李懷彬,籍進(jìn)柱,廉 永,李臘梅,吳皓然

(1. 中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院, 北京 101300; 2. 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051; 3. 錫林郭勒盟山金白音呼布礦業(yè)有限公司, 內(nèi)蒙古 錫林浩特 026316)

沙麥鎢礦床位于內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗地區(qū)沙麥蘇木境內(nèi),大地構(gòu)造位置處于中亞造山帶東段的興蒙造山帶。興蒙造山帶是我國北方重要的錫、銅、鉛、鋅、金、銀、鎢、鉍多金屬成礦帶(江思宏等, 2018),該成礦帶邊境線蒙古國地區(qū)已發(fā)現(xiàn)多處大中型鎢(鉬)礦床,如玉古茲爾(Yuguzer)鎢(鉬)礦床、阿爾巴彥(Arbayan)鎢礦床、察布(Tuv)鎢(鉬、錫)礦床和烏姆努特(Umnut)鎢(鉬)礦床等(聶鳳軍等, 2010),但在我國境內(nèi)成規(guī)模的鎢(鉬)礦床(點(diǎn))卻很少(向安平, 2016)。截至2010年,沙麥鎢礦床累計(jì)查明資源儲(chǔ)量330.69萬噸,WO3儲(chǔ)量26 365噸,平均品位0.797%(內(nèi)蒙古自治區(qū)第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院,2010),規(guī)模達(dá)中型。沙麥中型鎢礦床的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了該區(qū)鎢資源的空白,為興蒙造山帶地區(qū)鎢礦床勘查工作指明了方向。前人對(duì)沙麥鎢礦床的礦床地質(zhì)、成巖時(shí)代、礦床成因等方面進(jìn)行了研究(胡朋等, 2005; 聶鳳軍等, 2010; Jiangetal., 2016; 李俊建等, 2016a; 宓奎峰等, 2020),認(rèn)為該礦床是與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)的巖漿熱液型礦床,然而對(duì)成礦巖體的成因類型和形成時(shí)代仍存在一些爭議。在巖體的成因類型上,胡朋等(2006)通過沙麥礦區(qū)中細(xì)粒黑云母花崗巖和細(xì)粒似斑狀花崗巖富硅、全堿含量中等和低磷的特征判斷其為S型花崗巖;歐洋等(2014)通過沙麥花崗巖中Y和Rb含量、Rb和Th含量均呈負(fù)相關(guān)且FeOT含量低于1%,也認(rèn)為沙麥巖體為S型花崗巖;而Jiang等(2016)研究顯示沙麥礦區(qū)中細(xì)粒黑云母二長花崗巖和似斑狀黑云母二長花崗巖具有低P,高SiO2、K2O、A/CNK值的特征,稀土元素分布呈顯著四分組效應(yīng)和非CHARAC(電荷和半徑控制)的微量元素特征,認(rèn)為沙麥花崗巖為高分異I型花崗巖。在沙麥花崗巖的形成時(shí)代上,Nie等(2011)獲得的花崗巖成巖年齡為晚三疊世;而多數(shù)學(xué)者則認(rèn)為花崗巖形成在晚侏羅-早白堊世之間,如趙一鳴等(1997)測得沙麥巖體黑云母K-Ar年齡為115 Ma;Jiang等(2016)獲得中細(xì)粒黑云母二長花崗巖和似斑狀黑云母二長花崗巖鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡分別為153±1 Ma和146±1 Ma;李俊建等(2016a)獲得的黑云母花崗巖的TIMS鋯石U-Pb年齡為139.1±0.93 Ma;宓奎峰等(2020)測得中細(xì)粒黑云母二長花崗巖、似斑狀黑云母二長花崗巖獨(dú)居石U-Pb諧和年齡分別為141.6±1.1 Ma和141.4±0.3 Ma。為了精確厘定沙麥鎢礦床成礦巖體的成因類型和形成時(shí)代,本文針對(duì)與成礦關(guān)系密切的黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖開展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究,結(jié)合前人研究結(jié)果,進(jìn)一步探討了沙麥鎢礦床的成巖成礦時(shí)代、巖石成因類型和構(gòu)造背景,為中國東部燕山期構(gòu)造背景及動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究提供新的約束。

1 區(qū)域地質(zhì)和礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

沙麥鎢礦床大地構(gòu)造位置位于興蒙造山帶東段(圖1a)(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991; 聶風(fēng)軍等, 2007; 徐備等, 2014)。該區(qū)域大部分被草原覆蓋,巖石出露較差,出露的地層主要為泥盆系、下二疊統(tǒng)、中下侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、新近系上新統(tǒng)和第四系(圖1b)(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991; 崔凱等, 2022)。其中,泥盆系安格爾音烏拉組淺變質(zhì)巖和中下侏羅統(tǒng)馬尼特廟群火山沉積巖分布范圍最廣,同時(shí)也是該區(qū)最重要的賦礦圍巖。泥盆系安格爾音烏拉組為一套陸相及濱海相砂板巖沉積組合,巖石均輕度區(qū)域變質(zhì),巖性主要為灰色弱角巖化變泥巖、二云角巖、淺灰色板巖、變泥巖、淺灰色中細(xì)粒長石砂巖、硬砂巖夾板巖及粉砂巖等,與其上部的上侏羅統(tǒng)白音高老組及瑪尼圖組呈角度不整合。下侏羅統(tǒng)馬尼特廟群為一套陸相碎屑沉積物,巖性主要為細(xì)砂巖、礫巖、泥巖和硬砂質(zhì)砂巖等,底部夾煤線,地層局部已角巖化。區(qū)域上構(gòu)造以NE和SN向斷裂為主,是主要的控巖、控礦構(gòu)造(李繼宏等, 2005),其中NE向斷裂主要有二連-賀根山深斷裂帶(F1)、東烏旗-伊和沙巴爾深大斷裂(F2)、白云呼布爾-滿都寶力格大斷裂(F3)、巴潤沙巴爾-朝不楞北大斷裂(F4)和巴彥毛都韌性剪切帶,SN向斷裂為朝不楞西-烏拉蓋斷裂(F5)(圖1b)。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造軸向與主干斷裂走向相同,如NE向查干敖包復(fù)背斜、額仁高畢復(fù)向斜和朝不楞復(fù)背斜。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動(dòng)頻繁,其中以海西期和燕山期花崗巖最為發(fā)育,并且與金屬礦床具有密切的成因關(guān)系(張萬益, 2008)。

1.2 礦床地質(zhì)特征

1.2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

沙麥鎢礦床主體為沙麥巖體,大部分被第四系覆蓋,僅在礦區(qū)東南部零星出露泥盆系淺變質(zhì)巖和侏羅系火山沉積巖地層(李俊建等, 2016a)。礦區(qū)位于NE向東烏旗復(fù)背斜的軸部,主要發(fā)育NW、NE兩個(gè)方向多階段活動(dòng)的交叉斷裂。NW向的壓扭性斷裂是礦區(qū)內(nèi)重要的容礦構(gòu)造,控制鎢礦體的展布。沙麥巖體主體為燕山期花崗巖類,總體呈NNE-SSW方向展布,北東和南西兩端均延深至蒙古國境內(nèi)(圖1b),其延伸長約100 km,寬20～80 km不等(胡朋等, 2006)。沙麥花崗巖體主體為黑云母二長花崗巖,可見黑云母二長花崗斑巖、細(xì)?；◢弾r、偉晶巖、細(xì)晶巖等呈巖墻或巖脈侵位至黑云母二長花崗巖中(圖2)。云英巖及云英巖化花崗巖為含鎢石英脈直接蝕變圍巖,又往往能夠形成獨(dú)立礦體(圖3a、3b)。礦區(qū)圍巖蝕變類型有云英巖化、角巖化、硅化、白云母化等,其中云英巖化、角巖化和硅化與礦區(qū)的W、Mo礦化關(guān)系密切。

1.2.2 礦體特征

沙麥礦區(qū)礦體主要分布在黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖巖體內(nèi)(圖2),目前在區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有550多條含鎢礦(化)體,其中達(dá)到經(jīng)濟(jì)品位的有77條,可將其劃分為3條主礦化帶(圖2)。礦區(qū)鎢礦(化)體總體走向295°～307°,NW向近似呈平行排列,長數(shù)米至數(shù)百米不等。礦化類型主要有石英脈型和云英巖型兩種,局部可見偉晶巖型礦化。石英脈型礦石的WO3品位一般高于云英巖型,例如,在1號(hào)礦化帶石英脈型礦石中WO3平均含量為0.23%～4.82%,而云英巖型礦石中WO3平均含量為0.11%～0.77%(內(nèi)蒙古自治區(qū)第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院, 2010)。石英脈型礦石主要以石英+黑鎢礦+白云母脈的形式賦存于黑云母二長花崗巖等圍巖中(圖4a),脈體中可見黃鐵礦、螢石和黃玉(圖4b)等;云英巖型礦石主要發(fā)育于石英+黑鎢礦脈兩側(cè)的浸染狀蝕變圍巖中(圖3a、3b、3f),主要礦物組合為石英和白云母,含少量浸染狀黑鎢礦和輝鉬礦。兩種礦石中的金屬礦物除黑鎢礦外,還見有白鎢礦、黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦(圖4c)、輝鉬礦(圖4d)和毒砂等。

1.2.3 主要侵入巖巖石學(xué)特征

黑云母二長花崗巖巖體出露范圍較廣,巖石呈灰白色,中細(xì)粒等粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖5a),粒徑在0.1～3 mm之間。巖石主要由斜長石(25%～30%)、鉀長石(25%～30%)、石英(25%～35%)、黑云母(5%～10%)等組成(圖5b)。在顯微鏡下可見斜長石呈自形至半自形板狀,常見聚片雙晶,有時(shí)見斜長石環(huán)帶狀結(jié)構(gòu);鉀長石呈板狀半自形-自形晶,常見卡式雙晶和格子雙晶;石英呈它形粒狀分布在長石、黑云母等礦物晶體之間。

黑云母二長花崗斑巖,巖石呈灰色至灰白色,斑狀-似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖5c)。巖石主要礦物為鉀長石(30%～35%)、斜長石(25%～35%)、石英(20%～30%)、黑云母(5%～10%)(圖5d),次要礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、獨(dú)居石和黃玉等。斑晶由長石和石英組成,其中斜長石的斑晶顆粒較大,粒度一般在3～10 mm,呈板狀自形晶,顯微鏡下可見聚片雙晶;鉀長石斑晶自形-半自形,粒度與斜長石相近,在顯微鏡下可見卡式雙晶和格子雙晶;石英斑晶粒徑較小,為2～5 mm,呈半自形-它形。基質(zhì)主要由斜長石、鉀長石、石英組成,與斑晶礦物組成成分基本類似,粒徑一般在0.2～0.8 mm。

2 分析方法

測試樣品采自沙麥鎢礦床的黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖(圖2),所取樣品遠(yuǎn)離構(gòu)造蝕變帶,新鮮無蝕變。黑云母二長花崗巖樣品SM1018、SM1019、SM1025、SM1058和黑云母二長花崗斑巖樣品SM1006、SM1011、SM1097、SM1123用于全巖主、微量元素分析,黑云母二長花崗巖樣品SM1021、SM1161和黑云母二長花崗斑巖樣品SM1097進(jìn)行了鋯石定年測試。

巖石的主、微量元素分析測試工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心完成。主量元素測定方法依據(jù)《GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》,使用儀器為Philips PW2404型X熒光光譜儀(XRF),分析精度優(yōu)于1%。微量元素測試依據(jù)《DZ/T0223-2001電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)方法》通則,使用Finnigan MAT Element I型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成,分析精度多優(yōu)于3%(謝玉玲等, 2015a)。

單礦物鋯石顆粒挑選工作在河北廊坊區(qū)調(diào)研究所實(shí)驗(yàn)室完成,在北京地時(shí)科技有限公司進(jìn)行了鋯石制靶工作和鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像拍攝。鋯石U-Pb定年在澳大利亞James Cook大學(xué)高級(jí)分析測試中心利用Agilent 7500cs激光剝蝕四極桿電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)完成。測試采用He氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣,激光束斑直徑為30 μm,剝蝕深度在20～40 μm之間。鋯石U-Pb同位素采用GJ-1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋯石進(jìn)行同位素分餾校正,每隔5～10個(gè)樣品測點(diǎn)分析一次標(biāo)樣,以確保標(biāo)樣和樣品測試時(shí)的儀器條件相同。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)過程及分析方法見Baker等(2004)和Halpin等(2014)。

3 測試結(jié)果

3.1 巖石地球化學(xué)結(jié)果

3.1.1 主量元素分析結(jié)果

沙麥鎢礦區(qū)黑云母二長花崗巖SiO2含量介于75.49%～78.23%之間,Al2O3含量介于11.83%～13.23%之間,Na2O+K2O含量介于7.84%～8.44%之間,MgO含量介于0.09%～0.2%之間,CaO含量介于0.51%～0.74%之間,TiO2含量介于0.03%～0.06%之間。黑云母二長花崗斑巖SiO2含量為73.73%～74.81%,Al2O3含量為13.3%～13.68%,Na2O+K2O含量為7.56%～8.89%,MgO含量為0.12%～0.19%,CaO含量為0.69%～0.89%,TiO2含量為0.08%～0.12%。

盡管兩種巖性在野外和巖相學(xué)特征存在差異,但其主量元素地球化學(xué)特征則具有很大的相似性,均具有富SiO2、富Al2O3、高鉀鈉含量、貧MgO、貧CaO和貧TiO2的特征。兩種巖性的樣品中K2O含量介于4.16%～5.11%之間,平均值為4.59%;Na2O含量為3.27%～3.88%,平均值為3.58%;可見樣品中K2O含量明顯高于Na2O含量,屬高鉀質(zhì)類型巖石,在K2O-SiO2圖解(圖6a)上,投影點(diǎn)均落在高鉀鈣堿性系列區(qū)域范圍內(nèi),顯示高鉀鈣堿性特征。鋁飽和指數(shù)(A/CNK)介于1.02 ～1.18之間,A/NK在1.50～1.81之間,在A/NK-A/CNK分類圖解上,樣品均落入過鋁質(zhì)花崗巖系列區(qū)域(圖6b)。

3.1.2 稀土和微量元素分析結(jié)果

從表1可見,黑云母二長花崗巖稀土元素總量為159.40×10-6～227.02×10-6,平均205.15×10-6,LREE/HREE值介于1.67～3.17之間,(La/Yb)N值為0.88～2.05,平均1.45,輕微富集輕稀土元素。黑云母二長花崗斑巖稀土元素總量為229.47×10-6～268.74×10-6,平均247.80×10-6,LREE/HREE值為3.66～4.42,(La/Yb)N值為2.54～3.37,平均3.05。在稀土元素分配模式圖中(圖7a),兩種巖石稀土元素變化趨勢基本一致,輕稀土相對(duì)富集,而重稀土則相對(duì)虧損,Eu有明顯的負(fù)異常,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線總體呈海鷗型分布。

表1 沙麥鎢礦床主要侵入巖主量元素(wB/%)、微量元素和稀土元素(wB/10-6)分析結(jié)果Table 1 Major (wB/%) and trace elements(wB/10-6) of major intrusive rocks from Shamai tungsten deposit

圖7 沙麥鎢礦主要侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(a, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun, 1994)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b, 標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig. 7 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization value after McDonough and Sun, 1994) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b, normalization value after Sun and McDonough, 1989) of intrusive rocks from Shamai tungsten deposit

在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7b),兩種巖體均顯示出富集Rb、K、Th、U元素,相對(duì)虧損Sr、Ba和Nb、P、Ti元素。高Rb、低Sr和Ba的微量元素特征反映了鉀長石和斜長石在花崗巖結(jié)晶過程中占據(jù)主導(dǎo)地位(顧玉超等, 2017)。兩種巖體的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布模式曲線均有向右傾的趨勢,且走向大體一致。巖石樣品中(La/Yb)N值均大于1,說明在巖漿成巖的過程中可能經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用。

3.2 鋯石U-Pb年代學(xué)結(jié)果

鋯石CL圖像(圖8)顯示,兩種花崗質(zhì)巖石中鋯石具有相似的特征:長柱狀或短柱狀,自形-半自形晶,晶棱或晶錐較完整,長軸多在50～200 μm之間,長短軸比多為2∶1～3∶1。鋯石晶面較整潔光滑,能夠清晰的看到韻律環(huán)帶,為典型的巖漿鋯石。LA-ICP-MS測試點(diǎn)位盡量布置在沒有包裹體的鋯石中,且這些位置環(huán)帶較為清晰,以便更精確的獲取鋯石結(jié)晶年齡。

圖8 沙麥鎢礦黑云母二長花崗巖(a,b)和黑云母二長花崗斑巖(c)鋯石陰極發(fā)光照片及測試位置Fig. 8 CL images zircon grains from biotite monzogranite (a, b) and biotite monzonitic-porphyry granite (c) of Shamai tungsten deposit, showing the analysis spots and 206Pb/238U age

本次在鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及LA-ICP-MS分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,共挑選能夠參與年代學(xué)計(jì)算的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)30個(gè)(詳見表2)。黑云母二長花崗巖選取樣品SM1021共測試有效點(diǎn)位12個(gè),U-Pb年齡在131.1±3.2 Ma～140.0±1.7 Ma之間,U-Pb下交點(diǎn)年齡為135.6±1.6 Ma(MSWD=1.8,n=12)(圖9a);黑云母二長花崗巖另一個(gè)樣品SM1161共測試有效點(diǎn)位7個(gè), U-Pb年齡在131.1±3.6～138.7±2.0 Ma之間,U-Pb下交點(diǎn)年齡為136.3±1.8 Ma(MSWD = 0.94,n=7)(圖9b);兩件樣品所測得的206Pb/238U年齡值變化范圍較小。黑云母二長花崗斑巖(樣品SM1097)有效點(diǎn)位11個(gè),U-Pb年齡在134.2±3.5 Ma～142.7±3.5 Ma之間,下交點(diǎn)年齡為138.6±1.1 Ma(MSWD=1.14,n=11)(圖9c),時(shí)間接近但略早于黑云母二長花崗巖,兩者侵位時(shí)間均為早白堊世。

表2 沙麥鎢礦主要侵入巖鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)Table 2 Zircon U-Pb data of the major intrusive rocks from Shamai tungsten deposit

4 討論

4.1 巖石成因類型和成巖背景

沙麥礦區(qū)的黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖的地球化學(xué)研究結(jié)果顯示,兩種花崗質(zhì)巖石均富SiO2(73.73%～78.23%)和Al2O3(11.83%～13.68%),高Rb/Sr值(8.97～60.11),低K/Rb值(0.005～0.012),稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖呈明顯負(fù)Eu異常的“海鷗型”,微量元素蛛網(wǎng)圖上顯示Sr、Ba、Ti和P值出現(xiàn)明顯虧損,并且明顯富集Zr、Y和Yb等元素,這些特征與典型的A型花崗巖特征(吳鎖平等, 2007)相似。此外,沙麥花崗巖Zr/Hf值集中在13.22～21.84之間,均小于25,表明沙麥花崗巖為高分異花崗巖的特征(吳福元等, 2017)。富Si的過鋁質(zhì)A型花崗巖和高分異的I型花崗巖在礦物學(xué)和地球化學(xué)的某些特征方面高度相似,二者很難區(qū)分(吳福元等, 2007),因此,需要多種判別方法結(jié)合來判定花崗巖成因類型。

在10 000Ga/Al-Zr(圖10a)和10 000 Ga/Al-Y花崗巖判別圖解(圖10b)上,兩種巖性樣品全部位于A型花崗巖區(qū)域。此外,A型花崗巖具有較高的FeOT含量、FeOT/MgO和FeOT/(FeOT+MgO)的比值,這是辨別A型花崗巖和高分異I型花崗巖的重要指標(biāo)(Frostetal., 2001; 孫海瑞等, 2021)。沙麥鎢礦兩種花崗巖的FeOT含量為(0.70%～1.84%),遠(yuǎn)高于高分異的I型花崗巖的FeOT含量(～0.5%)(唐功建等, 2008)。另外,沙麥礦區(qū)兩種花崗巖具有較高的FeOT/MgO(5.30～12.50)和FeOT/(FeOT+MgO)(0.84～0.92)的比值,在巖石類型判別圖(圖10c、10d)中,均落在A型花崗巖區(qū)域,表明本次研究的花崗巖應(yīng)屬于A型花崗巖。

圖10 沙麥鎢礦花崗巖巖石類型判別圖(底圖據(jù)Whalen et al., 1987; Frost et al., 2001)Fig. 10 Discrimination diagram of granite rock types in Shamai tungsten deposit(after Whalen et al., 1987; Frost et al., 2001)a—花崗巖Zr-10 000 Ga/Al判別圖解; b—花崗巖Y-10 000 Ga/Al判別圖解; c—花崗巖FeOT/MgO-SiO2判別圖解; d—花崗巖FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2判別圖解a—Zr-10 000 Ga/Al discrimination diagram; b—Y-10 000 Ga/Al discrimination diagram; c—FeOT/MgO-SiO2 discrimination diagram;d—FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2 discrimination diagram

沙麥鎢礦兩種花崗巖P2O5含量(0.02%～0.03%)遠(yuǎn)低于高分異S型花崗巖(均值0.14%),而且沙麥花崗巖中Na2O含量(4.39%～5.11%)高于高分異S型花崗巖(均值2.81%),以上均表明沙麥花崗巖應(yīng)該不屬于高分異S型花崗巖,而是A型花崗巖。

在構(gòu)造環(huán)境Al2O3-SiO2判別圖解上(圖11a),沙麥鎢礦兩種花崗巖均落在后造山花崗巖類系列范圍內(nèi)。在Rb-(Y+Nb)微量元素圖解(圖11b)中,沙麥鎢礦兩種花崗巖都落在板內(nèi)花崗巖和同碰撞花崗巖交界處,Forster等(1997)將這一區(qū)域圈定為后碰撞伸展花崗巖區(qū),顯示沙麥花崗巖形成于造山后伸展構(gòu)造環(huán)境中。沙麥鎢礦床位于中亞造山帶東段的興蒙造山帶,該區(qū)經(jīng)歷了古亞洲洋構(gòu)造域和古太平洋構(gòu)造域兩大構(gòu)造演化階段。古生代期間,該區(qū)經(jīng)歷了古亞洲洋盆形成與閉合(Xiaoetal., 2004; 張曉飛等, 2018; 唐克東等, 2022; 王帥等, 2022)。中生代-新生代時(shí)期興蒙造山帶進(jìn)入了濱西太平洋構(gòu)造域發(fā)育階段。在燕山晚期濱西太平洋構(gòu)造活動(dòng)持續(xù)向西俯沖,導(dǎo)致深部軟流層繼續(xù)發(fā)生上涌底侵,晚侏羅世至早白堊世,該區(qū)廣泛發(fā)育雙峰式火山巖和A型花崗巖(趙越, 1990; 謝玉玲等, 2015b),是碰撞后伸展的記錄,表明此時(shí)該區(qū)處于伸展的構(gòu)造環(huán)境。在此階段,古太平洋板塊相對(duì)亞洲大陸向北剪切走滑造成近東西向的古板塊結(jié)合帶和一系列近東西向斷裂活化,特別是走滑形成的局部張性空間引起軟流圈上涌、巖石圈地?；蛳碌貧げ糠秩廴?邵濟(jì)安等, 2001; 謝玉玲等, 2015b),導(dǎo)致大規(guī)模早白堊世巖漿侵位并伴隨廣泛的金屬礦化(聶風(fēng)軍等, 2010)。沙麥花崗巖形成時(shí)代為135.6～138.6 Ma,為早白堊世,與區(qū)域伸展及廣泛的成巖成礦時(shí)間一致,表明沙麥鎢礦的形成與區(qū)域大規(guī)模成礦事件有關(guān)。

圖11 沙麥侵入巖Al2O3-SiO2構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a, 底圖據(jù)Maniar and Piccoli,1989)和Rb-Y+Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b, 底圖據(jù)Forster et al., 1997)Fig. 11 Al2O3-SiO2 tectonic discrimination diagram (a, modified from Maniar and Piccoli, 1989) and Rb-Y+Nb tectonic discrimination diagram (b, modified from Forster et al., 1997) of major intrusive rocks from Shamai tungsten deposita: IAG—島弧花崗巖; CAG—大陸弧花崗巖; CCG—大陸碰撞花崗巖; POG—后碰撞花崗巖; RRG—與裂谷有關(guān)的花崗巖; CEUG—與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖; b: syn-COLG—同碰撞花崗巖; VAG—火山弧花崗巖; WPG—板內(nèi)花崗巖; ORG—洋中脊花崗巖;post-CEG—后碰撞伸展花崗巖a: IAG—island arc granitoids; CAG—contiental arc granitoids; CCG—continental collision granitoids; POG—post-collisional granitoids;RRG—rift-related granitoids; CEUG—continental epeirogenic uplift granitoids; b: syn-COLG—syncollision granites; VAG—volcanic arc granites; WPG—within plate granites; ORG—ocean ride granites; post-CEG—post-collision extension granites

4.2 礦區(qū)巖漿作用與鎢成礦的關(guān)系

前人研究表明,在燕山期160～110 Ma期間,中國東部出現(xiàn)了一次大規(guī)?；虼蟊l(fā)成礦事件(毛景文等, 2000)。大興安嶺南段地區(qū)強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)主要集中在150～120 Ma之間,花崗巖侵位主要集中在140～120 Ma之間(邵濟(jì)安等, 2001)。近年來,位于大興安嶺南段西坡的東烏旗地區(qū)獲得了大量與中酸性侵入巖漿巖相關(guān)的多金屬礦床成巖成礦年齡數(shù)據(jù),除個(gè)別礦床在海西期形成,如1017高地銀多金屬礦床絹云母40Ar-39Ar年齡為301.2±1.8 Ma(王治華等, 2013);大部分成巖成礦年齡均集中在燕山期,如朝不楞矽卡巖型鐵多金屬礦床鉀長花崗斑巖年齡138～140 Ma(聶鳳軍等, 2007),輝鉬礦Re-Os年齡140.7±1.8 Ma(Wuetal., 2017);奧尤特銅礦含礦石英脈石英40Ar-39Ar年齡187.11±3.50 Ma(李俊建等, 2016b);花腦特銀多金屬礦床斑狀石英正長巖鋯石U-Pb年齡172.6±2.0 Ma(謝玉玲等, 2015b);阿爾哈達(dá)銀鉛鋅多金屬礦床與成礦密切的黑云母二長花崗巖鋯石U-Pb年齡154±1.2 Ma(謝玉玲等, 2015b);索納嘎斑巖型鉬多金屬礦床花崗斑巖鋯石U-Pb年齡164.8±2.0 Ma,輝鉬礦Re-Os年齡166.9±2.3 Ma(楊梅珍等, 2012)。這說明興蒙造山帶東烏旗地區(qū)從晚三疊世至早白堊世經(jīng)歷了強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和中酸性巖漿侵位,并伴隨一系列的成礦事件,在早白堊世和侏羅世達(dá)到巔峰。

沙麥鎢礦床是華北地區(qū)規(guī)模最大的中型鎢礦床,礦石類型以石英脈型和云英巖型為主,在沙麥花崗巖體南東方向的突出部位及其圍巖中產(chǎn)出。該礦床與燕山晚期的黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖關(guān)系密切,礦體受控于由花崗巖節(jié)理發(fā)育而來的NW向張扭性斷裂(李俊建等, 2016a)。本文通過對(duì)與成礦關(guān)系密切的兩種花崗巖進(jìn)行了鋯石U-Pb測年,顯示其侵位年齡介于138.6～135.6 Ma之間,且黑云母二長花崗斑巖形成略早于黑云母二長花崗巖,但非常接近,屬同一期巖漿產(chǎn)物。綜合前人研究結(jié)果,沙麥鎢礦床與成礦相關(guān)的巖漿侵入年齡集中在153～135 Ma之間,而成礦年齡集中介于140～137 Ma之間(Jiangetal., 2016; 吳皓然等, 2022),表明巖漿熱液型礦床的成礦作用與巖漿活動(dòng)在時(shí)間上和空間上有密切聯(lián)系,且成巖與成礦近乎同期進(jìn)行?；◢徺|(zhì)巖漿不僅能夠從深部帶來大量的成礦物質(zhì),并在巖漿演化分異的過程中造成元素在巖體頂部和邊部富集,扮演了“熱能機(jī)”的作用,導(dǎo)致成礦熱液的對(duì)流循環(huán)(高征西, 2019)。此外,在沙麥鎢礦的黑云母二長花崗巖中發(fā)育大量的偉晶巖脈,記錄了巖漿出溶流體的過程,鎢等成礦元素富集在流體內(nèi)部。隨著地殼淺部溫度和壓力的降低,花崗質(zhì)巖漿開始侵位與冷凝,并在巖體的隆起部位經(jīng)常形成一系列開放的斷裂系統(tǒng)。順著這些斷裂系統(tǒng),原聚集在巖隆部位的成礦流體開始沸騰,沿裂隙向減壓方向運(yùn)移(張作衡等, 1998)。胡朋等(2005)研究結(jié)果表明沙麥鎢礦主成礦期流體為巖漿水和大氣降水的混合。成礦流體伴隨著大氣降水的加入,引起流體物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,導(dǎo)致鎢快速沉淀,形成鎢礦床(高征西, 2019)。

5 結(jié)論

(1) 沙麥鎢礦體主要賦存于黑云母二長花崗巖和黑云母二長花崗斑巖中,其與成礦關(guān)系密切。兩種不同類型花崗巖為同源巖漿,巖體形成時(shí)代介于138.6～135.6 Ma之間,屬于早白堊世。

(2) 沙麥礦區(qū)兩種花崗巖均富SiO2、鉀鈉、富微量元素Pb、Th和U,具有較高的FeOT含量、FeOT/MgO和FeOT/(FeOT+MgO)值、A/CNK值和10 000 Ga/Al值,貧Mg、Ca、Sr、Ba、Nb、P和Ti,強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常,顯示沙麥花崗質(zhì)巖體具有A型花崗巖的特征。

(3) 沙麥鎢礦形成于燕山期造山后伸展構(gòu)造環(huán)境中,與區(qū)域內(nèi)大規(guī)模巖石圈減薄和伸展背景有關(guān),是中國東部大規(guī)模成礦事件的產(chǎn)物。