張 娟，王福睿

河北地質(zhì)大學(xué) 河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050031

1 引言

冀東地區(qū)位于華北地臺北東部（圖1），地質(zhì)演化歷史長，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動強(qiáng)烈，礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)和探明金礦床（點(diǎn)）197 處，是中國重要的金礦集中區(qū)之一[1-2]?，F(xiàn)有資料表明，大規(guī)模金成礦作用與中生代花崗質(zhì)巖漿活動在時空和成因上聯(lián)系密切，絕大多數(shù)金礦床的附近都有火成巖產(chǎn)出（如唐杖子金礦、金廠峪金礦），或者礦體直接產(chǎn)于火成巖中（如峪耳崖金礦、牛心山金礦），但對于這些金礦床含礦巖漿的物理化學(xué)條件研究目前還很薄弱。金廠峪礦區(qū)內(nèi)分布多期鈉長巖脈，與含金礦脈密切共生，目前報道的成巖年齡與金礦化年齡相差甚遠(yuǎn)[3-5]；礦區(qū)西2～3 km處分布青山口花崗巖侵入體被認(rèn)為與金礦體具有成因聯(lián)系[3,6]，但其成巖年齡與成礦年齡[3-5,7]有所差別，且其并未在礦區(qū)內(nèi)直接出露。因此，金廠峪金礦床的成礦巖體有必要進(jìn)一步確定。峪耳崖金礦床礦體賦存于峪耳崖花崗巖體內(nèi)，少數(shù)分布于接觸帶圍巖中的斷裂帶內(nèi)，成巖成礦年齡[6-8]基本一致，且二者具有密切的空間聯(lián)系，巖體發(fā)生金礦化。

圖1 冀東地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及金礦床分布簡圖（引自[6]；修改自[2]）Fig. 1 Regional geology and distribution of gold deposits in eastern Hebei

因此，選擇金廠峪金礦鈉長巖進(jìn)行鋯石U-Pb測年，厘定其成礦時代，進(jìn)一步判斷其與金礦體的時空關(guān)系，并對金廠峪鈉長巖及峪耳崖巖體開展鋯石原位微量元素地球化學(xué)分析，探討成礦巖體物理化學(xué)條件特征及其差異，以期豐富冀東地區(qū)金礦成巖成礦理論，并為區(qū)域找礦提供依據(jù)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 金廠峪金礦床

金廠峪金礦床位于華北克拉通東北緣燕山陸內(nèi)造山帶東段（圖1），是成礦帶內(nèi)規(guī)模最大的石英脈型金礦床，儲量達(dá)80 t，平均品位5.30 g/t[5]。礦區(qū)內(nèi)出露的地層為太古宙遵化群角閃-高角閃巖相變質(zhì)巖石，礦體賦存在太古代八道河群王廠組斜長角閃巖中，礦石類型主為石英脈型、鈉長石脈型和蝕變巖型[5,9-11]。礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦和少量金銀礦物，脈石礦物主要有石英、鈉長石、綠泥石、絹云母、鐵白云石和方解石等[11]。礦區(qū)西南2～3 km處發(fā)育青山口燕山期巖體[3]，北部出露都山印支期巖體[10]，礦區(qū)范圍內(nèi)出露多條鈉長巖脈，與礦體關(guān)系密切（圖2a）。羅鎮(zhèn)寬等[3]通過鋯石U-Pb法測得鈉長巖和青山口巖體的年齡分別為185.8±8 Ma和199.1±2 Ma，張秋生等[12]獲得全巖 Rb-Sr 等時線年齡為186. 8 Ma，林爾為等[13]獲得黑云母K-Ar年齡為195. 6 Ma，證明青山口巖體為燕山早期巖漿活動的產(chǎn)物。金廠峪金礦床輝鉬礦Re-Os年齡為242.6±6.8 Ma[5]，金礦蝕變巖絹云母K-Ar法年齡為169.8 Ma[4]，表明金廠峪金礦床經(jīng)歷了印支期和燕山期兩期成礦作用。

2.2 峪耳崖金礦床

峪耳崖金礦床位于金廠峪金礦床北部（圖1），近年來已查明資源量也達(dá)到大型規(guī)模[6]。礦區(qū)內(nèi)出露地層比較簡單，主要為中元古界長城系高于莊組碳酸鹽巖，被燕山期峪耳崖花崗巖體侵入。礦區(qū)位于馬蘭峪復(fù)背斜的北翼，金礦體主要受NE、NEE向斷裂構(gòu)造控制[6]。峪耳崖花崗巖體為峪耳崖金礦床主礦體賦礦巖體，由灰白色中細(xì)粒黑云母花崗巖和肉紅色中粗粒黑云母花崗巖組成，兩者之間無明顯的界線，羅鎮(zhèn)寬等[14]獲得兩者的年齡分別為175±1 Ma和174±3 Ma。金礦體主要賦存于峪耳崖花崗巖體及其接觸帶中，礦化類型主要為含金石英脈型和微細(xì)脈浸染狀蝕變巖型[5-7]。主要礦石礦物為黃鐵礦、黃銅礦，其次為磁黃鐵礦、閃鋅礦、輝銅礦及少量自然金、自然鉍等，脈石礦物主要為石英、長石、方解石、綠泥石、絹云母及鐵白云石等[6-7]。陳紹聰?shù)萚6-7]獲得蝕變絹云母40Ar-39Ar年齡為169.4±1.1 Ma和輝鉬礦Re-Os年齡為171.9 Ma。成巖成礦時代在誤差范圍內(nèi)一致，且峪耳崖花崗巖與金礦體具有密切的空間聯(lián)系，因此峪耳崖花崗巖為金礦體的成礦巖體。

金廠峪和峪耳崖金礦床是冀東地區(qū)代表性的金礦床，近年來在礦床地質(zhì)特征、大地構(gòu)造背景、巖石地球化學(xué)、成礦作用及礦床成因等方面均取得了大量研究進(jìn)展[5-23]，因此選擇這兩個金礦床作為研究對象，分析對比兩個金礦床成礦巖體的地球化學(xué)特征有助于探討冀東地區(qū)與金礦有關(guān)的巖體的成礦要素特征。

3 樣品采集及測試

金廠峪金礦床采集的鈉長巖（JCY-6）樣品采自金廠峪5號礦脈4線，峪耳崖金礦床花崗巖（YEY-1）采自峪耳崖5分區(qū)180中段47線。其中，金廠峪鈉長巖為肉紅色，與金礦體密切共生（圖2a），主要礦物組成為鈉長石，含少量石英、黃鐵礦和方解石等（圖2b）。峪耳崖花崗巖為肉紅色，發(fā)生金礦化，與金礦體密切共生，主要礦物為鉀長石、斜長石和石英（圖2c），含少量黑云母、黃鐵礦，及副礦物如磁鐵礦、磷灰石、鋯石等（圖2d）。

圖2 金廠峪金礦床鈉長巖（a，b）和峪耳崖金礦床花崗巖（c，d）巖體野外及正交偏鏡下照片F(xiàn)ig. 2 Field and orthogonal polarimetric photos of albite (a, b) in the Jinchangyu and granite (c, d) in the Yuerya gold deposits

上述樣品在廊坊誠信地質(zhì)技術(shù)服務(wù)公司進(jìn)行了鋯石單礦物挑選、制靶和巖石顯微薄片制備。鋯石U-Pb同位素定年和原位地球化學(xué)測試在河北地質(zhì)大學(xué)區(qū)域地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，激光剝蝕系統(tǒng)采用搭載Laurin Technic S155樣品池和GeoStar μ GISTM軟件的澳大利亞RESOlution-LR型高能量ArF2準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)，質(zhì)譜儀為美國賽默飛iCAP RQ型等離子體質(zhì)譜儀（具體方法及流程參見[24]）。測年測試數(shù)據(jù)采用Iolite v3.1軟件[25]進(jìn)行同位素比值及元素含量的計算，測試精度以2σ表示。樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制、年齡權(quán)重平均計算及年齡概率分布圖等均采用Isoplot/Ex_ver 3 完成[26]。微量元素含量以國際標(biāo)樣NIST610為外標(biāo)，NIST612為監(jiān)控盲樣。使用ICPMSDataCal[27-28]計算微量元素濃度。根據(jù)參考物質(zhì)的重復(fù)分析，微量元素的分析準(zhǔn)確度均＜10%。

4 分析結(jié)果

4.1 成巖時代

金廠峪金礦床鈉長巖樣品（JCY-6）鋯石CL圖像顯示晶型較好，晶型基本為自形，晶面整潔光滑，大多呈不規(guī)則多邊形，長寬比變化不大（圖3）。鋯石U-Pb定年測試結(jié)果如表1所示，206Pb/238U年齡區(qū)間為184.40～211.04 Ma，206Pb/238U-207Pb/235U諧和年齡為191.9±3.8 Ma（n=14，MSWD=2.6）（圖4），該年齡代表鈉長巖的侵位年齡為早侏羅紀(jì)。

圖3 金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖鋯石CL圖像Fig. 3 Zircon Cl images of Jinchangyu albite and Yuerya granite

圖4 金廠峪金礦床肉紅色鈉長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig. 4 Zircon U-Pb dating concordia diagram of albite in the Jinchangyu gold deposit, eastern Hebei Province

4.2 鋯石原位微量元素

峪耳崖花崗巖樣品（YEY-1）鋯石CL圖像顯示晶型較好，晶型基本為自形，晶面整潔光滑（圖3）。金廠峪金礦床鈉長巖和峪耳崖金礦床花崗巖鋯石原位微量元素數(shù)據(jù)分別列于表2和表3。

金廠峪金礦床鈉長巖ΣREE含量388.28×10-6～2 087.11×10-6，鋯石原位球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分配曲線（圖5a）顯示，其具有明顯的輕稀土虧損重稀土富集的右傾配分模式，輕重稀土分異明顯，LREE/HREE=0.05～0.12，（La/Yb）N=1.15×10-5～30.86×10-5，具有較強(qiáng)的Ce正異常及的較弱的Eu負(fù)異常，δEu=0.07～0.14，δCe=23.07～191.66。

峪耳崖金礦床鈉長巖ΣREE含量161.20×10-6～314.69×10-6，鋯石原位球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分配曲線（圖5b）顯示，其具有明顯的輕稀土虧損重稀土富集的右傾配分模式，輕重稀土分異明顯，LREE/HREE=0.03～0.16，（La/Yb）N=0.000 5～0.005 8，具有Ce正異常及的弱Eu負(fù)異常，δEu=0.11～0.21，δCe=3.97～33.90。

圖5 金廠峪鈉長巖（a）和峪耳崖花崗巖（b）稀土元素配分曲線Fig. 5 The REE distribution pattern of albite (a) in the Jinchangyu and granite (b) in the Yuerya gold deposit

Ce通常以Ce4+和Ce3+兩種形式存在于自然界中，并在氧化狀態(tài)下，Ce3+被氧化向Ce4+轉(zhuǎn)變。在巖漿中因Ce4+和Zr4+具有相似離子半徑及電荷數(shù)得以進(jìn)入鋯石中，導(dǎo)致鋯石Ce正異常。近年來，很多學(xué)者利用鋯石Ce4+/Ce3+的比值來計算巖漿分離結(jié)晶時的相對氧逸度特征[29]。Ce4+/Ce3+的比值計算公式及求解過程參考Ballard等[30]，計算得到金廠峪金礦床鈉長巖Ce4+/Ce3+= 1.44～46.00，平均值為15.17（表2）；峪耳崖巖體Ce4+/Ce3+=2.41～23.24，平均值為10.82（表3）。

5 討論

5.1 金廠峪金礦床成礦巖體

Song等[5]測得金廠峪金礦床輝鉬礦Re-Os年齡為242.6±6.8 Ma，屬印支期，但賈三石等[4]測得金礦蝕變巖絹云母K-Ar法年齡為169.8 Ma，證明燕山期花崗巖漿活動對金廠峪金礦床進(jìn)行了疊加改造。礦區(qū)內(nèi)出露的僅有鈉長巖脈，青山口花崗巖體距離金廠峪金礦床最近的也有2～3 km[3]。從成巖時代上看，青山口花崗巖體U-Pb年齡和全巖Rb-Sr等時線年齡（199.1±2 Ma和186.8 Ma）[3,12]顯示其為燕山期花崗巖漿活動的產(chǎn)物，但其未在金廠峪金礦區(qū)內(nèi)出露，因此其與金礦體的成因聯(lián)系不能根據(jù)年齡結(jié)果給出肯定的結(jié)論。雖然羅鎮(zhèn)寬等[3]獲得金廠峪金礦床鈉長巖的年齡為185.8±8 Ma，但本文運(yùn)用鋯石U-Pb測年獲得了與礦體密切共生的肉紅色鈉長巖的年齡為191.9±3.8 Ma，其206Pb/238U年齡區(qū)間為184.40～211.04 Ma，與成礦時代具有一定的耦合性。因此推測其與金廠峪金礦床的燕山期成礦活動關(guān)系密切，可能為金廠峪金礦床的成礦巖體。

5.2 金廠峪金礦床成礦巖體特征

如前所述，金廠峪金礦床存在印支期和燕山期兩期成礦作用[5-6,12]，印支期的成礦時代與青山口巖體及鈉長巖脈的時代均相差較大，因此，印支期成礦作用的成礦巖體有待進(jìn)一步研究。燕山期成礦作用與青山口巖體及本文所測的鈉長巖脈時代在誤差范圍內(nèi)一致，從時空及成因關(guān)系上，鈉長巖與金礦體的關(guān)系更為密切。

宋揚(yáng)等[10]根據(jù)圍巖、鈉長巖脈及石英脈型礦石的巖石地球化學(xué)及穩(wěn)定同位素組成特征，認(rèn)為金廠峪礦床金的成礦過程與深部巖漿作用有關(guān)，成礦物質(zhì)來源于地幔、下地殼和部分圍巖的重熔，并認(rèn)為鈉長石脈和含金石英脈為同源同一成礦作用的產(chǎn)物。本文計算獲得金廠峪金礦床鈉長巖Ce4+/Ce3+（1.44～46.00）（表2） 較大，且鋯石微量元素具有明顯的Ce正異常，表明鈉長巖結(jié)晶時巖漿處于較高的氧化狀態(tài)。而鈉長巖與金礦體關(guān)系密切，因此，金廠峪金成礦作用的形成環(huán)境也應(yīng)處于較高的氧化狀態(tài)，這個結(jié)論與宋揚(yáng)等[10]的研究結(jié)果一致。

5.3 峪耳崖金礦床成礦巖體特征

前人對于峪耳崖金礦床成礦流體和成礦物質(zhì)來源的問題進(jìn)行了較多研究，觀點(diǎn)不盡一致。主流觀點(diǎn)為成礦流體來自于深部巖漿體系[20,23]，成礦物質(zhì)來自于下地殼或地幔[21,23]。封文學(xué)[22]對礦石及圍巖進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的C-H-O-S同位素分析，認(rèn)為峪耳崖金礦床的成礦流體及成礦物質(zhì)均主要來自巖漿體系。結(jié)合峪耳崖巖體與金礦體的時空關(guān)系，峪耳崖巖體與金礦體的成因聯(lián)系毋庸置疑。

峪耳崖巖體表現(xiàn)出I-S型的過渡類型，且同時處于改造型與同熔型區(qū)域[21]，成巖物質(zhì)可能來自太古代基底的部分熔融[6,8,20,22]。巖石地球化學(xué)特征表明其為過鋁質(zhì)、偏堿性巖體，富集重稀土，虧損輕稀土，富集Rb、Th、U、K、La、Ce，虧損P、Ti等元素，具Eu負(fù)異常[24]。這些特征與本文研究的結(jié)果基本一致。另外，峪耳崖巖體鋯石的Ce4+/Ce3+=2.41～23.24（表3），也與巖石地球化學(xué)表現(xiàn)出的正Ce異常吻合，表明峪耳崖花崗巖結(jié)晶時也處于高氧逸度的狀態(tài)。

5.4 成礦巖體差異性

金廠峪和峪耳崖金礦床是冀東金礦成礦帶上典型的大型金礦床，通過對比研究兩個金礦床成礦巖體的鋯石微量元素特征，結(jié)果表明二者在以下幾個方面存在可比性：

成巖成礦時代一致。時空關(guān)系是判斷巖體與礦體成因聯(lián)系的關(guān)鍵，金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖在時空關(guān)系上均與金礦體密切相關(guān)。

成因聯(lián)系。鈉長巖雖沒有發(fā)生金礦化，但其與含金石英脈是同一地質(zhì)作用的產(chǎn)物，二者成礦物質(zhì)來源一致[10]，且都形成于氧化環(huán)境狀態(tài)下，因此，鈉長巖脈和含金石英脈具有緊密的成因關(guān)系。峪耳崖花崗巖為礦體的主要賦礦巖體，含金流體主要來自巖漿體系，成礦物質(zhì)和成巖物質(zhì)來源一致，因此二者也具有密切成因聯(lián)系。

成巖物理化學(xué)條件相似。金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖鋯石均明顯富集重稀土元素，虧損輕稀土元素，Ce正異常和Eu負(fù)異常，且Ce4+/Ce3+值較大，說明二者在形成時具有較高的氧逸度。

6 結(jié)論

（1）金廠峪金礦床鈉長巖的鋯石U-Pb年齡為191.9±3.8 Ma，其206Pb/238U年齡區(qū)間為184.40～211.04 Ma，與成礦時代具有一定的耦合性，且鈉長巖與金礦體具有密切的空間關(guān)系，推測鈉長巖可能為金廠峪金礦床的成礦巖體。

（2）金廠峪鈉長巖和峪耳崖花崗巖均富集重稀土，虧損輕稀土，具Ce正異常及Eu負(fù)異常，Ce4+/Ce3+具有較大的數(shù)值，因此二者結(jié)晶時均處于較高的氧化狀態(tài)。推測較高氧逸度可能為冀東地區(qū)的金礦床成礦巖體的重要特征。

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