2016, Vol. 51
2. 中国科学院大学 北京 100049;
3. 敖汉旗龙武矿业有限责任公司 内蒙古赤峰 024313;
4. 中国地质大学(北京) 北京 100083;
5. 核工业243大队 内蒙古赤峰 024006
华北克拉通北缘是我国重要的金成矿带,其地质演化历史漫长而复杂,发育多期强烈的构造—岩浆活动、沉积与变质作用等,形成了丰富的金矿资源。区域上有金厂沟梁、撰山子、二道沟、红花沟、莲花山等10余处金矿床,具有广阔的发展前景,是我国重要的黄金采矿区。七家金矿是近年来新发现的矿床,与区域上的金厂沟梁金矿、撰山子金矿不仅在矿化类型、矿体特征、围岩蚀变方面有相似之处,而且在成矿相关的脉岩(或岩体)方面,也有一些共同点。华北克拉通北缘金成矿带经历了华力西期、印支期和燕山期强烈的多期次构造—岩浆活动及与之相关的成矿作用,形成了区内丰富的矿产资源。前人对本区金厂沟梁金矿、撰山子金矿等研究相对较多(苗来成等,2003；陈军强等,2005；付乐兵等,2010；孙珍军,2013),而对七家金矿的工作开展很少。本次选取七家金矿闪长玢岩为研究对象,对其进行锆石U-Pb年代学和地球化学研究,探讨该矿床脉岩岩浆源区性质、成岩构造环境以及成矿动力学背景。这不仅有利于对该区成矿年代进行有效制约,推断成岩成矿构造背景,弥补新矿床的研究空白,更重要的是可以为区域的岩浆演化提供资料,开展研究区与区域上典型金矿床的对比研究工作,完善华北克拉通北缘演化与大规模成矿的动力学过程。
1 区域地质与矿床地质特征 1.1 区域地质特征七家金矿位于内蒙古赤峰市敖汉旗,构造位置处于兴蒙造山带与华北克拉通北缘的结合部位,靠近兴蒙造山带一侧,努鲁儿虎隆起东北部的龙潭地块内。努鲁儿虎隆起的北侧是近东西向的赤峰—开原断裂,南侧为北东向承德—北票断裂,西侧是铁匠营—四官营断裂(图 1a)①。
①辽宁省第七地质大队. 2014. 内蒙古自治区敖汉旗龙武矿业有限公司金矿储量核实评估报告.
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图 1 七家金矿构造位置图(a)、 矿床地质简图(b)以及8号勘探线剖面图(c)(见脚注①) Fig. 1 a. Tectonic location of Qijia gold deposit; b. Geological sketch map of the deposit; c. Geological section along No.8 exploration line |
区域上出露的地层主要为石炭系地层,包括家道沟组和酒局子组。石炭系中统家道沟组是一套海相细碎屑及碳酸盐沉积建造,主要岩性为灰岩、板岩、砂岩、结晶灰岩、砂砾岩；石炭系上统酒局子组是一套海陆交互相碎屑盐沉积建造,主要岩性为砾岩、砂岩、板岩,局部地段板岩、砂岩夹煤层,与家道沟组为整合接触(见脚注①)。
区域构造格架主要表现为在晚古生代—早中生代,蒙古弧地体与华北克拉通碰撞造山作用所形成的近东西向深大断裂以及大型褶皱构造,在此之上叠加了古太平洋板块向欧亚大陆俯冲所形成的北北东向断隆—断陷构造(付乐兵等,2012)。具体表现为区域上出现两组深大断裂带： 第一组为北东—北北东向深大断裂带,其中以铁匠营—四官营断裂带(北北东向)和承德—北票深大断裂(北东向)为主；第二组为近东西向深大断裂带,其中最为典型的是化德—赤峰深大断裂(付乐兵等,2012)。
区域岩浆活动频繁,以侏罗纪侵入体为主,呈北东向展布,以基岩状产出并侵入石炭系地层中,主要岩性为似斑状花岗岩,岩性较为单一；其次燕山期花岗岩零星出露,整体呈北东向展布,以岩枝状产出,主要岩性为细粒花岗岩(见脚注①)。
多期次强烈的构造—岩浆活动及其内部的相互叠加使该区域地质构造表现得较为复杂,但同时也为区内多期成矿作用提供了有利条件。
1.2 矿床地质特征矿区内第四系大面积覆盖,地层出露很少(图 1b)。矿区主要发育两组不同方向的断裂带。第一组是规模较大的北西向深大断裂带,包含两条近平行的断裂构造带,产状与矿体一致,且七家金矿的两条主矿体(4号和6号)分别产于这两个构造断裂带中(图 1b,矿体所在位置即为断裂构造带)。第二组是北东向断裂(规模较小,图中省略),一般横切或斜切上述两条断裂构造,是成矿后期形成的构造,对矿体破坏程度不大。矿区内侵入岩极为发育(图 1b),以侏罗纪似斑状花岗岩为主,占矿区面积的90%以上,是七家金矿的赋矿围岩(图 2a),其次为燕山期花岗岩,产在矿区西北部。矿区内脉岩零星出露,呈岩枝状和脉状产出,包括正长斑岩、闪长玢岩等。其中闪长玢岩脉不仅在矿体的局部地段分布其两侧,与金矿体的产状相同,也偶尔充填在成矿后期形成的北东向断裂中,破坏矿体的连续性。
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图 2 七家金矿围岩及闪长玢岩野外照片 a. 矿体赋存在围岩似斑状花岗岩中; b. 石英脉矿体切穿成矿前闪长玢岩; c. 成矿后闪长玢岩切穿石英脉矿体 Fig. 2 Field photos of wall rock and diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
矿体的产出受北西向断裂构造带控制,断裂构造总体走向为305°,南西倾向,倾角为83°左右。断裂构造被石英脉充填,具有较强的金矿化,形成含金工业矿体,是本区的控矿容矿构造。七家金矿含有两条延长相对稳定、深部连续较好的矿体,分别是4号矿体和6号矿体(图 1b、 图 1c),两条矿体近平行产出,间距在80～100 m。矿体走向为290°～310°之间,总体走向为302°,倾向南西,倾角为75°～88°,平均为83°左右(图 1c),矿体平均厚度为0.26～0.52 m。矿体整体向北西向侧伏,呈脉状、豆荚状、舒缓波状。
矿石类型以石英脉型为主,主要矿石矿物为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿,并见有少量的闪锌矿、黝铜矿、毒砂；脉石矿物主要为石英,次为绢云母、方解石等。围岩蚀变主要为硅化、钾化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化和碳酸盐化等。
根据矿脉展布与围岩接触关系、各阶段矿石矿物和脉石矿物组合以及脉体的穿插关系将该矿床的成矿阶段从早到晚划分为3个阶段： 1)石英+少量黄铁矿+金阶段。该阶段为成矿早期,石英脉呈乳白色,局部含有浸染状黄铁矿,金也发生少量富集沉淀。2)石英+多金属硫化物+金阶段。该阶段为最主要成矿阶段,多金属硫化物一般呈块状、浸染状、条带状、角砾状等分布在烟灰色石英脉中。多金属硫化物包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、黝铜矿等。3)石英+碳酸盐+少量黄铁矿阶段。该阶段为成矿晚期,方解石一般与石英伴生,多呈片状、团块状等,偶尔伴有少量黄铁矿。
2 样品采集与实验分析方法在七家金矿矿体的局部地段,既出现石英脉矿体切穿闪长玢岩的现象(图 2b),也出现闪长玢岩切穿石英脉矿体的现象(图 2c),因此根据二者的穿插关系,将闪长玢岩分为成矿前闪长玢岩和成矿后闪长玢岩。本次研究工作在4号矿体深部采集成矿前闪长玢岩3件,成矿后闪长玢岩3件,用于进行系统的岩石地球化学测试分析以及LA-ICP-MS锆石 U-Pb定年工作。成矿前闪长玢岩样品编号为LJ5-2、LJ5-3和LJ5-4,成矿后闪长玢岩样品编号为LW3-19、LW3-20、LW3-21,样品的岩相学特征如 表 1所示。
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表 1 闪长玢岩岩相学特征 Table 1 Petrographical characteristics of diorite porphyrites |
由闪长玢岩手标本(图 3)和表 1可以看出,两种闪长玢岩在结构构造,以及斑晶、基质成分特征方面基本相同(图 4),二者颜色的差异性可能是由于成矿前闪长玢岩充分经历了含矿热液的蚀变过程,绿泥石化和绿帘石化导致其颜色比成矿后闪长玢岩更深一些。
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图 3 七家金矿闪长玢岩手标本照片 a. 成矿前闪长玢岩; b. 成矿后闪长玢岩 Fig. 3 Hand specimen photos of diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
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图 4 七家金矿闪长玢岩镜下照片 a. 成矿前闪长玢岩中的斜长石和角闪石斑晶; b. 成矿前闪长玢岩中半自形板状斜长石和长柱状角闪石; c. 成矿后闪长玢岩中的斜长石斑晶; d. 成矿后闪长玢岩中半自形板状斜长石和长柱状角闪石。Pl. 斜长石; Hb. 角闪石; Bi. 黑云母 Fig. 4 Photomicrographs of diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
本次研究工作中,锆石在河北省地质矿产调查研究所实验室挑选,将选出晶形较好,无明显裂痕的包体锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面,打磨抛光后露出锆石的表面,对其进行透射光、反射光和阴极发光(CL)图像的采集。锆石U-Pb年龄测试在中国科学院地质与地球物理研究所多通道等离子质谱实验室完成。测试仪器为Agilent 7500a四极杆等离子体质谱仪(Q-ICPMS)和193 nm的激光剥蚀进样系统。测试时激光束直径为40～60 μm,剥蚀时间为80～120s,剥蚀深度为40～60 μm。以国际标准锆石91500,GJ-1作为标样,美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃 NIST610作为外标,29 Si作为内标。测试使用的激光脉冲速率为8～10Hz,激光束脉冲能量为0.6～1.3MJ。具体分析过程及数据精度详见文献(Jackson et al., 2004；谢烈文等,2008)。数据通过GLITTER(Van Achterbergh et al., 2001)软件计算获得相应的同位素比值、年龄及误差,并采用Andersen(2002)的方法进行必要的普通铅校正。年龄计算采用国际标准程序Isoplot程序出图(Ludwig,2003)。
2.2 岩石地球化学分析测试主量元素、微量元素的分析测试工作均在中国核工业集团北京地质研究院分析测试研究中心完成。主量元素测试方法为X射线荧光光谱法测定。测试仪器为飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪,分析精度优于5%。微量元素利用酸溶法制备样品并在HR-ICPMS(ElementⅠ)电感耦合等离子体质谱测试。分析精度为： 当元素含量大于10×10-6,精度优于5%；当含量小于10×10-6 时,精度优于10%。
3 年代学与岩石地球化学 3.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学敖汉旗七家金矿成矿前、成矿后闪长玢岩的锆石U-Pb年代学数据列于 表 2中。显微镜和锆石透反射观察显示,闪长玢岩锆石自形程度较好,粒径多为100～200 μm,长短轴比主要分布在1:1到2:1之间。阴极发光(CL)图像显示锆石大多数发育清晰的振荡环带(图 5),为典型的岩浆成因锆石。锆石微量元素测试数据显示,七家金矿成矿前闪长玢岩锆石238 U含量为150.66×10-6～1 047.8×10-6,232 Th含量为130.34×10-6～991.96×10-6,232 Th/238 U为0.58～1.71；成矿后闪长玢岩锆石238 U含量为202.96×10-6～2 416.8×10-6,232 Th含量为73.52×10-6～2 416.9×10-6,232 Th/238 U为0.1～2.23。所有锆石232 Th／238 U比值均大于0.1,为典型的岩浆成因锆石(宋彪等,2002；Bowring,2003；Corfu et al., 2003)。结合振荡环带及锆石的232 Th、238 U含量可以判断测试锆石均为岩浆锆石。
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表 2 七家金矿闪长玢岩锆石U-Pb年龄数据 Table 2 Zircon U-Pb data for diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
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图 5 七家金矿闪长玢岩锆石阴极发光(CL)图像 Fig. 5 CL images of zircons from diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
闪长玢岩锆石U-Pb年龄谐和图显示,所有数据点均在谐和线附近(图 6),经校正得到的成矿前闪长玢岩加权平均年龄为166.3±3.4 Ma,成矿后闪长玢岩加权平均年龄为128.6±4.5 Ma,均代表岩浆结晶年龄。在成矿后闪长玢岩锆石U-Pb年龄谐和图中,继承锆石年龄谐和程度也较高(图 6c),206 Pb／238 U年龄主要在250～220 Ma之间,这一时间可能与晚二叠世—早三叠世时期古亚洲洋闭合导致的造山运动时间一致,且该期岩浆事件在华北克拉通已有许多年龄记录(Huang et al., 2007)。
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图 6 闪长玢岩锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均年龄图 Fig. 6 Zircons U-Pb ages concordia plot and weighted average ages diagram from diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
(1)主量元素地球化学
主量元素测试数据显示(表 3),七家金矿成矿前闪长玢岩SiO2含量为55.43%～56.34%,平均为55.99%,Na2O含量为3.74%～3.86%,平均为3.81%,K2O含量为1.97%～2.13%,平均为2.05%,在K2O-SiO2图解上属于高钾钙碱性系列(图 7a),里特曼指数σ为2.54～2.86,指示为钙碱性岩石。Al2O3含量为16.58%～17.06%,平均为16.79%,CaO含量为5.37%～5.75%,平均为5.61%,A/CNK(0.87～0.94)< 1,显示为准铝质特征(图 7b)。MgO平均含量为2.9%,铁氧化物(Fe2O3+FeO)含量为11.71%～11.98%,分异指数为80.21%～80.51%。
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表 3 七家金矿闪长玢岩主量元素/%和微量元素/×10-6 分析数据 Table 3 Data of major elements/% and trace elements/×10-6 for diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
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图 7 七家金矿闪长玢岩SiO2-K2O相关图(a; 底图据Peccerillo and Taylor, 1976)和A/CNK-A/NK相关图(b; 底图据Maniar and Piccoli, 1989) Fig. 7 SiO2-K2O diagram(a; after Peccerillo and Taylor, 1976)and A/CNK-A/NK diagram(b; after Maniar and Piccoli, 1989)of diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
七家金矿成矿后闪长玢岩SiO2含量为56.65%～58.86%,平均为57.39%,Na2O含量为3.63%～4.01%,平均为3.82%,K2O含量为2.41%～2.53%,平均为2.46%,在K2O-SiO2图解上属于高钾钙碱性系列(图 7a),里特曼指数σ为2.47～3.02,指示为钙碱性岩石。Al2O3含量为14.12%～14.80%,平均为14.57%,CaO含量为4.36%～4.87%,平均为4.63%,A/CNK(均为0.84)< 1,显示为准铝质特征(图 7b)。MgO含量为3.05%～3.31%,铁氧化物(Fe2O3+FeO)含量为10.98%～11.71%,分异指数为77.27%～78.78%。
(2)稀土和微量元素地球化学
在微量元素原始地幔标准化蛛网图中(图 8a),对于成矿前闪长玢岩,Ta、Nb、P、Ti等高场强元素明显亏损,而大离子亲石元素(Rb、K)和不相容元素(Th、U、Pb)相对富集,Zr、Hf异常不明显,Nb/Ta为11.80～12.78,Zr/Hf为31.73～34.75,由于大离子亲石元素在壳幔分异过程中倾向于进入熔体相而在地壳中富集,说明成矿前闪长玢岩岩浆具有壳源特征；对于成矿后闪长玢岩,Ta、Nb、Ti等高场强元素明显亏损,而大离子亲石元素(Rb、Ba、K)和不相容元素(U、Pb)相对富集,显示出壳源特征,U相对于Th富集,Zr、Hf异常不明显,Zr/Hf为37.16～39.23,略高于原始地幔值(36.27；Weaver,1991),Nb/Ta为18.66～20.27,均高于原始地幔比值(17.5),暗示脉岩岩浆来源具明显的幔源特征(Sun and McDonough, 1989),综合表明成矿后闪长玢岩,具有壳幔混源的特点。相对于成矿前闪长玢岩,成矿后闪长玢岩更富集P,说明其可能包含更多的副矿物磷灰石。
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图 8 微量元素原始地幔标准化蛛网图(a)和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(b)(标准值据Sun and Mcdonough, 1989) Fig. 8 Primitive mantle-normalized element spider diagram(a)and chondrite-normalized REE distribution patterns(b)(primitive mantle values and chondrite values after Sun and Mcdonough, 1989) |
稀土元素测试结果表明(表 3),成矿前闪长玢岩ΣREE为143.34×10-6～157.82×10-6,表明稀土元素总量较高。LREE/HREE为6.87～7.12,平均为7.02,(La/Yb)N为6.38～7.73,平均为7.09,比值相对较高,说明轻重稀土分馏明显。δEu为0.90～0.97,平均为0.94,负异常不明显,表明斜长石未发生明显的分离结晶作用；成矿后闪长玢岩ΣREE为235.36×10-6～249.74×10-6,表明稀土元素总量较高。LREE/HREE为15.15～16.70,平均为15.96,(La/Yb)N为19.67～25.23,平均为22.61,比值相对较高,说明轻重稀土分馏明显。δEu为0.99～1.08,平均为1.04,正异常不明显,表明斜长石未发生明显的分离结晶作用；
从球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线看(图 8b),无论是成矿前闪长玢岩(LJ5-2、LJ5-3、LJ5-4),还是成矿后闪长玢岩(LW3-19、LW3-20、LW3-21),样品曲线均呈现出轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾配分型式,而且曲线分布趋势一致。这种特点明显不同于幔源岩石,说明闪长玢岩的岩浆来源并非正常的原始地幔或亏损地幔。
4 讨 论 4.1 闪长玢岩时代与岩石成因七家金矿成矿前闪长玢岩锆石U-Pb年龄为166.3±3.4 Ma,属于晚侏罗世；成矿后闪长玢岩锆石U-Pb年龄为128.6±4.5 Ma,属于早白垩世。结合华北克拉通北缘其他金矿床脉岩(或岩体)的年龄数据对比,例如： 孙珍军(2013)在辽宁二道沟金矿床中,测得早白垩世闪长玢岩的SHRIMP U-Pb年龄为126±1 Ma,花岗闪长斑岩的K-Ar法年龄为127.9 Ma,苗来成等(2003)测得侏罗纪娄上辉石石英闪长岩的SHRIMP U-Pb年龄为161±1 Ma；侯万荣(2011)在金厂沟梁金矿中,对金厂沟梁一采区与58号脉相互穿插的黑云粗安岩脉进行测试,所得LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄为131.7±1.1 Ma,苗来成等(2003)测得西对面沟花岗闪长岩及花岗斑岩脉的SHRIMP U-Pb年龄为126±1 Ma,在奈林沟金矿床中,赋矿围岩安山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为125.54±0.87 Ma。这些数据都与七家金矿闪长玢岩年龄相接近,揭示区域上在晚侏罗世和早白垩世确实存在两期规模较大的岩浆活动。苗来成等(2003)则认为在该区域自中生代以来至少经历3次构造—岩浆作用： 第一次以西台子二长花岗岩为代表,发生在早三叠纪(约220 Ma)；第二次以娄上含辉石石英闪长岩在中晚侏罗世(约160 Ma)的侵位为表现形式；第三次则以西对面沟花岗闪长岩及闪长玢岩脉在早白垩世(约128 Ma)的侵位为标志。
成矿前、成矿后闪长玢岩在主量元素上均显示准铝质,高钾钙碱性岩石系列的地球化学性质；在微量元素上,二者均富集轻稀土元素、大离子亲石元素(Rb、K)和活泼的不相容元素(U、Pb),相对亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)。主微量元素均显示出岛弧岩浆岩的地球化学属性。
在Sr/Y-Y图解上成矿前、成矿后闪长玢岩均落入典型的岛弧区域(图 9a),La/Yb-La图解(图 9b)显示出二者均为部分熔融作用的产物。成矿前闪长玢岩δEu的变化范围为0.9～0.97,平均为0.94,(La/Yb)N的变化范围在6.38～7.73,平均值为7.09；成矿后闪长玢岩δEu的变化范围为0.99～1.08,平均为1.04,(La/Yb)N的变化范围在19.67～25.23,平均值为22.61。表明二者均与壳幔型花岗岩地球化学特征相似。在(La/Yb)N-δEu变异图上,闪长玢岩样品均落入壳—幔型花岗岩范围内(图 10),说明二者岩浆均来自深部。
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图 9 七家金矿闪长玢岩Sr/Y-Y(a; 底图据Defant and Drummond MS,1990)、La/Yb-La(b)图解 Fig. 9 Diagrams of Sr/Y-Y(a; after Defant and Drummond, 1990)and La/Yb-La(b)for diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
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图 10 七家金矿闪长玢岩(La/Yb)N-δEu变异图 Fig. 10 (La/Yb)N-δEu diagram for diorite porphyrites in Qijia gold deposit |
七家金成矿前、成矿后矿闪长玢岩微量元素特征表明,大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE)相对富集,而高场强元素(HFSE)和重稀土元素(HREE)相对亏损(图 8a、 图 8b),显示出地壳混染的特征(Jahn et al., 1999),极度富集Pb而亏损Nb、Ta(图 8a)则表明二者具有大陆下地壳的性质(高山等,2009；牛耀龄,2010)。
Nb和Ta,Zr和Hf这两对元素由于具有相近的离子半径和电负性(Jochumet et al., 1989)而具有相似的地球化学性质,因此Nb/Ta和Zr/Hf比值很难随着分离结晶和部分熔融等岩浆过程而发生改变,可以反映源区的性质。七家金矿成矿前闪长玢岩的Nb/Ta比值为11.80～12.78,介于大陆地壳的范围内(Nb/Ta=10～14),明显低于原始地幔值(Nb/Ta=17.5)(Weaver,1991),暗示其主要形成于下地壳部分熔融作用,可能有少量的地幔组分加入；成矿后闪长玢岩Nb/Ta比值为18.66～20.27,略高于原始地幔值的17.5(Weaver,1991),Zr/Hf比值为37.16～39.23,略高于原始地幔值的36.27(Weaver,1991),两个值都而分别远大于大陆地壳值11和33(Taylor and Mclennan, 1985),暗示脉岩岩浆来源具明显的幔源特征(Sun and McDonough, 1989),反映出的是受到富集流体交代的地幔源区的特点。
闪长玢岩岩浆在源区可能受到俯冲流体的交代作用。因为这种来自大洋地壳或大洋沉积物的俯冲流体以富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE)而亏损高场强元素(HFSE)为特征(MacDonald et al., 2000)。同时,研究表明相对于Th而言,U更易于从俯冲板片迁移到地幔楔而相对富集(Ayers,1998),这种特征在成矿后闪长玢岩中有所体现(图 8a)。因此,七家金矿成矿后闪长玢岩可能起源于俯冲流体交代的地幔楔熔融岩浆,在其演化侵位过程中伴有地壳物质的混染。
在Batchelor and Bowden(1985)和Pearce(1984)的微量元素Rb-(Y+Nb)、Nb-Y、Ta-Yb和Rb-(Yb+Ta)构造环境判别图解上(图 11),数据点均的落入岛弧火山岩源区,说明二者皆形成于岛弧或活动大陆边缘的构造环境。由于中国东部燕山期岩浆活动与古太平洋板块的向西俯冲有关(吴利仁,1985；Jahn et al., 1990；Lapierre et al., 1997；周新民,2000),因此七家金矿成矿前、成矿后闪长玢岩的形成均与太平洋板块向欧亚板块的西向俯冲有密切联系。
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图 11 七家金矿闪长玢岩Rb-(Yb+Ta)、Rb-(Y+Nb)、Nb-Y和Ta-Yb图解(据Pearce et al., 1984) Fig. 11 Diagrams of Rb-(Yb+Ta),Rb-(Y+Nb),Nb-Y and Ta-Yb for diorite porphyrites in Qijia gold deposit(after Pearce et al., 1984) |
综上所述,七家金矿成矿前闪长玢岩的大致形成过程是： 太平洋板块的西向俯冲作用致使岩石圈拆沉,引发下地壳部分熔融形成岩浆,岩浆上涌并冷凝结晶。
成矿后闪长玢岩的大致形成过程是： 在太平洋板块的西向俯冲作用下,由大洋地壳和大洋沉积物组成的俯冲板片持续向我国东北部的欧亚板块俯冲,在俯冲带相对高温高压环境下,俯冲板片中的流体被挤出,地幔楔受挤出流体的交代作用而熔融形成深部岩浆,板片的继续俯冲造成岩石圈拆沉、减薄或板片折返,从而引起深部岩浆上升侵位。由于在其演化侵位的过程中持续伴有壳源物质的加入,使成矿后闪长玢岩具有壳幔混源的特点。
4.2 成矿时代及动力学背景显然,七家金矿矿床形成时代被限制在128.6±4.5 Ma～166.3±3.4 Ma之间(即晚侏罗世—早白垩世之间)。而构造位置同样处于华北克拉通北缘的其他金矿床,例如金厂沟梁金矿,主成矿期为131 Ma左右(侯万荣等,2011；孙珍军,2013),二道沟金矿矿化主要在131 Ma(孙珍军,2013),安家营子金矿床成矿时代可以限定在132～126 Ma(李永刚等,2003)。可见华北克拉通北缘在早白垩世存在一期规模较大的金成矿事件。
陈军强等(2005)对金厂沟梁金矿区暗色脉岩的成因和意义进行细致的研究,研究结果表明细晶闪长岩—石英闪长岩的岩浆源于富集地幔或洋壳俯冲脱水交代的下地壳,在地壳增厚过程中产生并就位；闪长玢岩—英安斑岩类的岩浆就位相对晚,来源具有上地壳性质或被地壳物质强烈混染,在地壳减薄过程中形成,并指出金厂沟梁金矿形成的地球动力学背景是在地壳挤压增厚转化为伸展减薄过程。从区域构造演化来看,华北克拉通北缘表现出230～210 Ma和180(170)～160(150)Ma两期挤压构造,然后在130～110 Ma实现构造格局转变,总体上是由挤压构造体制转化为伸展构造体制,由东西向转变为北北东向的盆岭构造格局,晚侏罗世后时期则呈现出北东—北北东向盆地与“活动”断隆相间(翟明国等,2004),而七家金矿所在的北东向努鲁儿虎隆起即代表着具有伸展性质的盆地与断隆相间的环境(图 1a)。毛景文等(2005)认为在163～136 Ma期间,可能是地球动力学调整的整个过程,而本次研究所获得的成矿前、成矿后闪长玢岩年龄也与这两个节点大致吻合。
综上所述,并结合成矿前后闪长玢岩成岩时代、岩石成因及区域构造演化,我们认为七家金矿的形成与太平洋板块的西向俯冲密切相关,矿床在地壳由挤压增厚向伸展减薄的转换过程中形成。这个过程是一个具有典型意义的陆内构造运动,是中国陆块在侏罗纪中晚期,与西部的特提斯洋闭合、北部的西伯利亚与中国陆块的碰撞,以及东部的古太平洋或特提斯洋闭合共同作用下,在周圈挤压后应力松弛,引发并在晚侏罗世—早白垩世达到高潮的深部地幔大规模隆起和地壳大规模伸展运动(翟明国等,2004)。受华北东部中生代构造体制转折的影响,七家金矿矿区内燕山期岩浆岩十分发育,北西向构造活动频繁,为金矿的形成提供了丰富的成矿热液和充足的蕴矿空间,结合本区西部的撰山子金矿、南部的金厂沟梁金矿及二道沟金矿等大中型金矿床分析得出,本区是金成矿有利地段,七家金矿具有较大的成矿潜力。
5 结 论通过对内蒙古敖汉旗七家金矿闪长玢岩锆石U-Pb年代学和地球化学的研究,得到以下结论：
(1)内蒙古敖汉旗七家金矿成矿前闪长玢岩加权平均年龄为166.3±3.4 Ma,成矿后闪长玢岩加权平均年龄为128.6±4.5 Ma,均代表岩浆结晶年龄。
(2)主量元素地球化学特征显示,七家金矿成矿前、成矿后闪长玢岩均为高钾钙碱性、准铝质系列,微量元素及稀土元素地球化学特征显示,它们均富集轻稀土元素、大离子亲石元素(Rb、K)和不相容元素(Th、U、Pb),明显亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Ti),且δEu异常不明显,显示出岛弧岩浆岩的地球化学性质。成矿前闪长玢岩的大致形成过程是： 太平洋板块的西向俯冲作用致使岩石圈拆沉,并引发下地壳部分熔融形成岩浆,岩浆上涌并冷凝结晶；成矿后闪长玢岩的大致形成过程是： 在太平洋板块的西向俯冲作用下,由大洋地壳和大洋沉积物组成的俯冲板片持续向我国东北部的欧亚板块俯冲,在俯冲带相对高温高压环境下,俯冲板片中的流体被挤出,地幔楔受挤出流体的交代作用而熔融形成深部岩浆,板片的继续俯冲造成岩石圈拆沉、减薄或板片折返,从而引起深部岩浆上升侵位。
(3)七家金矿矿床形成时代在166.3±3.4 Ma～128.6±4.5 Ma,即晚侏罗世—早白垩世之间,与太平洋板块的西向俯冲密切相关,矿床在地壳由挤压增厚向伸展减薄的转换过程中形成。
致谢 敖汉旗龙武矿业有限责任公司和敖汉旗国土资源局在本次野外工作中给予我们热情的协助。中国科学院地质与地球物理研究所曾庆栋研究员对本文提出了宝贵的修改意见。匿名审稿人为本文提出了建设性的修改意见和建议,对本文质量的提升起到了重要作用。笔者在此对上述单位和个人表示衷心感谢!
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