2. 内蒙古自治区第六地质矿产勘查开发院, 内蒙古 海拉尔 021008
2. No.6 Institute of Geological Mineral Exploration of Inner Mongolia, Hailar 021008, Inner Mongolia, China
0 引言
大兴安岭成矿带是我国26个重点成矿区带中的优先部署找矿工作的10个重点区带之一[1]，具备大规模成矿的地质条件和找矿潜力，矿床大多与中生代岩浆热液活动关系密切[2]。大兴安岭成矿带也是我国重要的铜矿产地，已探明的铜矿床达30余处，其中包括多宝山、八大关、乌奴格吐山、敖脑达坝、罕达盖、布敦化、莲花山、闹牛山、神山、后六九等大、中、小型铜矿床和众多矿(化)点，主要矿床类型为斑岩型、岩浆热液型及矽卡岩型[3]。神山铁铜矿床是大兴安岭中段具有代表性的矽卡岩型铜矿床。
神山铁铜矿床位于内蒙古扎赉特旗境内，地理坐标为122°15′00″E—122°20′00″E，46°56′00″N—47°00′00″N，发现于20世纪50年代初，2007年进行了详细勘查，属小型矽卡岩型铁铜矿床。目前该矿床的研究工作开展较少，仅限于地质特征的描述，如矽卡岩带特征、矿体特征、围岩蚀变等[4]，对矿床成岩成矿时代和成矿构造环境的研究尚属空白，从而制约了该区地质找矿工作的进一步开展。本文系统采集了神山铁铜矿区与成矿关系密切的伊力特英云闪长岩样品，并进行岩石地球化学分析及锆石LA-ICP-MS U-Pb测年，在准确厘定神山铁铜矿床成岩成矿年龄的基础上，探讨成岩成矿动力学背景，进一步揭示该矿床的形成环境。
1 地质背景研究区大地构造位于西伯利亚板块南缘活动增生带，兴安地块东部(图 1)。该区不仅经历了古生代古亚洲洋构造体系的演化，也经历了中生代蒙古—鄂霍茨克构造域和中、新生代环太平洋构造体系的叠加与改造[5]。古生代古亚洲洋构造体系下，区内发育北东—北东东向的褶皱构造和脆性断裂构造。中、新生代断裂构造形成及基底断裂的继承性活动奠定了区域上以北东、北西向断裂为主体的构造格局。区域北东向构造主要为挤压环境下形成的褶皱和逆冲断层，北西向断层具有张性特征。
|
| 1.第四系；2.二叠系中统哲斯组上段；3.二叠系中统哲斯组下段；4.二叠系下统大石寨组；5.晚侏罗世细粒花岗岩；6.晚侏罗世花岗斑岩；7.晚侏罗世英云闪长岩；8.晚侏罗世斜长花岗岩；9.矽卡岩带；10.钻孔Zk1301；11.地质界线。F1.牡丹江断裂；F2.敦化—密山断裂；F3.伊通—依兰断裂；F4.西拉木伦—长春断裂；F5.贺根山—黑河断裂；F6.得尔布干断裂。a图据文献[6]修编。 图 1 神山铁铜矿大地构造位置图(a)及矿区地质简图(b) Figure 1 Tectonic locations(a)and geological sketch(b) map of the Shenshan Fe-Cu deposit |
|
|
矿区出露地层主要为下二叠统大石寨组和中二叠统哲斯组，它们呈NE向展布(图 1b)，分布于伊力特成矿岩体的周围。
大石寨组：岩性为安山岩(图 2a、b)及英安岩，新鲜面呈深灰—灰绿色，斑状结构，块状构造。安山岩斑晶主要为斜长石、角闪石等，体积分数约为15%；英安岩斑晶为斜长石及少量石英，体积分数约为10%。基质为细微晶-隐晶质结构，主要由斜长石及少量角闪石构成，在英安岩中出现少量石英。岩石普遍有绿泥石化、绿帘石化等蚀变现象。在与英云闪长岩侵入接触带附近，岩石绿泥石化、绿帘石化明显增强，并出现黑云母，偶见透辉石及石榴石等。
|
| Pl.斜长石；Hb.角闪石。 图 2 研究区安山岩及其镜下特征 Figure 2 Andesite photo and mircro-photo |
|
|
哲斯组：下部主要为灰黑—灰色粉砂岩，夹粉砂质泥岩、粉—细砂岩及少量中粒砂岩，偶见灰岩透镜体；上部主要为灰岩，夹粉砂岩和砂砾岩。受热动力变质和接触交代作用的影响，岩石遭受大理岩化、矽卡岩化和角岩化等蚀变。外接触带的灰岩普遍大理岩化，大理岩呈白色、浅灰色，少数为灰—灰黑色。靠近岩体接触带灰岩蚀变为砂糖状大理岩，距侵入体渐远结晶程度逐渐降低，或出现大理岩化灰岩。大理岩中夹有的粉砂岩、砂砾岩的透镜体发生角岩化。在英云闪长岩与大理岩接触带断续分布着矽卡岩，其中有矽卡岩型含铜磁铁矿的小矿体。接触带附近的粉砂岩普遍角岩化，因侵入岩烘烤矿物发生重结晶，出现红柱石角岩、黑云母红柱石角岩、堇青石角岩、黑云母长英角岩等。热力变质作用随距离接触带渐远而递减，岩石由角岩渐变为角岩化和轻微角岩化的岩石。
矿区侵入岩主要为晚侏罗世，产出状态为岩株状和岩脉状，规模最大者为伊力特岩体。伊力特岩体主要岩石类型为英云闪长岩, 可相变为闪长岩或二长闪长岩，呈岩株状出露于伊力特林场，大体呈椭圆状，出露面积约41 km2，长轴大体沿NE方向展布，受NE、NW向断裂共同控制。晚侏罗世侵入岩主要为英云闪长岩、细粒花岗岩、花岗斑岩、斜长花岗岩等。
矿区褶皱构造、断裂构造和接触带构造均较发育。多期次、多组构造交织在一起，还有诸多侵入体对构造的改造作用，使矿区构造变得极为复杂。褶皱构造主要发育于二叠系大石寨组和哲斯组中，常发育于NE向断裂附近，其规模一般不大。接触带构造是矿区最重要的控矿构造，含矿矽卡岩带受接触带控制。伊力特岩体与哲斯组和大石寨组为侵入接触，于岩体周边和岩体内哲斯组残留体周边形成规模较大的接触带构造。北接触带构造和南接触带构造总体沿45°~50°方向展布，北接触带长约12 km，南接触带长约3 km，岩体西边的接触带走向近SN。接触带产状变化较大，主要受接触面形态制约。断裂构造以NW、NE、近SN向为主，次为层间剥离构造，其中NE向断裂是成矿带重要的控矿构造。
2.2 矿床地质特征矿体产于伊力特岩体与哲斯组接触带及其附近，矿体主要赋存于接触带以绿帘石-石榴子石为主的矽卡岩中，部分分布于外接触带层间剥离断层或断层中。矿区共圈定大小矿体22条，其中主要矿体7条，从属矿体15条。具体类型为铁矿体8条、铁铜矿体4条、钼矿体4条、铜矿体3条、锌矿体3条。
原生矿中的矿石矿物主要为磁铁矿，另有少量赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黝铜矿、辉钼矿。地表氧化矿中的矿石矿物主要为铜蓝和孔雀石等。脉石矿物主要有石榴石、透辉石、阳起石、硅灰石、透闪石及绿帘石等。矿石常见结构为他形晶粒状结构和交代结构，少见放射束状结构。矿物生成顺序为：磁铁矿→赤铁矿→硫化物。硫化物阶段的原生矿物有：辉钼矿-黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿-黝铜矿。
矿石构造多为致密块状和浸染状构造。致密块状矿石矿物组成以磁铁矿、赤铁矿为主。矿石类型主要为致密块状、浸染状石榴石型磁铁矿石，常伴有铜矿石、钼矿石、铁铜钼矿石、铁钼矿石、铁锌矿石、钼矿石、铁铜矿石。
矿体围岩以矽卡岩为主，次为大理岩，见有英云闪长岩等。围岩蚀变类型主要为矽卡岩化和大理岩化，与成矿有关的围岩蚀变以矽卡岩为主，硅化、绿帘石化、绿泥石化次之。
依据矿床地质特征和矿物共生组合关系，将成矿期次划分为：①成矿前热接触变质期，哲斯组产生大理岩化和角岩化；②气液交代变质成矿期，早期矽卡岩化及矽卡岩阶段，晚期氧化物阶段(磁铁矿化阶段和赤铁矿化阶段)；③热液成矿期，石英-硫化物阶段；④成矿后热液蚀变期，碳酸盐化、绿泥石化、黄铁矿化等。铁矿体主要产于接触带矽卡岩内，而硫化物矿体似乎更趋向于赋存在外接触带。
3 锆石U-Pb年代学 3.1 样品采集与处理本文对与成矿有关的伊力特岩体英云闪长岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。样品(图 3a、b)采自矿区Zk1301孔深161 m处，质量约为10 kg，Zk1301是2013年施工的探矿钻孔。在样品采集过程中，注意到了其代表性。采样位置是经过对多个钻孔岩心详细观察后而确定的，力求采集到较为新鲜的岩石样品。岩石样品新鲜面呈灰白色，具块状构造，花岗结构，主要矿物成分为斜长石，次为钾长石、石英、黑云母和普通角闪石等。石英：他形，粒状，粒度0.4~1.6 mm，体积分数约为20%；斜长石：半自形，板状，粒度0.4~4.0 mm，局部绢云母化，体积分数约为65%；钾长石：半自形，板状，粒度0.4~0.8 mm，见条纹结构，体积分数约为5%；黑云母：绿色，半自形，片状，粒度0.4~2.0 mm，局部绿泥石化，体积分数约为8%；普通角闪石：黄绿—绿色，半自形，柱状，粒度0.8~3.2 mm，体积分数约为2%。
|
| Q.石英；Kf.钾长石；Hb.角闪石。 图 3 研究区英云闪长岩(岩心)及其镜下特征 Figure 3 Tonalite core photo and mircro-photo |
|
|
锆石单矿物分选在国土资源部东北矿产资源监督检测中心通过标准重矿物分选技术完成，最后在双目镜下手工挑纯。英云闪长岩中的锆石绝大多数结晶较好，多呈浅黄色、无色，透明度良好，金刚光泽。锆石呈长轴状或短柱状的自形—半自形晶型，锆石长短轴比例一般为1.5:1~3:1，颗粒晶面完整，平直光滑。锆石制靶及相应阴极发光拍摄由北京锆年领航科技有限公司完成，将锆石样品放在玻璃板上用环氧树脂固定，抛光到锆石的中心面，经反射光与透光照相，后镀金，拍摄阴极发光(CL)图像以反映锆石颗粒内部结构及裂隙分布情况。从样品中挑选出的锆石均为无色半透明状，晶形以长柱状为主。从单矿物中进一步挑选出来用于测试的锆石，矿物颗粒均具有清晰的振荡环带结构，具有岩浆成因特征(图 4)。
|
| 图 4 锆石阴极发光照片 Figure 4 Cathodoluminescence(CL)images of the analyzed zircon grains |
|
|
锆石U-Pb同位素定年LA-ICP-MS分析在国家地质实验测试中心完成。分析使用NWR-193 ArF准分子激光剥蚀系统及Thermo Fisher ELEMENT 2高分辨电感耦合等离子体质谱仪。激光剥蚀斑束直径25 μm，频率10 Hz；以He气作为载气；ICP-MS分析采用低分辨模式，使用NIST612进行仪器信号调谐，La和Th信号大于30 W，监测ThO+/Th+控制氧化物产率 < 0.2%，同位素信号比值238U/232Th≈1，降低分析过程中动态分馏作用的影响。锆石U-Pb分析检测202Hg、204Pb、206Pb、207Pb、208Pb、232Th、235U、238U，其中232Th、235U、238U检测时间为1 ms，202Hg、204Pb、206Pb、207Pb、208Pb检测时间为2 ms。
单个样品点数据分析包括20 s仪器背景信号及40 s样品信号采集；每10个未知样品点分析插入锆石标准样品GJ-1及Plesovice各2次[7-8]，以监测仪器状态和分析数据质量，本次测试分析质量监控样品Plesovice锆石共计6点，测定谐和年龄为((336.0±3.6)Ma)，数据处理采用GLITTER(Version 4.0)完成。
3.3 测试结果对锆石靶进行了17个有效点位的测试(图 4)，根据软件GLITTER(Version 4.0)对测试数据进行了处理，处理过程中对204Pb质量分数明显高于背景值的2组数据进行了剔除，原始锆石测试数据见表 1，处理后图件见图 5。锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果(谐和年龄)为(155.3±0.6)Ma，表明伊力特英云闪长岩岩体侵位时代为晚侏罗世。
| 分析号 | wB/10-6 | 同位素比值 | 年龄/Ma | ||||||||||||
| U | Th | Th/U | 207Pb/206Pb | 1σ | 207Pb*/235U | 1σ | 206Pb*/238U | 1σ | 207Pb*/235U | 1σ | 206Pb/238U | 1σ | |||
| 1 | 30.2 | 60.2 | 0.50 | 0.047 51 | 0.002 01 | 0.164 48 | 0.007 42 | 0.024 12 | 0.000 37 | 154.6 | 6.5 | 153.6 | 2.4 | ||
| 2 | 18.2 | 41.0 | 0.44 | 0.050 12 | 0.002 57 | 0.166 43 | 0.009 17 | 0.024 15 | 0.000 45 | 156.3 | 8.0 | 153.9 | 2.8 | ||
| 3 | 27.5 | 47.2 | 0.58 | 0.048 10 | 0.001 67 | 0.167 98 | 0.006 31 | 0.024 56 | 0.000 36 | 157.7 | 5.5 | 156.4 | 2.3 | ||
| 4 | 20.0 | 49.3 | 0.40 | 0.048 66 | 0.001 90 | 0.161 26 | 0.006 75 | 0.024 35 | 0.000 37 | 151.8 | 5.9 | 155.1 | 2.4 | ||
| 5 | 15.2 | 36.1 | 0.42 | 0.049 28 | 0.002 12 | 0.169 50 | 0.007 82 | 0.024 27 | 0.000 39 | 159.0 | 6.8 | 154.6 | 2.5 | ||
| 6 | 16.1 | 39.1 | 0.41 | 0.048 01 | 0.001 73 | 0.162 95 | 0.006 26 | 0.024 58 | 0.000 35 | 153.3 | 5.5 | 156.5 | 2.2 | ||
| 7 | 19.0 | 42.7 | 0.44 | 0.049 66 | 0.002 06 | 0.169 30 | 0.007 53 | 0.024 14 | 0.000 38 | 158.8 | 6.5 | 153.7 | 2.4 | ||
| 8 | 9.8 | 26.0 | 0.38 | 0.048 94 | 0.002 20 | 0.166 11 | 0.007 97 | 0.024 34 | 0.000 39 | 156.0 | 6.9 | 155.0 | 2.5 | ||
| 9 | 24.9 | 47.4 | 0.53 | 0.049 36 | 0.001 97 | 0.166 65 | 0.007 17 | 0.024 43 | 0.000 38 | 156.5 | 6.2 | 155.6 | 2.4 | ||
| 10 | 29.3 | 45.2 | 0.65 | 0.048 66 | 0.003 45 | 0.166 01 | 0.012 62 | 0.024 64 | 0.000 55 | 156.0 | 11 | 156.9 | 3.5 | ||
| 11 | 18.5 | 46.5 | 0.40 | 0.047 34 | 0.002 19 | 0.164 19 | 0.008 10 | 0.024 29 | 0.000 39 | 154.4 | 7.1 | 154.7 | 2.5 | ||
| 12 | 14.3 | 30.6 | 0.47 | 0.046 86 | 0.002 60 | 0.161 91 | 0.009 53 | 0.024 45 | 0.000 43 | 152.4 | 8.3 | 155.7 | 2.7 | ||
| 13 | 49.0 | 88.7 | 0.55 | 0.048 76 | 0.001 49 | 0.166 68 | 0.005 5 | 0.024 62 | 0.000 34 | 156.5 | 4.8 | 156.8 | 2.1 | ||
| 14 | 51.0 | 95.9 | 0.53 | 0.049 55 | 0.001 73 | 0.164 41 | 0.006 19 | 0.024 24 | 0.000 35 | 154.6 | 5.4 | 154.4 | 2.2 | ||
| 15 | 36.4 | 76.2 | 0.48 | 0.045 52 | 0.003 59 | 0.165 79 | 0.014 16 | 0.024 65 | 0.000 60 | 155.8 | 12 | 156.9 | 3.8 | ||
|
| 图 5 伊力特英云闪长岩体锆石U-Pb谐和曲线年龄图 Figure 5 Zircon U-Pb condordia diagrams from the Yilite tonalite |
|
|
英云闪长岩8件样品均采自钻孔岩心，其主量、稀土、微量元素分析均在国土资源部东北矿产资源监督检测中心完成。主量元素分析采用X射线荧光光谱法(XRF)，分析精度优于5%。稀土元素和微量元素分析采用等离子质谱(ICP-MS)分析方法，测试分析精度优于10%。分析结果分别见表 2。
| 样号 | SiO2 | TiO2 | Al2O3 | TFe2O3 | FeO | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | 烧失量 | 总和 |
| GS1-1 | 61.51 | 0.74 | 17.01 | 4.43 | 2.65 | 0.07 | 3.09 | 4.68 | 4.58 | 1.79 | 0.22 | 1.68 | 99.80 |
| GS1-2 | 62.30 | 0.78 | 16.57 | 4.77 | 2.56 | 0.09 | 1.88 | 4.56 | 4.74 | 1.98 | 0.23 | 1.90 | 99.79 |
| GS1-3 | 60.60 | 0.70 | 16.11 | 4.33 | 2.70 | 0.08 | 4.01 | 4.24 | 4.41 | 2.30 | 0.21 | 2.82 | 99.81 |
| GS1-4 | 61.29 | 0.76 | 16.47 | 4.71 | 2.88 | 0.09 | 3.12 | 4.44 | 4.32 | 2.22 | 0.22 | 2.15 | 99.79 |
| GS2-1 | 62.22 | 0.70 | 16.29 | 4.70 | 2.81 | 0.07 | 3.80 | 4.51 | 4.23 | 1.92 | 0.21 | 1.17 | 99.81 |
| GS2-2 | 63.33 | 0.68 | 15.84 | 4.10 | 2.88 | 0.06 | 3.90 | 4.56 | 4.26 | 2.39 | 0.20 | 0.52 | 99.84 |
| GS2-3 | 61.30 | 0.73 | 16.62 | 4.80 | 2.65 | 0.06 | 4.34 | 4.82 | 4.46 | 1.57 | 0.23 | 0.91 | 99.85 |
| GS2-4 | 62.80 | 0.70 | 16.67 | 4.75 | 2.64 | 0.06 | 2.87 | 4.52 | 4.54 | 1.76 | 0.23 | 0.93 | 99.82 |
| 样号 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb |
| GS1-1 | 23.66 | 46.28 | 5.65 | 23.21 | 4.06 | 1.32 | 3.29 | 0.43 | 1.91 | 0.35 | 0.79 | 0.14 | 0.82 |
| GS1-2 | 19.14 | 39.25 | 5.08 | 21.25 | 3.98 | 1.39 | 3.08 | 0.44 | 1.97 | 0.36 | 0.84 | 0.15 | 0.87 |
| GS1-3 | 21.52 | 41.85 | 5.31 | 22.07 | 3.90 | 1.28 | 3.07 | 0.42 | 1.91 | 0.34 | 0.81 | 0.15 | 0.83 |
| GS1-4 | 22.01 | 43.48 | 5.37 | 22.86 | 4.13 | 1.44 | 3.39 | 0.46 | 2.12 | 0.38 | 0.92 | 0.17 | 0.96 |
| GS2-1 | 22.72 | 44.52 | 5.57 | 22.83 | 4.01 | 1.31 | 3.23 | 0.43 | 2.03 | 0.36 | 0.84 | 0.16 | 0.89 |
| GS2-2 | 23.49 | 45.30 | 5.56 | 22.91 | 3.97 | 1.18 | 3.28 | 0.45 | 2.08 | 0.37 | 0.90 | 0.16 | 0.99 |
| GS2-3 | 25.42 | 49.46 | 6.19 | 25.66 | 4.57 | 1.38 | 3.54 | 0.49 | 2.25 | 0.40 | 0.98 | 0.17 | 1.01 |
| GS2-4 | 23.05 | 42.35 | 5.41 | 22.68 | 3.87 | 1.23 | 3.17 | 0.44 | 2.02 | 0.37 | 0.92 | 0.16 | 0.86 |
| 样号 | Lu | Y | Rb | Ba | Th | U | Ta | Nb | Pb | Sr | Zr | Hf | Ca |
| GS1-1 | 0.11 | 9.39 | 33.60 | 814.00 | 4.48 | 0.92 | 0.69 | 6.08 | 11.20 | 864.00 | 97.20 | 3.39 | 20.71 |
| GS1-2 | 0.12 | 9.22 | 36.10 | 818.00 | 3.12 | 0.82 | 1.14 | 5.97 | 10.90 | 820.00 | 102.00 | 4.33 | 21.17 |
| GS1-3 | 0.12 | 9.04 | 54.90 | 785.00 | 3.63 | 0.82 | 0.65 | 5.88 | 9.82 | 709.00 | 108.00 | 4.68 | 18.92 |
| GS1-4 | 0.13 | 9.38 | 44.40 | 867.00 | 3.26 | 0.78 | 0.97 | 6.08 | 10.30 | 752.00 | 105.00 | 4.88 | 20.64 |
| GS2-1 | 0.12 | 9.52 | 39.80 | 630.00 | 4.00 | 1.06 | 0.75 | 6.31 | 11.40 | 774.00 | 111.00 | 5.04 | 21.54 |
| GS2-2 | 0.13 | 10.63 | 49.30 | 674.00 | 4.56 | 1.18 | 0.67 | 6.74 | 12.00 | 698.00 | 107.00 | 4.45 | 21.47 |
| GS2-3 | 0.14 | 10.35 | 23.90 | 593.00 | 3.49 | 1.41 | 0.66 | 6.54 | 11.10 | 789.00 | 120.00 | 5.81 | 20.99 |
| GS2-4 | 0.11 | 9.61 | 25.20 | 621.00 | 3.76 | 1.07 | 0.57 | 7.24 | 11.30 | 762.00 | 114.00 | 3.53 | 22.47 |
| 样号 | A/CNK | K2O+Na2O | ∑REE | LREE/HREE | (La/Yb)N | (La/Sm)N | (Gd/Yb)N | δEu | δCe | ||||
| GS1-1 | 1.54 | 6.37 | 121.41 | 6.05 | 19.40 | 3.66 | 3.22 | 1.07 | 0.92 | ||||
| GS1-2 | 1.47 | 6.72 | 107.16 | 5.28 | 14.76 | 3.02 | 2.84 | 1.17 | 0.92 | ||||
| GS1-3 | 1.47 | 6.71 | 112.60 | 5.75 | 17.40 | 3.47 | 2.97 | 1.09 | 0.90 | ||||
| GS1-4 | 1.50 | 6.54 | 117.19 | 5.54 | 15.45 | 3.35 | 2.85 | 1.14 | 0.92 | ||||
| GS2-1 | 1.53 | 6.15 | 118.55 | 5.74 | 17.16 | 3.56 | 2.92 | 1.08 | 0.91 | ||||
| GS2-2 | 1.41 | 6.65 | 121.40 | 5.39 | 15.99 | 3.72 | 2.67 | 0.97 | 0.91 | ||||
| GS2-3 | 1.53 | 6.03 | 132.01 | 5.83 | 17.04 | 3.50 | 2.84 | 1.01 | 0.91 | ||||
| GS2-4 | 1.54 | 6.30 | 116.25 | 5.58 | 18.17 | 3.75 | 2.99 | 1.04 | 0.87 | ||||
| 注：主量元素质量分数单位为%；稀土及微量元素质量分数单位为10-6。 | |||||||||||||
表 2显示，英云闪长岩岩石中：w(SiO2)为60.60%~63.33%，平均为61.92%，属中性岩浆岩；w(Al2O3)为15.84 %~17.01 %，平均为16.45%；w(TiO2)为0.68 %~0.78 %；w(K2O+Na2O)为6.03 %~6.72 %，平均为6.43%；K2O/Na2O一般为0.35~0.56，平均为0.50；w(CaO)为4.24 %~4.82 %；w(MgO)为1.88 %~4.34 %。A/CNK= 1.41~1.54，属于强过铝质岩。在R2-R1成分因子判别图上，岩石样品多落入英云闪长岩和闪长岩区域(图 6a)，利特曼指数σ为1.99~2.56，属钙碱性花岗岩类。在Fe2O3/FeO-w(SiO2)图上，所有样品落入磁铁矿区域，显示成矿岩体氧化程度较高，也反映岩浆分异程度高(图 6b)。在w(Na2O+K2O)-w(SiO2)图解中，样品绝大部分落入高钾钙碱性系列区域(图 7a)。在A/NK-A/CNK图解中样品均落入过铝质花岗岩类区域(图 7b)。
|
| 图 6 伊力特英云闪长岩R2-R1成分因子判别图(a)和Fe2O3/FeO-w(SiO2)图解(b) Figure 6 R2-R1diagram(a) and Fe2O3/FeO-w(SiO2) diagram of the Yilite tonalite(b) |
|
|
|
| 图 7 伊力特英云闪长岩ALK vs w(SiO2)图解(a)及A/NK vs A/CNK图解(b) Figure 7 ALK vs w(SiO2) diagram (a) and A/NK vs A/CNK diagram(b) of the Yilite tonalite |
|
|
表 2显示：英云闪长岩岩石稀土总量w(∑REE)为107.16×10-6~132.01×10-6，平均为118.33×10-6。LREE/HREE为5.28~6.05，(La/Yb)N为14.76~19.40，曲线为右倾型(图 8a)，轻稀土富集。根据曲线形态显示，(La/Sm)N值较高，轻稀土分馏明显，(Gd/Yb)N值较低，重稀土分馏不显著。δEu为0.97~1.17，铕异常不明显，具幔源Ⅰ型花岗岩特征。δCe值为0.87~0.92，存在弱铈异常。
|
| 图 8 伊力特英云闪长岩稀土元素配分图解(a)与微量元素蛛网图(b) Figure 8 REE patterns(a)and trace elements diagrams(b)of the Yilite tonalite |
|
|
在微量元素蛛网图上，岩石相对亏损Zr、Nb及Lu等高场强元素(HFSE)(图 8b)，相对富集Rb、Ba、Sr和Pb等大离子亲石元素(LILE)。大离子亲石元素的富集，可能与岩浆演化及热液作用有密切关系。负的Nb异常和正的U、Sr、Ba、Hf异常显示大陆地壳的特征，可能指示地壳物质参与了岩浆过程[9]。
5 讨论 5.1 神山铁铜矿床成矿成岩时代伊力特岩体英云闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试结果(加权平均年龄)为(155.3±1.3)Ma，这一年龄应为伊力特成矿岩体英云闪长岩的结晶年龄，反映岩体侵位于晚侏罗世。神山铁铜矿床成矿稍晚于成岩，但成岩与成矿年龄相近。因此，可以认为成岩年龄大致代表了成矿年龄，即矿床成矿年龄大致为156 Ma，成矿时代为晚侏罗世。
周广志等[10]认为，伊力特岩体与黑龙江省龙江县后六九铜钼矿成矿岩体为同源同期产物，并根据测得的后六九铜钼矿成矿岩体的年龄推断伊力特岩体年龄。采用LA-ICP-MS测试方法，周志广等[10]获得后六九花岗闪长岩的锆石U-Pb同位素年龄为(155.5±1.0)Ma，测得区域闪长岩的锆石U-Pb同位素年龄为(156.8±1.2)Ma。乌兰浩特南与神山铁铜矿床处于同一地质构造单元的布敦化铜矿床，与成矿相关的黑云母花岗闪长岩和英云闪长斑岩同位素年龄分别为(165.0±2.0)和160.0 Ma [11-13]，这些年龄值与上述神山矿床成矿岩体英云闪长岩年龄相近，反映出中晚侏罗世构造-岩浆活动与该区成矿密切相关，这些相关侵入岩和相应矿床应为同期的产物。
5.2 岩石成因类型及构造环境判别Castillo[14-15]认为埃达克岩主要是根据岩石的地球化学特点来定义的，以高Sr/Y和La/Yb值及低Y和Yb质量分数定义，并用Sr/Y-w(Y)和La/Yb-w(Yb)图解来判别。在Sr/Y-w(Y)(图 9a)和La/Yb- w(Yb)(图 9b)判别图上，伊力特英云闪长岩8件样品均落入埃达克岩区域。英云闪长岩具埃达克型特征，Sr/Y为65.6~92.0，La/Yb为21.9~28.8，w(Sr)为698.00×10-6~864.00×10-6，w(Y)为9.04×10-6~10.60×10-6，w(Yb)为0.82×10-6~1.01×10-6，LREE富集，轻重稀土元素分异显著，δEu为0.97~1.17，几乎无铕异常；Yb亏损和Sr富集及弱铕异常表明，岩浆源区可能有石榴石+辉石±角闪石±斜长石存在，形成深度大于50 km，压力通常大于1.2 GPa[16]。岩石几乎无负铕异常，显示源区未残留斜长石，重稀土亏损与源区残留石榴子石有关[17]。
|
| 图 9 伊力特英云闪长岩Sr/Y-w(Y)判别图(a)和La/Yb-w(Yb)判别图(b) Figure 9 Sr/Y vs w(Y)diagram (a) and La/Yb vs w(Yb) diagram (b) of the Yilite tonalite |
|
|
按照ISMA型分类，在TFeO/MgO-104Ga/Al和(Na2O+K2O)/CaO-w(Zr+Nb+Ce+Y)判别图(图 10a、b)上，样品均落在I和S型花岗岩区域内。通过岩相学观察，伊力特英云闪长岩具有少量普通角闪石，8%的黑云母，其A/CNK虽大于1.1但属于过铝质岩，由于镜下薄片观察中并没有发现S型花岗岩的特征过铝质矿物，如堇青石等，故推测伊力特英云闪长岩属Ⅰ型花岗岩。
|
| 图 10 伊力特英云闪长岩TFeO/MgO-104Ga/Al判别图(a)和(Na2O+K2O)/CaO-w(Zr+Nb+Ce+Y)判别图(b) Figure 10 TFeO/MgO vs 104Ga/Al diagram(a) and (Na2O+K2O)/CaO vs w(Zr+Nb+Ce+Y) diagram (b) of the Yilite tonalite |
|
|
在w(Nb)-w(Y)和w(Rb)-w(Y+Nb)构造环境判别图解(图 11a、b)中，样品均落入火山弧和同碰撞花岗岩区域。这些特征显示，神山矿床的赋矿英云闪长岩形成于同碰撞或火山弧的构造环境。
|
| 图 11 伊力特英云闪长岩w(Nb)-w(Y)(a)和w(Rb)-w(Y+Nb)(b)构造环境判别图 Figure 11 w(Nb) vs w(Y) diagram (a)and w(Rb) vs w(Y+Nb)diagram (b)of the Yilite tonalite |
|
|
古生代该区处于古亚洲洋，主要接受海相沉积，形成火山-碎屑岩夹碳酸盐建造。古生代末期—中生代初期，西伯利亚板块和华北板块沿西拉木伦—长春—延吉一线拼合成一个整体[18-19]。古亚洲洋构造演化为区域矿床的形成奠定了物质基础和地质构造格架。
晚二叠世—三叠纪西伯利亚板块与华北板块拼合后，古亚洲洋闭合，兴安地块造山隆起，由古亚洲洋构造域转换为蒙古—鄂霍茨克洋和滨太平洋构造域发展阶段。蒙古—鄂霍茨克洋始于泥盆纪，闭合于早白垩世[20]。神山铁铜矿床形成于西伯利亚板块与华北板块拼合后与蒙古—鄂霍茨克洋闭合前之间的晚侏罗世，成岩成矿作用受古亚洲构造域和蒙古—鄂霍茨克洋构造域的制约。如上所述，与成矿关系密切的英云闪长岩为Ⅰ型花岗岩，高Sr低Y，具埃达克岩特征，形成于同碰撞或火山弧的构造环境。埃达克岩岩浆成因起源于玄武质岩石的部分熔融，且源区部分残留相含有石榴子石和角闪石的矿物组合。底侵玄武岩部分熔融能够形成的富钠岩形成于较厚的地壳[21-23]，表明下地壳玄武质岩部分熔融应发生在较高的湿度条件下，这意味着高Sr低Y型岩浆起源于厚的地壳[24]。大兴安岭北段晚侏罗世吉祥峰组中酸性火山岩中存在高Sr低Y型火山岩，被认为其岩浆起源于下地壳玄武质岩浆，为玄武质岩浆底辟上侵引起下地壳岩石部分熔融之混合岩浆，与古太平洋板块向西伯利亚板块斜向俯冲有关[17]。
6 结论1) 通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，获得伊力特岩体英云闪长岩加权平均年龄为(155.3±1.3)Ma，表明伊力特英云闪长岩岩体侵位时代为晚侏罗世，成岩与成矿年龄相近，认为成岩年龄大致代表了成矿年龄，即矿床成矿年龄大致为156 Ma，成矿时代为晚侏罗世。这与区域上一些矿床成矿年龄基本一致，反映出中、晚侏罗世构造-岩浆活动与该区成矿密切相关，与成矿相关侵入岩和相应矿床应为同源同期的产物。
2) 地球化学特征显示，神山铁铜矿床成矿侵入岩为英云闪长岩，属中性岩类，Ⅰ型花岗岩类，铝过饱和，为高钾钙碱性系列和磁铁矿系列。岩石高Sr低Yb，具埃达克型岩特征，形成于同碰撞或火山弧的构造环境。
3) 神山铁铜矿床的形成受古亚洲洋构造体制和蒙古—鄂霍茨克洋构造体制的共同制约，与板块间和微地块间的相互作用密切相关。在两个构造体制作用下，晚侏罗世研究区处于地壳加厚和构造活化的构造环境，即成岩成矿于地壳加厚和构造活化的构造环境。
| [1] |
肖克炎, 邢树文, 丁建华, 等. 全国重要固体矿产重点成矿区带划分与资源潜力特征[J]. 地质学报, 2016, 90(7): 1269-1280. Xiao Keyuan, Xing Shuwen, Ding Jianhua, et al. Division of Major Mineralization Belts of China's Key Solid Mineral Resources and Their Mineral Resource Potential[J]. Acta Geologica Sinica, 2016, 90(7): 1269-1280. DOI:10.3969/j.issn.0001-5717.2016.07.002 |
| [2] |
刘军, 毛景文, 武广, 等. 大兴安岭北段岔路口斑岩钼矿岩浆锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 地质学报, 2013, 87(2): 208-226. Liu Jun, Mao Jingwen, Wu Guang, et al. Zircon U-Pb Dating for the Magmatic Rocks in the Chalukou Porphyry Mo Deposit in the Northern Great Xing'an Range, China, and Its Geological Signtificance[J]. Acta Geologica Sinica, 2013, 87(2): 208-226. |
| [3] |
白令安.大兴安岭中北部热液铜矿床的成矿机制与资源预测[D].长春: 吉林大学, 2013. Bai ling'an. Study on Metallogenic Mechanism and Resource Forecast of Hydrothermal Cu Deposits in the Central and North of the Great Xing'an Range, NE China[D]. Changchun: Jilin University, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10183-1013193263.htm |
| [4] |
谢俊山, 路跃军, 于广程. 内蒙古自治区扎赉特旗神山矽卡岩型铁铜矿床地质特征探讨[J]. 内蒙古科技与经济, 2011(24): 52. Xie Junshan, Lu Yuejun, Yu Guangcheng. Discussions on Geological Features of the Shenshan Skarn Fe-Cu Deposit in Zhalaite County, Inner Mongolia[J]. Inner Mongolia Scientech and Economy, 2011(24): 52. DOI:10.3969/j.issn.1007-6921.2011.24.029 |
| [5] |
周建波, 石爱国, 景妍. 东北地块群:构造演化与古大陆重建[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(4): 1042-1055. Zhou Jianbo, Shi Aiguo, Jing Yan. The Combined NE China Blocks:Tectonic Evolution and Supercontinent Reconstructions[J]. Jornal of Jilin University(Earth Science Edition), 2016, 46(4): 1042-1055. |
| [6] |
郭宇飞, 杨言辰, 韩世炯, 等. 大兴安岭北部凤凰山地区英云闪长岩地球化学特征与锆石U-Pb定年[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1407-1417. Guo Yufei, Yang Yanchen, Han Shijiong, et al. Geochemistry and Zircon U-Pb Dating of the Tonalite from Fenghuangshan Area in Daxing'anling[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2016, 46(5): 1407-1417. |
| [7] |
Elhlou S, Belousova E A, Griffin W L, et al. Trace Element and Isotopic Composition of GJ-Red Zircon Standard by Laser Ablation[J]. Geochimicaet Cosmochimica Acta, 2006, 70(18): 158. |
| [8] |
Slama J, Kosler J, Condon D J, et al. Plesovice Zircon:A New Natural Reference Material for U-Pb and Hf Isotopic Microanalysis[J]. Chemical Geology, 2008, 249: 1-35. DOI:10.1016/j.chemgeo.2007.11.005 |
| [9] |
Hugh R.R. Using Geochemical Data:Evaluation, Presentation, Interpretation[J]. Edinburgh:Longman Pearson Education Limited, 1993, 352. |
| [10] |
周志广, 柳长峰, 於炀森, 等.中华人民共和国区域地质调查报告1: 250000乌兰浩特市幅(L51C002002)[R].沈阳: 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 2014. Zhou Zhiguang, Liu Changfeng, Yu Yangsen, et al. 1: 250000 Wulanhaote City Regional Geological Survey Report, PRC (L51C002002)[R]. Shenyang: Shenyang Center of Geological Survey, China Geological Survey, 2014. |
| [11] |
刘城先. 内蒙布敦化铜矿成矿系列和成矿模式[J]. 长春工程学院学报, 2001, 2(4): 30-32. Liu Chengxian. The Mineralization Series and Models of Budunhua Copper Mine Inner Mongolia[J]. Journal of Changchun Institute of Technology (Natural Science Edition), 2001, 2(4): 30-32. DOI:10.3969/j.issn.1009-8984.2001.04.010 |
| [12] |
武新丽, 毛景文, 周振华, 等. 大兴安岭中南段布敦化铜矿床H-O-S-Pb同位素特征及成矿指示[J]. 中国地质, 2012, 39(6): 1812-1819. Wu Xinli, Mao Jingwen, Zhou Zhenhua, et al. H-O-S-Pb Isotopic Components of the Budunhua Cu Deposit in the Middlesouth Part of the Da Hinggan Mountains and Their Implications for the Oreforming Process[J]. Geology in China, 2012, 39(6): 1812-1819. DOI:10.3969/j.issn.1000-3657.2012.06.026 |
| [13] |
武新丽, 毛景文, 周振华. 大兴安岭中南段布敦化铜矿床金鸡岭矿段流体包裹体研究[J]. 矿床地质, 2014, 33(1): 210-222. Wu Xinli, Mao Jingwen, Zhou Zhenhua. Fluid Inclusion Study of Jinjinling Ore Block in Budunhua Cu Deposit Along Middle-South of Da Hinggan Mountains[J]. Mineral Deposits, 2014, 33(1): 210-222. DOI:10.3969/j.issn.0258-7106.2014.01.015 |
| [14] |
Castillo P R. 埃达克岩成因回顾[J]. 科学通报, 2006, 51(6): 617-627. Castillo P R. Retrospection of Adakite Origin[J]. Chinese Science Bulletin, 2006, 51(6): 617-627. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2006.06.001 |
| [15] |
Castillo P R. Adakite Petrogenesis[J]. Lithos, 2012(134/135): 304-316. |
| [16] |
张旗, 王焰, 李承东, 等. 花岗岩的Sr-Yb分类及其地质意义[J]. 岩石学报, 2006, 22(9): 2249-2269. Zhang Qi, Wang Yan, Li Chengdong, et al. Granite Classification on the Basis of Sr and Yb Contents and Its Implications[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(9): 2249-2269. |
| [17] |
赵书跃, 韩彦东, 朱春燕, 等. 大兴安岭火山喷发带北段中性、中酸性火山岩地球化学特征及其地质意义[J]. 地质力学学报, 2004, 10(3): 276-287. Zhao Shuyue, Han Yandong, Zhu Chunyan, et al. Geochemical Characteristics and Geological Significance of Intermediate and Intermediate-Acid Rocks in the Northern Sector of the Da Hinggan Volcanic Eruption Eone[J]. Journal of Geomechanics, 2004, 10(3): 276-287. DOI:10.3969/j.issn.1006-6616.2004.03.009 |
| [18] |
孙德有, 吴福元, 张艳斌, 等. 西拉木伦河-长春-延吉板块缝合带的最后闭合时间:来自吉林大玉山花岗岩体的证据[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2004, 32(2): 174-181. Sun Deyou, Wu Fuyuan, Zhang Yanbin, et al. The Final Closing Time of the West Lamulun River-Changchun-Yanji Plate Suture Zone-Evidence from the Dayushan Granitic Pluton, Jilin Province[J]. Jornal of Jilin University(Earth Science Edition), 2004, 32(2): 174-181. |
| [19] |
李锦轶, 高立明, 孙桂华, 等. 内蒙古东部双井子中三叠世同碰撞壳源花岗岩的确定及其对西伯利亚与中朝板块碰撞时限的约束[J]. 岩石学报, 2007, 23(3): 565-582. Li Jinyi, Gao Liming, Sun Guihua, et al. Shuangjingzi Middle Triassic Syn-Collisional Crust-Derived Granite in the East Inner Mongolia and Its Constraint on the Timing of Collision Between Siberian and Sino-Korean Paleo-Plates[J]. Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(3): 565-582. |
| [20] |
Donskay T V, Gladkochub D P, Mazukabzov A M, et al. Late Paleozoic-Mesozoic Subduction-Related Magmatism at the Southern Margin of the Siberian Continent and the 150 Million-Year History of the Mongol-Okhotsk Ocean[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 62: 79-97. DOI:10.1016/j.jseaes.2012.07.023 |
| [21] |
Pecford N, Atherton M. Na-Rich Partialmelts from Newly Underplated Basaltic Crust:The Cordillera Blanca Batholith, Peru[J]. Journal of Petrology, 1996, 37(6): 1491-1521. DOI:10.1093/petrology/37.6.1491 |
| [22] |
Norman M D, Leeman W P, Mertzman S A. Granites and Rhyolites from the Northwestern U.S.A.:Temporal Variation in Magmatic Processes and Relations to Tectonic Setting[J]. Transactions of the Royal Society of Edinburgh:Erath Sciences, 1992, 83: 71-81. DOI:10.1017/S0263593300007768 |
| [23] |
Wolde B, Team G-G G. Tonalitic-Trondhjemite-Granitegenesis by Partialmelting Ofnewly Underplated Basaltic Crust:An Example of the Neoproterozoic Birbir Magmatic Arc, Western Ethionpia[J]. Precambrian Research, 1996, 76(1): 3-14. |
| [24] |
李伍平, 李献华, 路凤香. 辽西中侏罗世高Sr低Y型火山岩的成因及地质意义[J]. 岩石学报, 2001, 17(4): 523-532. Li Wuping, Li Xianhua, Lu Fengxiang. Genesis and Geological Significance for the Middle Jurassic High Sr and Low Y Type Volcanlc Rocks in Fuxin Area of West Liaoning[J]. Acta Petrologica Sinica, 2001, 17(4): 523-532. |