李鐵剛 武廣 劉軍 胡姸青 張?jiān)聘?羅大峰LI TieGang, WU Guang*, LIU Jun, HU YanQing, ZHANG YunFu and LUO DaFeng

1. 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 1000832. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 國土資源部成礦作用與資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1000373. 云南馳宏資源勘查開發(fā)有限公司，曲靖 6550001. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China2. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China3. Yunnan Chihong Resources Exploration and Development Limited Liability Company, Qujing 655000, China2013-08-11 收稿, 2013-11-27 改回.

甲烏拉鉛鋅銀礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部的滿洲里地區(qū)(圖1a)。本區(qū)已發(fā)現(xiàn)烏奴格吐山大型銅鉬礦床、甲烏拉和查干布拉根大型鉛鋅銀礦床、額仁陶勒蓋大型銀礦床、八大關(guān)中型銅鉬礦床、哈拉勝小型鉛鋅礦床、頭道井小型銅鉬礦床、八八一小型銅鉬礦床、巴彥浩雷銅金銀礦點(diǎn)及大壩銅金銀礦點(diǎn)等(圖1b)。滿洲里地區(qū)的主要礦床類型為斑巖型、熱液脈型和淺成低溫?zé)嵋盒?。前人對甲烏拉礦床的研究主要集中在礦床地質(zhì)特征(潘龍駒和孫恩守，1992；曾令平，2010；聶鳳軍等，2011)、地球化學(xué)(王大平等，1991；李憲臣和秦克章，1999；呂志成等，2000；趙清泉等，2005)和流體包裹體(雙寶等，2009；翟德高等，2010；武廣等，2010)方面。因以前缺少對鉛鋅礦床定年的有效方法，長期以來，一直未獲得該區(qū)鉛鋅銀礦床可靠的成礦年齡。精確測定礦床的形成年齡，對于正確認(rèn)識礦床成因、控礦因素和總結(jié)成礦規(guī)律并指導(dǎo)找礦勘探工作都具有極為重要的意義(程裕淇，1983；翟裕生等，1992，2008；陳毓川等，1994；裴榮富和吳良士，1994；劉建明等，2004，1998a；毛景文和王志良，2000; 毛景文等，2005，2006)。近年來，隨著同位素年代學(xué)的不斷發(fā)展，直接利用礦石礦物開展同位素測年已經(jīng)逐漸成熟，國內(nèi)外研究者已在輝鉬礦Re-Os同位素測年(Maoetal., 1999, 2008; 袁順達(dá)等，2012)、錫石的U-Pb定年(Yuanetal., 2008, 2011)以及閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦Rb-Sr測年(Nakaietal., 1990, 1993; Brannonetal., 1992a, b; Christensenetal., 1993, 1995a, b; Pettke and Diamond，1996，楊進(jìn)輝和周新華，2000；韓以貴等，2007；張長青等，2008；張瑞斌等，2008；胡喬青等，2012；鄭偉等，2013)等方面取得了一系列重要進(jìn)展。本文在詳細(xì)研究甲烏拉礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，選取主成礦階段的閃鋅礦、黃鐵礦開展Rb-Sr同位素定年工作，目的是確定甲烏拉礦床的成礦時代，為成礦地質(zhì)背景和成礦規(guī)律研究提供年代學(xué)制約。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

滿洲里地區(qū)大地構(gòu)造上位于額爾古納興凱造山帶(亦稱額爾古納地塊)東南緣，得爾布干深斷裂北西側(cè)(圖1a)。額爾古納造山帶是西伯利亞板塊南緣的薩彥-中蒙古-額爾古納造山帶的東段，呈北東向展布于大興安嶺西北部。該造山帶南東界為得爾布干深斷裂，北西側(cè)為蒙古-鄂霍茨克縫合帶。額爾古納造山帶經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化，中元古代以后的主要事件有6次：(1)新元古代中晚期-早寒武世，該區(qū)處于地槽發(fā)展階段，發(fā)育中新元古代興華渡口群和佳疙疸組的海相火山巖-碎屑巖建造，震旦-早寒武世期間，沉積額爾古納河組海相碎屑巖-碳酸鹽巖建造(Wuetal., 2012)；(2)新元古代末期-早古生代初期，該區(qū)發(fā)生了興凱造山運(yùn)動，它與西伯利亞大陸東南緣的維吉姆-斯塔諾夫地塊拼貼，形成興凱-薩拉伊爾增生帶(葛文春等，2005；Wuetal., 2005, 2012)；(3)在早古生代，它與西南部的中蒙古地塊沿克魯倫河斷裂拼合(李錦軼，1998；李錦軼等，2004)；(4)在晚古生代，隨古亞洲洋板塊向西伯利亞板塊俯沖消減和蒙古-鄂霍茨克弧后洋盆形成，它與西伯利亞大陸再次分離，成為古亞洲洋與蒙古-鄂霍茨克洋之間的島弧地體的基底(祁進(jìn)平等，2005)；(5)在古生代末至中生代早期，蒙古-鄂霍茨克洋盆向南北兩側(cè)俯沖消減，額爾古納造山帶發(fā)育陸緣弧花崗巖類，形成八八一、八大關(guān)和烏奴格吐山斑巖型銅鉬礦床；(6)古生代末以來，蒙古-鄂霍茨克洋自西向東閉合，蒙古-中朝大陸與西伯利亞大陸碰撞，額爾古納造山帶于中侏羅世末期完成與外貝加爾造山帶的拼合(李錦軼，1998；Sorokinetal., 2004)，晚侏羅世-早白堊世轉(zhuǎn)入后碰撞階段，發(fā)育中酸性為主的火山巖和小型侵入體，并形成一系列熱液礦床，構(gòu)成了著名的額爾古納成礦帶(武廣等，2007)。

滿洲里地區(qū)前中生代地層零星分布，主要包括新元古界佳疙疸組和震旦-下寒武統(tǒng)額爾古納河組。前者由絹云石英片巖、石英巖、砂巖、板巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r和大理巖組成；后者主要為大理巖，夾少量絹云石英片巖和變砂巖。中生代地層構(gòu)成研究區(qū)的主體，自下而上包括中侏羅統(tǒng)萬寶組、中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組、下白堊統(tǒng)白音高老組、下白堊統(tǒng)梅勒圖組和下白堊統(tǒng)大磨拐組。萬寶組為陸相礫巖、砂礫巖、長石砂巖及薄層泥質(zhì)粉砂巖夾煤層；塔木蘭溝組主要由安山巖和玄武安山巖組成；滿克頭鄂博組為流紋巖；瑪尼吐組為安山巖和英安巖；白音高老組由英安巖、流紋巖、凝灰?guī)r組成；梅勒圖組為玄武巖、安山巖；大磨拐組為礫巖、砂巖、頁巖夾煤層(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991；舒廣龍等，2003；孟恩等，2011)。

滿洲里地區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育。斷裂構(gòu)造主要為北東向和北西向。前者以得爾布干斷裂為代表，該斷裂控制了北東向斷隆、斷坳的分布，并在該斷裂的北西側(cè)隆起-半隆起區(qū)發(fā)育眾多斑巖型銅鉬礦床和中低溫?zé)嵋盒豌U鋅銀礦床，即該斷裂控制了北東向成礦帶的展布；后者以八大關(guān)、哈尼溝斷裂和木哈爾斷裂帶為代表，控制了北西向成礦亞帶的分布。前中生代褶皺較發(fā)育，主要為北東走向，以緊密褶皺為主，巖層陡傾，甚至倒轉(zhuǎn)，軸部多有巖漿巖分布；中生代構(gòu)造層中褶皺多為寬緩的短軸狀，表現(xiàn)為穹隆或盆地。由于區(qū)域上火山巖漿作用強(qiáng)烈，相應(yīng)產(chǎn)生一些火山構(gòu)造，是區(qū)域上構(gòu)造的又一特征。

圖1 滿洲里地區(qū)大地構(gòu)造位置(a, 據(jù)葛文春等，2007修改)和區(qū)域地質(zhì)簡圖(b,據(jù)趙一鳴和張德全，1997;武廣等，2010修改)1-八大關(guān)斑巖型銅鉬礦床；2-八八一斑巖型銅鉬礦床；3-龍嶺矽卡巖型銅鋅錫礦點(diǎn)；4-哈拉勝中低溫?zé)嵋好}型鉛鋅礦床；5-長嶺斑巖型銅鉬礦點(diǎn)；6-頭道井斑巖型銅鉬礦床；7-烏奴格吐山斑巖型銅鉬礦床；8-大壩淺成低溫?zé)嵋盒豌~金銀礦點(diǎn)；9-甲烏拉中低溫?zé)嵋好}型鉛鋅銀礦床；10-查干布拉根中低溫?zé)嵋好}型鉛鋅銀礦床；11-額爾登烏拉淺成低溫?zé)嵋盒豌y礦點(diǎn)；12-巴彥浩雷淺成低溫?zé)嵋盒豌~金銀礦點(diǎn)；13-努其根烏拉中低溫?zé)嵋好}型鉛鋅銀礦點(diǎn)；14-額仁陶勒蓋淺成低溫?zé)嵋盒豌y礦床.①-得爾布干斷裂；②-額爾古納河-呼倫斷裂；③-八大關(guān)斷裂；④-哈尼溝斷裂；⑤-木哈爾斷裂帶Fig.1 Sketch regional geological map of the Manzhouli area in Inner Mongolia, showing geotectonic units (a, modified after Ge et al., 2007) and locations of major deposits/occurrences (b, modified after Zhao and Zhang, 1997; Wu et al., 2010)Names of numbered deposits/occurrences: 1-Badaguan porphyry Cu-Mo deposit; 2-Babayi porphyry Cu-Mo deposit; 3-Longling skarn Cu-Zn-Sn occurrence; 4-Halasheng epithermal-to-mesothermal lode Pb-Zn deposit; 5-Changling porphyry Cu-Mo occurrence; 6-Toudaojing porphyry Cu-Mo deposit; 7-Wunugetushan porphyry Cu-Mo deposit; 8-Daba epithermal Cu-Au-Ag occurrence; 9-Jiawula epithermal-to-mesothermal lode Pb-Zn-Ag deposit; 10-Chaganbulagen epithermal-to-mesothermal lode Pb-Zn-Ag deposit; 11-Erdengwula epithermal Ag occurrence; 12-Bayanhaolei epithermal Cu-Au-Ag occurrence; 13-Wuqigenwula epithermal-to-mesothermal lode Pb-Zn-Ag occurrence; 14-Erentaolegai epithermal Ag deposit. Names of numbered faults/fault belt: ①-Derbugan fault; ②-Ergunahe-Hulun fault; ③-Badaguan fault; ④-Hanigou fault; ⑤-Muhar fault belt

圖2 甲烏拉礦床地質(zhì)圖(據(jù)趙一鳴和張德全，1997修改)1-第四系；2-下白堊統(tǒng)梅勒圖組基性火山巖；3-上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)酸性、中酸性火山巖；4-中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組中基性火山巖；5-中侏羅統(tǒng)萬寶組砂巖、礫巖；6-燕山晚期正長斑巖；7-燕山晚期石英斑巖；8-燕山晚期石英二長斑巖；9-燕山晚期長石斑巖；10-海西晚期花崗巖；11-地質(zhì)界線；12-破碎帶；13-礦體；14-礦體編號Fig.2 Geological map of the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit(modified after Zhao and Zhang 1997)1-Quaternary; 2-Lower Cretaceous Meiletu Fm. basalt volcanic rock; 3-Lower Cretaceous-Upper Jurassic acidic volcanic rock and intermediate-acidic volcanic rock; 4-Middle Jurassic Tamulangou Fm. intermediate-basalt volcanic rock; 5-Middle Jurassic Wanbao Fm. sandstone and conglomerate; 6-Late Yanshanian orthophyre; 7-Late Yanshanian quartz porphyry; 8-Late Yanshanian quartz monzonite porphyry; 9-Late Yanshanian feldspar porphyry; 10-Late Hercynian granite; 11-geological boundary; 12-fracture zone; 13-ore body; 14-ore body number

區(qū)域巖漿活動頻繁，可劃分為海西晚期、印支期、燕山早期和燕山晚期4期(武廣等，2010)。海西晚期花崗巖類多呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出，主要巖石類型為花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖、二長花崗巖，其K-Ar同位素年齡為262～271Ma(趙一鳴和張德全，1997)；印支期花崗巖多呈巖基產(chǎn)出，主要巖石類型為二長花崗巖和正長花崗巖，有少量花崗閃長巖，其Rb-Sr等時線年齡為211±21Ma～225.4±7.9Ma(秦克章等，1998)；燕山早期花崗巖類多呈巖基或巖株?duì)畛雎叮瑸楹谠颇富◢弾r、花崗閃長巖、二長花崗巖，其K-Ar同位素年齡為138～177Ma(趙一鳴和張德全，1997)，其與斑巖型銅鉬礦化關(guān)系密切(武廣等，2010)；燕山晚期侵入巖多以淺成-超淺成的巖株或巖枝產(chǎn)出，主要巖石類型為花崗斑巖、石英斑巖和石英二長斑巖，其K-Ar同位素年齡為93～138Ma(Qinetal. 1995)，與該區(qū)鉛鋅銀金成礦關(guān)系密切(武廣等，2010)。

2 礦床地質(zhì)特征

甲烏拉礦床位于滿洲里市南西150km，東距新巴爾虎右旗政府所在地——阿拉坦額莫勒鎮(zhèn)45km，地理坐標(biāo)：東經(jīng)：116°14′30″～116°20′00″、北緯：48°46′00″～48°49′30″。礦區(qū)出露地層主要為侏羅系中統(tǒng)萬寶組陸相礫巖和砂巖、中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組安山巖和玄武安山巖、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組流紋巖、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組安山巖和英安巖、下白堊統(tǒng)白音高老組英安巖、流紋巖和凝灰?guī)r及下白堊統(tǒng)梅勒圖組玄武巖。侵入巖有主要為海西晚期的花崗巖和燕山晚期(早白堊世)的正長斑巖、石英斑巖、石英二長斑巖、長石斑巖。礦區(qū)所在位置屬中生代燕山期構(gòu)造-巖漿活動強(qiáng)烈地區(qū)，北側(cè)的北西向木哈爾斷裂和南側(cè)的北西西向甲烏拉-查干布拉根斷裂規(guī)模較大，而與火山機(jī)構(gòu)有成因聯(lián)系的北西向和北北西向斷裂構(gòu)成向北西展開、向南東收斂的扇形，這些扇形斷裂控制了礦體的產(chǎn)出(圖2)。

圖3 甲烏拉礦床2號勘探線剖面圖(據(jù)趙一鳴和張德全，1997；翟德高等，2010資料修改)Fig.3 Geological cross sections along the exploration line No. 2 of the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit (modified after Zhao and Zhang, 1997; Zhai et al., 2010)

甲烏拉礦床現(xiàn)已圈出40余條礦體，所有礦體均呈脈狀產(chǎn)于北西西-北北西向斷裂中，礦體總體走向330°～350°，傾向南西，傾角42°～70°，水平和垂直方向，礦體均具有尖滅再現(xiàn)(圖2、圖3)。甲烏拉礦床主要由1、2、3、4和12號礦體組成，其中2號礦體規(guī)模最大，斷續(xù)延長達(dá)2000m，延深300～500m，厚度0.36～14.98m，平均3.87m(圖2、圖3)。平均品位：Ag為124.31×10-6、Pb為2.65%、Zn為4.24%、Cu為0.30%(翟德高等，2010)。

礦石中原生金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，其次為黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂、磁鐵礦；含銀礦物主要為輝銻鉛銀礦、硫銻銅銀礦、含銀鉛鉍礦、銀黝銅礦、深紅銀礦、輝銀礦、自然銀；次生礦物有赤鐵礦、白鉛礦、菱鋅礦、鋅礬。非金屬礦物主要為石英、碳酸鹽、綠泥石等。

圖4 甲烏拉鉛鋅銀礦床礦石典型照片(a)-塊狀鉛鋅礦石；(b)-閃鋅礦出溶乳滴狀黃銅礦；(c)-方鉛礦交代黃鐵礦，閃鋅礦交代黃鐵礦和方鉛礦；(d)-含乳滴狀黃銅礦的閃鋅礦交代黃鐵礦；(e)-方鉛礦交代磁黃鐵礦；(f)-黃銅礦包裹黃鐵礦. Cp-黃銅礦；Gn-方鉛礦；Po-磁黃鐵礦；Py-黃鐵礦；Sp-閃鋅礦 Fig.4 Representative photographs of ores from the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit(a)-massive lead-zinc ore; (b)-chalcopyrite exsolved from sphalerite under reflected light; (c)-galena replacing pyrite, and pyrite and galena replaced by sphalerite under reflected light; (d)-sphalerite containing emulsion droplet chalcopyrite replacing pyrite under reflected light; (e)-galena replacing pyrrhotite under reflected light; (f)-chalcopyrite involving pyrite under reflected light. Cp-chalcopyrite; Gn-galena; Po-pyrrhotite; Py-pyrite; Sp-sphalerite

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、葉片狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和纖狀、羽狀、雛晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)造主要為稠密浸染狀構(gòu)造、稀疏-稠密浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造，部分礦石具脈狀和細(xì)脈狀構(gòu)造。

圍巖蝕變類型主要為硅化、綠泥石化、伊利石水白云母化、螢石化、碳酸鹽化和青磐巖化。其中，硅化、綠泥石化、伊利石水白云母化、螢石化、碳酸鹽化一般局限于含礦構(gòu)造帶內(nèi)及附近圍巖中，呈帶狀分布，而青磐巖化發(fā)育于塔木蘭溝組中基性火山巖中，呈面型分布。與成礦關(guān)系密切的蝕變類型主要為硅化、綠泥石化和碳酸鹽化。

依據(jù)野外礦脈穿切次序、礦物組合及礦物之間的共生關(guān)系等特征，將甲烏拉礦床的成礦過程劃分為熱液、表生2個成礦期。熱液成礦期包括4個成礦階段：(1)石英+毒砂+黃鐵礦(粗粒)+磁鐵礦階段；(2)石英+磁黃鐵礦+黃鐵礦(晶型較好)+黃銅礦階段；(3)石英+碳酸鹽+閃鋅礦+方鉛礦+黃鐵礦+自然銀+含銀礦物±黃銅礦階段；(4)石英+碳酸鹽+黃鐵礦階段。表生期形成褐鐵礦、硬錳礦、白鉛礦、菱鋅礦、鉛礬、鋅礬、軟錳礦等礦物組合。其中，熱液期第三成礦階段，即石英+碳酸鹽+閃鋅礦+方鉛礦+黃鐵礦+自然銀+含銀礦物±黃銅礦階段是甲烏拉礦床的主成礦階段，形成了該礦床主要的工業(yè)鉛鋅銀礦體。

3 樣品特征及分析方法

本次實(shí)驗(yàn)的閃鋅礦和黃鐵礦樣品分別采自甲烏拉礦床1號礦體1采區(qū)四盲井一中段、1號礦體1采區(qū)四盲井五中段、12號礦體七中段、3號礦體12號井四中段、2號礦體南段。樣品均為熱液期第三成礦階段的礦石，即石英+碳酸鹽+閃鋅礦+方鉛礦+黃鐵礦+自然銀+含銀礦物±黃銅礦階段的塊狀鉛鋅礦石(圖4a)。主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦和磁黃鐵礦(圖4)。閃鋅礦呈棕褐色，鏡下呈灰色，具他形粒狀結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)(圖4a-d)；黃鐵礦呈淺黃色，鏡下呈淺棕色，具半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖4c, d, f)；方鉛礦呈鉛灰色，鏡下呈灰白色，呈半自形粒狀和他形粒狀結(jié)構(gòu)，常交代黃鐵礦和磁黃鐵礦(圖4c, e)；磁黃鐵礦呈暗銅黃色，鏡下呈淡玫瑰色，他形粒狀(圖4e)；黃銅礦呈銅黃色，鏡下亦呈銅黃色，除在閃鋅礦中呈乳滴狀結(jié)構(gòu)外(圖4b-d)，亦可見獨(dú)立的黃銅礦，常包裹早期的黃鐵礦，構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)(圖4f)。

從圖4中可以看出，甲烏拉礦床的黃鐵礦較為純凈，但多數(shù)閃鋅礦中含有出溶的乳滴狀黃銅礦。為了挑選出純度較高的閃鋅礦，選樣前首先磨制光片，盡量挑選出固溶體分離結(jié)構(gòu)不發(fā)育的閃鋅礦樣品挑選單礦物。將樣品粉碎到40～80目，在雙目鏡下挑選出閃鋅礦和黃鐵礦，黃鐵礦和絕大多數(shù)閃鋅礦樣品的純度達(dá)99%以上，個別閃鋅礦樣品因含出溶的黃銅礦，其純度低于99%，但因?yàn)辄S銅礦與閃鋅礦的同位素分餾較接近，因此，對定年結(jié)果基本上沒有影響。將選出的黃鐵礦和閃鋅礦用蒸餾水清洗，低溫蒸干，然后將純凈的單礦物樣品在瑪瑙研缽內(nèi)研磨至200目左右待測。因?yàn)殚W鋅礦等金屬礦物的Rb、Sr含量較低，甚至低于0.01×10-6，為了確保Rb-Sr同位素定年的可行性，我們首先在南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心同位素分析室對上面的7個閃鋅礦、6個黃鐵礦樣品進(jìn)行了微量元素Rb、Sr含量的草測，在此基礎(chǔ)上，挑選適合定年的樣品在南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心同位素分析室進(jìn)行Rb、Sr含量和同位素組成測定。具體分析方法如下：原粉末樣品用混合酸溶解，取清液上離子交換柱分離，采用高壓密閉熔樣和陽離子交換技術(shù)分離和提純，然后用英國產(chǎn)的VG354質(zhì)譜儀測定，測定方法見文獻(xiàn)(Wangetal., 2007；王銀喜等， 2007)。用于測定的美國NBS987同位素標(biāo)樣為：87Sr/86Sr=(0.710236±7)，Sr的全流程空白為(5～7)×10-9g，87Sr/86Sr同位素比值用86Sr/88Sr=0.1194進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。87Sr/86Sr的分析誤差為±1%，λRb=1.42×10-11a-1。等時線年齡用ISOPLOT(Ludwig，1998)程序計(jì)算。

表1甲烏拉鉛鋅銀礦床閃鋅礦和黃鐵礦Rb-Sr同位素組成

Table 1 Rb-Sr isotopic analyses of sphalerite and pyrite from the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit

樣品號測試礦物Rb(×10-6)Sr(×10-6)87Rb86Sr87Sr86Sr87Sr86Sr()iNJ9-3閃鋅礦2.4391.4282.0690.716972±50.712764NJ9-4閃鋅礦3.4871.7535.8620.724464±50.712544NJ9-5閃鋅礦4.0121.6257.2810.727566±50.712770NJ9-6閃鋅礦4.3073.8133.3360.719333±50.712549NJ9-6黃鐵礦0.15726.4360.07230.712823±50.712634NJ9-7閃鋅礦2.5211.9023.9080.720578±50.712649NJ9-7黃鐵礦0.10342.2310.13670.712962±50.712641NJ9-9閃鋅礦4.9821.30111.290.735598±50.712676NJ9-9黃鐵礦7.3672.9427.3840.727391±50.712684NJ9-10黃鐵礦3.8914.1062.8610.718462±50.712381NJ9-11黃鐵礦2.9541.9834.3960.721609±50.712646NJ9-12黃鐵礦4.8071.5369.2310.731475±50.712673NJ-52閃鋅礦1.9527.1480.80560.714279±50.712711

圖5 甲烏拉鉛鋅銀礦床單礦物閃鋅礦Rb-Sr等時線圖解Fig.5 Rb-Sr isochron of sphalerite from the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit

4 測試結(jié)果

閃鋅礦和黃鐵礦的Rb、Sr含量和同位素組成測定結(jié)果見表1。本次測試了13個樣品，其中7個閃鋅礦，6個黃鐵礦，通過對單礦物以及共生礦物間的礦物組合來構(gòu)筑等時線，這樣單礦物和共生礦物的等時線年齡可以相互約束，從而提高等時線的精確度，得出比較精確的成礦年齡(鄭偉等，2013)。得到的87Rb/86Sr-87Sr/86Sr圖均表現(xiàn)出很好的線性關(guān)系(圖5、圖6、圖7)。

圖6 甲烏拉鉛鋅銀礦床單礦物黃鐵礦Rb-Sr等時線圖解Fig.6 Rb-Sr isochron of pyrite from the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit

圖7 甲烏拉鉛鋅銀礦床共生組合閃鋅礦和黃鐵礦Rb-Sr等時線圖解Fig.7 Rb-Sr isochron of sphalerite and pyrite from the Jiawula Pb-Zn-Ag deposit

利用ISOPLOT軟件包計(jì)算出閃鋅礦Rb-Sr等時線年齡t=143.0±2.0Ma，初始鍶同位素比值ISr=0.71265，MSWD=3.2(圖5)；黃鐵礦Rb-Sr等時線年齡t=142.0±3.0Ma，初始鍶同位素比值ISr=0.71267，MSWD=5.7(圖6)；共生礦物組合閃鋅礦與黃鐵礦Rb-Sr等時線年齡t=142.7±1.3Ma，初始鍶同位素比值ISr=0.71266，MSWD=3.8(圖7)。

5 討論

5.1 成礦時代

礦床成礦時代的精確測定一直是礦床學(xué)研究的一個難點(diǎn)。近年來，利用礦石礦物(如閃鋅礦等)或與成礦有關(guān)的脈石礦物(如螢石等)的Rb-Sr同位素體系來直接獲得成礦年齡已涌現(xiàn)大量成功實(shí)例(Nakaietal., 1990；Brannonetal., 1992a；Tretbaretal., 2000；楊進(jìn)輝和周新華，2000；Yangetal., 2001；王彥斌等，2004；鄭偉等，2013)。熱液礦物Rb-Sr等時線年齡測年的基本前提是同源、同時、封閉性、一致的(87Sr/86Sr)i以及具有不同的(87Rb/86Sr)i(李文博等，2002)。實(shí)驗(yàn)過程中，將閃鋅礦粉碎至200目以下，然后進(jìn)行超聲波清洗，基本可排除次生及原生包裹體的干擾(劉建明等，1998a)。本次工作選擇未見或少見裂隙，且結(jié)晶較好的致密塊狀礦石為研究對象，這樣閃鋅礦、黃鐵礦等單礦物純度相對比較高，盡量滿足Rb-Sr同位素測年的前提條件。硫化物Rb-Sr定年是直接將硫化物全溶，測其Rb-Sr同位素組成，以確定其形成年齡，也直接代表了成礦年齡。一些學(xué)者認(rèn)為利用金屬礦床中共生礦物組合Rb-Sr等時線確定礦床的成礦時代會更加理想，因?yàn)楣采鸁嵋旱V物不僅符合Rb-Sr等時線定年的基本前提，而且可以提高Rb-Sr等時線的精確度(李志昌等，1994；劉建明等，1998a，b)。本文利用閃鋅礦、黃鐵礦進(jìn)行Rb-Sr等時線年齡測定，這樣使所獲得的數(shù)據(jù)更為可信。

甲烏拉鉛鋅銀礦床的容礦圍巖主要為中侏羅統(tǒng)萬寶組陸相礫巖、砂礫巖、長石砂巖及薄層泥質(zhì)粉砂巖和中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組橄欖玄武巖、玄武巖、玄武粗安巖、輝石安山巖、粗安巖、粗安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、粗安質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r(潘龍駒和孫恩守，1992；雙寶等，2009)。得爾布干成礦帶北段的得耳布爾、比利亞谷、二道河子鉛鋅銀礦床和西吉諾山鉛鋅銀銅礦點(diǎn)的容礦圍巖均為中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組火山巖。因此，其成礦時代不會早于中侏羅世(武廣等，2010)。本次獲得的閃鋅礦、黃鐵礦以及共生礦物組合閃鋅礦與黃鐵礦的Rb-Sr等時線年齡結(jié)果一致(約142～143Ma)，與盛繼福和傅先政(1999)在甲烏拉礦床測得的139.2Ma石英二長斑巖單顆粒鋯石年齡在誤差范圍內(nèi)一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了本次所測成礦年齡的準(zhǔn)確性和可行性。因此，甲烏拉鉛鋅銀礦床形成于142～143Ma前的早白堊世。

5.2 成礦物質(zhì)來源

對于甲烏拉礦床的成礦物質(zhì)來源，前人主要通過鉛同位素的研究來進(jìn)行探討，曾令平(2010)認(rèn)為成礦物質(zhì)主要來源于地殼深部和上地幔。雙寶等(2009)認(rèn)為成礦物質(zhì)主要來源于下地殼，但混有地幔物質(zhì)。

87Sr/86Sr是判斷成巖成礦物質(zhì)來源的重要指標(biāo)，在礦床地質(zhì)研究中常利用其來示蹤成礦物質(zhì)來源、巖漿流體、深源流體的殼?；烊咀饔?侯明蘭等，2006)。為避免放射性87Rb衰變對鍶同位素造成的影響，我們利用軟件Geokit(路遠(yuǎn)發(fā)，2004)將各硫化物的87Sr/86Sr測試值換算到143Ma前的初始Sr同位素比值(表1)。從表1可以看出，甲烏拉礦床閃鋅礦和黃鐵礦的Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)i介于0.71238～0.71277之間，平均值為0.71264。上述數(shù)據(jù)與Rb-Sr等時線給出的鍶初始值基本一致(0.71265～0.71267)。總體上看，甲烏拉礦床閃鋅礦和黃銅礦的Sr初始比值變化較小，但其比值相對較高。甲烏拉礦床金屬硫化物的鍶初始值低于大陸地殼Sr同位素87Sr/86Sr平均值(0.719；孫省利，2001)，但明顯高于地幔Sr的初始值(0.704；Faure，1986)。Rb-Sr同位素組成表明，甲烏拉礦床的成礦物質(zhì)主要來源于下地殼，但有少量地幔物質(zhì)加入。

5.3 成礦構(gòu)造背景

得爾布干成礦帶主要發(fā)育斑巖型銅鉬礦床、熱液脈型和矽卡巖型鉛鋅銀礦床及淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦床(武廣等，2010)。秦克章等(1999)獲得烏奴格吐山大型斑巖銅鉬礦床的二長花崗斑巖單顆粒鋯石U-Pb年齡為183.3±0.6Ma，全巖Rb-Sr等時線年齡為183.9±1.0Ma，蝕變巖絹云母K-Ar年齡為183.5±1.7Ma，分別代表巖漿侵位后開始結(jié)晶年齡、巖漿冷卻年齡和熱液蝕變年齡；Chenetal. (2011)和Lietal. (2012)通過對烏奴格吐山斑巖銅鉬礦研究，獲得成礦的輝鉬礦Re-Os等時線年齡177.6±4.5Ma。陳志廣(2010)獲得八大關(guān)中型斑巖銅鉬礦床的石英閃長玢巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為229.6±2.0Ma。陳志廣等(2010)獲得太平川小型斑巖銅鉬礦床的花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為202±5.7Ma，輝鉬礦Re-Os等時線年齡為203.6±4.6Ma。上述巖石、礦物年代學(xué)研究結(jié)果表明，得爾布干成礦帶斑巖型銅鉬礦床形成于晚三疊世-早侏羅世。本文獲得甲烏拉鉛鋅銀礦床的成礦時代為142～143Ma。

我們本次的定年結(jié)果及前人對得爾布干成礦帶重要礦床定年數(shù)據(jù)表明，得爾布干成礦帶存在兩期重要的成礦作用：一為斑巖型銅鉬成礦作用，該期成礦作用發(fā)生于晚三疊世-早侏羅世；另一期為晚侏羅世-早白堊世早期，主要形成熱液脈型鉛鋅銀礦床、矽卡巖型鉛鋅銀礦床和淺成低溫?zé)嵋盒豌y礦床。

得爾布干成礦帶中生代礦床的成礦構(gòu)造背景一直是一個長期爭論的問題，主要有4種認(rèn)識：(1)認(rèn)為包括本區(qū)在內(nèi)的中國東部侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)初期大規(guī)模斑巖-矽卡巖型銅鉬礦床的形成應(yīng)與東側(cè)古太平洋板塊的俯沖有關(guān)(葛文春等，2007)；(2)認(rèn)為得爾布干成礦帶內(nèi)的晚三疊世-早侏羅世斑巖型銅鉬礦形成于蒙古-鄂霍茨克洋封閉后陸陸碰撞的后碰撞環(huán)境，成礦作用與后碰撞伸展過程中所誘發(fā)的巖漿作用及相關(guān)流體活動密切相關(guān)，而早白堊世期間的鉛鋅銀礦床形成于西太平洋大陸邊緣弧后伸展環(huán)境(佘宏全等，2009，2012)；(3)認(rèn)為得爾布干地區(qū)斑巖-矽卡巖型多金屬礦床可能形成于晚三疊世蒙古-鄂霍茨克洋向其南側(cè)的額爾古納地塊俯沖的陸緣弧環(huán)境(陳志廣等，2010；張連昌等，2010)；(4)認(rèn)為得爾布干成礦帶中生代礦床的形成均與北側(cè)的蒙古-鄂霍茨克造山帶演化過程有關(guān)，而與東側(cè)的太平洋板塊作用無關(guān)(趙一鳴和張德全，1997；武廣等，2007；徐志剛等，2008；毛景文等，2013)。

蒙古-鄂霍茨克洋從二疊紀(jì)至晚侏羅世-早白堊世從東向西逐漸閉合(Kravchinskyetal., 2002)，相應(yīng)地與蒙古-鄂霍茨克洋演化有關(guān)的鈣堿性火山巖或深成巖相應(yīng)的從西向東逐漸變新。江思宏等(2010)對蒙古國西北部額爾登特銅鉬礦區(qū)內(nèi)的含礦斑巖體開展了鋯石SHRIMP和LA-MC-ICP U-Pb測年，獲得成巖時代為240Ma左右，輝鉬礦的Re-Os等時線年齡241.0±3.1Ma；張連昌等(2010)對八大關(guān)、太平川斑巖Cu-Mo礦床鋯石U-Pb和輝鉬礦Re-Os定年結(jié)果表明，它們形成于三疊紀(jì)(202～229Ma)，地球化學(xué)研究顯示成礦的石英閃長斑巖和花崗閃長斑巖為I型花崗巖，屬于鈣堿性-高鉀鈣堿性的花崗閃長質(zhì)巖石，輕稀土元素和大離子親石元素富集、重稀土元素和高場強(qiáng)元素虧損，成礦巖體具有典型的埃達(dá)克巖(adakite)的地球化學(xué)特征，且與俯沖洋殼源區(qū)的埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征相似；陳志廣等(2010)認(rèn)為蒙古-鄂霍茨克洋二疊紀(jì)-三疊紀(jì)一直存在向南俯沖。毛景文等(2013)指出，斑巖銅礦通常形成于活動大陸邊緣，即使在碰撞造山帶，斑巖銅礦的物質(zhì)來源也是來自于滯留的俯沖板片，只有俯沖板片才滿足形成斑巖銅礦所需要的銅物質(zhì)和巨量流體。得爾布干成礦帶斑巖型銅鉬礦床形成于晚三疊世-早侏羅世，與蒙古-鄂霍茨克洋向南俯沖的時間一致。因此，我們認(rèn)為烏奴格吐山、八大關(guān)、八八一、太平川斑巖型銅鉬礦床形成于蒙古-鄂霍茨克洋向南俯沖的陸緣弧環(huán)境。

關(guān)于得爾布干成礦帶晚侏羅世-早白堊世礦床的成礦背景，過去通常將其與大興安嶺中南段作為一個統(tǒng)一體考慮，認(rèn)為由太平洋板塊于晚侏羅世-早白堊世向大陸俯沖而生成(葛文春等，2007；佘宏全等，2009，2012)。但是，徐志剛等(2008)指出，以往多被認(rèn)為北北東向的大興安嶺火山巖帶，實(shí)際上是大致以二連-五叉溝-博克圖一線明顯分為東、西兩個亞帶：東亞帶成巖時代為晚侏羅世-早白堊世，巖石類型為英安質(zhì)-流紋質(zhì)火山巖，呈北北東向展布，向南南西延至遼西-冀北-晉北地區(qū)；而西亞帶發(fā)育中侏羅世玄武(安山)質(zhì)火山巖和晚侏羅世-早白堊世英安質(zhì)-流紋質(zhì)火山巖，火山巖呈北東向展布，向南西方向延伸至俄、蒙兩國，實(shí)屬蒙古-鄂霍茨克中生代巖漿巖帶南側(cè)的克魯倫河(蒙古)-根河火山巖帶的一部分。毛景文等(2013)指出，盡管得爾布干成礦帶與大興安嶺成礦帶的晚侏羅世-早白堊世礦床形成時代相近，但兩者的成礦類型明顯不同，前者主要形成淺成低溫?zé)嵋盒偷V床，成礦與火山-次火山熱液密切相關(guān)，而后者的礦床類型主要為巖漿熱液礦床，成礦與花崗質(zhì)侵入巖有關(guān)。考慮到淺成低溫?zé)嵋盒偷V床大都形成于大陸邊緣，因此推測得爾布干成礦帶內(nèi)的晚侏羅世-早白堊世脈狀鉛鋅銀礦床和矽卡巖型礦床及淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床很可能形成于蒙古-鄂霍茨克洋閉合后的碰撞后伸展環(huán)境。上黑龍江盆地廣泛發(fā)育中侏羅世末期的推覆構(gòu)造，而代表后碰撞階段的走滑剪切和地塊逃逸發(fā)生在早白堊世(李錦軼等，2004；武廣等, 2008)，因此，蒙古-鄂霍茨克造山帶在中侏羅世期間屬于碰撞造山階段，而晚侏羅世-早白堊世為后碰撞演化階段。甲烏拉礦床位于大興安嶺火山巖帶西亞帶的額爾古納地塊內(nèi)，成礦時代為早白堊世。因此，我們認(rèn)為，甲烏拉礦床可能形成于蒙古-鄂霍茨克造山帶后碰撞伸展環(huán)境，伸展導(dǎo)致巖石圈拆沉、軟流圈上涌，引致殼幔相互作用，進(jìn)而形成大興安嶺西亞帶火山-侵入巖及與其有關(guān)的熱液脈型和矽卡巖型鉛鋅銀礦床及淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床。

綜上所述，我們認(rèn)為得爾布干成礦帶晚三疊世-早侏羅世斑巖型銅鉬礦床形成于蒙古-鄂霍茨克洋向南俯沖的陸緣弧環(huán)境，而晚侏羅世-早白堊世熱液脈型和矽卡巖型鉛鋅銀礦床及淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床形成于蒙古-鄂霍茨克洋閉合后的碰撞后伸展環(huán)境。得爾布干成礦帶中生代礦床的形成與北西側(cè)的蒙古-鄂霍茨克洋造山過程有關(guān)，屬于蒙古-鄂霍茨克成礦省的一部分。

6 結(jié)論

(1)甲烏拉鉛鋅銀礦床的閃鋅礦、黃鐵礦及其共生組合的Rb-Sr等時線年齡均為143Ma左右，礦床形成于早白堊世初期。

(2)甲烏拉礦床硫化物具有較高的Sr同位素初始比值，成礦物質(zhì)主要來源于下地殼，有少量地幔物質(zhì)加入。

(3)甲烏拉礦床形成于蒙古-鄂霍茨克洋閉合后的碰撞后伸展環(huán)境，得爾布干成礦帶屬于蒙古-鄂霍茨克成礦省的一部分。

致謝野外工作得到了云南馳宏鋅鍺有限公司海拉爾分公司的大力支持和幫助；實(shí)驗(yàn)工作得到了南京大學(xué)王銀喜老師的熱情幫助；本文在完成過程中，得到了中國地質(zhì)科學(xué)院周振華博士、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)張東陽博士生、王天天、鄭偉、郭碩、劉曉菲等碩士生的幫助；兩位審稿人指出了文中的不足，并提出了很好的修改意見和建議；在此一并表示感謝。

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