王崇一，郝宇杰，商青青，史雨凡，高煜，任云生,2

1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061；2.防災(zāi)科技學(xué)院 地球科學(xué)學(xué)院，河北 三河 065201

0 引言

躍進山銅金礦床位于完達山地區(qū)，地處與錫霍特—阿林增生雜巖帶接壤的佳木斯—布列亞地塊一側(cè)，為完達山地區(qū)少數(shù)幾個達到中型規(guī)模的礦床之一。躍進山銅金礦有關(guān)的成礦巖體研究，對于揭示完達山地區(qū)古太平洋構(gòu)造體制深部動力學(xué)過程、成礦系統(tǒng)的物質(zhì)組成與成礦機理等方面具有重要意義。前人在該礦床成礦特征、成因類型和成礦巖體年代等方面取得了一些資料和成果，韋延蘭等[1]認為躍進山銅金礦體屬于矽卡巖型，與花崗閃長巖有關(guān)；張國賓[2]測得躍進山早期花崗閃長巖形成時代為(129.1±0.8)Ma，形成于碰撞后構(gòu)造背景；前人測得完達山地區(qū)花崗質(zhì)巖石鋯石U--Pb年齡集中于131～115 Ma[3--5]。在躍進山銅金礦床地質(zhì)特征研究基礎(chǔ)上，筆者重點對含礦花崗閃長巖開展同位素年代、鋯石Lu--Hf同位素和巖石地球化學(xué)特征研究，結(jié)合前人對礦區(qū)中的花崗斑巖的研究，為揭示躍進山銅金礦床形成過程提供最新資料和理論支撐。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于完達山活動帶西南緣，密山—敦化深斷裂北側(cè)(圖1a)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)大嶺橋組(T3--J1d)和第四系。大嶺橋組地層巖性主要為石英斜長角閃片巖和黑云母石英片巖夾大理巖，總體走向320°～330°，傾向北東，傾角40°～50°，被侵入體穿切成狹長帶狀或大小不等的不規(guī)則狀捕擄體(圖1b)。

研究區(qū)侵入巖主要有印支期超基性巖以及與金銅礦化具有密切時空及成因聯(lián)系的燕山晚期花崗閃長巖和花崗斑巖。區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向、近南北向和北北西—北西向斷裂構(gòu)造，其中北北西—北西向斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，與北東向構(gòu)造交匯處形成膨大礦體[6]。

2 樣品描述與分析方法

2.1 樣品描述

本文用于鋯石測年和巖石地球化學(xué)分析樣品均采自躍進山礦區(qū)巖芯內(nèi)的花崗閃長巖?；◢忛W長巖鉆孔號為ZK1403，深度119～123 m。

花崗閃長巖(圖2a、b)新鮮面為灰色，呈中粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要為斜長石(45%)堿性長石(35%)、黑云母(15%±)和石英(5%)，可見碳酸鹽細脈穿切礦物；副礦物主要為鋯石和磁鐵礦。

2.2 分析方法

在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成鋯石分選、透反射照片和CL圖像采集；鋯石U--Pb測年在吉林大學(xué)東北亞礦產(chǎn)資源評價自然資源部重點實驗室完成：①儀器為德國GeoLasPro型193 nm ArF準分子激光器與Agilent 7900型ICP--MS儀器；②以He 作為剝蝕物質(zhì)的載氣，儀器最佳化采用美國國家標準技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質(zhì)NIST610，采用91500 標準鋯石外部校正法進行鋯石原位U--Pb分析；采用直徑為32 μm、頻率為7 Hz的激光束斑進行樣品分析；③測試結(jié)果普通鉛校正采用Andersen[7]的方法。④數(shù)據(jù)采用GLITTER 軟件和Isoplot程序進行處理。

鋯石原位Lu--Hf同位素分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成：①儀器為GeolasPro193 nm激光剝蝕系統(tǒng)及ThermoNeptunePlus多接收等離子體質(zhì)譜儀(MC--ICP--MS)；②選擇盡量接近U--Pb同位素測試點以保證Lu--Hf同位素分析數(shù)據(jù)的代表性。③激光束斑直徑44 μm，激光脈沖頻率為8 Hz，以He氣作為載氣。為了校正176Lu和176Yb對于176Hf的干擾，取176Lu/175Lu=0.026 58和176Yb/173Yb=0.796 218作為定值，分別采用172Yb/173Yb=1.352 74，179Hf/177Hf=0.732 5對Yb，Hf同位素比值進行指數(shù)化歸一化質(zhì)量歧視校正，Lu質(zhì)量歧視和Yb一致。詳細分析步驟可參見文獻[10--11]。

圖1 東北地區(qū)大地構(gòu)造單元劃分圖[8](a)和研究區(qū)地質(zhì)簡圖[9](b)

Pl.斜長石；Qtz.石英；Kfs.鉀長石；Bt.黑云母。

在東北亞礦產(chǎn)資源評價自然資源部重點實驗室(吉林大學(xué))完成相關(guān)巖石樣品的主微量元素分析：主量元素采用X--射線熒光光譜儀(PW1401/10)測定，相對標準偏差為2%～5%。痕量元素分析采用美國安捷倫科技有限公司Agilent 7500a型耦合等離子體質(zhì)譜儀進行測試，誤差<5%。

3 測試結(jié)果

3.1 LA--ICP--MS鋯石U--Pb測年

從陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3)中可以看出，花崗閃長巖(YJS--1)中的鋯石形態(tài)主要為短柱狀，少數(shù)為長柱狀，自形--半自形，長短軸約 70～180 μm，長寬比為(1∶1.5)～(1∶3)，具有明顯的震蕩生長環(huán)帶結(jié)構(gòu)， Th/U為0.11～0.4，具有巖漿鋯石特征[12]。

在 30個分析點中，剔除因鉛丟失而不諧和度>10%的樣品點后，共有26個點落于諧和曲線上(圖4a)。這26個測點的年齡分布在(121±2)Ma～(116±2) Ma之間(表1)，均位于諧和線上或其附近(圖4b)，加權(quán)平均年齡為(118.96±0.77) Ma(MSWD=0.29)。

圖3 躍進山花崗閃長巖(YJS--1)鋯石測試位置及測點結(jié)果

圖4 躍進山花崗閃長巖(YJS--1)的鋯石 U--Pb 年齡諧和曲線(a)及年齡分布圖(b)

表1 躍進山花崗閃長巖LA--ICP--MS鋯石U--Pb測年結(jié)果

3.2 鋯石Lu--Hf同位素

根據(jù)躍進山花崗閃長巖的鋯石 Lu--Hf 同位素測試結(jié)果(表2)，結(jié)合文獻[13]可知，躍進山花崗閃長巖、花崗斑巖中鋯石176Lu/177Hf均值分別為0.001 204和0.002 383，表明鋯石在形成后基本沒有明顯的放射性成因Hf積累，因此測定的176Hf/177Hf值基本代表鋯石結(jié)晶時體系內(nèi)部Hf同位素組成[14]?；◢忛W長巖14粒鋯石εHf(t)值變化范圍為+1.4～+3.2，平均值為+2.0；Hf同位素單階段模式年齡(tDM1)和二階段模式年齡(tDM2)分別為0.73～0.65 Ga和1.09～0.98 Ga。

3.3 巖石主量元素

躍進山花崗閃長巖巖體 4 個樣品的主量元素分析結(jié)果(表3)顯示 SiO2含量為67.47%～68.03%，Al2O3含量較高，為15.52%～16%，(Na2O+K2O)=6.16%～6.7%，相對富鈉 K2O/Na2O=0.53～0.68， CaO 含量為3.28%～3.85%， MnO、TiO2、P2O5的含量較低，A/CNK=1，里特曼指數(shù)(σ)為 1.52～1.80。巖石樣品在TAS圖解中樣品落入花崗閃長巖區(qū)域，顯示亞堿性特征(圖5)，在SiO2--K2O圖解(圖6a)中落入鈣堿性巖石系列中，在 A/CNK--A/NK 圖解(圖6b)中落入準鋁質(zhì)--過鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)，由此可知，躍進山花崗閃長巖屬于I型鈣堿性花崗巖系列，與區(qū)內(nèi)花崗斑巖具有相似的地球化學(xué)特征[13]。

表2 躍進山花崗閃長巖鋯石 Lu--Hf 同位素組成(YJS--1 )

圖5 躍進山花崗閃長巖TAS圖解

表3 躍進山花崗閃長巖主量元素(%)分析結(jié)果

圖6 躍進山花崗閃長巖、花崗斑巖SiO2--K2O圖解(a)[15]、A/CNK--A/NK圖解(b)[16]、 K2O--Na2O圖解(c)[17]及SiO2--Ce圖解(d)[17]

3.4 巖石微量元素

躍進山銅金礦區(qū)花崗閃長巖(表4)的稀土元素配分模式(圖7a)為輕稀土富集，重稀土虧損的右傾型，稀土總量為ΣREE=200.49×10-6～322.12×10-6，輕重稀土分餾程度中等，LREE/HREE=22.65～27.99，(La/Yb)N=37.45～54.31，(Gd/Yb)N=4.15～5.34，銪負異常(δEu=0.63～0.92)，Ce負異常(δCe=0.95～0.97)。在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖7b)中，可以得知巖石樣品相對富集 Rb、Ba、Sr、La、Ce等元素，虧損 Nb、Ta、Ti、P等元素。

4 討論

4.1 巖石成因及巖漿源區(qū)

躍進山花崗閃長巖具有高硅、富堿和貧鐵鎂的特點，相對富集大離子親石元素(Rb，Ba，K，Sr)和輕稀土元素(La，Ce，Pr)，相對虧損高場強元素(Ta，Nb，Ti)，具有島弧巖漿巖的地球化學(xué)屬性，暗示源區(qū)曾被俯沖帶流體所交代[18]。根據(jù)巖石的礦物組合和全巖地化分析結(jié)果分析，樣品中的Rb/Sr，Nb/Ta，Zr/Hf的數(shù)值明顯高于地幔均值,接近地殼巖石，反映了花崗閃長巖原巖巖漿應(yīng)為殼?；煸础?/p>

表4 躍進山花崗閃長巖微量分析結(jié)果

圖7 躍進山花崗閃長巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(a)[19]和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)(b)[20]

對文獻[13]中的花崗斑巖和本文測試的花崗閃長巖鋯石Lu--Hf同位素測試結(jié)果進行分析，其εHf(t)值的范圍在+1.4～+6.9，為偏低的正值，表明巖漿源區(qū)應(yīng)為古老的硅鋁質(zhì)地殼和新生的玄武質(zhì)地殼，二階段Hf模式年齡(tDM2)為1.09～0.72 Ga。投圖結(jié)果顯示樣品εHf(t)的值位于球粒隕石演化線和虧損地幔演化線之間，落入中亞造山帶東部的顯生宙火成巖εHf(t)值分布范圍內(nèi)(圖8)。

圖8 躍進山花崗閃長巖、花崗斑巖的鋯石Hf同位素特征[23]

結(jié)合巖石化學(xué)特征分析，認為巖漿源區(qū)應(yīng)主要起源于虧損地幔新元古代新增生陸殼的部分熔融，可能存在少量硅鋁質(zhì)地殼物質(zhì)的加入[21--22]。

4.2 構(gòu)造背景

LA--ICP--MS 鋯石U--Pb定年結(jié)果顯示，躍進山花崗閃長巖的加權(quán)平均年齡為(118.96±0.77)Ma。研究區(qū)花崗斑巖的加權(quán)平均年齡為(101.9±1.1)Ma[13]，均為早白堊世。

完達山地塊處于太平洋活動帶內(nèi)，由于受到太平洋板塊向西應(yīng)力的作用，晚侏羅世中期就位在佳木斯地塊東緣，并于早白堊世早期前完成拼貼，期間發(fā)生了少量的早白堊世巖漿活動[24--30]。躍進山雜巖體中的花崗巖侵入體的鋯石年齡為 125～120 Ma，完達山地塊的花崗巖侵入體年齡范圍在130～120 Ma[31]，表明二者構(gòu)造拼合時間在 130 Ma 之前。在(Y+Nb)--Rb圖解、(Yb+Ta)--Rb和Y--Nb圖解(圖9a--c)中花崗斑巖與花崗閃長巖均落入后碰撞--火山弧花崗巖區(qū)域，花崗閃長巖的相應(yīng)投圖結(jié)果(圖9d，圖10)也顯示與俯沖洋殼部分熔融有關(guān)。

圖9 躍進山花崗閃長巖和花崗斑巖的(Y+Nb)-Rb圖解(a)、(Yb+Ta)-Rb圖解(b)、Y-Nb圖解(c)及Y-Sr/Y圖解(d)

圖10 躍進山花崗閃長巖SiO2-TiO2 (a)與SiO2-MgO(b)圖解[32--33]

晚侏羅世—早白堊世太平洋板塊的俯沖方向發(fā)生了較大變化，東北地區(qū)的地球動力學(xué)特征由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺?。晚侏羅世整個地區(qū)處于隆起狀態(tài)，巖石圈剝蝕嚴重，太平洋板塊對東北地區(qū)的斜向俯沖，使得東北地區(qū)產(chǎn)出大量花崗巖[34--35]。完達山地塊為太平洋板塊俯沖拼貼的增生雜巖體[36]。中—晚侏羅世完達山地塊已就位于佳木斯地塊東部[24]，早白堊世完成拼貼，整體由碰撞階段的擠壓增生體制轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎?俯沖)后的伸展--減薄體制，加厚的巖石圈地幔發(fā)生大規(guī)模拆沉，致使軟流圈的物質(zhì)上涌，形成大面積的中酸性巖漿[37--38]。結(jié)合花崗閃長巖和花崗斑巖的成巖時代、巖石成因、巖漿物質(zhì)來源及其所處的大地構(gòu)造背景，筆者認為,黑龍江完達山地區(qū)與躍進山銅金礦床有關(guān)的花崗質(zhì)巖石與太平洋板塊強烈俯沖導(dǎo)致下巖石圈地幔拆沉有較為直接的關(guān)系。

5 結(jié)論

(1)躍進山銅金礦床花崗閃長巖的加權(quán)平均年齡為(118.96±0.77)Ma，為早白堊世。

(2)躍進山銅金礦床花崗閃長巖為富Al、高K、Na、低Ti、P、Ca的I型鈣堿性花崗巖，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，鋯石Lu--Hf同位素特征顯示樣品鋯石的εHf(t)的值均為偏低的正值，表明原始巖漿的物質(zhì)來源應(yīng)為殼?；煸?。

(3)花崗閃長巖屬于后碰撞--火山弧花崗巖。完達山地區(qū)躍進山銅金礦床的成礦成巖作用與太平洋板塊強烈俯沖的背景下，下巖石圈地幔拆沉有直接關(guān)系。