0 前言

辽西杨家杖子地区位于华北板块燕山褶皱带东段，以斑岩-矽卡岩型钼矿而著称。许多专家学者对辽西地区侵入岩的年代学^{[1, 2, 3, 4]}和岩石地球化学^{[2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]}特征，矿床地质特征、控矿构造、成矿流体、成矿机制及成矿年龄等^{[12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]}方面做过较详细的研究，并取得了一些统一认识。前人认为EW向和NE、NNE向断裂控制了兰家沟斑岩型钼矿、杨家杖子斑岩-矽卡岩型钼矿等Au、Cu、Mo、Pb、Zn多金属矿床^{[16, 18, 19, 20]}，同时指出控矿岩体属于高分异I型花岗岩^{[8, 9, 10]}，其黑云母K-Ar年龄、Rb-Sr等时线和锆石U-Pb年龄为181~193 Ma^{[1, 2, 3, 4]}，兰家沟斑岩钼矿的辉钼矿、矽卡岩Re-Os模式年龄和等时线年龄为181.6~191.0 Ma^{[12, 13, 14, 15, 16, 20]}，成岩和成矿时间均属于早侏罗世。而目前对于辽西地区中生代所处构造环境的认识却存在较大争议：部分学者认为华北板块北缘在三叠纪末期即开始受到古太平洋俯冲的影响^[8]，燕山早期库拉板块向欧亚板块俯冲，岩浆活动强烈^{[2, 21, 22, 23]}；部分学者认为中生代从晚三叠世开始，华北板块北缘处于西伯利亚板块向南挤压，古太平洋板块向欧亚板块俯冲的应力带中^[15]，进入侏罗纪以来，作用最强的是伊佐奈歧板块朝NW方向运移、俯冲到东亚大陆之下，初生的太平洋板块则在南半球微弱地向SW方向俯冲^{[24, 25]}；还有学者认为华北板块中生代大规模岩浆活动与太平洋板块的俯冲无关，可能相当于几个不同时期发育的长英质大火成岩省，与中生代东亚超级地幔柱的活动有关^{[26, 27]}。出现上述分歧的主要原因是对该区侵入岩的类型、产出状态及分布特征缺少系统的研究。

笔者通过详细的野外考察和系统采样，对该区不同类型的侵入岩进行了岩石地球化学分析和锆石U-Pb同位素测年，分析了该区中生代侵入岩的年代学格架、岩石成因及其形成时的构造背景，并探讨了侵入岩与杨家杖子钼矿的关系。 1 区域地质概况

辽西杨家杖子地区位于华北板块胶辽陆块秦皇岛岩浆弧区^[28]，燕山褶皱带东段，锦西—青龙山和女儿河断裂之间，从山海关—北镇隆起到北票凹陷的过渡带。区内的太古宙地质体主要由大面积的TTG杂岩和少部分表壳岩系构成。这些太古宙TTG主要形成于25 亿a左右，中元古代—古生代以稳定克拉通内的沉积建造为主，晚古生代—早中生代为前陆盆地沉积，石炭纪发育海相、海陆交互相沉积，二叠纪发育海陆交互相、陆相红层和蒸发岩，在早、中三叠世连续发育陆相红层沉积^[29]，缺少明显的岩浆活动。但是由于早石炭世晚期古亚洲洋板块向华北板块之下俯冲，华北北缘转化为活动大陆边缘，该区发育大量闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩和一些岛弧火山岩^[28]。在东北地区，古亚洲洋的最终闭合时间最晚可能发生在中三叠世，自此以后，华北板块进入到环太平洋构造体系和蒙古—鄂霍茨克构造体系的演化阶段^[30]。 2 地质特征

杨家杖子地区出露的主体侵入岩有4种类型：北东侧的中粗粒钾长花岗岩、斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩，分布较广；南西侧的细粒角闪二长岩，分布较少(图 1)。

图 1 杨家杖子钼矿区地质图(据脚注①修编)Fig. 1 Geological sketch map of Yangjiazhangzi molybdenum deposits(according to the footnote① revision)

图选项

① 张梅生.辽宁省1∶25万锦西市幅区调修测报告.长春：吉林大学，2013.

中粗粒钾长花岗岩(B002-1，肉红色，中粗粒结构，块状构造，正长石体积分数约为40%，粒径3~6 mm，石英体积分数约为30%，粒径3~6 mm，斜长石体积分数约为20%，粒径2~4 mm，黑云母体积分数约为10%，粒径2~3 mm，图 2a)出露在杨家杖子地区的北东一侧，以岩基形式产出，呈北东向展布，是该区分布最广的侵入岩类型。该岩体与古生界寒武系、奥陶系、石炭系直接接触，在与寒武系、奥陶系灰岩的接触带，出现大理岩化、角岩化、矽卡岩化等现象，与杨家杖子钼矿关系密切。

a. 中粗粒钾长花岗岩；b. 斑状钾长花岗岩；c. 似斑状钾长花岗岩；d. 细粒角闪二长岩。 图 2 杨家杖子地区侵入岩的野外照片Fig. 2 Field photos of the three intrusive rocks in Yangjiazhangzi

图选项

斑状钾长花岗岩(STTW-06，肉红色，斑状结构，块状构造，基质为微晶质结构，斑晶主要为石英，粒径1~5 mm，正长石，粒径2~8 mm，图 2b)和似斑状钾长花岗岩(STTW-07，肉红色，似斑状结构，块状构造，基质为细粒显晶结构，斑晶主要为石英，粒径2~3 mm，正长石，粒径2~4 mm，斜长石，粒径2~3 mm，图 2c)出露在杨家杖子地区北东的大北岭隧道一带，以岩株形式产出，呈北东向展布，通过野外观察和前人资料^{[4, 20]}分析，属于中粗粒钾长花岗岩的边缘相。该岩体与元古宇青白口系、雾迷山组和古生界寒武系、奥陶系直接接触；在与寒武系、奥陶系灰岩的接触带，出现大理岩化、角岩化、矽卡岩化等现象，并产有铁矿,与杨家杖子钼矿关系密切。经过吉科1井的钻探验证^①，发现杨家杖子向斜底部为斑状钾长花岗岩，表明其与地表出露的斑状钾长花岗岩连为一体。

①徐学纯，张行行，黄明国，等.吉科1井钻探报告.长春：吉林大学，2013.

细粒角闪二长岩(STTW-08，灰绿色，细粒结构，斜长石体积分数约为40%，正长石体积分数约为30%，角闪石体积分数约为20%，黑云母体积分数约为10%，粒径1 mm左右，图 2d)出露在杨家杖子地区南西松树卯一带，以岩墙或岩脉形式产出，呈南北向展布，分布较少。该岩体与古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和中生界三叠系直接接触，与前两个岩体未见直接接触关系。该岩体还含有闪长岩^[4]，本文采样为细粒角闪二长岩。 2.2 岩相学特征

中粗粒钾长花岗岩：肉红色，中粗粒结构，块状构造。主要矿物为条纹长石(体积分数为50%)，半自形板状，条纹结构明显，粒径3~6 mm；石英(30%)，他形粒状，粒径3~6 mm；斜长石(15%)，半自形板状，粒径2~4 mm；黑云母(5%)，半自形片状，粒径2~3 mm(图 3a)。副矿物组合为磁铁矿-锆石-磷灰石-榍石。

a. 中粗粒钾长花岗岩；b. 斑状钾长花岗岩；c. 似斑状钾长花岗岩；d. 细粒角闪二长岩。均为正交偏光。Pl. 斜长石；Aks. 碱性长石；Bt. 云母；Q. 石英；Hbl. 角闪石。 图 3 杨家杖子地区侵入岩的镜下照片Fig. 3 Microscope photographs of the intrusive rocks in Yangjiazhangzi

图选项

斑状钾长花岗岩：肉红色，斑状结构，基质为微晶质结构，块状构造。斑晶主要为条纹长石、微斜长石、斜长石、石英，基质主要为细粒长英质。碱性长石主要为条纹长石，他形板状，条纹结构明显，粒径1.5~9.0 mm；微斜长石少量，半自形板状，有格子双晶，粒径0.5~2.0 mm；斜长石，半自形长板状，粒径0.5~2.0 mm；石英，他形粒状，表面干净，粒径1~5 mm(图 3b)。副矿物组合为磁铁矿-锆石-磷灰石。

似斑状钾长花岗岩：肉红色，似斑状结构，基质为细粒显晶结构，块状构造。斑晶主要为石英、正长石、斜长石，基质由0.2 mm左右的长英质组成。石英，他形粒状，外形不规整，粒径1.5~2.0 mm；正长石，半自形长板状，粒径1.5~4.0 mm；斜长石，半自形板状，大多发生了绢云母化蚀变，粒径1.5~4.0 mm(图 3c)。副矿物组合为磁铁矿-磷灰石。

细粒角闪二长岩：深灰色，细粒结构，块状构造。主要矿物为斜长石、正长石、角闪石和少量黑云母、石英。斜长石(40%)半自形板状，呈小聚合体分布，部分斜长石发生了高岭土化蚀变，粒径0.2~0.6 mm；正长石(30%)半自形板状，粒径0.2~0.6 mm；角闪石(15%)他形粒状，粒径0.2~0.4 mm；黑云母(10%)半自形片状，粒径0.2~0.4 mm；石英(5%)他形粒状，粒径0.2~0.5 mm(图 3d)。副矿物组合为磁铁矿-磷灰石。 3 样品测试与处理分析

本文选取了斑状钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩、细粒角闪二长岩3种岩石样品进行了主量元素、微量稀土元素和年代学测试。

岩石样品由哈尔滨矿产资源监督检测中心进行处理。首先将样品进行粗碎，然后研磨至200目以下。主量元素和微量元素的分析测试由哈尔滨矿产资源监督检测中心完成。主量元素采用电感耦合等离子体发射光谱仪(IC-OES)测定，微量元素采用等离子体质谱仪(ICP-MS)测试完成。样品的主量元素质量分数由36种涵盖硅酸盐样品范围的参考标准物质双变量拟合的工作曲线确定，基体校正根据经验的Traill-Lachance程序进行，分析精度优于 1%~5%。样品中微量元素质量分数则使用USGS标准W-2和G-2及国内标准GSR-1、GSR-2和GSR-3来校正，其分析精度一般为2%~5%。具体实验步骤、测试条件及实验原理参考文献^[31]。岩石地球化学数据处理及作图采用路远发^[32]的Geokit和Geoplot软件完成。

测年样品破碎和锆石挑选由河北省廊坊区域地质矿产调查研究所实验室完成。将样品机械性粉碎至80目，进行重力分选，利用矿物介电分选仪进行磁选，然后经重液分选，最后在双目镜下选择透明无包裹体无裂隙、晶形好、颗粒较大的锆石单矿物粘在双面胶上，用无色透明的环氧树脂固定，待环氧树脂固化以后将锆石抛光，使其内部结构剖面充分暴露，进行阴极发光(CL)显微图像的采集。

锆石测年由天津地质矿产调查研究所同位素测试实验室采用LA-MC-ICP-MS法完成。分析仪器为Thermo Fisher公司制造Neptune型质谱仪和美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器，激光束斑直径为35 μm，频率8~10 Hz，激光器能量密度13~14 J/cm²。实验中采用动态变焦扩大色散可以同时接收质量数相差很大的U-Pb同位素，从而进行锆石U-Pb同位素测定。采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰采集一点的跳峰方式，每完成4~5个样品的测定，插入测标样一次。采用TEMORA作为外部标准锆石，利用NIST612作为外标计算锆石样品的U、Pb质量分数，采用²⁰⁸Pb对普通铅进行校正。采用中国地质大学刘勇胜^[33]博士研发的ICPMSDataCal程序和Ludwig^[34]的Isoplot程序进行数据处理。 4 地球化学特征 4.1 主量元素特征

从表 1和参考文献^{[2, 5, 6, 7, 10]}数据可以得知：斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩中w(SiO₂)较高，为68.89%~77.38%，w(Al₂O₃)为12.79%~15.34%，w(Na₂O)为2.64%~4.91%，w(K₂O)为4.16%~5.53%；闪长岩和二长岩中w(SiO₂)较低，为51.40%~61.73%，w(Al₂O₃)较高，为14.84%~16.58%，w(Na₂O)为4.06%~4.91%，w(K₂O)为2.68%~4.17%。经过w(SiO₂)-w(Na₂O+K₂O)岩石分类图解投影(图 4)，分别落入花岗岩区、闪长岩区和二长岩区。花岗岩A/CNK值为0.87~1.16，A/NK值为0.97~1.25；二长岩和闪长岩A/CNK值为0.42~0.68，A/NK值为1.55~1.69。从A/NK-A/CNK图解(图 5a)可以看出，斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩属于弱过铝质系列岩石，细粒角闪二长岩属于准铝质系列岩石。从w(K₂O)-w(SiO₂)图解(图 5b)可以看出，大多数岩石样品落入高钾钙碱性系列，显示岩石相对富钾的特征。花岗岩分异指数(DI)较高，为86.61~96.67，碱度率(AR)为1.90~2.45，固结指数(SI)为0.21~5.96，具有高分异I型花岗岩的特点；二长岩和闪长岩DI为50.75~67.19，AR为3.2~6.1，SI为23.83~36.72。

STTW-08与文献中闪长岩、二长岩均属于松树卯岩体，STTW-06、STTW-07与文献中花岗岩均属于杨家杖子岩体，下同。Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性，据文献[34]。1.橄榄辉长岩；2a.碱性辉长岩；2b.亚碱性辉长岩；3.辉长闪长岩；4.闪长岩；5.花岗闪长岩；6.花岗岩；7.硅英岩；8.二长辉长岩；9.二长闪长岩；10.二长岩；11.石英二长岩；12.正长岩；13.副长石辉长岩；14.副长石二长闪长岩；15.副长石二长正长岩；16.副长正长岩；17.副长深成岩；18.霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩。花岗岩、闪长岩和二长岩数据据文献[2, 5, 6, 7, 10]。 图 4 w(Na2O+K2O)-w(SiO2)岩石分类图Fig. 4 w(Na2O+K2O)-w(SiO2) rock classification diagram

图选项

花岗岩、闪长岩和二长岩数据据文献[2, 5, 6, 7, 10] 图 5 A/NK-A/CNK图解(a)和w(K2O)-w(SiO2)图解(b)Fig. 5 A/NK-A/CNK diagram(a) and w(K2O)-w(SiO2) diagram(b)

图选项

从表 2、文献^[2]数据和微量元素蛛网图(图 6a)可以看出：原始地幔标准化曲线向右倾斜，斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩富集高场强元素Th、La、Nd、Hf和Gd，亏损高场强元素Ti、Ho和大离子亲石元素Ba、Sr；细粒闪长岩富集高场强元素Gd、Er和大离子亲石元素Ba、Sr，亏损高场强元素Nb、Hf、Ti、Pr、Y、Yb。其中细粒角闪二长岩Nb的亏损可能指示地壳物质参与了岩浆过程，斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩Ti的亏损可能指示其经历了一定程度的分异演化^[8]。

标准化值据文献[35]；花岗岩和闪长岩数据据文献[2] 图 6 杨家杖子地区侵入岩的微量元素蛛网图(a)和稀土配分模式图(b)Fig. 6 REE chondrite normalization(a) and trace elements spider pattern(b) of the intrusive rocks in Yangjiazhangzi

图选项

从表 2、文献^[2]数据和稀土配分模式图(图 6b)可以看出：球粒陨石标准化曲线均为右倾型，轻稀土元素分馏明显，重稀土元素分馏不明显。斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩的δEu为0.36~0.61，具有明显负Eu异常；细粒角闪二长岩和细粒闪长岩的δEu为0.72~0.91，具有微弱负Eu异常。从表 2中得出3种岩石的稀土元素总量w(∑REE)为(70.30~220.32)×10^-6，∑LREE/∑HREE为7.58~16.10，La_N/Yb_N为7.49~32.32。 5 同位素年代学特征

5.1 斑状钾长花岗岩

侵入岩锆石CL图像见图 7，其中斑状钾长花岗岩中的锆石(图 7a)分析数据见表 3。锆石为半自形到自形，粒径70~250 μm，长宽比为1.2~2.5，一般长柱状，具有振荡环带，Th、U质量分数较高，Th/U值较大(一般>0.4)。根据锆石标型和内部结构特征，判断其为岩浆锆石，这些锆石的年龄在181 Ma左右。利用这些数据绘制的年龄谐和图如图 8a，b，加权平均年龄为(181.30±0.95) Ma，MSWD=1.70，代表了斑状钾长花岗岩的侵位时间为早侏罗世。

图 7 杨家杖子地区侵入岩锆石CL图像及测点Fig. 7 CL images of zircon and analysis spot from the intrusive rocks in Yangjiazhangzi

图选项

a,b. 斑状钾长花岗岩；c,d. 似斑状钾长花岗岩；e,f. 细粒角闪二长岩。 图 8 杨家杖子地区侵入岩的锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 8 Zircon U-Pb concordant diagram of the intrusive rocks in Yangjiazhangzi

图选项

似斑状钾长花岗岩中的锆石分析数据见表 3。锆石为半自形到自形，粒径50~180 μm，长宽比值为1.2~2.8，一般长柱状，具有振荡环带，根据锆石标型和内部结构特征，判断其为岩浆锆石(图 7b)。这些锆石的年龄在188 Ma左右，利用这些数据绘制的年龄谐和图如图 8c，d，加权平均年龄为(188.78±0.86) Ma，MSWD=0.77，代表似斑状钾长花岗岩的侵位时间为早侏罗世。

5.3 细粒角闪二长岩

细粒角闪二长岩中的锆石分析数据见表 3。锆石为他形到半自形，粒径40~130 μm，长宽比值为2.0~1.3，一般为长柱状，根据锆石标型和内部结构特征，判断其为岩浆锆石(图 7c)。这些锆石的年龄在227 Ma左右，利用这些数据绘制的年龄谐和图如图 8e，f，加权平均年龄为(227.80±1.10) Ma，MSWD=1.90，代表细粒角闪二长岩的侵位时间为晚三叠世。

根据杨家杖子地区侵入岩的地质产状关系和锆石U-Pb年代学研究，总结了该区侵入岩侵位年龄及其成矿时代如表 4。

6.1 侵入岩形成的构造环境

从岩石化学成分来看，杨家杖子地区大部分花岗质侵入岩样品在w(Al₂O₃)-w(SiO₂)、w(K₂O)-w(SiO₂)和R₁-R2判别图解(图 9、图 10)上，投在后造山期花岗岩区，而细粒闪长岩和细粒角闪二长岩样品大多投在碰撞后隆起期花岗岩区；从空间分布来看，杨家杖子地区的斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩呈NE、NNE向展布，如果是受到西伯利亚板块的影响其产状应该呈东西向而不是NE、NNE向，因此西伯利亚板块的影响可能不是导致其形成的直接因素；从成岩年龄来看，杨家杖子地区侵入岩的成岩年龄为181~193 Ma^{[1, 2, 3, 4]}，该时期为早侏罗世，此时古亚洲洋已经闭合，华北板块所处的构造域发生转换，古太平洋板块向西俯冲^[30]；从古地磁资料来看，燕山期作用最强的是伊佐奈歧板块朝NW方向运移、俯冲到东亚大陆之下，初生的太平洋板块则在南半球微弱地向SW方向俯冲^{[24, 25]}。所以该区斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩的形成可能是受到伊佐奈歧板块的影响。

IAG.岛弧花岗岩类；CAG.大陆弧花岗岩类；CCG.大陆碰撞花岗岩类；POG.后造山花岗岩类；RRG.与裂谷有关的花岗岩类；CEUG.与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类。花岗岩、闪长岩和二长岩数据据文献[2, 5, 6, 7, 10]。 图 9 w(Al2O3)-w(SiO2)判别图解(a)和w(K2O)-w(SiO2)判别图解(b)Fig. 9 w(Al2O3)-w(SiO2) discrimination diagram (a) and w(K2O)-w(SiO2) discrimination digram(b)

图选项

1.地幔斜长花岗岩；2.破坏性活动板块边缘(板块碰撞前)花岗岩；3.板块碰撞后隆起期花岗岩；4.晚造山期花岗岩；5.非造山区花岗岩；6.同碰撞花岗岩；7.造山期后花岗岩。花岗岩、闪长岩和二长岩数据据文献[2, 5, 6, 7, 10]。 图 10 R2-R1判别图解Fig. 10 R2-R1 discrimination diagram

图选项

笔者认同陈衍景等^[36]的观点,即杨家杖子地区的细粒角闪二长岩和闪长岩可能形成于华北板块与蒙古地块之间发生强烈的陆陆碰撞而导致的地壳挤压、缩短、叠覆、隆起阶段^[36]。而斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩则属于后造山期高分异I型花岗岩，可能与伊佐奈歧板块朝NW方向俯冲到华北板块有关，形成于华北板块边缘的后造山阶段。 6.2 侵入岩与成矿关系

NE、NNE向锦西—青龙山断裂和女儿河断裂控制了杨家杖子斑岩-矽卡岩型钼矿床、兰家沟斑岩型钼矿床等矿床的空间分布。杨家杖子钼矿床的赋矿地层为寒武系、奥陶系碳酸盐岩，控矿岩体岩石类型主要为中粗粒钾长花岗岩、斑状钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩等中生代中浅层酸性侵入岩，这些侵入岩为钼矿床提供热源、物源。在吉科1井岩心中见到的围岩蚀变以钾长石化、碳酸盐化、萤石化为主，矿石矿物组合主要有黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、方铅矿、辉钼矿等，脉石矿物主要为石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石等矽卡岩矿物组合。

通过研究区侵入岩的锆石U-Pb年龄测试，可以得出：杨家杖子地区侵入岩分别由227 Ma的印支晚期和181~188 Ma的燕山早期两期侵入岩组成，其中燕山早期的斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩与杨家杖子钼矿等Au、Cu、Mo、Pb、Zn多金属矿床成矿时间密切相关^[8]，实验测得辉钼矿Re-Os和矽卡岩Re-Os模式年龄和等时线年龄为181.60~191.00 Ma^{[12, 13, 14, 15, 16, 20]}，与燕山早期侵入岩的成岩年龄(181~188 Ma)相近，验证了野外接触关系。 7 结论

1)杨家杖子地区侵入岩主要有中粗粒钾长花岗岩、斑状钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩、细粒角闪二长岩4种类型。其中，斑状钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩形成时间分别为(181.30±0.95) Ma、(188.78±0.86) Ma，均属于弱过铝质高钾钙碱性系列岩石，为中粗粒钾长花岗岩的边缘相；而细粒角闪二长岩形成时代为(227.80±1.10) Ma，属于准铝质高钾钙碱性系列岩石。

2)侵入岩的锆石U-Pb年龄研究表明，杨家杖子地区燕山早期斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩(181~188 Ma)与杨家杖子钼矿Au、Cu、Mo、Pb、Zn等多金属矿床有着密切的时间和成因关系。

3)杨家杖子地区的细粒角闪二长岩和闪长岩可能形成于华北板块与蒙古地块之间发生强烈陆陆碰撞而导致的地壳挤压、缩短、叠覆、隆起阶段。而斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩属于后造山期高分异I型花岗岩，可能与伊佐奈歧板块朝NW方向俯冲到华北板块有关，形成于华北板块边缘的后造山阶段。