周向斌, 李劍鋒 王可勇, 王承洋 秦丹鶴 張雪冰 蔡文艷

(1.吉林大學 地球科學學院, 吉林 長春 130061; 2.黑龍江省地質(zhì)科學研究所, 黑龍江 哈爾濱 150090; 3.中國地質(zhì)大學(武漢) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室, 湖北 武漢 430074)

吉林延邊五星山-五鳳金礦床堿長花崗巖鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義

周向斌1,2, 李劍鋒1, 王可勇1,3*, 王承洋1, 秦丹鶴1, 張雪冰1, 蔡文艷1

(1.吉林大學 地球科學學院, 吉林 長春 130061; 2.黑龍江省地質(zhì)科學研究所, 黑龍江 哈爾濱 150090; 3.中國地質(zhì)大學(武漢) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室, 湖北 武漢 430074)

五星山–五鳳金礦床為一典型的淺成低溫低硫型熱液金礦床。礦體產(chǎn)于堿長花崗巖和金溝嶺組火山巖地層之中,其產(chǎn)出受斷裂、裂隙和次火山巖脈內(nèi)外接觸帶構(gòu)造控制。本文對五星山–五鳳礦區(qū)巖漿巖開展了年代學及巖石地球化學研究, 結(jié)果表明區(qū)內(nèi)堿長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為189.2±1.7 Ma, 成巖時代為早侏羅世; 巖石地球化學結(jié)果表明, 區(qū)內(nèi)巖漿巖富SiO2(74.75%～75.45%)、K2O (3.73%～4.46%), 貧Al2O3(12.09%～12.86%)、Ba (8.31×10–6～281×10–6)、Sr (6.96×10–6～61.3×10–6), 稀土元素配分曲線呈輕稀土富集型的右傾型, 具明顯Eu負異常(δEu=0.01～0.23), 富集高場強元素Zr、Hf和大離子親石元素Rb、U、Th, 具有典型A2型造山后花崗巖地球化學特征, 其形成的構(gòu)造背景應(yīng)為中亞造山帶碰撞造山后陸殼伸展環(huán)境。而五星山–五鳳金礦床成礦時代為晚白堊世, 表明五星山堿長花崗巖早于金成礦時代, 兩者之間無成因聯(lián)系, 金礦化應(yīng)形成于太平洋板塊向歐亞大陸俯沖構(gòu)造背景環(huán)境。

五星山–五鳳金礦床; 堿長花崗巖; LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年; 地質(zhì)意義; 吉林延邊地區(qū)

0 引 言

五星山–五鳳金礦床行政區(qū)劃隸屬于吉林省延邊朝鮮族自治州管轄, 是該區(qū)淺成低溫低硫型熱液金礦中較具代表性的礦床之一。前人已對五鳳及五星山金礦床的成因問題從不同角度進行過分析和討論, 并提出了多種不同觀點: 劉文達和萬玉勝(1984)根據(jù)延邊地區(qū)金礦床特征對比, 提出西部的刺猬溝、五星山–五鳳金礦床屬中溫火山熱液成因類型,而東部的小西南岔、杜荒嶺等金礦床則屬中高溫火山熱液類型; 馮守忠(1994)根據(jù)五鳳金礦床成礦地質(zhì)條件、流體包裹體及硫、氫–氧–碳同位素地球化學特征研究, 認為五鳳金礦床成礦物質(zhì)主要來源于金溝嶺組火山巖, 成礦流體來源于大氣降水, 礦床類型屬典型的火山熱液成因類型; 芮宗瑤等(1995)通過對小西南岔、鬧枝及五鳳、刺猬溝等金礦床對比研究, 認為它們空間上構(gòu)成了一個與火山–次火山–巖漿侵入活動有關(guān)的斑巖–淺成熱液成礦系列,其中五星山–五鳳金礦床屬于產(chǎn)于中生代火山盆地內(nèi)部斷裂帶的淺成熱液型金礦床; 賈大成等(2012)通過對巖石地球化學、成礦元素、流體包裹體及穩(wěn)定同位素等方面的分析, 認為五星山–五鳳金礦床屬造山后伸展環(huán)境形成的淺成低溫石英–冰長石Au(Ag)型礦床, 指出其成礦流體是深部火山–熱液流體系統(tǒng)與淺成大氣流體混合而成。由于缺乏對五星山堿長花崗巖精確的定年研究, 致使對區(qū)內(nèi)花崗巖與成礦之間的關(guān)系仍模糊不清。本文重點在于對五星山礦區(qū)堿長花崗巖開展了 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年和巖石主、微量元素地球化學分析, 以查明巖體形成時代及構(gòu)造背景環(huán)境, 并討論其與金礦化之間的成因聯(lián)系。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

五星山–五鳳金礦床位于吉林省東部(圖 1), 大地構(gòu)造位置處于中國東北部陸緣東端、興蒙造山帶東段, 佳木斯地塊、興凱地塊及華北克拉通的交匯部位。

圖1 五星山–五鳳金礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖(a, 據(jù)趙羽軍等, 2010修改)與礦區(qū)地質(zhì)圖(b)Fig.1 Regional geological map (a) and geological map (b) of the Wuxingshan-Wufeng gold deposit

區(qū)內(nèi)出露地層較為簡單, 大面積分布晚侏羅世–早白堊世金溝嶺組火山巖, 其主要巖石類型為角閃安山巖、安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰熔巖、含斑安山巖、輝石安山巖和石英安山巖。其中, 角閃安山巖為礦區(qū)最主要的巖石類型, 遍布全區(qū), 約占巖石出露面積的 80%以上; 角閃安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r分布于礦區(qū)西側(cè), 出露面積僅次于安山巖; 安山質(zhì)凝灰熔巖主要分布于礦區(qū)中部五星山堿性花崗巖體南側(cè)及礦區(qū)西南部; 含斑安山巖、石英安山巖和輝石安山巖在礦區(qū)內(nèi)僅零星分布, 為次要巖石類型。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造依走向可分為NE向和NW向兩組, 它們是區(qū)內(nèi)主要的控礦、容礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)NE向斷裂以北東1號及其下盤發(fā)育的一系列近平行斷裂構(gòu)造為主, 其中北東1號斷裂規(guī)模最大, 全長約2000 m,寬 170 m±, 控制延深 600余米。該斷裂總體走向NE40°±, 傾向NW, 傾角 40°～50°。由南而北, 其走向由 NE20°→NE45°→NE30°→NE60°→NE30°, 沿走向及傾向斷面均呈舒緩波狀變化。斷裂總體顯示張扭性變形特點。在其下盤發(fā)育較多與其近于平行的同方向、同性質(zhì)的次級斷裂, 而其上盤, 該方向斷裂發(fā)育很少。區(qū)內(nèi)NW向斷裂發(fā)育數(shù)量明顯多于NE向斷裂, 但多數(shù)規(guī)模相對較小。該組斷裂總體走向NW300°～330°, 主要傾向 SW, 少量傾向 NE, 傾角50°～70°。該方向斷裂長一般在10～300 m之間, 個別規(guī)模較大, 長度可達 1000 m以上。沿走向或傾向,斷裂分支復(fù)合現(xiàn)象明顯, 局部過渡為網(wǎng)狀、辮狀或交叉斷裂帶。

區(qū)內(nèi)主要侵入體為五星山粗粒堿長花崗巖, 呈NW向巖株狀產(chǎn)出, 長約3 km, 寬近1 km。此外, 礦區(qū)還發(fā)育細粒閃長巖、石英閃長玢巖及煌斑巖等類脈巖, 尤以前兩者為主。這些脈巖長一般幾十米至百余米, 寬幾十厘米, 沿NE、NW向斷裂產(chǎn)出。

1.2 礦化特征

五星山礦段工業(yè)礦體總體受NW向斷裂帶控制,區(qū)內(nèi)共圈出10余條礦體, 規(guī)模大小不一, 礦體主要產(chǎn)于堿長花崗巖和金溝嶺組中, 礦化表現(xiàn)為沿斷裂帶及其兩側(cè)破碎的花崗巖微–細裂隙中充填含礦的石英–黃鐵礦、石英–冰長石–方解石脈等。圍巖蝕變作用較強, 區(qū)內(nèi)蝕變帶由礦化體內(nèi)部向外依次為:黃鐵絹英巖花帶→泥英巖化帶→青盤巖化帶。

五鳳礦段金礦體主要賦存于金溝嶺組之中, 礦化類型屬脈型, 細網(wǎng)脈型次之。金礦化主要以石英–冰長石–方解石脈形式產(chǎn)出。含金礦脈主要呈NE向和 NW 向分布, 礦脈沿斷裂構(gòu)造產(chǎn)出, 寬一般幾十厘米, 最寬可達5.8 m。一般在斷裂較窄部位, 石英–方解石等熱液脈體呈單脈形式產(chǎn)出, 而在斷裂帶變寬部位, 主脈兩側(cè)可發(fā)育次級平行脈而構(gòu)成復(fù)脈;主礦脈兩側(cè)或較大石英–方解石脈變窄及尖滅部位,礦化過渡漸變?yōu)榧毦W(wǎng)脈型, 即由辮狀石英–方解石脈膠結(jié)圍巖角礫、碎塊而成。五鳳礦段蝕變作用較強, 由礦體向外可以分強硅化–冰長石化–方解石化帶→硅化–絹云母化–濁沸石化–方解石化帶→綠泥石–絹云母化–青磐巖化帶共3個蝕變帶。

2 樣品采集及巖相學特征

圖2 五星山堿長花崗巖(a)及其顯微照片(b)Fig.2 Hand specimen (a) and micrograph (b) of the Wuxingshan alkali granite

研究樣品采自礦區(qū)東北部含礦的五星山粗粒堿長花崗巖, 鏡下觀察(圖 2)表明, 巖石呈花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造, 礦物成分主要由堿性長石、斜長石、石英和角閃石組成, 它們在巖石中的含量分別為55%、10%、30%和 5%。堿性長石呈板狀結(jié)構(gòu), 斑晶在0.5～1.5 mm, 最大可達2.5 mm; 成分較為復(fù)雜,主要有條紋長石、還有正長石和微斜長石, 具明顯絹云母化; 晶粒強烈破碎, 微斜長石和條紋長石的紋理明顯彎曲。斜長石呈板狀, 長度與堿性長石相當, 多為聚片雙晶, 有的為卡–鈉復(fù)合雙晶, 具強烈絹云母化, 雙晶紋僅隱約可見, 晶粒強烈破碎。石英它形粒狀結(jié)構(gòu), 粒徑一般為0.3～1.5 mm, 多為單晶,有的為數(shù)個晶粒的集合體, 具明顯波狀消光。角閃石呈它形粒狀–柱狀, 粒徑一般為0.2～1.0 mm, 發(fā)生強烈綠簾石和輕微綠泥石化, 晶粒強烈扭曲。上述晶粒間充填有長英質(zhì)和角閃石的細小晶粒。長英質(zhì)晶粒粒徑一般為0.01～0.05 mm。角閃石晶粒呈彎曲的柱狀, 分布在長英質(zhì)晶粒之間; 長軸方向與裂隙方向基本一致。

3 分析方法

樣品的破碎和鋯石的挑選工作在河北省地質(zhì)測繪院巖礦實驗測試中心完成。鋯石制靶、陰極發(fā)光圖像處理、鋯石U-Pb同位素定年、巖石主量元素及稀土、微量元素測試均在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR)完成。

將挑選好的晶形完好、透明度高、干凈且無裂紋的鋯石用環(huán)氧樹脂固定, 待環(huán)氧樹脂充分固化后拋光至鋯石露出核部, 然后進行鋯石的陰極發(fā)光(CL)照相及 LA-ICP-MS分析。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005, 激光束斑直徑為32 μm, 激光剝蝕過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣, Ar為補償氣以調(diào)解靈敏度; ICP-MS為Agilent 7500a, 采用國際標準鋯石 91500作外標進行同位素質(zhì)量分餾校正。對分析數(shù)據(jù)包括鋯石微量元素、同位素比值及年齡計算的處理, 采用軟件 ICPMSDataCal(Liu et al., 2008, 2010)完成。詳細的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見Liu et al. (2008, 2010)。標準鋯石91500的U-Th-Pb同位素比值推薦值據(jù)Wiedenbeck et al. (1995), 并運用Andersen (2002)介紹的方法對Pb同位素組成進行普通Pb校正, 鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計算均采用Isoplot4.0完成。

所采集的樣品首先經(jīng)薄片顯微鏡下觀察與鑒定,然后選擇具有代表性且無蝕變的樣品用于全巖地球化學分析。樣品的粉碎加工均在無污染設(shè)備中進行,破碎、研磨至200目以上。主量元素采用XRF法, 分析精度優(yōu)于 5%; 微量元素利用等離子體質(zhì)譜儀Agilent 7500a ICP-MS 分析完成, 分析精度優(yōu)于5%。

4 測試結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果

CL圖像(圖3)顯示, 多數(shù)鋯石為自形–半自形的粒狀或柱狀; 晶形大多完好, 少數(shù)呈渾圓狀, 粒徑在 90～200 μm, 具有巖明顯的韻律環(huán)帶, 鋯石的Th/U介于0.24～0.77之間, 表明其為巖漿成因鋯石。對小于1 Ga的年輕鋯石, 所測鋯石的207Pb 和235U含量低,207Pb/235U以及207Pb/206Pb的比值精度較差,因此采用206Pb/238U年齡較為合適。樣品WX所測定的 20 粒有效鋯石206Pb/238U 年齡值介于186±4～197±2 Ma之間(表 1), 加權(quán)平均年齡為189.2±1.7 Ma, MSWD=1.9(圖4), 可以代表粗粒堿長花崗巖的成巖年齡為早侏羅世。

4.2 巖石地球化學分析

4.2.1 主量元素地球化學特征

樣品的主量元素分析結(jié)果列于表 2。在SiO2-(Na2O+K2O) 圖解上(圖 5a), 所有樣品均落入堿性花崗巖–花崗巖區(qū)內(nèi), 這與巖相學研究結(jié)果一致。區(qū)內(nèi)堿長花崗巖樣品 SiO2含量介于 74.75%～75.45%之間, 顯示出硅過飽和的特征; Al2O3含量介于 12.09%～12.86%之間, MgO含量介于 0.02%～0.05%之間。巖體堿含量較高, Na2O=3.73%～4.46%, K2O=3.73%～4.46%, Na2O/K2O為0.83～1.20, 堿度率(AR)=3.57～5.10, 里特曼指數(shù)σ分布范圍為1.83～2.24。樣品的A/CNK=1.00～1.07, 均＜1.1, 在A/NK-A/CNK圖解中(圖 5b), 所有樣品均為準鋁質(zhì)–弱過鋁質(zhì)花崗巖。

圖3 研究區(qū)堿長花崗巖鋯石CL圖像及測點位置圖Fig.3 CL imagines of zircons from the Wuxingshan alkali granite and locations of LA-ICP-MS test

表1 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the alkali granite in the Wuxingshan-wufeng mining area

表2 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖主量元素分析結(jié)果(%)Table 2 Major element (%) contents of the alkali granite in the Wuxingshan-wufeng mining area

4.2.2 稀土元素地球化學特征

區(qū)內(nèi)堿長花崗巖的稀土元素元素含量較低(表3), ΣREE=99.8×10–6～186.0×10–6, 均值為132.3×10–6,與世界花崗巖平均值(ΣREE=254.3×10–6, Vinogrdov, 1962)相比明顯偏低。δEu值為 0.01～0.23之間, 為Eu虧損型, 反應(yīng)巖漿在結(jié)晶過程中斜長石分離結(jié)晶作用較為明顯; (La/Yb)N值介于2.36～12.98之間, 表明后期巖漿分異強烈。在稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖上(圖 6a), 所有樣品具有相似的右傾斜配分曲線, 屬于輕稀土富集型, 與典型 A型花崗巖的稀土元素配分模式相似。

4.2.3 微量元素地球化學特征

區(qū)內(nèi)堿長花崗巖的微量元素(表 3)具有如下特點: 所有樣品大離子親石元素 Rb(148×10–6～269×10–6)含量明顯高于大陸地殼豐度, 而Ba(8.31×10–6～281×10–6)和 Sr(6.96×10–6～61.3×10–6)含量則低于其大陸地殼豐度(Mason, 1966)。放射性熱元素Th(11.39×10–6～48.12×10–6)、U(2.48×10–6～15.72×10–6)含量較大陸地殼豐度高(Mason, 1966)。高場強元素Hf(2.76×10–6～6.86×10–6)含量明顯高于地殼豐度, Ta(1.33×10–6～1.80×10–6)、Nb(8.7×10–6～13.9×10–6)、Zr(73.1×10–6～148.0×10–6)含量與地殼豐度相比略有富集(Mason, 1966)。在原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖4b), 五星山–五鳳礦區(qū)巖漿巖富集Rb、K、Th、U、Nb, 虧損 Ba、Sr、P和 Ti; 強不相容元素Rb的富集暗示了巖漿可能發(fā)生的高度分異(周振華等, 2010), P、Ti元素的虧損可能與磷灰石和鈦鐵礦的分離結(jié)晶或作為源區(qū)的殘留礦物相有關(guān)(李莉等, 2004)。

圖4 研究區(qū)堿長花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from the alkali granite

5 討 論

5.1 巖漿巖與金成礦作用之間的關(guān)系

劉文達和萬玉勝(1984)曾對五星山堿長花崗巖采用K-Ar等時線法進行過定年研究, 結(jié)果為137 Ma。本文采用LA-ICP-MS鋯石 U-Pb法對堿長花崗巖分析結(jié)果為189.2±1.7 Ma, 與前人所測結(jié)果差異較大,表明其成巖年代為早侏羅世, 而并非前人認為的晚侏羅世。

圖5 五星山-五鳳礦區(qū)堿長花崗巖SiO2-(Na2O+K2O)圖解(a)和A/NK-A/CNK圖解(b)Fig.5 SiO2vs. Na2O+K2O (a) and A/NK vs. A/CNK (b) diagrams of the alkali granite in the Wuxingshan-wufeng mining area

表3 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖微量、稀土元素分析結(jié)果(×10–6)Table 3 Trace and rare earth element concentrations (×10–6) of granites from the Wuxingshan-wufeng mining area

圖 6 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖球粒隕石標準化 REE配分模式圖(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石值和原始地幔標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) of the alkali granite in the Wuxingshan-wufeng mining area

五星山–五鳳礦區(qū)金礦體主要產(chǎn)于堿長花崗巖和金溝嶺組地層, 成礦作用明顯晚于火山巖及巖漿侵入體。已有的年代學研究表明, 金溝嶺組火山巖時代最大值為130～140 Ma(殷長建等, 2000), 最小值為106.1 Ma(李超文等, 2007); 鑒于該組火山巖由多種巖石類型組成, 表明其由多期次的火山–次火山巖漿活動形成; 也可能因采樣位置、定年方法不同而造成時代不一致。但整體來看, 金溝嶺組火山–次火山巖漿活動時間為白堊紀, 而五星山堿長花崗巖侵位于早侏羅世, 遠早于前者; 因此, 發(fā)育于堿長花崗巖東南部的次安山巖應(yīng)為白堊紀火山–次火山巖漿活動的火山通道(圖 1b), 金溝嶺組火山巖不整合覆蓋于堿長花崗巖之上, 并沿不整合面后期發(fā)生了構(gòu)造破碎變形作用(圖7)?；鹕交顒訉е缕渲車膲A長花崗巖發(fā)生一定的碎裂作用, 而形成的火山斷裂和裂隙則成為礦體的賦存空間。目前, 多數(shù)學者都認為五星山–五鳳金礦床的成因與金溝嶺組火山–次火山熱液活動有關(guān); 發(fā)育于巖體內(nèi)部的火山通道的確定, 無疑證實了礦區(qū)內(nèi)范圍內(nèi)存在火山活動的噴發(fā)中心, 為該觀點提供了地質(zhì)證據(jù)。趙羽軍等(2010)最近對五星山金礦石英–方解石脈樣品進行了39Ar-40Ar定年研究, 獲得石英單顆粒包裹體激光探針39Ar-40Ar等時線年齡為123±7 Ma, 這與金礦化時代晚于火山巖及巖漿侵入體的地質(zhì)事實一致。據(jù)此推斷五星山–五鳳礦區(qū)金成礦作用發(fā)生于晚白堊世,與此同時, 由于堿長花崗巖侵位時代與金成礦年代的較大差距, 足以排除二者之間存在成因聯(lián)系; 也間接表明金礦化與白堊紀火山–次火山作用有關(guān)。

圖7 五星山–五鳳礦區(qū)實測剖面地質(zhì)圖Fig.7 The measured geological section of the Wuxingshan-wufeng mining area

本課題組近期對五星山–五鳳金礦床流體包裹體研究表明, 五星山、五鳳礦段含礦石英中均發(fā)育氣液兩相流體包裹體, 其均一溫度分別為 134.6～324.7 ℃、190～220 ℃, 鹽度分別為 1.16%～7.53%NaCleqv和1.83%～1.98%NaCleqv; 前者成礦流體屬中低溫、低鹽度NaCl-H2O型熱液體系, 后者成礦流體為低溫、低鹽度 NaCl-H2O型熱液體系; 二者均屬淺成低溫熱液成因類型(徐愛軍等, 2014a, 2014b)。饒有趣味的是, 五星山礦段的成礦流體均一溫度、鹽度均高于五鳳礦段, 結(jié)合上文的討論, 這一現(xiàn)象可以做出如下解釋: 白堊紀火山活動可以為該礦床金成礦作用提供熱源和少量的熱液, 驅(qū)動大氣降水在地殼淺部的循環(huán), 從而萃取出圍巖中的有益元素; 當熱液中Au、Ag元素富集到一定程度后, 充填于火山噴發(fā)形成的環(huán)狀、放射狀裂隙及其次生微–細裂隙中形成工業(yè)礦體, 成礦流體成分應(yīng)以大氣降水為主(賈大成等, 2012; 徐愛軍等, 2014a, 2014b); 由于火山通道位于五星山礦段, 故該礦段成礦流體的溫度、水巖交換程度應(yīng)較五鳳礦段高。賈大成等(2012)對該礦區(qū)巖石類型和含金石英脈進行稀土元素分析, 得出成巖和成礦處于同一巖漿演化體系中, 成礦物質(zhì)來源與火山巖、次火山巖和淺成侵入體有關(guān)的結(jié)論。值得注意的是, 由于缺乏詳細的地球化學研究, 僅根據(jù)巖、礦石稀土配分模式相似就判定其為同一巖漿演化體系是值得商榷的, 但上述成果無疑證實了成礦與圍巖之間的密切關(guān)系。

綜上分析, 五星山巖體侵位時代遠早于金礦化時代, 因此與金礦化無成因聯(lián)系, 而只充當容礦圍巖角色。

5.2 堿長花崗巖構(gòu)造環(huán)境及其動力學背景

五星山–五鳳礦區(qū)花崗巖類以富SiO2、K2O, 貧Al2O3為特征; 具有強烈的負Eu異常, Ba、Sr元素明顯虧損, 富集高場強元素(如Zr、Hf)和大離子親石元素(如 Rb、U、Th); 上述特點表明其為典型的 A型花崗巖。在 Zr-10000×Ga/Al圖解中, 多數(shù)樣品均落入A型花崗巖區(qū)域(圖8a), 在Nb-Y-Ce構(gòu)造環(huán)境判別圖解中落入A2型(造山后)花崗巖范圍(圖8b),說明區(qū)內(nèi)巖漿巖形成于的造山后伸展環(huán)境。

縱觀延邊地區(qū)的地質(zhì)發(fā)展史, 華北板塊與西伯利亞板塊和華北板塊與佳木斯–興凱地塊拼貼前曾長期存在板塊俯沖、弧–陸碰撞及陸–陸碰撞作用:興凱地塊與佳木斯地塊沿牡丹江–穆棱縫合帶于早泥盆世拼合、佳木斯地塊與松嫩–張廣才嶺地塊沿嘉蔭–牡丹江縫合帶于志留紀末完成對接; 古亞洲洋于二疊紀–早三疊世開始閉合(鄭亞東等, 2000; 唐克東等, 2004), 形成大量同碰撞花崗巖, 在延吉及其他地區(qū)表現(xiàn)為呼蘭群變質(zhì)事件及大量造山后A型花崗巖(Wu et al., 2002); 古亞洲洋的最終閉合時間最晚可能發(fā)生在中三疊世, 自此以后, 該區(qū)進入到環(huán)太平洋構(gòu)造體系階段(許文良等, 2013)。巖石地球化學表明, 研究區(qū)巖漿巖形成于造山后伸展環(huán)境, 形成時代為早侏羅世, 推測其為中亞造山帶造山后伸展階段的產(chǎn)物。

5.3 成礦動力學背景討論

鈣堿性火山巖組合的存在可作為判定古俯沖作用發(fā)生的有效標志。許文良等(2013)總結(jié)前人對吉黑東部地區(qū)火山巖地球化學及年代學研究的成果, 提出于早白堊世晚期(106～133 Ma)和晚白堊世(88～97 Ma),發(fā)生過古太平洋板塊對歐亞大陸的兩次俯沖作用;前者的代表性地層有: 自北向南包括皮克山組、裴德組、東山組、金溝嶺組、泉水村組、二股砬子組;后者在陸緣區(qū)(東寧–琿春一線)代表性火山巖地層有綏芬河組(Li et al., 2007)和屯田營組(Xu at al., 2013);它們均主要由一套鈣堿性火山巖所組成, 代表了太平洋板塊俯沖作用的存在。李超文等(2007)對延邊地區(qū)火成巖的研究顯示, 屯田營組中–基性火山巖39Ar-40Ar定年時代為118～115 Ma, 金溝嶺組中基性火山巖39Ar-40Ar定年時代為108～106 Ma, 表明延邊地區(qū)火山巖形成主體時期為早白堊世, 這與中亞造山帶東段晚中生代鈣堿性巖漿作用主體時代一致?；诖? 研究區(qū)金礦成礦作用應(yīng)發(fā)生于太平洋板塊向歐亞大陸俯沖這一大的地質(zhì)構(gòu)造背景環(huán)境。

圖8 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖 Zr-10000×Ga/Al(a, 底圖據(jù) Whalen et al., 1987)及Nb-Y-Ce判別圖解(b, 底圖據(jù)Pearce et al., 1984)Fig.8 Zr vs. 10000×Ga/Al (a) and Nb-Y-Ce (b) discrimination diagrams of granites from the Wuxingshan-wufeng mining area

在俯沖作用進行過程中, 當洋殼(帶有大洋沉積物)俯沖至70～100 km深處時, 洋殼中的基性巖由角閃巖相大量脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榱褫x巖相組合(魏春景和張穎慧, 2008; 張旗和李承東, 2012); 水進入地幔楔引起部分熔融, 熔體受到浮力上升的過程中, 受同化作用和結(jié)晶分異作用的影響派生出島弧鈣堿性巖漿(Sigmarsson et al., 1990; Plank and Langmuir, 1993),即為五星山–五鳳礦區(qū)金溝嶺組火山巖的成因。區(qū)內(nèi)金礦化作用發(fā)生于金溝嶺組早期火山巖固結(jié)成巖之后, 在次火山巖漿活動熱能驅(qū)動下的大氣降水淋濾圍巖中的成礦物質(zhì), 最后在斷裂構(gòu)造帶聚集成礦的結(jié)果。

6 結(jié) 論

(1) LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明, 五星山–五鳳礦區(qū)堿長花崗巖206Pb/238U年齡為189.2±1.7 Ma,為早侏羅世, 而并非前人認為的晚侏羅世, 遠早于金礦化時代, 與金礦化無直接成因聯(lián)系。

(2) 巖石地球化學研究表明, 區(qū)內(nèi)巖漿巖具有典型A2型造山后花崗巖地球化學特征; 其形成的成礦動力學背景為中亞造山帶碰撞造山后陸殼伸展環(huán)境。

(3) 區(qū)內(nèi)金礦化時代為晚白堊世, 成礦作用應(yīng)發(fā)生于太平洋板塊向歐亞大陸俯沖的地質(zhì)構(gòu)造背景環(huán)境。

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of Alkali Granite in Wuxingshan-wufeng Gold Deposit in Yanbian area, Jilin Province and its Geological Significance

ZHOU Xiangbin1,2, LI Jianfeng1, WANG Keyong1,3＊, WANG Chengyang1, QIN Danhe1, ZHANG Xuebing1and CAI Wenyan1
(1. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China; 2. Heilongjiang Institute of Geological Science, Ha’erbin 150090, Heilongjiang, China; 3. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geoscience, Wuhan 430074, Hubei, China)

The Wuxingshan-wufen gold deposit is a low sulfur epithermal gold deposit. It occurs in the Wuxingshan alkali granite and the overlying Jingouling Group volcanic rocks. The ore bodies are controlled by faults, fissures and contacts of the dikes. Chronological and geochemical studies of the alkali granite in the Wuxingshan-wufeng mining area were carried out. LA-ICP-MS U-Pb dating of zircons showed that the alkali granite was formed in 189.2±1.7 Ma, i.e., Early Jurassic. The granite is enriched in SiO2(74.75%-75.45%), K2O (3.73%-4.46%), depleted in Al2O3(12.09%-12.86%), Ba (8.31×10–6-281×10–6) and Sr (6.96×10–6-61.3×10–6), and high concentrations of HFSEs (Zr, Hf) and LILEs (Rb, U, Th). REE patterns of the rocks are right-dipping lines with significant negative Eu anomalies (δEu=0.01-0.23). All these characteristics resemble the type A2 postorogenic granites. So the geological setting of formation of the Wuxingshan alkali granite is more likely the post orogenic extension environment in Central Asia Orogenic Belt. TheWuxingshan-wufeng gold deposit was formed in the Late Cretaceous, lagged far behind the Wuxingshan alkali granitic magmatism. So there is no direct relations between gold mineralization and Wuxingshan alkalite granites, and gold mineralization formed in an environment corresponded to the subduction of the Pacific Plate to the Eurasian Plate.

Wuxingshan-wufeng gold deposit; alkali granite; LA-ICP-MS zircon U-Pb dating; geological significance; Yanbian area in Jilin province

P597; P595

A

1001-1552(2016)06-1215-011

2013-12-09; 改回日期: 2014-10-10

項目資助: 中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(1212011120156)和中國地質(zhì)大學地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室開放課題基金(GPMR201307)聯(lián)合資助。

周向斌(1975–), 男, 博士研究生, 主要從事礦產(chǎn)普查與勘探方面的研究工作。Email: 815852605@qq.com

王可勇(1965–), 男, 教授, 礦床學及礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。Email: wangky@jlu.edu.cn