張國(guó)賓,何云龍,楊言辰,孔金貴,馮玥,陳興凱

1) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院,遼寧阜新, 123000;2) 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春,130061; 3) 江蘇煤炭地質(zhì)物測(cè)隊(duì),南京, 210000

內(nèi)容提要:黑龍江東部那丹哈達(dá)地體位于錫霍特—阿林造山帶中部西緣,中生代以來(lái)發(fā)生了劇烈的構(gòu)造—巖漿—成礦作用,發(fā)育有熱泉型、火山熱液型、淺成低溫?zé)嵋盒鸵约拔◣r型等銅金礦床。筆者等在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上,對(duì)四平山、先鋒北山、258高地和躍進(jìn)山4個(gè)典型礦床的成礦巖體進(jìn)行主量元素、稀土、微量元素地球化學(xué)特征分析以及鋯石U-Pb年代學(xué)研究,旨在探討研究區(qū)燕山期銅金成礦構(gòu)造背景與成礦模式。研究結(jié)果表明,四平山金礦床、先鋒北山金礦床、258高地金礦床和躍進(jìn)山銅金礦床成礦巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為122.5±1.1 Ma、117.0±0.4 Ma、116.9±0.8 Ma和115.7±1.1 Ma,礦床成礦時(shí)代屬于早白堊世晚期。4個(gè)礦床的成礦巖體具有相似的巖石地球化學(xué)特征,屬于中分異I型花崗巖,巖漿來(lái)源于地殼物質(zhì)部分熔融源區(qū),形成于碰撞后構(gòu)造背景。結(jié)合礦床地質(zhì)背景、鋯石U-Pb年代學(xué)特征、地球化學(xué)特征以及區(qū)域構(gòu)造演化,筆者等認(rèn)為四平山金礦床、先鋒北山金礦床、258高地金礦床和躍進(jìn)山銅金礦床的成礦時(shí)代基本一致,成因均與燕山期中酸性巖漿相關(guān),屬于同一成礦系列,銅金成礦作用與古太平洋板塊俯沖作用密切相關(guān)。

那丹哈達(dá)地體又稱完達(dá)山地體,大地構(gòu)造位置處于中亞造山帶東緣,錫霍特—阿林造山帶中部西緣(圖1a)(Bi Junhui et al., 2017; Zheng Han et al., 2019),是中亞造山帶東緣和太平洋構(gòu)造域的疊加部位,為我國(guó)典型的蛇綠巖發(fā)育地區(qū)之一(Zhou Jianbo et al., 2014;劉永江等,2019;李偉民等,2020; Liang Yong et al., 2021, 2023)。那丹哈達(dá)地體由具有洋殼組合特征的晚三疊世—中侏羅世超鎂鐵質(zhì)巖、鎂鐵質(zhì)堆晶巖、枕狀玄武巖、硅質(zhì)巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖以及粉砂巖等組成,發(fā)育有饒河雜巖和躍進(jìn)山雜巖兩套構(gòu)造混雜巖,被認(rèn)為是古太平洋板塊俯沖增生作用的產(chǎn)物,是探討古太平洋板塊俯沖增生作用的最佳場(chǎng)所(周建波等,2016, 2018;李三忠等,2017;Zhou Jianbo and Li Long, 2017; Zhang Duo et al., 2020;韓偉等,2020; Wang Yini et al., 2022)。由于受到古太平洋板塊俯沖活動(dòng)影響,研究區(qū)自中生代以來(lái)發(fā)生了劇烈的構(gòu)造—巖漿—成礦作用,其中以燕山期中酸性巖漿活動(dòng)最為強(qiáng)烈,并伴隨有大量金屬礦產(chǎn)產(chǎn)出,如四平山金礦床、先鋒北山金礦床、258高地金礦床、躍進(jìn)山銅金礦床、358高地金礦床、河口林場(chǎng)錫鉛礦床等,具有較好的找礦前景。近年來(lái),眾多學(xué)者圍繞燕山期金多金屬礦床開(kāi)展了大量的研究工作(Zhang Guobin et al., 2013;王慶雙等,2015a;韋延蘭等,2015;王慶磊等,2015;談艷等,2016;王碩等,2017;郝宇杰等,2020; Wang Qingshuang et al., 2021; Zhang Yong et al., 2022),主要針對(duì)單個(gè)礦床的成巖(礦)時(shí)代、物質(zhì)來(lái)源、構(gòu)造背景、礦床成因等進(jìn)行研究,沒(méi)有從成礦系統(tǒng)的角度整體探討那丹哈達(dá)地體燕山期金銅礦成礦作用和成礦模式,在一定程度上制約了區(qū)域找礦工作的進(jìn)一步開(kāi)展?；诖?筆者等以那丹哈達(dá)地體燕山期金銅礦床為研究對(duì)象,通過(guò)系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb同位素年代學(xué)、成礦流體地球化學(xué)研究,建立那丹哈達(dá)地體燕山期中酸性巖漿巖金銅多金屬成礦系統(tǒng),探討其成礦構(gòu)造背景和成礦模式,為區(qū)域找礦工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域成礦背景

那丹哈達(dá)地體位于黑龍江省東部,西以躍進(jìn)山斷裂為界,南以敦化—密山斷裂為界,北至小佳河鎮(zhèn)勝利農(nóng)場(chǎng),東至烏蘇里江邊與俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的錫霍特—阿林地體相隔,是那丹哈達(dá)—錫霍特—阿林超地體的重要組成部分,為中國(guó)東部中生代海相沉積地層發(fā)育最為完整的地區(qū)(李三忠等,2017;張國(guó)賓等,2017;周建波等,2018;黃迪穎等,2021; Lan Haoyuan et al., 2022)。區(qū)內(nèi)缺失太古宇和古生界的古老地層,主要發(fā)育上三疊統(tǒng)大佳河組、上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)大嶺橋組、下侏羅統(tǒng)大架山組、下侏羅統(tǒng)白鶴山組、下侏羅統(tǒng)永福橋組、中侏羅統(tǒng)南大塔山組、上侏羅統(tǒng)曙光組、下白堊統(tǒng)皮克山組、上白堊統(tǒng)大塔山林場(chǎng)組以及第四系等中—新生代地層。研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,發(fā)育一系列NW、NNE和NE向的斷裂構(gòu)造和大量的褶皺變形,經(jīng)歷了敦密斷裂左旋走滑活動(dòng)和錫霍特—阿林整體旋轉(zhuǎn)兩期構(gòu)造活動(dòng),地體構(gòu)造線方向在南部為NW向、中部為NNW向、北部為NNE向,平面上形成近南北向略向西突出的弧形構(gòu)造格局(圖1b)(萬(wàn)闊,2017)。區(qū)域巖漿巖極為發(fā)育,主要有晚古生代基性—超基性巖、早中生代基性—超基性巖和晚中生代酸性巖漿巖。其中,晚中生代中酸性巖漿巖主要由中酸性侵入巖和中酸性火山巖組成,與燕山期的銅金成礦作用關(guān)系密切。中酸性侵入巖主要出露于蛤螞河至太平村一帶以及蛤蟆通水庫(kù)和東方紅鎮(zhèn)西北部,代表巖體有:哈螞河巖體、太平村巖體、三元壩巖體、蛤蟆通巖體和尖山子巖體,巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖、正長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖等;中酸性火山巖主要分布于研究區(qū)南部的大塔山林場(chǎng)組和皮克山組地層中,巖性以流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰熔巖、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r、熱液角礫巖、英安質(zhì)流紋巖為主。

2 典型礦床地質(zhì)特征

2.1 四平山金礦床

虎林縣四平山金礦床位于那丹哈達(dá)地體東部,礦區(qū)出露地層為上三疊統(tǒng)大佳河組、上三疊—下侏羅統(tǒng)大嶺橋組、下侏羅統(tǒng)大架山組、上白堊統(tǒng)四平山組、上白堊統(tǒng)大塔山林場(chǎng)組以及第四系。區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分發(fā)育,礦區(qū)北部和西部發(fā)育4個(gè)背斜構(gòu)造、3個(gè)向斜構(gòu)造。礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育,巖石類型主要為流紋巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖和枕狀熔巖,其中枕狀熔巖體大多被后期斷裂切割成三角形或菱形體。目前礦區(qū)已探明3個(gè)含礦層,上部含礦層共圈定5條金礦體,主礦體長(zhǎng)約278 m,寬約100 m,厚3.00～15.24 m,金品位1.22～5.77 g/t,平均金品位3.17 g/t,呈層狀近水平狀產(chǎn)出于熱泉成因的硅質(zhì)巖中;中部含礦層共圈定3條金礦體,主礦體長(zhǎng)約150 m,寬約25 m,厚1.0～5.1 m,金品位1.15～22.40 g/t,平均金品位7.57 g/t,呈緩傾斜層狀產(chǎn)出于泉膠礫巖中;下部含礦層共圈定8條金礦體,主礦體長(zhǎng)約540 m,寬約300 m,厚0.98～3.00 m,金品位1.04～10.11 g/t,平均金品位3.24 g/t,呈緩傾斜層狀產(chǎn)出于硅化流紋巖內(nèi)(Zhang Guobin et al., 2013)。礦石多呈層紋狀、條紋—條帶狀、塊狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀構(gòu)造。金屬礦物以黃鐵礦為主,銀金礦、自然金、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、褐鐵礦、白鐵礦、方鉛礦等次之;脈石礦物主要為玉髓和微晶石英,其次有長(zhǎng)石、蛋白石、碳酸鹽和黏土等。礦區(qū)圍巖蝕變類型主要有硅化、綠泥石化、絹云母化、葉蠟石化、碳酸鹽化等,其中硅化與金礦化關(guān)系最為密切。

2.2先鋒北山金礦床

虎林縣先鋒北山金礦床位于那丹哈達(dá)地體西南部尖山子巖體內(nèi),礦區(qū)出露地層為下白堊統(tǒng)皮克山組流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖等中酸性火山巖以及第四系全新統(tǒng)砂礫巖、砂巖。礦區(qū)斷裂構(gòu)造可劃分為NE向、EW向和NW向3組不同方向。NE向斷裂由一系列平行斷裂組成,是成礦前構(gòu)造;EW向斷裂控制著數(shù)條張性構(gòu)造角礫巖帶,是主要含礦構(gòu)造;NW向斷裂多為張性斷裂,該構(gòu)造與EW向斷裂交匯之處構(gòu)成礦區(qū)最有利的金礦賦存部位。礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育較少,多呈巖基、巖株或巖脈狀產(chǎn)出,巖性以花崗巖和閃長(zhǎng)玢巖為主。目前礦區(qū)已探明三條金礦化帶,I號(hào)金礦化帶共圈定5條金礦體,其中主礦體I-2號(hào)長(zhǎng)約30 m,寬約2.5 m,斜深130 m,平均厚度1.92 m,金品位為1.04～8.25 g/t,平均金品位為4.88 g/t,走向NE,傾向S,呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出于玉髓狀石英脈中;II號(hào)金礦化帶共圈定7條金礦體,其中主礦體II-2號(hào)長(zhǎng)約50 m,寬約2.5 m,斜深80 m,平均厚度2.0 m,金品位為0.29～15.82 g/t,平均金品位為5.2 g/t,走向NE,傾向S,呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出于玉髓狀石英脈中;III號(hào)金礦化帶共圈定7條金礦體,其中主礦體III-3號(hào)長(zhǎng)約30 m,寬約1 m,平均厚度4.42 m,金品位1.03～10.69 g/t,平均金品位5.97 g/t,走向NNW,傾向S,呈脈狀產(chǎn)出于玉髓狀石英脈中。礦石呈網(wǎng)脈狀、浸染狀、細(xì)脈浸染狀和條帶狀構(gòu)造。金屬礦物主要為自然金、黃銅礦、赤鐵礦、磁鐵礦和閃鋅礦,脈石礦物為石英。礦區(qū)圍巖蝕變類型主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化和葉臘石化,其中硅化與金礦化關(guān)系最為密切。

2.3 258高地金礦床

饒河縣258高地金礦床位于那丹哈達(dá)地體東北部蛤螞河巖體內(nèi),礦區(qū)出露地層較少,僅見(jiàn)第四系更新統(tǒng)沖—湖積層和全新統(tǒng)漫灘堆積物。礦區(qū)NW向和NNE向構(gòu)造較為發(fā)育,NW向構(gòu)造控制著礦化帶和礦體的空間展布,是區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造;NNE向構(gòu)造是NW向斷裂的次級(jí)構(gòu)造,在一定程度上影響了金礦體的富集。區(qū)域侵入巖十分發(fā)育,巖石類型主要有白堊紀(jì)似斑狀二長(zhǎng)花崗巖、黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖和少量的蝕變碎裂花崗巖。目前礦區(qū)已探明4條金礦化帶,I號(hào)金礦化帶共圈定2條金礦體,主礦體寬約2 m,長(zhǎng)度未封閉,金品位為1.18～2.16 g/t,走向NW,傾向NE,主要賦存于蝕變碎裂花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖中;II號(hào)金礦化帶共圈定5條金礦體,主礦體長(zhǎng)150～250 m,寬2～10 m,金品位為1.23～8.28 g/t,走向NW,傾向NE,主要賦存于二長(zhǎng)花崗巖、閃長(zhǎng)玢巖和蝕變碎裂花崗巖中;III號(hào)金礦化帶共圈定2條金礦體,主礦體長(zhǎng)約160 m,寬1～2 m,金品位為1.09～1.89 g/t,走向NW,傾向WS,呈脈狀和蜂窩狀賦存于蝕變碎裂花崗巖和閃長(zhǎng)玢巖中;Ⅳ號(hào)金礦化帶僅圈定1條礦體,礦體長(zhǎng)約160 m,寬約2 m,平均金品位為2.66 g/t,走向NW,傾向WS,主要賦存于硅化、褐鐵礦化花崗閃長(zhǎng)巖中。礦石多呈塊狀、囊狀、稀疏浸染狀和細(xì)脈狀構(gòu)造,金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦和少量的閃鋅礦。圍巖蝕變類型以硅化、絹云母化、高嶺土化、綠泥石化為主。

2.4 躍進(jìn)山銅金礦床

寶清縣躍進(jìn)山銅金礦床位于那丹哈達(dá)地體西南部,礦區(qū)出露地層主要為上三疊—下侏羅統(tǒng)大嶺橋組和第四系。礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育,以NW向和NE向構(gòu)造為主,其中NW向構(gòu)造控制著銅金礦體的空間展布,是區(qū)域主要控礦構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育,主要為晚古生代的橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、輝石巖和晚中生代的花崗閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖。目前礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)3條銅金礦化帶,I號(hào)礦化帶規(guī)模最大,位于礦區(qū)東北部,長(zhǎng)約3000 m,寬約100 m,共圈定出3條銅礦體和1條金礦體。銅礦體長(zhǎng)100～200 m,斜深34～165 m,平均厚度4.49～5.58 m,銅品位0.53%～4.00%,走向NW,傾向NE,呈脈狀產(chǎn)出于矽卡巖和斜長(zhǎng)角閃片巖中;金礦體長(zhǎng)約100 m,斜深50 m,平均厚度3 m,金品位為1.5～6.8 g/t,平均金品位為3.87 g/t,賦存于花崗斑巖中。礦石多呈斑雜狀、細(xì)脈狀和塊狀構(gòu)造,金屬礦物主要包括斑銅礦、黃銅礦、自然銅、藍(lán)銅礦、赤銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦等;脈石礦物主要有陽(yáng)起石、透閃石、輝石、石榴石、黑柱石和石英。礦區(qū)圍巖蝕變類型以透輝石化、透閃石化、陽(yáng)起石化、綠簾石化、綠泥石化、硅化為主。

3 地球化學(xué)樣品采集與分析方法

本次共采集4件鋯石U-Pb測(cè)年樣品和20件巖石地球化學(xué)樣品。測(cè)年樣品(SPS-05)和巖石地球化學(xué)樣品(SPS-01～SPS-05)均采自四平山金礦床大塔山林場(chǎng)組流紋巖內(nèi)(圖2),測(cè)年樣品(XFB-05)和巖石地球化學(xué)樣品(XFB-01～XFB-05)均采自先鋒北山金礦床流紋巖內(nèi)(圖3),測(cè)年樣品(258-03)和巖石地球化學(xué)樣品(258-01～258-05)均采自258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖內(nèi)(圖4),測(cè)年樣品(YJS-05)和巖石地球化學(xué)樣品(YJS-01～YJS-05)均采自躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖內(nèi)(圖5),所有樣品均新鮮無(wú)蝕變。

圖2 黑龍江虎林縣四平山金礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)Zhang Guobin et al., 2013修改)Fig.2 Geological map of Sipingshan gold deposit in Hulin County(after Zhang Guobin et al., 2013)

圖3 黑龍江虎林縣先鋒北山金礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)王慶雙等,2015a修改)Fig.3 Geological map of Xianfengbeishan gold deposit in Hulin County(after Wang Qingshuang et al., 2015a&)

測(cè)年樣品的鋯石制靶、陰極發(fā)光(CL)圖像采集和鋯石U-Pb同位素測(cè)年工作在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,樣品經(jīng)機(jī)械粉碎、浮選和電磁分選后,在雙目顯微鏡下挑選出透明度較高、無(wú)明顯裂紋、晶形較好的鋯石,將選好的鋯石固定在環(huán)氧樹(shù)脂盤表面,經(jīng)充分固化打磨拋光后,對(duì)其進(jìn)行鋯石透射光、反射光及陰極發(fā)光(CL)圖像采集。鋯石U-Pb同位素分析檢測(cè)依據(jù)為DZ/T0184.3-1997,數(shù)據(jù)測(cè)試所使用的儀器為德國(guó)Lambda Physik公司生產(chǎn)的ComPex102型ArF準(zhǔn)分子激光器(波長(zhǎng)193nm)和Shield Torch的Agilient 7500a ICP-MS儀器,實(shí)驗(yàn)以高純的He氣作為剝蝕物質(zhì)的載體,使用人工合成硅酸鹽物質(zhì)NIT610對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化,確保儀器達(dá)到最佳化,采用哈佛大學(xué)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500校正剝蝕、傳輸和離子化過(guò)程中出現(xiàn)的同位素分餾和質(zhì)量歧視效應(yīng)。使用ICP-MS DataCal軟件對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,運(yùn)用Isoplot程序完成測(cè)年樣品加權(quán)平均年齡的計(jì)算和年齡諧和圖的繪制,所測(cè)得的同位素比值和年齡誤差均在1σ水平。全巖地球化學(xué)測(cè)試工作在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院應(yīng)用地球化學(xué)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室完成,主量元素采用熔片法X-射線熒光光譜法(XRF)分析,分析準(zhǔn)確度和精度優(yōu)于5%;微量元素及稀土元素采用酸溶法制備樣品,在ICP-MS上獲取數(shù)據(jù),測(cè)試準(zhǔn)確度和精度優(yōu)于10%;燒失量采用重量法(GR)進(jìn)行測(cè)試。流體包裹體巖相學(xué)和測(cè)溫工作在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院流體實(shí)驗(yàn)室完成,使用儀器為THMSG-600型冷熱兩用臺(tái),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)溫度小于30℃時(shí),升溫速率為1℃/min;溫度大于200℃時(shí),升溫速率為10℃/min;在相變化及冰點(diǎn)附近,升溫速率小于0.2℃/min。

4 巖石主量元素地球化學(xué)特征

4.1 酸性火山巖

四平山金礦床流紋巖樣品的SiO2含量為81.51%～84.59%(均值為82.79%),Al2O3含量為6.94%～10.16%(均值為8.63%),CaO含量為0.05%～0.14%(均值為0.09%),Na2O含量為0.07%～0.40%(均值為0.19%),K2O含量為3.98%～6.16%(均值為5.19%),全堿(Na2O+K2O)含量為4.04%～6.37%(均值為5.38%),相對(duì)富鉀K2O/Na2O=14.77～58.55(均值為38.76),具有較低的MnO、TiO2、MgO、P2O5含量,鋁飽和指數(shù)值(A/CNK)為1.28～1.63(均值為1.44),里特曼指數(shù)(σ)為0.39～1.05(均<3.3)(表1)。根據(jù)鄧晉福等(2015a)關(guān)于火成巖常用圖解的相關(guān)建議進(jìn)行投圖,巖石樣品在TAS火山巖分類圖解中落入亞堿性流紋巖范圍內(nèi)(圖6a),在K2O—SiO2圖解中落入高鉀鈣堿性系列范圍(圖6b),在A/NK—A/CNK圖解中落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)(圖6c),屬于亞堿性過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。

δEu0.450.650.460.650.500.350.380.350.370.39δCe0.941.031.001.040.980.981.031.031.051.01Nb/Ta9.5814.579.6112.068.708.5010.4910.297.539.08Zr/Hf29.3834.3229.9934.5429.2429.8331.2732.7032.3432.85Th/Ta7.138.917.088.495.679.058.689.038.668.36礦床名稱258高地金礦床躍進(jìn)山銅金礦床巖石類型閃長(zhǎng)玢巖花崗斑巖樣品號(hào)258-01258-02258-03258-04258-05YJS-01YJS-02YJS-03YJS-04YJS-05SiO263.6258.3761.3862.4362.3275.1668.1471.1570.0975.52TiO20.450.400.420.460.400.190.500.420.350.10Al2O316.1915.1716.6516.3716.4013.0215.1513.8214.6512.40TFe2O35.236.425.235.895.141.914.733.642.541.94FeOT4.715.784.715.304.621.724.263.272.291.75MgO2.643.602.613.242.420.410.981.301.400.14CaO3.595.824.133.424.291.762.612.451.980.60MnO0.110.160.120.270.130.050.020.080.070.02K2O2.952.503.352.683.463.781.672.562.563.82Na2O2.932.933.552.553.423.223.903.534.523.74P2O50.170.250.200.200.200.050.180.120.110.02燒失量2.114.612.312.651.970.491.100.961.050.76總和99.7299.75100.399.72100.499.8699.4799.7499.6299.35Na2O+K2O5.885.436.905.236.887.005.576.097.087.56K2O/Na2O1.000.850.941.051.011.180.430.720.571.02A/NK2.022.011.762.311.751.391.841.611.431.20A/CNK1.110.840.981.230.951.031.171.061.061.09里特曼指數(shù)1.671.922.591.412.451.521.231.321.851.76Rb11910793.482.697.797.393.084.282.176.9Ba492523519473628112810455196972100Th3.704.964.324.314.7711.205.7713.4013.0512.60U1.191.641.461.271.682.521.492.211.772.19Ta0.430.530.580.490.621.451.230.981.301.47Nb6.077.194.597.685.4716.8420.7212.497.8614.69Sr380421459344479187272185306131Zr11194.810098.4118116185238142103Hf3.492.602.923.183.444.075.267.274.313.77Ga14.2116.3713.8718.0516.1416.3522.1920.4216.4214.53Y19.5217.5413.3519.7116.0718.9526.3430.4910.4717.01La16.7617.9115.3917.1918.0131.1734.2335.9442.1828.01Ce33.9633.0527.6729.9932.5157.6764.0174.2181.5853.37Pr4.014.093.364.083.996.287.018.738.335.37Nd15.2316.3412.5215.7415.2421.6827.2132.4929.0319.32Sm3.203.612.663.523.453.905.636.694.733.43Eu1.001.110.751.060.940.571.001.080.870.43Gd3.013.212.373.452.813.425.205.922.892.75Tb0.500.520.380.620.480.580.781.010.400.45Dy3.412.842.263.482.863.175.015.541.902.85Ho0.690.570.480.670.570.630.971.110.390.60Er2.031.741.292.091.771.952.793.241.031.95Tm0.320.300.190.360.270.370.400.560.160.29Yb2.091.951.452.231.832.242.863.321.012.09礦床名稱258高地金礦床躍進(jìn)山銅金礦床巖石類型閃長(zhǎng)玢巖花崗斑巖樣品號(hào)258-01258-02258-03258-04258-05YJS-01YJS-02YJS-03YJS-04YJS-05Lu0.320.290.200.320.260.350.410.460.160.31LREE74.1576.1162.3571.5874.14121.26139.09159.15166.72109.93

HREE12.3611.428.6213.2210.8512.7018.4221.157.9411.29ΣREE86.5187.5470.9784.8084.99133.97157.51180.30174.66121.22LREE/HREE6.006.667.235.416.839.557.557.5321.009.74LaN/YbN5.756.587.615.537.069.978.597.7729.969.61GdN/YbN1.191.361.351.281.271.261.501.482.371.09δEu0.970.980.890.920.890.470.560.520.670.41δCe0.980.910.900.850.900.950.961.001.001.00Nb/Ta13.9613.607.9115.648.8211.6316.8512.766.059.99Zr/Hf31.7236.4934.2530.9834.3028.4135.1732.6932.9527.32Th/Ta8.519.397.458.777.697.744.6913.6910.048.57

先鋒北山金礦床流紋巖樣品的SiO2含量為76.91%～80.40%(均值為78.32%),Al2O3含量為9.26%～11.30%(均值為10.42%),CaO含量為0.02%～0.06%(均值為0.04%),Na2O含量為0.10%～0.17%(均值為0.13%),K2O含量為6.29%～8.17%(均值為7.11%),全堿(Na2O+K2O)含量為6.39%～8.32%(均值為7.24%),相對(duì)富鉀K2O/Na2O=38.65～63.83(均值為54.52),具有較低的MnO、TiO2、MgO、P2O5含量,鋁飽和指數(shù)值(A/CNK)為1.23～1.39(均值為1.31),里特曼指數(shù)(σ)為1.14～2.04(均<3.3)(表1)。根據(jù)鄧晉福等(2015a)關(guān)于火成巖常用圖解的相關(guān)建議進(jìn)行投圖,巖石樣品在TAS火山巖分類圖解中落入亞堿性流紋巖范圍內(nèi)(圖6a),在K2O—SiO2圖解中均落入鉀玄巖范圍(圖6b),在A/NK—A/CNK圖解中落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)(圖6c),屬于亞堿性過(guò)鋁質(zhì)鉀玄巖系列巖石。

4.2 中酸性侵入巖

258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖樣品的SiO2含量為58.37%～63.62%(均值為61.62%),Al2O3含量為15.17%～16.65%(均值為16.15%),CaO含量為3.42%～5.82%(均值為4.25%),Na2O含量為2.55%～3.55%(均值為3.08%),K2O含量為2.50%～3.46%(均值為2.99%),全堿(Na2O+K2O)含量為5.23%～6.90%(均值為6.06%),鈉鉀含量相當(dāng)K2O/Na2O=0.85～1.05(均值為0.97),具有較低的MnO、TiO2、P2O5含量,鋁飽和指數(shù)值(A/CNK)為0.84～1.23(均值為1.02),里特曼指數(shù)(σ)為1.41～2.59(均<3.3)(表1)。根據(jù)鄧晉福等(2015a)關(guān)于火成巖常用圖解的相關(guān)建議進(jìn)行投圖,巖石樣品在TAS巖漿巖分類圖解中落入亞堿性閃長(zhǎng)巖范圍內(nèi)(圖6d),在K2O—SiO2圖解中落入高鉀鈣堿性系列中(圖6e),在A/NK—A/CNK圖解中落入準(zhǔn)鋁質(zhì)—過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)(圖6f),屬于亞堿性準(zhǔn)鋁—過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。

躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖樣品的SiO2含量為68.14%～75.52%(均值為72.01%),Al2O3含量為12.40%～15.15%(均值為13.81%),CaO含量為0.60%～2.61%(均值為1.88%),Na2O含量為3.22%～4.52%(均值為3.78%),K2O含量為1.67%～3.82%(均值為2.88%),全堿(Na2O+K2O)含量為5.57%～7.56%(均值為6.66%),相對(duì)富鈉K2O/Na2O=0.43～1.18(均值為0.78),具有較低的MnO、TiO2、MgO、P2O5含量,鋁飽和指數(shù)值(A/CNK)為1.03～1.17(均值為1.08),里特曼指數(shù)(σ)為1.23～1.85(均<3.3)(表1)。根據(jù)鄧晉福等(2015a)關(guān)于火成巖常用圖解的相關(guān)建議進(jìn)行投圖,巖石樣品在TAS巖漿巖分類圖解中多數(shù)落入亞堿性花崗巖范圍內(nèi)(圖6d),在K2O—SiO2圖解中落入鈣堿性—高鉀鈣堿性范圍(圖6e),在A/NK—A/CNK圖解中落入過(guò)鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)(圖6f),屬于亞堿性過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性—高鉀鈣堿性系列巖石。

5 稀土及微量元素地球化學(xué)特征

5.1 酸性火山巖

四平山金礦床流紋巖樣品的稀土總量較低(ΣREE=51.64×10-6～132.09×10-6,均值為72.62×10-6),輕稀土含量(LREE)為45.89×10-6～120.33×10-6(均值為65.05×10-6),重稀土含量(HREE)為5.35×10-6～11.76×10-6(均值為7.57×10-6),輕重稀土分餾程度中等(LREE/HREE=6.43～10.47,LaN/YbN=5.90～11.60),重稀土分餾程度相對(duì)平緩(GdN/YbN=0.89～1.90),稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖為輕稀土富集,重稀土虧損的右傾型(圖7a),具有明顯的銪負(fù)異常(δEu=0.45～0.65,均值為0.54),無(wú)鈰異常(δCe=0.94～1.04,均值為1.00) 。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中(圖7b),流紋巖樣品富集Rb、Th、U、K元素,相對(duì)虧損Sr、P、Ti等元素(表1)。

圖7 黑龍江四平山流紋巖、先鋒北山流紋巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(a)、(c)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)、(d) (標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.7 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a), (c) and primitive mantle-normalized trace elements spidergrams (b), (d) of the Sipingshan rhyolite, Xianfengbeishan rhyolite(normalizing values after Sun and McDonough, 1989)

先鋒北山金礦床流紋巖樣品的稀土總量(ΣREE)為85.25×10-6～161.91×10-6(均值為113.57×10-6),輕稀土含量(LREE)為78.59×10-6～150.35×10-6(均值為105.05×10-6),重稀土含量(HREE)為5.67×10-6～11.56×10-6(均值為8.52×10-6),輕重稀土分餾程度較強(qiáng)(LREE/HREE=10.67～15.40,LaN/YbN=12.18～17.68),重稀土分餾程度相對(duì)平緩(GdN/YbN=1.25～1.94),稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖為輕稀土富集,重稀土虧損的右傾型(圖7c),具有明顯的銪負(fù)異常(δEu=0.35～0.39,均值為0.37),無(wú)鈰異常(δCe=0.98～1.05,均值為1.02)。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中(圖7d),流紋巖樣品富集Rb、Th、U、K元素,相對(duì)虧損Sr、P、Ti等元素(表1)。

5.2 中酸性侵入巖

258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖樣品的稀土總量較低(ΣREE=70.97×10-6～87.54×10-6,均值為82.96×10-6),輕稀土含量(LREE)為62.35×10-6～76.11×10-6(均值為71.67×10-6),重稀土含量(HREE)為8.62×10-6～13.22×10-6(均值為11.30×10-6),輕重稀土分餾程度中等(LREE/HREE=5.41～7.23,LaN/YbN=5.53～7.61),重稀土分餾程度相對(duì)平緩(GdN/YbN=1.19～1.36),稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖為輕稀土富集,重稀土虧損的右傾型(圖8a),無(wú)明顯銪負(fù)異常(δEu=0.89～0.98,均值為0.93),具有微弱的鈰異常(δCe=0.85～0.98,均值為0.91)。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中(圖8b),閃長(zhǎng)玢巖樣品富集Rb、U、Ba、K元素,相對(duì)虧損Ta、Nb、Ti元素(表1)。

圖8 黑龍江258高地閃長(zhǎng)玢巖、躍進(jìn)山花崗斑巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(a)、(c)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)、(d) (標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a), (c) and primitive mantle-normalized trace elements spidergrams (b), (d) of the 258 highland diorite porphyrite and Yuejinshan granite porphyry (normalizing values after Sun and McDonough, 1989)

圖10 黑龍江四平山金礦床(a) (b) 和258高地金礦床(c)、(d)流體包裹體均一溫度和鹽度Fig.10 Homogenization temperature and salinity of fluid inclusions in Sipingshan gold deposit(a), (b) and 258 highland gold deposit(c), (d)

躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖樣品具有較高的稀土總量(ΣREE=121.22×10-6～180.30×10-6,均值為153.53×10-6),輕稀土含量(LREE)為109.93×10-6～166.72×10-6(均值為139.23×10-6),重稀土含量(HREE)為7.94×10-6～21.15×10-6(均值為14.30×10-6),輕重稀土分餾程度較強(qiáng)(LREE/HREE=7.53～21.00,LaN/YbN=7.77～29.96),重稀土分餾程度相對(duì)平緩(GdN/YbN=1.09～2.37),稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖為輕稀土富集,重稀土虧損的右傾型(圖8c),具有明顯的銪負(fù)異常(δEu=0.41～0.67,均值為0.52),無(wú)鈰異常(δCe=0.95～1.00,均值為0.98)。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中(圖8d),花崗斑巖樣品富集Rb、Th、U、Ba、K元素,相對(duì)虧損P、Ti、Sr、Nb等元素(表1)。

6 流體地球化學(xué)特征

包裹體巖相學(xué)鏡下觀察結(jié)果顯示,四平山金礦含金石英脈中的流體包裹體類型主要為氣液兩相包裹體(L+V)和少量純液相包裹體(L),大小介于5～12 μm之間。室溫下,氣液比介于10～35%之間,其中氣液比為15～25%的包裹體約占總量的80%,包裹體多呈橢圓形和不規(guī)則形成群或孤立分布,為典型的原生成因包裹體。包裹體測(cè)溫工作顯示,四平山金礦含金石英脈中流體包裹體均一溫度為118.7～223.4℃(均值為166.1℃),集中于155～200℃,冰點(diǎn)溫度為-0.8～-5.8℃(均值為-2.53℃)。根據(jù)Potter等 (1977)的鹽度計(jì)算公式估算得到鹽度為0.40%～8.9% NaCleq,根據(jù)均一溫度和鹽度估算得到流體密度為0.84～0.97 g/cm3,采用等容線相交法估算得到流體捕獲壓力為21.2～51.4 MPa。綜上分析,四平山金礦含金石英脈中的流體包裹體屬于低溫、低鹽度的H2O—NaCl鹽水溶液體系,形成于淺成低溫?zé)嵋涵h(huán)境。

包裹體巖相學(xué)鏡下觀察表明,258高地金礦含金石英脈中流體包裹體類型主要為氣液兩相包裹體(L+V)和少量純液相包裹體(L),大小介于3～10 μm之間。室溫下,氣液比介于5%～20%之間,其中氣液比為15%～25%的包裹體居多,包裹體多呈長(zhǎng)條狀、橢圓狀、水滴狀和不規(guī)則狀成群或孤立分布,為典型的原生成因包裹體。包裹體測(cè)溫工作顯示,258高地金礦含金石英脈中的流體包裹體均一溫度為125.5～345.4℃(均值為264.0℃),集中于260～300℃,冰點(diǎn)溫度為-1.6～-8.5℃(均值為-5.5℃)。根據(jù)Potter等(1977)的鹽度計(jì)算公式估算得到鹽度為2.73%～12.31% NaCleq,根據(jù)均一溫度和鹽度估算得到流體密度為0.64～1.02 g/cm3,采用等容線相交法估算得到流體捕獲壓力為13.95～29.60 MPa。綜上分析,258高地金礦含金石英脈中的流體包裹體屬于中低溫、中低鹽度的H2O—NaCl鹽水溶液體系,形成于淺成中低溫?zé)嵋涵h(huán)境。

7 鋯石U-Pb年代學(xué)

7.1 酸性火山巖

四平山金礦床流紋巖樣品(SPS-05)的鋯石晶形較好,為自形—半自形,長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)短軸均在50～220 μm,環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰(圖11a),Th/U值介于0.16～0.40(>0.1),為典型的巖漿成因鋯石。16個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均位于諧和線上及其附近(圖12a),鋯石n(206Pb)/n(238U)年齡集中分布于119～125 Ma之間,加權(quán)平均年齡為122.5±1.1 Ma(MSWD=3.0)(表2),表明四平山金礦床流紋巖成巖時(shí)代為早白堊世。

圖11 黑龍江四平山金礦床流紋巖(a)、先鋒北山金礦床流紋巖(b)、258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖(c)和躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖(d)的鋯石陰極發(fā)光圖Fig.11 The CL images of zircons from the Sipingshan rhyolite(a), Xianfengbeishan rhyolite(b), 258 highland diorite porphyrite(c) and Yuejinshan granite porphyry(d)

圖12 黑龍江四平山金礦床流紋巖、先鋒北山金礦床流紋巖、258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖的鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均年齡圖Fig.12 The zircon U-Pb concordia and weighted mean diagrams from the Sipingshan rhyolite, Xianfengbeishan rhyolite, 258 highland diorite porphyrite and Yuejinshan granite porphyry

先鋒北山金礦床流紋巖樣品(XFB-05)的鋯石晶形較好,為自形—半自形,長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)短軸均在50～215 μm,環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰(圖11b),Th/U值介于0.46～1.05(>0.1),為典型的巖漿成因鋯石。19個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均位于諧和線上及其附近(圖12b),鋯石n(206Pb)/n(238U)年齡集中分布于116～118 Ma之間,加權(quán)平均年齡為117.0±0.4 Ma(MSWD=2.0)(表2),表明先鋒北山金礦床流紋巖成巖時(shí)代為早白堊世。

7.2 中酸性侵入巖

258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖樣品(258-03)的鋯石晶形較好,為自形—半自形,長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)短軸均在50～220 μm,環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰(圖11c),Th/U值介于0.20～0.68(>0.1),為典型的巖漿成因鋯石。19個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均位于諧和線上及其附近(圖12c),大致可分為兩組年齡,第一組年齡共有10個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),鋯石n(206Pb)/n(238U)年齡集中分布于120～124 Ma(圖12d),加權(quán)平均年齡為121.7±1.0 Ma(MSWD=1.3),代表了巖漿上侵時(shí)捕獲早期巖漿巖的結(jié)晶年齡;第二組年齡共有9個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),鋯石n(206Pb)/n(238U)年齡集中分布于116～119 Ma(圖12e),加權(quán)平均年齡為116.9±0.8 Ma(MSWD=0.5)(表2),代表閃長(zhǎng)玢巖成巖的結(jié)晶年齡,即258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖成巖時(shí)代為早白堊世。

躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖樣品(YJS-05)的鋯石晶形較好,為自形—半自形,長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)短軸均在45～200 μm,環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰(圖11d),Th/U值介于0.32～0.71(>0.1),為典型的巖漿成因鋯石。21個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均位于諧和線上及其附近(圖12f),鋯石n(206Pb)/n(238U)年齡集中分布于108～124 Ma,加權(quán)平均年齡為115.7±1.1 Ma(MSWD=1.5)(表2),表明躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖成巖時(shí)代為早白堊世。

8 討論

8.1 成巖(礦)時(shí)代

8.1.1酸性火山巖

四平山金礦床主要賦礦圍巖為四平山組硅質(zhì)巖和泉膠礫巖,硅質(zhì)巖和泉膠礫巖成巖時(shí)代晚于流紋巖,其證據(jù)為硅質(zhì)巖呈層狀分布于流紋巖之上或其裂隙中,泉膠礫巖的角礫為流紋巖(Zhang Guobin et al., 2013),故四平山金礦床成礦時(shí)代應(yīng)略晚于流紋巖的成巖時(shí)代。筆者等所測(cè)礦化流紋巖(SPS-05) 的鋯石顆粒發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖11a)且Th/U值大于0.1,為典型巖漿成因鋯石,礦化流紋巖的成巖年齡為122.5±1.1 Ma。因此,四平山金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)略晚于122.5±1.1 Ma。

先鋒北山金礦賦礦圍巖為流紋質(zhì)火山巖,根據(jù)礦區(qū)各巖體之間的穿插關(guān)系,脈狀閃長(zhǎng)玢巖是礦區(qū)內(nèi)最年輕的巖體,先鋒北山金礦床成礦時(shí)代應(yīng)早于閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代而晚于流紋質(zhì)火山巖的成巖時(shí)代。王慶雙等(2015b)測(cè)得閃長(zhǎng)玢巖成巖年齡為113.2±1.7 Ma,筆者等所測(cè)礦化流紋巖(XFB-05) 的鋯石顆粒發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖11b)且Th/U值大于0.1,為典型巖漿成因鋯石,流紋巖的成巖年齡為117.0±0.4 Ma。因此,先鋒北山金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)介于113～117 Ma之間。

8.1.2中酸性侵入巖

258高地金礦(化)體主要賦存于二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)玢巖中,金礦體成礦作用與閃長(zhǎng)玢巖脈密切相關(guān)(談艷等,2016),258高地金礦床成礦時(shí)代略晚于閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代。筆者等所測(cè)閃長(zhǎng)玢巖(258-03)的鋯石顆粒發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖11c)且Th/U值大于0.1,為典型巖漿成因鋯石,閃長(zhǎng)玢巖的成巖年齡為116.9±0.8 Ma。因此,258高地金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)略晚于116.9±0.8 Ma。

躍進(jìn)山銅金礦(化)體主要賦存于矽卡巖內(nèi),其次賦存于矽卡巖和花崗斑巖的構(gòu)造裂隙內(nèi),矽卡巖形成與花崗斑巖密切相關(guān)(張國(guó)賓等,2018),躍進(jìn)山銅金礦床的成礦時(shí)代略晚于花崗斑巖的成巖時(shí)代。筆者等所測(cè)礦化花崗斑巖(YJS-05)的鋯石顆粒發(fā)育明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖11d)且Th/U值大于0.1,為典型巖漿成因鋯石,花崗斑巖的成巖年齡為115.7±1.1 Ma。因此,躍進(jìn)山銅金礦床的成礦時(shí)代應(yīng)略晚于115.7±1.1 Ma。

通過(guò)對(duì)上述4件樣品中75顆鋯石進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),鋯石結(jié)晶年齡主要集中于124～114 Ma之間(圖13),與那丹哈達(dá)地體早白堊世中酸性巖漿活動(dòng)時(shí)代一致,表明四平山金礦床、先鋒北山金礦床、258高地金礦床和躍進(jìn)山銅金礦床的成礦作用與早白堊世中酸性巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。

圖13 黑龍江東部那丹哈達(dá)地體早白堊世中酸性巖漿巖鋯石結(jié)晶年齡分布直方圖Fig.13 Histogram of zircon crystallization ages of Early Cretaceous intermediate—acid magmatic rocks in Nadanhada terrane

8.2 巖石成因

花崗巖的成因分類一直是地質(zhì)學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn),前人根據(jù)花崗巖的巖漿源區(qū)和構(gòu)造背景將花崗巖劃分為I型、S型、M型和A型。M型花崗巖由地幔巖漿衍生而來(lái),在自然界中分布極少(邱檢生等,2008)。A型花崗巖在地球化學(xué)特征方面具有高TFeO/MgO值(>16)、10000Ga/Al值(>2.6)和Zr+Nb+Ce+Y值(>350×10-6)(Bonin, 2007; Whalen et al., 1987)。I型和S型花崗巖的化學(xué)成分和礦物組成較為相似,成因類型易于混淆,在判別I型或S型花崗巖時(shí)需要多種判別方法相結(jié)合。Chappell等(1974)采用A/CNK=1.1作為判別I型和S型花崗巖的標(biāo)志,大于1.1為S型花崗巖,小于1.1為I型花崗巖,這種分類方法判別未結(jié)晶分異的花崗巖有效,而對(duì)分異的花崗巖成因判別無(wú)效。Chappell等(1992)和Chappell(1999)研究發(fā)現(xiàn)I型花崗巖的P2O5、Al2O3含量隨SiO2的增加而降低,S型花崗巖的P2O5、Al2O3含量隨SiO2的增加而增加,這種判別方法有效地彌補(bǔ)了采用A/CNK=1.1判別I型或S型花崗巖的不足。

吳福元等(2017)根據(jù)結(jié)晶分異程度進(jìn)一步將花崗巖劃分為:普通花崗巖(Zr/Hf>55)、中等分異花崗巖(25

8.2.1酸性火山巖

四平山流紋巖和先鋒北山流紋巖樣品具有高硅、富鋁、高堿、貧鈣鈦錳磷和低Zr含量,分別屬于過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性和過(guò)鋁質(zhì)鉀玄巖系列巖石,稀土元素配分模式圖為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型,相對(duì)富集Rb、Th、U、K、La、Ce元素,虧損Sr、P、Ti和重稀土元素,與I型花崗巖地球化學(xué)特征相似。四平山流紋巖和先鋒北山流紋巖樣品的分異指數(shù)分別為92.50～96.78和93.65～95.58,Zr/Hf值分別為29.24～34.54和29.83～32.85,屬于中等分異花崗巖(25

圖14 黑龍江四平山流紋巖和先鋒北山流紋巖Zr—10000Ga/Al圖解(a) (據(jù)Whalen et al., 1987); Ce—SiO2圖解(b) (據(jù)Collins et al., 1982) ; Al2O3—SiO2圖解(c); Th—Rb圖解(d)Fig.14 Zr—10000Ga/Al (a) (after Whalen et al., 1987) ; Ce—SiO2 (b) (after Collins et al., 1982) ; Al2O3—SiO2(c) and Th—Rb (d) diagrams of the Sipingshan rhyolite and Xianfengbeishan rhyolite

8.2.2中酸性侵入巖

258高地閃長(zhǎng)玢巖樣品和躍進(jìn)山花崗斑巖樣品具有高硅、富鋁、高堿、貧鈦錳磷和低Zr含量,分別屬于準(zhǔn)鋁—過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性和過(guò)鋁質(zhì)鈣堿性—高鉀鈣堿性系列巖石,稀土元素配分模式圖為輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型,相對(duì)富集Rb、Th、U、Ba、K、La、Ce元素,虧損Ta、Nb、Ti和重稀土元素,與I型花崗巖地球化學(xué)特征相似。258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖樣品的分異指數(shù)分別為55.94～66.34和75.74～92.91,Zr/Hf值分別為30.98～36.49和27.32～35.17,屬于中等分異花崗巖(25

圖15 黑龍江258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖Zr—10000Ga/Al圖解(a) (據(jù)Whalen et al., 1987); Ce—SiO2圖解(b) (據(jù)Collins et al., 1982) ; Al2O3—SiO2圖解(c); Th—Rb圖解(d)Fig.15 Zr—10000Ga/Al (a) (after Whalen et al., 1987) ; Ce—SiO2(b) (after Collins et al., 1982) ; Al2O3—SiO2(c) and Th—Rb(d) diagrams of the 258 highland diorite porphyrite and Yuejinshan granite porphyry

近年來(lái),地質(zhì)學(xué)者們?cè)陴埡印筢贰P(guān)門地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)含堇青石的S型花崗巖,這些花崗巖普遍具有正的εHf(t)值和較年輕的二階段Hf模式年齡,與那丹哈達(dá)地體早白堊世中酸性巖漿巖具有相似的Hf同位素特征,源巖為新元古代—顯生宙新增生的年輕地殼物質(zhì)(程瑞玉等,2006; Zhou Jianbo et al., 2014;韓偉等, 2020)。筆者等從礦物組成、巖石地球化學(xué)特征和地質(zhì)意義方面,總結(jié)發(fā)現(xiàn)本文I型花崗巖與饒河S型花崗巖之間存在以下3點(diǎn)區(qū)別:①礦物組成方面:饒河S型花崗巖普遍發(fā)育堇青石、白云母等富鋁礦物。四平山流紋巖、先鋒北山流紋巖、258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖中不含堇青石、石榴子石、白云母等富鋁礦物,普遍發(fā)育石英—斜長(zhǎng)石—鉀長(zhǎng)石—黑云母等礦物,在258高地閃長(zhǎng)玢巖中發(fā)現(xiàn)有I型花崗巖的特征性礦物——角閃石(孫榮祥,2002;王慶雙等,2015a;談艷等,2016;韋延蘭等,2015;張國(guó)賓等,2018)。②稀土元素方面:饒河S型花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖為海鷗型。四平山流紋巖、先鋒北山流紋巖、258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖為右傾V字型或右傾型;③地質(zhì)意義方面:饒河S型花崗巖侵位于饒河雜巖內(nèi),地質(zhì)學(xué)者利用較老的侵入體限定饒河雜巖的最晚就位時(shí)間(即那丹哈達(dá)地體的最終就位時(shí)間)。四平山流紋巖、先鋒北山流紋巖、258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖主要與那丹哈達(dá)地體燕山期銅金礦化作用密切相關(guān),多被用來(lái)討論礦床的形成時(shí)代以及成礦構(gòu)造背景。

8.3 成巖(礦)構(gòu)造背景

中國(guó)東北地區(qū)位于華北板塊、西伯利亞板塊和古太平洋板塊所夾持的區(qū)域,由一系列不同構(gòu)造屬性的微陸塊和不同時(shí)代的縫合帶組成(Wu Fuyuan et al., 2011; Liu Yongjiang et al., 2017),是中亞造山帶東段的重要組成部分(李皓東等,2022)。中生代以來(lái),隨著蒙古—鄂霍茨克洋在中—晚侏羅世的最終閉合(Wu Lei et al., 2017; Sorokin et al., 2020),古太平洋板塊向歐亞大陸的俯沖逐漸主導(dǎo)該區(qū)的巖漿活動(dòng)與構(gòu)造演化(Wu Fuyuan et al., 2011; Jahn et al., 2015; Ma Xinghua et al., 2015, 2017;楊文采, 2022)。中生代晚期,受古太平洋板塊低角度斜向俯沖作用的影響,東北地區(qū)的構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺?區(qū)域發(fā)生了大規(guī)模巖石圈減薄事件并于早白堊世(約120 Ma)達(dá)到減薄峰期,最終在東北地區(qū)形成了大面積的中生代花崗巖和火山巖(葛肖虹等,2014;張國(guó)賓等,2018; Wang Qingshuang et al., 2021)。那丹哈達(dá)地體位于中國(guó)東北地區(qū)最東部,與東側(cè)的錫霍特—阿林地體在巖石組合、地層、古生物以及構(gòu)造變形特征等方面具有高度的相似性,是那丹哈達(dá)—錫霍特—阿林超地體的重要組成部分(Khanchuk et al., 2016; Zhou Jianbo and Li Long, 2017;Wang Zhihui et al., 2017)。那丹哈達(dá)地體以發(fā)育中生代蛇綠巖為標(biāo)志,主要由具有洋殼組合特征的晚三疊世—中侏羅世超鎂鐵質(zhì)巖、鎂鐵質(zhì)堆晶巖、枕狀玄武巖、硅質(zhì)巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖以及粉砂巖等組成,區(qū)內(nèi)出露有躍進(jìn)山雜巖和饒河雜巖兩套增生雜巖組合,是典型的古太平洋板塊俯沖拼貼的增生楔(Zhou Jianbo et al., 2014; Sun Mingdao et al., 2015; Zhou Jianbo and Li Long, 2017;周建波等,2018; Li Gang et al., 2019;韓偉等,2020, 2022;周建波,2020;許文良等,2022;杜兵盈等,2022)。已有的古生物及古地理研究資料表明,石炭紀(jì)—三疊紀(jì)那丹哈達(dá)地體位于赤道附近(水谷伸治郎等,1989;邵濟(jì)安等,1991),中侏羅世由低緯向高緯漂移距離約2000km(任收麥等,2015),晚侏羅世時(shí)就位于佳木斯地體東緣,在晚侏羅世末—早白堊世與佳木斯地體發(fā)生俯沖拼貼作用,之后與西側(cè)的布列亞、佳木斯、興凱等地體共同經(jīng)歷了東亞大陸東緣的演化過(guò)程(周麗云等,2015;任云生等,2020;郝宇杰等,2020)。Xu Wenliang等(2013)和Tang Jie等(2018)研究發(fā)現(xiàn)從早白堊世晚期到古近紀(jì),東北陸緣的巖漿作用范圍由陸內(nèi)向陸緣收縮(Xu Wenliang et al., 2013; Tang Jie et al., 2018),指示古太平洋俯沖板片發(fā)生后撤(許文良等,2022)。受古太平洋俯沖板片后撤的影響,早白堊世晚期那丹哈達(dá)地體的構(gòu)造體制由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺?這種構(gòu)造體制間的變化引發(fā)強(qiáng)烈的殼幔相互作用,形成了大量中酸性巖漿,為區(qū)內(nèi)熱泉型(四平山金礦床)、火山熱液型(先鋒北山金礦床)、淺成低溫?zé)嵋盒?258高地金礦床)以及矽卡巖型(躍進(jìn)山銅金礦床)等不同成因類型的銅金礦床的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

四平山金礦床流紋巖、先鋒北山金礦床流紋巖、258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖樣品在構(gòu)造判別圖解Nb—Y(圖17a)和Ta—Yb(圖17b)中全部落入同碰撞和火山弧花崗巖區(qū)域;在Rb—(Y+Nb)圖解(圖17c)中落入同碰撞花崗巖、火山弧花崗巖和板內(nèi)花崗巖的交界部位,這一部位也是碰撞后(伸展環(huán)境)花崗巖的投影范圍(鄧晉福等,2015b),在Th/Ta—Yb圖解(圖17d)中絕大多數(shù)落入活動(dòng)大陸邊緣區(qū)域,表明四平山金礦床流紋巖、先鋒北山金礦床流紋巖、258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖形成于碰撞后構(gòu)造背景。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果顯示四平山金礦床流紋巖、先鋒北山金礦床流紋巖、258高地金礦床閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山銅金礦床花崗斑巖樣品的n(206Pb)/n(238U)加權(quán)平均年齡分別為122.5±1.1 Ma、117.0±0.4 Ma、116.9±0.8 Ma和115.7±1.1 Ma,成巖時(shí)代均為早白堊世晚期。從區(qū)域構(gòu)造演化上來(lái)看,早白堊世那丹哈達(dá)地體與佳木斯地體拼貼完成,研究區(qū)大地構(gòu)造背景逐漸由碰撞階段的擠壓增生轉(zhuǎn)換為碰撞后的伸展減薄(周麗云等,2015;張國(guó)賓等,2018),該過(guò)程引起了物質(zhì)的熔融和巨量流體的產(chǎn)生——對(duì)流(陳衍景,2006;劉學(xué)龍等,2016),為后續(xù)那丹哈達(dá)地體燕山期大規(guī)模銅金成礦作用的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。綜上所述,四平山金礦床、先鋒北山金礦床、258高地金礦床和躍進(jìn)山銅金礦床形成于碰撞后伸展減薄構(gòu)造環(huán)境,與古太平洋板塊俯沖作用密切相關(guān)。

圖17 黑龍江四平山流紋巖、先鋒北山流紋巖、258高地閃長(zhǎng)玢巖和躍進(jìn)山花崗斑巖Nb—Y圖解(a) (據(jù)Pearce et al., 1984) ; Ta—Yb圖解(b) (據(jù)Pearce et al., 1984) ; Rb—Y+Nb圖解(c) (據(jù)Pearce et al., 1984) ; Th/Ta—Yb圖解(d) (據(jù)Gorton and Schandl, 2000) Fig.17 Nb—Y (a) (after Pearce et al., 1984) ; Ta—Yb (b) (after Pearce et al., 1984) ; Rb—Y+Nb (c) (after Pearce et al., 1984) and Th/Ta—Yb (d) (after Gorton and Schandl, 2000) diagrams of the Sipingshan rhyolite, Xianfengbeishan rhyolite, 258 highland diorite porphyrite and Yuejinshan granite porphyry

8.4 成礦模式

增生雜巖是大洋板塊俯沖過(guò)程中刮削與增生的特征性產(chǎn)物,為板塊俯沖作用的直接記錄(Karig and Sharman, 1975)。饒河雜巖作為那丹哈達(dá)地體的主體,于晚侏羅世末—早白堊世初增生就位于佳木斯地體東緣,其增生物質(zhì)年齡由西向東逐漸變年輕,這與古太平洋板塊西向俯沖作用相對(duì)應(yīng)(朱日祥等,2019;郝宇杰等,2020;任云生等,2020)。早白堊世,在古太平洋板塊俯沖—后撤的影響下,隨著那丹哈達(dá)地體與佳木斯地體碰撞拼貼完成,研究區(qū)的地球動(dòng)力學(xué)背景逐漸由碰撞階段擠壓增生轉(zhuǎn)換為碰撞后伸展減薄,加厚的巖石圈地幔發(fā)生拆沉,上涌的軟流圈物質(zhì)直接接觸并不斷加熱下地殼,致使下地殼發(fā)生部分熔融形成中酸性巖漿,這些中酸性巖漿在后期構(gòu)造作用下發(fā)生大規(guī)模侵位和噴發(fā),形成了一系列與中酸性巖漿巖相關(guān)的銅金礦床,如躍進(jìn)山銅金礦床、258高地金礦床、四平山金礦床、先鋒北山金礦床等,這些礦床的形成時(shí)間十分接近,礦床成因均與燕山期中酸性巖漿活動(dòng)相關(guān),屬于同一成礦系列。筆者等在詳細(xì)的野外地質(zhì)勘查基礎(chǔ)上,結(jié)合礦床地質(zhì)背景、巖石地球化學(xué)特征、成礦流體特征以及區(qū)域構(gòu)造背景,建立了那丹哈達(dá)地體燕山期中酸性巖漿巖銅金成礦模式:早白堊世晚期,那丹哈達(dá)地體處于碰撞后伸展減薄構(gòu)造環(huán)境,加厚的巖石圈地幔發(fā)生拆沉,軟流圈物質(zhì)上涌,直接接觸并不斷加熱下地殼,致使下地殼發(fā)生部分熔融形成富含銅、金等成礦元素的中酸性巖漿熔液。這些中酸性巖漿在熱力梯度、濃度梯度、壓力梯度、速度梯度和化學(xué)反應(yīng)等能量的驅(qū)使下,沿區(qū)內(nèi)NW、NE向深大斷裂由下向上運(yùn)移,并逐漸演化分異為巖漿熱液和成礦流體。巖漿熱液侵位于淺地表或噴出地表,形成中酸性巖體(如:哈螞河巖體、太平村巖體、三元壩巖體、蛤蟆通巖體和尖山子巖體等);高溫成礦流體與地層中富鎂(鈣)質(zhì)碳酸鹽巖發(fā)生熱接觸交代作用形成矽卡巖型銅金礦床(躍進(jìn)山銅金礦床),中低溫成礦流體充填于火山角礫巖之間形成火山熱液型金礦床(先鋒北山金礦床),沿縱橫交錯(cuò)的細(xì)小縫隙在水底涌出形成熱泉型金礦床(四平山金礦床),在閃長(zhǎng)玢巖、蝕變碎裂花崗巖和地層的構(gòu)造破碎帶中冷凝結(jié)晶形成淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床(258高地金礦床)。那丹哈達(dá)地體燕山期中酸性巖漿巖銅金成礦模式如圖18所示。

9 結(jié)論

(1) 虎林縣四平山流紋巖的成巖年齡為122.5±1.1 Ma,虎林縣先鋒北山流紋巖的成巖年齡為117.0±0.4 Ma,饒河縣258高地閃長(zhǎng)玢巖的成巖年齡為116.9±0.8 Ma,寶清縣躍進(jìn)山花崗斑巖的成巖年齡為115.7±1.1 Ma,均屬于早白堊世晚期。

(2) 虎林縣四平山流紋巖、虎林縣先鋒北山流紋巖、饒河縣258高地閃長(zhǎng)玢巖和寶清縣躍進(jìn)山花崗斑巖均具有高硅、富鋁、貧鈦錳磷和低Zr含量,輕稀土富集,重稀土虧損,屬于中分異I型花崗巖,巖漿來(lái)源于地殼物質(zhì)部分熔融源區(qū)。

(3) 虎林縣四平山金礦床、虎林縣先鋒北山金礦床、饒河縣258高地金礦床和寶清縣躍進(jìn)山銅金礦床均形成于碰撞后伸展減薄構(gòu)造環(huán)境,成礦時(shí)代一致,成因上均與燕山期中酸性巖漿相關(guān),屬于同一成礦系列。