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大興安嶺南段毛登礦區(qū)阿魯包格山巖體成巖成礦意義
——鋯石、角閃石和黑云母礦物學證據*

2021-07-13 01:54季根源江思宏張龍升李高峰劉翼飛易錦俊張?zhí)K江
礦床地質 2021年3期
關鍵詞:黑云母鋯石巖漿

季根源,江思宏,張龍升,李高峰,劉翼飛,易錦俊,張?zhí)K江

(1 中國地質科學院礦產資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;2 自然資源實物地質資料中心,河北廊坊 065201;3 華北地質勘查局綜合普查大隊,河北廊坊 065201;4 北京大學造山帶與地殼演化重點實驗室,北京 100871)

大興安嶺南段廣泛發(fā)育與高度演化的花崗巖關系密切的W、Sn、Ag、Mo、Pb、Zn、稀土、稀有等金屬礦床,如白音查干Sn-Ag-Cu-Pb-Zn 礦床(姚磊等,2018;李睿華,2019)、維拉斯托Sn-Cu-Pb-Zn-Ag-Li-Rb-Nb-Ta 礦床(劉瑞麟等,2018;Liu et al., 2016;Wang et al., 2017)、黃崗Sn-Fe-Pb-Cu 礦床(周振華等,2010;翟德高等,2012)、巴爾哲REE-Nb-Be-Zr礦床(王一先等,1997)、敖侖花Mo-Cu礦床(馬星華等,2009)、半砬山鉬礦床(Zhang et al., 2010;Shu et al.,2016)、毛登Sn-Mo-Bi 礦床(石得鳳,2007;張巧梅等,2013)等,逐漸成為中國北方地區(qū)重要的鎢、錫、鉬、銀、鉛、鋅、稀土和稀有礦產基地。大興安嶺南段先后經歷了古亞洲洋的閉合、古太平洋和蒙古-鄂霍茨克洋板塊俯沖等復雜的構造歷史,發(fā)育大規(guī)模不同時代、不同類型的花崗巖,區(qū)內多金屬礦床主要與早白堊世高度演化的花崗質巖體有密切關系(Enge‐bretson et al.,1985;趙一鳴等,1997;毛景文等,2013;江思宏等,2018)。因此,前人對區(qū)內早白堊世花崗質巖體開展了大量的研究,包括成巖年代學、巖石地球化學、同位素地球化學以及成巖構造背景等(郭鋒等,2001;Fan et al.,2003;王京彬等,2005;王長明等,2006;邵濟安等,2010;Ouyang et al., 2015;Liu et al.,2016;Zhai et al.,2017),但對高度演化的花崗巖漿演化過程中的礦物學特征以及物理化學條件研究較為薄弱甚至缺乏,這在一定程度上制約了花崗巖成巖作用精細刻畫以及對成礦意義的評價。

前人研究表明,花崗巖結晶時的溫壓、氧逸度、揮發(fā)分含量、含水量等物理化學條件對W、Sn、Cu、Au、Pb、Zn、Ag、Mo等金屬成礦元素在熔體和流體相之間運移、分配,以及成巖、成礦作用或兩者成因關系具有重要的影響(李鴻莉等,2007;張德會,2015)。巖石的礦物成分和組合是巖漿原始成分的直接反映。鋯石是花崗巖中廣泛發(fā)育的副礦物之一,不易受熱液蝕變、變質作用和表生作用的影響,常被用作記錄巖漿原始信息的載體礦物,廣泛應用于年代學和巖石成因及演化研究中(Hoskin et al., 2000;Bal‐lard et al., 2002;Belousova et al., 2006;Ferry et al.,2007;Li et al.,2019)。黑云母和角閃石是花崗巖中重要的造巖礦物,其化學成分特征能夠反映花崗巖結晶時的物理化學條件、巖漿演化特征,以及巖漿源區(qū)的性質和構造環(huán)境等重要信息(Wones et al.,1965;姜常義等,1984;Hammarstrom et al.,1986;Ab‐del-Rahman, 1994;Henry et al., 2005;Ridolfi et al.,2008;2010;Hossin et al., 2014;Brisken et al., 2015),因而對深入研究和認識花崗巖的形成和演化具有重要的指示作用。

毛登礦床位于內蒙古錫林浩特市北東約50 km處,是大興安嶺南段與巖漿熱液作用有關的典型錫鉬鉍多金屬礦床(劉玉強1996a;1996b;張巧梅等,2013)。前人研究顯示,礦區(qū)東部阿魯包格山復式巖體與成礦關系密切,該巖體主要為斑狀二長花崗巖,邊緣過渡為花崗斑巖和堿長花崗巖(程天赦等,2014;郭碩等,2019;李睿華,2019)。在詳細野外地質調查工作的基礎上,本文選擇毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖體中鋯石、黑云母和角閃石作為研究對象,開展詳細的巖相學、鋯石年代學、礦物學研究,限定成巖過程的物理化學條件,探討巖體成因與演化及其對成礦的制約,同時揭示巖體源區(qū)特征及形成構造背景,為進一步認識大興安嶺南段地區(qū)燕山晚期巖漿演化及與之關系密切的金屬成礦作用提供參考依據。

1 礦區(qū)與礦床地質

毛登礦區(qū)地處大興安嶺南段西坡錫林浩特-錫林郭勒Sn-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo 成礦亞帶(圖1a),位于古亞洲洋、古太平洋和蒙古-鄂霍茨克洋構造體系疊加區(qū)域。蒙古-鄂霍茨克洋造山后伸展和古太平洋俯沖的聯(lián)合作用下強烈的構造-巖漿活動是區(qū)域上形成巨型成礦域的重要原因(趙一鳴等,1997;劉建明等,2004;江思宏等,2018;Engebretson et al.,1985;Ouyang et al., 2015)。區(qū)域內主要出露的地層包括下二疊統(tǒng)壽山溝組砂巖、粉砂巖、雜砂巖和礫巖;下二疊統(tǒng)大石寨組凝灰質粉砂巖、細砂巖、流紋巖、火山角礫巖、安山巖、凝灰?guī)r和玄武巖;下侏羅統(tǒng)紅旗組砂巖、砂礫巖以及泥巖;上侏羅統(tǒng)瑪尼土組中酸性火山熔巖、火山碎屑巖;下白堊統(tǒng)白音高老組流紋巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r(圖1b)。其中,大石寨組酸性-中性-基性火山巖-火山碎屑巖組合以及陸源碎屑沉積巖是區(qū)內多金屬礦床的主要賦礦地層。區(qū)域內斷裂構造較發(fā)育,海西晚期發(fā)育北東向逆沖斷層和正斷層以及北西向平移斷裂,北東向斷裂為燕山期花崗巖體的侵位提供了通道,燕山期發(fā)育北東向和北西向斷裂,北東向與北西向斷裂交匯處為重要的容礦構造。區(qū)域內燕山期阿魯包格山復式巖體出露于毛登礦區(qū)東部,面積約49 km2,呈近等軸狀巖株產出,無明顯定向延伸,與大石寨組、白音高老組和紅旗組呈侵入接觸關系(圖1b)。

毛登礦床位于阿魯包格山巖體西緣,在20 世紀,錫和銅探明儲量為中型規(guī)模,近年來,深部地質勘查工作顯示,新探明鉬和鉍資源量分別突破16萬t和10 萬t,均達大型規(guī)模(河南省有色金屬地質勘查總院,2009)。毛登礦床出露地層有下二疊統(tǒng)大石寨組、下侏羅統(tǒng)紅旗組、下白堊統(tǒng)白音高老組以及第四系,大石寨組巖性主要為火山角礫巖、含火山角礫熔巖和變質粉砂巖等,是礦區(qū)內賦礦圍巖(圖2)。礦區(qū)內北西向斷裂及節(jié)理、裂隙是區(qū)內主要容礦構造。礦區(qū)東側見阿魯包格山復式巖體,以斑狀二長花崗巖為主,花崗斑巖侵位于巖體邊緣部位(圖1b),堿長花崗巖侵位于礦床深部(圖3),3 種不同巖性相呈漸變關系,無明顯界線,與錫鉬鉍多金屬礦化關系聯(lián)系緊密(程天赦等,2014;郭碩等,2019;李睿華,2019)。

礦床上部發(fā)育Sn-Cu 礦體,下部發(fā)育Mo-Bi 礦體(圖3)。Sn-Cu 礦體以石英脈狀賦存于巖體外接觸帶大石寨組火山角礫巖,次為花崗斑巖體和變質粉砂巖中;礦體受北西向斷裂-裂隙控制,呈陡傾斜平行密集脈狀產出;金屬礦物主要有錫石、黃銅礦、閃鋅礦、毒砂、斑銅礦、黃鐵礦、黑鎢礦、輝鉬礦,少量的黝銅礦、方鉛礦、黃錫礦、磁黃鐵礦、硫銻鉛礦等;非金屬礦物主要有黃玉、絹云母、白云母、石英、螢石,少量的獨居石、板鈦礦等(劉玉強,1996a;1996b;石得鳳,2007;張巧梅等,2013)。Mo-Bi 礦體以網脈狀、微-細脈狀和浸染狀賦存于巖體外接觸帶大石寨組火山角礫巖和變質粉砂巖中;在巖漿侵入或巖體上拱后的應力作用下,上覆地層火山角礫巖、變質粉砂巖發(fā)育密集節(jié)理、裂隙微構造,是主要的賦礦、控礦構造;金屬礦物主要有輝鉬礦、自然鉍,少量的毒砂、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等;非金屬礦物主要有石英、絹云母,少量螢石、黃玉、雛晶黑云母、殘留斜長石和鉀長石、方解石等。

圖1 毛登礦區(qū)大地構造位置圖(a,修改自Chen et al.,2017)和區(qū)域地質簡圖(b,修改自張學斌等,2014;郭碩等,2019)Fig.1 Sketch map showing the location of the Maodeng deposit(a,modified after Chen et al.,2017)and regional geological sketch map of the Maodeng deposit(b,modified after Zhang et al.,2014;Guo et al.,2019)

圖2 毛登礦床地質簡圖(修改自石得鳳,2007;張巧梅等,2013;郭碩等,2019)Fig.2 Geological sketch map of the Maodeng deposit(modified after Shi,2007;Zhang et al.,2013;Guo et al.,2019)

圖3 毛登礦床202號勘探線剖面圖(修改自河南省有色金屬地質勘查總院,2009)Fig.3 Geological section along No.202 exploration line in the Maodeng deposit(modified after Henan Provincial Non-ferrous Metal Geological Exploration General Institute,2019)

2 樣品采集與分析方法

本次研究的樣品均采自毛登礦區(qū)阿魯包格山花崗巖體的地表露頭。樣品MD19-11(E116°41′11″,N44°11′ 18″)、MD19-73(E116°39′ 16.5″ ,N44°11′39″)、MD19-75(E116°39′7″,N44°8′50″)分別采自巖體東部、東北部和南部(圖1b),均為新鮮的斑狀二長花崗巖。鏡下觀察發(fā)現,斑狀二長花崗巖具似斑狀結構-基質細粒花崗結構,塊狀構造(圖4)。斑晶由斜長石(含量20%~30%)、鉀長石(含量30%~40%)、石英(含量10%~15%),以及角閃石(含量1%~5%)和黑云母(少量)暗色礦物構成,雜亂分布,粒徑一般2~15 mm,部分0.5~2.0 mm。斜長石,呈半自形板狀結構,環(huán)帶不明顯,聚片雙晶清晰,表面較干凈,弱高嶺土化、絹云母化;鉀長石,呈半自形板狀結構,經鑒定為正長石,輕微高嶺土化,內見斜長石包體;石英,呈他形粒狀、渾圓狀結構。角閃石呈半自形柱粒狀結構,多色性明顯,局部被黑云母交代;黑云母,呈片狀,多色性明顯(黃綠色、淡綠色、黃褐色等),部分褐鐵礦化;基質由斜長石、鉀長石、石英、角閃石、黑云母等組成,粒徑0.05~0.40 mm,雜亂分布。長石(斜長石+鉀長石)(含量10%~35%),呈半自形-他形粒狀結構,高嶺土化明顯;石英(含量10%~15%),呈他形粒狀結構,雜亂分布;角閃石(少量),呈他形粒狀結構,零散分布,多色性明顯,局部被黑云母交代;黑云母(少量),呈片狀,多色性明顯。副礦物由少量鋯石、磷灰石等組成,零星分布。

圖4 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖巖相學照片a.斑狀二長花崗巖手標本照片;b.斑狀二長花崗巖鏡下照片(+);c.鏡下角閃石照片(-);d.鏡下黑云母照片(-)Amp—角閃石;Bt—黑云母;Kfs—鉀長石;Pl—斜長石;Qtz—石英Fig.4 Petrographic photos of representative porphyritic monzogranite in the Maodeng deposita.Hand specimen of porphyritic monzogranite;b.Microphotograph of porphyritic monzogranite(+);c.Microphotograph of amphibole(-);d.Microphotograph of biotite(-)Amp—Amphibole;Bt—Biotite;Kfs—K-feldspar;Pl—Plagiochase;Qtz—Quartz

巖石樣品磨制探針片后,鏡下觀察選取新鮮未蝕變且背散射電子圖像(BSE)顯示化學成分均一的角閃石和黑云母,開展電子探針(EPMA)原位主量元素成分分析。探針片噴碳、BSE 照相和EMPA 測試分析工作均在河北省區(qū)域地質礦產調查研究所實驗室完成。角閃石和黑云母礦物學成分分析在JXA-8230 EMPA 型電子探針分析儀完成,實驗測試加速電壓15 kV,束流20 nA,束斑直徑5 μm。主量元素的檢出限為0.01%,標樣礦物(括號內)分別是K(鉀長石),Ca(方解石),Ti(金紅石),Na、Al、Si(硬玉),Mg、Ni(鎂橄欖石),Cr、Fe(鉻鐵礦),Mn(薔薇輝石),F(黃玉),Cl(石鹽),P(磷灰石)等。

巖石樣品破碎后至合適粒度,經人工淘洗、分選后在雙目鏡下挑選出自形程度較好的鋯石顆粒,用環(huán)氧樹脂固定、制靶。鋯石靶由北京中科礦研檢測技術有限公司制備,直徑25 mm,厚5 mm。經透射光、反射光和陰極發(fā)光照相,觀察、選擇合適的鋯石單礦物測試點位。斑狀二長花崗巖鋯石樣品的U-Pb 定年和微量元素原位成分分析測試工作在中國地質科學院礦產資源研究所LA-MCICP-MS 實驗室同時完成,采用單點激光剝蝕等離子質譜(LA-ICP-MS)方式,激光剝蝕系統(tǒng)為RESO‐lution S-155 型 193 nm 準分子激光。U-Pb 定年數據分析前用鋯石GJ-1 調試儀器,U、Th 含量以鋯石M127(Nasdala et al., 2008)為外標進行校正,測試流程參考侯可軍等(2009);鋯石微量元素含量利用SRM610 作為外標、Si 作內標的方法進行定量計算(Liu et al., 2008)。分析數據的離線處理采用軟件 ICPMSDataCal 4.3(Liu et al., 2008;侯可軍等,2009)完成,運用 Isoplot3.0 程序(Ludwig, 2003)計算、繪制鋯石年齡諧和圖。

3 分析結果

3.1 鋯石微量元素特征及U-Pb年齡

陰極發(fā)光(CL)圖像可知MD19-11 鋯石呈自形粒狀結構,長約70~360 μm,寬約50~160 μm,大部分鋯石顯示清晰的震蕩環(huán)帶結構,屬于典型的巖漿作用形成的鋯石。選擇環(huán)帶結構清晰的代表性鋯石顆粒進行原位LA-ICP-MS 微量元素和U-Pb 年齡測試分析,結果見表1和表2。

3.1.1 微量元素特征

毛登斑狀二長花崗巖鋯石稀土元素總量(ΣREE)變化范圍較大,為(335.08~630.80)×10-6,輕稀土元素(LREE)為(10.93~23.95)×10-6,重稀土元素(HREE)為(323.43~606.85)×10-6。研究發(fā)現,飽和熔體或流體中結晶形成的熱液鋯石也具有巖漿鋯石的振蕩環(huán)帶特征(Elzbieta et al.,2004),因此,振蕩環(huán)帶不是巖漿鋯石的專屬特征。大量研究表明,巖漿鋯石和熱液鋯石稀土元素組成特征不同,相對于后者,前者稀土元素總量較低,尤其是輕稀土元素含量明顯偏小,稀土元素配分模式圖更陡,更明顯的Ce 正異常(Sun et al., 1989)。毛登斑狀二長花崗巖鋯石虧損LREE,富集HREE,稀土元素配分模式圖呈陡左傾,明顯的 Ce 正異常(δCe=7.09~166.48)和Eu 負異常(δEu=0.01~0.12)。稀土元素配分曲線落入巖漿鋯石稀土元素配分曲線區(qū)域中(圖5a),顯示巖漿來源特征(Hoskin et al.,2000)。

表1 毛登礦床斑狀二長花崗巖鋯石微量元素含量Table 1 Trace elements in zircon of the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

表2 毛登巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析數據Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the granite in the Maodeng deposit

3.1.2 U-Pb年齡

斑狀二長花崗巖樣品MD19-11 中17 顆(文中已剔除3顆諧和度低于90%的鋯石數據)鋯石LA-ICPMS 分析結果顯示,w(Th)為(46~175)×10-6,w(U)為(93~433)×10-6,Th/U 比值 0.39~0.5,屬巖漿成因鋯石。在U-Pb 諧和年齡圖(圖5b)中,投點均落在諧和線及其附近,206Pb/238U加權平均年齡為(140±0.9)Ma(MSWD=0.1;n=17)(表3),代表了斑狀二長花崗巖形成年齡。

3.2 角閃石成分特征

角閃石是斑狀二長花崗巖中主要的鐵鎂質礦物,呈黃褐色,半自形柱狀或粒狀結構,解理明顯(圖4c),局部被黑云母交代蝕變。電子探針分析結果(表3)顯示,角閃石主要成分w(SiO2)為44.1%~46.11%(平均45.3%),w(TiO2)為0.81%~1.52%(平均1.21%),w(Al2O3)為5.13%~6.29%(平均5.77%),w(TFeO)為22.38%~26.41%(平均24.36%),w(MnO2)為 0.27%~0.52%(平均 0.38%),w(MgO)為 5.67%~8.09%(平均7.16%),w(CaO)為9.57%~10.36%(平均10.02%),w(Na2O)為1.9%~2.22%(平均2.02%),w(K2O)為0.85%~1.17%(平均0.99%),w(F)為1.39%~2.96%(平均2.46%),w(Cl)為0.18%~0.53(平均0.27%),并還有少量的Cr2O3(<0.04%)和NiO(<0.03%),表現出富鐵、鈣、氟和氯,貧鎂、鈉、鉀的特征。

采用林文蔚等(1994)的計算方法獲得角閃石Fe3+、Fe2+值,并以23 個氧原子為標準計算角閃石陽離子數及相關參數;角閃石CaB=1.57~1.72,NaB=0.28~0.43,根據國際礦物協(xié)會角閃石專業(yè)委員會報告,屬于鈣角閃石系列;(Na+K)A=0.33~0.57,在Leake(1997)提出的角閃石分類圖解(圖6a、b)中,樣品投點分別落在鐵角閃石和鐵淺閃石范圍。

3.3 黑云母成分特征

圖5 毛登礦床斑狀二長花崗巖鋯石球粒隕石標準稀土元素配分圖(a,標準化值據Sun et al.,1989;陰影區(qū)域數據參考自Hoskin,2005)和鋯石U-Pb諧和年齡圖(b)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(a,normalization values after Sun et al.,1989;the shading area data after Hoskin,2005)and U-Pb concordia diagram(b)for the zircon of the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

圖6 毛登礦床斑狀二長花崗巖角閃石分類圖解(a,(Na+K)A<0.5;b,(Na+K)A≥0.5,據Leake et al.,1997)Fig.6 Classification of the amphibole(a,(Na+K)A<0.5;b,(Na+K)A≥0.5,after Leake et al.,1997)of the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

斑狀二長花崗巖黑云母多呈淺黃褐色、褐色,粒徑0.2~0.6 mm,板片狀結構,1組完全解理,整體較新鮮(圖4d)。電子探針分析結果(表4)顯示,黑云母的w(SiO2)為36.29%~37.56%(平均37.0%),w(TiO2)為2.61%~4.06%(平均3.18%),w(Al2O3)為11.71%~12.47%(平均12.09%),w(TFeO)為24.73%~28.53%(平均25.93%),w(K2O)為7.82%~9.16%(平均8.52%),w(MgO)為 6.21%~9.02%(平均 8.06%),w(Na2O)為0.28%~0.49%(平均0.41%),w(F)為0.92%~2.20%(平均1.46%),w(Cl)為0.26%~0.63%(平均0.54%),還有少量的w(MnO2)為0.19%~0.27%(平均0.22%)、w(CaO)為 0.01%~0.11%(平均 0.07%)和w(Cr2O3)為0.05%~0.24%(平均0.14%)??傮w來說,富Fe、F、Cl,貧Mg、Al;CaO 含量均極低(貧Ca 或無Ca),說明黑云母基本無綠泥石化或碳酸鹽化(Kumar et al.,2010)。根據黑云母的化學成分,采用林文蔚等(1994)提出的富鋁黑云母計算方法獲得黑云母中Fe2+、Fe3+值,并以22 個氧原子為標準計算黑云母的陽離子數,結果見表4。

根據Foster(1960)提出的黑云母分類方法,在Mg-(AlIV+Fe3++Ti)-(Fe2++Mn)圖解(圖7a)中,斑狀二長花崗巖黑云母大多數落在鐵質黑云母區(qū)域,顯示了富Fe 的礦物化學特征,是殼源型花崗巖特有的標型礦物(葉茂等,2017)。黑云母的成因類型分為巖漿型和熱液型,前者形成于巖漿結晶過程,后者形成于熱液蝕變過程。巖相學特征顯示,斑狀二長花崗巖黑云母多呈自形-半自形片狀結構,有鋸齒狀特征,多色性明顯,呈黃褐色、褐色(圖4d),表現出巖漿黑云母特征(唐攀等,2017)。Fe2+/(Fe2++Mg)值是巖漿氧化態(tài)的重要標志,斑狀二長花崗巖黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)值為0.56~0.69(平均值為0.60),變化范圍均較小,顯示測試黑云母未遭受后期流體作用改造(Stone, 2000),指示了其巖漿成因。在黑云母10TiO2-TFeO-MgO 圖解(圖7b)中,投點多數落在巖漿黑云母范圍內,少數位于巖漿黑云母與重結晶黑云母過渡區(qū),暗示原生巖漿黑云母受后期輕度的次生改造作用(如重結晶作用)。

表3 毛登斑狀二長花崗巖角閃石電子探針分析結果Table 3 Electron microprobe analyses of amphible from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

續(xù)表 3Continued Table 3

表4 毛登礦床斑狀二長花崗巖黑云母電子探針分析結果Table 4 Electron microprobe analyses of biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

4 討 論

4.1 成巖時代

圖7 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖黑云母分類圖解(a,據Foster,1960)和10TiO2-TFeO-MgO圖解(b,據Nchit et al.,2005)Fig.7 Classification(a,after Foster,1960)and 10TiO2-TFeO-MgO diagram of the biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit(b,after Nchit et al.,2005)

前人對大興安嶺南段成礦帶多個典型礦床開展了成巖年代學研究,認為燕山晚期花崗質巖漿侵位與區(qū)內 Sn、Pb、Zn、Mo、Cu、Ag、Fe 等金屬成礦作用關系密切(毛景文等,2005;2013;周振華等,2010;翟德高等,2012)。王長明等(2006)研究大興安嶺南段金屬礦成礦時空結構表明,區(qū)內錫成礦作用主要集中在燕山晚期;季根源等(待刊)研究認為,大興安嶺南段主要錫多金屬礦床與成礦關系密切的花崗質巖體侵入時代為129~149 Ma,成巖時代峰值137~140 Ma。

本次利用LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 法獲得毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖鋯石結晶年齡為(140±0.9)Ma,代表了斑狀二長花崗巖侵位年齡,與礦區(qū)內的LA-ICPMS錫石U-Pb等時線年齡((139±3.2)Ma,季根源等,待刊),以及輝鉬礦Re-Os 同位素等時線年齡((139±3.9)Ma,筆者未發(fā)表數據)在誤差范圍內基本一致,均發(fā)生在早白堊世。毛登礦區(qū)成巖(礦)年齡與周邊典型錫、鉬多金屬礦床的成巖(礦)年齡相似,如維拉斯托Sn-Cu-Pb-Zn-Ag 多金屬礦床錫石U-Pb 年齡136 Ma,輝鉬礦 Re-Os 年齡 136.8~138.8 Ma,堿長花崗巖鋯石 U-Pb 年齡137~138 Ma(劉瑞麟等,2018);查木罕W-Mo-Sn 礦床輝鉬礦Re-Os 年齡為140 Ma,二長花崗巖獨居石U-Pb 年齡為137~139 Ma(Zhang et al., 2019);白音查干Sn-Ag 多金屬礦床電氣石花崗斑巖鋯石U-Pb年齡140.5 Ma,花崗斑巖鋯石U-Pb年齡 143.4 Ma,錫石 U-Pb 年齡 140 Ma(李睿華,2019);敖倫花Mo-Cu 礦床二長花崗斑巖鋯石U-Pb年齡 134 Ma,輝鉬礦 Re-Os 年齡 132.1 Ma(馬星華等,2009);小東溝Mo 礦床斑狀花崗巖鋯石U-Pb 年齡 134 Ma,輝鉬礦 Re-Os 年齡 138 Ma(覃鋒等,2008;2009);半砬山 Mo 礦床花崗斑巖鋯石 U-Pb 年齡 133.5 Ma,輝鉬礦 Re-Os 年齡 136.1 Ma(Zhang et al., 2010;Shu et al., 2016)。上述這些都反映出,大興安嶺南段西坡錫林浩特-錫林郭勒Sn-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo 成礦亞帶包括毛登在內的多數錫、鉬多金屬礦床為大興安嶺南段燕山晚期巖漿活動的產物。

4.2 成巖物理化學條件

花崗質巖漿的來源及其演化時的溫度、壓力、氧逸度等原始信息制約著成礦元素在熔體相-礦物相-流體相之間的遷移和富集(Stemprok, 1990;Kepper et al., 1991;林文蔚等,1994),而利用巖漿巖中礦物元素成分特征,可以推演礦物結晶形成時巖漿的物理化學特征(包括溫度、壓力和氧逸度等)(Speer,1984;趙振華,2010;Temizel et al.,2014)。

4.2.1 溫度與壓力

鋯石微量元素組成特征可為母巖漿的性質和演化過程提供重要的地球化學信息(鐘玉芳等,200),利用鋯石中Ti 含量可估算形成時巖漿溫度,廣泛應用于巖漿巖、變質巖和沉積巖的巖石結晶溫度計算(Hoskin et al., 2000;Belousova et al., 2006;Ferry et al.,2007)。本文運用 LA-ICP-MS 測得鋯石w(Ti)為(3.99~10.9)×10-6(平均 5.67×10-6),利用 Ferry 等(2007)提出的鋯石Ti 溫度計,計算獲得鋯石結晶溫度672~805℃(平均734℃)。Ridolif 等(2010)利用前人的巖石學實驗數據進行經驗標定,根據角閃石化學成分擬合出角閃石溫壓計,并得到廣泛的認可和應用(段登飛等,2017;龔林等,2018;程賢達等,2019)。本文采用Ridolif 等(2010)提出的角閃石結晶溫度計算公式:

計算獲得角閃石結晶時的溫度為709~753℃(平均729℃)。前人研究表明,在高溫高壓環(huán)境下,黑云母中Ti 含量受溫度的影響明顯,并根據鋁質變泥質巖熔融產物中黑云母Ti含量與其結晶溫度的相關性提出經驗的黑云母Ti 飽和溫度計算公式(Henry et al., 2002;2005)。Sarjoughian 等(2015)研究發(fā)現,該黑云母Ti飽和溫度計算公式也可適用于花崗質巖漿巖。本文對毛登礦區(qū)斑狀二長花崗中黑云母斑晶開展了電子探針分析,利用黑云母Ti飽和溫度計,計算獲得黑云母結晶時溫度為650~712℃(平均678℃)。由Bowen反應序列可知,隨著巖漿的冷卻,角閃石先于黑云母結晶,造成角閃石結晶溫度高于黑云母結晶溫度,與上述計算結果一致。

已有的研究指出,對于花崗巖成巖壓力的計算:花崗巖中若存在角閃石+黑云母礦物組合,角閃石結晶完好時,角閃石全鋁壓力計的計算結果比較可靠;角閃石結晶不夠完好,而黑云母礦物結晶完好時,則選擇黑云母全鋁壓力計;若花崗巖不存在角閃石,利用黑云母全鋁壓力計獲得的壓力結果可能有較大的誤差,黑云母不適合作為全鋁壓力計(康志強等,1994)。斑狀二長花崗巖角閃石、黑云母礦物結晶較好,符合運用角閃石全鋁壓力計計算成巖壓力的前提條件。Schmidt(1992)提出的角閃石全鋁壓力計:P(MPa)=(4.76AlT-3.01)×108適用于大多數鈣堿性巖體的結晶壓力估算(汪洋,2014),應用較為廣泛(劉春花等,2013;劉學龍等,2013;向坤等,2019;劉梓等,2020)。本文利用角閃石全鋁壓力計(Schmidt,1992)獲得角閃石結晶時壓力145~241 MPa(平均198 MPa)。形成深度采用公式P=ρgD 計算,ρ=2700 kg/m3,g=9.8 m/s2,得出角閃石形成深度為5.5~9.1 km(平均7.5 km)。角閃石全鋁壓力計所獲得的結晶壓力接近固相線壓力,所以角閃石壓力計對應的成巖深度為斑狀二長花崗巖體的侵位深度。

4.2.2 氧逸度與含水量

巖漿演化時的氧逸度是金屬成礦重要的先決條件之一,對成礦元素的遷移、富集起著非常重要的作用(張聚全等,2018)。目前,礦物氧逸度計常用來計算巖漿演化時的氧逸度,隨著EMPA、LA-ICP-MS 等礦物原位微區(qū)分析技術的發(fā)展,基于角閃石、黑云母以及鋯石主、微量元素計算巖漿氧逸度的應用越來越廣泛。巖漿含水量同樣對巖漿演化和金屬成礦有著重要的影響(Richards,2003)。

由Ferry等(2007)提出的鋯石Ti溫度計算公式和Trail 等(2012)提出的巖漿熔體氧逸度經驗公式應用較廣,但鋯石的La、Pr含量低于檢測線往往導致計算的氧逸度范圍較大(羅雕等,2020)。本文利用Li 等(2019)編寫的Geo-f(O2)軟件程序,計算獲得鋯石結晶時巖漿氧逸度lgf(O2)為-19.6~-14.4(平均-16.0),相對氧逸度ΔNNO-3.7~ΔNNO+0.7(平均ΔNNO-0.7),ΔFMQ-3.1~ΔFMQ+1.3(平均ΔFMQ-0.2),氧逸度區(qū)間跨度較大,處于較低的氧逸度環(huán)境。

Spear(1981)和Anderson 等(1995)研究認為,巖漿氧逸度的變化影響角閃石Fe2+/Fe3+值,低氧逸度時較高的Fe2+/Fe3+值有助于Al 進入角閃石晶格,相反的,高氧逸度時Fe2+/Fe3+值降低,角閃石中Al含量降低。本文根據Ridolfi 等(2008;2010)提出的利用角閃石礦物元素組成計算其結晶時寄主巖漿的氧逸度以及含水量,結果顯示角閃石結晶時具相同的物理化學條件,熔體的相對氧逸度ΔNNO-1.0~ΔNNO-0.2(平均ΔNNO-0.5),氧逸度lgf(O2)為-16.6~-15.4(平均-16.0),顯示較低的氧逸度環(huán)境;巖漿含水量H2Omelt為3.6%~4.4%(平均4.0%),顯示較高的含水量,對巖漿活動期后的礦化作用是有利的。

研究認為,黑云母的Fe 和Mg 含量與形成時巖漿氧逸度關系密切,與磁鐵礦和鉀長石共生的黑云母可以通過Fe2+、Fe3+和Mg2+的原子百分數來估算黑云母形成時的氧逸度(Wones et al., 1965;Henry et al.,2005)。斑狀二長花崗巖顯微鏡下發(fā)現黑云母、鉀長石與磁鐵礦共生礦物組合,因此,符合估算氧逸度的先決條件。在黑云母Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解(圖8a)中,樣品投點落在Ni-NiO 緩沖線附近,反映出黑云母結晶時寄主巖漿氧逸度較低。另外,根據Wones 等(1965)的P(H2O)=207.0 MPa 條件下,黑云母的lgf(O2)-t圖解(圖8b),根據黑云母Ti 飽和溫度計獲得的黑云母結晶時溫度,利用lgf(O2)=10.9-27000/T(K)(Wones et al.,1965)估算與黑云母平衡的巖漿氧逸度為-18.3~-16.5(平均-17.5),顯示較低的氧逸度環(huán)境。

圖8 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖黑云母Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解(a,據Wones et al.,1965)和lgf(O2)-t圖解(b,據Wones et al.,1965)Fig.8 Diagrams of Fe3+-Fe2+-Mg2+(a,after Wones et al.,1965)and lgf(O2)-t(b,after Wones et al.,1965)of the biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

綜上可知,毛登斑狀二長花崗巖漿演化過程中先晶出鋯石、角閃石,后晶出黑云母,三者晶出時寄主巖漿溫度分別為734℃、729℃和678℃,氧逸度分別為-16.0、-16.0、-17.5,表明隨著巖漿的演化,溫度逐漸降低,巖漿氧逸度逐漸減?。▓D9)。

4.3 巖石成因

花崗巖中角閃石和黑云母礦物元素成分,尤其是Mg、Fe、Mn等含量可以指示巖石類型,反演巖漿源區(qū)的性質和構造環(huán)境(向坤等,2019;張忠坤等,2020)。

圖9 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖巖體lgf(O2)與鋯石、角閃石和黑云母的結晶溫度(t)圖解Fig.9 lgf(O2)versus t of zircon,amphibole and biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit

4.3.1 成因類型

前人對大興安嶺南段廣泛發(fā)育的燕山晚期成礦花崗巖類型還未達成一致觀點,多數認為屬于A型花崗巖,包括巴爾哲、邊家大院、黃崗等(邵濟安等,2010;周振華等,2010;楊武斌等,2011;王喜龍等,2014),少數認為屬于I 型花崗巖,包括維拉斯托、白音查干等(Wang et al.,2017;張?zhí)旄5龋?018;李睿華,2019)。

黑云母的主量元素組成特征可以指示花崗巖成因類型和源區(qū)特征(Wones et al., 1965;Abdel-Rah‐man,1994;Bi et al.,2009)。Abdel-Rahman(1994)統(tǒng)計全球大量不同構造環(huán)境巖體中黑云母元素成分,認為A型花崗巖黑云母相對富鐵,I 型和S 型分別富鎂和富鋁,并根據統(tǒng)計結果提出了黑云母元素成分構造判別圖解(圖9a),可用來區(qū)分非造山堿性巖系(A型花崗巖,A 區(qū))、造山鈣堿系(I 型花崗巖,C區(qū))和過鋁系(S型,P區(qū))的巖體,并指出A區(qū)巖系的黑云母富鐵,近鐵云母,C區(qū)巖系的富鎂,P區(qū)巖系的富鋁。Sha‐bani等(2003)研究了加拿大阿巴拉契地區(qū)古生代不同成因花崗巖黑云母的礦物化學特征,認為黑云母主量元素組成特征能夠指示母巖漿原始特征。本次研究的阿魯包格山斑狀二長花崗巖中黑云母在Mg-(AlⅣ+Fe3++Ti)-(Fe2++Mn)圖解(圖7a)中,投點均落在鐵質黑云母區(qū)域,在黑云母MgO-TFeO-Al2O3成因環(huán)境判別圖解(圖10a)中,投點均落在非造山的堿性巖套區(qū)域,在黑云母Fe/(Fe+Mg)-ΣAl圖解(圖10b)中,投點均落入A 型花崗巖區(qū)域。因此認為,毛登礦區(qū)阿魯包格山斑狀二長花崗巖為A型花崗巖。

圖10 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖黑云母MgO-TFeO-Al2O3圖解(a,據Abdel-Rahman,1994)和Fe/(Fe+Mg)-ΣAl圖解(b,據Shabani et al.,2003)A—非造山的堿性巖套;C—造山帶鈣堿性花崗巖;P—過鋁質花崗巖Fig.10 Plot of MgO-TFeO-Al2O3(a,after Abdel-Rahman,1994)and Fe/(Fe+Mg)-ΣAl(b,after Shabani et al.,2003)of the biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng depositA—Anorogenic alkaline suites;C—Calc-alkaline orogenic suites;P—Peraluminous suites

4.3.2 巖石源區(qū)

姜常義等(1984)研究認為,幔源角閃石w(Al2O3)通常大于10%,殼源通常小于10%;幔源角閃石結構式中Si/(Si+Ti+Al)≤0.765,而殼源大于0.765。本次研究的角閃石屬鈣質角閃石,角閃石的w(Al2O3)為5.13%~6.29%,Si/(Si+Ti+Al)值0.86~0.88,均顯示殼源特征。在角閃石Al-Si成因判別圖解(圖11)中,毛登樣品與浩布高花崗巖中角閃石來源一致,均落入殼源角閃石區(qū)域。

黑云母礦物元素組成與巖體元素組成關系密切,可揭示巖漿的源區(qū)特征、成因類型以及構造環(huán)境(周作俠,1988)。前人研究指出,幔源巖石黑云母通常富鎂,殼源巖石黑云母則富鐵,且殼源花崗巖的IMg(Mg/(Fe+Mg))值一般小于0.5(丁孝石,1988)。本次研究的黑云母富鐵(w(TFeO)為24.73%~28.53%)、貧鎂(w(Mg)為5.67%~8.09%),IMg(0.28~0.39)<0.5,顯示殼源花崗巖黑云母特征。周作俠(1988)利用TFeO/(TFeO+MgO)-MgO 圖解區(qū)分不同物質來源的黑云母,圖12 顯示斑狀二長花崗巖黑云母投點落在殼源花崗巖區(qū)域。郭碩等(2019)、李睿華(2019)對毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖開展巖石地球化學、鋯石Lu-Hf 同位素研究,認為巖體具A 型花崗巖特征,成巖物質來源于含有大量幔源組分的新生地殼。本文的角閃石和黑云母礦物學特征指示,斑狀二長花崗巖為A型花崗巖,成巖物質來源具殼源特征,與前人研究結果一致。

圖11 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖角閃石Al-Si圖解(底圖據姜常義等,1984;數據來源于呂志成等,2003)Fig.11 Al-Si diagram of crystal-chemical genesis of amphi‐bole from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit(base map after Jiang et al.,1984;data after Lü et al.,2003)

4.3.3 構造環(huán)境

關于大興安嶺中生代巖漿活動構造背景存在著不同觀點,主要包括古太平洋板塊俯沖(趙國龍等,1989),蒙古-鄂霍茨克洋閉合后伸展(郭鋒等,2001;Fan et al., 2003;Ouyang et al., 2015),古太平洋板塊俯沖后撤伸展(王喜龍等,2014;王良玉等,2016),以及蒙古-鄂霍茨克洋造山后伸展和古太平洋板塊俯沖聯(lián)合作用構造背景(張連昌等,2007)。目前,蒙古-鄂霍茨克洋閉合后伸展,或古太平洋板塊俯沖后撤伸展構造背景得到較多研究者的支持。

A 型花崗巖通常形成于碰撞后(造山后)或板內構造環(huán)境,實質上是地殼部分減薄熔融的產物(張旗等,2012)。黑云母Mg-FeO-Al2O3和Fe/(Fe+Mg)-ΣAl成因環(huán)境判別圖解(圖10a、b),顯示毛登礦區(qū)巖體具A型花崗巖特征,形成于拉張構造背景,與前人通過主微量、Lu-Hf同位素(郭碩等,2019;李睿華,2019)、Sr-Nd同位素研究(季根源等,待刊)得到的伸展構造背景結論一致。毛登礦區(qū)成巖(礦)時代均為早白堊世,結合區(qū)域構造演化史(劉偉等,2007;江思宏等,2018),筆者認為在早白堊世大興安嶺南段毛登地區(qū)可能受到蒙古-鄂霍茨克洋造山后伸展和古太平洋俯沖的雙重影響,蒙古-鄂霍茨克洋構造域已進入后碰撞階段,古太平洋板塊俯沖方向由N-NNW向NW轉變(Enge‐bretson et al.,1985),兩大構造域都處于構造體系轉變期間,區(qū)域構造體系由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉換過渡期,總體處于伸展構造背景。兩大構造體系聯(lián)合作用也被認為是大興安嶺南段地區(qū)燕山晚期成礦高峰期的主要原因(Ouyang et al.,2015;江思宏等,2018)。

圖12 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖黑云母TFeO/(TFeO+MgO)-MgO圖解(據周作俠,1988)Fig.12 Plot of TFeO/(TFeO+MgO)-MgO of the biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit(after Zhou,1988)

4.4 成礦意義

毛登礦床為典型的巖漿熱液型礦床,巖漿演化過程中溫度、壓力、水、鹵素逸度等特征制約著后期巖漿熱液的形成、演化以及成礦元素沉淀的物理化學條件,是認識成礦過程十分重要的信息。

花崗巖黑云母主量元素組成特征可一定程度上反映寄主巖漿的性質。彭花明(1997)研究認為,華南含錫花崗巖中黑云母的鎂質率IMg(Mg/(Fe+Mg))值為0.05~0.40;周作俠(1988)研究多種巖體鎂鐵質云母含鐵指數IFe(Fe/(Fe+Mg))變化對礦化的指示作用,認為在錫、鎢、鉬成礦關系密切的巖體中IFe值較高,為0.52~0.92。本次研究的斑狀二長花崗巖中黑云母IMg值為0.28~0.39,位于華南含錫花崗巖IMg值區(qū)間范圍內;IFe值(0.61~0.72)較高,顯示斑狀二長花崗巖可能為成礦巖體。在不同礦化巖漿巖云母成分圖解中,樣品點在錫鎢稀土等含礦花崗巖中的鐵質黑云母區(qū)域(圖13)。因此,黑云母礦物元素組成指示了阿魯包格山巖體與毛登礦區(qū)金屬成礦作用有密切聯(lián)系。

圖13 毛登礦區(qū)斑狀二長花崗巖黑云母Mg2+-(Al3++Fe3++Ti4+)-(Fe2++Mn2+)圖解(底圖據周云等,2017)A—錫鎢稀土等含礦花崗巖中的鐵質黑云母;B—未發(fā)現礦化花崗巖中的黑云母;C—與斑巖銅鉬礦化有關的鎂質黑云母;D—與釩鈦磁鐵礦及玢巖鐵礦有關的鎂質黑云母Fig. 13 Plot of Mg2+-(Al3++Fe3++Ti4+)-(Fe2++Mn2+)of the biotite from the porphyritic monzogranite in the Maodeng deposit(base map after Zhou et al,1984)A—Iron biotite in granite containing tin,tungsten and rare earth ele‐ments;B—Biotite in unmineralized granite;C—Magnesium biotite associated with porphyry copper-molybdenum mineralization;D—Magnesium biotite associated with vanadium-titanium magnetite or porphyrite iron ore deposit

全球許多大型-超大型Sn 礦化作用與花崗巖演化侵入關系密切,而巖漿的氧逸度和溫度是制約錫在熔體-流體體系中分配,以及錫富集成礦的主要因素(Linnen et al., 1995;1996;Stemprok, 1990)。Sato(2012)研究認為,W、Sn 礦床與還原性巖漿關系密切,巖漿氧逸度較高時,Sn 以Sn4+形式存在,可置換Ti4+和Fe3+進入巖漿演化早階段結晶的角閃石、黑云母、磁鐵礦等鐵鎂質礦物,導致殘余熔體Sn 貧化;氧逸度較低時,Sn 以Sn2+形式存在,離子半徑較大,更趨向在巖漿演化晚階段的殘余熔體-熱液中富集(Linnen et al., 1995;1996),因此,低氧逸度有利于Sn富集成礦。Stemprok(1990)研究不同溫度環(huán)境中巖漿SnO2含量變化特征,指出SnO2含量隨巖漿結晶時溫度的升高而增大。張毓策等(2020)利用個舊錫礦區(qū)花崗巖黑云母礦物學特征研究認為,高溫、低氧逸度有利于晚期分異的流體形成錫礦床;傅金寶等(1983)研究大廠籠箱蓋巖體黑云母礦物學成分認為,黑云母結晶溫度約600℃,氧逸度lgf(O2)約-17.0,均有利于錫礦化作用的發(fā)育;周云等(2017)對湘東燕山期花崗巖黑云母進行了研究,顯示較高溫度和較低氧逸度的花崗質巖漿有利于錫富集成礦。本次研究顯示,毛登斑狀二長花崗巖鋯石、角閃石和黑云母晶出時寄主巖漿氧逸度lgf(O2)分別為-16.0、-16.0、-17.5,溫 度 分 別 為734℃、729℃和678℃。鋯石、角閃石為巖體演化早階段形成的礦物,黑云母是晚階段形成的礦物,因此可認為巖漿演化的早-晚階段均處于較低氧逸度(lgf(O2)為-19.6~-14.4)和較高的溫度(650~805℃),這有利于錫在熔體中富集。巖漿演化的后期,花崗巖氧逸度隨著巖體結晶溫度的降低也呈由高到低的變化趨勢,錫趨向分配進入成礦流體中,有利于礦區(qū)內錫的大規(guī)模成礦。

花崗質巖漿的水含量、鹵素逸度條件制約著巖漿熱液礦床成礦元素的富集程度。巖漿富水、F 和Cl 可降低巖漿的固相線溫度,促進新生地殼中成礦元素的再活化;其次,流體出溶時間更早,熔體-流體的相互作用時間更長,更有利于出溶流體萃取殘余熔體中的成礦元素,促進成礦元素的大規(guī)模富集;再者,流體出溶,不相容成礦元素優(yōu)先分配到流體中,F和Cl 可影響流體中金屬絡合物的形成,從而制約成礦元素的運移和沉淀(張德會等,2001;Robb,2005;Webster et al., 2009;Sillitoe, 2010;Wang et al.,2014)。巖漿中高含量的F 元素可促進Mo 的富集,有利于巖漿晚期流體的出溶分離以及鉬礦床形成(Tingle et al., 1984;Scaillet et al., 2004)。如竹溪嶺的巖漿體系具高F 含量、低氧逸度,有利于Mo 等成礦元素遷移和富集(張振等,2019)。巖漿中Cl使Cu基本從熔體相中萃取至流體相中,增加出溶流體中Cu 的含量(Kepper et al.,1991)。成礦流體中高含量的 F 元 素 利 于 Sn 以 Sn(OH)4·F22-、Sn(OH)F3和Na2SnF6等穩(wěn)定絡合物的形式遷移,伴隨溫壓降低、pH 值升高,錫的氟絡合物會發(fā)生分解,晶出錫石(Heinrich,1990;Bhalla et al.,2005)。

本文根據Ridolif 等(2008;2010)提出的角閃石溫壓計,計算獲得巖漿H2Omelt為3.6%~4.4%(平均4.0%),指示巖漿環(huán)境富水。鹵素元素在角閃石和黑云母中具有較高的分配系數,因此,角閃石和黑云母礦物中F、Cl 含量可反映結晶時寄主巖漿中揮發(fā)分的富集程度(Latourrette et al.,1995;Lcenhower et al.,1997;張德會等,2001)。本次研究的角閃石、黑云母成分中F 和Cl 含量(表3、4)均較高,且礦區(qū)內螢石、黃玉等蝕變礦物普遍發(fā)育,也暗示了其寄主巖漿富F和Cl。巖漿上升侵位過程中,隨著溫度、壓力的急劇減小,巖漿中富含H2O、Cl、F 等揮發(fā)分過飽和,發(fā)生流體出溶,形成富集成礦元素的流體。另外,流體包裹體群體成分分析顯示,毛登礦區(qū)石英-硫化物脈同樣富F-和Cl-離子(筆者未發(fā)表數據),因此,認為毛登礦區(qū)成礦流體與巖漿出溶流體性質相同,均富F 和Cl,成礦流體來源于巖漿。

隨著巖漿的演化,巖漿中MgO 的含量逐漸降低,TFeO 的含量則逐漸升高,因此,高度結晶分異演化的花崗巖中的角閃石具有較低的MgO 含量和更高的TFeO含量(段登飛等,2017)。斑狀二長花崗巖中角閃石的w(TFeO) 為22.38%~26.41%(平均24.36%),w(MgO)為5.67%~8.09%(平均7.16%),顯示富鐵、貧鎂的特征;在角閃石分類圖解(圖6)中,投點落入鐵角閃石或鐵淺閃石區(qū)域,顯示富鐵特征。前人開展巖體的主、微量元素研究,認為毛登礦區(qū)內斑狀二長花崗巖具較高DI、較低SI和強烈Eu負異常等特征,也指示了巖漿上升侵位過程經歷了明顯的結晶分異作用(郭碩等,2019;李睿華等,2019)。大興安嶺南段地區(qū)發(fā)育大量與燕山晚期高度演化的花崗巖關系密切的鎢、錫、鉬、鉍、稀土、銀等金屬礦床,如白音查干(姚磊等,2017)、維拉斯托(祝新友等,2016)、沙麥(Jiang et al., 2016)、巴爾哲(王一先等,1997;Yang et al.,2014)、小東溝(聶鳳軍等,2007;覃鋒等,2008;2009)等。隨著花崗質巖漿的分異演化程度增高,其酸性程度增大,硅質、堿值、揮發(fā)分和W、Sn、Mo、Bi、REE、稀有等成礦元素在殘余花崗質巖漿中逐漸富集,為巖漿活動期后形成鎢、錫、鉬、鉍、稀土、稀有礦床提供物質基礎(Jahn et al.,2001;Zhao et al., 2002;Wu et al., 2004)。因此,阿魯包格山巖體的形成經歷了高分異演化作用,為毛登礦區(qū)內錫、鉬、鉍等金屬大規(guī)模礦化提供了有利的前提條件。這一研究結果指示,大興安嶺南段地區(qū)燕山晚期高度結晶分異演化的花崗巖可作為尋找鎢、錫、鉬、鉍、稀土等金屬礦床的找礦標志。

5 結 論

(1)毛登礦區(qū)阿魯包格山斑狀二長花崗巖LAICP-MS鋯石U-Pb 年齡為(140±0.9)Ma,與前人獲得的錫石U-Pb等時線年齡(139±3.2)Ma,輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡(139±3.9)Ma(筆者未發(fā)表數據)在誤差范圍內近于一致,表明成巖成礦均發(fā)生在早白堊世。

(2)角閃石和黑云母礦物學特征指示,斑狀二長花崗巖為A 型花崗巖,成巖物質來源具殼源特征;鋯石、角閃石和黑云母晶出時寄主巖漿溫度分別為 734℃、729℃和 678℃,氧逸度 lgf(O2)分別為-16.0、-16.0、-17.5,巖漿水含量為4.0。這些特征表明,斑狀二長花崗巖原生巖漿為氧逸度低、水含量高的熔體,隨著巖漿的演化,溫度逐漸降低,巖漿氧逸度逐漸減小。

(3)斑狀二長花崗巖經歷了高度演化作用,具低氧逸度,高溫,富水、F、Cl,是毛登礦區(qū)錫、鉬、鉍多金屬礦化形成的重要條件。

致 謝礦物EMPA 測試分析工作得到了河北省區(qū)域地質礦產調查研究所實驗室修迪高級工程師的大力協(xié)助,兩位評審專家以對本文提出了寶貴的修改意見,在此一并表示衷心的感謝!

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