青城子矿田位于辽宁省凤城市境内，地理坐标为东经123°34′~123°42′，北纬40°42′~40°46′，是我国北方最重要的钼-铅-锌矿田之一。新中国成立后，原政务院(国务院前身)辽东地质调查队宋叔和等(1950~1953)在青城子矿田做过不同比例尺地质调查，并且撰写了相应的地质报告。自1950年起，辽宁省冶金工业部门和有色金属工业总公司所属地勘队伍在青城子及其外围开展了大规模的普查勘探工作，并且发现翟家沟和李家堡子等铅-锌矿床以及周家和华岩寺等铜矿床(方如恒等，1994)。迄今为止，人们先后在青城子矿田发现和圈定各种类型矿床13处，不同产出规模矿体200余条，累计探明的铅、锌资源量1988万吨(沙德铭等，2007)，为我国东北老工业基地的重要原材料产地。鉴于青城子矿田同时产出有若干大型铅-锌、金和银矿床，为我国北方重要的有色和贵金属矿集区(薛春纪等，2003)，其成矿理论研究和找矿勘查工作历来倍受人们关注，并且提出有不同的成矿模式。

关于青城子矿田各主要矿床(体)的成因，主要存在有三种观点：(1) 青城子矿田是元古代沉积作用的产物，即海底火山喷气型矿床(王魁元等，1994)或浊积岩型矿床(陈江，2000)；(2) 青城子矿田为沉积-变质-热液叠加改造型层控矿床(蒋少涌，1987，1988；蒋少涌和魏菊英，1989；丁悌平等，1992)；(3) 近年来所获新资料和新数据显示，青城子矿田大多数矿床的成矿作用与中生代岩浆热液活动有关(刘国平和艾永福，2002；薛春纪等，2003；Yu et al., 2009)，青城子矿田内的小佟家堡子金矿床的形成时代被认为是燕山期(167Ma，绢云母⁴⁰Ar/³⁹Ar法，刘国平和艾永福，2002)，另一种观点则认为该矿床的形成时间为印支期(217.6Ma~230.7±5Ma, Rb-Sr等时线和⁴⁰Ar/ ³⁹Ar法，薛春纪等，2003)。最新数据则显示青城子矿田的榛子沟、喜鹊沟铅-锌矿床和高家堡子银矿床的形成时代大约分别为225Ma和140Ma(Yu et al., 2009)。

尽管青城子矿田中各矿床(体)所处的地理位置存在一定的差异，但它们的产出环境、地质特征、矿物组份和元素组合大体相似，随着近年来找矿勘查工作深入开展，人们在青城子矿田的中心地带发现一处中型钼矿床-姚家沟钼矿床，其地质特征与华北克拉通东北缘杨家仗子钼矿床等较为相似，均属矽卡岩型钼矿床(代军治等，2008)。为了厘清姚家沟钼矿床与该区侵入岩之间的时间耦合关系，我们通过辉钼矿Re-Os同位素测年方法，测定了姚家沟矽卡岩型钼矿床的成矿时代，并结合区域内其它成岩成矿年代学的研究进展，探讨了区域地壳演化与钼矿床成矿作用的关系。

1 成矿地质背景

青城子矿田位于华北克拉通东北缘，地处辽-吉古元古代裂谷带(图 1)。辽-吉古元古代裂谷西起郯庐断裂，向东经盖县、宽甸、桓仁、浑江、临江、长白，然后折向南进入朝鲜检德，至日本海终止，南界在庄河附近有一臂向南经石城岛、长山群岛与胶东古元古代地层相连，北界在鞍山-本溪一带。辽-吉古元古代裂谷是在华北太古代克拉通基础上形成的陆间裂谷，经历了地壳拉张裂陷-快速沉降-慢速沉降-回返挤压-收缩上隆的演化过程(方如恒等，1994)。

古元古代早期裂谷形成过程中沉积有巨厚的辽河群，其下部为于家堡子组和浪子山组火山岩-碎屑岩建造，产出有铜-钴矿床(如于家堡子铜-钴-铁矿床)，中部为大石桥组碳酸盐岩建造，产出有铅-锌矿床(如榛子沟、喜鹊沟铅-锌矿床)，上部为盖县组碎屑岩-火山碎屑岩建造，产出有金-银矿床(如小佟家堡子金矿床、高家堡子银矿床)。这些裂谷沉积建造在距今大约1.8Ga时经受了角闪岩相到绿片岩相变质作用，形成斜长角闪岩、变粒岩、多种片岩和大理岩(薛春纪等，2003)。

青城子及邻区内岩浆活动强烈(图 2)，侵入岩分布广泛，形成时代主要集中在古元古代和中生代。古元古代中晚期，形成有地壳重熔型钠质花岗岩，主要分布在水泉、连山关、石家岭和大顶子等地，其中大顶子岩体是黑云母斜长花岗岩，侵位时代为1740~1621Ma(黑云母K-Ar法，方如恒等，1994)。

①辽宁省有色地质局勘探总院. 1990. 青城子区域地质图(内部资料)

中生代区域构造-岩浆活动强烈，侵入岩十分发育，以中酸性岩体(墙)为主。青城子矿田的北侧有新岭岩体和姚家沟岩体，南侧有双顶沟岩体。新岭黑云母花岗岩的侵位年龄为227~218Ma(黑云母K-Ar法，方如恒等，1994)，这与其锆石SHRIMP U-Pb年龄225.3±1.8Ma(Yu et al., 2009)大体一致。双顶沟黑云母花岗岩形成的年龄为231±5Ma(黑云母K-Ar法，方如恒等，1994)，姚家沟斑状花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为184.5±1.6Ma(Yu et al., 2009)。矿田范围内不同规模的煌斑岩脉分布广泛，其K-Ar同位素年龄值变化范围为211~130Ma(全岩K-Ar法，刘国平和艾永福，2002)。

2 矿床地质

青城子矿田的赋矿围岩主要为辽河群大石桥组大理岩，其内侵入有大量的花岗岩类岩体，代表性岩体分别是姚家沟、新岭、双顶沟和大顶子岩体。

青城子矿田各类矿体几何形态十分复杂多样，受构造控制明显，其矿体形态和产状大致可归纳为三类(方如恒等，1994)：

(1) 层状、似层状矿体：形态稳定，与岩层整合产出，矿体规模大。如榛子沟矿体，矿体长达1500~2000m，单个矿体50~200m，铅的平均品位2.72％，锌4.0％，约占全区总储量30％。

(2) 沿切层断裂充填交代的脉状矿体：这类矿体主要分布在本山一带，断裂在切过有利岩层大理岩时矿体变得富厚。这类矿体规模较小，铅的平均品位4.42％，锌1.01％，约占全区总储量30％。

(3) 主断裂一侧的沿层羽毛状矿体：这类矿体主要分布在南山一带，产出于主干断裂一侧，形如羽毛，其规模大小不等。铅的平均品位5.0％，锌0.91％，约占全区总储量37％。

青城子矿田各矿床矿石类型较多(如浸染状矿石、致密块状矿石、条带状矿石和细脉浸染状矿石等)，但金属矿物种类较为简单，主要有：黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、白铁矿和辉钼矿，此外尚有少量(或微量)的磁铁矿、辉铜矿、银黝铜矿、深红银矿、辉银矿、硫锑银矿、金银矿和银金矿等十几种金银矿物；脉石矿物以方解石、白云石、石英为主。矿物共生组合主要有黄铁矿-方铅矿；黄铁矿-方铅矿-闪锌矿；黄铁矿-磁黄铁矿-方铅矿；黄铁矿(白铁矿)-闪锌矿-黄铜矿；毒砂-黄铁矿-方铅矿；方铅矿-闪锌矿等。含金、银矿物多与黄铁矿、方铅矿共生。

姚家沟矽卡岩型钼矿床产于本山以北一带，位于姚家沟花岗岩体与辽河群大石桥组大理岩(图 3a)的接触带及其附近的围岩中。辉钼矿在岩体和矽卡岩内呈以下方式产出：(1) 浸染状散布于矿物粒间(图 3b)或石榴子石裂纹中，辉钼矿粒径一般为0.5~1.0mm；(2) 单一辉钼矿细脉(图 3d)，细脉宽0.1~0.5mm；(3) 结晶粗大的菊花状集合体产出(图 3c)，粒径大小5~7mm，见于矿床边缘，但数量较少。矿石多呈半自形-他形叶片结构，残余结构，具浸染状、细脉状或网脉状构造。矿石矿物主要有辉钼矿和黄铁矿，含少量闪锌矿、方铅矿和黄铜矿等(图 3b，d)；脉石矿物有石榴子石、透辉石、符山石、阳起石，透闪石、金云母、绿帘石、石英、方解石和萤石等。围岩蚀变类型与围岩性质有关，矽卡岩的热液蚀变有黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化和硅化，其中以硅化作用与钼矿化关系较为密切。细粒花岗岩以发育绢云母化和硅化为特征。矿化蚀变作用可分为5个阶段：(1) 矽卡岩阶段，除形成石榴子石和透辉石外，还发育透闪石、阳起石、硅镁石、石英、金云母、绿帘石、方解石等，偶见辉钼矿化；(2) 磁铁矿阶段，以磁铁矿为主，伴生有部分黄铁矿、方铅矿和黄铜矿；(3) 辉钼矿阶段，为主要矿化阶段，辉钼矿呈浸染状、团块状、网脉状交代石榴子石矽卡岩和透辉石矽卡岩；(4) 铅、锌多金属硫化物阶段，形成方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等，铅锌矿化与钼矿化在空间上分离，一般分布于钼矿床外侧的大理岩中；(5) 晚期碳酸盐阶段，发育方解石和玉髓，伴有少量黄铁矿和方铅矿，基本未见辉钼矿化。

3 采样与测试

测试样品采自本山北部，毗邻姚家沟岩体的一处矽卡岩型钼矿床，坐标点为123°36′11.4″E, 40°44′43.8″N(图 2)，层位相当于大石桥组的中下段，即本山和喜鹊沟等钼-铅-锌矿床的层位之上。用于Re-Os同位素年龄测定的8件辉钼矿样品分别采自钼矿床的不同位置。辉钼矿多呈鳞片状集合体镶嵌在围岩中，局部地段与黄铁矿和黄铜矿呈共生结构关系。辉钼矿样品是采用特制工具直接从手标本上获取的，并且在实体显微镜下进行了仔细检查，每件辉钼矿样品的纯度(体积分数)均大于98%。

样品辉钼矿的Re-Os同位素组成是在国家地质实验测试中心采用同位素稀释ICP-MS质普法测定；Re-Os化学分离步骤和质谱测定主要包括分解样品、蒸馏分离Re、萃取分离Os、质谱测定四步，前人对样品化学处理过程和样品测试方法的详细过程已有很多叙述，在此不再叙述。详细流程参见有关文献(Shirey and Walker, 1995；屈文俊和杜安道，2003；杜安道等，2009)。实验采用国家标准物质GBW04436(JDC)为标样，监控化学流程和分析数据的可靠性。本次辉钼矿Re-Os定年实验的Re、Os含量的不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差。模式年龄的不确定度还包括衰变常数的不确定度(1.02％)。

4 测试结果

8件辉钼矿样品Re-Os同位素测试结果见表 1。给出的8件模式年龄介于166.1±2.3Ma~169.1±2.5Ma之间，加权平均值为167.54±0.87Ma(MSWD=0.71)。采用¹⁸⁷Re衰变常数值λ=1.666×10^-11/a(Smoliar et al., 1996)，利用ISOPLOT软件将8件数据回归成一条直线，求得等时线年龄为168.8±3.9Ma(MSWD=1.12)(图 4)。本次研究对矿石矿物辉钼矿进行直接定年，代表了姚家沟钼矿床的形成时代。表 1的Re-Os同位素测定结果表明：不同位置的辉钼矿样品Re-Os年龄大致相同，8件辉钼矿的Re-Os同位素数据的等时线年龄(图 4)MSWD值较小，说明等时线年龄可靠。¹⁸⁷O_S初始值为-1.6±4.9×10^-9，接近于0，表明辉钼矿形成时几乎不含¹⁸⁷O_S，辉钼矿中的¹⁸⁷O_S系由¹⁸⁷Re衰变形成，符合Re-Os同位素体系模式年龄计算条件。而且模式年龄的加权平均值167.54±0.87Ma和等时线年龄168.8±3.9Ma吻合较好，说明所获得等时线年龄代表辉钼矿的结晶时间。

5 讨论 5.1 成矿时代

青城子矿田周围岩浆活动比较强烈，矿田几乎全部被花岗岩体所包围。根据前人数据(见表 2)，整个矿田除了东南部的大顶子岩体为古元古代(约1621Ma，锆石U-Pb法，方如恒等，1994)，其余岩体形成于中生代：北部有新岭岩体(约225Ma，锆石U-Pb法，Yu et al., 2009)和姚家沟岩体(约185Ma，锆石U-Pb法，Yu et al., 2009)，南部有大面积出露的双顶沟岩体(约230Ma，锆石U-Pb法，方如恒等，1994)，燕山期闪长岩脉(约140Ma，全岩K-Ar法，方如恒等，1994)遍布全区，且广泛发育燕山期煌斑岩脉(约130Ma，全岩K-Ar法，刘国平和艾永福，2002)。

① 103队和青城子铅矿地质综合研究组.1976.青城子矿田地质综合研究总结报告(1970~1975). 1-143

近年来所获新资料和新数据显示，青城子矿田大多数矿床的成矿作用与中生代岩浆热液活动有关：小佟家堡子金矿床的形成时代被认为是燕山期(167Ma，绢云母⁴⁰Ar/³⁹Ar法，刘国平和艾永福，2002)，另一种观点则认为该矿床的形成时间为印支期(217.6Ma~230.7±5Ma, Rb-Sr等时线和⁴⁰Ar/³⁹Ar法，薛春纪等，2003)，与金、银成矿关系密切的硅化等围岩蚀变可能主要发生在印支中期(薛春纪等，2003)。榛子沟铅-锌矿床的成矿时代为221±12Ma(闪锌矿，Rb-Sr等时线，Yu et al., 2009)、喜鹊沟铅-锌矿床成矿时代为225Ma(黄铁矿，Rb-Sr等时线，Yu et al., 2009)、高家堡子银矿床成矿时代为138±4.1Ma(独立银矿石，Rb-Sr等时线，Yu et al., 2009)，即青城子矿田的铅-锌和银矿床的形成时代大约分别为225Ma和140Ma。

根据已有同位素年代学数据，可以确定本区中生代岩浆活动可分为印支期和燕山期，印支期岩浆活动主要为225Ma(以新岭和双顶沟岩体为代表)，燕山期岩浆活动分别为185Ma(以姚家沟岩体为代表)和130~140Ma(以煌斑岩脉和闪长岩脉为代表)。相应的成矿作用可分为2期：(1) 印支期成矿以榛子沟铅-锌矿床、小佟家堡子金矿床和喜鹊沟铅-锌矿床为代表，其成矿时代分别与印支期新岭岩体和双顶沟岩体一致，暗示两者具有密切的成因联系。(2) 燕山期成矿以高家堡子银矿床为代表，可能与本区分布的130~140Ma煌斑脉岩和闪长岩脉有关，本文测定的姚家沟钼矿床成矿时代为168.8±3.9Ma，与姚家沟岩体184.5±1.6Ma(Yu et al., 2009)年龄相差16Ma，推测姚家沟花岗岩体可能存在多期次侵入，姚家沟钼矿床与其后期的岩浆侵入有关，属于早中侏罗纪时期构造-岩浆作用及相关流体活动的产物。

5.2 成矿动力学背景探讨

华北克拉通北缘中生代构造-岩浆活动和大规模成矿作用，形成于中亚造山带后碰撞伸展作用阶段(毛景文等，2003，2005；Chen et al., 2007；陈衍景等，2009)。毛景文等(2003，2005)认为，华北克拉通在中生代发生三期大规模成矿事件，最早一期时间是200~160Ma，即三叠纪晚期到侏罗纪中期，华北克拉通在一定程度上仍然处于华北板块与西伯利亚板块后碰撞造山时期，造山过程中的松弛阶段，大量花岗岩浆经过同熔或重熔作用形成及上侵定位，形成如杨家杖子斑岩-矽卡岩型钼矿床等有关岩体。(Chen et al., 2007)认为，进入中生代，华北克拉通开始“被活化”，发育较多岩浆岩和热液矿床，其整体性和统一性也随即遭受破坏。中侏罗纪及其以前，华北克拉通的构造演化主要受古亚洲洋闭合的影响，在白垩纪及其以后，华北克拉通地质演化主要受太平洋板块活动的引领；在晚侏罗纪-白垩纪初，古亚洲洋构造域转化为太平洋构造域，引发了大规模、多样式、多矿种的成矿作用(翟明国等，2003；陈根文等，2008)。刘红涛等(2002) 通过对华北板块北缘中生代花岗岩的研究指出，160 Ma以前的中生代早中期，华北板块北缘岩石圈仍处于碰撞后前期的强烈加厚的过程之中，表明此时华北板块北缘处于后碰撞造山环境。

近年来的研究资料表明，姚家沟矽卡岩型钼矿床的成矿时代与华北克拉通东北缘的一些钼矿床较为相近(表 3)：辽西肖家营子矽卡岩型钼矿床的辉钼矿成矿Re-Os年龄为165.5±4.6Ma(代军治等，2007)，其成矿岩体-闪长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为169.9±1.4Ma(代军治，2008)；辽西兰家沟矽卡岩型钼矿床的辉钼矿成矿Re-Os年龄为181.6±6.5Ma(Han et al., 2009)，其成矿岩体-细粒花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为188.9±1.2Ma(代军治等，2008)；杨家杖子矽卡岩型钼矿床的辉钼矿Re-Os年龄为191~187Ma(黄典豪等，1996)；其岩体主体形成于190~180Ma(吴福元等，2006)。这些数据与本文测定的姚家沟矽卡岩型钼矿床形成时代大致相近，它们的成岩成矿时代大约在190~160Ma，都是侏罗纪早中期构造-岩浆和相关流体活动的产物，属于毛景文等(2003，2005)提出的华北克拉通中生代第一期(200~160Ma)大规模成矿事件。

综上所述，我们推断，三叠纪晚期到侏罗纪中期，华北克拉通东北缘中生代钼成矿带(包括姚家沟、肖家营子、兰家沟和杨家杖子等钼矿床)主要受古亚洲洋闭合的影响，是华北板块与西伯利亚板块后碰撞造山阶段构造-岩浆作用和相关流体活动的产物，中生代大规模岩浆活动为该区的铅-锌与钼矿床的形成提供了动力、热力、热液和物质来源。

6 结论

(1) 首次对青城子矿田姚家沟钼矿床中的辉钼矿样品进行了Re-Os同位素分析，所获等时线年龄为168.8±3.9 Ma，代表流体成矿时间，属于侏罗纪早中期构造-岩浆作用及相关流体活动的产物。青城子矿田中生代岩浆活动分为印支期和燕山期，其对应的成矿作用也有两期，姚家沟矽卡岩型钼矿床的形成与燕山期姚家沟岩浆活动有关。

(2) 结合已有的年代学数据和前人的观点，我们推断，华北克拉通东北缘中生代钼成矿带可能是华北板块与西伯利亚板块后碰撞造山阶段构造-岩浆作用和相关流体活动的产物，中生代大规模岩浆活动为该区的铅-锌与钼等矿床的形成提供了动力、热力、热液和物质来源。

致谢 本研究的野外地质调查与采样工作得到沈阳地质调查中心赵东方工程师的支持和帮助，谨表衷心感谢。审稿人对本文提出了重要的修改意见，特此感谢！