2017, Vol. 33
2. 黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院, 齐齐哈尔 161005
2. Qiqihar Branch, Heilongjiang Institute of Geological Survey, Qiqihar 161005, China
浅成低温热液型金矿是世界上最重要的金矿床类型之一，自发现以来一直是国内外学者研究的热点(Sillitoe, 1997; Cooke and Simmons, 2000; 毛景文等, 2003; Qiu et al., 2008; Richards, 2009; 陈衍景, 2010)，目前发现的浅成低温热液金矿主要分布在环太平洋地区、地中海-喜马拉雅带和蒙古-鄂霍茨克带三个成矿域(应汉龙, 1999; 陈根文等, 2001)。通常认为浅成低温热液型金矿一般形成于低温、低压、低盐度和深度浅的环境，成矿环境与火山口或破火口的构造关系密切(毛景文等, 2003)，矿床的产出位置受区域性深大断裂的控制，区域性深大断裂与破火山口的环状断裂的交汇位置是重要的控矿部位(应汉龙, 1999)。
黑龙江北部是我国最主要的浅成低温热液金矿成矿区之一，其中三道湾子金矿、乌拉嘎金矿、东安金矿、高松山金矿等都属于浅成低温热液型金矿(吕军等, 2009; 王永彬等, 2012; 郑硌等, 2013; 刘瑞萍等, 2015)，它们大部分赋存于早白垩世火山岩中或者同早白垩世火山岩有密切联系。而三道湾子金矿则是国内唯一具有碲化物独立成矿的碲化物型金矿(Liu et al., 2013)，金储量的95%以上存在于碲化物中，富碲化物金矿床往往形成大型、超大型金矿床。该矿床发现以来，从金矿床的物质组成、矿床地质、围岩蚀变、流体包裹体及矿床成因等方面进行了系统的矿床学研究，但是对于其赋矿围岩的形成时代、地球化学特征、岩石成因及其与金矿床成因的关系等问题，仍没有进行系统深入的研究(吕军等, 2005; 腾宪锋等, 2005; 武子玉等, 2005; 刘宝山和吕军, 2006; Liu et al., 2011; Zhai and Liu, 2014)。
本文对三道湾子矿区及外围火山岩进行了岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素和Hf同位素，岩石元素与Sr-Nd同位素地球化学系统研究，结合三道湾子已有研究成果，深入探讨了赋矿围岩的岩石地球化学特征、岩石成因和大地构背景及其与成矿作用的关系，为区域成矿预测提供新证据。
2 地质背景和样品研究区位于华北与西伯利亚两大古板块所夹持的中亚造山带东端，东临太平洋板块，经历了古亚洲洋构造域和古太平洋构造域两大演化阶段(图 1)。由于受到蒙古-鄂霍茨克洋闭合、华北板块与西伯利亚板块汇聚形成统一的欧亚板块以及伊泽奈崎板块俯冲等构造作用影响，东北地区在中生代岩浆活动十分频繁(林强, 1999; 王建新等, 2010)，不仅分布于我国大兴安岭、松辽盆地和吉黑东部等地，还延伸到蒙古和俄罗斯境内，是东亚大陆边缘巨型岩浆岩带的重要组成部分(林强等, 1998; 赵海玲等, 1998; 张炯飞等, 2000; 张吉衡, 2009)。三道湾子金矿位于大兴安岭东北部，东北-东蒙断陷盆地构造域的北部，这里是燕山期构造-岩浆活动与区域铜(钼)、铁(锡)、铅、锌、金、银成矿带的重要组成部分。
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图 1 大兴安岭构造背景图(a, 据Ge et al., 2007修改)和三道湾子金矿区域地质图(b, 据吕军, 2011修改) 1-第四系松散沉积物；2-第三系孙吴组砂砾岩；3-早白垩系光华组英安岩；4-早白垩系龙江组安山岩；5-晚二叠系五道岭组英安岩；6-志留-泥盆系泥鳅河组变砂岩；7-早侏罗世二长花岗岩；8-早侏罗世石英闪长岩；9-流纹斑岩；10-闪长玢岩；11-辉绿玢岩；12-地质界线；13-不整合界线；14-推断断层；15-实测断层；16-火山岩样品；17-金矿区；18-钻孔；19-研究区F1-塔源-喜桂图断裂；F2-贺根山-嫩江断裂；F3-牡丹江断裂；F4-伊通-伊兰断裂；F5-敦化-密山断裂；F6-西拉木伦-长春断裂 Fig. 1 Geological sketch map of the Great Xing'an Range (a, after Ge et al., 2007) and regional geological map of the Sandaowanzi Au deposit (b, after Lü, 2011) |
区域出露地层包括古生界、中生界和新生界。古生界志留-泥盆系地层包括泥鳅河组、根里河组、二叠系五道岭组。泥鳅河组岩石组合为片理化砂岩、板岩、千枚状板岩等；根里河组主要岩性有板岩、千枚状板岩、变粉砂岩等；五道岭组主要岩性为片理化英安岩、蚀变英安岩、变酸性火山岩等，以潜火山岩相、喷溢相为主，爆发空落相次之。区域上中生界出露白垩系龙江组和光华组。龙江组主要岩性为安山岩、集块岩、火山角砾岩、凝灰岩等；光华组岩石类型为含角砾凝灰岩、火山角砾岩、流纹岩、安山岩、英安岩等。新生界主要出露第三系孙吴组及第四系。区域上侵入岩出露有早侏罗世花岗岩类，规模较小，分布零星，主要分布在法别拉河两岸-大卧牛河一带，岩性为石英闪长岩-二长花岗岩组合。研究区内脉岩较为发育，岩石类型较杂，从中性到酸性均有出露，包括辉绿玢岩脉、花岗闪长岩脉、花岗斑岩脉等，这些脉岩一般充填于构造裂隙中，多呈北东向展布。
区域上从古生代晚期到中生代末，火山活动十分频繁，火山岩极为发育。研究区内主要发育龙江期火山岩，占火山岩面积的60%以上；还零星分布光华期火山岩(图 1)。区内三道湾子金矿床和北大沟金矿床的形成均与火山热液活动有关。火山热液活动造成普遍发育的围岩蚀变现象。本文样品采自三道湾子金矿附近及周围钻孔。龙江组主要以中心式喷发为主，地层中金背景值较高，对成矿极为有利。所研究的12件火山岩样品属于龙江组，岩性主要为安山岩和安山质火山角砾岩。岩石主要特征描述如下：安山岩：岩石呈灰色，斑状结构，块状构造(图 2c)，基质为交织结构。岩石由斑晶(约30%)和基质(约70%)等组成。斑晶以斜长石为主，角闪石和黑云母含量较少，偶见单斜辉石。斜长石为自形、长板状，粒度多为0.5~2mm，发育聚片双晶，有时可见环带结构，含量约占斑晶总量的60%(图 2e)；角闪石呈褐黄色，横断面为菱形，具暗色反应边，粒度为0.35~0.7mm，含量约占斑晶总量的30%(图 2e)；黑云母呈灰黑色，片状，含量较少(图 2f)；单斜辉石为二级蓝绿(图 2f)，斜消光，粒度为0.4~2 mm。基质含量为整个岩石的70%，基质中的斜长石呈自形长板状，呈集合体定向分布，显示钠长聚片双晶和简单卡式双晶；角闪石，粒状，具有暗化边，呈板条状铁质集合体，粒度为0.01mm左右；磁铁矿的粒状部分变成褐铁矿，粒径为0.01mm左右，少量粒状磁铁矿的粒度为0.2mm左右，稀疏浸染分布在基质中。在三道湾子金矿矿区外围可见安山岩(样品号SDP1431)(图 2d)，其斜长石斑晶大者达8mm(图 2h)，角闪石斑晶1~2mm，长石含量为30%，角闪石含量为10%。矿区内可见安山岩覆盖在安山质火山角砾岩之上(图 2a)。
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图 2 三道湾子金矿火山岩野外露头(a-d)和镜下照片(e-h) (a)安山岩覆盖于安山质火山角砾岩之上; (b)安山质火山角砾岩; (c)安山岩; (d)安山岩; (e)正交偏光下安山岩; (f)正交偏光下安山岩; (g)单偏光下安山质火山角砾岩; (h)正交偏光下安山岩.Pl-斜长石; Hbl-角闪石; Am-黑云母; Cpx-辉石; Mag-磁铁矿 Fig. 2 Outcrop(a-d) and microscopic images(e-h)of the volcanic rocks |
安山质火山角砾岩：岩石新鲜面为灰色，火山角砾结构，块状构造，角砾岩中包含大小不一的火山弹，大者可达0.5m×1m，呈棱角状、浑圆状、枕状及其他不规则形状(图 2b)。岩石镜下为火山角砾结构，由火山角砾和胶结物组成。角砾为安山质角砾(图 2g)，角砾呈灰绿色、深灰色等颜色，呈次棱角-次圆状，胶结物由岩屑、晶屑及火山灰组成。岩屑成分为安山岩，晶屑为斜长石，暗化的角闪石，粒度为0.1~0.5mm，含量约为1%。火山灰为隐晶质结构。
3 分析方法锆石U-Pb同位素定年及锆石微量元素含量测定在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)完成。所使用的测试仪器为LA-ICP-MS，ICP-MS为Agilent 7500a，激光剥蚀系统为GeoLas 2005。激光剥蚀斑束直径为32μm，剥蚀深度为20~40μm。分析数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal完成。仪器的操作条件和数据处理方法见(Liu et al., 2008a, 2010a, b)。锆石微量元素含量利用多个USGS参考玻璃(BCR-2G, BIR-1G)作为多外标、Si作内标的方法进行定量计算(Liu et al., 2010b)。
锆石Lu-Hf同位素测定也在中国地质大学(武汉)GPMR实验室运用Finnigan Neptune LA-MC-ICP-MS完成，激光剥蚀系统为GeoLas 2005，分析采用的激光束斑直径为44μm。测点位于锆石U-Pb年龄测试点附近或位于相同的生长环带区域，采样方式为单点剥蚀，每完成6个锆石点的测定，加测91500、GJ-1和Mud Tank各一次，具体分析方法及仪器参数参见(Yuan et al., 2008)。数据的离线分析与处理采用ICPMSDataCal程序进行(Liu et al., 2010a)。
主量元素分析在中国地质大学(北京)GPMR完成，采用Leeman Labs. Inc公司Prodigy型全谱直读型发射光谱仪(ICP-AES)进行测定，分析精度优于5%。微量元素分析在中国地质大学(武汉)GPMR实验室完成，采用Agilent7500a等离子体质谱仪(ICP-MS)进行测定，在样品测试过程中，对每10个样品选取1个样品进行重复测定，同时测定4份标准样(AGV-2，BHVO-2，BCR-2，RGM-2) 来监测测试精度，分析精度优于5% ~ 10%。详细的样品处理过程、分析精密度和准确度见(Liu et al., 2008b)。
样品Sr-Nd同位素的化学分离提纯是在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成的，而Sr-Nd同位素的测试工作是在中国地质调查局天津地质调查中心实验室用热电离子质谱仪(Thermo-Finnigan TRITON)完成的。Sr-Nd同位素提纯的化学流程、仪器测试条件、标样测试结果等见Liu et al.(2017)。
4 结果 4.1 锆石U-Pb年龄和Hf同位素本文分别选取三道湾子金矿安山岩(SDP1414B)和矿区外围安山岩(SDP1431) 进行锆石U-Pb年代学及Hf同位素测试，测试结果见表 1。锆石阴极发光图像和年龄谐和图见图 3。安山岩(SDP1414B) CL图显示该样品中锆石多呈自形-半自形粒状、宽板状、长柱状，粒度约为100~300μm，大部分锆石韵律环带清晰可见(图 3a-1)；环带宽度不一，锆石的Th/U比值均大于0.1(0.7~1.2)，为典型的岩浆成因锆石(Hoskin and Schaltegger, 2003)。剔除01、04、06、15误差较大的测点外，其余14个测点均落在谐和线上(图 3a-2)，计算得出谐和年龄为121.4±1.8Ma(MSWD=0.53)。安山岩(SDP1431)，CL图显示该样品中锆石多呈自形-半自形粒状、板状，粒度为100~200μm；均发育岩浆振荡环带结构(图 3b-1)，大部分锆石自形程度良好，环带清晰，宽度不一，锆石的Th/U比值均大于0.1(0.7~1.5)，也属于岩浆成因锆石。剔除01和02测点，其余16个测点均落在谐和线上(图 3b-2)，加权平均年龄为122.0±1.1Ma(MSWD=0.54)。
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表 1 龙江组安山岩锆石U-Pb定年数据 Table 1 Zircon U-Pb data of the andesites from Longjiang Formation |
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图 3 三道湾子安山岩锆石U-Pb年龄谐和图和阴极发光(CL)图像 锆石标注实线小圈为U-Pb定年激光剥蚀位置, 虚线大圈为Hf同位素激光剥蚀位置，同时标注了年龄和εHf(t) Fig. 3 Zircon U-Pb age concordia diagrams and CL images of the andesites from Sandaowanzi |
对已测年2个样品进行了相同位置的锆石原位Hf同位素分析，分析结果见表 2。安山岩SDP1414B锆石176Hf/177Hf的比值变化范围为0.282873~0.283015，176Lu/177Hf比值变化范围为0.000426~0.001341，εHf(t)范围为6.2~11.3，地幔模式年龄为333~531Ma；安山岩SDP1431锆石176Hf/177Hf的比值变化范围为0.282851~0.282922，176Lu/177Hf的比值变化范围为0.000467~0.000809，εHf(t)范围为5.4~7.8，地幔模式年龄466~561Ma。
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表 2 龙江组安山岩的锆石Hf同位素数据 Table 2 Zircon Hf isotopic data of the andesites from Longjiang Formation |
选择了12件安山质火山岩进行主量元素测试，结果见表 3。
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表 3 龙江组火山岩主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)结果 Table 3 Major (wt%) and trace elements (×10-6) compositions of the volcanic rocks from Longjiang Formation |
三道湾子地区安山质火山岩样品SiO2含量为53.85%~63.66%，平均59.17%；全碱(Na2O+K2O)含量为4.96%~8.08%，平均6.35%；Na2O含量为3.44%~5.21%，平均4.34%；K2O含量为0.75%~3.25%，平均2.01%，Na2O含量高于K2O含量；Al2O3含量为14.73%~18.14%，平均16.84%；铝饱和指数A/CNK(0.87~1.15) 显示为一套偏铝质到过铝质的火山岩；TiO2含量为0.55%~0.83%，平均0.69%；MgO为1.05%~4.01%，平均2.42%；Mg#(原子比值，Mg#=Mg/(Mg+FeT)为30~61。
由于三道湾子火山岩部分样品已发生了蚀变，所测样品具有高的烧失量，易活动元素在蚀变过程中含量容易发生变化，所以选择高场强元素分类图解(Nb/Y-Zr/TiO2)，进行蚀变火山岩分类。在Nb/Y-Zr/TiO2图解上(图 4a)，12件火山岩样品大多投入安山岩区域，在Co-Th判别图(图 4b)中，三道湾子火山岩落入钙碱性和高钾钙碱性岩石区域。
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图 4 龙江组火山岩主量与微量元素成分图 (a) Nb/Y-Zr/TiO2分类图(Winchester and Floyd, 1977) (b) Co-Th判别图(Hastie et al., 2007) Fig. 4 Compositional variation diagrams of the volcanic rocks from Longjiang Formation |
三道湾子龙江组火山岩12个样品的微量元素分析结果见表 3。龙江组安山岩的稀土元素总量为109×10-6~143×10-6，其中轻稀土元素总量(ΣLREE)为101×10-6~133×10-6，重稀土元素总量(ΣHREE)为8×10-6~11×10-6。轻、重稀土元素分馏明显，[(La/Yb)N=11.5~16.7]；Eu异常不明显(δEu=0.84~0.97)。龙江组安山质火山角砾岩的稀土元素总量为95×10-6~135×10-6，其中轻稀土元素总量(ΣLREE)为86×10-6~123×10-6、重稀土元素总量(ΣHREE)为7×10-6~12×10-6。轻、重稀土元素分馏明显，[(La/Yb)N=10.4~20.4]；Eu异常不明显(δEu=0.85~0.94)。稀土元素配分曲线显示(图 5a)，所有火山岩均具有轻稀土相对富集，重稀土相对亏损以及Eu具有弱负异常的特点，安山质火山角砾岩的稀土总量总体略低于安山岩。
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图 5 龙江组火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a, 标准化值据Boynton, 1984)和原始地幔标准化微量元素配分图(b, 标准化值据Sun and McDonough, 1989) 大兴安岭北段早白垩世安山岩数据引自Fan et al., 2003; 林强等, 2003; 李永飞等, 2013; 李云峰等, 2015 Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Boynton, 1984) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
微量元素成分方面(表 3)，三道湾子及其外围火山岩的相容元素Cr、Ni含量都较低(Cr=2×10-6~115×10-6、Ni=2×10-6~38×10-6)，低于原生玄武质岩浆范围(Cr=300×10-6~500×10-6、Ni=300×10-6~400×10-6)(Frey et al., 1978; Hess, 1992)。三道湾子金矿火山岩微量元素分配模式与岛弧火山岩的微量元素特征有很大的相似性。原始地幔标准化的微量元素成分图(图 5b)上显示三道湾子火山岩富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素，具有俯冲带岩浆岩的特征。
4.4 Sr-Nd同位素特征研究区火山岩样品Sr-Nd同位素组成测试结果列于表 4。根据安山岩的测年结果，分别用121Ma和122Ma来计算三道湾子及其外围安山岩的87Sr/86Sr(i)、εNd(t)和tDM。研究区安山岩87Sr/86Sr(i)变化范围为0.704798~0.704919，εNd(t)变化范围为0.7~1.8，tDM变化范围为0.69~0.84Ga。在εNd(t)-87Sr/86Sr(i)图解上(图 6)，研究区三道湾子及其外围安山岩均投在OIB及盆岭构造域内。岩石总体具有低的Sr初始比值[87Sr/86Sr(i)=0.704798~0.704919]和正的εNd(t) [εNd(t)=0.7~1.8]，说明其岩浆源区具有弱亏损地幔的特征，可能为俯冲洋壳析出流体交代的地幔楔发生部分熔融的结果(吴华英等, 2008)。
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表 4 龙江组火山岩Sr-Nd同位素数据 Table 4 Sr-Nd isotopic data of the volcanic rocks from Longjiang Formation |
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图 6 龙江组火山岩Sr-Nd同位素投图(据陈义贤等, 1997) 大兴安岭北部早白垩世火山岩数据引自Fan et al.(2003).MORB-大洋中脊玄武岩；OIB-洋岛玄武岩；IAB-岛弧玄武岩；DM-亏损地幔；PM-原始或未分异地幔；EMI-I型富集地幔；EMⅡ-Ⅱ型富集地幔 Fig. 6 Sr-Nd isotopic plots of the volcanic rocks from Longjiang Formation (after Chen et al., 1997) |
东北地区中生代发生了大规模的火山作用，前人对于东北地区火山岩成因主要有如下认识：(1) 大兴安岭北部早白垩世火山岩岩浆来源于地壳的部分熔融(尹志刚等, 2006; 李云峰等, 2015)；(2) 大兴安岭北部火山岩反映了陆内伸展环境和陆缘火山岩的特征，岩浆演化主要以分离结晶作用为主，并未受地壳物质的混染(张连昌等, 2007)；(3) 大兴安岭北段中生代火山岩具幔源特征，岩浆总体形成在挤压的环境中，岩浆在演化过程中混入了大量的壳源物质(张宏等, 1999)；(4) 大兴安岭北段火山岩源区可能是富集岩石圈地幔，源区可能受俯冲流体交代(张玉涛等, 2007)。
研究区龙江组火山岩均具有轻稀土富集，重稀土亏损的特征，并未显示明显的Eu负异常(图 5a)，表明岩浆没有经历明显的斜长石分离结晶作用，本文的安山岩与大兴安岭北部早白垩世安山岩(Fan et al., 2003; 林强等, 2003; 李永飞等, 2013; 李云峰等, 2015)富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素、亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素的特征一致，同岛弧安山岩特征相似(图 5b)。研究区火山岩Mg#、Cr、Ni等含量较低，均低于原始玄武岩浆的范围。在Cr-Ni图解上(图 7)，研究区火山岩显示单斜辉石分离趋势，暗示其可能经历了单斜辉石的分离结晶。
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图 7 三道湾子火山岩分离结晶判别图(底图据魏友卿, 2014) Fig. 7 Plots showing crystal fractionation trends in the petrogenesis of volcanic rocks(after Wei, 2014) |
岩石的Hf同位素均显示正值，反映龙江组安山岩岩浆源区具有亏损地幔的特征。同时，龙江组火山岩87Sr/86Sr(i)变化范围为0.704798~0.704919，εNd(t)均为正值(0.7~1.8)，在εNd(t)-87Sr/86Sr(i)图解上与大兴安岭北段早白垩世火山岩(Fan et al., 2003)一起投点在OIB及盆岭构造域内(Hawkesworth et al., 1995; Rogers et al., 1995)，也表明了其岩浆源区具有弱亏损地幔的特征。
综合以上龙江组火山岩微量和Sr-Nd同位素结果以及文献结果，本文认为研究区内龙江组火山岩具有幔源岩浆的特征，在岩浆演化过程中经历了以单斜辉石为主的分离结晶作用。
5.2 构造环境众所周知，东北地区是由多个微陆块拼接而成，在中生代经历了复杂的构造演化，大规模火山岩带还延伸到了境外的蒙古和俄罗斯(林强, 1999; 章凤奇, 2007)。近年来东北地区发现了许多大型、超大型多金属矿床，这些矿床与中生代岩浆岩有密切的联系(武广, 2006; 许文良等, 2013; 王建新等, 2010)。目前对东北地区中生代火山岩的构造环境还存在不同的解释。赵海玲等(1998)认为东北地区中生代火山活动在晚侏罗世时主要为伊泽奈崎(Izanagi)板块俯冲引起的造山挤压，到早白垩世时转为造山后的拉伸；武广(2006)认为大兴安岭北部中生代火山岩的形成与太平洋板块俯冲没有直接关系，是由造山过程中的地壳加厚、岩石圈拆沉作用所形成；蒋国源和权恒(1988)、尹志刚等(2006)认为早白垩世的火山岩可能形成于大陆裂谷环境；林强等(1998)、葛文春等(1999, 2000)认为东北地区中生代火山岩同古亚洲洋板块引发的热地幔柱有关；Liu et al.(2011)、Wang et al.(2006)、Zhang et al.(2010)认为东北地区晚中生代处于伸展的背景下，与伊泽奈崎板块俯冲之后的回撤及其伴随的岩石圈拆沉和软流圈的上涌有关；还有学者认为大兴安岭北段的中生代火山岩同蒙古-鄂霍茨克洋闭合引发碰撞造山后的伸展环境相关(郭锋等, 2001; 张连昌等, 2007; 孟凡超等, 2014)。
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图 8 火山岩微量元素成分构造环境判别图 (a) Hf-Th-Ta判别图(据Wood, 1980). IAT为岛弧拉斑玄武岩；CAB为钙碱性玄武岩；N-MORB为正常型洋脊玄武岩；E-MORB为异常型洋脊玄武岩；WPB为板内玄武岩；WPAB为碱性板内玄武岩; (b) Zr-Ti/100-Y×3判别图(据Pearce and Cann, 1973). A-岛弧拉斑玄武岩；B-洋脊玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩；C-钙碱性玄武岩；D-板内玄武岩.大兴安岭北部早白垩世安山岩数据引自Fan et al. (2003); 林强等(2003); 李永飞等(2013); 李云峰等(2015) Fig. 8 Trace element discrimination diagrams showing the tectonic setting of the volcanic rocks |
通常认为地幔柱是由于短时期内巨大幔源岩浆活动形成，并且具有火山链的年代学变化(徐义刚等, 2007)，然而东北地区火山岩的年代具有较大的范围(185~105Ma)(张吉衡, 2009)，虽然从大兴安岭地区到日本自西向东火山岩的年龄逐渐变新(Wang et al., 2006)，但并不具备环状火山链的年代学特征，东北地区的火山活动用地幔柱的观点很难解释。蒙古-鄂霍茨克缝合带同兴安岭火山岩展布方向不同，蒙古-鄂霍茨克缝合带呈北东向展布，而大兴安岭火山岩呈北北东向展布，大兴安岭火山岩的形成同蒙古-鄂霍茨克洋的闭合无明显的关系。三道湾子火山岩富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，同岛弧安山岩特征相似。在岩浆演化过程中，元素Th、Ta、Hf等可以用来判别火山岩的大地构造环境，在Th-Hf/3-Ta图解上(图 8a)，本文火山岩与大兴安岭北部早白垩世安山岩均投点到火山弧成分范围内，与岛弧火山岩特征类似。在Zr-Ti/100-Y×3图解上(图 8b)，本文火山岩与大兴安岭北部早白垩世安山岩落入钙碱性玄武岩区域内或落在钙碱性玄武岩附近。
三道湾子矿床矿体主要赋存在龙江组安山岩和安山质火山角砾岩中，安山岩的锆石U-Pb测年结果为121.4±1.8Ma，穿过矿脉的辉绿玢岩锆石U-Pb测年结果为116.4Ma(王珍珍, 未发表数据)，即成矿作用应发生在121.4~116.4Ma之间，为早白垩世，与东北地区众多中型到超大型浅成低温热液型金矿同期。中生代晚期，中国东北部爆发大规模的火山作用，岩浆活动主要集中于早白垩世，同时伴随着大规模岩石圈减薄及拆沉作用和古太平洋板块的俯冲作用等(Zhai and Liu, 2014; Song, 2015; Niu and Tang, 2016)。众多研究表明：同中生代火山岩密切联系的变质核杂岩(张晓东等, 2000; Liu et al., 2005)、A型花岗岩(Wu et al., 2002)和脉岩的侵入(邵济安和张履桥, 2002; 张玉涛等, 2006)、同时期盆地的发育，都表明东北地区及其周边区域在晚中生代处于伸展的构造背景(赵海玲等, 1998; Wang et al., 2006; Zhang et al., 2008)。
综合前人在地质学、年代学、地球化学和地球物理学等方面的研究结果，东北地区在晚中生代的地球动力学演化过程，应与古太平洋板块的俯冲、回撤及其所致的岩石圈拆沉、软流圈的上涌有关(Wang et al., 2006)。伊泽奈崎板块的持续俯冲作用可能是造成大兴安岭中生代火山岩形成的主要因素。伊泽奈崎板块自早侏罗世开始向西俯冲，诱发了东北地区大面积的岛弧岩浆活动，到早白垩世时期，伊泽奈崎板块的俯冲方向由北西向转变为北北西向(Goldfarb et al., 2007; Niu et al., 2015)。这种板块运动和俯冲方向的改变，致使研究区处于伸展的构造背景中。伸展作用在导致软流圈减压上涌的同时，也在下地壳和岩石圈地幔诱发了部分熔融作用，进而形成了研究区和邻区的早白垩世岩浆作用和同时期成矿作用。
6 结论(1) 三道湾子金矿含金石英脉赋存在龙江组安山岩和安山质火山角砾岩中。安山岩的锆石U-Pb年龄为121.4±1.8Ma，穿过矿脉的辉绿玢岩锆石U-Pb测年结果为116.4Ma，表明三道湾子金矿形成于121.4~116.4Ma之间，应为早白垩世的成矿作用。
(2) 三道湾子矿区龙江组火山岩富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，同岛弧安山岩特征相似。经过Sr-Nd同位素研究表明研究区安山岩具有幔源岩浆的特征，可能为俯冲洋壳析出流体交代的地幔楔发生部分熔融的结果。
(3) 三道湾子赋矿围岩形成于早白垩世岩石圈大规模伸展减薄的动力学背景下，同东北地区大多数浅成热液金矿形成于同一时期。
致谢 野外工作中得到黑龙江省地质调查研究总院齐齐哈尔分院野外工作组和三道湾子金矿公司的大力协助；野外工作中得到了艾世强同学的帮助; 室内测试分析中得到刘勇胜、陈海红、刘硕、秦虹、朱文萍和宗克清老师、虞凯章同学的帮助；翟德高和赵志丹两位老师进行了详细的审稿并提出了宝贵的修改意见; 在此一并表示感谢。| [] | Boynton WV. 1984. Geochemistry of the rare earth elements:Meteorite studies. In:Henderson P (ed). Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam Elsevier, 63-114 |
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