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1 第 39 卷第 2 期 2017 年 3 月 地球科学与环境学报 JournalofEarhScenceandEnvronmen Vol 39 No 2 Mar.2017 文章编号 :1672G6561(2017)02G0161G14 投稿网址 : hp://jee.chd.edu.cn/ 摘 辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 聂世嘉, 杨言辰, 韩世炯, 张 琳, 王凤博 ( 吉林大学地球科学学院, 吉林长春 ) 要 : 排山楼金矿床是华北克拉通北缘东段赤峰 朝阳 阜新金矿成矿带中的韧性剪切带型金 矿, 矿体主要赋存于 EW 向韧性剪切带的太古宙变质岩中. 选择控矿韧性剪切带北部的黑云母花 岗岩为研究对象, 对其进行了全岩主量 微量元素地球化学特征分析及 LAGGMS 锆石 UGPb 定 年研究, 探讨其成因类型 形成时代和构造背景. 地球化学特征表明, 岩石属于 I 型高钾钙碱性 准 铝质 弱过铝质花岗岩, 富集轻稀土元素及大离子亲石元素, 呈弱的负 Eu 异常, 亏损高场强元素, 具有活动大陆边缘岩浆岩的地球化学亲缘性. 锆石 UGPb 定年结果显示, 黑云母花岗岩侵入时代 为早白垩世燕山期 ((121.8±1.1)Ma). 通过野外观察黑云母花岗岩与控矿韧性剪切带之间的接 触关系, 对比岩矿间微量元素 同位素特征, 结合华北克拉通区域构造演化, 认为排山楼金矿床形成 于岩石圈伸展的构造背景之下, 成矿时代为早白垩世晚期, 是韧性剪切作用导致矿源层成矿元素发 生活化 迁移 富集的产物. 关键词 : 黑云母花岗岩 ;I 型花岗岩 ; 岩石地球化学 ; 锆石 UGPb 年龄 ; 成矿时代 ; 金矿 ; 华北克拉通 中图分类号 :P ;P 文献标志码 :A FormaonAgeandGeologcalSgnfcanceofBoeGrane npahanlouaudepooflaonng, Chna NIEShGja,YANG YanGchen,HANShGjong,ZHANG Ln,WANGFengGbo (ColegeofEarhScence,JlnUnvery,Changchun130061,Jln,Chna) Abrac:Pahanlou Audepo,whchlocaednChfengGChaoyangGFuxngold mealogenc bel,heeaernegmenofnorhernperpheryofnorh ChnaCraon,duclehearbelG hoed.theorebody manlyhoedn Archean meamorphcrockofewgrendngducle hearbel.theboegraneoucroppednhenorhoforegconrolngduclehearbelwa akenahereearchobjec;hegeochemcalcharacercofwholegrock majorandraceelemen wereanalyzed;laggmszrcon UGPbagewameaured;andheperogene,formaonageand econcengweredcued.theboegranebelongoigypegranewhhghgkcalcgalkalne andquagalumnougweakperalumnou,hownghecharacercof mnornegaveeuanomaly, enrchmenoflghrareearhelemenandlargeonlhophleelemen,andloofhghfeldrengh elemen;hu,herockhavegeochemcalafnyofacveconnenalmargnmagmacrock.lagg MSzrconUGPbage(121.8±1.1)Ma,ohaheboegraneemplaceddurngEarlyCreaceou Yanhanan.BaedonheobervaonofconacrelaonhpbeweenboegraneandoreGconrolng 收稿日期 :2016G12G29 基金项目 : 中国地质调查局地质调查项目 ( ) 作者简介 : 聂世嘉 (1995G), 男, 山东德州人, 理学硕士研究生,EGmal:nehja@foxmal.com. 通讯作者 : 杨言辰 (1965G), 男, 河南伊川人, 教授, 博士研究生导师, 理学博士,EGmal:yyc@jlu.edu.cn.

2 162 地球科学与环境学报 2017 年 duclehearbel,herelaonhpofraceelemenandoopecharacercbeweenboegraneand goldorewaconraed.combnedwhheeconcevoluonnnorhchnacaron,ndcaedha PahanlouAudepoformedn Early Creaceoubyhebackgroundofheregonalexenonal econmandlhopherehnnngproce,andhemneralogenecepochlaeearlycreaceou.in general,pahanlouaudepoheproducofheacvaon,mgraonandenrchmenofourcebed byduclehearng. Keyword:boegrane;IGypegrane;perogeochemry;zrconUGPbage;oreGformngage; Audepo;NorhChnaCraon 0 引言 华北克拉通北缘是中国第三大金成矿省, 是滨西太平洋构造成矿域的重要组成部分. 华北克拉通 [1] 在中生代经历了从陆壳加厚到岩石圈破坏事件, 其北缘广泛发育燕山期构造岩浆活动, 该期岩浆活动为赤峰 阜新一带金成矿提供了有利的地质条件. 到目前为止, 区内发现红花沟 安家营子 烧锅营子 金厂沟梁 小塔子沟 东五家子等超过 10 处 [2G8] 大 中型岩浆 G 热液型金矿床. 排山楼金矿床位于辽宁省阜新市, 产于太古宙变质岩区, 矿体赋存于近 EW 向排山楼 侯其营子韧性剪切带内, 是中国 [9G11] 典型的韧性剪切带型金矿床. 曲亚军等对该矿床的矿质来源 成矿年代 矿床成因等进行了研 [12G15] 究. 关于该矿床成矿的研究观点可分为两类 : 一部分学者认为成矿与 EW 向韧性剪切带有 [9,16] 关, 并通过对金矿石中石英脉进行 40 ArG 39 Ar 测 [17] 年, 认为金矿化发生在 2100 Ma 左右的吕梁期 ; 而另一部分学者认为成矿与中生代华北克拉通构造活动有关, 基于对矿化糜棱岩中的黑云母进行 40 ArG 39 [16] Ar 测年及对控矿韧性剪切带中的脉岩进行锆 [18] 石 UGPb 测年, 认为金矿化主要发生在 124 Ma 左右的燕山期. 本文基于野外地质观察和样品测试数据, 对排山楼矿区北部分布的燕山期黑云母花岗岩株开展较系统的岩石地球化学和精细的锆石年代学研究, 讨论岩石的构造背景及其与金矿化的关系, 进一步完善对排山楼金矿床形成机制的认识. 1 区域成矿背景与地质特征 1.1 区域成矿背景排山楼金矿床位于辽宁西部, 地处华北克拉通北缘的燕山构造带东段 赤峰 阜新金成矿带东部. 而赤峰 阜新金成矿带北部以赤峰 开源断裂为界, 与兴蒙造山带相接, 东部与郯城 庐江断裂接壤 ( 图 1). 本区先后经历了前寒武纪克拉通基底形成 古生代古亚洲洋与华北克拉通碰撞 中生代华北克拉通的破坏与重建等时期. 地层主要为太古代建平群及侏罗系 白垩系火山 G 沉积岩系. 区域岩浆活动较为强烈, 发育有古太古代以及燕山期两个期次, 尤以 [19] 燕山期岩浆活动普遍强烈. 古太古代侵入岩广泛出露于研究区东南侧, 主要岩性为二长花岗岩及糜棱岩化二长花岗岩 ; 燕山期侵入岩岩石类型主要有二长花岗岩 ( 锆石 UGPb 年龄为 (128±1 3)Ma [14] ) 和花岗闪长岩. 区内金矿多发育于太古宙基底之上, 与白垩 [20] 世燕山期侵入岩关系密切. 区域构造以晚古生代 早中生代板块碰撞形成的 EW 向深大断裂及晚中生代区域岩石圈伸展拆离背景下产生的 NE 向变质核杂岩为主. 韧性剪切构造发育, 区域性大巴 后三角山韧性剪切带从区内通过, 排山楼金矿床即位于大巴 后三角山韧性剪切带与 EW 向排山楼 侯其营子韧性剪切带的 [21G22] 交汇部位, 南部紧邻医巫闾山变质核杂岩. 1.2 矿区地质特征排山楼矿区出露地层为太古代建平群大营子组和中元古界长城系. 大营子组为变质岩, 在整个矿区广泛分布, 主要岩性有黑云斜长片麻岩 斜长片麻岩以及白云质大理岩夹层, 在矿区东部受韧性剪切带影响发育带状糜棱岩化, 金矿亦赋存于此层. 长城系地层主要出露于矿区西北部及东南部, 为一套陆源原岩和内源碳酸盐建造, 主要岩性为石英砂岩和白云岩 ; 因受 NE 向韧性剪切作用的改造, 长城系碳酸盐地层发育不同程度的糜棱岩化. 从区域上看, 大营子组变质岩地层中 Au 丰度最高, 推测其为 [12] 矿区内金矿的矿源层. 矿区内发育有近 EW 向和 NE 向两组韧性剪切带 : 前者分布于矿区中部和南部, 分别为东沟 马家荒韧性剪切带 北山韧性剪切带 上两家子韧性剪切带 ; 后者分布于矿区西部, 为靳家店 排山楼韧性剪切带. 排山楼金矿床即赋存于近 EW 向东沟 马家荒韧性剪切带中 ( 图 2). 根据野外观察, 近 EW 向韧

3 第２期 聂世嘉,等:辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 Ⅰ 为红花沟金矿集区;Ⅱ 为安家营子金矿集区;Ⅲ 为金厂沟梁金矿集区;① 为医巫闾山变质核杂岩;② 为喀喇沁变质核杂岩; 图件引自文献[ ２３] 图 １ 辽宁排山楼金矿床大地构造位置 F １ Te c on clo c a on Mapo fpa han l ouaudepo nl a on ng g 图件引自文献[ ２４] 图 ２ 排山楼金矿床地质图 F ２ Ge o l o c a lsk e ch Mapo fpa han l ouaudepo g g １６３

4 １６４ 地 球 科 学 与 环 境 学 报 ２０１７ 年 性剪切带形成时间应早于 NE 向韧性剪切带. 糜棱岩型两种.矿物主要为黄铁矿 自然金,次有黄 向东延伸的晚太古 代 二 长 花 岗 岩 西 部 的 海 西 期 花 金属硫化物总量的 ９５ 左 右.在 矿 石 化 学 组 分 上, 矿区 内 侵 入 岩 主 要 分 为 ３ 个 期 次,分 别 为 中 部 岗岩及北部的燕山 期 黑 云 母 花 岗 岩 和 二 长 花 岗 岩. 其中,年龄为 １２８ Ma 的 二 长 花 岗 岩 本 身 发 育 了 金 矿化( Au 品位为 １ ５ １０ ),本次研究的岩体为 ６ [ １４] 排山楼黑云母花岗岩,其出露于矿区北侧,呈 NE 向 铜矿 磁黄铁矿 钛铁矿 磁铁矿等.其中,黄铁矿占 Au 品位一般为( １~３) １０ ６,平 均 为 １ ５９ １０ ６, 矿石金矿物以自然 金 为 主,另 有 少 量 金 以 碲 化 物 方 式产出,如碲金矿. 舌状展布,在地表与矿体未见接触,但于深部切穿矿 ２ 样品采集与分析方法 １ ３ 矿床地质特征 排山楼 金 矿 床 产 于 近 EW 向 东 沟 马 家 荒 韧 PSL Ｇ １９ 采自排山楼金矿床北部黑云母花岗岩,样品 PSL Ｇ ９ PSL Ｇ １６ 采 自 井 下. 用 于 进 行 LAＧ ＧMS 体所在的糜棱岩带(图 ３). 性剪切带中,韧 性 剪 切 带 即 为 其 控 矿 构 造. 矿 体 产 在向西北侧伏的矿 化 带 相 对 厚 大 部 位 内,但 在 矿 化 带内不连续.矿体围岩为白云质糜棱岩和斜长质糜 棱岩.围岩蚀变 带 以 矿 体 为 中 心 向 外 依 次 为 黄 铁Ｇ 绢英岩化带 碳 酸 盐 化 带 和 绿 泥 石 化 带. 与 成 矿 关 系密切的蚀变带为黄铁Ｇ绢英岩化带和碳酸盐化带, 矿体与蚀变带之间没有明显的边界. 该矿床目前已控制矿体 ３８ 条;矿体均产于同一 韧性剪切带内.矿石按自然类型分为氧化矿石和原 生矿石两 类. 氧 化 矿 石 分 布 在 近 地 表 １０ m 左 右; 原生矿石分为蚀变长英质糜棱岩型和蚀变黑云斜长 本 次 研 究 岩 石 样 品 PSL Ｇ ５ PSLＧ ６ PSLＧ １０ 锆石 UＧPb 定 年 的 黑 云 母 花 岗 岩 样 品 编 号 为 PSLＧ ５.该样品呈灰白 色 不 等 粒 花 岗 结 构 块 状 构 造,主 要矿物成分 为 石 英 (体 积 分 数 为 ３０ ) 钾 长 石 (正 长石 条 纹 长 石 )( ３５ ) 斜 长 石 ( ２５ )和 黑 云 母 ( ５ ~１０ )等(图 ４). 排山 楼 金 矿 床 黑 云 母 花 岗 岩 样 品 的 主 量 微 量 元素及稀土元素分析测试由澳实分析检测(广州)有 限公司完成. 主 量 元 素 含 量 采 用 X 射 线 荧 光 光 谱 法( XRF)测 定,分 析 误 差 小 于 １ ;稀 土 微 量 元 素 含量采用等离子体质谱法( ＧMS)测定,分析误差 小于 ５. 图 ３ 排山楼金矿床 ３１ 号勘探线剖面 F ３ S e c on Mapo fno ３１Exp l o r a onl n e npa han l ouaudepo g

5 第２期 聂世嘉,等:辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 １６５ 图 ４ 黑云母花岗岩显微照片 F ４ Pho om c r o r aph o fb o egr an e g g 进行定年的岩石样品粉碎及锆石挑选工作在河 北省区域地质矿产调查研究所实验室进行.锆石样 靶的制作,对样靶 中 的 锆 石 进 行 透 射 反 射 阴 极 发 光图 像 采 集 以 及 LAＧ ＧMS 锆 石 UＧPb 定 年 均 在 中国地质调查局天津地质调查中心同位素实验室完 成.利用 １９３nm 激 光 器 对 锆 石 进 行 剥 蚀 取 样,激 光束直径为 ５０μm,信号采集时间为 ６０(有 ２０为 空白 的 测 定 ). 激 光 剥 蚀 物 质 用 氦 气 为 载 气 送 入 Nep une型 等 离 子 质 普 仪 ( LAＧ ＧMS)进 行 锆 石 UＧPb 定年.锆石 UＧPb 年 龄 计 算 采 用 国 际 标 准 锆 石 TEMORA(年 龄 为 ４１６ ８ Ma)作 为 外 标,采 用 ＧMSDa aca l程 序 和 I SOPLOT 程 序 进 行 数 据 处理. ３ 结果分析 量之间的负相关性均体现了黑云母花岗岩具有 I型 花岗岩的成因特点. ３ ２ 稀土 微量元素特征 排山楼金矿床黑云母花岗岩稀土元素总含量 (( ２３ ８１~２５５ １６) １０ ６,平均为 １２１ ６ １０ ６ )较 低,轻稀土元素相对富集,重稀土元素亏损严重且分 异不明显( wlree/whree 值为 １４ ３６~３５ ５０),中稀土 元素( Dy Ho Er)相 对 亏 损,轻 重 稀 土 元 素 分 馏 强 烈( w( La)N/w( Yb) ０ ６８~６９ ９６),表 现 出 N 值为１ 弱的负 Eu 异 常 ( ０ ７６~０ ８６)(表 １).在 球 粒 陨 石 标准化稀土元素配 分 模 式 上,样 品 表 现 为 轻 稀 土 元 素右倾较陡,重稀土元素右倾较缓,中稀土元素部分 有明显下凹[图 ６( a)].一般认为 Eu 倾向于进入结 晶的斜长石中,因 此, Eu 亏 损 表 明 在 岩 浆 演 化 过 程 中发生过斜长石的结晶分离或在部分熔融过程中有 ３ １ 主量元素特征 排山 楼 金 矿 床 黑 云 母 花 岗 岩 富 S, S O２ 含 量 斜长石残留在源区.重稀土元素亏损则暗示源区可 入岩 TAS 图 解 上,除 １ 个 样 品 落 入 石 英 二 长 岩 区 含量和配分模式与 金 矿 石 较 吻 合,而 轻 稀 土 元 素 含 钾长石和斜长石的 相 对 含 量 及 暗 色 矿 物 含 量,将 其 元素 与 金 矿 石 含 量 基 本 相 近,较 样 品 PSLＧ ５ PSLＧ ６ (质量分数,下 同)为 ６６ １ ~７４ ３ (表 １). 在 侵 能有石榴石存在. 从图 ６( a)可以看出,黑 云 母 花 岗 岩 重 稀 土 元 素 外,其余均落 入 花 岗 岩 区 域 内 [图 ５( a)];结 合 镜 下 量则发 生 明 显 分 化. 样 品 PSLＧ １０ PSL Ｇ １９ 轻 稀 土 定名为黑云 母 二 长 花 岗 岩.Na２O K２O 含 量 较 高, 轻稀土元素含量有 明 显 增 加,不 排 除 其 与 金 矿 石 的 /w (K２O)值 为 ０ 均大 于 ４,w (Na２O) ９２３~ １ ０３０,里特曼指 数 为 ２ ４４~３ ２５,低 于 ３ ３０,岩 石 为钙碱性 系 列. 在 S O２ＧK２O 图 解 上,样 品 亦 落 入 高钾钙碱性岩 石 系 列 [图 ５( b)]. 样 品 贫 铝 ( Al２O３ 含量为 １３ ４０ ~１ ３５ ), A/CNK 值 为 ０ ９５３~ １ ０３０,介于准铝 质 和 过 铝 质 之 间,属 准 铝 质 弱 过 铝质岩石系 列 [图 ５( c)].在 S O２ＧZr 图 解 上,样 品 落入I型 花 岗 岩 区 域 [图 ５( d)]. 此 外,Na２O 含 量 高于 ３ ２, A/CNK 值低于 １ １ 以及 P２O５ S O２ 含 形成或有部分联系. 从图 ６( b)可以看出,黑云母花岗岩富集 大 离 子 亲石元素( Rb K)和 部 分 元 素 化 学 性 质 活 泼 的 高 场 强元素( Th U),相 对 亏 损 高 场 强 元 素 Nb Ta T P, Sr Yb 含量较低,这 表 明 黑 云 母 花 岗 岩 在 微 量 元 素地球化学特征上与活动大陆边缘岩浆岩具有亲缘 性.样品中 K Rb Th 富集的特点 说 明 岩 浆 在 上 升 过程中 受 地 壳 物 质 混 染,而 Nb Ta T亏 损 说 明 岩 浆受到地壳物质混染或岩浆源区残留金红石和钛铁

6 166 地球科学与环境学报 2017 年 表 1 黑云母花岗岩主量 微量和稀土元素分析结果 Tab.1 AnalyReulofMajor,TraceandRareEarhElemenofBoeGrane 岩 ( 矿 ) 石类型 黑云母花岗岩 矿化斜长糜棱岩 ( 金矿石 ) 样品编号 PSLG5 PSLG6 PSLG10 PSLG19 PSLG9 PSLG16 w(so2)/% w(al2o3)/% w(cao)/% w(fe2o3)/% w(k2o)/% w(mgo)/% w(mno)/% w(na2o)/% w(p2o5)/% w(to2)/% 烧失量 /% w oal /% A/CNK 值 里特曼指数 w(au)/ w(la)/ w(ce)/ w(pr)/ w(nd)/ w(sm)/ w(eu)/ w(gd)/ w(tb)/ w(dy)/ w(ho)/ w(er)/ w(tm)/ w(yb)/ w(lu)/ w(y)/ w(rb)/ w(ba)/ w(th)/ w(u)/ w(ta)/ w(nb)/ w(ce)/ w(sr)/ w(nd)/ w(zr)/ w(hf)/ w(sm)/ wree/ wlree/ whree/ wlree/whree w(la) N /w(yb) N Eu 异常 Ce 异常 注 :w( ) 为元素或化合物含量 ;w oal 为主量元素总含量 ;w REE 为稀土元素总含量 ;w LREE 为轻稀土元素总含量 ;whree 为重稀土元素总含 量 ;w( ) N 为元素含量球粒陨石标准化后的值.

7 第 2 期 聂世嘉, 等 : 辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 167 图 5 黑云母花岗岩 TAS 图解 SO2GK2O 图解 A/CNKGA/NK 图解和 SO2GZr 图解 Fg.5 DagramofTAS,SO2GK2O,A/CNKGA/NKandSO2GZrofBoeGrane w 为样品含量 ;w c 为球粒陨石含量 ;w p 为原始地幔含量 ; 球粒陨石标准化和原始地幔标准化数据引自文献 [25]; 同一图中相同线条对应不同样品图 6 黑云母花岗岩和金矿石球粒陨石标准化稀土元素配分模式和原始地幔标准化微量元素蛛网图 Fg.6 ChondreGnormalzedREEPaernandPrmveManleGnormalzedTraceElemenSpderDagramof BoeGraneandGoldOre

8 １６８ 地 球 科 学 矿等富 Nb Ta T的矿物.以上微量元素特征均暗 示了地壳物质在排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩过 程中起到不可忽视的作用. ３ ３ LAＧ ＧMS 锆石 UＧPb 年龄 排山楼金矿床黑云母花岗岩中锆石粒度为 １ ０ ０~ ３００μm,绝大多数为半自形长柱状或粒状,可见清晰 的岩浆震荡 生 长 环 带,其 锆 石 阴 极 发 光 图 像 见 图 ７. １７ 个分析点 LAＧ ＧMS 锆石 UＧPb 年 龄 数 据 有 较 与 环 境 学 报 ２０１７ 年 ２０６ ２３８ / 好的谐和性(表 ２). 样 品 Pb) U)表 面 年 /w (U)值 为 ０ 龄为 １１８~１２５ Ma, w( Th) ４８１９~ [ ] １ ０２１１,大于０ ４,锆石为典型岩浆成因 ２６Ｇ２８.黑云 母花岗 岩 １７ 个 分 析 点 落 入 谐 和 曲 线 上 及 其 附 近 ２０６ ２３８ [图 ８( / a)];锆石 Pb) U)加 权 平 均 年 龄 为 ( １２１ ８±１ １)Ma,平 均 标 准 权 重 偏 差 (MSWD)为 ３ １[图 ８( b)],该 年 龄 代 表 黑 云 母 花 岗 岩 的 冷 却 结 晶年龄,属早白垩世燕山晚期. 锆石来自样品 PSL Ｇ ５ 图 ７ 黑云母花岗岩锆石阴极发光图像 F ７ CLIma e o fz r c on o fb o egr an e g g 表 ２ 黑云母花岗岩 LAＧ ＧMS 锆石 UＧPb 年龄分析结果 Tab ２ Ana l Re u l o flaｇ ＧMSZ r c onuｇpbag e o fb o egr an e y 分析点 １ /w( w( Th) U) ２０７ ２３５ ) / Pb) U ２０６ ２３８ ) / Pb) U ５３２６ １３８５± ００６９ ０１９１± ６３４２ ２ ３ ６７３１ ４ ６６２０ ５ ７１６９ ６ ５００１ ７ ７３４１ ８ ６１２７ ９ １ ０２１１ １０ ６５６９ １１ ５８４３ １２ ５５４２ １３ ４８１９ １４ ５９７９ １５ ５８５０ １６ ５８６２ １７ ５６２０ １３７５± ００４０ １３７１± ００７９ １２８２± ００４０ １３６２± ００４８ １２３９± ００６６ １３５０± ００５７ １２８２± ００６６ １２７６± ００５２ １２８５± ００７１ １３４９± ０１２７ １３８７± ００５４ １３８３± ００５８ １３７２± ００６４ １３２２± ００３４ １３５９± ００３０ １３２７± ００４６ ０１９０± ２０７ ２３５ ) ２０６ ２３８ ) / / Pb) U 年龄/Ma Pb) U 年龄/Ma ０１９０± ０１９１± ０１９４± ０１８７± ０１８７± ０１８８± ０１９１± ０１９１± １２１±１ １３０±８ １２２±１ １３２±７ １２２±４ １３０±５ １１９±６ １２９±５ １２２±６ １２２±５ １２３±７ ０１９２± １２９±１２ ０１９１± １３２±５ ０１９３± ０１９５± ０１９３± ０１８５± ０００１ ０１９６± / 注:误差类型为 １σ; ) )为不同元素同位素比值, )为元素的物质的量. ４ 讨 １３１±４ 论 ４ １ 岩石成因 排山楼金矿床黑云母 花 岗 岩 高 K( K２O 含 量 为 １３２±５ １３１±６ １２６±３ １２９±３ １２７±４ １２２±１ １２２±１ １２４±１ １２０±１ １１９±１ １２０±１ １２２±１ １２２±１ １２３±１ １２３±１ １２２±１ １２４±１ １２３±１ １１８±１ １２５±１ ４ ２０ ~４ ５９ ) 高 碱 ( w (K２O) w (Na２O)值 为 ８ ４６~８ ８８) 贫 Al( A/CNK 值 低 于 １ １),具 有 高 钾钙碱性岩石和 I型 花 岗 岩 的 地 球 化 学 特 征;稀 土 元素总含量较高,相 对 富 集 轻 稀 土 元 素,亏 损 中 重

9 第 2 期 聂世嘉, 等 : 辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 169 锆石来自样品 PSLG5 图 8 黑云母花岗岩锆石 UGPb 年龄谐和曲线及年龄分布 Fg.8 ZrconUGPbConcordaDagramandDrbuonofAgeofBoeGrane 稀土元素 ;w(nb)/w(ta) 值为 7 9~13 0( 平均为 11.3), 接近大陆地壳平均值 (11) [29], 低于地幔平均 值 (17 5) [28] ;K Rb Th U 等富集,Nb Sr P 等亏 损. 以上特征均暗示其与地壳物质的联系. 刘红涛等认为, 华北克拉通北缘的中生代花岗 岩类可划分为钙碱性和高钾钙碱性花岗岩 强过铝 质淡色花岗岩 高锶花岗岩 碱质 A 型花岗岩和碱 性花岗岩 5 个类型 [30]. 分布于冀东 辽西地区的 高钾钙碱性花岗岩岩石侵位时间从印支期延续至燕 山晚期 ; 主要岩石类型为碱长和二长花岗岩 ; 岩石地 球化学特征表现为富 K 贫 Na 低 Al; 岩石轻 重稀 土元素分馏强烈, 中稀土元素相对亏损, 大离子亲石 元素富集, 高场强元素亏损. 排山楼金矿床黑云母 花岗岩在分布位置 侵入时代 岩性特征等方面均与 高钾钙碱性花岗岩特征相吻合 ; 在岩石地球化学属 性方面, 除 Na2O 含量稍高于高钾钙碱性花岗岩之 外, 其余属性均与其有可比性, 因而可归于该类型花 岗岩. 王季亮等对高钾钙碱性花岗岩初始 Sr 同位 素比值和氧同位素组成进行研究, 认为下地壳物质 是华北克拉通中生代高钾钙碱性花岗岩成岩的主要 来源, 同时有明显的地幔物质参与该类型花岗岩的 形成 [31]. 综上所述, 排山楼金矿床黑云母花岗岩成 因应属于俯冲的地壳物质部分熔融, 并有地幔物质 参与. 4.2 成岩成矿时代 对于排山楼金矿床北部花岗岩体的成岩年龄, 孙守恪等对其中二长花岗岩进行 LAGGMS 锆石 UGPb 定年, 得到形成年龄为 (128.3±1.3)Ma [14]. 本次对黑云母花岗岩 LAGGMS 锆石 UGPb 定年, 获得 (121.8±1.1)Ma 的成岩年龄, 其略晚于二长 花岗岩年龄, 可看作处于同一时代岩浆活动的产物. 排山楼金矿床黑云母花岗岩岩体北临控矿韧性 剪切带, 岩体边部的岩枝侵入到赋矿糜棱岩带中 ( 图 3). 孙守恪等在矿井内直接观测到二长花岗岩 边部岩枝与矿体相互切穿, 且二长花岗岩本身发育 热液蚀变及金矿化 (Au 含量为 ) [14]. Zhang 等测得金矿石黄铁矿 Pb 同位素组成分别为 N ( 206 Pb)/N ( 204 Pb)=16 40~17 00,N( 207 Pb)/ N( 204 Pb)=15 21~15 37,N ( 208 Pb)/N( 204 Pb)= 36 69~37 38 [10,32]. 这一结果与斜长质围岩 (15.15~ ~15 27 和 35 61~38 45) 白云质围 岩 (17 73 ~ ~ 和 ~ 38 42) [10,32] 及二长花岗岩 (16 67~ ~ [14] 和 36 77~36 84) 的 Pb 同位素组成基本 一致, 暗示成矿物质与围岩 早白垩世花岗岩在物源 上的亲缘性, 即金矿化与围岩 早白垩世花岗岩均有 一定联系. 排山楼金矿床的矿化构造系统受韧性剪切带密 切控制, 但对于成矿时代, 主要分为两个观点 : 古元 古代和白垩纪. 对于古元古代成矿的观点, 李俊建 等认为金矿成因与 EW 向韧性剪切带相关, 对 EW 向韧性剪切带中的石英测得 (2105 2±10.4)Ma 的 40 ArG 39 Ar 年龄, 其成矿时代应在古元古代 [17], 曲亚 军等赞同此观点 [9,12,16] ; 对于白垩纪成矿的观点, 罗镇 宽等对成矿前后的岩脉进行 SHRIMP 锆石 UGPb 定 年, 得到其成矿时间为 124~126 Ma [13] ; 王荣湖等对 矿化阶段形成的钾长石进行 40 ArG 39 Ar 定年, 得出年 龄为 116~126 Ma, 矿床形成时间不早于 (126.70± 2 03)Ma [18] ;Zhang 等对含有与金矿成矿温度相同 的流体包裹体 NE 向韧性剪切带中的黑云母进行

10 170 地球科学与环境学报 2017 年 40 ArG 39 Ar 定年, 得出年龄为 (126 6±1 1)Ma, 并认 [10] 为金矿成矿与此年龄联系密切 ; 倪金龙等将排山楼金矿床韧性剪切带演化过程分为约 219 约 ~130 Ma 等 3 期,NE 向韧性剪切带形成时期为 120~130 Ma, 并认为 NE 向韧性剪切与拆离伸展运 [24] 动可能直接导致排山楼金矿床的形成 ; 除此之外, 孙守恪等认为金矿化主体形成于白垩纪 (120 [14] Ma 左右 ), 但可能有更早期次金矿化发生. 张晓晖等对 EW 向韧性剪切带中糜棱岩的含钾矿物进行测试, 获得韧性剪切带的 40 ArG 39 Ar 年龄为 (219±4)Ma [22]. 由于不确定李俊建等所取石英 [17] 与 EW 向韧性剪切带形成的先后关系, 所以这一年龄的准确性值得商榷. 张晓晖等所取样品的年龄 [22] 谱特征基本无扰动, 是一次构造事件的年龄, 因此,219Ma 更适合代表 EW 向韧性剪切带的形成年 [24] 龄. 基于此, 笔者认为古元古代成矿的观点仍需商榷. 支持燕山期成矿的学者所获得的年龄均接近黑云母花岗岩的形成时间 (121.8Ma), 而这一时期正与研究区所在的中国东部大规模构造热事件和华北 [3G5,23,33G35] 克拉通北缘的一系列金矿成矿时间相符, 岩石圈地壳的伸展减薄 区域韧性剪切构造的形成及深部岩浆上侵在这一时期尤为强烈. 综上所述, 本文更倾向于燕山期成矿的观点. 在宏观关系上, 控矿韧性剪切带的形成应早于黑云母花岗岩, 但由于几乎同时代的二长花岗岩发育金矿化, 暗示着在这一时期仍存在金矿化, 所以笔者推测金矿化主要发生在早白垩世晚期 ( 约 125 Ma), 但控矿韧性剪切带在更早时期已经形成, 并且不排除有更早期金的富集及矿化作用. 这一点亦与韧性剪切带型金矿成矿经历深部韧性变形 Au 活化 沿 [36G37] 韧性剪切带运移 成矿而产生滞后性的客观地 质过程相吻合. 4.3 成岩成矿构造环境 排山楼金矿床黑云母花岗岩主量 微量元素地 球化学特征均显示其符合活动大陆边缘花岗岩的地 球化学属性. 在 Yb+TaGRb 和 Y+NbGRb 构造环 境判别图解上, 样品落入火山弧花岗岩构造环境区 域 ( 图 9). 在花岗岩研究中,Sr Yb 含量是两个非常有意 义的地球化学指标. 张旗等按照 Sr Yb 含量 (Sr 为 ,Yb 为 ) 将花岗岩划分为 4 类 : 高 Sr 低 Yb 型 低 Sr 低 Yb 型 高 Sr 高 Yb 型 低 Sr 高 Yb 型 [38]. 其中, 低 Sr 低 Yb 型花岗岩 (Sr 含 量低于 ,Yb 低于 ) 地球化学特征 与排山楼金矿床黑云母花岗岩地球化学特征相吻 合, 主要表现在 Al2O3 含量为 13 40% ~15 35%, K2O 高于 4 2%,Sr 低于 ,Yb 低于 ,Y 低于 , 呈弱的负 Eu 异常, 轻稀土 元素富集, 重稀土元素亏损, 中稀土元素亏损强于重 稀土元素, 球粒陨石标准化稀土元素配分模式呈中 间下凹式. 一般来说, 花岗岩 Sr Yb 含量主要受花 岗岩熔融源区温压条件的控制, 因而由 Sr Yb 含量可 反推花岗岩源区条件.Xong 等研究表明, 低 Sr 低 Yb 型岩浆在 0 8~1 3GPa 和 700 ~800 的温压 条件下形成 [39], 相对应的形成深度在 40km 左右 [40]. 排山楼金矿床北部与黑云母花岗岩临近的二长 花岗岩因富 Sr( 含量为 (484~551) 10-6, 平均为 ) 高 w(sr)/w(y) 值 (66~77), 被认为 是加厚地壳 ( 厚度大于 50km) 的产物 [14]. 因此, 排山楼金矿床的地壳厚度在 121~128 Ma 从大于 图 9 黑云母花岗岩 Yb+TaGRb 和 Y+NbGRb 构造环境判别图解 Fg.9 TeconcEnvronmenDcrmnaonDagramofYb+TaGRbandY+NbGRbofBoeGrane

11 第 2 期 聂世嘉, 等 : 辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩成岩时代及地质意义 km 减薄至 40km 左右, 而这与该时期华北克拉 [41G46] 通北部处于从挤压到伸展的地壳减薄过程的 观点相符. 排山楼金矿床位于华北克拉通北缘. 晚三叠 世 晚侏罗世期间, 古亚洲洋闭合后华北克拉通北缘 受到强烈的的挤压变形, 岩石圈也因板块间的俯冲碰 撞而增厚 [47G48]. 早白垩世期间 (100~130 Ma), 华北 克拉通经历了由挤压到伸展的巨大转折 [49G50], 导致 加厚岩石圈拆沉减薄. 岩石圈拆沉引发软流圈物质 上涌, 与下地壳岩石发生混合作用形成大量岩浆, 产 生广泛的岩浆活动 ; 岩石圈伸展的高峰期, 大量深部 地壳的变质岩或侵入岩上升出露形成变质核杂岩, 区域伸展作用也为深部岩浆形成与侵位提供了必要 的通道与构造条件. 排山楼金矿床黑云母花岗岩及 其他早白垩世酸性侵入岩可看作岩石圈拆沉减薄过 程中的产物 ;EW 向韧性剪切带 医巫闾山变质核杂 岩的就位可看作岩石圈伸展过程中的产物 [51G55]. 综上所述, 排山楼金矿床的成矿机制与华北岩 石圈的减薄及华北克拉通的破坏存在直接关系. 在 区域伸展的地球动力学背景下, 加厚岩石圈减薄, 华 北克拉通发生破坏, 导致强烈的构造地质作用和岩 浆活动. 在此特殊背景下, 韧性剪切作用导致太古 代建平群中的成矿元素发生活化 迁移和富集, 从而 形成排山楼金矿床. 5 结语 (1) 辽宁排山楼金矿床黑云母花岗岩地球化学 特征属于 I 型高钾钙碱性 准铝质 弱过铝质花岗 岩. 其微量 稀土元素特征表明其有壳源特征, 同位 素分析指示成岩有地幔物质参与, 为地壳减薄背景 下壳幔混合熔融产物. (2) 与金矿成矿关系密切的黑云母花岗岩形成 时代为早白垩世 ((121.8±1.1)Ma), 与金矿成矿为 同一地球动力学背景下的不同表现, 由此推测排山 楼金矿床的成矿时代大致为早白垩世晚期. (3) 排山楼金矿床形成于华北克拉通区域伸展 的构造背景下, 板块拼贴造成的加厚地壳发生剧烈 减薄作用, 引发了大量构造 G 热事件. 其导致的韧性 剪切作用活化了矿源层 Au 元素, 形成了韧性剪切 带型矿床. 参考文献 : Reference: [1] 许文良, 王清海, 王冬艳, 等. 华北克拉通东部中生代 岩石圈减薄的过程与机制 : 中生代火成岩和深源捕虏体证据 [J]. 地学前缘,2004,11(3):309G317. XU WenGlang,WANG QngGha,WANG DongGyan, eal.proceeand Mechanm of MeozocLhoG phercthnnngneaernnorhchnacraon:evg dencefrom MeozocIgneouRockandDeepGeaed Xenolh[J].EarhScenceFroner,2004,11(3): 309G317. [2] 王建平, 刘永山, 董法宪, 等. 内蒙古金厂沟梁金矿构造控矿分析 [M]. 北京 : 地质出版社,1992. WANG JanGpng,LIU YongGhan,DONGFaGxan,eal. Sudyon OreGconrolng TeconcofJnchanggouG langgold DeponInner Mongola[M].Bejng: GeologcalPublhngHoue,1992. [3] 庞奖励. 二道沟矿床绢云母的 39 Ar/ 40 Ar 年龄及其地质意义 [J]. 陕西师范大学学报 : 自然科学版,1999,27 (1):103G107. PANGJangGl. 39 Ar/ 40 ArAgeofSercenErdaogou DepoandIGeologcalSgnfcance[J].Journalof ShaanxNormalUnvery:NauralScenceEdon, 1999,27(1):103G107. [4] 李永刚, 翟明国, 杨进辉, 等. 内蒙古赤峰安家营子金矿成矿时代以及对华北中生代爆发成矿的意义 [J]. 中国科学 :D 辑, 地球科学,2003,33(10):960G966. LIYongGgang,ZHAIMngGguo,YANGJnGhu,eal. Gold MneralzaonAgeofheAnjayngzGoldDeG ponchfengcouny,inner Monola,andImplcaG onfor Meozoc MealogencExploonn Norh Chna[J].ScencenChna:SereD,EarhScence, 2003,33(10):960G966. [5] 苗来成, 范蔚茗, 翟明国, 等. 金厂沟梁 二道沟金矿田内花岗岩类侵入体锆石的离子探针 UGPb 年代学及意义 [J]. 岩石学报,2003,19(1):71G80. MIAOLaGcheng,FAN WeGmng,ZHAIMngGguo,e al.zrconshrimpugpbgeochronologyofhegrang odinruonfromjnchanggoulanggerdaogougold OrefeldandISgnfcance[J].AcaPerologcaSnG ca,2003,19(1):71g80. [6] FU LB,WEIJH,CHEN H Y,eal.TheRelaonG hp Beween Gold Mneralzaon,Exhumaon of MeamorphcCoreComplexandMagmaCoolng:ForG maonofheanjayngzaudepo,norhernnorh ChnaCraon[J].OreGeologyRevew,2016,73(2): 222G240. [7] 陈井胜, 彭艳东, 刘淼, 等. 辽西建平烧锅营子金矿花岗岩的锆石 UGPb 年代学 地球化学特征及地质意义 [J]. 中国地质,2016,43(1):395G409. CHENJngGheng,PENGYanGdong,LIU Mao,eal.

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