摘要:
高家店巖體地處華北克拉通北緣冀東地區(qū),為早燕山期侵入的復式巖基,巖石類型主要包括閃長巖、石英正長巖、花崗巖及其間的過渡類型。巖體內(nèi)部賦存有高家店熱液脈型金礦床,花崗巖和閃長巖是金礦的主要賦礦圍巖。為精確厘定高家店巖體侵入期次,以高家店巖體為研究對象,采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年方法對高家店巖體4件巖石樣品進行鋯石年代學研究和鋯石微量元素測試。結(jié)果顯示:石英正長巖結(jié)晶年齡為(197.4±1.9)Ma,肉紅色黑云二長花崗巖結(jié)晶年齡為(176.7±1.2)Ma,灰白色黑云二長花崗巖結(jié)晶年齡為(175.8±1.7)Ma,閃長玢巖結(jié)晶年齡為(175.3±1.9)Ma,表明高家店巖體的侵入時代為早—中侏羅世;花崗巖內(nèi)見有閃長巖暗色包體,說明巖體可能為殼-?;旌铣梢?,形成于伸展構(gòu)造背景下;所有樣品鋯石微量元素均表現(xiàn)出左傾稀土元素配分模式,具有較強的Ce正異常和不同程度的Eu負異常,鋯石飽和溫度介于682~824 ℃之間,代表了巖漿形成的初始溫度;巖漿具有隨時間的演化溫度逐漸降低的特征,與區(qū)域巖漿鋯石具有相同的配分模式和結(jié)晶溫度范圍,鋯石Ce4+/Ce3+值較高,代表了相對較高的氧逸度,暗示高家店巖體較強的成礦潛力,尤其黑云二長花崗巖更為突出。
關(guān)鍵詞:
高家店金礦床;熱液脈型;鋯石U-Pb定年;鋯石微量元素;氧逸度;地球化學;高家店巖體;冀東
doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20230144
中圖分類號:P595;P588.1
文獻標志碼:A
Zircon Chronology and Trace Element Geochemical Characteristics and Their Geological Significance of Gaojiadian Pluton in Eastern Hebei Province, China
Yang Aixue, Lü Shui, Xu Man, Wei Wenguo, Liu Hailong,Wu Zaizhong, An Mengying
The Fifth Geological Brigade of Hebei Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration (Hebei Marine Geological Environment Survey Centre), Tangshan 063000, Hebei, China
Abstract:
The Gaojiadian pluton, located in the eastern Hebei Province on the northern margin of the North China craton, is a composite batholith that intruded during the early Yanshan period. It primary rock types include diorite, syenite, granite, with transitional varieties present. The pluton hosts hydrothermal vein-type gold deposits, primarily found in granite and diorite.To accurately determine the invasion period of the Gaojiadian pluton, four rock samples were analyzed by zircon chronology and trace element characteristics using LA-ICP-MS zircon U-Pb dating. The results indicate crystallization age of (197.4±1.9) Ma for quartz syenite, (176.7±1.2) Ma for fleshy-red biotite monzonitic granite, (175.8±1.7) Ma for gray-white biotite monzonitic granite, and (175.3±1.9) Ma for diorite-porphyrite, suggesting an intrusion age from the Early to Middle Jurassic. Dark diorite enclaves within the granite imply a mixed crust-mantle origin formed in an extensional tectonic setting. Zircon trace elements of all samples exhibit a left-leaning rare earth partitioning pattern with strong Ce positive anomalies and varying degrees of Eu negative anomalies. The zircon saturation temperature ranges from 682 to 824 ℃, representing the initial magma formation temperature. The magma exhibited a gradual cooling trend over evolutionary time and shares a similar partitioning pattern and crystallization temperature range with regional magmatic zircons. The high Ce4+/Ce3+ values of zircon represent relatively high oxygen fugacity, revealing the stronger mineralization potential of the Gaojiadian pluton, especially in the biotite monzonitic granite.
Key words:
Gaojiadian gold deposits;hydrothermal vein type;zircon U-Pb age dating;zircon trace elements;oxygen fugacity;geochemistry;Gaojiadian pluton;eastern Hebei Province
0"引言
位于古亞洲洋與濱太平洋構(gòu)造域疊加地帶的冀東地區(qū)是我國重要的金礦富集區(qū)[1-7],巖漿活動及成礦作用發(fā)育。冀東地區(qū)金礦多分布于侏羅紀侵入體周邊、內(nèi)部及侵入體與圍巖的內(nèi)外接觸帶中,前人研究認為冀東地區(qū)金成礦作用與侏羅紀的巖漿侵入活動關(guān)系最為密切,侏羅紀被前人認為是主要成礦期[2-8],例如金廠峪金礦床的形成與青山口巖體有關(guān)[3],峪耳崖金礦床的形成與峪耳崖巖體有關(guān)[1,4],高家店金礦床的形成與高家店巖體有關(guān)[5],鏵尖金礦床的形成與牛心山巖體有關(guān)[6-7]等。研究[3,5-6,8]表明,確定巖漿活動期次對于區(qū)域巖漿演化、成礦規(guī)律總結(jié)和成礦預測具有重要的意義。
高家店巖體由多種巖石類型組成,包括閃長巖、石英正長巖、花崗巖及其過渡類型等。巖體內(nèi)部賦存有高家店金礦床(包括高家店金礦段、麻家峪金礦段及靴脫崖金礦段3個礦段)[9],野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)金礦化與花崗巖和閃長巖具有明顯的時空關(guān)系,但目前還缺乏直接賦礦圍巖的形成時代,且對整個高家店巖體巖漿侵入期次及金成礦潛力的研究也十分薄弱。對于高家店巖體的形成時代:楊付領(lǐng)[8]對1件石英閃長巖樣品進行了鋯石U-Pb定年,測得其加權(quán)平均年齡為(170.5±1.8)Ma,代表了該巖體石英閃長巖的結(jié)晶年齡為中侏羅世;尹業(yè)長等[5]對1件黑云母閃長巖樣品進行了鋯石U-Pb定年,測得其形成于198.8 Ma,認為高家店黑云母閃長巖形成時代為早侏羅世。但高家店巖體為多次侵入的復式巖體,巖石種類多樣,石英閃長巖和黑云母閃長巖樣品的年齡僅代表其相應樣品巖石的結(jié)晶年齡,很難代表其他巖石類型甚至整個巖體的形成年齡,各期次巖石的侵入順序不明確。精確厘定成巖時代、侵入順序是探討區(qū)域構(gòu)造、巖漿侵入活動對成礦作用的影響,以及研究成礦規(guī)律的基礎(chǔ)和前提。本文通過對高家店巖體不同巖石類型樣品進行 LA-ICP-MS 鋯石精確定年和鋯石微量元素測試,結(jié)合前人研究成果,以確定高家店巖體不同巖石類型侵位期次、成巖時代、成巖作用及形成的構(gòu)造背景,并利用巖漿氧逸度探討巖體金成礦潛力。
1"區(qū)域地質(zhì)概況
冀東地區(qū)位于華北克拉通北緣燕山造山帶東部,經(jīng)歷過太古宙—中生代多期次地質(zhì)演化過程,構(gòu)造變形劇烈,巖漿活動頻繁,成礦作用強烈,是我國重要的金礦聚集區(qū)(圖1)。冀東地區(qū)出露的地層有太古宙—古元古代變質(zhì)表殼巖和變質(zhì)深成巖,其為本區(qū)的結(jié)晶基底,中新元古界—中生界為上覆蓋層。其中:中新元古界為碳酸鹽巖-碎屑巖沉積建造;古生界(缺志留系泥盆系)巖性以海陸交互相、淺海相沉積巖為主,零星分布;中生界中—上侏羅統(tǒng)髫髻山組為一套由安山質(zhì)、流紋質(zhì)熔巖和安山質(zhì)、流紋質(zhì)凝灰?guī)r組成的火山-沉積巖系[1,17],主要分布于承德南部的壽王墳—寬城一帶中生代斷陷盆地中。區(qū)內(nèi)的褶皺構(gòu)造以近EW向的馬蘭峪復式背斜為主體,發(fā)育EW、NE、NNE、NW和 SN向等多組斷裂構(gòu)造,構(gòu)成本區(qū)基本構(gòu)造格架。這些斷裂控制了區(qū)域中生代巖漿巖的侵入和展布,對該區(qū)金成礦具有重要意義[14,18],為金成礦流體的運移和成礦物質(zhì)的沉淀富集提供了通道和場所。區(qū)內(nèi)巖漿活動具有多階段多期次的特點,以三疊紀和侏羅紀巖漿侵入活動為主(表1)。三疊紀以都山巖體為典型代表[11,19-20];侏羅紀巖體在全區(qū)廣泛分布,代表性的有肖營子、高家店、羅文峪、青山口、峪耳崖、牛心山等巖體[2-3,5,8,12,23-24,30],巖性以花崗巖為主,其次為二長巖、正長巖、閃長巖、石英閃長巖等,多呈巖基、巖株狀產(chǎn)出。
高家店巖體地處馬蘭峪復式背斜核部,北距NW向興隆—喜峰口—青龍區(qū)域性斷裂帶10 km(圖1)。高家店巖體是多次侵入的復式中酸性巖體,巖體南北長8.0 km,東西寬6.5 km,面積約52.0 km2,向NE方向有延伸,由多種巖性組成,主要包括角閃閃長巖、黑云母閃長巖、石英閃長巖、閃長玢巖、石英正長巖、黑云二長花崗巖和正長花崗巖等
(圖2),局部可見偉晶巖脈。其中:石英正長巖分布于巖體邊部,與太古宙遷西群斜長角閃片麻巖呈侵入接觸關(guān)系,向內(nèi)為閃長巖;花崗巖分布于內(nèi)側(cè)并向東北部有延伸(圖2)。在巖體中零星分布中新元古界石英砂巖、白云巖等捕虜體或殘留體。
在高家店巖體內(nèi)分布著高家店金礦床,金礦體賦存于花崗巖及閃長巖巖體中,多沿近SN向F1斷裂破碎帶分布。從金礦體的分布特征上看,高家店巖體與金礦的形成具有密切的關(guān)系。
2"測年樣品特征及測試方法
2.1"測年樣品特征
高家店巖體主要包括閃長巖、石英正長巖、花崗巖3種巖石類型及其過渡類型,其中花崗巖有肉紅色和灰白色兩種顏色。為了保證測試樣品的代表性,采取了石英正長巖(D18-3)、肉紅色黑云二長花崗巖(D36)、灰白色黑云二長花崗巖(D35)、閃長玢巖(D82)等各1件樣品開展鋯石 U-Pb 定年。
石英正長巖(D18-3) 采自巖體西側(cè)邊部,地理坐標118°08′08″E,40°16′17″N。巖石呈肉紅色,中細粒半自形結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物有鉀長石(約75%)、斜長石(約10%)、石英(約10%)和暗色礦物(<5%)(圖3a、b)。鉀長石多呈半自形板狀,屬條紋長石、微斜長石,格子雙晶發(fā)育,交代斜長石,輕微高嶺土化;斜長石呈半自形板狀,可見聚片雙晶,輕微高嶺土化、絹云母化,長石粒徑多為0.2~2.0 mm,少數(shù)介于2.0~3.0 mm之間;石英呈他形粒狀,粒徑一般為0.05~1.00 mm,填隙分布于長石粒間;暗色礦物呈片狀、長柱狀,粒徑為0.1~0.5 mm,綠泥石化、絹云母化,為黑云母和角閃石假象。副礦物主要有不透明礦物、鋯石和磷灰石,體積分數(shù)小于5%。
肉紅色黑云二長花崗巖(D36) 采自巖體南部,地理坐標118°10′38″E,40°14′46″N。巖石呈肉紅色,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由斑晶和基質(zhì)組成(圖3c、d)。斑晶有鉀長石(約5%)和石英(<5%),粒徑為5~10 mm不等。其中:鉀長石呈半自形寬板狀,交代斜長石,輕微高嶺土化、碳酸鹽化;石英呈半自形粒狀,無色透明?;|(zhì)主要有斜長石(約40%)、鉀長石(約20%)、石英(約20%)、黑云母(約10%)和角閃石(<5%),粒徑一般為2.0~5.0 mm,少數(shù)為0.2~2.0 mm。其中:斜長石呈半自形板狀,發(fā)育聚片雙晶,少數(shù)見環(huán)帶結(jié)構(gòu),高嶺土化、絹云母化、碳酸鹽化明顯;鉀長石和石英特征同斑晶;黑云母呈鱗片狀、葉片狀,強碳酸鹽化、白云母化;角閃石呈長柱狀,碳酸鹽化、白云母化呈角閃石假象。副礦物為不透明礦物、鋯石和磷灰石,體積分數(shù)小于5%。
灰白色黑云二長花崗巖(D35) 采自巖體南部,地理坐標118°10′46″E,40°14′33″N。巖石呈灰白色,似斑塊結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由斑晶和基質(zhì)組成(圖3e、f)。斑晶為鉀長石(約10%),半自形寬板狀、他形粒狀,粒徑為5~13 mm,屬條紋長石,交代斜長石,輕微高嶺土化、碳酸鹽化。基質(zhì)主要有斜長石(約40%)、鉀長石(約15%)、石英(約20%)、黑云母(約10%)和角閃石(<5%),粒徑多為2.0~5.0 mm,少數(shù)為0.2~2.0 mm不等。其中:斜長石呈半自形板狀,發(fā)育聚片雙晶,少數(shù)可見環(huán)帶結(jié)構(gòu),輕微高嶺土化、絹云母化、碳酸鹽化;鉀長石特征同似斑晶;石英呈他形粒狀,無色透明;黑云母呈片狀、葉片狀,具綠泥石化、碳酸鹽化、綠簾石化;角閃石呈半自形柱狀,碳酸鹽化明顯。副礦物為不透明礦物、鋯石、磷灰石和榍石,體積分數(shù)小于5%。
閃長玢巖(D82) 采自高家店金礦豎井1 153 m水平沿脈31線南27 m處,地理坐標118°11′34″E,40°15′07″N。巖石呈灰黑色,斑塊結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由斑晶和基質(zhì)組成(圖3g、h)。斑晶有斜長石(約5%)、角閃石(約2%)和黑云母(約1%),粒徑多為1~4 mm。其中:斜長石呈半自形板狀,發(fā)育聚片雙晶、環(huán)帶結(jié)構(gòu),具不均勻絹云母化、輕微黏土化,部分綠簾石化、碳酸鹽化;角閃石呈半自形柱狀、長柱狀,被黑云母交代;黑云母呈片狀、葉片狀,局部輕微綠泥石化、葡萄石化?;|(zhì)有斜長石(約65%)、角閃石(約20%)和黑云母(約5%),粒徑為0.1~1.0 mm,基質(zhì)礦物特征同斑晶。另含少量副礦物,為不透明礦物、鋯石、磷灰石、榍石,體積分數(shù)約為2%。
2.2"測試方法
鋯石單礦物挑選、鋯石靶的制備、透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所完成。首先,將采集的測年樣品依次采用顎式破碎機破碎、淘洗盤手工淘洗、永久性磁鐵強磁選、電磁分選儀電磁選和重液分選后在鏡下挑選;然后,用雙目鏡挑選出晶形完好的鋯石整齊排列后鑲嵌在樹脂靶上,將樹脂靶拋磨使正面鋯石表面全部裸露用超聲波清洗干凈;之后進行透射光、反射光和CL圖像的拍攝;最后,圈定合適的位置進行測試。
鋯石U-Pb年齡測試分析在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。質(zhì)譜儀采用美國Agilent公司 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)[31]。激光剝蝕采用NWR193UC型193 nm深紫外激光剝蝕進樣系統(tǒng)(elemental scientific lasers,LLC,美國)。鋯石GJ-1作為校正標樣,91500作為監(jiān)測標樣,以NIST 610 作為外標,同時91Zr作為內(nèi)標計算微量元素質(zhì)量分數(shù)。每隔10個樣品點分析2個GJ-1、2個91500、2個Plesovice[32-33]和1個NIST610,通常采集25 s的氣體空白,45 s的信號區(qū)間進行數(shù)據(jù)處理,按指數(shù)方程進行深度分餾校正[34],采用Iolite程序[34]完成數(shù)據(jù)處理工作。
3"鋯石U-Pb年代學及地球化學
3.1"鋯石U-Pb測試結(jié)果
高家店巖體中 4 件巖石樣品的分析數(shù)據(jù)結(jié)果見表2,其鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和U-Pb諧和圖分別見圖 4、圖5。采用206Pb/238U 年齡計算,單個分析點的分析誤差為 1σ,加權(quán)平均后的同位素年齡誤差為 2σ。
石英正長巖(D18-3):樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示,單顆粒鋯石多呈自形—半自形結(jié)構(gòu)的短柱狀、粒狀,少數(shù)為板狀,在透射光下為無色,粒徑為120~340 μm,長寬比為 1∶1~5∶1,具有明顯的巖漿震蕩生長環(huán)帶,Th/U值較大,介于0.85~2.70之間,表明鋯石為巖漿成因[35-36]。共分析了20顆鋯石,鋯石U-Pb諧和圖(圖5a)顯示,20顆鋯石測試點均落在諧和線上及其附近,獲得其表面年齡為205~191 Ma,加權(quán)平均年齡為(197.4±1.9)Ma (MSWD = 2.5),代表了高家店巖體石英正長巖的結(jié)晶年齡,屬早侏羅世。
肉紅色黑云二長花崗巖(D36):鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示,單顆粒鋯石多呈自形—半自形結(jié)構(gòu)的短柱狀,少數(shù)呈不規(guī)則粒狀,在透射光下為無色,粒徑為110~290 μm,長寬比多在 3∶2~4∶1之間,具有明顯的巖漿震蕩生長環(huán)帶,Th/U值較大,介于0.28~0.99之間,表明鋯石為巖漿成因[35-36]。共分析了20顆鋯石,鋯石U-Pb諧和圖(圖5b)顯示,去除2個年齡不諧和的數(shù)據(jù)點(186 Ma和166 Ma)后,其余18顆鋯石測試點均落在諧和線上及其附近,表面年齡為182~174 Ma,加權(quán)平均年齡為(176.7±1.2) Ma (MSWD =1.6),代表了高家店巖體肉紅色黑云二長花崗巖的結(jié)晶年齡,屬中侏羅世。
灰白色黑云二長花崗巖(D35):鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示,單顆粒鋯石多呈自形—半自形結(jié)構(gòu)的短柱狀、粒狀,少數(shù)呈不規(guī)則狀,在透射光下為無色,粒徑為140~330 μm,長寬比多在 3∶2~3∶1之間,具有明顯的巖漿震蕩生長環(huán)帶,Th/U值較大,介于0.28~0.99之間,表明鋯石為巖漿成因[35-36]。共分析了20顆鋯石,鋯石U-Pb諧和圖(圖5c)顯示,去除1個年齡數(shù)值明顯偏小且不諧和的數(shù)據(jù)點(158 Ma)后,其余19顆鋯石測試點均落在諧和線上及其附近,表面年齡為184~169 Ma,加權(quán)平均年齡為(175.8±1.7)Ma (MSWD = 3.0),代表了高家店巖體灰白色黑云二長花崗巖的結(jié)晶年齡,屬中侏羅世。
閃長玢巖(D82):樣品鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示,單顆粒鋯石多呈自形—半自形結(jié)構(gòu)的短柱狀、長柱狀,少數(shù)呈板狀和不規(guī)則粒狀,在透射光下為無色,粒徑為140~300 μm,長寬比多在3∶2~4∶1之間,具有明顯的巖漿震蕩生長環(huán)帶,環(huán)帶呈較寬的板狀,表現(xiàn)出其與石英正長巖和黑云二長花崗巖不同的環(huán)帶特征,Th/U值較大,介于0.74~1.48之間,表明其具有巖漿成因鋯石的特征[35-36]。共分析了20顆鋯石,鋯石U-Pb諧和圖(圖5d)顯示,去除7個年齡不諧和的數(shù)據(jù)點后,其余13顆鋯石測試點均落在諧和線上及其附近,表面年齡為179~169 Ma,加權(quán)平均年齡為(175.3±1.9)Ma (MSWD =0.87),代表了高家店巖體閃長玢巖的結(jié)晶年齡,屬中侏羅世。
3.2"鋯石微量元素特征
本文在對4件高家店巖體樣品進行鋯石U–Pb測年的基礎(chǔ)上,還進行了鋯石的微量元素測試分析,分析結(jié)果見表3。
本文所測得的4件樣品的鋯石稀土元素總量較高,w(ΣREE)為(328.57~3 487.65)×10-6。在球粒隕石標準化圖解(圖6)上顯示,除個別測點表現(xiàn)出較高的La值外,其余所有鋯石均表現(xiàn)出相似的左傾稀土元素配分模式,輕稀土元素虧損,重稀土元素富集,具有明顯的Ce正異常(δCe =0.64~377.67)和強到弱的Eu負異常(δEu=0.14~0.66),表明所測樣品鋯石為巖漿成因。結(jié)合鋯石明顯的巖漿震蕩生長環(huán)帶以及Th/U值,也表明為典型的巖漿鋯石成因。
實際上,鋯石中w(La)的理論值很低,甚至低于檢出限(0.003×10-6)[38],因此鋯石可被認為是不含La的礦物[39]。本文所測得的4件高家店雜巖體樣品中除閃長玢巖鋯石((0.00~0.28)×10-6)外,其余3件樣品鋯石測點w(La)值均有不同程度的高值((0.00~139.00)×10-6),w(La)值多數(shù)>0.1×10-6,說明鋯石中不同程度地混入了礦物包裹體[39]。鋯石的(Sm/La)N-w(La)圖解投影圖(圖7)顯示,大多數(shù)點落入巖漿型鋯石范圍內(nèi)或附近,少部分沿磷灰石趨勢線向熱液型靠近,說明鋯石中不同程度地混入了磷灰石包裹體,巖石顯微巖相學副礦物組成中,除鋯石還可見磷灰石也證明了這一點,這是造成所測鋯石中部分測點w(La)和(Sm/La)N值較高的直接因素。
3.3"鋯石結(jié)晶的溫度條件及氧逸度
花崗質(zhì)巖漿大多是絕熱式侵位,巖漿初始結(jié)晶溫度接近巖漿形成時溫度[41]。目前主要利用鋯石飽和溫度計和鋯石Ti質(zhì)量分數(shù)溫度計來反映巖漿
形成時的初始溫度和結(jié)晶溫度[42-43]。本文采用Watson等[42]的鋯石飽和溫度計,利用計算公式T=12900/(2.95+0.85M+lnDZr)-273.15,得出高家店巖體石英正長巖((197.4±1.9)Ma)的鋯石飽和溫度為824 ℃(表3),肉紅色黑云二長花崗巖((176.7±1.2)Ma)的鋯石飽和溫度為745 ℃,灰白色黑云二長花崗巖((175.8±1.7)Ma)的鋯石飽和溫度為757 ℃,閃長玢巖((175.3±1.9)Ma)的鋯石飽和溫度為682 ℃,計算結(jié)果表現(xiàn)出巖漿隨時間的演化溫度逐漸降低的特征。
鋯石Ce4+/ Ce3+值可用來探討巖漿演化或分離結(jié)晶過程中的相對氧逸度[43],Ce4+/ Ce3+值的計算公式詳見文獻[44]。本文計算得到高家店巖體石英正長巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于23.85~333.16之間,肉紅色黑云二長花崗巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于56.48~486.03之間,灰白色黑云二長花崗巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于38.00~466.96之間,閃長玢巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于24.09~70.90之間(表3),結(jié)果表明高家店巖體具有相對較高的氧逸度。
本文利用鋯石飽和溫度計算公式得出高家店巖體鋯石飽和溫度介于682~824 ℃之間,與區(qū)域肖營子、腰嶺子、青山口結(jié)晶溫度范圍相同(650~850 ℃)(表4);計算得到高家店巖體鋯石Ce4+/ Ce3+值介于23.85~486.03之間,高于區(qū)域金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖Ce4+/ Ce3+值(1.44~46.00)(表4)。
4"討論
4.1"成巖時代與巖石成因
本次研究得到高家店巖體石英正長巖、肉紅色黑云二長花崗巖、灰白色黑云二長花崗巖和閃長玢巖樣品的 LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 加權(quán)平均年齡分別為(197.4±1.9)、(176.7±1.2)、(175.8±1.7)、(175.3±1.9)Ma。其中石英正長巖樣品年齡((197.4±1.9)Ma)與尹業(yè)長等[5]測得的高家店黑云母閃長巖樣品年齡((198.8±0.8)Ma)在誤差范圍內(nèi)一致,表明組成巖體的石英正長巖和黑云母閃長巖形成時代為早侏羅世早期,為最早期侵入的巖石,與緊鄰高家店巖體東部青山口巖體的199 Ma[3,7]和東部的羅文峪巖體的196.7 Ma[24]的年齡一致。肉紅色黑云二長花崗巖、灰白色黑云二長花崗巖和閃長玢巖這3件樣品年齡在誤差范圍內(nèi)一致(176.7±1.2)、(175.8±1.7)、(175.3±1.9)Ma,說明不同顏色的花崗巖和閃長玢巖為同時期形成,形成于中侏羅世,晚于石英正長巖和黑云母閃長巖,與峪耳崖巖體175~174 Ma[6]的年齡一致。楊付領(lǐng)[8]曾對高家店巖體的1件石英閃長巖樣品進行鋯石U-Pb定年,共測試了32顆鋯石,有14顆鋯石的 206Pb/238U年齡介于174~164 Ma 之間,加權(quán)平均年齡為(170.5±1.8)Ma,代表了最后一期石英閃長巖的形成年齡,與區(qū)域唐杖子花崗斑巖體173 Ma[25,27]、牛心山巖體173~172 Ma[6,25]、金寶溝花崗斑巖170 Ma[17]的年齡一致,有5顆繼承鋯石的年齡為176 Ma,該繼承鋯石的年齡與組成巖體的花崗巖和閃長玢巖的結(jié)晶年齡一致。綜上分析結(jié)果表明,高家店巖體存在3期巖漿活動:199~197、176~175、170 Ma。
冀東地區(qū)自晚古生代至中生代以來依次經(jīng)歷了古亞洲洋的關(guān)閉和古太平洋板塊俯沖作用,屬于兩大構(gòu)造域疊加部位。二疊紀末,華北板塊和蒙古增生地體開始碰撞拼合,直至晚三疊世[47]古亞洲洋完本文全閉合;晚三疊世之后,古亞洲洋構(gòu)造域?qū)綎|地區(qū)的影響幾乎消失殆盡,該區(qū)進入了碰撞后伸展環(huán)境[48];從晚三疊世到中侏羅世(230~170 Ma),華北北緣巖石圈整體呈現(xiàn)出伸展的構(gòu)造特征[49-50],都山巖體、青山口巖體、羅文峪巖體、肖營子巖體、高家店巖體等均形成于這一時期;中、晚侏世(165±5)Ma開始,構(gòu)造體制發(fā)生重大改變,以擠壓變形的陸內(nèi)造山為特征[51]。
對于巖石成因,楊付領(lǐng)[8]曾對侵入于馬蘭峪背斜核部的花崗巖體進行了主微量元素等地球化學分析,認為其巖漿來源于加厚的下地殼并具有殼?;旌咸卣?,且高家店和其他多個巖體均發(fā)現(xiàn)有暗色包體,也證明了殼?;旌铣梢颍瞪w的存在是殼?;旌献饔玫淖糇C[52]。高家店巖體同區(qū)域上腰嶺子、青山口、金廠峪、峪耳崖樣品的鋯石微量元素均表現(xiàn)出左傾稀土元素配分模式[13,46],具有較強的Ce正異常和強到弱的Eu負異常,與區(qū)域的肖營子、腰嶺子、青山口結(jié)晶溫度范圍相同[13,45],也表明它們具有相似的演化過程。白家店(肖營子)巖體的花崗斑巖(179 Ma)①、花崗巖(170 Ma)內(nèi)暗色包體(172 Ma)及都山巖體(221 Ma)邊部閃長巖(221 Ma)鋯石εHf(t)出現(xiàn)正值,證明有虧損地幔的加入,較大的εHf(t)變化范圍也證明存在殼幔巖漿混合[11,21]。伸展背景下,地幔物質(zhì)底侵到下地殼并促使下地殼發(fā)生同熔或重熔作用形成花崗質(zhì)巖漿,并與幔源物質(zhì)發(fā)生殼?;旌献饔?,形成都山、白家店(肖營子)、青山口、腰嶺子、王坪石、高家店等巖體。都山巖體邊部閃長巖(221 Ma)中虧損地幔物質(zhì)的加入暗示華北克拉通破壞開始于晚三疊世,白家店(肖營子)巖體的花崗斑巖(179 Ma)和花崗巖(170 Ma)內(nèi)暗色包體中也存在虧損地幔物質(zhì),同樣反映了早—中侏羅世華北克拉通的破壞,早白堊世時達到頂峰,揭示了華北克拉通破壞是一個持續(xù)的長期過程[53]。
4.2"氧逸度及金礦成礦潛力評價
巖漿氧逸度是巖漿結(jié)晶分異時表征其氧化還原狀態(tài)的重要物理參數(shù)之一,通常以巖石或礦物中的變價元素進行確定。鋯石作為中酸性巖體中常見的副礦物,保留了元素結(jié)晶時的主要化學信息。稀土元素在巖漿中主要以三價形式存在,但在氧化條件下,Ce3+極易被氧化形成Ce4+,Ce4+容易進入與其具有相似離子半徑及相同電荷數(shù)Zr4+點位的鋯石中,與Zr4+以類質(zhì)同象形式發(fā)生置換,從而引起鋯石具有明顯的正異常。由于鋯石較穩(wěn)定不宜受后期作用的影響,鋯石Ce4+/ Ce3+值便可用來探討巖漿演化或分離結(jié)晶過程中的相對氧逸度[44],較高的Ce4+/ Ce3+值說明巖漿形成于較高的f(O2)環(huán)境。
大量研究數(shù)據(jù)[54]表明巖漿氧逸度是制約斑巖型銅、金成礦的重要因素之一,而Ce4+/ Ce3+值是判斷巖漿氧逸度的重要指示。銅、金屬于親硫元素,在高的氧逸度條件下,巖漿中絕大多數(shù)硫會以SO2-"4和SO2形式溶解在硅酸鹽熔體中,導致S2-濃度較低,形成硫化物較少,難以達到飽和,從而有利于銅、金等親硫元素在殘余巖漿中逐漸富集并最終進入流體相[54]。Ballard等[44]在北智利的超大型斑巖銅礦及辛洪波等[55]在西藏岡底斯斑巖銅礦帶,都利用Ce4+/ Ce3+值進行了含礦巖體的相對氧逸度研究,均得出了含礦巖體的氧逸度明顯高于不含礦巖體的氧逸度結(jié)論,充分證明高氧逸度對于斑巖型銅、金成礦更有利。盡管斑巖型銅、金礦床的形成與高氧逸度的巖漿體系有關(guān)這一觀點已被廣泛認同,但其并非適用于所有類型的金屬礦床,如錫礦床則以低氧逸度為特征[54]。李紅賓等[56]通過對遼西柏杖子金礦花崗質(zhì)巖體地球化學特征的研究,認為柏杖子花崗質(zhì)巖體與花崗斑巖脈均具有富堿、高氧逸度及中等演化程度的特征,有利于金成礦,具有較好的成礦潛力。柴鵬等[57]對延吉杜荒嶺淺成熱液金礦床巖體進行了鋯石微量元素研究,結(jié)果顯示成礦巖石相比成礦前巖石具有更高的Ce4+/ Ce3+值和較低的結(jié)晶溫度,表明成礦巖石的巖漿具有高氧逸度和含水量,揭示其具有高成礦潛力。
張娟等[46]對冀東金廠峪和峪耳崖金礦床進行了成礦巖體差異性研究,推測較高氧逸度可能為冀東地區(qū)的金礦床成礦巖體的重要特征。本文計算得到高家店巖體石英正長巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于23.85~333.16之間,平均值為139.22;肉紅色黑云二長花崗巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于56.48~486.03之間,平均值為330.73;灰白色黑云二長花崗巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于38.00~466.96之間,平均值為281.76;閃長玢巖鋯石Ce4+/ Ce3+值介于24.09~70.90之間,平均值為33.20。其中,黑云二長花崗巖為金礦的賦礦圍巖,并具有金礦化,相較于不含礦的石英正長巖和閃長玢巖,黑云二長花崗巖具有更高的Ce4+/ Ce3+值(多介于111.97~486.03之間),表明黑云二長花崗巖具有更強的成礦找礦潛力。相較于區(qū)域金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖(Ce4+/ Ce3+=1.44~46.00),高家店巖體亦表現(xiàn)出更高的鋯石Ce4+/ Ce3+值(23.85~486.03),也說明高家店巖體具備較強的成礦潛力。
5"結(jié)論
1)通過LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年測得高家店巖體石英正長巖、肉紅色黑云二長花崗巖、灰白色黑云二長花崗巖和閃長玢巖樣品結(jié)晶年齡分別為(197.4±1.9)、(176.7±1.2)、(175.8±1.7)、(175.3±1.9)Ma,得出高家店巖體的形成時代為早—中侏羅世。
2)高家店及區(qū)域內(nèi)多個巖體均發(fā)現(xiàn)有暗色包體是殼?;旌献饔玫淖糇C。晚三疊世到中侏羅世(230~170 Ma),區(qū)域內(nèi)整體呈現(xiàn)出伸展的構(gòu)造特征,伸展背景下,地幔物質(zhì)底侵到下地殼并促使下地殼發(fā)生同熔或重熔作用形成花崗質(zhì)巖漿,并與幔源物質(zhì)發(fā)生殼?;旌献饔?,經(jīng)不同期次侵入形成高家店復式巖體。
3)高家店巖體各巖石類型的鋯石具有左傾稀土元素配分模式,輕稀土元素虧損,重稀土元素富集,明顯的Ce正異常(δCe =0.64~377.67)和強到弱的Eu負異常(δEu=0.14~0.66)。鋯石飽和溫度介于682~824 ℃之間,代表了巖漿形成的初始溫度。鋯石Ce4+/ Ce3+值較高,說明具有相對較高的氧逸度,揭示了高家店巖體較強的成礦潛力,尤其黑云二長花崗巖更為突出。
致謝:河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室和北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司相關(guān)人員在測試分析方面給予了大力幫助,在此表示衷心感謝。
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