程中，在礦區(qū)存在兩期巖漿活動且和成礦作用關(guān)系密切等內(nèi)容上達成了一定共識，但是成礦作用與哪期巖漿作用最為密切、成巖成礦動力學(xué)背景尚不確定。因此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，對老柞山礦床地質(zhì)特征進行了系統(tǒng)梳理，對與成礦作用密切的花崗閃長巖開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年，全巖主、微量元素分析，結(jié)合前人的研究成果，探討礦床成因、巖漿起源和成巖成礦動力學(xué)背景，以期為深入揭示該區(qū)疊加復(fù)合成礦提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

佳木斯地塊（圖1）位于中亞造山帶東段，經(jīng)歷了西伯利亞克拉通、華北克拉通以及太平洋板塊三大板塊構(gòu)造域的疊加地質(zhì)作用，古生代受到古亞洲洋構(gòu)造域的影響，中生代經(jīng)歷了古太平洋構(gòu)造域的疊加改造，構(gòu)造演化復(fù)雜多樣。地塊周邊以斷裂為界，包括西側(cè)的牡丹江斷裂、南側(cè)的敦化—密山斷裂、東側(cè)的同江—當壁斷裂等。區(qū)內(nèi)發(fā)育興東巖群、

麻山群、黑龍江巖群、馬家街群變質(zhì)雜巖，早古生代花崗巖和晚古生代—中生代花崗質(zhì)巖體（圖1）。其中：

興東巖群主體巖系經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)作用，并遭受了一定程度的混合巖化;

麻山群由一套高角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)的孔茲巖系組成，最近的測年研究顯示，麻山群變質(zhì)巖在500 Ma 左右發(fā)生了晚泛非期高級變質(zhì)事件;黑龍江巖群是一套經(jīng)藍片巖相-綠簾角閃巖相-綠片巖相變質(zhì)作用形成的蛇綠構(gòu)造混雜巖;馬家街群是一套富鋁富碳的變質(zhì)巖系。區(qū)域上巖漿作用強烈，新元古代—新近紀巖漿作用均有發(fā)育，其中早古生代花崗巖為泛非期構(gòu)造-巖漿作用的產(chǎn)物，與約500 Ma麻粒巖變質(zhì)密切伴生，晚古生代和早中生代巖漿作用與古亞洲洋的閉合及環(huán)太平洋的增生與轉(zhuǎn)換密切相關(guān)，晚中生代的巖漿作用則明顯與太平洋板塊的俯沖有關(guān)。

據(jù)文獻修編。

2 礦床地質(zhì)特征

老柞山金礦床位于佳木斯地塊中北部（圖1），由東礦帶、中礦帶和西礦帶組成，3個礦帶呈近北西向等間距分布（圖2）。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育早古生代麻山群，晚古生代華力西期花崗閃長巖（264～218 Ma）大面積出露，中生代燕山期閃長玢巖等（123～98 Ma）呈巖柱、巖脈產(chǎn)出。礦區(qū)構(gòu)造主要包括北西、北西西以及北東向3組斷裂，其中北西、北西西向斷裂為控礦斷裂。

野外地質(zhì)特征和室內(nèi)綜合研究揭示以下內(nèi)容。1）東、中礦帶矽卡巖型金礦化發(fā)育在華力西期花崗閃長巖與麻山群變質(zhì)巖接觸帶內(nèi)，受控于北西—北西西向構(gòu)造斷裂體系，礦體類型主要為硫化物石英脈型。圍巖蝕變類型以濕矽卡巖化（陽起石+綠簾石+綠泥石+石英）、絹英巖化、硅化為主，其次是碳酸鹽化，可見少量的干矽卡巖化礦物，多呈殘留狀產(chǎn)在濕矽卡巖內(nèi)部。礦石礦物主要為磁鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等（圖3），其中毒砂為主要的載金礦物。脈石礦物有石榴石、綠簾石、綠泥石、黑云母、石英和方解石。2）西礦帶熱液型礦化和燕山期閃長玢巖等中酸性巖脈密切伴生，賦礦圍巖主要為花崗閃長斑巖、閃長巖、閃長玢巖等，礦體受控于北西、北西西向斷裂構(gòu)造，礦體類型均為含硫化物蝕變巖型礦體，礦體形態(tài)均為脈狀。圍巖蝕變類型主要包括鉀化、綠泥石化、絹英巖化和硅化。礦石礦物以磁鐵礦、毒砂、黃銅礦和黃鐵礦為主（圖3）。脈石礦物以鉀長石、絹云母、石英、方解石為主，可見少量綠泥石和綠簾石。

根據(jù)上述礦床地質(zhì)特征研究結(jié)果，確定老柞山金礦床發(fā)育華力西期中二疊世晚期矽卡巖型礦化+燕山期熱液型礦化兩期礦化。

主成礦期矽卡巖型礦化期劃分為5個階段。第Ⅰ階段為早期矽卡巖階段，主要形成大量石榴石、透輝石等無水硅酸鹽礦物；第Ⅱ階段為晚期矽卡巖階段，主要為綠簾石+陽起石等濕矽卡巖化蝕變礦物組合；第Ⅲ階段進入早期石英硫化物階段，該階段開始出現(xiàn)大量石英、磁黃鐵礦、毒砂等，同時開始伴有自然金的出現(xiàn)；第Ⅳ階段為晚期石英硫化物階段，形成淺灰色石英、黃銅礦和少量方鉛礦、閃鋅礦等；第Ⅴ階段為石英-方解石階段，以出現(xiàn)大量灰色石英、方解石為特征。

3 實驗樣品和實驗方法

實驗樣品來自于礦區(qū)大規(guī)模矽卡巖作用有關(guān)的花崗閃長巖，呈巖基狀侵入到麻山群，主要為中細粒黑云母花崗閃長巖，是東、中礦帶主要的賦礦圍巖，普遍發(fā)生了綠泥石化、硅化等（圖4）。巖石新鮮面呈灰白色，中細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物有斜長石（體積分數(shù)約45%）、石英（體積分數(shù)約25%）、微斜長石（體積分數(shù)約10%）和黑云母（體積分數(shù)約15%），其他（體積分數(shù)約5%）。其中：斜長石自形—半自形板柱狀結(jié)構(gòu)，表面發(fā)育絹云母化；石英裂隙發(fā)育，裂隙內(nèi)充填絹云母等礦物；微斜長石表面發(fā)育絹云母化和高嶺土化；

黑云母呈片狀，棕褐色，一組極完全解理。

鋯石單礦物分離、挑選采用常規(guī)方法在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成，制靶、透反射及陰極發(fā)光拍照在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所離子探針實驗室完成，LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗完成。上述實驗過程和操作流程詳見參考文獻。實驗數(shù)據(jù)結(jié)果列于表1。

樣品主量元素測試在廊坊測試中心X熒光光譜（XRF）實驗室完成，具體操作流程參考文獻；微量元素分析測試在吉林大學(xué)測試中心完成，通過Aglient 7500a等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定分析。測定過程中使用的標準物質(zhì)為BHVO-2、BCR-2、GBw07103、GBw07104，測試分析精度一般優(yōu)于5%。制樣方法詳見參考文獻。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)

對花崗閃長巖鋯石進行了21個點的U-Pb年齡測試，測點年齡可分為2組。第一組鋯石由19個測點組成，測點年齡分布于287～249 Ma之間，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（262.6±3.9） Ma。鋯石CL圖像特征顯示出3種類型：1）自形長柱狀鋯石（圖5中D12、D13、D14、D16、D20、D21），鋯石粒徑在80～150 μm之間，發(fā)育清晰的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，Th/U值為0.21～0.53，以上特征表明這些鋯石均為巖漿成因鋯石；2）不規(guī)則狀或渾圓狀鋯石（圖5中D2、D4、D15、D18、D19），具有面形和扇形分帶特征，偶見邊部發(fā)育溶蝕結(jié)構(gòu)，鋯石粒徑在100 μm左右，Th/U值為0.30～0.42；3）渾圓狀或短柱狀鋯石（圖5中D1、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11），條帶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)較弱，邊部常見溶蝕結(jié)構(gòu)，核部顏色較淺，鋯石粒徑為90～110 μm，Th/U值為0.27～0.97。以上3種類型鋯石測點的207Pb/235U值和206Pb/238U值幾乎皆在諧和線上及其附近（圖6），僅2個測點的207Pb/235U值和206Pb/238值遠離諧和線，推測受到放射性成因鉛的影響。第二組為較老的2個年齡測點，測點年齡分別為362、377 Ma。不規(guī)則鋯石發(fā)育條帶結(jié)構(gòu)（圖5中D17），短柱狀鋯石發(fā)育微弱的條帶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖5中D3）。鋯石粒徑為100～110 μm，Th/U值為0.32和0.60。該組鋯石測點的207Pb/235U值和206Pb/238值皆遠離諧和線（圖6），推測可能是區(qū)域上華力西期巖漿活動引起的。

4.2 巖石地球化學(xué)

主量元素分析結(jié)果（表2）顯示：w（SiO2）為67.67％～70.02％，w（Al2O3）為14.38％～15.73％，w（TiO2）為0.43％～0.52％，w（CaO）為2.29％～3.05％，w（Na2O）為3.35％～3.88％，w（K2O）為3.17％～4.48％，低Mg#值（28～38），貧MgO（w（MgO）為0.67％～0.79％）。w（K2O）-w（SiO2）巖石系列分類圖（圖7a）顯示屬高鉀鈣堿性系列，w（K2O）-w（Na2O）巖石系列分類圖則表現(xiàn)為鉀質(zhì)巖系（圖7b）。樣品A/CNK值為0.99～1.07，A/NK值為1.39～1.58，為弱過鋁質(zhì)巖石。

球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖（圖8a）顯示：輕稀土富集、重稀土相對虧損、基本上無Eu異常，稀土元素總量較大，w（ΣREE）為（104.7～320.6）×10-6，輕重稀土元素分餾較明顯，比值為13.1～28.4。由原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖8b）可以看出，富集Rb、Ba、La、Zr、Hf、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti等元素。

5 討論

5.1 礦床成因

礦床地質(zhì)特征顯示：東、中礦帶矽卡巖型金礦化發(fā)育在華力西期花崗閃長巖與麻山群變質(zhì)巖接觸帶內(nèi)，受控于北西—北西西向構(gòu)造斷裂體系，礦體類型主要為硫化物石英脈型，成礦與矽卡巖密切伴生，成因類型表現(xiàn)為矽卡巖型（鐵）金礦床。西礦帶熱液型礦化和燕山期閃長玢巖等中酸性巖脈密切伴生，賦

圖7 老柞山金礦區(qū)花崗閃長巖w（K2O）-w（SiO2）（a）及w（K2O） -w（Na2O）（b）圖解

Fig.7 w（K2O）-w（SiO2） （a） and w（K2O）-w（Na2O） （b） diagrams for the granodiorite from Laozuoshan gold deposit

圖8 老柞山金礦區(qū)花崗閃長巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖（a）和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（b）

Fig.8 Chondritenormalized REE patterns （a） and primitive mantlenormalized trace element spidergram （b） of the granodiorite from Laozuoshan gold deposit

礦圍巖主要為閃長玢巖、花崗閃長斑巖等，礦體受控于北西、北西西向斷裂構(gòu)造，礦體類型均為含硫化物蝕變巖型礦體，成因類型表現(xiàn)為熱液脈型金銅礦床。其中，矽卡巖型礦化期分為5個階段，先后經(jīng)歷早期矽卡巖階段、晚期矽卡巖階段、早期石英硫化物階段、晚期石英硫化物階段和石英-方解石階段。成礦流體氣相成分以CO2-CH4-H2O為主，具有巖漿熱液流體屬性，成礦晚階段有大氣水的加入，整體與國內(nèi)典型矽卡巖型金礦床的成礦特征基本一致。

本次實驗樣品花崗閃長巖獲得2組測點年齡，包括一組諧和年齡（（262.6±3.9） Ma）和一組不諧和年齡（362、377 Ma）。諧和年齡的鋯石CL圖像特征和測點數(shù)據(jù)均表現(xiàn)出巖漿成因鋯石的特征，可以代表花崗閃長巖的形成年齡；不諧和年齡測點僅2個，偏離諧和線，可能受到了區(qū)域上早華力西期構(gòu)造運動的影響。Bai Chenglin等測得東、中礦帶花崗閃長巖的就位年齡為264.6 Ma，獲得中礦帶閃長巖和西礦帶花崗閃長斑巖鋯石測試年齡分別為（103.2±1） 和（104.6±1.8） Ma。有關(guān)老柞山金礦成礦年代學(xué)研究揭示，周喜文等測得東、中礦帶礦石礦物毒砂和磁黃鐵礦Rb-Sr同位素等時線年齡為（239±34） Ma，薛明軒獲得矽卡巖成礦體系的輝鉬礦Re-Os同位素年齡為（256.0±1.3） Ma，成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)均與本次獲得的礦區(qū)花崗閃長巖成巖年齡（（262.6±3.9） Ma）表現(xiàn)出一致性。前人獲得西礦帶39Ar-40Ar成礦年齡為（108.8±0.7） Ma，與Bai Chenglin等獲得的東、中礦帶閃長巖年齡（（103.2±1.0） Ma）及西礦帶花崗閃長斑巖年齡（（104.6±1.8） Ma）基本一致，進一步證明礦區(qū)閃長巖（（103.2±1.0） Ma）和花崗閃長斑巖（（104.6±1.8） Ma）與銅金礦化作用密切。

綜上所述，確定老柞山金礦床發(fā)育華力西期中二疊世晚期矽卡巖型礦化+燕山期熱液型礦化兩期礦化，是一座與華力西期中二疊世晚期巖漿活動密切相關(guān)的矽卡巖型金礦床，后期受到燕山期熱液活動疊加成礦。

5.2 華力西期巖漿起源

本次研究樣品為弱鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石系列，A/CNK值為0.99～1.07，A/NK值為1.39～1.58，礦物組成上未見富鋁礦物出現(xiàn)，w（Al2O3）、w（P2O5）與w（SiO2）呈現(xiàn)出線性負相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)出I型花崗巖特征。一般認為，弱過鋁質(zhì)I型花崗質(zhì)巖漿來源主要有兩種模式：1）地殼物質(zhì)的部分熔融；2）幔源巖漿的結(jié)晶分異。本次實驗樣品具有較高的w（SiO2）（67.67％～70.02％），低Mg#值（28～38），貧w（MgO）（w（MgO）為0.67%～0.79%），與幔源巖漿的結(jié)晶分異特征不符，應(yīng)起源于地殼物質(zhì)的部分熔融。此外，礦區(qū)華力西期花崗閃長巖地球化學(xué)特征表現(xiàn)為富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強元素和重稀土元素，也與地殼部分熔融形成的花崗質(zhì)巖相似。

綜合所述，認為礦區(qū)華力西期花崗閃長巖呈現(xiàn)弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性I型花崗巖特點，巖漿源區(qū)應(yīng)起源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

5.3 華力西期成巖成礦地球動力學(xué)背景

佳木斯地塊構(gòu)造演化史的研究顯示，表征洋殼板塊俯沖作用的黑龍江巖群高壓藍片巖相變質(zhì)作用發(fā)生在300～280 Ma之間。而佳木斯地塊大面積發(fā)育的花崗巖的年齡較其僅略顯年輕，如錦山地區(qū)的擇林巖體（（259±3） Ma）、樺南地區(qū)的駝腰子巖體（（276±3） Ma）、美作巖體（（259.0±3.6） Ma）、勃利地區(qū)的青山巖體（（270±4） Ma）以及吉林大玉山巖體（（248±4） Ma）等，推測花崗質(zhì)巖石可能形成于洋殼俯沖高壓變質(zhì)作用之后，二者是同一構(gòu)造事件不同演化階段的產(chǎn)物。同時，前人研究成果顯示，絕大多數(shù)花崗巖為高鉀鈣堿性I型，相關(guān)構(gòu)造環(huán)境判別圖解中投影在火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖區(qū)，認為佳木斯地塊二疊紀花崗巖形成于活動大陸邊緣環(huán)境，其動力學(xué)機制可能與古亞洲洋板塊的俯沖密切相關(guān)。

礦區(qū)花崗閃長巖成巖于中二疊世晚期（262 Ma），巖漿起源于地殼物質(zhì)的部分熔融，屬于亞鋁質(zhì)-弱鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石，富集輕稀土元素和大離子親石元素，富SiO2、K2O，相對貧鐵、鎂、鈣，虧損重稀土元素和高場強元素，呈現(xiàn)出島弧或活動大陸邊緣花崗巖特征，和區(qū)域上二疊紀花崗巖成巖時代相近、巖石地球化學(xué)特征相似，可能與古亞洲洋板塊的演化歷史密切相關(guān)。在w（Ta）-w（Yb）構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖9a）中，巖石樣品落入火山弧花崗巖區(qū)域，也佐證了巖漿作用發(fā)生于島弧或活動大陸邊緣環(huán)境。同時，R2-R1構(gòu)造圖解（圖9b）中，巖石樣品落入板塊碰撞前區(qū)域與同碰撞區(qū)域的過渡區(qū)域，暗示礦區(qū)華力西期中二疊世矽卡巖型礦化和巖漿作用可能發(fā)生于由洋陸俯沖消減向陸陸碰撞的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期。

6 結(jié)論

1）老柞山金礦床發(fā)育華力西期中二疊世晚期矽卡巖型礦化+燕山期熱液型礦化兩期礦化，是一座與華力西期中二疊世晚期巖漿活動密切相關(guān)的矽卡巖型金礦床，后期受到燕山期熱液活動疊加成礦。

2）礦區(qū)華力西期花崗閃長巖地球化學(xué)特征表現(xiàn)為屬弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系，具有較高的w（SiO2），低Mg#值，貧MgO，富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強元素和重稀土元素，表現(xiàn)出I型花崗巖特征，巖漿源區(qū)應(yīng)起源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

3）礦區(qū)華力西期中二疊世矽卡巖型礦化和巖漿作用發(fā)生于由洋陸俯沖消減向陸陸碰撞的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換期，花崗閃長巖是地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

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