季根源 江思宏 張龍升 劉翼飛 張莉莉

1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037 2.自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，廊坊 065201 3.華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊(duì)，廊坊 065201

圖1 大興安嶺南段晚侏羅世-早白堊世花崗巖及相關(guān)礦床分布圖(據(jù)Wu et al., 2014；Ouyang et al., 2015；姚磊等，2017修改)

毛登礦床位于內(nèi)蒙古錫林浩特市北東約50km，是大興安嶺南段典型的巖漿熱液型鉬鉍錫銅礦床(劉玉強(qiáng)，1996a，b)。根據(jù)以往勘查工作成果可知，該礦床探明錫金屬量0.64萬(wàn)t，平均品位0.56%；銅金屬量0.22萬(wàn)t，平均品位0.76%(內(nèi)蒙古自治區(qū)第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院，2009(1)內(nèi)蒙古自治區(qū)第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院.2009.內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市毛登錫礦核查礦區(qū)資源儲(chǔ)量核查報(bào)告(內(nèi)部資料))；鉬金屬量16.26萬(wàn)t，包括工業(yè)礦6.42萬(wàn)t、平均品位0.07%，低品位礦9.84萬(wàn)t、平均品位0.039%；伴生鉍金屬量11.42萬(wàn)t，平均品位0.033%(河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院，2009(2)河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院.2009.內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市毛登礦區(qū)鉬錫銅礦詳查報(bào)告(內(nèi)部資料))。結(jié)合區(qū)域成礦作用特點(diǎn)與礦區(qū)成礦地質(zhì)條件，前人普遍認(rèn)為，毛登鉬鉍錫銅成礦作用與礦區(qū)東部緊鄰的阿魯包格山雜巖體關(guān)系密切。阿魯包格山巖體主要由斑狀二長(zhǎng)花崗巖組成，巖體邊緣部位發(fā)育花崗斑巖。為了進(jìn)一步揭示該巖體的地球化學(xué)特征，及其與毛登礦區(qū)成礦之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，前人針對(duì)斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗巖斑巖開(kāi)展了礦物學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)、Lu-Hf同位素等方面的研究(程天赦等，2014；郭碩等，2019；季根源等，2021a，b)，并取得了一些成果和認(rèn)識(shí)。

2019年，筆者在野外地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)毛登礦區(qū)鉆孔深部與賦礦地層緊鄰的花崗巖體是中粒堿長(zhǎng)花崗巖，并非前人認(rèn)為的阿魯包格山巖體西部邊緣的花崗斑巖(石得鳳，2007；張巧梅等，2013)。為了查明堿長(zhǎng)花崗巖與斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，揭示堿長(zhǎng)花崗巖是否參與毛登鉬鉍錫銅成礦作用，本文選擇堿長(zhǎng)花崗巖作為研究對(duì)象，對(duì)其開(kāi)展了巖石地球化學(xué)、Sr-Nd-Hf同位素、鋯石U-Pb以及微量元素研究，借此厘定其成巖時(shí)代、限定其成巖過(guò)程的物理化學(xué)條件、揭示巖體的源區(qū)特征；在此基礎(chǔ)上，初步查明了其與花崗斑巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖之間的成因、演化關(guān)系，探討了巖體演化及其對(duì)毛登鉬鉍錫銅成礦的制約，從而為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)大興安嶺南段地區(qū)燕山晚期高分異花崗巖漿演化及與之關(guān)系密切的金屬成礦作用提供參考依據(jù)。

1 礦區(qū)與礦床地質(zhì)

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，位于古亞洲洋、古太平洋和蒙古-鄂霍茨克洋構(gòu)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(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)是該成礦域形成的重要原因(Engebretsonetal., 1985；劉建明等，2004；江思宏等，2018)。區(qū)域內(nèi)出露地層主要包括下二疊統(tǒng)壽山溝組(P1ss)砂巖、粉砂巖、雜砂巖和礫巖，下-中二疊統(tǒng)大石寨組(P1-2ds)凝灰質(zhì)粉砂巖、細(xì)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(J1h)砂巖、砂礫巖以及泥巖，上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組(J3mn)中酸性火山熔巖、火山碎屑巖，下白堊統(tǒng)白音高老組(K1b)流紋巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r(圖2)。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(nèi)最主要的賦礦地層。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，以北東向斷裂為主，北西向和近東西向斷裂次之；北東向斷裂為燕山期花崗巖體的侵位提供了通道，而北西向斷裂及不同方向斷裂交匯處是本區(qū)重要的容礦構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖主要為阿魯包格山雜巖體，西南局部偶見(jiàn)輝長(zhǎng)巖產(chǎn)出(圖2)。阿魯包格山巖體以斑狀二長(zhǎng)花崗巖為主，巖體邊緣為花崗斑巖，出露面積約49km2，呈近等軸狀巖株產(chǎn)出，無(wú)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(guān)系(圖2)。

毛登礦區(qū)出露地層有下-中二疊統(tǒng)大石寨組(P1-2ds)、下侏羅統(tǒng)紅旗組(J1h)、下白堊統(tǒng)白音高老組(K1b)以及第四系(Q)。其中，大石寨組火山角礫巖、含火山角礫熔巖和變質(zhì)粉砂巖，是礦區(qū)鉬鉍礦體和銅錫礦體最重要的賦礦圍巖(圖3、圖4)。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北西向?yàn)橹鳎蔽飨驍嗔鸭捌浒樯墓?jié)理裂隙是錫銅礦體最主要的容礦構(gòu)造(圖3)。礦區(qū)地表及淺部緊鄰阿魯包格山巖體西部邊緣的花崗斑巖，而深部巖性漸變?yōu)閴A長(zhǎng)花崗巖(圖4)。斑狀二長(zhǎng)花崗巖具似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，邊緣發(fā)育的花崗斑巖具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細(xì)結(jié)構(gòu)，深部堿長(zhǎng)花崗巖具中粒花崗結(jié)構(gòu)，三種巖性主要礦物均為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英和少量黑云母，巖相呈漸變關(guān)系，無(wú)明顯界線，與毛登礦區(qū)金屬礦化關(guān)系緊密。

毛登礦床顯示明顯的成礦分帶性。礦床上部發(fā)育Sn-Cu礦體，下部發(fā)育Mo-Bi礦體。Sn-Cu礦體大多近地表產(chǎn)出，位于Mo-Bi礦體的外側(cè)或上部；Mo-Bi礦體的頂部常常被后期錫石+石英礦脈所切穿，但對(duì)Mo-Bi礦體的形態(tài)影響不大(圖4)。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(zhì)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(chǎn)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(dú)居石、板鈦礦等。Mo-Bi礦體以網(wǎng)脈狀、微-細(xì)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(zhì)粉砂巖中；巖漿侵入或巖體上拱后的應(yīng)力作用下，上覆地層火山角礫巖、變質(zhì)粉砂巖發(fā)育密集節(jié)理、裂隙微構(gòu)造，是主要的賦礦、控礦構(gòu)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(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石、方解石等。

2 樣品采集與分析方法

本次研究的堿長(zhǎng)花崗巖MD19-16等3件樣品均采自鉆孔ZK21813巖心，具體采樣位置詳見(jiàn)圖4。堿長(zhǎng)花崗巖具中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖5)，主要由斜長(zhǎng)石(20%～30%本次鑒定均為鈉長(zhǎng)石)、鉀長(zhǎng)石(35%～50%)、石英(20%～30%)和黑云母(<5%)組成。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀結(jié)構(gòu)，雜亂分布，粒徑一般2～4mm，少數(shù)0.25～2mm，輕微高嶺土化、絹云母化，聚片雙晶少量發(fā)育。鉀長(zhǎng)石呈近半自形板狀結(jié)構(gòu)，粒徑一般2～5mm，部分0.3～2mm，少數(shù)5～7mm，經(jīng)鑒定為正長(zhǎng)石，輕微高嶺土化，見(jiàn)少量交代并包裹斜長(zhǎng)石。石英呈他形粒狀，雜亂分布，粒徑一般2～3.5mm，少數(shù)0.2～2mm，粒內(nèi)輕波狀消光。黑云母呈片狀，多色性明顯，淺黃褐色、褐色，粒徑0.2～1.5mm，部分具白云母化。副礦物僅見(jiàn)少量零星分布的鋯石。

圖5 毛登礦區(qū)堿長(zhǎng)花崗巖手標(biāo)本照片(a)和正交偏光鏡下照片(b)

為了開(kāi)展對(duì)比研究，筆者在本人前期工作成果的基礎(chǔ)上(季根源等，2021a，b)，補(bǔ)充采集了斑狀二長(zhǎng)花崗巖(MD19-11與MD19-12，44°11′18″N、116°41′11″E；MD19-74，44°10′39″N、116°38′19.5″E；MD19-75，44°8′50″N、116°39′7″E)和花崗斑巖(MD19-41，44°10′33′N(xiāo)、116°34′9″E)5個(gè)樣品，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)分析測(cè)試。

巖石樣品清潔、粉碎(200目以下)后，在中國(guó)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成全巖主、微量元素分析測(cè)試工作。主量元素測(cè)試采用X射線熒光光譜法(XRF)，使用儀器為Axiosm AX型X射線熒光光譜儀，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)巖石樣品監(jiān)控氧化物的分析誤差小于1%。微量和稀土元素測(cè)試分析采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，使用的儀器為Element XR等離子體質(zhì)譜儀，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)巖石樣品監(jiān)控分析誤差小于5%。

巖石樣品破碎后至合適粒度，經(jīng)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(shù)脂固定、制靶。鋯石靶由北京中科礦研檢測(cè)技術(shù)有限公司制備，直徑25mm，厚5mm。經(jīng)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(cè)試點(diǎn)位。鋯石U-Pb定年和微量元素原位成分分析測(cè)試工作在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)完成，采用單點(diǎn)激光剝蝕等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)方式，激光剝蝕系統(tǒng)為RESOlution S-155型193nm準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)。U-Pb定年數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1調(diào)試儀器，U、Th含量以鋯石M127(Nasdalaetal., 2008)為外標(biāo)進(jìn)行校正，測(cè)試流程見(jiàn)侯可軍等(2009)；鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算(Liuetal., 2008)。分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICPMSDataCal 4.3(Liuetal., 2008；候可軍等，2009)完成，運(yùn)用Isoplot3.0程序(Ludwig, 2003)計(jì)算、繪制鋯石年齡諧和圖。

全巖Sr-Nd同位素測(cè)試分析工作在中國(guó)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，測(cè)試儀器為Phoenix型IsoProbe-T熱表面電離質(zhì)譜儀。Sr、Nd同位素比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194、146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正。Sr、Nd同位素測(cè)試分析工作具體的實(shí)驗(yàn)室操作流程見(jiàn)趙海杰等(2010)。

鋯石Hf同位素在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Finnigan Neptune多接收等離子質(zhì)譜儀上完成，采用美國(guó)Coherent公司生產(chǎn)的193nmArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)，分析點(diǎn)與U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)相同或盡可能接近，激光束斑直徑44μm，能量密度8J/cm2，頻率為6Hz，使用鋯石標(biāo)樣GJ-1作為參考物質(zhì)。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)條件、測(cè)試流程見(jiàn)侯可軍等(2007)。

斜長(zhǎng)石電子探針(EPMA)原位主量元素成分分析在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室JXA-8230 EMPA型電子探針?lè)治鰞x完成，實(shí)驗(yàn)測(cè)試加速電壓15kV，束流20nA，束斑直徑5μm。主量元素的檢出限為0.01%，標(biāo)樣礦物分別是K(鉀長(zhǎng)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(xiàn)(黃玉)，Cl(石鹽)，P(磷灰石)等。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 鋯石微量元素、U-Pb年齡

3.1.1 鋯石微量元素

鋯石微量元素測(cè)試結(jié)果(表1)顯示：毛登礦區(qū)堿長(zhǎng)花崗巖鋯石稀土總含量ΣREE為392×10-6～1758×10-6，輕稀土含量LREE為11.0×10-6～39.5×10-6，重稀土含量HREE為381×10-6～1738×10-6，δCe=5.9～148，δEu=0.03～0.12。花崗斑巖鋯石ΣREE為365×10-6～1252×10-6，LREE為9.92×10-6～30.5×10-6，HREE為355×10-6～1222×10-6，δCe=7.38～356，δEu=0.003～0.13。堿長(zhǎng)花崗巖及花崗斑巖鋯石均具LREE虧損、HREE富集，稀土元素配分圖呈陡左傾，并呈現(xiàn)明顯的Ce正異常和Eu負(fù)異常的特征(圖6a)。對(duì)比典型巖漿鋯石與熱液鋯石不同變化趨勢(shì)的稀土配分模型(Hoskin, 2005)，可以看出毛登礦區(qū)堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖鋯石稀土元素配分曲線均落入巖漿鋯石稀土配分曲線區(qū)域中(圖6a)，顯示巖漿來(lái)源特征。

表1 毛登礦區(qū)花崗巖鋯石微量元素含量(×10-6)

圖6 毛登礦區(qū)花崗巖鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989；陰影區(qū)域數(shù)據(jù)參考自Hoskin, 2005)和鋯石U-Pb諧和年齡圖(b)

3.1.2 鋯石U-Pb年齡

堿長(zhǎng)花崗巖樣品MD19-16中17顆鋯石LA-ICP-MS分析結(jié)果顯示(表2)，Th含量71×10-6～540×10-6，U含量181×10-6～1075×10-6，Th/U值0.29～0.63，屬巖漿成因鋯石。在U-Pb諧和年齡圖中，投點(diǎn)均落在諧和線及其附近，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為140.5±0.8Ma(MSWD=0.7；n=17)(圖6b)，代表了堿長(zhǎng)花崗巖的形成年齡。

表2 毛登礦區(qū)堿長(zhǎng)花崗巖(樣品MD19-16)LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析數(shù)據(jù)

3.2 全巖主量、微量和稀土元素

主量元素測(cè)試分析結(jié)果顯示(表3)，堿長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為75.1%～77.18%，Al2O3含量為12.33%～12.81%，Na2O含量為2.5%～3.71%，K2O含量為4.38%～5.29%，(Na2O+K2O)值6.88%～8.61%，分異指數(shù)DI值94.27～96.47，固結(jié)指數(shù)SI值1.02～2.23。斑狀二長(zhǎng)花崗巖SiO2含量為71.06%～71.6%，Al2O3含量為12.96%～13.75%，Na2O含量為3.52%～3.81%，K2O含量為4.91%～5.2%，(Na2O+K2O)值8.54%～8.85%，DI值92.99～93.9，SI值3.44～4.61。

堿長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖均具高硅，貧鈣、鎂、鐵、鋁特征，富堿，相對(duì)高鉀低鈉，具有較高的分異指數(shù)和較低的固結(jié)指數(shù)，指示兩種巖相花崗巖形成過(guò)程經(jīng)歷了明顯的結(jié)晶分異作用。在SiO2-K2O圖解中(圖7a)，堿長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖投點(diǎn)全部落入高K鈣堿性巖石區(qū)域；在A/NK-A/CNK圖解中(圖7b)，A/CNK=0.97～1.27，A/NK=1.11～1.39，除1個(gè)堿長(zhǎng)花崗巖投點(diǎn)落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域，其余巖漿巖投點(diǎn)均表現(xiàn)出準(zhǔn)鋁質(zhì)向弱過(guò)鋁質(zhì)過(guò)渡特征。全巖地球化學(xué)(表3、圖7)表明，堿長(zhǎng)花崗巖與斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖具相似的主量元素組成特征。Harker圖解(圖8)顯示三種巖相花崗巖的Al2O3、CaO、Fe2O3T、MgO、MnO、Na2O、P2O5、TiO2含量均隨SiO2含量的增加而減少，表明巖體在演化過(guò)程中經(jīng)歷了鐵鎂質(zhì)礦物、磷灰石、斜長(zhǎng)石、鈦鐵礦物的結(jié)晶分離作用；堿長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖以及花崗斑巖常量元素投點(diǎn)相關(guān)性較好，具有一致演化趨勢(shì)，表明三者為同一母巖漿不同階段演化形成的產(chǎn)物，堿長(zhǎng)花崗巖靠近演化線末端，指示其演化程度高于另兩相花崗巖。

圖7 毛登花崗巖SiO2-K2O圖解(a，據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)和A/NK-A/CNK圖解(b，據(jù)Maniar and Piccoli, 1989；虛線代表I型和S型花崗巖之間的邊界，據(jù)Chappell and White, 1992)

圖8 毛登礦床花崗巖哈克圖解

稀土元素測(cè)試結(jié)果顯示(表3)，堿長(zhǎng)花崗巖稀土總含量ΣREE為163.0×10-6～194.5×10-6，LREE/HREE比值為2.27～4.05，(La/Yb)N為1.02～2.67，(La/Sm)N為1.15～1.73，(Gd/Yb)N為0.5～0.84，δEu=0.01～0.02。斑狀二長(zhǎng)花崗巖ΣREE為221.6×10-6～263.9×10-6，LREE/HREE比值為10.2～11.94，(La/Yb)N為10.0～12.14，(La/Sm)N為3.23～3.68，(Gd/Yb)N為1.81～2.07，δEu=0.26～0.40。

堿長(zhǎng)花崗巖與斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖一樣，均具較低的(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Gd/Yb)N和δEu值，相對(duì)虧損LREE、富集HREE等特征。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖中(圖9a)，三種巖相花崗巖稀土元素配分模式圖大致相同，反映具同源巖漿演化的特征；略有不同的是，堿長(zhǎng)花崗巖整體較平緩，輕重稀土分異較小，輕稀土、重稀土分餾程度均不明顯，具有更強(qiáng)的Eu負(fù)異常，而斑狀二長(zhǎng)花崗巖與花崗斑巖的變化趨勢(shì)更為相似，表現(xiàn)為輕重稀土分異明顯，整體右傾，輕稀土、重稀土均輕度分餾且輕稀土分餾相對(duì)較強(qiáng)，暗示了相對(duì)另兩相花崗巖，堿長(zhǎng)花崗巖分異演化程度相對(duì)更高。

圖9 毛登礦床花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

巖體微量元素組成特征顯示(表3、圖9b)，堿長(zhǎng)花崗巖與斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖均富集大離子親石元素LILE(Rb、Th和Nd)以及Sm、Zr和Hf等，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素HFSE(Ba、Sr、P、Ti、Nb)，暗示了花崗巖演化過(guò)程中長(zhǎng)石、磷灰石和鈦鐵礦的結(jié)晶分離或在源區(qū)部分熔融過(guò)程中的大量殘留。略有不同的是，堿長(zhǎng)花崗巖具明顯的Ta、U正異常，而斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖具Ta弱負(fù)異常，且U無(wú)明顯異常。另外，相比較而言，堿長(zhǎng)花崗巖具更高的W、Rb、Y、Li、Bi、Nb、Ta、U含量，和更低的Sr、Ba、Zr、Hf含量。

總體來(lái)說(shuō)，堿長(zhǎng)花崗巖與斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖具有相似的主、微量元素組成特征，暗示三者為同源巖漿在不同階段演化的產(chǎn)物，堿長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異演化程度相對(duì)更高，為巖漿演化末階段的產(chǎn)物，花崗斑巖次之，斑狀二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異演化程度相對(duì)較低，為演化早階段的產(chǎn)物。

3.3 鋯石Hf同位素及全巖Sr-Nd同位素

在鋯石U-Pb定年的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鋯石微區(qū)Hf同位素測(cè)試，分析結(jié)果顯示(表4)，堿長(zhǎng)花崗巖(MD19-16)的25顆鋯石176Hf/177Hf值介于0.282805～0.282952之間，176Lu/177Hf值介于0.000553～0.002231之間，以鋯石U-Pb年齡140.5Ma計(jì)算獲得εHf(t)值介于+4.04～+9.28之間，Hf同位素二階段模式年齡tHfDMc=600～936Ma?；◢彴邘r(MD19-41)的19顆鋯石Hf同位素176Hf/177Hf值介于0.282782～0.282930之間，176Lu/177Hf值介于0.000496～0.001028之間，以鋯石U-Pb年齡138Ma(季根源等，2021a)計(jì)算獲得εHf(t)值介于+3.39～+8.52之間，tHfDMc=646～974 Ma。斑狀二長(zhǎng)花崗巖(MD19-11)的13顆鋯石Hf同位素176Hf/177Hf值介于0.282819～0.282904之間，176Lu/177Hf值介于0.000428～0.000864之間，以鋯石U-Pb年齡140Ma(季根源等，2021b)計(jì)算獲得εHf(t)值介于+4.7～+7.71之間，tHfDMc=700～893Ma。

表4 毛登礦區(qū)花崗巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果

表5 毛登礦區(qū)花崗巖Sr-Nd同位素組成

3.4 斜長(zhǎng)石電子探針

斜長(zhǎng)石是堿長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖中主要的淺色造巖礦物，通常以較大斑晶顆粒產(chǎn)出，呈半自形板狀結(jié)構(gòu)。本次開(kāi)展斜長(zhǎng)電子探針(EPMA)原位微區(qū)分析共78個(gè)點(diǎn)，分析結(jié)果匯總見(jiàn)表6。由表6可知：堿長(zhǎng)花崗巖的斜長(zhǎng)石Na2O含量為11.19%～12.01%，K2O含量為0.09%～0.30%，CaO含量為0.003%～0.71%；花崗斑巖斜長(zhǎng)石Na2O含量為9.04%～11.19%，K2O含量為0.12%～1.74%，CaO含量為0.05%～3.85%；斑狀二長(zhǎng)花崗巖的斜長(zhǎng)石Na2O含量為5.54%～11.93%，K2O含量為0.1%～1.38%，CaO含量為0.31%～9.88%。長(zhǎng)石分類圖解(圖10)和斜長(zhǎng)石元素組成特征(表6)顯示，堿長(zhǎng)花崗巖斜長(zhǎng)石成分變化于An0.01～An3.35，斜長(zhǎng)石均為鈉長(zhǎng)石；花崗斑巖斜長(zhǎng)石成分變化于An4.12～An17.8之間，變化范圍相對(duì)較小，斜長(zhǎng)石為更長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石；斑狀二長(zhǎng)花崗巖斜長(zhǎng)石成分變化于An1.39～An48.2之間，變化范圍相對(duì)較大，絕大多數(shù)斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石和更長(zhǎng)石。整體上從斑狀二長(zhǎng)花崗巖→花崗斑巖→堿長(zhǎng)花崗巖，斜長(zhǎng)石An值呈逐漸降低的趨勢(shì)，堿長(zhǎng)花崗巖斜長(zhǎng)石An值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另兩相花崗巖。

表6 毛登礦區(qū)花崗巖斜長(zhǎng)石電子探針?lè)治鼋y(tǒng)計(jì)結(jié)果(wt%)

圖10 毛登礦區(qū)花崗巖斜長(zhǎng)石三元分類圖解(據(jù)Deer et al., 1992)

4 討論

4.1 成巖時(shí)代

前人對(duì)大興安嶺南段成礦帶多個(gè)典型礦床開(kāi)展了年代學(xué)研究，認(rèn)為燕山晚期花崗質(zhì)巖漿侵位與區(qū)內(nèi)Sn、W、Mo、Pb、Zn、Cu、Ag、Fe、Bi、稀有、稀土等成礦作用關(guān)系密切(毛景文等，2005，2013；王長(zhǎng)明等，2006；翟德高等, 2012)。近年來(lái)運(yùn)用鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素測(cè)年、全巖和單礦物K-Ar和Rb-Sr法測(cè)年、輝鉬礦Re-Os測(cè)年以及錫石U-Pb同位素測(cè)年等多種測(cè)試手段，獲得了諸多礦床礦化年齡及與成礦關(guān)系密切的花崗巖體形成年齡。

大興安嶺南段鉬多金屬礦床主要分布在東坡林西-林東-突泉Cu-Mo成礦亞帶和西拉沐倫河鉬多金屬成礦亞帶(圖1b)，鉬多金屬礦床成礦(巖)時(shí)代以燕山晚期為主，海西期次之(賈盼盼等，2011；陳衍景等，2012)。本文統(tǒng)計(jì)了大興安嶺南段燕山晚期主要鉬多金屬礦床成礦年齡及成礦巖體侵位年齡(圖11)，大興安嶺南段主要的鉬多金屬礦床形成于129～157Ma，成礦時(shí)代峰值為135～140Ma，與成礦關(guān)系密切的花崗質(zhì)巖體侵位時(shí)代為131～158Ma，成巖時(shí)代峰值為134～142Ma。這與區(qū)內(nèi)主要錫多金屬礦床的成礦/巖集中產(chǎn)出年代(劉瑞麟，2018)一致，因此認(rèn)為大興安嶺南段燕山期晚期錫、鉬礦化年齡與巖體的侵位年齡具有一致性，暗示了錫、鉬等金屬成礦與燕山晚期花崗質(zhì)巖漿侵位聯(lián)系緊密。

圖11 大興安嶺南段主要鉬多金屬礦床形成年齡及相關(guān)的花崗巖侵入體年齡統(tǒng)計(jì)直方圖

本次利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb法獲得毛登礦區(qū)堿長(zhǎng)花崗巖的鋯石結(jié)晶年齡為140.5±0.8Ma，與同一雜巖體中的花崗斑巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖鋯石結(jié)晶年齡在誤差范圍內(nèi)一致(郭碩等，2019；李睿華，2019；季根源等，2021a，b)，表明堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖應(yīng)為同一時(shí)期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，侵位時(shí)間為早白堊世。巖體侵位年齡與Sn-Cu礦體中錫石U-Pb年齡139±3.2Ma(季根源等，2021a)，以及Mo-Bi礦體輝鉬礦Re-Os同位素等時(shí)線年齡139±3.9Ma(筆者未發(fā)表數(shù)據(jù))在誤差范圍內(nèi)基本一致，反映了大興安嶺南段包括毛登在內(nèi)的多數(shù)錫、鉬多金屬床屬于與燕山晚期巖漿-熱液活動(dòng)有關(guān)的同一成礦系列，是大興安嶺南段與燕山晚期花崗巖密切相關(guān)的錫鎢鉬鉍銅鉛鋅銀鐵多金屬成礦帶的重要組成部分。

4.2 成巖物理化學(xué)條件

研究表明，巖漿鋯石結(jié)晶溫度較高，結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定，即使遭受變質(zhì)作用仍可保留原始地球化學(xué)成分信息，因此，可以利用鋯石微量元素組成特征來(lái)約束成巖母巖漿演化時(shí)的物理化學(xué)條件，從而探討巖漿的起源及演化過(guò)程(Hoskin and Ireland, 2000；Ballardetal., 2002；Ferry and Watson, 2007；趙振華，2010)。

4.2.1 溫度

鋯石Ti溫度計(jì)和鋯石飽和溫度計(jì)是巖石學(xué)中用來(lái)約束火成巖(Fuetal., 2008；Moecheretal., 2014)和深變質(zhì)巖(Liuetal., 2015)中巖漿鋯石結(jié)晶溫度的常用方法。元素Ti能有效的替換鋯石中Zr和Si，且替換過(guò)程主要受巖漿環(huán)境中溫度的約束，與壓力關(guān)系不大，鋯石中Ti含量隨著巖漿溫度的上升呈逐步增加趨勢(shì)(Troitzsch and Ellis, 2004, 2005；Watson and Harrison, 2005)。前人利用大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)擬合出鋯石Ti溫度計(jì)算方法，可估算鋯石晶出時(shí)巖漿溫度，并廣泛應(yīng)用于巖漿巖、變質(zhì)巖結(jié)晶溫度計(jì)算(Hoskin and Ireland, 2000；Belousovaetal., 2006；Ferry and Watson, 2007)。本次研究獲得堿長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖鋯石Ti含量分別為2.04×10-6～12.2×10-6(平均6.27×10-6)和1.63×10-6～12.8×10-6(平均4.93×10-6)；利用Ferry and Watson(2007)提出的鋯石Ti溫度計(jì)，SiO2的活度(αSiO2)和TiO2活度(αTiO2)分別設(shè)置為1和0.6(Hayden and Watson, 2007)，計(jì)算獲得相應(yīng)的鋯石結(jié)晶溫度分別為654～817℃(平均739℃)和636～817℃(平均710℃)(表1)，與斑狀二長(zhǎng)花崗巖鋯石結(jié)晶溫度672～805℃(平均734℃)(季根源等，2021b)范圍大致相同。鋯石Ti溫度代表鋯石結(jié)晶溫度，可近似看作為巖漿結(jié)晶時(shí)的溫度(Ferry and Watson, 2007)，因此認(rèn)為，堿長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖體形成溫度平均值分別為739℃和710℃，與一般中酸性巖漿溫度(650～800℃)相符(夏邦棟，1995)。

4.2.2 氧逸度

巖漿演化時(shí)的氧逸度是金屬成礦的重要條件之一，制約成礦元素的遷移和富集(張聚全等，2018)，Ballardetal.(2002)研究認(rèn)為利用鋯石中Ce、Eu不同價(jià)態(tài)含量判定花崗巖結(jié)晶時(shí)氧逸度值具有較好效果，并得到廣泛應(yīng)用。巖漿鋯石Ce以Ce4+和Ce3+兩種價(jià)態(tài)形式存在，且Ce4+和Ce3+分異能力很強(qiáng)，對(duì)巖漿氧逸度的變化較為敏感，氧逸度較高時(shí)Ce以Ce4+形式易置換鋯石中Zr4+，造成Ce4+/Ce3+值增大和Ce正異常(Belousovaetal., 2006)。因此，鋯石的Ce4+/Ce3+值便成為了巖漿相對(duì)氧逸度研究的有效指示指數(shù)。前人利用鋯石微量元素參數(shù)擬定出多種估算巖漿氧逸度的計(jì)算方法(Ballardetal., 2002；Belousovaetal., 2006；Burnham and Berry, 2012；Trailetal., 2012)，較為常用計(jì)算方法有Ballardetal.(2002)根據(jù)礦物相-熔體相之間Ce元素的不同分配系數(shù)，建立計(jì)算公式測(cè)定巖漿鋯石Ce4+/Ce3+值從而反映巖漿的相對(duì)氧逸度，但該方法無(wú)法量化氧逸度。有學(xué)者指出由于天然鋯石晶格本質(zhì)上排斥LREE，尤其是La和Pr，導(dǎo)致La含量通常<0.1×10-6或低于檢測(cè)下限值，但鋯石顆粒常包含微細(xì)粒富LREE包裹體(如磷灰石、獨(dú)居石等)(Corfuetal., 2003；Hoskin and Schaltegger, 2003)，致使鋯石LREE含量測(cè)試數(shù)據(jù)增大，最終低估了巖漿的氧逸度(Trailetal., 2012；Zhongetal., 2018；Zouetal., 2019)。另外，Trailetal.(2012)根據(jù)標(biāo)定鋯石Ce異常、溫度和氧逸度之間的關(guān)系擬合巖體絕對(duì)氧逸度lgf(O2)的經(jīng)驗(yàn)公式。

Lietal.(2019)在前人研究中酸性巖漿巖礦物(鋯石、角閃石和黑云母)溫度計(jì)和氧逸度計(jì)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)了Geo-fO2軟件，在計(jì)算鋯石Ce4+/Ce3+比值過(guò)程中排除了La和Pr濃度的影響，可較為精確的估算鋯石晶出時(shí)巖漿的氧逸度。本文利用該Geo-fO2軟件計(jì)算獲得堿長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖鋯石氧逸度指示值(表1)有：Ce4+/Ce3+值分別為0.1～19(平均7)和4～46(平均27)，遠(yuǎn)低于含Cu、Mo斑巖氧化型巖漿Ce4+/Ce3+值(>300)(Ballardetal., 2002；Liangetal., 2006；Lietal., 2012)，與南嶺地區(qū)姑婆山(錫礦)、騎田嶺(錫鎢礦)花崗巖鋯石Ce4+/Ce3+值一致(<80)(孫占亮，2014)。堿長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖漿氧逸度lgf(O2)分別為-25.7～-18.6(平均-21.7)和-21.3～-15.3(平均-18.4)；ΔFMQ分別為-10.5～-2.6(平均-5.9)和-4.7～+1.0(平均-1.8)(表2)。將計(jì)算結(jié)果投入巖漿氧逸度lgf(O2)-溫度T圖解(圖12)中，多數(shù)落入NNO和QIF緩沖線之間，近半數(shù)堿長(zhǎng)花崗巖投點(diǎn)位于QIF緩沖線之下，指示巖體演化環(huán)境氧逸度較低。從圖12還可以看出，伴隨巖漿演化從早階段到晚階段，氧逸度具有逐漸降低的趨勢(shì)。

圖12 毛登礦床花崗巖lgf(O2)-T圖解(底圖據(jù)Wang et al., 2012)

4.3 巖漿起源與演化

4.3.1 Sr-Nd-Hf同位素證據(jù)

鋯石Lu-Hf同位素體系具很高的封閉溫度，Hf同位素比值不易受巖漿部分熔融或結(jié)晶分離作用而發(fā)生變化，因此鋯石εHf(t)值可反映巖漿源區(qū)的特征(Griffinetal., 2002；Kempetal., 2007)，正εHf(t)值代表花崗巖來(lái)源于虧損地幔或新增生年輕地殼物質(zhì)的部分熔融，負(fù)εHf(t)值則代表來(lái)源于古老地殼(吳福元等，2007a，b)。堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖都具有較高的176Hf/177Hf值(平均為0.282872、0.282865和0.282863)和較低的176Lu/177Hf值(平均為0.001087、0.000701和0.000585)(表4)，暗示了鋯石形成后基本無(wú)明顯放射性成因Hf的積累，測(cè)試獲得的176Lu/177Hf值可代表其晶出時(shí)體系的Hf同位素組成(Patchettetal., 1982；Amelinetal., 1999；Knudsenetal., 2001)；εHf(t)值均為正值，變化范圍為+4.0～+9.3、+3.4～+8.5和+4.7～+7.7，Hf同位素二階段模式年齡tHfDM2c變化范圍為600～936Ma、646～974Ma和700～893Ma。εHf(t)-t圖解(圖13a)中樣品投點(diǎn)均落入興蒙造山帶東段范圍內(nèi)。鋯石的fLu/Hf值(-0.99～-0.93)明顯小于鎂鐵質(zhì)地殼和硅鋁質(zhì)地殼的fLu/Hf值(分別為-0.34和-0.72)(Vervoortetal., 1996；Jahnetal., 2001)，因此阿魯包格山巖體鋯石年輕的Hf同位素二階段模式年齡(tHfDMc=600～974 Ma)能代表源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時(shí)間，或者在地殼的平均存留時(shí)間。

圖13 毛登礦床花崗巖鋯石Lu-Hf同位素特征(a，底圖據(jù)Vervoort et al., 1996)和(87Sr/86Sr)i-εNd(t)圖解(b，底圖據(jù)Zindler and Hart, 1986；Jahn et al., 1999)

大興安嶺地區(qū)大多數(shù)顯生宙花崗巖表現(xiàn)出較高的εHf(t)、εNd(t)值和較低的Hf、Nd同位素模式年齡，常被認(rèn)為起源于新元古代年輕地殼物質(zhì)(吳福元等，1999；Jahnetal., 2000；Wuetal., 2000，2002)。綜上認(rèn)為，毛登礦區(qū)阿魯包格山堿長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖擁有相同的巖漿源區(qū)，可能為新元古代含有大量幔源組分新生地殼的部分熔融。

4.3.2 礦物學(xué)證據(jù)

礦物學(xué)研究可以作為判別花崗巖漿結(jié)晶分異程度的一種手段，經(jīng)歷高度分異演化的花崗巖中斜長(zhǎng)石數(shù)量逐漸減少，通常向富Na端元(鈉長(zhǎng)石)演化(Wuetal., 2018)。斜長(zhǎng)石電子探針原位主量元素測(cè)試分析結(jié)果(表6、圖10)可知：堿長(zhǎng)花崗巖斜長(zhǎng)石為鈉長(zhǎng)石，An值介于An0.01～An3.35之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖斜長(zhǎng)石An值(分別為An4.12～An17.8和An1.39～An48.2)。巖相學(xué)研究表明花崗斑巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖磷灰石發(fā)育較好，多呈短柱狀或六方柱狀，顆粒較小，粒徑介于40～260μm之間，而堿長(zhǎng)花崗巖中幾乎無(wú)磷灰石，暗示了相比較另外兩種巖相，堿長(zhǎng)花崗巖經(jīng)歷了更高的結(jié)晶分異演化作用(Chenetal., 2016)。

此外，Breiteretal.(2014)研究認(rèn)為，鋯石是非或低結(jié)晶分異花崗巖演化早階段礦物之一，而在高分異演化花崗巖中則形成于演化晚階段，前人研究認(rèn)為鋯石的Eu負(fù)異常可能由晶出環(huán)境還原性較強(qiáng)(Rubatto, 2002)、鋯石晶出過(guò)程中或結(jié)晶前有斜長(zhǎng)石存在(Rubatto and Williams, 2000)、或繼承寄主巖體Eu異常特征(Hermannetal., 2001)這三方面原因造成。在鋯石BSE圖像觀察和U-Pb年齡測(cè)試工作，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)繼承鋯石的存在，因此認(rèn)為毛登礦區(qū)花崗巖鋯石強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(圖6a)可能是鋯石結(jié)晶過(guò)程中或結(jié)晶前，斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分離作用帶走了大量的Eu，以及巖漿氧逸度較低共同造成的。除鋯石與重稀土元素具相容性(Thomasetal., 2002)，磷灰石、褐簾石、石榴石和磷釔礦等副礦物共同對(duì)熔體中稀土元素含量起主導(dǎo)作用(Bea, 1996；Ayres and Harris, 1997；Chuetal., 2009)，這些副礦物的大量結(jié)晶分離，導(dǎo)致了巖體稀土元素大量減少，輕、重稀土分餾減弱，這從巖體稀土含量(表3)和稀土元素配分模式圖(圖9a)得到印證。

4.3.3 主微量元素地球化學(xué)證據(jù)

花崗巖很難由起源于幔源物質(zhì)的初始巖漿通過(guò)直接結(jié)晶分離作用形成(吳福元等，2007a)。主微量元素地球化學(xué)特征顯示阿魯包格山巖體具較高的分異指數(shù)DI和較低的固結(jié)指數(shù)SI，堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖DI平均值為95.49、94.4和93.37，SI平均值為1.52、2.64和4.06；在Harker圖解中(圖8)，主量元素含量與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)性；微量元素富集Rb、Th、Nd、Sm、Zr和Hf，虧損Eu、Ba、Sr、P、Nb和Ti，以上都充分說(shuō)明了巖體經(jīng)歷了一系列高度的結(jié)晶分異演化作用。巖體結(jié)晶分異作用過(guò)程判別圖解Ba-Sr(圖14a)、Eu/Eu*-Ba(圖14b)、Rb/Sr-Sr(圖14c)和Ba-Rb(圖14d)顯示巖體Sr、Ba、Eu的強(qiáng)烈虧損以及Rb的富集主要是由鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異作用造成的。SiO2/Al2O3-Sc/Yb(圖14e)顯示黑云母是結(jié)晶分離的主要礦物之一，La-(La/Yb)N圖解(圖14f)顯示了稀土元素的變化主要受獨(dú)居石、褐簾石和磷灰石等副礦物的結(jié)晶分異影響較大；磷灰石、榍石(富Ti礦物)結(jié)晶分離可導(dǎo)致花崗巖中Nb、Ta、Ti和P的虧損，這在微量元素蜘蛛網(wǎng)圖中(圖9b)得到印證。因此，巖體結(jié)晶分異作用過(guò)程判別圖解(圖14)同樣也說(shuō)明了巖體經(jīng)歷了高程度的結(jié)晶分異演化作用。

圖14 毛登花崗質(zhì)巖體結(jié)晶分異作用過(guò)程判別圖解(據(jù)底圖據(jù)Blundy and Shimizu, 1991；Ewart and Griffin, 1994；Wu et al., 2003；Janou?ek et al., 2004；Yang et al., 2012；Zhang et al., 2015)

微量元素含量和關(guān)鍵元素比值?？捎脕?lái)判別花崗巖是否具有明顯M型稀土(REE)四分組效應(yīng)或?qū)儆诟叻之愌莼◢弾r(Bau, 1996)。研究顯示，隨著巖漿演化的進(jìn)行，H2O、Li、F、Cl、B、Rb等在巖漿中含量逐漸增高，導(dǎo)致鋰云母、螢石、黃玉、電氣石等結(jié)晶(Zhuetal., 2002；李小偉等，2010)。毛登礦區(qū)黃玉、螢石等蝕變礦物普遍發(fā)育，且斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖中磷灰石的F平均含量分別為3.01%和3.53%(筆者未發(fā)表數(shù)據(jù))，反映巖體較高的F含量，意味著巖漿分異演化過(guò)程較長(zhǎng)。全巖微量元素分析結(jié)果(表3)可知：相對(duì)于斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖，堿長(zhǎng)花崗巖具有更高的Li、Rb含量，暗示了更高的分異演化程度。研究發(fā)現(xiàn)堿長(zhǎng)花崗巖中幾乎無(wú)磷灰石，也暗示了相比較另外兩種巖相，堿長(zhǎng)花崗巖經(jīng)歷了更強(qiáng)的結(jié)晶分異演化作用(Chenetal., 2016)。關(guān)鍵元素Nb/Ta、Rb/Sr比值對(duì)判別巖漿結(jié)晶分異程度具重要意義，前者隨巖漿的分異演化呈明顯減小，而后者急劇增加(Bau, 1996；Ballouardetal., 2016)。本文研究顯示，相比較花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖，堿長(zhǎng)花崗巖具更小的Nb/Ta值，和更大的Rb/Sr值(表7)，顯示分異程度更高。稀土元素量化參數(shù)TE1,3和關(guān)鍵元素K/Rb、Zr/Hf、Y/Ho、Eu/Eu*、Sr/Eu的比值(表7)顯示，堿長(zhǎng)花崗巖符合具有稀土四分組效應(yīng)花崗巖相關(guān)元素組成特征(TE1,3>1.10，K/Rb值<100，Zr/Hf值<25，Y/Ho值>28，Eu/Eu*值<0.1，Sr/Eu值>200)(Irber, 1999)，而斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖接近或偏離具明顯REE四分組效應(yīng)花崗巖的區(qū)間范圍。以上表明了巖體在經(jīng)歷充分的結(jié)晶分異演化之后，晚期還經(jīng)歷了熔體-流體相互作用，花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖熔體-流體作用較弱，堿長(zhǎng)花崗熔體-流體作用較強(qiáng)。

表7 毛登礦區(qū)花崗巖關(guān)鍵元素比值

綜上所述，毛登礦區(qū)阿魯包格山雜巖體的侵位由兩個(gè)階段的成巖過(guò)程組成:第一階段是含大量幔源組分的新生陸殼部分熔融形成初始巖漿，第二階段是幔源組分為主的原始巖漿經(jīng)歷高度分異演化過(guò)程和熔體-流體作用。巖漿演化晚期形成的堿長(zhǎng)花崗巖熔體-流體作用更為強(qiáng)烈，這可能是毛登礦區(qū)成礦的重要前提條件之一。

4.4 巖漿作用對(duì)成礦制約

野外地質(zhì)調(diào)查顯示，Sn-Cu礦體主要發(fā)育在火山角礫巖和花崗斑巖體中，Mo-Bi礦體主要發(fā)育在堿長(zhǎng)花崗巖外接觸帶的火山角礫巖中；年代學(xué)研究顯示，堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖的成巖年齡與錫、鉬礦化年齡在誤差范圍內(nèi)一致，表明毛登礦區(qū)金屬成礦作用與阿魯包格山巖體侵位時(shí)空關(guān)系聯(lián)系緊密。李睿華(2019)通過(guò)S-Pb同位素特征研究，認(rèn)為毛登礦區(qū)成礦物質(zhì)來(lái)源于花崗巖體；劉玉強(qiáng)(1996a)通過(guò)H-O同位素特征研究，認(rèn)為毛登礦區(qū)成礦流體來(lái)自深部花崗體，晚期蝕變和礦化流體中大氣降水逐漸增多。這些研究表明阿魯包格山巖體應(yīng)是毛登礦床成礦物質(zhì)和流體來(lái)源的主要貢獻(xiàn)者。

眾所周知，與花崗巖關(guān)系密切的礦床主要受巖漿的來(lái)源、氧化還原狀態(tài)和結(jié)晶分異演化程度等因素的制約(Lehmannetal., 1990；Sunetal., 2013，2015)。與錫、鉬礦床關(guān)系密切的的花崗巖通常經(jīng)歷了較高的巖漿結(jié)晶分異演化作用，且具高F含量(大于1%)特征(Candela and Holland, 1986；Lehmannetal., 1990)，巖漿中高含量的F元素可促進(jìn)Sn、Mo、W、Nb、Ta等金屬元素在巖漿上侵分異演化過(guò)程中逐漸富集，并優(yōu)先萃取進(jìn)入出溶流體，有利于礦床形成(Tingle and Fenn, 1984；Scaillet and Macdonald, 2004；Veksleretal., 2005；Vigneresse, 2009；Vigneresseetal., 2011；Nardietal., 2013；Parketal., 2016)。例如，安徽竹溪嶺Mo-W礦床的巖漿體系具高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)，湖南柿竹園W-Sn-Mo-Bi多金屬礦床成礦母巖漿高F特征對(duì)Sn、W、Mo等成礦元素的聚集起著重要的作用(Chenetal., 2016)。另外，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(luò)合物的形式遷移，伴隨溫壓降低、pH值升高，錫的氟絡(luò)合物會(huì)發(fā)生分解，晶出錫石(Heinrich, 1990；Bhallaetal., 2005)。前文已闡述毛登礦區(qū)花崗巖體富F，這與周邊白音查干(劉新等，2017)、維拉斯托(張?zhí)旄５龋?019)、石灰窯(Duanetal., 2020)、小東溝(Zhangetal., 2009)等大興安嶺南段典型Sn、Ag、W、REE、Mo、Rb礦床的成礦巖體高F含量特征一致，有利于礦區(qū)錫、鉬、鉍金屬大規(guī)模礦化。

全球許多大型-超大型Sn礦床的成礦作用與花崗巖侵入密切相關(guān)，而巖漿的氧逸度、溫度和巖漿演化制約錫在熔體-流體體系中分配和富集成礦(temprok, 1990；Linnenetal., 1995，1996)。Blevin and Chappell(1992)、Sato(2012)研究認(rèn)為W、Sn礦床與還原性巖漿的結(jié)晶分異作用關(guān)系密切，在演化晚期發(fā)生錫的富集成礦。前人研究認(rèn)為華南地區(qū)大多數(shù)錫礦床成礦巖體具低氧逸度特征，屬于還原性花崗巖體，孫占亮(2014)研究南嶺地區(qū)姑婆山(錫礦)、騎田嶺(錫鎢礦)成礦巖體，發(fā)現(xiàn)鋯石Ce4+/Ce3+值均低于80；廣西珊瑚W-Sn礦床花崗巖鋯石Ce4+/Ce3+值47(Zhangetal., 2020)；Lietal.(2017)研究認(rèn)為華南燕山期花崗巖中與Cu-(Au)-Mo礦化有關(guān)的花崗巖具最高的氧逸度，Cu-Pb-Zn-W次之，W-Sn最低；廣東陽(yáng)春鸚鵡嶺W-Sn礦床A型花崗巖鋯石Ce4+/Ce3+值8～58(Zhengetal., 2017)；柿竹園W-Sn-Mo-Bi多金屬礦床黑云母花崗巖鋯石Ce4+/Ce3+值31～49(Jiangetal., 2019)?；◢弾r漿的溫度也是制約錫富集成礦的關(guān)鍵條件之一，temprok(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(jié)晶時(shí)溫度的升高而增大。張毓策等(2020)利用個(gè)舊錫礦區(qū)花崗巖黑云母礦物學(xué)特征，研究認(rèn)為高溫、低氧逸度有利于晚期分異的流體形成錫礦床，周云等(2017)對(duì)湘東燕山期花崗巖黑云母進(jìn)行了研究，顯示較高溫度和較低氧逸度的花崗巖漿有利于錫富集成礦。上述成巖物化條件分析可知，毛登礦區(qū)阿魯包格山雜巖體堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖和斑狀二長(zhǎng)花崗巖形成溫度平均值為739℃、710℃和734℃，相關(guān)氧逸度指標(biāo)值Ce4+/Ce3+平均值為7、27和31，lgf(O2)平均值為-21.7、-18.7和-16.0，ΔFMQ平均值為-5.9、-1.8和-0.2。可以看出，毛登礦區(qū)巖漿演化的早-晚階段均處于氧逸度較低、溫度較高的環(huán)境，隨著巖漿的演化氧逸度呈逐漸降低的趨勢(shì)，有利于Sn在殘余熔體中富集。

全巖主、微量地球化學(xué)特征分析表明，毛登礦區(qū)不同巖相花崗巖顯示出不同程度的REE四分組效應(yīng)，表明經(jīng)歷了強(qiáng)、弱不同的熔體-流體作用，在熔體-流體作用下一些金屬成礦元素可能被帶入熔體內(nèi)，而另外一些元素可能從熔體中淋濾進(jìn)入流體中，最終造成了某些元素的富集、成礦。從圖15a-c可以看出，巖體中Cu、Zn、Mo元素含量隨著巖漿演化程度升高呈逐漸降低的趨勢(shì)，暗示了這些元素在巖漿演化過(guò)程中可能進(jìn)入出溶流體中，進(jìn)而降低熔體中含量；堿長(zhǎng)花崗巖中的含量明顯低于趨勢(shì)線正常演化的值，暗示了強(qiáng)烈的熔體-流體交代作用(TE1,3>1.05)加劇了這些成礦元素從巖體中進(jìn)一步淋濾萃取進(jìn)入流體中，形成含礦流體，最終在一定條件下沉淀、富集成礦。巖體中成礦元素含量Mo1.05)中的含量明顯高于趨勢(shì)線正常演化的值，且隨著TE1,3值的增大Li、W元素含量明顯升高。因此推測(cè)，較小程度的結(jié)晶分異作用對(duì)巖漿中Li、W元素的含量影響不大，如斑狀二長(zhǎng)花崗巖→花崗斑巖，巖體中Li、W元素含量幾乎無(wú)變化；而巖漿結(jié)晶分異演化程度升高導(dǎo)致殘余熔體中Li、W元素富集，或者強(qiáng)烈的熔體-流體相互作用導(dǎo)致Li、W元素大量分配進(jìn)入熔體造成巖體中含量進(jìn)一步升高而流體中含量貧化，抑或是兩者兼有，這與礦區(qū)內(nèi)Li、W礦化不發(fā)育或規(guī)模不大相吻合。從圖15f可以看出在斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖(TE1,3<1.05)中，Bi元素含量波動(dòng)范圍較大，與TE1,3值無(wú)明顯關(guān)聯(lián)性，而在高分異堿長(zhǎng)花崗巖(TE1,3>1.05)中，Bi元素含量明顯高于TE1,3<1.05區(qū)間，且在堿長(zhǎng)花崗巖中，隨著TE1,3值的增大Bi元素含量呈降低趨勢(shì)。因此推測(cè)，巖漿結(jié)晶分異演化作用造成了Bi在巖漿中逐漸富集，但就堿長(zhǎng)花崗巖來(lái)說(shuō)，Bi在巖漿中的含量分配可能以熔體-流體相互作用為主，強(qiáng)烈的熔體-流體交代作用造成大量的Bi元素進(jìn)入流體中以及在熔體中相對(duì)貧化，即使堿長(zhǎng)花崗巖殘余熔體中Bi的含量高于斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖，從熔體分配進(jìn)入流體中的部分Bi元素也足以造成礦區(qū)大規(guī)模Bi礦化。

圖15 毛登花崗質(zhì)巖體TE1,3與成礦元素協(xié)變圖解

綜上表明，強(qiáng)烈的熔體-流體相互作用造成巖體中不同成礦元素含量急劇上升或下降，以及熱液流體中成礦元素的富集或貧化，可能是毛登Mo-Bi-Sn-Cu礦床形成的重要原因之一。

年代學(xué)研究結(jié)果表明，阿魯包格山三種巖相花崗巖形成時(shí)間一致，與錫、鉬、鉍金屬成礦時(shí)間聯(lián)系緊密；野外地質(zhì)調(diào)查和巖石學(xué)研究表明，Sn-Cu礦體、Mo-Bi礦體賦存空間與堿長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖侵位關(guān)系密切。因此，從成礦(巖)年代學(xué)、礦體與巖體接觸關(guān)系等方面，很難判別出哪種巖相花崗巖為主要的成礦巖體。相比較而言，堿長(zhǎng)花崗巖微量元素蜘蛛網(wǎng)圖展現(xiàn)出更明顯的Eu、Sr、Ba、P和Ti負(fù)異常和U、Ta正異常(圖9b)，更高的W、Rb、F、Li、Bi、Ta、Nb含量和較低的Ba、Sr、Zr、Hf含量，未發(fā)現(xiàn)磷灰石，以及明顯的稀土四分組效應(yīng)，均表明堿長(zhǎng)花崗巖經(jīng)歷了更高的分異演化作用以及更強(qiáng)的熔體-流體作用。中國(guó)南嶺地區(qū)燕山晚期千里山復(fù)式巖體與柿竹園W-Sn-Mo-Bi多金屬礦床成礦關(guān)系密切，巖體主要包括斑狀黑云母花崗巖、等粒黑云母花崗巖和花崗斑巖三種巖相花崗巖體，區(qū)別于斑狀黑云母花崗巖和花崗斑巖的是，等粒黑云母花崗巖具較高的W、Sn、Rb、F、Nb、Ta含量和較低的Ba、Sr、Zr、Hf含量，經(jīng)歷了更強(qiáng)的結(jié)晶分異演化和熔體-流體作用，微量元素蜘蛛網(wǎng)圖顯示更強(qiáng)的Eu、Sr、Ba、P負(fù)異常和U、Ta正異常，且未發(fā)現(xiàn)磷灰石礦物，反映了等粒黑云母花崗巖是柿竹園礦床可能性最大的潛在成礦巖體(Chenetal., 2016；Jiangetal., 2019)。大興安嶺南段維拉斯托礦區(qū)發(fā)育燕山晚期隱伏斑狀堿長(zhǎng)花崗巖和北大山巖體，相比較北大山巖體，斑狀堿長(zhǎng)花崗巖體與礦體的賦存空間關(guān)系更為緊密，且經(jīng)歷了更強(qiáng)的分異演化以及晚期的熔體-流體相互作用，是維拉斯托礦床成礦巖體(Wangetal., 2017；劉瑞麟，2018；張?zhí)旄５龋?019)。將阿魯包格山雜巖體中堿長(zhǎng)花崗巖與千里山復(fù)式巖體中等粒黑云母花崗巖、維拉斯托斑狀堿長(zhǎng)花崗巖對(duì)比，發(fā)現(xiàn)三者在巖石地球化學(xué)、礦物學(xué)特征方面類似，在各自巖漿-成礦系統(tǒng)中起到相似的作用，因此認(rèn)為堿長(zhǎng)花崗巖可能是毛登礦床最主要的成礦巖體。

5 結(jié)論

(1)阿魯包格山雜巖體中堿長(zhǎng)花崗巖的鋯石結(jié)晶年齡為140.5±0.8Ma，與雜巖體中斑狀二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖的形成年齡基本一致，表明三者應(yīng)為同一時(shí)期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，巖漿侵位時(shí)間為早白堊世。

(2)堿長(zhǎng)花崗巖具高硅、富堿、較高的分異指數(shù)和較低的固結(jié)指數(shù)，富集Rb、Th、Nd、Sm、Zr、Hf和Ta，虧損Ba、Sr、P、Nb、Ti，輕、重稀土分餾較小，并具顯著的稀土四分組效應(yīng)和Eu負(fù)異常，斜長(zhǎng)石An值介于An0.01～An3.35之間，為鈉長(zhǎng)石，指示堿長(zhǎng)花崗巖為高分異花崗巖。

(3)堿長(zhǎng)花崗巖鋯石Ti溫度為654～817℃(平均739℃)，Ce4+/Ce3+值為0.1～19(平均7)，巖漿氧逸度lgf(O2)為-25.7～-18.6(平均-21.7)，表明原生巖漿具有低氧逸度的特征。

(4)堿長(zhǎng)花崗巖具正的εHf(t)值(+4.0～+9.3)和年輕的Hf二階段同位素模式年齡(600～936Ma)、較高的εNd(t)值(+0.5～+1.5)和年輕的Nd二階段同位素模式年齡(807～895Ma)，表明巖漿源區(qū)來(lái)自含大量幔源組分的新生地殼部分熔融。

(5)通過(guò)對(duì)比研究，認(rèn)為堿長(zhǎng)花崗巖是阿魯包格山雜巖體高分異演化的最晚階段產(chǎn)物，具高F，低氧逸度特征，對(duì)毛登礦床的形成具有重要意義。

致謝兩位審稿人和終審副主編對(duì)本文提出了寶貴的建議和修改意見(jiàn)，使本文整體質(zhì)量得到很大的提升，在此深表謝意。