内蒙古毕力赫含金花岗岩类侵入岩锆石U-Pb年龄及地质意义

引用本文

路彦明, 潘懋, 卿敏, 张玉杰, 韩先菊, 朝银银. 2012.内蒙古毕力赫含金花岗岩类侵入岩锆石U-Pb年龄及地质意义. 岩石学报, 28(3): 993-1004 复制到剪切板

LU YM, PAN M, QING M, ZHANG YJ, HAN XJ and CHAO YY. 2012. Zircon U-Pb age of gold-bearing granitic intrusive rocks in Bilihe gold deposit of Inner Mongolia and its geological significance. Acta Petrologica Sinica, 28(3): 993-1004(in Chinese with English abstract) 复制到剪切板

内蒙古毕力赫含金花岗岩类侵入岩锆石U-Pb年龄及地质意义

路彦明^1,2, 潘懋¹, 卿敏², 张玉杰², 韩先菊², 朝银银²

1. 北京大学地球与空间科学学院，北京 100871;
2. 武警黄金地质研究所，廊坊 065000

2011-10-01 收稿; 2012-01-08 改回.

基金项目: 本文受国家重点自然科学基金项目(41030421)和全国危机矿山典型矿床及成矿规律总结研究项目(20089925、20089948)联合资助

第一作者简介: 路彦明，男，1971年生，博士，高级工程师，构造地质学专业，E-mail: yanming-lu-163@163.com

摘要: 毕力赫大型斑岩型金矿位于华北克拉通北缘白乃庙-哈达庙铜-钼-金矿化集中区。矿区侵入岩包括以花岗闪长斑岩为主的含金次火山侵入杂岩体和地表广泛出露的钾长花岗斑岩。次火山杂岩体SiO₂含量61.5%~71.4%，属亚碱性钙碱性系列，岩石REE 配分具LREE 富集型，弱Eu 负异常，相对富集大离子亲石元素(LILEs) 、亏损高场强元素(HFSEs)和Ba，具壳幔混源特征，除亏损Ba之外总体类似陆缘弧花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得含金次火山侵入杂岩体和钾长花岗斑岩成岩年龄分别为283.8±4.2Ma~279.9±6.8Ma和264.2Ma，为早、中二叠世，与野外地质体穿插关系吻合。哈达庙-白乃庙地区晚古生代中-早二叠世的大规模构造-岩浆-成矿作用，与白云鄂博-西拉木伦缝合带两侧大陆对接碰撞的时间一致，受同碰撞构造环境制约。

关键词: 锆石U-Pb定年地球化学特征花岗岩同碰撞毕力赫金矿

Zircon U-Pb age of gold-bearing granitic intrusive rocks in Bilihe gold deposit of Inner Mongolia and its geological significance

LU YanMing^1,2, PAN Mao¹, QING Min², ZHANG YuJie², HAN XianJu², CHAO YinYin²

1. School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871,China;
2. Gold Geological Institute of CAPF, Langfang 065000, China

Abstract: Bilihe large scale porphyry gold deposit locates in north edge of North China craton, which also in Bainaimiao-Hadamiao Cu-Mo-Au mineralization concentrated area. Intrusive rocks in mining area comprises gold-bearing subvolcanic intrusive complex which mainly are granodiorite porphyry and moyite porphyry that outcropping widely in surface. Content of SiO₂ in subvolcanic complex is 61.5%~71.4%, that belongs to sub-alkaline cal-allaline series; REE partition of the rock locates in LREE enrichment, less Eu negative anomaly, enriches relatively large-ion lithophile elements (LILEs), deficits high field strength elements (HFSEs) and Ba, which are all indicative of mixing of crustal materials with mantle components; except loss Ba, similar to granites from epicontinental arc. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating got the lithogenetic age of gold-bearing subvolcanic intrusive complex and moyite porphry. They are 283.8±4.2Ma~279.9±6.8Ma and 264.2Ma separately belong to the Early and Middle Permian. It fits the field geological body interpenetrative relationship. The time of large scale structure-magma-mineralization in Early-Middle Permian of Late Paleozoic of Hadamiao-Bainaimiao area and continental docking collision in both sides of Bayan Obo-Xar Moron suture zone are the same, they all restricted by syn-collision tectonic setting.

Key words: Zircon U-Pb dating Geochemical characteristics Granite Syn-collision tectonic setting Bilihe gold deposit

内蒙古毕力赫金矿位于白云鄂博-化德-康保-赤峰深大断裂带北侧的白乃庙-哈达庙铜-钼-金矿化集中区，最早由内蒙古第四地质勘查院于20世纪80年代初发现。矿床赋矿围岩以花岗闪长斑岩杂岩体为主，其次为矿区大面积出露的早侏罗纪火山沉积岩(内蒙古自治区地质矿产局，1991)(图 1)。2007年，武警黄金地质研究所与金曦公司联合在矿区开展国家危机矿山接替资源勘查，发现了大型斑岩型金矿床(葛良胜等，2009b)。为了深入探讨金矿形成的地球动力学环境，对矿区主要赋矿围岩-花岗闪长斑岩杂岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学和元素地球化学特征研究，本文是其中部分研究成果。

图 1 毕力赫金矿区地质简图(据卿敏等，2012) 1-第四系；2-含砾长石石英砂岩；3-沉凝灰岩、凝灰质砂岩；4-流纹质凝灰岩夹流纹岩；5-流纹质角砾岩；6-霏细斑岩；7-安山质凝灰岩夹安山岩；8-安山岩、英安岩；9-玄武安山质-安山质角砾岩；10-构造角砾岩；11-强片理化带；12-钾长花岗斑岩；13-花岗闪长斑岩；14-霏细(细晶)岩脉；15-流纹斑岩；16-辉绿岩脉；17-断裂、推测断裂；18-(推测)火山活动中心；19-石英脉型矿(化)体及编号；20-构造破碎带蚀变岩型/斑岩蚀变岩型矿体及编号；21-U-Pb年龄样品采样点.小图中：1-华北克拉通北缘断裂；2-西拉木伦河断裂；3-二连-贺根山断裂；4-大兴安岭主脊断裂；5-嫩江断裂；Ⅰ-华北克拉通；Ⅱ-华北克拉通北缘早古生代增生造山带；Ⅲ-大兴安岭南段晚古生代增生造山带；Ⅳ-大兴安岭北段晚古生代增生造山带 Fig. 1 Simplified geological map of the Bilihe gold deposit(after Qing et al.，2012)

1 岩体地质

矿区侵入岩主要为地表大面积出露钾长花岗斑岩(γπ)，以及沿断裂侵入的流纹斑岩脉(λπ)(霏细岩脉)和辉绿岩脉。Ⅰ矿带坑道工程以及Ⅱ矿带露天采坑和钻孔揭露，在第四系和第三系覆盖物下分布着以花岗闪长斑岩为主的含金次火山侵入杂岩体，岩相主要包括细晶(石英)闪长岩、花岗闪长斑岩(γδμ)和二长花岗斑岩(γηπ)以及细晶花岗岩，以及稍晚期的二长花岗斑岩沿稍早期花岗闪长斑岩核心侵入。

花岗闪长斑岩为矿区主要赋矿岩石，呈灰绿-红褐色，斑状结构明显，斑晶主要斑晶主要为斜长石、钾长石、石英，少量辉石、角闪石和黑云母等。基质显晶质，与斑晶成分相同。岩体破碎、蚀变强烈，微细裂隙发育，并常常充填有石英、碳酸盐、磁铁矿等细网脉，反映岩体沿NW向主断裂侵入就位后，后期又遭受了NW向、可能还有NE向断裂的叠加、改造，致使岩石完整性受到破坏。

二长花岗斑岩仅在Ⅱ矿带深部和Ⅰ矿带深部5、6中段发现，呈岩株状侵入到花岗闪长斑岩杂岩体中，就位于花岗闪长斑岩底部或下盘。斑晶主要为斜长石、钾长石构成，其次为黑云母和不透明矿物。基质显晶质，由他形-半自形板状斜长石，钾长石，他形粒状石英、少量黑云母、角闪石假象构成。岩石发生强烈碳酸盐化、高岭土化、绿泥石、绿帘石化蚀变，尤其在岩体与花岗闪长斑岩、火山碎屑岩接触带附近蚀变强烈，在岩体出露部位的上部及侧部是金矿化有利部位。

钾长花岗斑岩在区域上大面积出露，受NE向构造控制呈NE向带状展布。岩石呈肉红色、斑状结构、块状构造。斑晶成分为钾长石、斜长石、石英，基质为长英质，多具微晶结构，个别出现显微文象结构。无明显矿化。

2 LA-ICP-MS锆石 U-Pb 年龄测定 2.1 样品制备与分析

本次进行锆石LA-ICP MS 定年研究的3件样品全部采自毕力赫矿区。样品09B-1为花岗闪长斑岩，采自露天采坑，呈浅肉红色。样品09Y008-1为二长花岗斑岩，采自008钻孔275m孔深部位，呈灰黑色-浅肉红色，弱蚀变。样品09WJ-GTHF-110为钾长花岗斑岩，采自地表 09WJ-060号观测点，呈肉红色，弱蚀变。

室内首先挑选单颗粒锆石，然后是进行锆石的阴极发光(CL)显微分析(图 2、图 3、图 4)，以及锆石原位U-Pb 同位素年龄分析，最后是对分析结果进行校正和处理，具体过程卿敏等(2012) 已有详细叙述，在此不在赘述。

图 2 样品09B-1中代表性锆石阴极发光图像测点序号同表 1 Fig. 2 Cathodoluminescence(CL)images of representative analyzed zircons from sample 09B-1

图 3 样品09Y008-1中代表性锆石阴极发光图像测点序号同表 1 Fig. 3 CL images of representative analyzed zircons from sample 09Y008-1

图 4 样品09WJ-GTHF-110中代表性锆石阴极发光图像测点序号同表 1 Fig. 4 CL images of representative analyzed zircons from sample 09WJ-GTHF-110

2.2 测试结果

花岗闪长斑岩(样品09B-1) 单颗粒锆石阴极发光图像见图 2，LA-ICPMS U-Pb 分析结果见表 1，谐和图和模式年龄分布见图 5。由图表可以看出，花岗闪长斑岩锆石存在老地层中的捕获锆石。其他17粒数锆石具有岩浆锆石特点，U-Pb 同位素年龄加权平均值283.8±4.2Ma，代表花岗闪长斑岩成岩时间。

图 5 毕力赫矿区花岗闪长斑岩(样品09B-1) LA-ICPMS U-Pb 谐和图(左)和模式年龄分布图(右) Fig. 5 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram(left)and histograms(right)of weighted average ages of dioritic-granitic porphyry(sample 09B-1) from Bilihe gold deposit

二长花岗斑岩(样品09Y008-1) 单颗粒锆石锆石阴极发光图像见图 3，LA-ICPMS U-Pb 分析结果见表 1，谐和图和模式年龄分布见图 6。由图 3可以看出，该样品中的锆石具岩浆结晶环带结构特征。在U-Pb谐和图上，样品和谐度高，是同一地质作用的产物，但其中有一粒锆石投点远离和谐线，推测存在同位素的混染。其余19粒锆石年龄加权平均279.9±6.8Ma，MSWD=2.3。二长花岗斑岩中锆石U-Pb同位素年值279.9±6.8Ma可代表岩石成岩年龄龄表明，成岩时代大致在二叠纪早期。

图 6 毕力赫矿区二长花岗斑岩(样品09Y008-1) LA-ICPMS U-Pb 谐和图(左)和模式年龄分布图(右) Fig. 6 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram(left)and histograms(right)of weighted average ages of granitic porphyry(sample 09Y008-1) from Bilihe gold deposit

表 1 毕力赫矿区侵入岩锆石的LA-ICP-MS U-Pb Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb analying results for the the intrusive rock in Bilihe gold field

钾长花岗斑岩(样品09WJ-GTHF-110) 单颗粒锆石锆石阴极发光图像见图 4，LA-ICPMS U-Pb 分析结果见表 1，谐和图和模式年龄分布见图 7。由图可以看出，该样品中的锆石具岩浆结晶环带结构特征。在U-Pb谐和图上，样品和谐度高，是同一地质作用的产物。16个锆石年龄加权平均值264.2Ma，MSWD=1.3。钾长花岗斑岩中锆石U-Pb同位素年值可代表岩石成岩年龄龄表明，成岩时代大致在二叠纪中晚期。

图 7 毕力赫矿区钾长花岗斑岩(样品09WJ-GTHF-110) LA-ICPMS U-Pb 谐和图(左)和模式年龄分布图(右) Fig. 7 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram(left)and histograms(right)of weighted average ages of potassic-granitic porphyry(sample 09WJ-GTHF-110) from Bilihe gold deposit

3 地球化学特征

本次研究工作还对矿区主要浅成侵入岩体进行了岩石化学、微量元素、稀土元素分析，结果见表 2。

表 2 毕力赫金矿区侵入岩岩石化学成分(wt%)、稀土和微量元素组成(×10^-6) Table 2 Major element compositions(wt%)and trace element compositions(×10^-6)of the intrusive rock in Bilihe gold deposit

序号	*1	2	*3	4	5	6	7	8	9	*10	*11	12	13	14
样品号	09WJ-Ⅱ-005	09Y008-11	09Y009-4	09Y009-5	09Y0010-2	09Y045-4	09Y086-1	09Y203-1	09Y409-7	09B-1	09B-2	07B-21	09WJ-GTHF-110	09WJ-GTHF-115
岩石名称	花岗闪长斑岩	二长花岗斑岩	二长花岗斑岩	二长花岗斑岩	二长花岗斑岩	细晶花岗岩脉	花岗闪长斑岩	花岗闪长斑岩	花岗闪长斑岩	花岗闪长斑岩	二长花岗斑岩	花岗闪长斑岩	钾长花岗斑岩	钾长花岗斑岩
SiO₂	67.90	61.50	71.50	62.70	62.90	71.40	61.90	63.50	65.00	69.10	67.20	59.80	68.50	75.60
TiO₂	0.67	0.71	0.57	0.76	0.77	0.07	0.71	0.74	0.68	0.42	0.58	0.72	0.42	0.21
Al₂O₃	14.50	14.20	12.10	14.50	15.50	14.00	13.90	14.50	14.30	15.00	14.70	13.70	15.60	13.20
Fe₂O₃	3.35	0.48	0.68	1.04	0.90	0.47	0.56	1.00	0.57	1.62	0.87	0.44	1.71	0.79
FeO	1.19	4.12	3.49	4.16	4.60	1.69	3.89	3.57	3.85	1.71	3.20	4.62	1.11	0.71
MnO	0.04	0.07	0.05	0.09	0.08	0.04	0.09	0.08	0.06	0.10	0.08	0.12	0.07	0.01
MgO	1.92	2.24	2.01	3.03	2.94	0.38	2.35	2.35	2.38	0.29	1.18	3.23	0.47	0.06
CaO	0.49	3.99	2.38	2.96	2.94	1.19	3.96	3.58	3.14	1.92	1.62	4.62	0.71	0.21
Na₂O	2.98	2.18	1.37	2.59	1.87	2.69	2.91	2.66	2.99	3.99	2.60	2.30	4.52	3.24
K₂O	3.97	3.74	2.63	3.32	3.42	5.82	3.38	3.74	3.78	4.04	3.22	3.46	5.15	5.13
P₂O₅	0.16	0.17	0.16	0.18	0.34	0.03	0.16	0.17	0.16	0.09	0.11	0.17	0.10	0.04
LOI	2.20	5.20	2.90	3.70	2.60	2.20	5.30	3.40	1.80	1.80	4.00	6.60	0.90	0.70
K	3.68	3.43	2.37	3.02	3.12	5.24	3.04	3.31	3.44	3.57	2.87	3.09	4.73	4.63
Rb	152	165	124	141	153	187	159	165	166	151	139	150	118	195
Sr	186	274	144	296	220	140	184	278	290	168	244	348	103	47
Ba	809	816	438	604	729	1167	566	631	586	768	959	732	586	389
U	3.01	6.06	3.91	4.95	4.49	2.24	3.47	5.78	7.42	4.30	1.44	5.00	2.36	2.13
Th	17.10	17.67	14.15	17.24	14.05	12.18	16.95	17.25	20.66	21.69	8.60	14.38	15.82	28.25
Nb	12.80	11.40	10.90	12.20	14.70	13.70	10.90	11.70	11.40	11.20	8.30	10.10	15.70	21.50
Ta	1.00	0.70	1.00	0.70	0.90	0.80	0.50	0.70	0.80	0.80	0.50	0.80	0.80	1.70
Zr	234	251	199	240	209	121	222	237	247	248	219	219	491	248
Hf	6.20	6.80	5.80	6.40	5.80	4.30	6.10	6.30	7.20	7.60	6.60	5.80	11.90	7.60
Ga	17.70	17.00	15.40	18.30	20.60	18.40	17.10	17.30	17.50	17.60	18.00	16.80	20.30	21.50
Y	26.40	25.10	25.70	27.10	33.30	22.40	4.60	23.50	25.20	25.90	27.50	19.70	28.10	50.90
Sc	10.00	12.00	9.00	14.00	17.00	2.00	10.00	12.00	13.00	7.00	10.00	13.00	6.00	3.00
La	39.70	36.40	38.40	39.30	43.60	34.60	34.10	36.50	39.60	42.50	34.20	32.40	59.90	68.90
Ce	77.30	69.00	72.00	73.40	83.90	65.40	62.60	67.00	71.40	74.20	60.30	55.80	113.20	148.00
Pr	8.70	7.50	7.90	8.20	9.50	7.10	7.10	7.50	8.10	8.40	6.70	6.90	12.90	21.40
Nd	32.50	28.70	28.20	33.00	36.20	27.10	26.00	28.30	30.00	31.20	25.90	26.10	48.50	94.40
Sm	5.40	5.50	5.10	5.70	7.00	5.00	4.90	5.60	5.30	5.50	3.80	4.30	7.60	22.60
Eu	1.30	1.10	1.30	1.30	1.60	1.10	1.00	1.10	1.10	1.40	1.10	1.20	1.60	3.00
Gd	4.50	4.20	4.40	4.60	6.30	3.10	3.60	4.10	4.50	4.30	3.40	4.30	6.20	17.00
Tb	0.80	0.80	0.90	0.90	1.00	0.40	0.70	0.80	0.90	0.80	0.60	0.80	1.10	2.60
Dy	4.10	4.20	4.00	4.40	5.50	0.90	3.50	3.80	4.10	4.20	2.80	3.80	5.10	12.90
Ho	1.00	1.00	1.00	1.00	1.20	0.20	0.80	0.90	1.10	1.00	0.70	0.80	1.20	2.30
Er	3.00	2.80	2.80	2.90	3.70	0.30	2.70	2.60	3.30	3.00	2.40	2.40	3.20	6.40
Tm	0.40	0.40	0.40	0.50	0.50	0.10	0.40	0.40	0.40	0.50	0.30	0.40	0.50	1.00
Yb	2.60	2.10	2.40	2.50	2.90	0.03	2.40	2.30	2.80	2.50	2.20	2.10	2.60	6.00
Lu	0.40	0.40	0.40	0.50	0.50	0.10	0.40	0.40	0.40	0.50	0.40	0.40	0.50	0.90
注：序号1、3、10、11号样品遭受硅化为主的矿化蚀变.由上海天祥质量技术服务有限公司北京分公司分析测试.岩石化学成分测试方法：FeO为GB/T14506/TITR，其他为XR8oL/XRF；仪器型号：PANalytical Axios;微量元素组成测试方法：Ba，Co，Cu，Ga，Mn，Ni，Rb，Sc，Sr，V，Zn，U用MS50/ICP-MS测试，仪器型号Agilent 7500a，其他元素用MS70/MS，仪器型号Agilent 7500a;稀土元素组成测试方法：ICP-MS，仪器型号Agilent 7500a

毕力赫金矿区含矿浅成次火山侵入岩体SiO₂含量小于65%，平均62.5%；其中分布在上部、边部的闪长岩类偏低，稍晚期二长花岗斑岩含量略高；K₂O含量平均3.55%，Na₂O含量平均2.5%，K₂O>Na₂O，K₂O/Na₂O值1.42；Fe₂O₃+FeO平均含量4.83%，但Fe₂O₃含量(0.71%)明显比FeO(4.12%)含量低，Fe₂O₃/FeO值仅为0.17，指示岩体成矿深度比较大，剥蚀程度比较低；CaO含量平均为3.6%，小于K₂O+Na₂O。花岗闪长岩-二长花岗斑岩类岩石里特曼指数在0.55~2.44，碱度率AR变化在1.51~2.79，均属于亚碱性钙碱性系列。岩石A/CNK值变化在0.86~1.283，平均1.07，界于I-S过渡类型、偏I型花岗岩范畴；岩石分异指数(DI)较小，平均66.3；固结指数(SI)较大，平均19.5。反映岩石分异程度差。自然矿物计算结果，该类岩石富含钙长石、黑云母，斜长石牌号大。

地表广泛分布的肉红色钾长花岗斑岩岩体SiO₂含量平均72.05%；K₂O含量平均5.14%，Na₂O含量平均3.88%，K₂O>Na₂O，K₂O/Na₂O值1.8；Fe₂O₃+FeO含量平均为2.16%，Fe₂O₃含量大于FeO，Fe₂O₃/FeO值1.4；CaO含量0.46%，明显小于K₂O+Na₂O含量。钾长花岗斑类岩石里特曼指数在0.55~2.44，碱度率AR变化在1.9~3.63，也属于亚碱性系列钙碱性系列。与含矿杂岩体比较，该类岩石分异指数(DI)大，平均92.6，而固结指数(SI)小，平均2.12，说明岩石分异程度较好。岩石A/CNK值1.14，位于S型花岗岩范畴；Al₂O₃/(FeO^T+MgO)值大，岩石富铝贫铁、镁。该类岩石富含白云母、钾长石，贫钙长石，斜长石牌号小。

在Bowden(1986) 提出的I，S，A型花岗岩区分图解中，区内含矿花岗闪长斑岩-二长花岗斑岩体位于I型花岗岩的范畴，而钾长花岗斑岩位于A型花岗岩分布区(图 8)。根据Whalen(1987)研究，A型花岗岩并不限于非造山带或裂谷环境，而是产于世界范围内各种构造环境中，包括造山后环境，而且贯穿整个地质时期。推测本区钾长花岗斑岩形成于晚造山期。

图 8 毕力赫金矿区侵入岩Q-A-P三角判别图解(底图据Bowden，1986) I-I型花岗岩分布区；S-S型花岗岩分布区；A-A型花岗岩分布区；图中1-14为花岗岩样品序号，同表 2 Fig. 8 Q-A-P diagrams of the intrusive rock in the Bilihe gold deposit(after Bowden，1986)

含矿花岗闪长斑岩类岩石富含大离子亲石元素(LILEs)K、Rb、Ba、U、Th等，其含量与上地壳元素丰度(Taylor and McLennan，1985)相当；Sr含量明显偏低，含量界于上下地壳之间；高场强元素(HFSEs)中Zr、Hf、Ga、Y含量接近上地壳丰度，但Nb、Ta含量比上地壳低，但比下地壳高；过渡组元素Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn含量比上地壳高，但低于下地壳。元素地球化学丰度指示含矿花岗斑岩类岩石来源于上、下地壳结合部位(过渡带)，或来源于下地壳，混染有上地壳物质成分。

钾长花岗斑岩大离子亲石元素(LILEs)K、Rb、Ba、U、Th含量与含矿花岗闪长斑岩含量基本相同，与上地壳岩石元素丰度(Taylor and McLennan，1985)基本一致或略高；而Sr含量比含矿花岗闪长斑岩还低，也比下地壳含量低，可能早期斜长石大量结晶分异沉淀所致；高场强元素(HFSEs)中Nb、Ta含量与含矿花岗闪长斑岩基本一致，含量界于上下地壳丰度值之间；高场强元素(HFS)中Zr、Hf、Ga、Y含量接近上地壳丰度；过渡组元素Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn含量比含矿花岗闪长斑岩类低，也比上地壳丰度值低。

对比发现，从花岗闪长斑岩-二长花岗斑岩→细晶花岗岩→钾长花岗岩，向富含大离子亲石元素，贫过渡族金属元素演化，而Nb、Ta、Ga、Hf含量基本一致。元素蛛网图显示(图 9a)，各类岩石相似的元素曲线分布型式和广泛的重合关系同样反映了它们之间可能的同源演化关系。

图 9 毕力赫金矿区侵入岩洋脊花岗岩标准化模式图(a，标准值据Sun，1982；Saunders et al.，1984)和火山岩、侵入岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(b，标准值据Sun and McDonough，1989) 图a中1~14为花岗岩样品序号，同表 2.图 b 中：1-安山岩类(4) ；2-流纹质凝灰岩类(2) ；3-富硅流纹岩类(3) ；4-含矿花岗闪长斑岩-二长花岗斑岩(11) ；5-钾长花岗斑岩(2) ；6-细晶花岗岩(1) ;括号内数字为样品数，火山岩数据来自卿敏等(2012) ，侵入岩数据见表 2 Fig. 9 The Mid-oceanic ridge granite-normalized multi-element plot(a，normalized values after Sun，1982; Saunders et al., 1988)and chondrite-normalized rare earth element patterns(b，normalized values after Sun and McDonough，1989)of the intrusive rock in the Bilihe gold deposit

含矿花岗闪长岩类岩石的稀土总量基本相近，含量中等，变化在164.1×10^-6~236.7×10^-6；岩石中等到弱的Eu异常，δEu变化在0.67~0.92；弱的Ce异常，δCe值变化在0.86~0.96，反映基本没有受到循环海水的影响。侵入岩石均为明显的轻稀土富集型，LR/HR值变化在8.45~10.31，轻重稀土分馏明显。反映稀土分馏程度的La/Yb值一致，以及反映重稀土、轻稀土分馏的参数也基本一致，反映杂岩体整体成因的一致性。

钾长花岗斑岩稀土特征与含矿花岗闪长岩类岩石相比，有2点比较明显的差异，一是稀土总量高，超过300×10^-6；二是Eu负异常特征明显。其他特征二类岩石基本一致。

在稀土元素分布型式见图 9b。矿区侵入岩分布曲线向右倾，为稀土元素分馏明显类型，(Ce/Yb)_N显著大于1，均为轻稀土富集型。从分布型式看，含矿花岗闪长岩类岩石一致性强，钾长花岗斑岩虽然变化曲线与前者基本吻合，但位于曲线上部，反映稀土总量大，同时负Eu特征表现比较明显。钾长花岗斑岩和含矿花岗闪长岩类岩石起源可能不同，前者来自下地壳，后者来自上地壳。

4 讨论与结论 4.1 成岩成矿时代

卿敏等(2011) 对矿石中辉钼矿Re-Os同位素研究表明毕力赫金矿成矿时间为(271.3±1.7Ma)中二叠世。以花岗闪长斑岩为主的含金次火山侵入杂岩体蚀变强烈，微细裂隙发育，并常常充填有石英、碳酸盐、磁铁矿等成矿期矿化脉(葛良胜等，2009a)，反映岩体成岩时间应稍早于成矿时间。本次研究获得花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩锆石LA-ICP MS U-Pb同位素年龄分别为283.8±4.2Ma、279.9±6.8Ma，大致相当于早二叠世，年龄测定结果与野外地质现象一致，与岩浆有关的金矿成矿作用机理吻和，成矿常常稍滞后于岩浆侵位时间。钾长花岗斑岩锆石LA-ICP MS U-Pb同位素年龄为264.2Ma，成岩时间略晚于成矿时间，这与钾长花岗斑岩无矿化蚀变现象一致，为成矿期后岩浆活动的产物。

4.2 成岩成矿构造环境

在白乃庙-哈达庙一带大面积出露原被认为是晚侏罗世玛尼图组、白音高老组中基-中酸性火山岩、火山碎屑岩被确定为晚古生代(早二叠世)岩浆活动产物(卿敏等，2012)。该套火山岩下部为钙碱性玄武安山岩、安山岩类和上部为中酸性流纹岩，岩石由钙碱性性向富碱富钾变化，主要为钙碱系列，部分属高钾钙碱系列。具有LREE 富集型配分型式、弱负Eu 异常，并均不同程度的相对亏损N b、 Ta、Ti、P等高场强元素，富集Rb，K，Th等大离子不相容元素，显示岛弧火山岩组合特征。然而出现Ba和Sr 含量明显偏低特点，有别于陆缘弧环境火山岩。

毕力赫杂岩体岩相有细晶石英闪长岩-二长岩、花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩以及细晶花岗岩(脉)等、哈达庙杂岩体岩相有石英闪长岩、花岗斑岩。杂岩体岩石SiO₂含量61.5%~71.4%(不包括硅化蚀变的样品)，K₂O/Na₂O值1.42，里特曼指数在0.55~2.44，碱度率AR 1.51~2.79，属亚碱性钙碱性系列，在主量元素R1-R2 花岗岩成因分类图，一部分样品部分落入同碰撞区(图 10)。毕力赫杂岩体4个岩相稀土元素基本一致，岩石REE 配分具LREE 富集型，弱Eu 负异常，相对富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFS)和Ba，表现了壳幔混源特征，除亏损Ba之外总体类似陆缘弧花岗岩。

图 10 毕力赫金矿区侵入岩与板块构造关系(底图据Batchelor and Bowden，1985) 1-地幔斜长花岗岩(拉斑玄武岩质花岗岩)，地幔分异的花岗岩；2-钙碱性更长花岗岩(消减的活动大陆边缘花岗岩)，碰撞前花岗岩(I型科迪勒拉花岗岩)；3-高钾钙碱性花岗岩(加里东型深熔花岗岩)，碰撞后隆起的花岗岩(I型加里东花岗岩)；4-亚碱性二长岩，造山晚期—晚造山期花岗岩；5-碱性、过碱性花岗岩，造山后-非造山区的花岗岩(A型花岗岩)；6-地壳熔融花岗岩(同造山花岗岩)，同碰撞花岗岩(S型花岗岩).图中1-14为花岗岩样品序号，同表 2 Fig. 10 R1-R2 diagrams of the intrusive rock in the Bilihe gold deposit(after Batchelor and Bowden, 1985)

白云鄂博-西拉木伦缝合带古板块的碰撞发生在二叠纪中晚期，并且有可能持续到三叠纪中期(李锦轶等，2007)，西拉木伦河北石炭纪洋底玄武岩和二叠纪放射虫硅质岩的发现，二叠纪中期缝合带两侧古陆出现古动物群的混生及同期陆间残余海洋盆地出现，标志着该碰撞过程的开始。三叠纪早-中期磨拉石沉积的出现和同期岩浆活动的发生，标志着该区强烈碰撞造山作用的发生和碰撞过程的结束。在碰撞造山带动力学演化方面，这一过程与西方学者的后碰撞阶段大体相当(李锦轶等，2007)。以毕力赫含矿杂岩体、金矿为代表的哈达庙-白乃庙地区260~280Ma岩浆活动、成矿作用应是主碰撞时期。兴蒙造山带几乎所有花岗岩都具有幔源的ε(Nd，t)值，正 ε(Nd，t)值和年轻的Nd模式年龄t_DM，加里东期和海西早期花岗岩可能同板块俯冲作用有关，而大面积晚古生代-中生代花岗岩则可能是前寒武俯冲的洋壳形成的新生大陆地壳在拉伸体制下部分熔融而成(洪大卫等，2000)。在同碰撞构造背景下，受北侧二道井-查干诺尔洋-陆作用影响，在白云鄂博-白乃庙一带，以至华北陆块北部地区，局部地区出现拉张、走滑，特别是沿深大断裂带，更是构造变形、岩浆活动、流体作用的强烈地区，白乃庙-哈达庙一带中酸性火山岩、侵入岩、金多金属矿为本期构造-岩浆-成矿作用的产物。在碰撞造山阶段中晚期的碰撞伸展大致在230Ma年之前就已经开始，在华北克拉通北缘形成一些金属矿床，如赛乌素金矿床Ar/Ar 年龄为249Ma(Nie et al.,2002) 和253~220Ma，230~180Ma(Hart et al.，2002)，小营盘金矿床蚀变钾长石Ar/Ar 年龄241~246Ma(Hart et al.，2002)，冀东金厂峪金矿床辉钼矿Re-Os 年龄240Ma(宋扬等，2011)，以及燕辽钼矿带、西拉木伦钼矿带以及西部大苏计、西沙德盖、查干花都形成于这一时期(代军治等，2006；张彤等，2009；张连昌等，2010；侯万荣等，2010)，属于晚碰撞伸展阶段的产物。

4.3 结论

(1) 毕力赫矿区与金成矿有关的花岗闪长斑岩-二长花岗斑岩LA-ICP-MS 锆石 U-Pb同位素年龄为283.8±4.2Ma~279.9±6.8Ma，为晚古生代(早二叠世)岩浆活动的产物。

(2) 毕力赫矿区与金矿无成因关系的钾长花岗斑岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb同位素年龄为264.2Ma，为晚古生代(早-中二叠世)岩浆活动的产物，成岩时间略晚于成矿时间。

(3) 哈达庙-白乃庙地区在晚古生代中-早二叠世出现了一次区域性的大规模构造-岩浆-成矿作用，时间上与白云鄂博-西拉木伦缝合带两侧大陆发生对接碰撞的时间一致，为同碰撞构造环境下的产物。

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