0 引言

华北克拉通北缘广泛分布中生代岩浆岩，是中国东部构造岩浆的显著标志。近年来发现区域内部分花岗质岩浆岩与Cu-Mo多金属成矿作用密切相关，已经成为地质工作者研究和关注的热点^{[1, 2, 3, 4, 5]}。 内蒙古赤峰市大营子花岗岩体是华北克拉通北缘增生带上的代表性岩体，因其内赋含石英脉热液型钼矿而倍受关注。前人^{[1, 2, 6, 7]}的研究主要涉及赋矿岩体形成时代、岩石的成因类型以及辉钼矿成矿时代等内容，已取得一大批对区域找矿地质研究有指导性作用的研究成果，而且一致认为大营子花岗岩与碾子沟钼矿在成因上有一定的联系。近期通过对大营子花岗岩体的地质研究发现，该岩体是由内部相黑云母二长花岗岩和边缘相正长花岗岩两部分组成，并且，内部相和边缘相岩体有着不同的岩石学特征、岩石地球化学特征和成岩时代，故作者推测大营子岩体为多期侵入的花岗岩。本次工作期望通过花岗质岩浆复合侵位的研究，找出岩浆的多期侵位对碾子沟钼矿床形成的制约机制，为区域上和花岗质岩浆活动相关的多金属矿床的发现提供参考。 1 区域地质背景

大营子岩体位于内蒙古赤峰市松山区关家营子西北12 km，产于赤峰—开源断裂以北的加里东增生造山带内。构造上位于华北板块北缘西拉木伦断裂带以南、赤峰—开源断裂以北的区域(图 1)。

图 1 内蒙古赤峰市大营子花岗岩体大地构造位置简图 Fig. 1 Tectonic map of Dayingzi granite in Chifeng，eastern Inner Mongolia

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区域内断裂构造主要呈近EW向和NE—NNE向展布，此外，还有一些小型的次级断裂。西拉木伦断裂是本区呈近EW向展布的北部主干断裂，被认为是是华北—蒙古联合板块和西伯利亚板块的缝合位置^{[8, 9, 10, 11, 12]}，该断裂向南至华北克拉通被称为温都尔庙—翁牛特加里东增生带，向北至二连—贺根山构造带被称为大兴安岭南段华里西增生带。赤峰—开源断裂是本区呈近EW向展布的南部主干断裂，属于压性—压扭性断裂，被认为是华北板块与天山兴蒙褶皱带的界限，该断裂以北通常也被广义的视为兴蒙造山带。嫩江断裂呈NE—NNE向展布，属于断阶式断裂，被西拉木伦断裂切断，与赤峰—朝阳断裂相交，是内蒙—大兴安岭褶皱系与吉黑陆块两个一级构造单元的分界线^[13]。此外，这些主要断裂边缘通常发育一些次级断裂，部分是区域成矿带上的重要控矿及容矿构造。

研究区出露的主要地层包括古生界、中生界和新生界。其中，古生界在西拉木伦断裂以北主要为浅变质的火山-沉积岩，西拉木伦断裂以南为少量志留系浅变质系、石炭系浅变质沉积系和二叠系火山-沉积岩系。中生界主要体现为侏罗系和白垩系火山岩，广泛覆盖在二叠系火山-沉积岩系之上。新生界主要包括第三系的玄武岩，以及第四系的冲积层和黄土。

区域岩浆活动主要包括海西期、印支期期和燕山期3个不同期次。海西期岩浆岩主要岩性为正长花岗岩、石英闪长岩、花岗闪长岩等岩石类型；印支期岩浆岩主要包括花岗斑岩和二长花岗岩等类型；燕山期岩浆岩主要包括黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩及花岗斑岩等类型。这3期岩浆岩主要以岩基、岩株及岩脉状产出。其中，燕山期岩浆岩总体上出露较多，空间上分布具有区带性特点，通常西拉木伦断裂和赤峰—开源断裂两侧呈线性分布。近年来的矿产勘查发现，其中的一些花岗岩和区域上Cu-Mo多金属矿化关系密切^{[1, 2, 3]}。

大营子岩体出露面积约120 km²，呈近EW向延伸的“U”字形。岩体北侧和南侧出露于太古宇华北克拉通基底的角闪黑云片麻岩、角闪斜长片麻岩及大理岩等被称为乌拉山群的变质表壳岩，岩体的西北部及中部发育中生代晚侏罗世酸性火山熔岩及火山碎屑岩，与岩体沉积接触(图 2)。

图 2 大营子花岗岩体地质略图Fig. 2 Geological sketch of Dayingzi granite

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野外地质及室内研究发现：大营子岩体空间上可以分为两个不同的相带，边缘相主要为肉红色正长花岗岩，中心相主要为灰白色的黑云母二长花岗岩。其中，中心相是碾子沟大型钼矿床的赋矿围岩，边缘相是目前正在勘探的季家沟钼矿床的围岩。岩相学特点如下。

边缘相正长花岗岩 岩石呈肉红色，块状构造，中粗粒花岗结构—不等粒结构。主要矿物组合为石英(30%左右)、条纹长石(55%左右)、斜长石(不足10%)及黑云母(5%左右)，含锆石和少量磷灰石等副矿物。石英呈他形粒状，充填于其他矿物颗粒之间; 条纹长石颗粒明显比其他矿物粗大，可见明显的高岭石化蚀变，条纹结构发育; 斜长石可见聚片双晶，呈半自形板状被包含于条纹长石中; 暗色矿物为黑云母，片状，多色性明显，发育一组极完全解理，局部绿泥石化蚀变(图 3a)。

a.正长花岗岩；b.黑云母二长花岗岩。Q.石英；Pl.斜长石；Af.碱性长石；Bi.黑云母；Spn.榍石。 图 3 大营子花岗岩显微照片 Fig. 3 Microscope photograph of Dayingzi granite

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中心相黑云母二长花岗岩 岩石呈灰白色，块状构造，粗粒花岗结构。主要组成矿物为石英(20%左右)、条纹长石(20%左右)、微斜长石(10%左右)，斜长石(35%左右)、黑云母(10%左右) 和角闪石(5%)，含榍石和磁铁矿等副矿物(不足1%)。石英他形粒状，充填于其他矿物颗粒之间; 条纹长石可见明显的条纹构造; 微斜长石，可见明显的格子双晶; 斜长石呈自形—半自形板状，聚片双晶发育，部分可见环带结构，局部有较弱的绢云母化蚀变; 黑云母具明显的多色性，局部可见绿泥石化蚀变; 角闪石呈黄绿色，二级蓝干涉色，可见两组斜交节理；榍石自形程度高，菱形切面，该切面上对称消光，干涉色为高级白(图 3b)。 3 同位素年代学

大营子岩体的同位素测年样品采自大营子岩体边缘相的正长花岗岩，重量约5 kg。锆石的分选在河北廊坊市诚信地质服务有限公司完成，制靶和分析是在西北大学大陆动力学国家重点实验室采用LA-ICP-MS激光剥蚀法完成，实验条件和精度见文献^[14]，测定数据使用Isplot3.0软件进行谐和图的制作和年龄计算。测试数据见表 1。

样品中的锆石多数呈短柱状的半自形晶，大多数锆石发育显示岩浆成因的振荡生长环带(图 4)。正长花岗岩12个点的数据，在置信度95%的条件下，得到加权平均年龄为(267.6±2. 8) Ma，其谐和年龄与加权平均年龄具有很好的对应性(图 5)，代表了大营子边缘相花岗岩的结晶年龄。

图 4 大营子正长花岗岩的锆石CL图像Fig. 4 Cathodoluminescence(CL)images of the Dayingzi orthoclase granite

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图 5 大营子正长花岗岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagram of Dayingzi orthoclase granite

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岩石样品的主量元素、微量元素和稀土元素的测试在广州澳实分析检测有限公司完成。硅酸盐主量元素使用X荧光光谱分析方法(ME-XRF06)，检测范围为0. 01%~100%，偏差0. 5%，硼酸锂/偏硼酸锂熔融，10种元素及烧失量(LOI)换算成氧化物如表 2。

实测数据显示，边缘相花岗岩w(SiO₂)较高,平均为75.84%，w(Al₂O₃)平均为12.68%，w(Na₂O+K₂O)平均为8.03%，w(CaO)平均为0.33%，w(TFe₂O₃)平均为0.94%。中心相花岗岩w(SiO₂)为69.40%~73.02%，平均为70.56%;w(Al₂O₃)为13.62%~14.52%，平均为14.23%; w(Na₂O+K₂O)为8.42%~9.33%，平均为8.83%; w(CaO)为1.29%~1.86%，平均为1.58%; w(TFe₂O₃)为2.02%~4.02%，平均为3.22%。数据表明，相对于中心相，边缘相碱长花岗岩和正长花岗岩具有高硅、低铝、贫钙的特点，与显微镜下边缘相石英体积分数高、斜长石体积分数低、暗色矿物体积分数少的鉴定结果相一致。

根据里特曼指数判定，大营子岩体岩石的σ为1.93~2.83，属于钙碱性岩石。岩石样品投影到w(K₂O)-w(SiO₂)图解上，所有样品点落于高钾钙碱性系列和钾玄系列区间(图 6a)。在A/NK-A/CNK图解上，边缘相花岗岩显示过铝质特点，中心相花岗岩显示铝质—过铝质的特点(图 6b)。

图 6 大营子花岗岩w(K2O)-w(SiO2)图解(a)和A/NK-A/CNK图解(b)Fig. 6 w(K2O)-w(SiO2)(a) and A/NK-A/CNK(b) diagrams of Dayingzi granite

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根据CIPW计算标准矿物如表 3，将标准矿物Q、An、Ab和Or按三氏法经验公式计算。公式为A=1.44w(Or)-0.14w(Ab+An)、P=1.14w(Ab+An)-0.14w(Or)。调整Q、A、P百分比，在Q-A-P实际矿物图解中，边缘相样品落入正长花岗岩区间; 中心相样品落入二长花岗岩区间(图 7)，与显微镜下鉴定结果相一致。正长花岗岩的分异指数(DI)为67.40和67.56，黑云母二长花岗岩的分异指数为51.80~87.82，数据表明大营子岩体整体分异指数较高，中心相的分异程度低于边缘相花岗岩。

1.富石英花岗岩; 2.碱长花岗岩; 3a.正长花岗岩; 3b.二长花岗岩; 4.花岗闪长岩; 5.英云闪长岩; 6.碱性长石正长岩；6*.石英碱性长石正长岩; 7.正长岩; 7*.石英正长岩; 8.二长岩; 8*.石英二长岩; 9.二长闪长岩; 9*.石英二长闪长岩; 10.闪长岩; 10*.石英斜长岩。 图 7 大营子花岗岩QAP图解Fig. 7 QAP diagram of Dayingzi granite

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稀土和微量元素采用质谱仪定量方法分析(ME-MS81)，不同元素的检测线不同，但分析误差小于5%。稀土元素及微量元素分析结果见表 4。

实测数据显示，大营子花岗岩稀土总量(∑REE)总体上为(169.97~240.43)×10^-6，稀土总量较高。LREE/HREE为4.11~11.87，表明花岗岩轻重稀土之间分馏较明显。

稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图 8a)显示，大营子花岗岩总体表现出右倾趋势并具有不同程度的Eu负异常。正长花岗岩的δEu值为0.09和0. 20，明显小于1，模式图上表现为较强的负异常; 黑云母二长花岗岩的δEu值为0.40~0.63，也小于1，Eu负异常程度低于正长花岗岩。铕(Eu)负异通常被认为源区有斜长石残留或岩浆演化过程中经历了斜长石的结晶分异。

图 8 大营子岩体稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(a)和微量元素原始地幔蛛网图(b)Fig. 8 Chondrite-normalized REE patterns (a)and Primitive mantle-normalized Spider diagram for Dayingzi granite(b)

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微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 8b)显示，不相容元素总体上呈右倾趋势。与原始地幔相比，大离子亲石元素(LILE)Rb、Th相对富集，Ba、Sr相对亏损；高场强元素(HFSE)Ti等相对亏损，亏损P元素。其中，边缘相花岗岩的U、Ba和Sr质量分数明显低于中心相。U和Ba的质量分数一般都趋向于富集在岩浆演化的晚期阶段^[15]，中心相花岗岩的这种微量元素特征，暗示了大营子岩体中心相花岗岩形成晚于边缘相。 5 讨论 5.1 大营子岩体多期次侵入的证据

岩浆在不同期次侵入时在接触带附近一般会保留诸如冷凝边、混染带，或者不同岩体间相互穿插的地质证据。由于大营子岩体不同相带间接触界线大部分被第四系堆积物和黏土覆盖，长期被认为是同一期次岩浆作用的分异产物。

本次研究从以下几个方面证实了大营子岩体是个复合岩体，是岩浆多期次侵入的产物。

1)岩性的差异及空间产状: 前已述及，大营子花岗岩主体岩性包括正长花岗岩和黑云母二长花岗岩。其中: 正长花岗岩位于岩体的外围，SW和NE侧与晚侏罗世中酸性火山熔岩及新近纪的汉诺坝玄武岩相接触，是目前正在勘探的季家沟钼矿的赋矿围岩。辉钼矿、黄铜矿和黄铁矿等金属硫化物在正长花岗岩中呈斑杂状、星点状、浸染状或者细脉浸染状产出，围岩蚀变可见钾化、绿帘石化、高岭石化和硅化。正长花岗岩形式上是矿体的赋矿围岩，但矿石矿物在正长花岗岩中呈浸染状赋存的地质现象，在一定程度上暗示了岩体与和成矿有密切的成因联系，需进一步加以证实。

黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩位于大营子岩体的中间部位，地貌上略高于边缘的正长花岗岩。岩体内含有不同规模的闪长玢岩、煌斑岩等脉岩，是赤峰市碾子沟钼矿的赋矿围岩。辉钼矿、黄铁矿及黄铜矿等金属硫化物在岩体中主要以大脉状、网脉状、浸染状产出，围岩蚀变可见硅化、钾化、绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化等类型。

2)岩石地球化学差异: 不同岩相间的岩石主量元素、微量元素及稀土元素含量不同。边缘相正长花岗岩较中心相黑云母二长花岗岩，具有高硅、低铝、贫钙和更明显的Eu负异常，边缘相花岗岩微量元素U、Ba和Sr明显低于中心相花岗岩。岩石地球化学特点的差异，可能是岩浆多期活动的显著标志。

3)同位素测年成果: 前人对大营子岩体中部的碾子沟钼矿床曾做了大量的同位素测年工作，陈志广等^[6]曾对中心相的黑云母二长花岗岩进行Rb-Sr法测年，得到(167.0±1.5) Ma的全岩Rb-Sr年龄; 张作伦等^{[7, 16]}则分别采用锆石U-Pb法和辉钼矿Re-Os法对黑云母二长花岗岩和钼矿石进行定年，得到(152.4±1.6) Ma的成岩年龄和平均(152.4±1.3) Ma的成矿年龄，且成矿热液具有岩浆硫特征，明确了中心相花岗岩既可能是钼矿床的含矿母岩也是矿体有利围岩。本次工作对大营子岩体正长花岗岩锆石U-Pb法测年得到成岩年龄为(267.6±2.8) Ma，与前人^{[6, 7]}测年结果明显不同，与代表西伯利亚板块与华北板块东北延缝合线的造山后A 型花岗岩的岩性及时代相似，查明该岩体是不同期次岩浆侵入的复合岩体。 5.2 大营子岩体多期次侵位的地质意义

斑岩型矿床通常被认为是壳-幔相互作用区域成矿的典型实例^{[17, 18, 19]}。传统上，大型—巨型斑岩Cu、Mo矿多产于岩浆弧(岛弧、陆缘弧)环境，诸如安第斯Cu矿带和西太平Cu矿带，含矿斑岩岩浆起源于和大洋板块俯冲作用有关的弧岩浆^{[19, 20, 21, 22, 23]}。斑岩成矿的前提是俯冲洋壳或者俯冲带下部楔形地幔过渡带的部分熔融，形成富含挥发分的钙碱性花岗质岩浆，通过壳-幔物质相互交换、迁移与再分配^{[15, 18, 24, 25, 26, 27]}，浅成—超浅成侵位形成斑岩型矿床。除此之外，斑岩型矿床还可产于碰撞造山带甚至陆内环境中。例如，中国藏东玉龙斑岩铜矿带、藏南冈底斯斑岩铜矿带、中国东部德兴斑岩铜矿田和长江中下游成矿带等均有数量较多的斑岩型矿床，含矿岩浆通常起源于加厚的新生镁铁质下地壳或拆沉的古老下地壳^{[28, 29, 30]}，也同样是幔源岩浆底侵作用引发的壳-幔物质和能量交换的集中体现。

毛景文等^{[3, 31, 32, 33]}曾对中国北方中生代成矿作用作了综合性研究，认为中国北方出现过3次大规模成矿作用，分别对应于200~160、140、120 Ma三个时期。2012年陈衍景等^[34]在总结中国东北钼矿床地质特征得出中国钼矿的成矿时间集中在250~210、190~160和150~110 Ma。葛文春等^[35]总结中国东部斑岩型铜钼矿成矿背景时认为中国东部铜钼矿床主要形成于185~170和145~130 Ma。陈志广等^{[1, 2, 6]}总结西拉木伦成矿带钼矿床成矿时代可以分为3个阶段，主要集中在260~220、180~160和140~120 Ma。大营子边缘相正长花岗岩和碱长花岗岩及季家沟钼矿，岩浆作用及成矿对应于260~220 Ma的成矿时期; 大营子岩体中心相黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩及碾子沟钼矿，则对应于180~160 Ma的成矿时期，与其东部37 km的鸡冠山斑岩型钼矿相似^[36]。

前人^{[9, 11]}研究认为，西拉木伦构造带是二叠纪末期西伯利亚地块与华北板块发生碰撞的缝合线。晚海西—早印支期，该区域处于华北克拉通北缘造山晚期到后造山环境，局部伸展应力作用诱发了下地壳的部分熔融，形成晚古生代—早中生代与钼矿相关的花岗质岩浆岩。印支—早燕山期，西伯利亚板块与华北板块的进一步俯冲碰撞，使得西拉木伦缝合带沿线发生挤压造山且一直持续到中侏罗世^[37]；与此同时，古太平洋板块向亚洲大陆俯冲，也在一定程度上共同促进了西拉木伦成矿带的碰撞挤压，120~145 Ma造山后的陆内伸展及岩石圈大规模减薄，是诱发花岗质岩浆活动的主要因素^{[18, 28, 30]}，区域上不同时代的岩浆在同一空间复合侵位，暗示了存在着多期构造叠加及构造体质的转折。

其实，早在20多年前，老一代矿床学家们就曾指出，我国许多斑岩型和斑岩-矽卡岩型矿床具有“多位一体”的成矿特点，即花岗质岩浆的源岩多样性及岩浆-热液多重就位是造成斑岩型、矽卡岩型及其他热液型矿床在多重空间分布的重要原因之一^[38]。目前资料显示，兴蒙造山带东段一些与中生代花岗岩有关的钼矿床，与二长花岗岩及花岗闪长岩具有密切的成因关系^{[15, 19, 39, 40, 41, 42]}。但同时，这些赋矿花岗岩空间上与碱长花岗岩和正长花岗岩相伴生，它们是岩相分异还是多期侵入的复合岩体缺少具体的地质工作。大营子岩体是西拉木伦成矿带上典型的复合岩体，岩浆多期次侵入的结果不仅使岩体规模变大，更重要的是不同期次的花岗质岩浆作用的叠加，一定程度上会促进成矿物质与能量的交换、迁移与再分配。这种花岗质岩浆的源岩多样性及岩浆-热液多重就位及其成矿特点，对西拉木伦成矿带相似花岗岩及其成矿研究具有重要的指示意义。 6 结论

1)岩体边部的正长花岗岩具有(267.6±2.8) Ma的锆石U-Pb年龄，形成于晚海西期，为华北克拉通北缘造山后伸展诱发的岩浆产物。中心部位的黑云母二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为 (152.4±1.6 ) Ma，为晚侏罗世造山后岩石圈伸展环境下岩浆产物。

2)大营子花岗岩岩性包括有边缘相正长花岗岩和中心相黑云母二长花岗岩，具有高硅、准铝-过铝质、富碱、低镁、贫钙的特点，属于钙碱性岩石。稀土元素组成总体含量较高，轻、重稀土分馏明显，Eu负异常显著。富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th,相对亏损高场强元素(HFSE)Ti,亏损P元素。其中，边缘相正长花岗岩与中心相的黑云母二长花岗岩相比较，相对高硅、低铝、贫钙且有更明显的Eu负异常，微量元素U、Ba和Sr 明显低于中心相花岗岩。

3)大营子花岗岩中心相黑云母二长花岗岩和边缘相正长花岗岩,无论是岩石岩性和产出形态的不同，还是同位素测年结果的不同及岩石地球化学的差异，都表明大营子岩体是一个岩浆多期侵位的复合岩体。

4)大营子岩体多期叠加侵位，有利于成矿物质与能量的交换、迁移与再分配，一定程度上能够促进区域成矿。本次研究可为区域上花岗质岩浆活动及相关的多金属矿床的发现提供参考。