吉林延邊紅太平銅多金屬礦床脈型礦化的成礦時代與構(gòu)造背景*

侯鶴楠 任云生,2 陸思宇 郝宇杰,3 楊群

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 1300612. 防災(zāi)科技學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院，三河 0652013. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室，長春 1300611.

延邊地區(qū)位于華北板塊北緣東段與中亞造山帶(CAOB)交匯處。受古太平洋板塊俯沖的影響，該區(qū)中生代時期構(gòu)造、巖漿活動強烈，形成許多鉬、金、銅及鉛鋅礦床。自20世紀70年代末，該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的大中型斑巖型鉬礦、中溫?zé)嵋盒徒鸬V及銅鎳硫化物礦床數(shù)十個，學(xué)者們對這些礦床進行了大量的研究，在礦床地質(zhì)特征、成巖成礦時代、礦床成因及構(gòu)造背景等方面積累了豐富資料(王輝等，2011；Zhangetal.，2013；Dengetal.，2014；Zhangetal.，2015；Wangetal.，2017)。延邊地區(qū)近些年新發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦床數(shù)量有限(李勇，2017；楊群等，2018；Yangetal.，2020)，年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和成礦作用的研究相對較少，該類礦床的成因類型、成礦時代及構(gòu)造背景尚不明確。

紅太平銅多金屬礦床位于吉林省汪清縣境內(nèi)，發(fā)現(xiàn)于20世紀70年代。由于礦床規(guī)模小、覆蓋嚴重、礦化類型復(fù)雜，理論研究薄弱，至今缺乏主要控礦因素、成礦年齡、構(gòu)造背景等方面的系統(tǒng)研究資料，致使對其礦床成因類型劃分上一直存在爭議。例如，宋群(1991)根據(jù)該礦床主礦體(層狀礦體)賦存于廟嶺組海相火山巖系中，產(chǎn)狀與地層一致，礦石具有典型的沉積構(gòu)造特征，以及礦石硫同位素組成和流體包裹體H-O同位素特征，認為該礦床屬于與火山熱液或熱泉活動有關(guān)的塊狀硫化物礦床；張揚等(2012)根據(jù)礦床層狀主礦體地質(zhì)特征、成礦元素含量及硫同位素特征，認為該礦床屬海底火山沉積-變質(zhì)改造礦床。

近年來的勘查和研究資料表明，除層狀主礦體外，紅太平礦區(qū)還發(fā)育有脈狀礦體。脈狀礦體產(chǎn)于英安巖附近的NW向構(gòu)造破碎帶中，受斷裂控制，與英安巖脈近平行。此外，英安巖脈及其附近的脈狀鉛鋅礦體明顯切穿層狀礦體，表明脈型礦化晚于層狀礦化，因此其成巖時代的厘定對確定層狀主礦體的形成時代及礦床成因具有重要意義。

為此，本文在紅太平礦床脈狀礦體的礦化特征、成因類型以及與英安巖關(guān)系研究基礎(chǔ)上，開展了英安巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年和巖石地球化學(xué)分析、脈狀礦體中金屬硫化物Rb-Sr法測年，綜合判斷脈型鉛鋅礦化的成因類型、物質(zhì)源區(qū)、成礦時代和構(gòu)造背景，進而為紅太平銅多金屬礦床的成礦期次和成因研究奠定基礎(chǔ)。

1 成礦地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置上，紅太平多金屬礦床所處的延邊地區(qū)位于中亞造山帶東段的興蒙造山帶東端，敦化-密山斷裂以南，西拉木倫-長春斷裂以北，被夾持于松嫩-張廣才嶺地塊、佳木斯-興凱地塊和華北板塊之間(圖1a)。

圖1 東北地區(qū)構(gòu)造單元劃分(a，據(jù)Jia et al.，2004；Wu et al.，2007，2011)和延邊東部區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖(b，據(jù)金炳成等，2012；陳聰，2017)

研究區(qū)主要發(fā)育晚古生代和中生代地層(圖1b)。前者包括石炭系山秀嶺組(C3s)及二疊系青龍村群(P1Q)、五道溝群(P1W)、寺洞溝群(P1SD)、解放村群(P1J)、大蒜溝組(P1d)、廟嶺組(P1m)、柯島組(P1k)及開山屯組(P2k)等。其中，山秀嶺組為一套陸源碎屑巖、海相中性火山巖和火山碎屑巖組合；青龍村群主要以一套片麻巖類為主，局部含大理巖夾層的變質(zhì)巖組合；五道溝群為一套以綠片巖等為主的低級變質(zhì)巖組合；寺洞溝組主要由變質(zhì)細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等組成；解放村群為一套變質(zhì)沉積建造；大蒜溝組由火山碎屑巖、碎屑巖及灰?guī)r組成；廟嶺組為淺海相陸源碎屑-火山巖-火山碎屑巖建造；柯島組為火山碎屑巖及濁積巖建造；開山屯組為磨拉石建造(Jiaetal.，2004；Renetal.，2016；陳聰，2017)，反映海相沉積向陸相沉積轉(zhuǎn)變的沉積環(huán)境。中生代地層主要為陸相火山-沉積巖系，由中酸性火山熔巖、火山碎屑巖和碎屑沉積巖組成，巖性以中、高鉀鈣堿性安山巖和玄武巖以及低鉀堿性玄武巖、安山巖為主。

受多期構(gòu)造運動影響，延邊東部斷裂及褶皺發(fā)育。早古生代期間，受古亞洲洋俯沖作用影響，主要發(fā)育EW向及SN向區(qū)域性斷裂構(gòu)造，其中，EW向斷裂控制早古生代地層和侵入巖的空間分布，而SN向斷裂對晚古生代地層、巖漿巖及礦床分布具有重要控制作用。中、新生代，本區(qū)處于古太平洋構(gòu)造域，主要發(fā)育NE向、NW向和NNE向斷裂(Chenetal.，2014，2017；Renetal.，2016)。

據(jù)現(xiàn)有資料，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育加里東期橄欖巖-輝石巖-輝長巖和堿性花崗巖、海西期輝石閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖和鉀長花崗巖、印支期橄欖巖-輝石巖-輝長巖、石英閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖-堿長花崗巖以及燕山期中酸性侵入巖和火山巖。燕山期巖漿侵入作用可分為以下四期：早侏羅世(200～180Ma)、中-晚侏羅世(170～150Ma)、早白堊世(130Ma)和早白堊世晚期(110～105Ma)(趙宏光，2007；付長亮，2009)。

多期次的構(gòu)造巖漿活動，為區(qū)內(nèi)不同期次的內(nèi)生金屬成礦作用提供了有利的地質(zhì)條件。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)近百個礦床(點)，成因類型多(斑巖型、矽卡巖型、中溫?zé)嵋好}型、淺成低溫?zé)嵋盒偷?，礦種豐富(Cu、Fe、Au、Pb-Zn-Ag、W、Mo等)，使延邊東部成為中國東北部陸緣重要的貴金屬和有色金屬礦集區(qū)(圖1b)。

2 礦區(qū)地質(zhì)與礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)主要出露二疊系廟嶺組及柯島組(圖2a)。其中，廟嶺組作為紅太平礦床層狀礦體的主要含礦地層，為一套由凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖、砂巖、板巖和泥灰?guī)r類復(fù)理石建造，夾有海底火山噴發(fā)的安山質(zhì)熔巖、次火山巖或中酸性凝灰?guī)r，頂部則完全由安山質(zhì)火山碎屑沉積巖組成，沉積韻律清楚，層理發(fā)育，含海相珊瑚及腕足類化石，屬于淺海相陸源碎屑-火山巖-火山碎屑巖建造(張揚等，2012；Renetal.，2016)?？聧u組由海相火山碎屑沉積巖類、火山碎屑巖及濁積巖組成(宋群，1991)。

礦區(qū)構(gòu)造主要有NE向斷裂，次為NW向斷裂。礦區(qū)東部NE向正斷層對I號層狀礦體有明顯的切割作用；西部NE向正斷層被中酸性巖脈侵入；北部NW向斷裂中見英安巖侵入，并伴有脈狀鉛鋅礦體，判斷其為脈狀礦體的控礦斷裂。

礦區(qū)內(nèi)未見大的巖體出露，主要發(fā)育海西晚期-燕山期閃長巖、英安巖、花崗斑巖、石英斑巖等中-酸性脈巖。其中，英安巖脈分布于脈狀礦體附近，與成礦關(guān)系密切。

2.2 層狀礦體特征

層狀(似層狀)銅多金屬礦體是紅太平礦區(qū)的主礦體和最主要開采對象，共16條。其中， I、II和III號層狀(似層狀)礦體規(guī)模較大，產(chǎn)狀平緩，多賦存于廟嶺組火山巖系中，與地層產(chǎn)狀一致(圖2b)。

圖2 延邊紅太平礦區(qū)地質(zhì)圖(a,據(jù)吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇五隊,2009(1)吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇五隊. 2009.吉林省汪清縣紅太平地區(qū)銀多金屬礦地質(zhì)工作總結(jié))、Ⅰ號礦體群縱剖面示意圖(b，據(jù)張揚等，2012)和6號勘探線剖面圖(c)

1-第四系；2-中-上侏羅統(tǒng)；3-下二疊統(tǒng)廟嶺組上巖段上部層；4-下二疊統(tǒng)廟嶺組上巖段下部層；5-下二疊統(tǒng)廟嶺組下巖段；6-燕山期中酸性侵入巖；7-海西晚期-燕山期中性侵入巖；8-安山質(zhì)凝灰?guī)r；9-泥灰?guī)r；10-板巖；11-砂巖；12-英安巖；13-礦體；14-正斷層；15-推測斷層；16-破碎帶；17-鉆孔及編號；18-取樣位置

Fig.2 Geological sketch map of Hongtaipong deposit (a), partly vertical section of No.Ⅰore bodies (b, after Zhangetal., 2012) and geological profile map of the 6#exploration line (c)

1-Quaternary; 2-Upper-Middle Jurassic; 3-Lower Permian Miaoling Fomation upper layer of upper strata; 4-Lower Permian Miaoling Fomation lower layer of upper strata; 5-Lower Permian Miaoling Fomation lower strata; 6-Yanshanian intermediate-acid intrusive rocks; 7-Late-Hercynian-Yanshanian intermediate intrusive rocks; 8-andesitic tuff; 9-marlite; 10-slate; 11-sandstone; 12-dacite; 13-ore body; 14-normal fault; 15-undetermined fault; 16- fracture zone; 17-drill and number; 18-sample location

I號礦體規(guī)模最大，呈似層狀賦存于廟嶺組上交互層頂部泥灰?guī)r中，其頂板為上巖段安山質(zhì)凝灰?guī)r。礦體走向30°～50°，NE傾，傾角3°～15°。礦體長570m，寬50～150m，厚0.69～4.11m(平均2.39m)。II號礦體產(chǎn)于廟嶺組上巖段火山碎屑巖底部的安山質(zhì)凝灰?guī)r中，位于I號礦體之上，規(guī)模小，呈扁豆?fàn)?。III號礦體位于I號礦體之下，兩者垂距約15m左右。規(guī)模亦較小，扁豆?fàn)睢?/p>

層狀礦體的礦石主要呈條帶狀、紋層狀(圖3a)及塊狀構(gòu)造，金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦及閃鋅礦，多數(shù)呈他形粒狀結(jié)構(gòu)或弱交代結(jié)構(gòu)。通過鏡下觀察，閃鋅礦與黃鐵礦表現(xiàn)為較弱的交代作用，顯示同期特征，且黃銅礦交代黃鐵礦，閃鋅礦明顯交代黃銅礦(圖3b、c)。層狀礦體與圍巖邊界不清楚，以漸變過渡為特征。

2.3 脈狀礦體特征

紅太平礦床的脈狀礦體受NW向斷裂及英安巖脈的控制，呈含硫化物石英脈產(chǎn)于英安巖脈附近的構(gòu)造破碎帶中(圖2c)。

脈狀礦體的礦石主要呈脈狀、網(wǎng)脈狀(圖3d)及浸染狀構(gòu)造，金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等，脈石礦物為石英、方解石等。金屬礦物主要呈他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3e)、骸晶結(jié)構(gòu)(圖3e)、固溶體分離結(jié)構(gòu)(圖3e)、交代殘余結(jié)構(gòu)(圖3f-i)等。脈狀礦體及附近的圍巖中廣泛發(fā)育較強烈的硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化以及綠簾石化等(圖3j, k)。

根據(jù)礦體和礦脈之間的穿切關(guān)系以及礦物之間的共生組合、交代與穿插關(guān)系，可將紅太平銅多金屬礦床的成礦過程劃分為熱水噴流、熱液、表生3個成礦期。熱液期又分為3個成礦階段：(1)石英+磁鐵礦階段；(2)石英+黃鐵礦+黃銅礦+閃鋅礦+方鉛礦階段；(3)石英+碳酸鹽階段。其中第(2)階段出現(xiàn)大量金屬硫化物，為脈狀礦化的主要成礦階段。

3 樣品描述與分析方法

用于LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年(編號HTP-4)和稀土微量元素分析(編號HTP-4-1～5) 的英安巖樣品取自露天采坑(43°34′17.6″N、129°33′17.2″E)。所選樣品新鮮，無明顯礦化或蝕變現(xiàn)象。巖石呈灰白色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3l)，以斑晶和基質(zhì)為主。其中斑晶含量為15%，主要由石英(5%)和斜長石(10%)組成；基質(zhì)為85%，主要由斜長石、石英組成(圖3m)。

圖3 紅太平礦床層狀及脈狀礦體的礦石組構(gòu)特征和英安巖特征

(a)層狀礦石；(b、c)紋層狀礦石中的金屬礦物及其結(jié)構(gòu)特征(反射光)；(d)脈狀礦石；(e)他形粒狀黃鐵礦、閃鋅礦交代黃鐵礦、黃銅礦呈乳滴狀分布于閃鋅礦內(nèi)部(反射光)；(f)方鉛礦交代黃銅礦(反射光)；(g)方鉛礦交代黃銅礦、閃鋅礦交代黃銅礦(反射光)；(h)閃鋅礦交代黃銅礦(反射光)；(i)黃銅礦交代磁鐵礦(反射光)；(j、k)閃長巖顯微特征及其蝕變特征(反射光)；(l、m)英安巖野外特征及巖相學(xué)特征(m-反射光)；(n)閃鋅礦交代黃鐵礦(反射光)；(o)閃鋅礦交代黃銅礦，黃銅礦呈乳滴狀分布于閃鋅礦內(nèi)部(透射光). Py-黃鐵礦；Sp-閃鋅礦；Ccp-黃銅礦；Gn-方鉛礦；Mag-磁鐵礦；Otz-石英；Pl-斜長石；Cal-方解石；Chl-綠泥石；Ep-綠簾石

Fig.3 The ore textures and ore structural characteristics of stratiform ore body and vein-type ore body and the characteristics of dacite in the Hongtaiping deposit

(a) layered ore specimen; (b, c) mineral assemble and microscopic texture of layered ore (under reflected light); (d) vein ore specimen; (e) xenomorphic granular pyrite, pyrite replaced by sphalerite, chalcopyrite distributed in sphalerite in the form of emulsion (under reflected light); (f) chalcopyrite replaced by galenite (under reflected light); (g) chalcopyrite replaced by galenite, chalcopyrite replaced by sphalerite (under reflected light); (h) chalcopyrite replaced by sphalerite (under reflected light); (i) magnetite replaced by chalcopyrite; (j, k) microscopic features of diorite and its alteration (under reflected light); (l, m) feature of field and petrography of dacite (m-under reflected light); (n) pyrite replaced by sphalerite (under reflected light); (o) chalcopyrite replaced by sphalerite, chalcopyrite distributed in sphalerite in the form of emulsion (under transmitted light). Py-pyrite; Sp-sphalerite; Ccp-chalcopyrite; Gn-galenite; Mag-magnetite; Otz-quartz; Pl-plagioclase; Cal-calcite; Chl-chlorite; Ep-epidote

鋯石顆粒挑選是由河北省廊坊市區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室利用標準重礦物分離技術(shù)完成。鋯石制靶、反射光、透射光、陰極發(fā)光(CL)以及LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析均在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室完成。使用德國相干公司(Coherent)COMPEx Geolas Pro型193nm ArF準分子激光器，采用美國安捷倫公司7900型四極桿等離子質(zhì)譜儀，測試激光剝蝕束斑直徑為24μm，能量密度10J/cm2。以高純度的氦氣作為載氣流，氬氣為輔助氣(Jacksonetal.，2004；Yuanetal.，2004)。元素濃度計算采用NIST610作為外標，Si為內(nèi)標，采用國際標準鋯石91500作為同位素比值的外部校正，同位素比值及年齡誤差均為1σ。Yuanetal.(2004)描述了實驗測定過程及儀器參數(shù)。同位素比值及元素含量計算采用ICPMSDataCal (Version 6.7)(Liuetal.，2008)測定，鋯石加權(quán)平均值計算及圖件繪制采用Isoplot (Version 3.0)(Ludwing，2003，2004)程序進行。其中普通鉛校正使用Anderson(2002)給出的程序計算。

巖石樣品的微量元素分析測試在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)重點實驗室完成。對5個英安巖樣品進行了微量元素和稀土元素的測定。微量和稀土元素的測定采用美國PerkinElmer公司生產(chǎn)的ELAN9000型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定，分析精度和準確度優(yōu)于10%。取樣和分析步驟的細節(jié)見Qi and Zhou(2008)。

從含硫化物石英-方解石脈的脈狀礦石中提取新鮮樣品，制備光片和薄片，巖相學(xué)和礦相學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，礦石中閃鋅礦交代黃鐵礦呈殘余結(jié)構(gòu)(圖3n)，閃鋅礦交代黃銅礦，黃銅礦呈乳滴狀分布于閃鋅礦內(nèi)部(圖3o)。礦物組合類型為：石英+黃鐵礦+閃鋅礦組合和黃鐵礦+黃銅礦+閃鋅礦組合。用于金屬硫化物Rb-Sr同位素測年的硫化物取自原生礦石堆富含金屬硫化物的石英-方解石脈。從中挑選3個閃鋅礦樣品(HT-10、HT-12、HT-15)、2個黃鐵礦樣品(HT-11、HT-16)和2件黃銅礦樣品(HT-9、HT-13)。金屬硫化物Rb-Sr測年，先將樣品粉碎至40～80目，在雙目鏡下挑選出不含可識別雜質(zhì)的閃鋅礦、黃鐵礦及黃銅礦樣品，經(jīng)去離子水在超聲波中清洗，在烘箱中低溫蒸干，再研磨至200目以上，每件單礦物樣品稱取0.1～0.2g。金屬礦物中Rb、Sr的含量較低，有些甚至低于0.01×10-6，為確保Rb-Sr同位素定年的可行性，先挑選多個閃鋅礦、黃鐵礦及黃銅礦樣品在南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心同位素分析室進行Rb、Sr含量草測分析，在此基礎(chǔ)之上，挑選適合定年的7件金屬硫化物樣品在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成了Rb、Sr含量和同位素組成的測試。具體的分析步驟如下：將稱取好的粉末樣品用混合酸溶解，取清液加入陽離子交換柱分離，再采用高壓密閉溶解樣品及陽離子交換技術(shù)進行分離和提純，并進行質(zhì)樸分析。質(zhì)譜測定采用ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜計，單帶，M+，可調(diào)多法拉第接收器接收，測定方法見文獻(王銀喜等，2007)。質(zhì)量分餾校正用86Sr/88Sr=0.1194，標準測量結(jié)果NBS987為0.710250±7，Rb為2×10-10g，Sr為2×10-10g。Rb-Sr同位素年齡計算使用Isoplot/Ex Version 3.75(Ludwing，2012)，λ=1.42×10-11a-1，87Rb/86Sr分析誤差為±1%，87Sr/86Sr分析誤差為±0.005%，置信度為95%(Qiuetal.，2013)。

4 測試結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年

鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示，紅太平礦區(qū)英安巖中鋯石為無色透明自形-半自形柱狀，長80～150μm，長寬比2.0～3.0。鋯石顆粒表面光滑干凈，內(nèi)部具明暗相間的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，發(fā)育有巖漿韻律環(huán)帶，且多數(shù)鋯石晶體的內(nèi)外核環(huán)帶都有明顯的界限。

鋯石U-Pb法測年結(jié)果見表1。28個鋯石顆粒的Th含量在52.2×10-6～180×10-6之間(平均值為109.2×10-6)，U含量在173.1×10-6～494.2×10-6之間(平均值為304.1×10-6)，鋯石Th/U比值介于0.30～0.53，平均值為0.36(大于0.1)。結(jié)合鋯石CL圖像及Th/U比值說明鋯石均具有典型的巖漿成因(宋彪等，2002；Bowring and Schmitz，2003)。

28個測點的206Pb/238U年齡為201±6Ma～210±6Ma，樣品數(shù)據(jù)點位于或非常接近諧和線，顯示數(shù)據(jù)的可靠性。28個測點206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為204.1±2.0Ma(MSWD=0.24，n=28，圖5a)，代表了英安巖的結(jié)晶年齡。

4.2 金屬硫化物Rb-Sr同位素測年

閃鋅礦、黃鐵礦及黃銅礦Rb、Sr含量及同位素組成的測定結(jié)果見表2。7件金屬硫化物樣品中的Rb含量在0.035×10-6～1.460×10-6之間(平均值為0.420×10-6)，Sr含量在3.40×10-6～10.60×10-6之間(平均值為5.89×10-6)；87Rb/86Sr比值范圍較大，介于0.0206～0.3980(平均值=0.1689)，87Sr/86Sr比值范圍較小，介于0.705954～0.707101(平均值=0.706469)。

表1紅太平礦床英安巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)

Table 1 LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating results of dacite in the Hongtaiping deposit

測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ206Pb/238U1σ-01164.7310.70.530.047880.002090.218400.009670.033110.000822105-02116.4323.80.360.052480.002590.233420.011580.032290.000822055-0364.9186.40.350.049060.004210.221230.018770.032730.000972086-04144.8409.40.350.046240.00640.208610.028420.032740.001212088-05113.1325.50.350.050250.006180.222290.026870.032100.001142047-06103.0283.40.360.050490.004310.226560.019130.032560.000972076-0785.4264.50.320.051580.004250.224940.018320.031650.000932016-0879.0237.10.330.050810.004190.223400.018240.031910.000942026-09104.0302.40.340.049870.002590.219000.011450.031860.000822025-1099.3301.10.330.047540.002430.207290.010710.031640.000812015-11116.3312.50.370.050510.002660.221550.011750.031830.000832025-12132.4364.90.360.047750.00320.214880.014360.032640.000892076-13125.6369.70.340.053430.003270.240650.014720.032670.000892076-1494.2249.30.380.052040.002790.226740.012250.031600.000832015-15180.0494.20.360.05080.002790.227620.012570.032500.000862065-16156.2441.50.350.054490.003750.240520.016450.032010.000912036-17111.2335.20.330.053140.002470.231600.010950.031610.000812015-18136.4353.50.390.049810.003450.220100.015190.032040.000902036-19121.2374.60.320.049210.003070.225050.014040.033160.000902106-2093.3260.10.360.049790.003330.220530.014750.032110.000892046-21137.8377.80.370.051590.002280.228320.010350.032080.000822045-2284.7241.60.350.048690.002820.216470.012630.032230.000872045-2398.2256.60.380.049470.003810.217760.016680.031910.000932026-2498.2285.50.340.050780.004010.221900.017390.031680.000942016-2552.2173.10.300.047300.002690.209510.012040.032100.000862045-2670.0190.10.370.048570.002610.216730.011780.032340.000862055-2784.8234.90.360.051210.002060.228330.009540.032310.000832055-2890.8255.30.360.053090.003440.233200.013870.031860.000822025

表2紅太平礦床脈狀礦體中閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦的Rb-Sr同位素組成

Table 2 Rb-Sr isotope compositions of the sphalerite, pyrite and chalcopyrite in the vein-type ore body in the Hongtaiping deposit

樣品號礦物Rb(×10-6)Sr(×10-6)87Rb/86Sr87Sr/86Sr1/Rb1/Sr2σ(87Sr/86Sr)(87Sr/86Sr)iHT-9黃銅礦0.66010.50.18220.7065921.51520.09520.0000080.706592HT-10閃鋅礦1.46010.60.39800.7071010.68490.09430.0000110.707101HT-11黃鐵礦0.2084.580.13160.7063054.80770.21830.0000160.706305HT-12閃鋅礦0.0883.400.07440.70619811.36360.29410.0000140.706198HT-13黃銅礦0.2673.410.22680.7070333.74530.29330.0000130.707033HT-15閃鋅礦0.0354.980.02060.70595428.57140.20080.0000160.705954HT-16黃鐵礦0.2214.310.14840.7060974.52490.23200.0000160.706097

圖4 紅太平礦區(qū)英安巖中鋯石CL圖像、測點及其206Pb/238U模式年齡

圖5 紅太平礦床英安巖諧和及加權(quán)平均年齡圖(a)和脈狀鉛鋅礦石硫化物樣品Rb-Sr等時線年齡圖(b、c)

圖6 紅太平礦床英安巖球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標準化值據(jù)Taylor and McLennan, 1985)

圖7 紅太平礦床脈狀礦體共生金屬硫化物1/Sr-87Sr/86Sr(a)和1/Rb-87Rb/86Sr(b)關(guān)系圖

在87Rb/86Sr-87Sr/86Sr 圖解中，7件樣品點的等時線年齡為233±140Ma(MSWD=23)，(87Sr/86Sr)i值為0.705910±0.000040，其中3件樣品點(HT-9、HT-13、HT-16)明顯偏離總體趨勢(圖5b)，年齡誤差與等時線的MSWD值均較大，這可能基于以下兩點原因：首先，黃鐵礦與黃銅礦中的Rb-Sr同位素體系可能受到后期流體改造作用的影響，早期金屬硫化物也容易被后期的金屬硫化物沿裂隙充填，Rb和Sr值也受控于其內(nèi)礦物的流體包裹體(Hanetal., 2007)；其次，黃鐵礦與黃銅礦中較低含量的Rb和Sr，也可能成為導(dǎo)致測試誤差偏大的原因。因此，在處理年齡時這3件樣品不予考慮，剩余4件樣品點(HT-10、HT-11、HT-12和HT-15)顯示了一致的線性相關(guān)關(guān)系，金屬硫化物等時線年齡為206.8±9.0Ma(MSWD=2.0)，(87Sr/86Sr)i值為0.705931±0.000043(圖5c)，其MSWD值較前者顯示相對高的可靠性，該年齡可以代表金屬硫化物(閃鋅礦和黃鐵礦)的結(jié)晶年齡，即紅太平礦床脈狀鉛鋅礦化的成礦年齡。

4.3 稀土元素及微量元素特征

英安巖微量元素組成如表3所示。稀土元素總量(∑REE)為122.9×10-6～149.0×10-6，平均值為130.7×10-6；在稀土元素配分模式圖上，配分曲線相對右傾(圖6a)，顯示輕稀土元素富集，重稀土元素虧損，分餾較明顯；(La/Yb)N=7.59～8.48，輕稀土元素(LREEs)相對于重稀土元素(HREEs)富集(LREE/HREE=7.99～8.48)，顯示明顯負Eu異常(δEu=0.65～0.68)，Ce無明顯異常(δCe=1.08～1.10)。

英安巖原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示(圖6b)，相對富集大離子親石元素(LILEs)Rb、Ba、K和活潑的不相容元素Th、U，而虧損高場強元素(HFSEs)Nb、Ta、Zr、Hf 和Ti。Rb/Sr比值在0.45～0.62之間，均值0.54，接近地殼與地幔之間。Nb/Ta值在14.4～17.6之間，均值為15.8，介于地殼(11)與地幔(17.5)之間(Taylor and McLennan，1985，1995)。

5 討論

5.1 脈狀礦體成因類型

空間上，脈狀礦體產(chǎn)于英安巖脈與圍巖接觸帶附近，二者沿NW向斷裂平行產(chǎn)出，受同組構(gòu)造控制；時間上，脈狀礦體金屬硫化物Rb-Sr等時線年齡206.8±9.0Ma與英安巖鋯石206Pb/238U同位素年齡204.1±2.0Ma基本一致，表明英安巖與脈狀鉛鋅礦體具有密切的時間關(guān)系。

成因上，脈狀鉛鋅礦體、英安巖受構(gòu)造裂隙控制明顯，礦石具有中溫?zé)嵋旱V床的礦物組合、礦石結(jié)構(gòu)和礦石構(gòu)造；礦

表3紅太平礦床英安巖微量元素組成(×10-6)

Table 3 Trace element compositions in the dacite from the Hongtaiping deposit (×10-6)

樣品號HTP-4-1HTP-4-2HTP-4-3HTP-4-4HTP-4-5Li20.3930.0811.5422.1417.91P986.21120.01171.81014.4980.6K81660105920114900102560106480Sc8.6749.98411.0729.4289.366Ti29714730494841724152V77.4194.1098.5085.7682.74Cr16.7319.6821.2618.6024.88Mn808.91009919.4945.2964.8Co7.84013.287.4148.2764.646 Ni4.7745.7647.2407.9687.690 Cu47.62159.369.3686.0653.12 Zn45.4646.6865.5253.2043.66 Ga16.8019.3720.5018.0117.58 Rb272.9348.0369.2339.0352.4 Sr601.7678.4690.8617.4565.8 Y20.3222.1625.1022.1821.94 Zr154.1236.6246.8179.9202.8 Nb6.27911.3211.9210.3110.28 Cs7.3229.1126.4427.1427.092 Ba13271699168215541551 La23.8125.228.824.723.9 Ce54.2156.7465.3855.5053.24 Pr5.5015.9306.6605.7045.478 Nd21.5723.3626.0222.2621.46 Sm4.2104.5885.1444.4484.252 Eu0.9130.9991.0750.9320.896 Gd3.9364.2384.7904.1684.002 Tb0.5530.5950.6760.5940.576 Dy3.3603.6244.0823.6543.514 Ho0.6570.7110.8000.7170.700 Er1.9822.1742.4282.1822.128 Tm0.2820.3130.3490.3130.309 Yb1.9382.1542.4322.1742.122 Lu0.2870.3230.3630.3200.319 Hf3.4635.1665.3764.0764.472 Ta0.3560.6640.8310.6680.709 Pb22.2021.7659.2422.6821.02 Th8.1628.5209.8528.9588.448 U2.6292.7283.2703.0402.816 Rb/Sr0.4540.5130.5340.5490.623 Rb/Ba0.2060.2050.2200.2180.227 Nb/Ta17.617.114.415.414.5 Zr/Hf44.545.845.944.145.4 ∑REE123.2130.9149.0127.6122.9 LREE110.2116.8133.1113.5109.2 HREE13.0014.1315.9214.1213.67LREE/HREE8.488.278.368.047.99 (La/Yb)N8.287.897.997.657.59 δEu0.680.680.650.650.66 δCe1.101.081.101.091.08

體與英安巖以及二者接觸帶附近發(fā)育強烈的硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、綠簾石化等中溫蝕變現(xiàn)象，表明在脈狀礦體形成的過程中，伴隨著強烈的中溫?zé)嵋夯顒印Ｒ虼苏J為，紅太平礦床脈狀鉛鋅礦體成因上應(yīng)屬于中溫?zé)嵋好}型，英安巖脈巖為脈狀礦體的形成提供了足夠的成礦物質(zhì)，為含礦熱液的運移提供了熱能。

5.2 成巖成礦時代

由于出現(xiàn)了大量高精度、低檢出限的質(zhì)譜儀使得對黃鐵礦(楊進輝和周新華，2000)、閃鋅礦等熱液礦物進行年代測定成為可能(Nakaietal.，1993；胡喬青等，2012；Caoetal.，2015；Huetal.，2015)。劉建明等(1998)認為熱液礦床的成礦時代可達幾百萬年，而熱液礦物(如閃鋅礦)形成時間只有幾十萬年。因此，熱液礦物組合的Rb-Sr等時線法定年比用單一礦物定年更理想也更精確(Huetal.，2015)。近年來，金屬硫化物Rb-Sr同位素定年被廣泛應(yīng)用于礦床年代學(xué)研究，并有越來越多的成功實例(Nakaietal.，1990，1993；胡喬青等，2012；鄭偉等，2013)。

金屬硫化物Rb-Sr同位素定年的基本前提是礦物具有同源性、同時性、封閉性和(87Sr/86Sr)i初始值的一致性，同時具有(87Sr/86Sr)i值的差異性(李文博等，2002)。本次用于金屬硫化物Rb-Sr同位素測年的4件硫化物樣品(HT-10、HT-11、HT-12和HT-15)均來自同一硫化物石英-金屬硫化物礦脈，具有明顯的共生關(guān)系。礦物組合(閃鋅礦、黃鐵礦)屬于同一成礦時期，同時具有較好的結(jié)晶形態(tài)，滿足Rb-Sr同位素定年的基本條件。

1/Sr-87Sr/86Sr圖(圖7a)和1/Rb-87Rb/86Sr圖(圖7b)通常用于判斷閃鋅礦及金屬硫化物生長過程中(87Sr/86Sr)i值是否保持不變(李文博等，2002)。在1/Sr-87Sr/86Sr圖和1/Rb-87Rb/86Sr圖上投點顯示，4件金屬硫化物樣品(HT-10、HT-11、HT-12和HT-15)之間并不存在線性關(guān)系，說明礦物中的同位素屬于相對封閉且屬同源(Pettke and Diamond，1996)，也體現(xiàn)了數(shù)據(jù)的合理性，說明閃鋅礦及其共生礦物(黃鐵礦)在生長過程中(87Sr/86Sr)i值基本保持不變，因此該等時線具有實際地質(zhì)意義。4件金屬硫化物樣品獲得Rb-Sr等時線年齡為206.8±9.0Ma(MSWD=2.0)，與成礦英安巖鋯石中28個測點的206Pb/238U年齡加權(quán)平均值204.1±2.0Ma(MSWD=0.24)基本一致，證明英安巖與脈狀鉛鋅礦體具有密切的時間關(guān)系，表明紅太平脈型鉛鋅礦化的成礦時代為晚三疊世末期。

圖8 紅太平礦床脈狀礦體中閃鋅礦和黃鐵礦鍶同位素在地幔和地殼中的演化圖解(底圖據(jù)Faure, 1986)

5.3 成巖成礦物質(zhì)來源

紅太平礦區(qū)英安巖富集LREEs、LILEs(Rb、Ba、K)和不相容元素(Th、U)，虧損HFSEs(Nb、Ta、Zr、Hf 和Ti)，表明其與島弧型火山巖有成因關(guān)系；同時結(jié)合明顯的負Eu異常、Rb/Sr值(均值0.54)和Nb/Ta值(均值15.8)特征，可指示原始巖漿可能來自殼?；旌献饔?Taylor and McLennan，1985，1995)。

圖9 紅太平礦床英安巖構(gòu)造判別圖解(底圖據(jù)Pearce et al., 1984; Condie, 1989; Eby, 1992)

(87Sr/86Sr)i值是判斷成巖成礦物質(zhì)來源的重要指標，常用來示蹤成礦物質(zhì)來源、巖漿流體及深源流體殼?；烊咀饔?。當(dāng)(87Sr/86Sr)i值>0.710時，成礦物質(zhì)來源為地殼，而當(dāng)(87Sr/86Sr)i值<0.705時為地幔(侯明蘭等，2006)。已有研究表明，現(xiàn)代海水中(87Sr/86Sr)i值為0.7093±0.0005，海洋碳酸鹽巖中(87Sr/86Sr)i值為0.7081±0.0010。本文研究結(jié)果表明，紅太平脈狀礦體中金屬硫化物Rb-Sr等時線年齡為206.8±9.0 Ma，(87Sr/86Sr)i值為0.705931±0.000043，MSWD值為2.0(圖5c)。應(yīng)用Geokit軟件(路遠發(fā)，2004)計算可得各金屬硫化物的(87Sr/86Sr)i值(表2)。由表2可以看出，紅太平礦床閃鋅礦及黃鐵礦87Sr/86Sr比值為0.705954～0.707101，平均值為0.706390，這與圖6c中Rb-Sr等時線所給出的(87Sr/86Sr)i值(0.705931)基本一致。

紅太平礦床金屬硫化物的(87Sr/86Sr)i值(0.705954～0.707101，均值0.706390)略高于地幔Sr的初始值(0.704)，而明顯低于大陸殼Sr的初始比值(0.719)，表明紅太平礦床脈型鉛鋅礦化的成礦物質(zhì)主要來源于地幔，有少量的下地殼物質(zhì)加入。另外，在地幔和地殼的Sr同位素演化圖解中(圖8)，紅太平礦床金屬硫化物的Sr同位素初始值落在大陸地殼增長線和玄武巖源區(qū)之間，并靠近玄武巖源區(qū)，同樣也反映了成礦物質(zhì)主要為地幔來源，有少量殼源物質(zhì)加入的特征。綜上認為，紅太平礦床中生代的脈型鉛鋅礦化成礦物質(zhì)主要來源于地幔，有少量的下地殼物質(zhì)加入。

5.4 成礦構(gòu)造背景

紅太平礦區(qū)與脈狀礦化密切相關(guān)的英安巖明顯富集Rb、Ba、U和Th，虧損Nb、Ta、Zr、Hf、Y、Yb和Lu等，符合火山弧花崗巖的微量元素組合特征(Pearceetal.，1984；Pearce，1996)；且其稀土元素球粒隕石標準化模式也與現(xiàn)代活動大陸邊緣鈣堿性花崗巖類類似(Borg and Clynne，1998)。在Rb-(Yb+Ta)構(gòu)造環(huán)境判別圖解上(圖9a)，英安巖樣品落入火山弧花崗巖區(qū)內(nèi)；在La/Yb-Th/Yb圖解上(圖9b)，樣品落入大陸邊緣弧區(qū)域內(nèi)。

近些年來，延邊地區(qū)厘定出多個晚三疊世至早侏羅世侵入巖(圖10、表4)。三疊世晚期巖漿巖為一套鈣堿性系列巖石，巖性組合為：輝長巖-閃長巖-英云閃長巖-石英閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖-花崗巖，說明構(gòu)造環(huán)境已經(jīng)發(fā)生變化，大量島弧火山巖的出現(xiàn)，標志著后碰撞環(huán)境的結(jié)束，新的火成巖具有俯沖帶巖石地球化學(xué)特征和活動大陸邊緣巖石組合的特點(張艷斌等，2002；Zhangetal.，2004；孫德有等，2004; Wuetal.，2011；張超等，2014a，2014b；王超，2018)。此外， 隨時代由老變新， 該區(qū)侵入巖的分布范圍存在自東向西演化的現(xiàn)象，指示了該區(qū)處于洋殼向陸殼之下俯沖的大地構(gòu)造環(huán)境。越來越多學(xué)者根據(jù)吉黑東部構(gòu)造、巖漿巖提出古太平洋向西俯沖開始于晚三疊世(彭玉鯨等，2002，2009，2012；周建波等，2016)；之后，包括延邊地區(qū)在內(nèi)的中國東北地區(qū)進入環(huán)太平洋構(gòu)造域，構(gòu)造巖漿活動強烈，或改造或繼承先期斷裂，形成一系列規(guī)模不等、性質(zhì)不同的盆地和斷陷，不同方向斷裂的交匯部位，是火山噴發(fā)、次火山巖侵位和成礦的有利空間(秦克章等，2017)。

圖10 延邊地區(qū)早中生代侵入巖分布示意圖

表4延邊地區(qū)早中生代侵入巖同位素年齡統(tǒng)計表

Table 4 Isotope ages of the Early Mesozoic intrusive rocks in the Yanbian area

序號巖體巖性測年方法年齡(Ma)資料來源123大荒溝閃長巖LA-ICP-MS214±3王超,2018花崗閃長巖TIMS203±2Wu et al. 2011閃長巖TIMS201±10Wu et al. 201145678910111213琿春南二長花崗巖LA-ICP-MS212±4Yang et al. 2017閃長巖包體LA-ICP-MS210±3Yang et al. 2017花崗閃長巖LA-ICP-MS200±4Yang et al. 2017二長花崗巖LA-ICP-MS199±4Yang et al. 2017閃長巖LA-ICP-MS199±3Yang et al. 2017石英閃長巖LA-ICP-MS197±5Yang et al. 2017英云閃長巖LA-ICP-MS197±4Yang et al. 2017花崗閃長巖LA-ICP-MS197±3Yang et al. 2017花崗閃長巖LA-ICP-MS193±3Yang et al. 2017花崗閃長巖LA-ICP-MS189±2Yang et al. 20171415五華山花崗閃長巖LA-ICP-MS207±2Wu et al. 2011花崗閃長巖LA-ICP-MS203±2Wu et al. 2011161718七十二頂子花崗閃長巖TIMS206±4Wu et al. 2011石英閃長巖LA-ICP-MS200±1Wu et al. 2011石英閃長巖TIMS199±8Wu et al. 2011

續(xù)表4

Continued Table 4

續(xù)表4

Continued Table 4

綜上認為，晚三疊世末期，古太平洋板塊開始向歐亞板塊俯沖，深部巖漿在構(gòu)造的驅(qū)動下，沿斷裂通道迅速運移到地殼淺部，形成大量的鈣堿性巖漿巖；巖漿期后熱液沿斷裂在上升過程中，隨著溫度、壓力、鹽度以及酸堿度 pH 值等物理化學(xué)條件的改變，沿著構(gòu)造裂隙充填交代，鉛鋅等礦質(zhì)在有利的部位富集成礦，形成紅太平礦床的脈狀鉛鋅礦體，同時在斷裂破碎帶中發(fā)生硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化等蝕變作用。

6 結(jié)論

(1)紅太平銅多金屬礦床發(fā)育層狀銅多金屬礦體和脈狀鉛鋅礦體。其中，脈狀鉛鋅礦體受控于近NW向斷裂構(gòu)造，明顯穿切層狀礦體，與英安巖脈具有密切的時空及成因關(guān)系，成因類型為中溫?zé)嵋好}型。

(2)與脈型鉛鋅礦化具有密切時空及成因聯(lián)系的英安巖脈LA-ICP-MS鋯石 U-Pb 年齡為 204.1±2.0Ma，脈狀鉛鋅礦體中金屬硫化物的Rb-Sr等時線年齡為206.8±9Ma。表明本礦區(qū)脈型礦化應(yīng)形成于晚三疊世末期。

(3)與脈型鉛鋅礦化密切相關(guān)的英安巖的初始巖漿可能來自殼?；旌献饔茫桓鶕?jù)金屬硫化物的較高Sr同位素初始比值可判斷脈型鉛鋅礦化成礦物質(zhì)主要為殼?；煸矗纬捎诨顒哟箨戇吘壍臉?gòu)造環(huán)境，與晚三疊世-早侏羅世(T3-J1)古太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖作用密切相關(guān)。

致謝核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心和中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)重點實驗室在Rb-Sr同位素測試分析和微量元素測試分析中給予了悉心的指導(dǎo)和熱心的幫助；審稿專家對文中不足之處提出了寶貴的修改建議。在此一并表示衷心感謝！