2. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061;
3. 吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春 130026
2. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China;
3. College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
0 引言
盘岭矿集区行政上隶属于辽宁省本溪市，位于辽吉裂谷中段的草河口－草河城－黑峪一带，是一处典型的古元古代沉积盆地和多金属矿集区，产出有盘岭铜矿床、白水金矿点、吴家堡子铅锌矿点等多处矿床(点)，矿种有铜、铅、锌、金、钼等，区内矿化普遍，成矿地质条件优越。但是，本区研究程度较低，前人只对盘岭地区铜、铅锌矿床的成矿条件进行了探讨，认为矿床(化)受沉积环境、地层的岩性和岩相的控制，并受构造岩浆活动的影响，矿体富集与后期热液改造有关[1-3]；而对与成矿有关的岩浆作用的地质、地球化学方面的研究很少，更缺乏对矿集区内侵入岩的精细年代学和地球化学方面的研究。本文从年代学和地球化学方面对矿集内出露的主要岩体－－北大砬子和高丽墩台岩体进行了详细分析，并结合区域构造特征, 探讨了岩浆岩源区及成因、地球动力学背景以及与矿化关系等问题；本研究有望为进一步揭示该区成矿规律，为找矿提供一定的依据。
1 矿床地质概况盘岭矿集区位于辽东裂谷北部本溪－凤城多金属成矿带的中部。出露地层主要有古元古界辽河群、新元古界青白口系及寒武系。其中，辽河群包括浪子山组、里尔峪组、大石桥组，岩性为片岩、大理岩、变粒岩等，部分层位含石墨。
区内构造发育，褶皱构造以近东西向线性紧闭褶皱为主，断裂构造有北东向、南北向和近东西向。近东西向断裂构造形成时间较早，沿连山关背斜被吕梁期花岗岩充填。南北向断裂构造为东西向断裂构造的诱导产物，吕梁期继承性运动促使该构造扩大加深。北东向剪切构造是经燕山运动形成的区内最发育的断裂，对区内矿产的控制作用明显。其中，北东向、南北向断裂与铅、锌、铜等多金属矿化有关[2]。
盘岭矿集区内岩浆岩发育，以中酸性岩体(株)为主。矿区西北部为早白垩世的北大砬子岩体，岩性为中细粒似斑状黑云母二长花岗岩；矿区南部为古元古代高丽墩台岩体，岩性为斜长花岗岩；矿区西南部为新太古代连山关岩体，岩性为似斑状黑云母二长花岗岩和黑云母二长花岗岩(图 1)。
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| 图 1 盘岭矿集区地理位置(a)和地质矿产简图(b) Figure 1 Geographical location (a), geological and mineral map(b) of Panling ore concentration area |
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辽宁盘岭矿集区内的主要岩体有北大砬子岩体和高丽墩台岩体。岩石样品为野外采集的新鲜样品，岩石的岩相学特征如下。
北大砬子岩体，岩性为二长花岗岩，中细粒花岗结构，块状构造。矿物组成：石英，无色，粒状，粒度≤0.3 mm×0.6 mm，体积分数约25%；斜长石，无色，板柱状，绢云母化明显，为更长石，粒度≤0.4 mm×1.0 mm，约35%；正长石，无色，板柱状，土化、绢云母化明显，多呈浅黄褐色，粒度≤0.4 mm×0.8 mm，约40%。副矿物主要有锆石、磷灰石、磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿等(图 2a，b，c)。
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| Q.石英；Pl.斜长石；Or.正长石；Mic.微斜长石；Bi.黑云母。a.二长花岗岩标本照片；b.二长花岗岩镜下单偏光；c.二长花岗岩镜下正交偏光；d.花岗闪长岩标本照片；e.花岗闪长岩镜下单偏光；f.花岗闪长岩镜下正交偏光。 图 2 盘岭矿集区侵入岩标本及镜下照片 Figure 2 Images of specimen and microscopic of the intrusive rocks from Panling ore concentration area |
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高丽墩台岩体，岩性为花岗闪长岩，中粗粒花岗结构，块状构造、弱片麻状构造。矿物组成：石英，无色，粒状，粒度≤3 mm×6 mm，为20%~30%；斜长石，半自形板状，为更长石，粒度≤4 mm×7 mm，为35%~63%；钾长石，为微斜长石，粒度≤4 mm×7 mm，为10%~20%，部分呈填隙状分布于斜长石之间；黑云母，褐色，片状，粒度≤1 mm× 3 mm，为2%~5%，分布于斜长石粒间。副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石、金红石等(图 2d，e，f)。
3 分析方法 3.1 锆石SHRIMP U-Pb定年原岩经破碎－淘洗－磁选后选出锆石，再经双目镜下挑选表面干净、无裂隙且无包体的锆石制靶并抛光，然后进行镜下反射光、透射光照相和阴极发光(CL)分析，最后镀金以备测试。详细的SHRIMP U-Pb分析原理及流程参见文献[4-5]的相关描述。在测定过程中，锆石样品和置于同一样品靶上的澳大利亚地调局标准锆石TEM(417Ma)的测定交替进行，每测定3~4个样品点，测定1次标准锆石。每次分析记录5次扫描的平均值。使用澳大利亚地调局标准锆石TEMORA(417 Ma)进行元素之间的分馏校正。将置于调试靶上的另一标准锆石SL13(年龄为572 Ma，U质量分数为238×10-6)标定锆石的U、Th和Pb质量分数。应用澳大利亚国立大学PRAWN程序进行数据处理[6]。普通铅根据实测204Pb校正，数据点的误差为1σ。采用206Pb/238U年龄，其加权平均值的误差为2σ，置信度为95%。上述过程均在北京离子探针中心完成。
3.2 主微量元素测试对新鲜的岩石样品进行了主、微量元素测试工作。测试工作在国土资源部东北矿产资源监督检测中心完成。主量元素测试方法为X射线荧光光谱法，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：当元素质量分数大于10×10-6，精度优于5%；当质量分数小于10×10-6时，精度优于10%。
3.3 锆石Hf同位素分析锆石Hf同位素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成，使用仪器为Thermo Finnigan Neptune-plus型(MC-ICP-MS)。分析方法见文献[7]。采用静态信号采集模式，背景采集时间30 s，积分时间为0.131 s，采集200组数据，总计约30 s。激光能量密度为15 J/cm2，束斑直径为55 μm。计算参数如下：176Lu衰变常数为1.865×10-11μ-1[8]，球粒陨石的176Hf/177Hf和176Lu/177Hf值分别为0.033 02和0.282 772[9]，现今亏损地幔的176Hf/177Hf为0.283 025。
4 分析结果 4.1 锆石SHRIMP U-Pb年代学辽宁盘岭矿集区北大砬子岩体的锆石SHRIMP U-Pb年代学数据列于表 1。显微镜和锆石透反射观察显示，北大砬子岩体锆石为自形晶，较小，长50~200 μm，长短轴比主要为1: 1~1: 2。锆石微量元素测试数据显示，花岗岩锆石w(U)=153×10-6~4 103×10-6，w(Th)=154×10-6~1 332×10-6，Th/U=0.20~1.53，结合锆石的振荡环带和锆石的U、Th质量分数，可以判断测试的锆石均为岩浆成因的锆石。
| 岩体 | 测点 | wB/10-6 | 232Th/238U | 同位素比值 | 年龄/Ma | ||||||||||
| U | Th | 207Pb*/206Pb* | 1σ | 207Pb*/235U | 1σ | 206Pb*/238U | 1σ | 206Pb/238U | 2σ | 207Pb/206Pb | 2σ | ||||
| 北大砬子 | TW7-1.1 | 740 | 374 | 0.52 | 0.051 60 | 0.075 00 | 0.136 00 | 0.077 00 | 0.019 15 | 0.017 00 | 121.8 | 1.9 | 266 | 170 | |
| TW7-2.1 | 1 525 | 393 | 0.27 | 0.046 97 | 0.021 00 | 0.124 40 | 0.002 60 | 0.019 21 | 0.015 00 | 122.9 | 1.8 | 48 | 51 | ||
| TW7-3.1 | 4 103 | 1 050 | 0.26 | 0.048 72 | 0.020 00 | 0.141 80 | 0.024 00 | 0.021 12 | 0.015 00 | 134.7 | 1.9 | 134 | 46 | ||
| TW7-4.1 | 1 291 | 354 | 0.28 | 0.048 80 | 0.027 00 | 0.131 90 | 0.031 00 | 0.019 61 | 0.015 00 | 125.1 | 1.9 | 138 | 63 | ||
| TW7-5.1 | 1 499 | 590 | 0.41 | 0.047 38 | 0.021 00 | 0.120 60 | 0.025 00 | 0.018 47 | 0.015 00 | 118.1 | 1.8 | 68 | 49 | ||
| TW7-6.1 | 796 | 154 | 0.20 | 0.130 50 | 0.008 60 | 1.260 00 | 0.017 00 | 0.070 10 | 0.015 00 | 396.9 | 5.9 | 2 104 | 15 | ||
| TW7-7.1 | 1 156 | 396 | 0.35 | 0.043 60 | 0.041 00 | 0.117 60 | 0.044 00 | 0.019 55 | 0.016 00 | 125.6 | 2.0 | -132 | 100 | ||
| TW7-8.1 | 1 829 | 731 | 0.41 | 0.046 25 | 0.019 00 | 0.123 40 | 0.024 00 | 0.019 35 | 0.015 00 | 123.9 | 1.8 | 11 | 45 | ||
| TW7-9.1 | 2 764 | 1 332 | 0.50 | 0.049 09 | 0.020 00 | 0.135 80 | 0.025 00 | 0.020 07 | 0.015 00 | 128.0 | 1.9 | 152 | 47 | ||
| TW7-10.1 | 989 | 548 | 0.57 | 0.047 60 | 0.035 00 | 0.121 50 | 0.038 00 | 0.018 53 | 0.016 00 | 118.5 | 1.8 | 78 | 82 | ||
| TW7-11.1 | 153 | 226 | 1.53 | 0.040 40 | 0.200 00 | 0.109 00 | 0.200 00 | 0.019 58 | 0.023 00 | 126.3 | 2.7 | -328 | 500 | ||
| TW7-12.1 | 566 | 202 | 0.37 | 0.044 70 | 0.068 00 | 0.115 30 | 0.070 00 | 0.018 69 | 0.017 00 | 119.9 | 2.0 | -70 | 170 | ||
| 高丽墩台 | T05-1-1.1 | 88 | 120 | 1.41 | 0.164 20 | 0.009 90 | 10.720 00 | 0.022 00 | 0.473 60 | 0.020 00 | 2 499.0 | 41.0 | 2 499 | 17 | |
| T05-1-2.1 | 115 | 40 | 0.36 | 0.128 80 | 0.015 00 | 6.490 00 | 0.024 00 | 0.365 20 | 0.019 00 | 2 007.0 | 33.0 | 2 082 | 26 | ||
| T05-1-3.1 | 121 | 92 | 0.79 | 0.167 10 | 0.011 00 | 10.220 00 | 0.022 00 | 0.443 60 | 0.019 00 | 2 367.0 | 39.0 | 2 529 | 18 | ||
| T05-1-4.1 | 75 | 85 | 1.17 | 0.159 30 | 0.010 00 | 9.950 00 | 0.023 00 | 0.452 80 | 0.020 00 | 2 408.0 | 40.0 | 2 449 | 17 | ||
| T05-1-5.1 | 212 | 147 | 0.72 | 0.167 20 | 0.011 00 | 10.120 00 | 0.021 00 | 0.439 00 | 0.018 00 | 2 346.0 | 36.0 | 2 530 | 18 | ||
| T05-1-6.1 | 176 | 108 | 0.64 | 0.165 20 | 0.007 20 | 11.110 00 | 0.022 00 | 0.488 00 | 0.021 00 | 2 561.0 | 44.0 | 2 510 | 12 | ||
| T05-1-7.1 | 935 | 356 | 0.39 | 0.111 08 | 0.004 70 | 4.308 00 | 0.018 00 | 0.281 30 | 0.018 00 | 1 598.0 | 25.0 | 1 817 | 9 | ||
| T05-1-8.1 | 195 | 104 | 0.55 | 0.161 80 | 0.006 30 | 10.530 00 | 0.019 00 | 0.472 00 | 0.018 00 | 2 492.0 | 38.0 | 2 475 | 11 | ||
| T05-1-9.1 | 464 | 185 | 0.41 | 0.114 24 | 0.008 10 | 4.534 00 | 0.020 00 | 0.287 90 | 0.018 00 | 1 631.0 | 26.0 | 1 868 | 15 | ||
| T05-1-10.1 | 682 | 212 | 0.32 | 0.114 38 | 0.005 10 | 5.001 00 | 0.018 00 | 0.317 10 | 0.018 00 | 1 776.0 | 27.0 | 1 870 | 9 | ||
| T05-1-11.1 | 132 | 16 | 0.13 | 0.115 70 | 0.012 00 | 5.350 00 | 0.023 00 | 0.335 40 | 0.019 00 | 1 865.0 | 31.0 | 1 890 | 22 | ||
| T05-1-12.1 | 230 | 181 | 0.81 | 0.168 77 | 0.005 60 | 11.490 00 | 0.019 0 | 0.493 80 | 0.018 00 | 2 587.0 | 39.0 | 2 545 | 9 | ||
| T05-1-13.1 | 314 | 67 | 0.22 | 0.114 63 | 0.008 10 | 4.907 00 | 0.020 0 | 0.310 50 | 0.018 00 | 1 743.0 | 28.0 | 1 874 | 15 | ||
北大砬子岩体锆石U-Pb谐和图(图 3a，b)上所有数据点落在U-Pb谐和线附近，去除1粒捕获(396.9±5.9) Ma的锆石和Pb丢失较强3粒锆石，取其中谐和度较好的8粒锆石以206Pb/238U计算(误差为2σ)得到加权平均年龄为(123.9±2.2) Ma，代表岩浆结晶年龄。
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| 图 3 盘岭矿集区侵入岩的SHRIMP U-Pb谐和图和平均年龄 Figure 3 SHRIMP U-Pb diagram and average age of intrutions from Panling ore concentration area |
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辽东盘岭矿集区高丽墩台岩体的锆石SHRIMP U-Pb年代学数据列于表 1。显微镜和锆石透反射观察显示，高丽墩台岩体锆石呈自形晶，较小，具裂纹麻点，凹坑，长48~180 μm，长短轴比主要为1: 1.3~1: 3。锆石微量元素测试数据显示，花岗岩锆石w(U)=75×10-6~935×10-6，w(Th)=16×10-6~356×10-6，Th/U=0.13~1.41，结合锆石的振荡环带和锆石的U、Th质量分数，可以判断测试的锆石均为岩浆成因锆石。
高丽墩台岩体锆石U-Pb谐和图(图 3c，d)上集中于两处，去除Pb丢失较强3粒锆石，4个和6个数据点分别落于U-Pb谐和线附近，经过普通铅校正以后，以206Pb/238U计算(误差为2σ)得到加权平均年龄分别为(1 872±13) 和(2 515±31) Ma。前者为高丽墩台岩体的年龄，并间接推断本区存在(2 515±31) Ma岩浆事件。
4.2 岩体地球化学特征 4.2.1 主量元素特征全岩岩石化学分析结果(表 2)显示，北大砬子岩体w(SiO2)为73.66%~74.48%，w(K2O)为4.42%~6.06%，w(Na2O)为2.89%~3.91%，w(Al2O3)为13.11%~14.04%，A/CNK为1.027~1.214，里特曼指数(σ43)为2.20~2.73，具有高钾钙碱性(图 4a)。高丽墩台岩体w(SiO2)为72.49%~76.35%，w(K2O)为0.28%~0.77%，w(Na2O)为0.32%~7.26%，w(Al2O3)为13.81%~16.22%，A/CNK为1.061和1.169(S512样品的烧失量过高，因此铝指数未采用)，里特曼指数(σ43)为0.03~2.14，具有低钾(拉斑)性(图 4a)。在w(K2O+Na2O)-w(SiO2)分类图解(图 4b)上，侵入岩的成分均落在花岗岩区内。
| 岩体 | 样品号 | SiO2 | TiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MnO | MgO | CaO | Na2O | K2O | P2O5 | FeO | 烧失量 | A/CNK | σ43 | 资料来源 |
| 北大砬子 | 13GS7 | 73.66 | 0.148 | 14.04 | 1.97 | 0.041 | 0.22 | 0.11 | 3.08 | 6.06 | 0.04 | 1.26 | 0.50 | 1.186 | 2.73 | 本次 |
| 13GS7-1 | 74.48 | 0.170 | 13.35 | 2.47 | 0.050 | 0.21 | 0.15 | 2.89 | 5.53 | 0.04 | 1.75 | 0.56 | 1.214 | 2.26 | 本次 | |
| 3个样品均值 | 74.42 | 0.160 | 13.11 | 0.46 | 0.041 | 0.44 | 0.85 | 3.91 | 4.42 | 0.05 | 0.79 | 0.53 | 1.027 | 2.20 | 文献[12] | |
| 高丽墩台 | S511 | 73.06 | 0.090 | 16.21 | 0.92 | 0.008 | 0.46 | 0.60 | 7.26 | 0.77 | 0.04 | 0.72 | 0.34 | 1.169 | 2.14 | 本次 |
| S512 | 72.49 | 0.120 | 16.22 | 0.53 | 0.010 | 0.34 | 1.96 | 0.32 | 0.59 | 0.04 | 0.27 | 7.09 | 3.429 | 0.03 | 本次 | |
| S521 | 76.35 | 0.130 | 13.81 | 0.76 | 0.010 | 0.27 | 0.60 | 7.07 | 0.28 | 0.04 | 0.65 | 0.45 | 1.061 | 1.62 | 本次 | |
| 注：主量元素质量分数单位为%。 | ||||||||||||||||
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| Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。深成岩：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。a底图据文献[10]；b底图据文献[11]。 图 4 盘岭矿集区侵入岩的w(K2O)-w(SiO2)图解(a)和全碱-硅图解(b) Figure 4 w(K2O)-w(SiO2) diagram(a) and w(Na2O+K2O)-w(SiO2) diagram(b) of the intrusive rocks from Panling ore concentration area |
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稀土和微量元素的分析结果(表 3)表明，北大砬子岩体w(ΣREE)为94.12×10-6和124.92×10-6，(La/Yb)N为24.68和25.28，LREE/HREE为17.28和20.04，δEu为0.94和0.63，总体呈现稀土总量较低、轻重稀土分馏强、Eu负异常的右倾配分形式(图 5a)；富集Rb、U、Th、K等大离子亲石元素(LILEs)，亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素(HFSEs)(图 5b)。
| 北大砬子 | 高丽墩台 | |||||
| 13GS7 | 13GS7-1 | S511 | S512 | S521 | ||
| Cr | 4.35 | 3.40 | 10.72 | 28.69 | 9.17 | |
| Ni | 2.25 | 2.90 | 4.94 | 4.27 | 4.40 | |
| Rb | 248.90 | 225.00 | 12.00 | 13.00 | 27.48 | |
| Sr | 106.52 | 90.00 | 308.00 | 30.00 | 63.92 | |
| Zr | 95.87 | 99.00 | 56.70 | 75.10 | 72.25 | |
| Nb | 20.86 | 21.80 | 2.10 | 2.90 | 3.38 | |
| Ba | 785.52 | 679.90 | 266.00 | 72.00 | 21.89 | |
| Hf | 3.15 | 3.55 | 2.37 | 1.79 | 2.00 | |
| Ta | 1.60 | 3.99 | 0.09 | 0.14 | 0.21 | |
| Th | 7.43 | 20.52 | 1.79 | 1.81 | 6.39 | |
| U | 4.28 | 4.55 | 1.26 | 1.19 | 0.67 | |
| Li | 5.92 | 6.10 | 39.50 | 7.40 | 6.38 | |
| Be | 1.56 | 1.80 | 0.90 | 0.90 | 0.63 | |
| Co | 1.06 | 1.57 | 1.60 | 1.25 | 2.11 | |
| V | 11.27 | 12.90 | 9.69 | 10.82 | 11.79 | |
| Y | 5.05 | 5.97 | 1.30 | 2.43 | 1.53 | |
| La | 27.15 | 33.40 | 1.30 | 3.34 | 1.72 | |
| Ce | 39.18 | 57.00 | 10.40 | 5.08 | 3.49 | |
| Pr | 4.52 | 5.90 | 0.26 | 0.98 | 0.61 | |
| Nd | 15.24 | 19.40 | 1.28 | 3.89 | 2.52 | |
| Sm | 2.21 | 2.76 | 0.27 | 0.90 | 0.54 | |
| Eu | 0.67 | 0.53 | 0.09 | 0.20 | 0.10 | |
| Gd | 2.10 | 2.24 | 0.16 | 0.52 | 0.31 | |
| Tb | 0.22 | 0.24 | 0.03 | 0.12 | 0.06 | |
| Dy | 1.01 | 1.28 | 0.21 | 0.48 | 0.29 | |
| Ho | 0.20 | 0.22 | 0.04 | 0.12 | 0.06 | |
| Er | 0.59 | 0.73 | 0.05 | 0.23 | 0.14 | |
| Tm | 0.11 | 0.13 | 0.04 | 0.06 | 0.04 | |
| Yb | 0.79 | 0.95 | 0.14 | 0.21 | 0.14 | |
| Lu | 0.13 | 0.13 | 0.02 | 0.05 | 0.03 | |
| ΣREE | 94.12 | 124.92 | 14.27 | 16.19 | 10.04 | |
| LREE | 88.98 | 118.99 | 13.59 | 14.40 | 8.98 | |
| HREE | 5.15 | 5.94 | 0.69 | 1.79 | 1.06 | |
| LREE/HREE | 17.28 | 20.04 | 19.83 | 8.05 | 8.49 | |
| (La/Yb)N | 24.68 | 25.28 | 6.95 | 11.58 | 9.04 | |
| δEu | 0.94 | 0.63 | 1.20 | 0.81 | 0.71 | |
| 注：微量、稀土元素质量分数单位为10-6。 | ||||||
高丽墩台岩体w(ΣREE)为10.04×10-6~16.19×10-6，(La/Yb)N为6.95~11.58，LREE/HREE为8.05~19.83，δEu为0.71~1.20，平均0.91，总体呈现富集轻稀土、亏损重稀土的分馏中等和Eu负异常的右倾配分形式(图 5a)；富集K、Rb、Sr等大离子亲石元素，亏损Ta、Ti、P等高场强元素(HFSEs)(图 5b)。
4.3 锆石Hf同位素组成锆石Hf同位素分析点位置与SHRIMP U-Pb定年位置相同。北大砬子岩体Hf同位素分析数据见表 4。12个点中，1个点的锆石年龄为396.9，与岩体成岩年龄相差较大，其余11个点的锆石U-Pb年龄与岩体的成岩年龄相近，其176Hf/177Hf值为0.282 245 074~0.282 410 026，εHf(t)(年龄为123.9 Ma)值为－16.86~－10.95，单阶段Hf模式年龄TDM为1 222~1 475 Ma，平均为1 339 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为1 877~2 249 Ma，平均为2 043 Ma。
| 岩体 | 测点号 | 年龄/Ma | 176Yb/177Hf | 176Lu/177Hf | 176Hf/177Hf | 2σ | 176Hf/177Hfi | εHf(0) | εHf(t) | TDM/Ma | TDMC/Ma | fLu/Hf |
| 北大砬子 | TW7-1.1 | 121.8 | 0.025 613 779 | 0.001 135 467 | 0.282 327 916 | 0.000 023 | 0.282 305 | -16.52 | -13.94 | 1 343 | 2 063 | -0.97 |
| TW7-2.1 | 122.9 | 0.046 504 413 | 0.001 950 328 | 0.282 296 668 | 0.000 030 | 0.282 274 | -17.62 | -15.09 | 1 417 | 2 136 | -0.94 | |
| TW7-3.1 | 134.7 | 0.053 053 777 | 0.002 393 100 | 0.282 364 018 | 0.000 026 | 0.282 341 | -15.24 | -12.50 | 1 337 | 1 982 | -0.93 | |
| TW7-4.1 | 125.1 | 0.023 355 341 | 0.000 968 879 | 0.282 410 026 | 0.000 026 | 0.282 387 | -13.61 | -10.95 | 1 222 | 1 877 | -0.97 | |
| TW7-5.1 | 118.1 | 0.028 306 245 | 0.001 192 786 | 0.282 320 007 | 0.000 025 | 0.282 297 | -16.80 | -14.30 | 1 356 | 2 084 | -0.96 | |
| TW7-6.1 | 396.9 | 0.013 542 131 | 0.000 568 507 | 0.281 350 417 | 0.000 031 | 0.281 327 | -51.08 | -42.54 | 2 658 | 4 047 | -0.98 | |
| TW7-7.1 | 125.6 | 0.026 598 572 | 0.001 156 625 | 0.282 396 157 | 0.000 027 | 0.282 373 | -14.10 | -11.45 | 1 248 | 1 909 | -0.97 | |
| TW7-8.1 | 123.9 | 0.033 750 517 | 0.001 536 509 | 0.282 245 074 | 0.000 025 | 0.282 222 | -19.45 | -16.86 | 1 475 | 2 249 | -0.95 | |
| TW7-9.1 | 128.0 | 0.027 322 109 | 0.001 118 996 | 0.282 300 315 | 0.000 026 | 0.282 277 | -17.49 | -14.78 | 1 381 | 2 121 | -0.97 | |
| TW7-10.1 | 118.5 | 0.055 603 729 | 0.001 994 290 | 0.282 343 596 | 0.000 027 | 0.282 321 | -15.96 | -13.52 | 1 352 | 2 034 | -0.94 | |
| TW7-11.1 | 126.3 | 0.028 654 866 | 0.001 175 131 | 0.282 334 353 | 0.000 026 | 0.282 311 | -16.29 | -13.62 | 1 335 | 2 047 | -0.96 | |
| TW7-12.1 | 119.9 | 0.014 356 155 | 0.000 605 535 | 0.282 369 218 | 0.000 027 | 0.282 346 | -15.06 | -12.48 | 1 267 | 1 970 | -0.98 | |
| 高丽墩台 | T05-1-1.1 | 2 499.0 | 0.005 888 022 | 0.000 252 153 | 0.281 436 628 | 0.000 027 | 0.281 414 | -48.04 | 7.66 | 2 521 | 2 535 | -0.99 |
| T05-1-2.1 | 2 082.0 | 0.007 233 353 | 0.000 301 648 | 0.281 217 040 | 0.000 027 | 0.281 194 | -55.80 | -9.73 | 2 818 | 3 279 | -0.99 | |
| T05-1-3.1 | 2 529.0 | 0.006 164 942 | 0.000 258 412 | 0.281 229 492 | 0.000 027 | 0.281 207 | -55.36 | 0.97 | 2 798 | 2 967 | -0.99 | |
| T05-1-4.1 | 2 449.0 | 0.009 420 129 | 0.000 386 162 | 0.281 257 065 | 0.000 027 | 0.281 234 | -54.38 | -0.10 | 2 771 | 2 971 | -0.99 | |
| T05-1-5.1 | 2 530.0 | 0.008 796 865 | 0.000 378 021 | 0.281 298 074 | 0.000 027 | 0.281 275 | -52.93 | 3.23 | 2 715 | 2 830 | -0.99 | |
| T05-1-6.1 | 2 510.0 | 0.007 098 901 | 0.000 308 962 | 0.281 266 347 | 0.000 027 | 0.281 243 | -54.06 | 1.76 | 2 753 | 2 904 | -0.99 | |
| T05-1-7.1 | 1 817.2 | 0.012 392 853 | 0.000 413 880 | 0.281 689 036 | 0.000 027 | 0.281 666 | -39.11 | 0.91 | 2 190 | 2 422 | -0.99 | |
| T05-1-8.1 | 2 475.0 | 0.006 116 623 | 0.000 280 069 | 0.281 335 046 | 0.000 027 | 0.281 312 | -51.63 | 3.45 | 2 659 | 2 774 | -0.99 | |
| T05-1-9.1 | 1 868.0 | 0.011 622 875 | 0.000 405 558 | 0.281 729 298 | 0.000 027 | 0.281 706 | -37.69 | 3.49 | 2 135 | 2 301 | -0.99 | |
| T05-1-10.1 | 1 870.1 | 0.009 022 467 | 0.000 318 341 | 0.281 634 805 | 0.000 027 | 0.281 612 | -41.03 | 0.29 | 2 258 | 2 501 | -0.99 | |
| T05-1-11.1 | 1 890.0 | 0.018 978 397 | 0.000 671 235 | 0.281 696 154 | 0.000 027 | 0.281 673 | -38.86 | 2.47 | 2 195 | 2 382 | -0.98 | |
| T05-1-12.1 | 2 545.4 | 0.010 832 276 | 0.000 452 277 | 0.281 262 246 | 0.000 027 | 0.281 239 | -54.20 | 2.18 | 2 768 | 2 906 | -0.99 | |
| T05-1-13.1 | 1 874.0 | 0.012 077 357 | 0.000 399 193 | 0.281 757 664 | 0.000 027 | 0.281 735 | -36.68 | 4.64 | 2 097 | 2 235 | -0.99 |
高丽墩台岩体Hf同位素分析数据见表 4。其中4个点(T05-1-9.1、T05-1-10.1、T05-1-11.1和T05-1-13.1) 的锆石U-Pb年龄与岩体的成岩年龄相近，其176Hf/177Hf值为0.281 634 805~0.281 757 664，εHf(t)(年龄为1 872 Ma)值为0.29~4.64，单阶段Hf模式年龄TDM为2 097~2 258 Ma，平均为2 171 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 235~2 501 Ma，平均为2 355 Ma；另有6个点(T05-1-1.1、T05-1-3.1、T05-1-5.1、T05-1-6.1、T05-1-8.1和T05-1-9.1) 捕获锆石(年龄为2 515 Ma)的εHf(t)值为0.97~7.66，单阶段Hf模式年龄TDM为2 521~2 798 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 535~2 967 Ma，可能代表了该地区另一次岩浆事件中锆石的Hf同位素组成；其余3个点的锆石(T05-1-2.1、T05-1-4.1和T05-1-7.1) 年龄与以上两组年龄相差较大，所以未采用。
5 讨论 5.1 成岩时代及成岩成矿动力学背景区域上，辽吉地区元古宙花岗岩形成时代主要为古元古代时期，侵位时代为2 169~1 720 Ma[14-17]；辽东半岛中生代岩浆活动主要有晚三叠世(233~212 Ma)、侏罗纪(180~156 Ma)和早白垩世(131~117 Ma)[18-20]。
本文成岩时代研究表明，高丽墩台岩体锆石U-Pb谐和年龄分别为(1 872±13) 和(2 515±31) Ma，而高丽墩台与连山关岩体相邻，连山关岩体年龄为(2 510±15) 和(2 512±14) Ma[21]。因此判断高丽墩台岩体侵位年龄为(1 872±13) Ma。(2 515±31) Ma可能为与连山关岩体相关的岩浆活动。
北大砬子岩体侵位年龄为(123.9±2.2) Ma，为早白垩世。北大砬子岩体人工重砂分析显示，其具有铜、铅、锌、钼等成矿专属性，矿集区内吴家堡钼矿成矿时代属燕山晚期[2]，因此，该期岩浆活动直接影响盘岭矿集区内一期铜、铅、锌、钼等矿化作用。
辽东地区古元古代主要的造山运动发生在1.911~1.853 Ga[22-25]，华北克拉通东西部陆块最终拼合(克拉通化)的时代为1.85 Ga[26-28]。因此，高丽墩台岩体可能是地块拼合或者裂谷闭合后区域挤压作用的产物。岩体侵入诱发的一系列断裂(包括层间断裂)控制着矿集区内矿脉及岩脉的空间分布。
中生代东亚大陆边缘进入古太平洋构造域演化阶段，Izanagi板块在125 Ma开始向其俯冲[29-31]，东北地区处于伸展背景下，发育一系列弧后断陷盆地，大量年代学资料显示[32-34]，早白垩世是区域中生代岩浆活动的峰期。Yu等[35]、Xu等[36]通过对吉黑东部(包括华北地块东北缘)早白垩世晚期(133~106 Ma)代表性火山岩地层地球化学研究发现，该期火山岩主要由一套钙碱性火山岩所组成，代表了古太平洋板块(Izanagi)俯冲作用的存在。因此，研究区金铜矿床成岩、成矿动力学背景属于晚中生代大陆边缘岩浆弧环境，其与进入早白垩世古太平洋板块俯冲作用密切相关。
5.2 岩石成因本文岩石主量元素和微量元素地球化学特征表明：北大砬子岩体高硅、富碱，属于高钾钙碱性系列(图 4a)，A/CNK为1.027~1.214，分异指数为91.1~92.7，其为较高分异的过铝质I型花岗岩。呈现稀土总量较低、轻重稀土分馏强、Eu负异常的右倾配分形式(图 5a)，富集大离子亲石元素，还富集La、Ce，亏损高场强元素(图 5b)，说明其与陆壳有密切关系。岩石微量元素含量及其配分型式与大洋板片俯冲有关的岛弧玄武质火山岩相似[37]，暗示其成岩环境与大洋板块俯冲作用有关。
北大砬子岩体锆石εHf(t)为－16.86~－10.95，区别于大洋玄武岩Hf同位素组成(εHf(t)＞0)，说明侵入体不是直接来源于部分融离的俯冲板块。而当原始地幔分异形成地壳和亏损地幔时，地壳比亏损地幔的Lu/Hf值明显偏低。随着时间的演化，陆壳176Hf/177Hf值增长相对较慢，εHf(t)负值越来越大，相反，亏损地幔正值越来越大，因而，εHf(t)为负值，说明北大砬子岩体形成时壳源物质成分占主导地位。对应的单阶段Hf模式年龄TDM为1 339 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 043 Ma，说明该岩体是古元古代陆壳物质在中元古代重熔作用形成的(图 6)。
高丽墩台岩体，高硅、铝，富钠，贫钾，属于低钾(拉斑)系列(图 4a)，A/CNK为1.061和1.169，分异指数为91.5~93.8，高丽墩台岩体为较高分异的过铝质I型花岗岩。具富集轻稀土、亏损重稀土的分馏中等和Eu负异常的右倾配分形式(图 5a)，而δEu为0.71~1.20，暗示源区可能有石榴石或角闪石矿物残留。亏损Ta、Ti、P等高场强元素(图 5b)，说明起源于地壳岩石。稀土元素总量w(ΣREE)为(10.04~16.19)×10-6，与地幔稀土元素丰度值10.18×10-6接近，说明高丽墩台岩体的源岩有地幔物质贡献。
高丽墩台岩体锆石εHf(t)为0.29~4.64，平均值2.72，说明高丽墩台岩体形成时有地幔物质参与。对应的单阶段Hf模式年龄TDM为2 171 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 355 Ma，说明该岩体是古元古代早期陆壳物质在古元古代中期重熔作用形成的(图 6)，并有地幔物质参与。
综上所述，北大砬子岩体可能的成岩机制是，燕山早期强烈的俯冲作用导致深俯冲带之上远离海沟的中国东部大陆一侧造山带发生强烈伸展和岩石圈减薄，引发大规模的底侵作用，是底侵岩浆提供热动力使下地壳物质部分熔融的产物。古元古代花岗岩形成可能与造山后岩石圈拆沉、地幔热上涌并使上覆地壳岩石熔融有关[14-16]。高丽墩台岩体可能是由于地壳加厚导致部分岩石圈重力不稳定而沉入软流圈，软流圈上涌导致岩石圈地幔发生部分熔融，是热的玄武质熔体加热下地壳使之熔融的产物，且可能有地幔物质贡献。
6 结论1) 北大砬子岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄为(123.9±2.2) Ma，为早白垩世。高丽墩台岩体锆石SHRIMP U-Pb谐和年龄分别为(1 872±13) 和(2 515±31) Ma，其中(2 515±31) Ma可能为与连山关岩体相关的岩浆活动，因此其侵位年龄为(1 872±13) Ma。
2) 北大砬子岩体具有高钾钙碱性岩浆岩特征，为较高分异的过铝质I型花岗岩。εHf(0) 为负值，εHf(t)也为负值(－16.86~－10.95)，单阶段Hf模式年龄TDM为1 339 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 043 Ma，说明该岩体是古元古代陆壳物质在中元古代重熔作用形成的，可能是底侵岩浆提供热动力使下地壳物质部分熔融的产物。高丽墩台岩体具有低钾(拉斑)岩浆岩特征，为较高分异的过铝质I型花岗岩。εHf(0) 为负值，εHf(t)为正值(0.29~4.64)，单阶段Hf模式年龄TDM为2 171 Ma，两阶段Hf模式年龄TDMC为2 355 Ma，说明该岩体是古元古代早期陆壳物质在古元古代中期重熔作用形成的，可能是软流圈上涌导致岩石圈地幔发生部分熔融，是热的玄武质熔体加热下地壳使之熔融的产物，且可能有地幔物质贡献。
3) 北大砬子岩体与古太平洋板块俯冲作用密切相关，岩浆活动直接影响盘岭矿集区内一期铜、铅、锌、钼等矿化作用。高丽墩台岩体侵入诱发的一系列断裂(包括层间断裂)控制着矿集区内矿脉及岩脉的空间分布。
致谢: 北京离子探针中心杨淳和谢士稳老师在锆石U-Pb实验测试和数据分析过程中给予了帮助，南京大学孙盼老师在锆石Hf同位素实验测试和数据分析过程中给予了帮助，在此一并表示感谢！| [1] |
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