張易航 楊言辰 韓世炯 宋朝陽 王旺 余長勝

摘要：古利庫金銀礦床是中國東北地區(qū)重要的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床之一，礦體主要賦存在流紋巖中。通過對古利庫金銀礦區(qū)流紋巖進(jìn)行巖石地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，討論了其巖石成因及構(gòu)造背景。流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，表明其噴出時(shí)代為早白堊世晚期，限定成礦時(shí)代應(yīng)晚于該年齡。巖石地球化學(xué)分析結(jié)果顯示：流紋巖具有明顯的輕、重稀土元素分餾，富集大離子親石元素Ba、Rb、Th、U等，虧損高場強(qiáng)元素Nb、P、Ti等。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，認(rèn)為流紋巖可能形成于早白堊世巖石圈大規(guī)模伸展減薄的動力學(xué)背景下，是地殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：流紋巖;年代學(xué);巖石地球化學(xué);構(gòu)造背景;古利庫金銀礦區(qū)

中圖分類號：TD11 P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）08-0013-09doi：10.11792/hj20200803

引 言

淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床是世界上重要的金礦床類型，自發(fā)現(xiàn)以來一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一[1-5]。目前發(fā)現(xiàn)的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床主要分布在蒙古—鄂霍茨克帶、地中?！柴R拉雅帶及環(huán)太平洋地區(qū)3個(gè)成礦域[1]。通常認(rèn)為淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床形成于低溫、低壓，以及鹽度較低、深度較淺的環(huán)境中[4]。淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床礦體一般出現(xiàn)于島弧區(qū)或大陸邊緣，主要圍繞火山口產(chǎn)出，受火山口、破火山口、火山角礫巖筒，以及與火山機(jī)構(gòu)有關(guān)的斷裂控制[6]。

黑龍江北部是中國重要的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床產(chǎn)地，其中三道灣子金礦床、東安金礦床、寶興溝金礦床、旁開門金礦床等均為典型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床[2-5]，其礦體均賦存于早白堊世火山巖中，表明早白堊世火山巖與成礦具有密切關(guān)系。古利庫金銀礦床則是目前大興安嶺成礦帶北段發(fā)現(xiàn)的唯一冰長石-絹云母型金礦床[7]，其品位高、規(guī)模大。自該礦床發(fā)現(xiàn)以來，前人對其圍巖蝕變、流體包裹體及礦床成因等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究[7-12]，但對于賦礦圍巖的形成時(shí)代、地球化學(xué)特征、巖石成因及成礦構(gòu)造背景等問題仍然沒有進(jìn)行系統(tǒng)深入研究。

本文對古利庫金銀礦區(qū)與成礦相關(guān)的流紋巖進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)分析，并結(jié)合古利庫已有的研究成果，探討了其巖石地球化學(xué)特征、巖石成因及成礦構(gòu)造背景，為后續(xù)礦產(chǎn)勘查和研究工作提供基礎(chǔ)研究。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

古利庫金銀礦床大地構(gòu)造位置處于興蒙造山帶東端，興安地塊東北部[7]（見圖1-A）。

礦區(qū)地層發(fā)育（見圖1-B），中生代火山巖主要為下白堊統(tǒng)龍江組角閃安山巖、玄武安山巖、凝灰?guī)r及安山質(zhì)英安巖、英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r，下白堊統(tǒng)光華組流紋巖、流紋質(zhì)角礫熔巖，流紋質(zhì)凝灰角礫巖、凝灰?guī)r。其中，流紋巖為古利庫金銀礦區(qū)的主要賦礦圍巖[13]。

礦區(qū)發(fā)育北東向、東西向及近東西向斷裂。其中，北西向斷裂為壓扭性斷裂，為礦區(qū)的控礦構(gòu)造。北東向斷裂產(chǎn)于礦區(qū)東南部或老基底中，控制礦體產(chǎn)出。近東西向斷裂產(chǎn)于礦區(qū)東部及南部。古利庫河北側(cè)火山穹隆位于古利庫河北岸古里昆河至嫩江西側(cè)古里昆河之間，為沿北西向分布的橢圓狀中心式火山穹隆構(gòu)造，長軸長14 km，短軸長12 km，其次級構(gòu)造直接控制礦體產(chǎn)出。

2 樣品采集及測試方法

2.1 樣品采集及巖相學(xué)特征

礦區(qū)內(nèi)出露的流紋巖為礦區(qū)主要賦礦圍巖，顯示流紋巖與成礦關(guān)系密切。本次研究采集的流紋巖樣品均為取自礦區(qū)露頭處的新鮮樣品。其中，用于進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析的樣品共7件（編號15GLK-1～4、15GLK-8～10），用于鋯石U-Pb年齡分析的樣品1件（編號15GLK-N3）。

流紋巖呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（見圖2-a），基質(zhì)為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶相對含量約20 %，成分主要為石英（45 %）、斜長石（55 %）（見圖2-b）。石英呈他形粒狀，粒度0.1～0.5 mm;斜長石呈自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，粒度0.2～3.0 mm?；|(zhì)相對含量約80 %，主要由長英質(zhì)礦物組成，霏細(xì)結(jié)構(gòu)，局部發(fā)育綠泥石化及碳酸鹽化。

2.2 樣品測試方法

巖石地球化學(xué)分析在澳實(shí)分析檢測（廣州）有限公司礦物實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用X射線熒光光譜法分析，分析精度優(yōu)于0.1 %;微量元素和稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析，分析精度優(yōu)于1×10-6。

鋯石分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，對樣品進(jìn)行破碎、淘洗和分離，挑選表面平整光潔、晶型和透明度較好的鋯石顆粒，將其粘貼于環(huán)氧樹脂表面，待拋光后進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光顯微照相制靶。鋯石U-Pb測年在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心同位素地質(zhì)年代學(xué)研究中心完成，測試采用Agilent7500a型ICP-MS儀和ComPex102型ArF準(zhǔn)分子激光器（波長193 nm），激光束斑直徑30 μm，同位素比值以哈佛大學(xué)國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行校正，監(jiān)控盲樣為標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA，年齡諧和圖的繪制采用isoplot3.0軟件[14-15]完成。

3 樣品測試結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

流紋巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像見圖3。鋯石多數(shù)呈灰黑色，整體形態(tài)為長柱狀或短柱狀，鋯石長60～100 μm，長寬比值為1.0～2.5，具有清晰的震蕩環(huán)帶（見圖3）。鋯石U-Pb測年結(jié)果見表1、圖4。17個(gè)測點(diǎn)均集中分布在諧和曲線及其附近， 206Pb/238U年齡為（117±3）Ma ～（141±2）Ma，年齡加權(quán)平均值為（127.2±2.8）Ma（MSWD=0.19），代表了流紋巖的巖漿結(jié)晶年齡。

3.2 巖石地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

3.2.2 稀土元素與微量元素

4 討 論

4.1 成巖時(shí)代

興蒙造山帶地處中亞造山帶東段，于古生代形成，中生代遭受了蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域改造。與蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域演化有關(guān)的成礦作用從240 Ma連續(xù)演化到110 Ma，成礦作用主要集中在120～180 Ma[19]。古利庫金銀礦床礦體主要賦存于流紋巖等圍巖中，由此可知，金礦化時(shí)代應(yīng)晚于流紋巖的成巖年齡。古利庫金銀礦區(qū)流紋巖鋯石CL圖像及相對較高的w（Th）/w（U）值表明其為巖漿成因，鋯石U-Pb測年結(jié)果可代表巖漿結(jié)晶年齡。本次研究獲得流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，即早白堊世晚期。

前人研究結(jié)果顯示，蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域礦化事件主要發(fā)生在早白堊世[18]，與早白堊世火山巖、淺成侵入體及次火山巖密切伴生[20]。興蒙造山帶及鄰區(qū)白堊紀(jì)主要金礦床成礦年齡見表4。

通過成礦年齡的對比，可以清晰看出蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域成巖、成礦年齡在誤差范圍內(nèi)較為一致（見圖7），即成礦作用與區(qū)域巖漿活動具有時(shí)空關(guān)聯(lián)性。楊永勝[13]對古利庫金銀礦區(qū)與成礦有關(guān)的流紋巖進(jìn)行了鋯石U-Pb測年，得到其形成年齡為（126.33±0.93）Ma，推測礦床成礦時(shí)代應(yīng)晚于126.33 Ma，與早白堊世巖漿活動的年齡較為一致。綜上所述，推測古利庫金銀礦床成礦時(shí)代為早白堊世晚期。

4.2 巖石成因

流紋巖主量元素分析結(jié)果顯示，其具有高硅、富鉀、貧鈣、貧鎂的特征;輕、重稀土元素分餾明顯，具有微弱的負(fù)Eu異常;富集K、Rb、Ba、Sr等大離子親石元素，虧損Th、Nb、Ta、Ti等高場強(qiáng)元素，表明其具有殼源成因巖石的地球化學(xué)特征。

4.3 成礦構(gòu)造背景

興蒙造山帶在中生代主要經(jīng)歷了蒙古—鄂霍茨克洋構(gòu)造域和環(huán)太平洋構(gòu)造域的強(qiáng)烈改造[41]，期間區(qū)域火山作用頻繁而強(qiáng)烈。目前，對于興蒙造山帶巖漿活動的構(gòu)造背景仍然存在爭議，主要觀點(diǎn)有以下3種：①與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)[42];②與地幔柱的構(gòu)造有關(guān)[43];③與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后造山帶的伸展作用有關(guān)[44]。

前人研究認(rèn)為，太平洋板塊向東亞大陸邊緣俯沖開始于早白堊世[45];區(qū)域上大量證據(jù)顯示，早白堊世晚期大興安嶺北段表現(xiàn)出了碰撞后伸展構(gòu)造背景，這與太平洋板塊俯沖背景明顯不同[46];在空間分布上，孫德有等[47]提出：有大量火山巖在蒙古國東部被發(fā)現(xiàn)，這些火山巖與大興安嶺火山巖相似，但與太平洋距離較遠(yuǎn)，受太平洋板塊俯沖影響不大;白堊世古太平洋板塊對東亞大陸俯沖主要影響范圍為松遼盆地及其以東地區(qū)，并未影響到大興安嶺北段;經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，大興安嶺及其相鄰地區(qū)并不存在環(huán)狀火山巖帶[17]，因此與噴發(fā)周期較短的地幔柱構(gòu)造有關(guān)的作用模式很難解釋形成時(shí)代跨度較大的中生代火山巖的時(shí)空分布問題。另一方面，前人對中亞造山帶東部巖漿熱液礦床的研究強(qiáng)調(diào)了蒙古—鄂霍茨克洋閉合對大興安嶺北段成礦產(chǎn)生的重要作用[48]。張旗[45]認(rèn)為，晚古生代末期，蒙古—鄂霍茨克洋局部發(fā)生俯沖，晚三疊世開始發(fā)生自西向東的剪刀式關(guān)閉，之后于中—晚三疊世閉合，隨后的早白堊世為造山后的伸展崩塌階段。

在w（Y+Nb）-w（Rb）圖解（見圖8-a））中，樣品全部落入后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi);在R1-R2圖解（見圖8-b））中，樣品落在造山后期區(qū)域內(nèi)，暗示古利庫金銀礦區(qū)流紋巖形成于伸展構(gòu)造環(huán)境。

綜上認(rèn)為，古利庫金銀礦區(qū)流紋巖形成于早白堊世晚期伸展構(gòu)造環(huán)境，與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后的巖石圈伸展有關(guān)。

5 結(jié) 論

1）古利庫金銀礦區(qū)流紋巖具有大離子親石元素相對富集，高場強(qiáng)元素相對虧損，輕、重稀土元素分異明顯的特征，表明其可能來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。

2）流紋巖鋯石U-Pb年齡為（127.2±2.8）Ma，表明古利庫金銀礦床的成礦作用發(fā)生在早白堊世晚期。

3）流紋巖形成于伸展構(gòu)造環(huán)境，與蒙古—鄂霍茨克洋閉合后的巖石圈伸展有關(guān)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 陳根文，夏斌，肖振宇，等.淺成低溫?zé)嵋旱V床特征及在我國的找礦方向[J].地質(zhì)與資源，2001，10（3）：165-171.

[2] 李碧樂，孫永剛，陳廣俊，等.小興安嶺東安金礦區(qū)細(xì)粒正長花崗巖U-Pb年齡、巖石地球化學(xué)、Hf同位素組成及地質(zhì)意義[J].地球科學(xué)，2016，41（1）：1-16.

[3] 李向文，楊言辰，王獻(xiàn)忠，等.黑龍江省塔河縣寶興溝金礦床地質(zhì)特征及成礦構(gòu)造環(huán)境[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2012，42（6）：1 700-1 710.

[4] 王蘇珊，劉佳宜，季洪偉，等.黑龍江三道灣子金礦區(qū)龍江組安山巖的年代學(xué)與地球化學(xué)[J].巖石學(xué)報(bào)，2017，33（8）：2 604-2 618.

[5] 唐臣，楊帆，孫景貴，等.大興安嶺旁開門金銀礦床賦礦圍巖的鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義[J].世界地質(zhì)，2011，30（4）：532-537.

[6] 毛景文，李曉峰，張作衡，等.中國東部中生代淺成熱液金礦的類型、特征及其地球動力學(xué)背景[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2003（4）：620-637.

[7] 時(shí)永明，朱群，高友.大興安嶺地區(qū)古利庫金（銀）礦床成因探討[J].地質(zhì)與勘探，2006，42（5）：23-27.

[8] 時(shí)建才.古利庫巖金礦成因及其找礦方向[J].黑龍江科技信息，2007（11）：28.

[9] 馮健行.黑龍江省大興安嶺古利庫巖金礦床成礦物質(zhì)來源分析[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2006，20（1）：54-61.

[10] 朱群，王恩德，李之彤，等.古利庫金（銀）礦床的穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)與資源，2004，13（1）：8-16.

[11] 朱群，王恩德，李之彤，等.古利庫金（銀）礦床水平及垂向礦化變化特征[J].地質(zhì)與資源，2004，13（2）：80-84.

[12] 佘宏全，李進(jìn)文，向安平，等.大興安嶺中北段原巖鋯石U-Pb測年及其與區(qū)域構(gòu)造演化關(guān)系[J].巖石學(xué)報(bào)，2012，28（2）：571-594.

[13] 楊永勝.大興安嶺中北段與金銅鉬礦有關(guān)巖漿巖成礦專屬性及紅彥地區(qū)成礦預(yù)測[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2017.

[14] 朱志敏，趙振華，熊小林，等.西天山特克斯晚古生代輝長巖巖石地球化學(xué)[J].巖石礦物學(xué)雜志，2010，29（6）：675-690.

[15] 孫金鳳，楊進(jìn)輝，吳福元，等.榍石原位微區(qū)LA-ICPMS U-Pb年齡測定[J].科學(xué)通報(bào)，2012，57（18）：1 603-1 615.

[16] 柴明春，王泉，趙國英，等.大興安嶺十八站—韓家園地區(qū)晚中生代火山巖年齡、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義[J].地質(zhì)通報(bào)，2018，37（10）：1 866-1 881.

[17] 施璐，唐振，鄭常青，等.大興安嶺中部柴河——蘑菇氣地區(qū)早白堊世中性火山巖巖石成因及構(gòu)造背景[J].地質(zhì)通報(bào)，2018，37（9）：1 620-1 632.

[18] SUN W D，MCDONOUGH W F.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts：implications for mantle composition and processes[J].Geological Society London Special Publication，1989，42（1）：313-345.

[19] 江思宏，張莉莉，劉翼飛，等.興蒙造山帶成礦規(guī)律及若干科學(xué)問題[J].礦床地質(zhì)，2018，37（4）：671-711.

[20] 李向文.上黑龍江成礦帶金礦床成礦規(guī)律與找礦預(yù)測研究[D].長春：吉林大學(xué)，2015.

[21] 王科強(qiáng)，黃輝，王治華，等.內(nèi)蒙古額爾古納虎拉林金礦床鉀長石39Ar-40Ar年齡及其意義[J].礦床地質(zhì)，2010，29（增刊1）：41-46.

[22] 劉軍，武廣，邱華寧，等.大興安嶺北部砂寶斯金礦床含金石英脈40Ar/39Ar年齡及其構(gòu)造意義[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2013，87（10）：1 570-1 579.

[23] 劉瑞萍，顧雪祥，章永梅，等.黑龍江東安金礦床賦礦巖漿巖鋯石U-Pb年代學(xué)及巖石地球化學(xué)特征[J].巖石學(xué)報(bào)，2015，31（5）：1 391-1 408.

[24] 李睿華，張晗，孫豐月，等.大興安嶺北段二十一站巖體年代學(xué)、地球化學(xué)及其找礦意義[J].巖石學(xué)報(bào)，2018，34（6）：1 725-1 740.

[25] 張炯飛，張宏，權(quán)恒.小干溝二長巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義[J].貴金屬地質(zhì)，1998，7（1）：69-71.

[26] SHEN G，HONG X，ZANG Y Q，et al.Mineralogy，ore-forming fluids and geochronology of the Shangmachang and Beidagou gold deposits，Heilongjiang province，NE China[J].Journal of Geochemical Exploration，2018，188：137-155.

[27] 劉陽，孫景貴，任亮，等.小興安嶺北麓高松山金礦床賦礦圍巖鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)、巖石成因及其地質(zhì)意義[J].世界地質(zhì)，2017，36（3）：806-825.

[28] WANG Y B，ZENG Q D，LIU J M.Rb-Sr dating of gold-bearing pyritesfrom Wulaga gold deposit and its geological significance[J].Resource Geology，2014，64（3）：262-270.

[29] 韋延蘭.黑龍江省躍進(jìn)山銅金礦床地質(zhì)特征及找礦方向[D].長春：吉林大學(xué)，2015.

[30] ZHANG G B，YANG Y C，WANG J，et al.Geology，geochemistry，and genesis of the hot-spring-type Sipingshan gold deposit，eastern Heilongjiang Province，northeast China[J].International Geology Review，2013，55（4）：482-495.

[31] 李怡欣，聶喜濤，張朋，等.老柞山金礦床的成礦時(shí)代與成礦背景[J].礦物學(xué)報(bào)，2011，31（增刊1）：612.

[32] 黃永衛(wèi).黑龍江省東南部完達(dá)山—太平嶺一帶淺成低溫?zé)嵋旱V床區(qū)域成礦規(guī)律及找礦前景研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2010.

[33] 魯穎淮，張宇，賴勇，等.黑龍江金廠金礦田巖漿和成礦作用的LA-ICPMS鋯石定年[J].巖石學(xué)報(bào)，2009，25（11）：2 902-2 912.

[34] HAN S J，SUN J G，BAI L A，et al.Geology and ages of porphyry and medium- to high-sulphidation epithermal gold deposits of the continental margin of Northeast China[J].International Geology Review，2013，55（3）：287-310.

[35] 任云生，王輝，屈文俊，等.延邊小西南岔銅金礦床輝鉬礦Re-Os同位素測年及其地質(zhì)意義[J].地球科學(xué)（中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)），2011，36（4）：721-728.

[36] 柴鵬，孫景貴，門蘭靜，等.延邊地區(qū)九三溝金礦床賦礦圍巖的鋯石U-Pb年齡與成巖成礦時(shí)代[J].巖石礦物學(xué)雜志，2012，31（5）：633-640.

[37] KEPPLER H.Constraints from partitioning experiments on the composition of subductoin-zone fluids[J].Nature，1996，380：237-240.

[38] JOCHUM K P，MCDONOUGH W F，PAOME H，et al.Compositional constraints on the continental lithospheric mantle from trace elements in spinel peridotite xenoliths[J].Nature，1989，340：548-550.

[39] STOLZ A J，JOCHUM K P，SPETTEL B，et al.Fluid and melt-related enrichment in the subarc mantle：evidence from Nb/Ta variations inisland-arc basalts[J].Geology，1996，24（7）：587-590.

[40] TAYLOR S R，MCLENAN S M.The continental crust：its composition and evolution[J].The Journal of Geology，1985，94（4）：57-72.

[41] 吳華英，張連昌，周新華，等.大興安嶺中段晚中生代安山巖年代學(xué)和地球化學(xué)特征及成因分析[J].巖石學(xué)報(bào)，2008，24（6）：1 339-1 352.

[42] ZHANG J H，GE W C，WU F Y，et al.Large-scale Early Cretaceous volcanic events in the northern Great Xingan Range，Northeastern China[J].Lithos，2008，102（1/2）：138-157.

[43] 葛文春，林強(qiáng)，孫德有，等.大興安嶺中生代玄武巖的地球化學(xué)特征：殼幔相互作用的證據(jù)[J].巖石學(xué)報(bào)，1999，15（3）：396-407.

[44] 林強(qiáng)，葛文春，曹林，等.大興安嶺中生代雙峰式火山巖的地球化學(xué)特征[J].地球化學(xué)，2003，32（3）：208-222.

[45] 張旗.中國東部中生代巖漿活動與太平洋板塊向西俯沖有關(guān)嗎？[J].巖石礦物學(xué)雜志，2013，32（1）：113-128.

[46] FAN W M，GUO F，WANG Y J，et al.Late Mesozoic calc-alkaline volcanism of post-orogenic extension in the northern Da HingganMountains，northeastern China[J].Journal of Volcanology and Geothermal Research，2003，121（1）：115-135.

[47] 孫德有，茍軍，任云生，等.滿洲里南部瑪尼吐組火山巖鋯石U-Pb年齡與地球化學(xué)研究[J].巖石學(xué)報(bào)，2011，27（10）：3 083-3 094.

[48] XU W L，JI W Q，PEI F P，et al.Triassic volcanism in eastern Heilongjiang and Jilin provinces，NE China：Chronology，geochemistry，and tectonic implications[J].Journal of Asian Earth Sciences，2009，34（3）：392-402.