于濤 李雪梅 于潤濤 李治華 孫永剛 姜芷筠

摘要：小柯勒河鉬銅礦床位于額爾古納地塊和興安地塊的結(jié)合部位，是近年來大興安嶺北部新發(fā)現(xiàn)的斑巖型礦床。為確定該礦區(qū)內(nèi)二長巖的形成時代、巖石成因、巖漿源區(qū)及構造背景，對其進行了鋯石U-Pb定年及全巖分析。鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示：二長巖形成于57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0），為古新世。全巖分析結(jié)果顯示：二長巖具有低鎂（w（MgO）為1.89 %～2.06 %）和高堿（w（K2O+Na2O）為8.02 %～8.68 %）特征，屬于準鋁質(zhì)、鉀玄巖系列巖石;富集大離子親石元素（Rb、Ba、K），虧損高場強元素（Nb、Ta、Ti），與俯沖帶巖漿巖特征一致;具有低鎂指數(shù)（Mg#為35.07～36.46）、鈷（w（Co）為9.80×10-6～11.66×10-6）和鎳（w（Ni）為1.22×10-6～3.25×10-6）特征，較高的w（La）/w（Nb）值（1.87～2.97）、w（Th）/w（La）值（0.21～0.28）、w（Th）/w（Nb）值（0.43～0.66），與殼源巖漿巖特征相似，應是下地殼基性變質(zhì)巖部分熔融的產(chǎn)物。結(jié)合前人區(qū)域構造背景的研究成果，認為二長巖形成于太平洋俯沖板塊向后回撤引起的區(qū)域伸展構造背景下。

關鍵詞：二長巖;鋯石U-Pb年齡;地球化學特征;小柯勒河鉬銅礦床;大興安嶺北部

中圖分類號：TD11 P618.4文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）06-0011-09doi：10.11792/hj20210603

小柯勒河鉬銅礦床位于中亞造山帶東段，顯生宙遭受了古亞洲洋、古太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋3種構造機制的疊加作用[1]。隨著中三疊世古亞洲洋的閉合和早白堊世蒙古—鄂霍茨克洋的閉合[2-3]，中國東北地區(qū)新生代構造環(huán)境主要受太平洋板塊的影響，巖漿作用自中生代到新生代也逐漸減弱。前人大量高精度測年結(jié)果顯示，該區(qū)域火成巖主要形成于中生代[4]，少量形成于早、晚古生代[5-6]，新生代火成巖僅零星出露于東北亞大陸邊緣區(qū)。目前，對東北地區(qū)新生代火成巖的年代學和構造背景研究相對較少，且主要是基于對花崗質(zhì)巖石的研究，而對中性巖的研究則很少涉及。鑒于此，本文以小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖為研究對象，通過運用鋯石U-Pb定年、全巖分析，討論其巖石成因、巖漿源區(qū)和構造背景，旨在為大興安嶺地區(qū)新生代構造演化的研究提供新依據(jù)，進一步提升東北地區(qū)新生代巖漿活動及構造環(huán)境的研究程度。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

小柯勒河鉬銅礦床位于額爾古納地塊和興安地塊的結(jié)合部位，緊鄰新林—塔源—喜桂圖斷裂。由于古亞洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和濱太平洋三大構造域的復雜背景，導致研究區(qū)巖漿活動強烈，有良好的成巖成礦背景。

礦區(qū)內(nèi)出露地層為下奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)倭勒根群吉祥溝組（O1-S1j）、大網(wǎng)子組（O1-S1d）;中生界侏羅系上統(tǒng)白音高老組（J3b）;白堊系下統(tǒng)甘河組（K1g）;新生界第四系上更新統(tǒng)雅魯河組（Qp3y）;新生界第四系全新統(tǒng)（Qh）地層主要在低洼、溝谷及河床處分布，巖性為現(xiàn)代河床沖積物、砂礫石、黏土等（見圖1）。礦區(qū)內(nèi)侵入巖主要分布在南部和中東部，以晚石炭世、晚侏羅世、早白堊世的中酸性侵入巖為主，巖石類型主要有花崗閃長巖、石英二長巖、正長花崗巖、花崗閃長斑巖等。礦區(qū)內(nèi)構造十分發(fā)育，可見多組、多類型構造相互疊加改造，構造主要為斷裂，北東向、北西向斷裂控制著巖漿活動和礦體形態(tài)，北北西向斷裂是較發(fā)育的次級斷裂，對中生代火山機構、火山構造進行了改造和破壞。

目前，礦區(qū)共圈出銅、鉬多金屬礦體102個。其中，銅礦體42個（工業(yè)礦體10個、低品位礦體32個），鉬礦體44個（工業(yè)礦體14個、低品位礦體30個），鉬銅礦體16個（工業(yè)礦體4個、低品位礦體12個）。礦體厚4.00～76.00 m，以4.00～38.00 m居多。礦化主要發(fā)育于花崗閃長斑巖內(nèi)接觸帶（見圖2），其次是外接觸帶的光華組地層，大網(wǎng)子組和吉祥溝組地層礦化很弱。圍巖蝕變?yōu)榻佊r化、鉀化和青磐巖化，具有明顯的面型蝕變分帶特征，表明該礦床為典型的斑巖型鉬銅礦床，主含礦巖體花崗閃長斑巖的成巖時代為142 Ma，屬于早白堊世[8]。現(xiàn)已查明蝕變和礦化圍繞花崗閃長斑巖分布，可以確定該斑巖體為與成礦有關的巖體。由于成礦后有頻繁的構造巖漿活動，有多期熱液蝕變和礦化疊加。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦，磁鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦次之，表生金屬礦物主要有褐鐵礦、藍銅礦和孔雀石。礦石結(jié)構有自形粒狀結(jié)構、半自形—他形粒狀結(jié)構、鱗片狀結(jié)構、粒狀結(jié)構、固溶體分離結(jié)構、碎裂結(jié)構、交代結(jié)構，其中交代結(jié)構最為發(fā)育。礦石構造主要有脈狀構造、浸染狀構造及團塊狀構造。

2 樣品采集及測試方法

2.1 樣品采集及巖相學特征

本文所涉及的12件樣品均取自小柯勒河鉬銅礦區(qū)ZK320-2鉆孔480～550 m處（見圖3），結(jié)合野外觀察及巖石地球化學特征，將其巖性定為二長巖。二長巖巖心呈淺肉紅色，細粒結(jié)構，塊狀構造;主要礦物成分為斜長石（約占35 %）、堿性長石（約占60 %），以及其他暗色礦物（約占5 %）。斜長石呈長板狀，粒度0.05～0.30 mm;堿性長石主要為正長石，長板狀，粒度0.25～1.00 mm，平均粒度0.50 mm。巖石具有弱絹云母化和綠泥石化。

2.2 測試方法

鋯石分選在廊坊市宇恒礦巖技術服務有限公司完成，制靶和CL圖像采集在北京中興美科科技有限公司完成，選擇雙目鏡下表面平整光潔、晶形相對較好的顆粒，將其制成環(huán)氧樹脂樣品靶，磨至鋯石顆粒中心部位進行測試。鋯石U-Pb年齡測定在北京燕都中實測試技術有限公司完成，測試剝蝕光斑直徑為25 μm，頻率為10 Hz，能量密度約為2.5 J/cm2。鋯石U-Pb定年中采用標準鋯石91500作為外標校正，數(shù)據(jù)處理采用Glitter軟件，鋯石樣品的年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot軟件。

Or—正長石 Pl—斜長石

圖3 小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖特征

全巖分析在北京燕都中實測試技術有限公司完成。主量元素測試先將粉末樣品稱量后加Li2B4O7（1∶8）助熔劑混合，利用熔樣機加熱至1 150 ℃，使其在鉑金坩堝中熔融成均一玻璃片體，再使用XRF測試，測試結(jié)果誤差小于1 %。微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法分析，稱量200目粉末置于聚四氟乙烯溶樣罐，加入HF+HNO3將樣品消解，在190 ℃干燥箱中干燥72 h，將樣品進行趕酸、稀釋后進行測試，測得數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)控標樣GSR-2顯示誤差小于5 %，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差小于10 %。

3 測定結(jié)果及分析

3.1 鋯石U-Pb年齡

二長巖鋯石CL圖像（見圖4）顯示，鋯石形態(tài)呈短柱狀和不規(guī)則狀。鋯石邊部發(fā)育震蕩生長環(huán)帶，邊部測點的U和Th質(zhì)量分數(shù)分別為69.3×10-6～773.3×10-6和3.5×10-6～542.1×10-6，w（Th）/w（U）值為0.45～0.99（見表1），均為典型的巖漿鋯石[9]。

由圖4、表1可知：5，6，7，8，10號測點的206Pb/238U年齡較集中，為56.2～59.1 Ma，諧和度較高，其加權平均年齡為57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0）（見圖5），代表小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖的結(jié)晶年齡;

其他鋯石較為復雜，大小相差較大，具有代表巖漿成因的環(huán)帶，可能為巖漿侵位過程中捕獲的中元古代到中生代火成巖中的鋯石。部分鋯石環(huán)帶不清晰，有蝕變現(xiàn)象和變質(zhì)的反應邊結(jié)構，反映捕獲的巖漿鋯石在后期熱液中有溶解和重結(jié)晶。

3.2 全巖分析

3.2.1 主量元素

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖主量元素含量及特征值見表2。

由表2可知：w（SiO2）為58.28 %～58.97 %，鎂指數(shù)（Mg#）為35.07～36.46，平均值為35.74，w（MgO）為1.89 %～2.06 %，w（Al2O3）為15.49 %～16.01 %，全堿（w（K2O+Na2O））為8.02 %～8.68 %，w（Na2O）/w（K2O）值為0.88～1.14。在TAS圖解（見圖6-a））中，樣品落入二長巖區(qū)域內(nèi);在w（SiO2）-w（K2O）圖解（見圖6-b））中，樣品落入鉀玄巖系列區(qū)域內(nèi);樣品鋁指數(shù)（A/CNK）為0.82～0.91，在A/CNK-A/NK圖解（見圖6-c））中，樣品落入準鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)。

3.2.2 微量元素和稀土元素

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖微量元素和稀土元素含量及特征值見表3。

由表3可知：二長巖稀土元素（REE）質(zhì)量分數(shù)為173.28×10-6～230.31×10-6，稀土元素球粒隕石標準化配分曲線明顯右傾（見圖7-a）），相對富集輕稀土元素（LREE）、虧損重稀土元素（HREE），輕、重稀土元素分餾明顯（w（La）N/w（Yb）N值為9.72～14.00），微弱的負銪異常（δEu=0.76～0.85）;表明巖漿源區(qū)可能有少量斜長石殘留或者有少量斜長石分離結(jié)晶[10-14]。

微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（見圖7-b））顯示，樣品富集大離子親石元素（如Rb、Ba、K）和活潑不相容元素（Th和U），相對虧損高場強元素（如Nb、Ta、Ti），具有明顯Ta、Nb和Ti的“TNT”負異常。

4 巖石成因和巖漿源區(qū)

小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖具有準鋁質(zhì)巖石特征，屬于鉀玄巖系列巖石。w（SiO2）為58.28 %～58.97 %，屬于中性巖。關于中性巖的成因，主要有3種觀點：①受富水流體交代的地幔橄欖巖部分熔融[15];②幔源巖漿同化混染和分離結(jié)晶[16];③形成于下地殼物質(zhì)的部分熔融[17]。

由幔源巖漿形成的巖石具有Ni、Co含量高且較高Mg#（>60）和低TiO2（w（TiO2）<0.50 %）的地球化學特征[18-20]，而該二長巖Ni（w（Ni）為1.22×10-6～3.25×10-6）、Co（w（Co）為9.80×10-6～11.66×10-6）含量明顯偏低;Mg#值（35.07～36.46，平均值為35.74）較低;TiO2質(zhì)量分數(shù)（w（TiO2）為1.10 %～1.21 %，平均值為1.12 %）大于0.50 %，與幔源巖漿形成巖石的地球化學特征不符。此外，巖石w（La）N-w（La/Sm）N圖解（見圖8）顯示，該巖石主要呈部分熔融趨勢，區(qū)別于分離結(jié)晶過程，進而可排除二長巖是由受富水流體交代的地幔橄欖巖部分熔融和幔源巖漿同化混染和分離結(jié)晶形成。

該二長巖富堿、鉀，貧鎂、鈣，輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，輕、重稀土元素分餾明顯，具有Ta、Nb和Ti的“TNT”負異常，暗示巖漿來源于地殼[21]。巖石樣品的w（La）/w（Nb）值（1.87～2.97，平均值為2.58）、w（Th）/w（La）值（0.21～0.28，平均值為0.23）、w（Th）/w（Nb）值（0.43～0.66，平均值為0.59）均反映了殼源特點（大陸地殼和原始地幔的w（La）/w（Nb）值分別為2.20和0.94，w（Th）/w（La）值分別為0.204和 0.125，w（Th）/w（Nb）值分別為0.440和0.177）[22-23]。巖石中殼源物質(zhì)的w（Nb）/w（U）值和w（Ce）/w（Pb）值分別為6.2和3.9[24]，二長巖的w（Nb）/w（U）值為5.39～7.49，w（Ce）/w（Pb）值為6.34，w（Ce）/w（Pb）值為2.94～4.05，平均值為3.57，均與殼源物質(zhì)比值更接近。樣品w（Rb）/w（Sr）值為0.16～0.31，平均值為0.25，與陸殼平均值0.35很接近，明顯不同于地幔平均值0.034[25]。

根據(jù)以上分析，認為二長巖主要是下地殼部分熔融形成，很可能為下地殼變質(zhì)基性巖部分熔融的產(chǎn)物。

5 構造背景

二長巖富集大離子親石元素，虧損高場強元素，顯示了巖石與火山弧構造環(huán)境的親緣性[26]。在w（La）/w（Nb）-w（Ba）/w（Nb）圖解（見圖9-a））中，樣品落入弧火山區(qū)域;在w（Zr）-w（Nb）/w（Zr）圖解（見圖9-b））中，樣品落入俯沖帶巖石區(qū)域;w（Zr）/w（Y）=9.04～12.80，平均值為11.43，介于大陸邊緣安山巖w（Zr）/w（Y）=4.00～12.00的范圍內(nèi)[27]，顯示出活動大陸邊緣的特性，暗示其產(chǎn)生與大洋板塊俯沖過程密切相關。前人研究表明，東北地區(qū)隨著古亞洲洋和蒙古—鄂霍茨克洋的閉合，在早白堊世晚期已經(jīng)完全進入環(huán)太平洋構造域[28]，結(jié)合本文的年代學資料，可以判斷二長巖的形成與太平洋板塊的構造演化相關。

一些學者在俄羅斯遠東錫霍特阿林南部（56～92 Ma）[31]、俄羅斯遠東濱海地區(qū)（56～90 Ma）、哈巴羅夫斯克（75～131 Ma）[32]發(fā)現(xiàn)大量沿北北東向展布的I型花崗巖，在歐亞大陸東緣形成連續(xù)火成巖帶[32-33]，表明晚白堊世至古近紀早期歐亞大陸東緣為俯沖環(huán)境。此外，在朝鮮半島南部產(chǎn)出A型花崗巖（47～66 Ma）[34]，延吉地區(qū)存在與伸展環(huán)境有關的埃達克質(zhì)安山巖（55～58 Ma）[35]，同時代火成巖的空間變異揭示了該時期巖漿作用的動力源應該源于東部，表明了古近紀早期發(fā)生太平洋板塊向歐亞大陸俯沖作用。

東北亞地區(qū)在早白堊世晚期（110～130 Ma），巖漿作用廣泛分布，產(chǎn)出大面積火成巖[5];到晚白堊世（110～80 Ma），巖漿作用分布范圍相對于早白堊世晚期明顯向東收縮，巖石僅沿東亞大陸邊緣少量出露[36];進入古近紀，東北亞巖漿范圍進一步收縮，火成巖僅零星出現(xiàn)。這種巖漿作用的空間范圍逐漸向東收縮，火成巖的分布范圍明顯縮小，由陸內(nèi)向沿海地區(qū)遷移，說明大洋板塊俯沖角度逐漸變陡，即太平洋俯沖板塊向后回撤[37]。

由于太平洋板塊的后撤，洋殼俯沖速度減小，俯沖角度增大，致使研究區(qū)處于伸展的構造背景中[38]。持續(xù)的伸展環(huán)境使得巖石圈伸展變薄，軟流圈地幔物質(zhì)上涌，上地幔巖石部分熔融形成巖漿，巖漿底侵加熱下地殼，造成下地殼物質(zhì)熔融形成中性巖漿，最終形成小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖。

6 結(jié) 論

1）小柯勒河鉬銅礦區(qū)二長巖成巖年齡為57.8 Ma±0.3 Ma，為古新世。

2）二長巖屬于準鋁質(zhì)、鉀玄巖系列巖石，富集大離子親石元素，虧損高場強元素，輕稀土元素富集、重稀土元素虧損，輕、重稀土元素分餾明顯，為下地殼變質(zhì)基性巖部分熔融的產(chǎn)物。

3）二長巖形成于太平洋俯沖板塊后撤的伸展環(huán)境下。

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Zircon U-Pb ages and geochemistry of monzonite from Xiaokelehe

Mo-Cu Deposit in the north of Greater Khingan Mountains

Yu Tao，Li Xuemei，Yu Runtao，Li Zhihua，Sun Yonggang，Jiang Zhijun

（College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：The Xiaokelehe Mo-Cu Deposit is a porphyry deposit newly discovered in the north of Greater Khingan Mountains in recent years and is located at the junction of Erguna massif and Khingan massif.In order to determine the chronology，petrogenesis，magma source and tectonic settings of the monzonite in the area，zircon U-Pb dating and whole rock analysis of the monzonite is conducted.The zircon U-Pb dating results show that the monzonite yields a Paleocene age，that is 57.8 Ma±0.3 Ma（MSWD=2.0）.The whole rock analysis results show that the monzonite is characterized by low Mg（w（MgO）is 1.89 %-2.06 %） and high alkali（w（K2O+Na2O）is 8.02 %-8.68 %）concentrations，indicating it is aluminous and shoshonite rock;the samples are rich in LILEs （Rb，Ba，K），depleted in HFSEs （Nb，Ta，Ti），consistent with the magmatic characteristics of subduction zone;they have low Mg#（35.07-36.46），Co（w（Co）is 9.80×10-6-11.66×10-6） and Ni（w（Ni） is 1.22×10-6-3.25×10-6），and relatively high ratios of w（La）/w（Nb）value（1.87-2.97），w（Th）/w（La）value（0.21-0.28）and w（Th）/w（Nb）value（0.43-0.66），similar to the characteristics of crustal magmatic rocks，which is supposed to be the product of partially melting of the basic metamorphic rocks in the lower crust.Based on the previous research results of regional tectonic setting，it is considered that the monzonite formed in the regional extensional tectonic setting caused by the withdrawal of the Pacific subduction plate.

Keywords：monzonite;zircon U-Pb dating;geochemistry;Xiaokelehe Mo-Cu Deposit;north of Greater Khingan Mountains

收稿日期：2020-12-26; 修回日期：2021-04-05

基金項目：吉林省自然科學基金項目（20180101089JC）;吉林省科技發(fā)展計劃重點項目（20100445）

作者簡介：于 濤（1995—），女，吉林德惠人，碩士研究生，研究方向為礦物學、巖石學、礦床學;長春市建設街2199號，吉林大學地球科學學院，130061;E-mail：546928217@qq.com

通信作者，E-mail：li_xm@jlu.edu.cn，13664430246