黑龍江省完達山地區(qū)河口林場斑巖型錫多金屬礦床花崗斑巖的形成年代、巖石成因及構(gòu)造背景*

郝宇杰 任云生 史雨凡 商青青 孫振明 高煜 王崇一 楊群

1. 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 1300612. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室，長春 1300613. 防災(zāi)科技學(xué)院，三河 0652014. 長春工程學(xué)院勘察與測繪工程學(xué)院，長春 1300211.

中國是世界上錫礦資源最為豐富的國家，且集中分布于華南地區(qū)(毛景文等，2007)。近年來，東北地區(qū)西部的大興安嶺南段相繼發(fā)現(xiàn)了道倫達壩、維拉斯托、大井、白音查干、安樂、毛登、邊家大院等多個大型-超大型錫多金屬礦床，已成為中國北方最重要的錫多金屬成礦域(趙一鳴和張德全，1997；歐陽荷根，2013；陳春良，2015；翟德高等，2016；陳公正等，2018)。該區(qū)已知的錫多金屬礦床的成因類型主要為熱液脈型(趙一鳴和張德全，1997；歐陽荷根，2013；陳公正等，2018)，其次為矽卡巖型和斑巖型(陳春良，2015；翟德高等，2016)。東北地區(qū)東部的完達山地區(qū)與俄羅斯遠東地區(qū)的錫霍特-阿林陸緣增生帶中生代以來為同一大型地質(zhì)單元，統(tǒng)稱為完達山-錫霍特-阿林地體(Kojima，1989；Zhangetal.，2013；Wilde，2015；Tangetal.，2016)，該地體的俄羅斯境內(nèi)產(chǎn)出規(guī)模不等的錫礦床500 余個，提供了俄羅斯錫需求總量的近70%(Gonevchuketal.，2010；王碩等，2017)，顯示出巨大的錫成礦潛力，但在我國境內(nèi)，目前僅在吉黑東部的完達山地體內(nèi)的黑龍江省寶清縣發(fā)現(xiàn)了河口林場中型錫多金屬礦床。

對完達山地體西部的河口林場錫多金屬礦床開展解剖性研究，可以彌補東北地區(qū)東部錫礦床成礦理論的空白，為尋找同類礦床提供理論指導(dǎo)。由于發(fā)現(xiàn)時間短，且地處森林覆蓋區(qū)，河口林場錫多金屬礦床勘查程度低，理論研究薄弱。前人通過成礦地質(zhì)條件和礦床地質(zhì)特征研究提出該礦床成因類型為斑巖型，獲得成礦花崗斑巖的鋯石U-Pb年齡為121.4±0.5Ma，并研究了花崗斑巖的巖石地球化學(xué)特征(王碩，2014；王碩等，2017)，但由于巖石樣品的數(shù)量不足(僅3個樣品)，且具有較高燒失量(分別為2.49%、2.72%和6.94%)，而據(jù)此得出的巖石成因和巖漿源區(qū)性質(zhì)的認識尚有待進一步明確。為此，本文在地質(zhì)研究基礎(chǔ)上，對河口林場礦床成礦花崗斑巖體開展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、全巖主微量元素與Sr-Nd-Pb同位素以及鋯石Hf同位素分析，以期確定該巖體及相關(guān)錫多金屬礦化的時代、巖石成因、巖漿源區(qū)性質(zhì)及構(gòu)造背景，為成礦機制和區(qū)域成礦理論研究奠定基礎(chǔ)。

1 成礦地質(zhì)背景

完達山地體位于黑龍江省東部，西接佳木斯地塊，南鄰興凱地塊，東部與俄羅斯錫霍特-阿林地體相連(圖 1a)。該地體與東部錫霍特-阿林地體在地層古生物組合、巖相和構(gòu)造特征等方面具有相似性(水谷伸治郎等，1989；邵濟安等，1991；萬闊，2017)，而與其它相鄰構(gòu)造單元存在很大的差異性?，F(xiàn)有資料表明，完達山地體是中國東部典型的外來地塊，普遍缺失晚古生代之前的古老地層，而發(fā)育中生代和新生代地層。其中，中三疊統(tǒng)-中侏羅統(tǒng)地層與區(qū)域成礦關(guān)系最為密切，由老至新依次為：十八晌組(T2s)、大壩山北組(T2d)、大佳河組(T3dj)、大嶺橋組(T3J1d)、永福橋組(J1y)和白鶴山組(J1b)等(圖 1b)(張國賓，2014)。在完達山地體中，深海硅質(zhì)巖、淺?；?guī)r、蛇綠巖系及陸源碎屑濁積巖等不同巖性、不同時代的巖塊組成了混雜堆積體，它們被大量逆沖推覆斷層和走滑斷層所切割，形成一系列近平行的構(gòu)造巖片，整體構(gòu)成了疊瓦狀逆沖推覆帶。這些構(gòu)造巖片在增生過程中受到持續(xù)的擠壓作用，使地體中發(fā)育強烈變形的褶皺帶，隨后經(jīng)歷一系列構(gòu)造活動改造后，構(gòu)造線的形態(tài)和方向均發(fā)生了改變，形成北部構(gòu)造線為NNE向，中部轉(zhuǎn)為NNW向，南部轉(zhuǎn)為NW向，在平面上整體呈向西凸出的弧形構(gòu)造(萬闊，2017)。

圖1 東北地區(qū)大地構(gòu)造單元劃分圖(a，據(jù)Wu et al.，2011修改)和完達山地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(b，據(jù)萬闊，2017修改)

完達山地體內(nèi)的巖漿巖十分發(fā)育，主要有晚古生代和早中生代基性-超基性巖、晚中生代中酸性侵入巖和火山巖(張國賓，2014)。區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，礦床(礦化點)數(shù)量較多(圖1b)，但迄今只探明四平山金礦床(金資源量5.8t)和河口林場錫多金屬礦床(錫金屬量20000t)2個中型礦床(Zhangetal., 2013; 王碩，2014)，其余均為小型礦床(礦化點)。

2 礦床地質(zhì)特征

河口林場錫多金屬礦區(qū)出露的地層主要包括以灰白色硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、細砂巖為主的上三疊統(tǒng)大佳河組(T3dj)，以砂板巖夾硅質(zhì)板巖為主的上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)大嶺橋組(T3J1d)，以及主要由流紋巖組成的下白堊統(tǒng)皮克山組(K1p)(圖2a)(王碩等，2017)。由于經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演變過程，礦區(qū)內(nèi)巖石普遍經(jīng)歷了低級區(qū)域變質(zhì)作用，在構(gòu)造帶附近可見糜棱巖化現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，早期構(gòu)造線方向以SN向及NNE向為主，晚期構(gòu)造線方向則以NE、NW向為主。礦區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，僅在河口林場南部見呈NE向分布的花崗斑巖(圖3a)以及受NE向構(gòu)造控制明顯的輝長巖脈。其中，花崗斑巖與錫多金屬礦體具有密切的時空關(guān)系，蝕變強烈，巖石呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶占30%，主要有長石、石英和黑云母，粒度在0.5～2.0mm；基質(zhì)以長英質(zhì)成分為主，細粒結(jié)構(gòu)，粒度一般在0.02～0.10mm(圖3b)。

河口林場礦區(qū)地表出露礦體有5條(圖2a)。礦體由近平行的薄脈狀礦體群組成，走向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，傾向280°±，傾角40°～65°(圖2b)。地表以錫、鉛礦體為主，厚度一般在1～3m之間，最厚可達11m；深部以錫、鉛、鋅、銅等多金屬礦體為主，厚度一般在5～8m。經(jīng)普查工作估算該礦床資源量(333+334級)中，錫金屬量可達20000t、銀236t、鉛15000t和鋅38000t，錫、銀、鉛和鋅的平均品位分別為0.27%、122.89g/t、0.84%和1.43%(王碩等，2017)。

礦石中主要金屬礦物有磁黃鐵礦、黃鐵礦、黝錫礦、錫石等，次要金屬礦物為毒砂、方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦等(圖3c-g)，金屬礦物主要為自形-半自形晶粒結(jié)構(gòu)、他形晶粒結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)等；非金屬礦物主要有石英、斜長石、綠泥石、綠簾石和方解石等(圖3h-l)。礦石主要呈稀疏浸染狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造(圖3f)、細脈狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造(圖3g)。

圖2 河口林場礦區(qū)地質(zhì)略圖(a)及40號勘探線剖面圖(b)(據(jù)王碩等，2017修改)

圖3 河口林場花崗斑巖及其蝕變礦化特征

礦體及圍巖中普遍發(fā)育硅化、黑云母化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化等蝕變現(xiàn)象(圖3h-l)。其中硅化和絹云母化與成礦作用關(guān)系最為密切。蝕變具有面型分帶特征，表現(xiàn)為從深至淺、從中心到邊緣，依次為硅化-黑云母化-絹云母化-綠泥石化(綠簾石化)-方解石化。

根據(jù)礦石中的礦物組合、礦物交生關(guān)系以及圍巖蝕變特征，可將河口林場錫多金屬礦床的形成過程劃分為3個階段：石英-黃鐵礦-毒砂階段、石英-錫多金屬硫化物階段(主成礦階段)以及碳酸鹽-多金屬硫化物階段。石英-黃鐵礦-毒砂階段主要礦物為自形粒狀的黃鐵礦及毒砂；石英-錫多金屬硫化物階段主要礦物為磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、黝錫礦和錫石，其中黃鐵礦呈他形填隙結(jié)構(gòu)分布在巖石裂隙中，黝錫礦和錫石主要呈浸染狀被閃鋅礦包圍或與閃鋅礦呈共生邊結(jié)構(gòu)；碳酸鹽-多金屬硫化物階段形成晚期的方解石-黃鐵礦-磁黃鐵礦-方鉛礦細脈切穿早期生成的礦物。

3 樣品與測試方法

在河口林場錫多金屬礦區(qū)ZK07鉆孔巖心的210m處，選取新鮮且礦化和蝕變較弱的花崗斑巖樣品，開展鋯石的LA-ICP-MS U-Pb法測年和Hf同位素分析、全巖主微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析。

3.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析方法

鋯石單礦物分選由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。通過陰極發(fā)光(CL)圖像 對比和分析，選擇晶形完好、無裂隙及包裹體、環(huán)帶清晰、形態(tài)相似鋯石顆粒用于U-Pb 年齡和Hf 同位素測試的。

鋯石U-Pb測年在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室利用LA-ICP-MS分析完成。具體實驗測試過程參見Yuanetal.(2004)。測試和數(shù)據(jù)處理的主要流程及儀器主要技術(shù)參數(shù)為：(1)激光剝蝕系統(tǒng)為COMPEx GeoLas Pro型193nm ArF準分子激光器，與激光器聯(lián)用的是Agilent 7900型ICP-MS儀器；(2)實驗采用He 作為剝蝕物質(zhì)的載氣，儀器最佳化采用美國國家標準技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質(zhì)NIST 610，采用91500 標準鋯石外部校正法進行鋯石原位U-Pb分析(Gengetal., 2017)；(3)采用直徑為32μm、頻率為7Hz的激光束斑進行樣品分析；(4)用GLITTER 軟件計算同位素比值和207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U 的年齡值；(5)采用Andersen(2002)的方法對結(jié)果進行普通鉛校正；(6)采用Isoplot程序計算其年齡。

3.2 巖石地球化學(xué)分析

巖石地球化學(xué)分析在自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室完成。主量元素化學(xué)分析利用日本理學(xué) PrimusⅡX射線熒光光譜儀(XRF)分析完成，分析精度(相對誤差)除H2O外為1%；微量元素與稀土元素分析采用Agilent 7500a型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定，誤差小于5%。

3.3 全巖Sr-Nd-Pb同位素分析

花崗斑巖全巖Sr-Nd-Pb同位素分析的前處理與質(zhì)譜測定在南京聚譜檢測科技有限公司完成。巖石粉末經(jīng)高壓密閉溶樣彈消解后，先經(jīng)過陽離子-鍶特效聯(lián)合樹脂，分離出Sr和總稀土；總稀土組分再經(jīng)過LN特效樹脂，分離出Nd。Sr、Nd淋洗液被蒸干后，先用1.0mL 2%稀硝酸溶解，將其作為母液；取其中50mL，稀釋成500mL，在Agilent 7700x四極桿型ICP-MS 上測定Sr、Nd準確含量。再用2%稀硝酸將Sr、Nd母液稀釋成50×10-9Sr、50×10-9Nd。同位素溶液經(jīng)CetacAridus II膜去溶系統(tǒng)引入，在Nu Plasma II MC-ICP-MS上測定同位素比值。

Sr同位素比值測定過程中，采用86Sr/88Sr=0.1194校正儀器質(zhì)量分餾，用Sr同位素國際標準物質(zhì)NIST SRM 987作為外標，校正儀器漂移。Nd同位素比值測定過程中，采用146Nd/144Nd=0.7219 校正儀器質(zhì)量分餾，Nd同位素國際標準物質(zhì)JNdi-1作為外標，校正儀器漂移，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)所研發(fā)的Nd同位素標準溶液(GSB 04-3258-2015)作為質(zhì)控盲樣，經(jīng)過以上化學(xué)前處理與質(zhì)譜測定，質(zhì)控盲樣的Sr-Nd 同位素比值實測值均值146Nd/144Nd=0.512435(n=6)在誤差范圍內(nèi)與推薦值一致(Lietal.，2017)。將巖石樣品粉末用與微量元素分析相同的方法溶解并通過離子交換法分離提純Pb，并在Nu Plasma II MC-ICP-MS上測定Pb同位素比值。NBS 981未校正結(jié)果：208Pb/206Pb=2.16655±26、207Pb/206Pb=0.914500±36、206Pb/204Pb=16.94078±68，全程本底Pb<100pg。

3.4 鋯石Lu-Hf同位素測試

鋯石Hf 同位素組成分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。采用Neptune多接收MC-ICP-MS配套的COMPEx GeoLas Pro型193nm ArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)。激光束斑直徑根據(jù)鋯石的大小選擇44μm，激光脈沖頻率為8Hz，剝蝕時間為26s，以He氣作為載氣，采用鋯石91500和MT作為外部標樣，本次實驗獲得的上述2個標樣的176Hf/177Hf比值分別為0.282317±0.000018(n=15)和0.282487±0.000012(n=10)，在誤差范圍內(nèi)均與推薦值一致(Griffinetal.，2007)。為了校正176Lu和176Yb對176Hf的干擾，取176Lu/175Lu=0.02658 和176Yb/173Yb=0.796218作為定值，分別采用172Yb/173Yb=1.35274，179Hf/177Hf=0.7325 對Yb，Hf 同位素比值進行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正，Lu質(zhì)量歧視和Yb一致。詳細分析步驟可參見Wuetal.(2005)和侯可軍等(2007)。

表1河口林場花崗斑巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb測試結(jié)果

Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of the granite porphyry from the Hekoulinchang deposit

測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb±%207Pb235U±%206Pb238U±%207Pb206Pb2σ207Pb235U2σ206Pb238U2σ-012485580.440.050470.001470.130620.00430.018770.000492173512541203-022004400.450.049050.001610.121750.004390.0180.000481504011741153-031944420.440.049290.001570.126010.004440.018540.000491623912141183-042374840.490.048040.001480.123580.004240.018660.000491013811841193-051633980.410.050830.001640.131530.004680.018770.00052333912541203-061423550.400.04890.001650.125230.004610.018570.000491434212041193-071533600.430.051340.001760.130690.004860.018460.000492564112541183-084046580.610.051420.001420.132430.004180.018680.000492603312641193-093476040.570.047780.001410.122330.004060.018570.00049883611741193-101773850.460.049650.001640.126660.004580.01850.000491794012141183-111503700.410.04990.001660.127840.004640.018580.000491904112241193-121964160.470.073050.002230.1820.006150.018070.0004810153217051153-1379913210.600.049210.001570.125010.00440.018430.000491583912041183-143325730.580.049020.001610.122990.004420.01820.000481494011841163-152524660.540.048920.001790.124180.004880.018410.000491444611941183-163515640.620.049860.001580.128220.004480.018650.00051883812241193-171733500.490.048440.001870.123960.005090.018560.00051214911951193-181754010.440.055610.002110.137570.005550.017950.000494374513151153-191623750.430.052160.00170.133130.004760.018510.000492923912741183-202414980.480.047760.001550.12150.004330.018450.00049874011641183-212544090.620.046330.001570.118690.004370.018580.00049153611441193-226408830.720.049530.00140.123660.003970.018110.000481733411841163-233165810.540.048070.001460.122820.004160.018540.000491033711841183-242024630.440.049670.001670.125520.004590.018330.000491804112041173-253096570.470.049160.001380.125020.0040.018450.000491553412041183-261814450.410.04750.001510.121210.004250.018510.00049743911641183-274167770.540.049670.001540.124620.004290.01820.000481803711941163-282084470.460.050160.001580.127330.004420.018420.000492023812241183-291963750.520.059220.002240.150970.006050.018490.000515754314351183-302775440.510.049820.001760.12630.004810.018390.00051874312141173

通過詳細對比鋯石透反射光和陰極發(fā)光圖后，所選擇鋯石形態(tài)相似，結(jié)構(gòu)發(fā)育完整，內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，振蕩環(huán)帶發(fā)育，呈自形-半自形長柱狀、粒狀。U-Pb、Lu-Hf 同位素測試鋯石部分均無包裹體、無裂隙及無雜質(zhì)。此外，為了保證Lu-Hf同位素分析數(shù)據(jù)的代表性，選擇測試點時盡量接近U-Pb 同位素測試點。

4 測試結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb測年

河口林場礦床含礦(成礦)花崗斑巖(樣品編號HK-61)鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表1。

花崗斑巖中鋯石顆粒粒度介于80～200μm之間，具有良好的晶形和明顯的巖漿振蕩環(huán)帶。30個測試分析點的數(shù)據(jù)中，除了3顆鋯石(測點號： -12、-18、-29)表面年齡存在明顯偏差外，其余27個測點的表面年齡具有很好的一致性(圖4a)。238U含量變化于350×10-6～1321×10-6，232Th含量介于142×10-6～799×10-6，232Th/238U比值范圍介于0.41～0.72，均遠大于0.1，結(jié)合CL圖像特征判斷，所測鋯石為典型的巖漿成因鋯石 (Bowring and Schmitz， 2003)。27粒鋯石的206Pb/238U年齡變化范圍115±3Ma～120±3Ma，加權(quán)平均年齡為118.0±1.1Ma (MSWD=0.17)(圖4b)，代表了該巖體的結(jié)晶年齡，表明河口林場礦區(qū)花崗斑巖形成于早白堊世。

表2河口林場花崗斑巖主量(wt%)、微量(×10-6)元素含量

Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the Hekoulinchang granite porphyry

樣品號HK-61-1HK-61-2HK-61-3HK-61-4HK-61-5HK-61-6HK-61-7HK-61-8HK-61-9HK-61-10SiO267.6666.8567.8667.5366.6767.4967.6567.7267.8868.37 TiO20.500.480.470.490.490.440.440.450.410.40 Al2O315.3315.5215.0514.9315.4015.3115.1215.1315.6215.44 Fe2OT33.633.653.603.853.743.473.433.673.133.06 MnO0.110.120.120.120.130.120.120.140.110.11 MgO1.681.661.611.671.621.491.541.531.411.34 CaO3.233.333.273.223.473.163.113.172.612.42 Na2O3.433.483.423.363.503.923.833.694.294.26 K2O2.972.952.932.992.902.762.742.692.933.08 P2O50.120.120.120.130.120.110.120.120.100.10 LOI1.411.461.431.471.581.431.411.491.561.48 Total100.0799.6299.8899.7699.6299.7199.5099.78100.05100.06 Na2O/K2O1.151.181.171.121.211.421.401.371.461.38 A/NK1.731.741.711.701.731.621.631.681.531.49 A/CNK1.041.041.021.021.011.011.011.021.041.05 Li35.9134.3633.3734.6334.6920.1329.9033.5326.8724.95 Be1.771.731.641.651.731.321.601.591.551.58 B74.6728.7922.3725.2124.499.4422.7824.2421.8620.21 Sc2.282.332.992.982.812.502.732.422.251.62 V58.1356.1451.3154.1155.7842.0149.6147.2942.9938.97 Cr45.2239.9844.4758.7048.1237.7328.5355.0623.5931.73 Mn709.8698.5749.7769.1814.3601.1760.8871.1630.9595.0 Co8.128.277.638.058.656.367.448.326.105.78 Ni16.1716.9315.3617.3015.8612.9814.6417.6112.3913.88 Cu17.1423.6119.6815.9831.1119.4617.4631.4312.3312.11 Zn75.3272.1663.1957.3589.8557.2645.7058.5440.6546.59 Ga15.1914.9414.9915.0415.7613.9415.3615.2015.3015.02 Ge6.066.046.246.116.764.866.046.165.815.16 As0.540.730.760.730.650.680.850.810.851.07 Se1.361.331.371.511.731.591.561.341.501.23 Rb11.069.8310.7513.0512.1221.2011.589.9318.5113.88 Sr153.8144.6143.7160.3142.9147.6163.6168.8172.2158.0 Y9.7010.429.2112.0111.2911.1310.888.468.363.34 Zr191.8149.4142.4176.8182.1137.4159.2168.1144.8139.8 Nb14.8814.0513.7813.8514.0910.7912.0011.748.918.64 Mo1.141.560.972.031.092.721.222.551.050.87 Ag0.300.270.260.280.340.230.250.260.230.22 Cd2.031.671.521.772.061.441.661.811.421.45 Sn3.372.754.104.163.712.443.392.513.042.72 Sb20.241.791.721.781.721.822.362.102.091.73 Cs1.241.411.471.511.441.781.671.421.941.75 Ba172.0130.3242.2213.6169.8186.6178.0188.5267.9393.5 La7.849.739.8211.2112.149.938.919.889.184.82 Ce20.9625.2024.6128.4329.0525.6722.8026.7421.5313.99 Pr2.552.992.823.403.492.972.753.142.601.63

續(xù)表2

Continued Table 2

樣品號HK-61-1HK-61-2HK-61-3HK-61-4HK-61-5HK-61-6HK-61-7HK-61-8HK-61-9HK-61-10Nd9.6311.2510.5412.9213.0211.2310.6311.579.986.19 Sm2.212.492.272.812.642.532.452.482.161.33 Eu0.550.590.590.670.640.570.580.510.590.40 Gd2.182.512.332.762.792.582.422.382.121.21 Tb0.380.420.380.460.430.400.410.390.330.21 Dy2.332.452.302.752.602.382.482.331.871.23 Ho0.510.540.490.590.570.510.540.490.410.26 Er1.541.521.481.721.651.501.571.441.180.80 Tm0.250.260.240.280.270.230.260.220.180.13 Yb1.661.611.531.821.741.501.611.501.170.82 Lu0.280.260.250.290.270.250.270.250.200.14 Hf8.506.786.558.017.956.487.117.616.306.28 Ta1.371.281.311.291.281.011.111.100.760.73 W1.581.531.491.471.930.820.990.811.421.44 Au0.120.110.110.110.100.050.110.100.080.08 Tl0.630.640.660.640.660.540.550.480.680.70 Pb14.4016.0815.8216.0120.3018.6211.3013.058.629.33 Bi0.100.130.120.110.190.610.410.310.090.10 Th4.454.564.655.945.455.254.945.133.721.69 U2.042.022.102.131.971.671.911.911.321.35 δ1.661.731.621.641.731.821.751.652.102.12 ΣREE52.8961.8259.6470.1071.2962.2657.6963.2953.4933.17 LREE43.7552.2550.6459.4360.9852.9048.1354.3146.0328.36 HREE9.149.579.0010.6710.319.359.568.987.454.81 LREE/HREE4.795.465.635.575.915.665.046.056.175.89 (La/Yb)N3.394.334.614.425.004.743.974.735.614.22 δEu0.760.720.770.720.720.680.720.630.830.94 δCe1.141.141.131.121.081.151.121.171.061.22

圖4 河口林場花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb 年齡諧和圖(a)及加權(quán)平均年齡(b)

圖5 河口林場花崗斑巖主量元素地球化學(xué)特征圖解

圖6 河口林場花崗斑巖球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(a,標準化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)及原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b, 標準化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)

4.2 主微量元素特征

表3河口林場花崗斑巖全巖Sr-Nd-Pb同位素分析結(jié)果

Table 3 Sr-Nd-Pb isotopic data of the Hekoulinchang granite porphyry

樣品號AgeRbSr(Ma)(×10-6)87Rb86Sr87Sr86Sr()iSmNd(×10-6)147Sm144Nd143Nd144Nd143Nd144Nd()iεNd(t)tDM2(Ma)206Pb204Pb207Pb204Pb208Pb204Pbμ△β△γHK-63-1HK-63-2HK-63-3HK-63-411821.21470.417310.7041362.5311.20.136340.5124870.512381-2.0108218.44315.59638.4709.4517.5831.7411.61630.205920.7081242.4510.60.139780.5124690.512361-2.4111418.44215.59138.5159.4417.2332.969.931680.171030.7081632.4811.60.128930.5124310.512332-3.0116118.46015.59538.7619.4517.4739.5518.51720.311230.7083312.169.980.130660.5124780.512377-2.1108918.41415.59338.4979.4517.3532.48

注：計算過程所用參數(shù)為(147Sm/143Nd)CHUR=0.1967；(143Nd/144Nd)CHUR=0.512638；(147Sm/143Nd)DM=0.2137；(143Nd/144Nd)DM=0.51315.μ=238U/204Pb；△β和△γ分別代表兩種鉛同位素和同期地幔值之間的相對偏差

河口林場花崗斑巖的稀土元素(REEs)總含量較低(∑REE=33.17×10-6～71.29×10-6，平均值為58.56×10-6)，輕、重稀土分餾不明顯[(La/Yb)N=3.39～5.61]，除1個樣品無Eu異常外，其他樣品均顯示弱的負Eu異常(δEu=0.63～0.94)。球粒隕石標準化稀土元素配分曲線顯示(圖6a)，所有樣品的輕稀土相對富集(LEEs)，顯示輕微右傾的稀土配分模式。原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖解上(圖6b)，樣品顯示富集不相容元素Th、U和K，相對虧損高場強元素Nb、Ta、Hf和Ti的特征，且Eu和Sr呈現(xiàn)耦合的特征。

4.3 Sr-Nd-Pb同位素組成

河口林場花崗斑巖Sr-Nd-Pb同位素組成見表3。4件樣品的初始Sr、Nd同位素組成用其對應(yīng)的鋯石U-Pb年齡值118Ma進行校正計算。由表3可知，河口林場花崗斑巖全巖Sr-Nd同位素相對較均一，其同位素值較接近。其中，全巖初始(87Sr/86Sr)i比值為0.708124～0.708331，平均值0.708189；初始(143Nd/144Nd)i值為0.512332～0.512381，平均值0.512363；εNd(t)值為-2.0～-3.0，平均值-2.4；二階段模式年齡tDM2介于1082～1161Ma，平均值1112Ma。4件樣品206Pb/204Pb值為18.414～18.460，207Pb/204Pb值為15.591～15.596，208Pb/204Pb值為38.470～38.761。根據(jù)成巖年齡118Ma，計算μ值為9.44～9.45，△β值為17.23～17.58，△γ值為31.74～39.55。

4.4 鋯石Lu-Hf同位素

河口林場花崗斑巖的鋯石Lu-Hf同位素測試結(jié)果列于表4。15個鋯石測點的176Lu/177Hf值均較低(均值為0.0013)，表明鋯石在形成后具有極低的放射性成因Hf積累，因此測定的176Hf/177Hf值可以代表鋯石結(jié)晶時體系的Hf同位素組成(Amelinetal.，1999)?；◢彴邘r鋯石εHf(t)值變化范圍為3.4～7.4，平均值為5.4；Hf同位素單階段模式年齡(tDM1)和二階段模式年齡(tDM2)分別為488～647Ma和701～956Ma(表4)。

5 討論

5.1 礦床成因及形成時代

本文及前人研究資料(王碩，2014；王碩等，2017)表明，河口林場錫多金屬礦床具有斑巖型礦床的地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)條件、礦體和礦石特征以及圍巖蝕變特征。具體表現(xiàn)為：(1)礦體主要賦存于花崗斑巖體及其內(nèi)外接觸帶附近，與花崗斑巖具有密切的空間及成因關(guān)系；(2)礦體規(guī)模大，品位較低，錫最高品位0.46%，平均品位為0.27%；(3)礦石中金屬礦物有黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、黝錫礦、錫石和方鉛礦等，其中，毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦、錫石和黝錫礦均為典型的中高溫礦物；(4)礦石具有典型的浸染狀構(gòu)造、細脈狀和細脈-浸染狀構(gòu)造；(5)花崗斑巖體發(fā)育斑巖型礦床的標志性面型蝕變分帶，從深至淺，從中心向外，圍巖蝕變主要為硅化-黑云母化-絹云母化-綠泥石化(綠簾石化)-方解石化；(6)河口林場礦床上述特征與國內(nèi)典型斑巖型錫礦床地質(zhì)特征具有很好的可比性(表5)。

表4河口林場花崗斑巖鋯石Lu-Hf同位素組成

Table 4 Zircon Lu-Hf isotope data of Hekoulinchang granite porphyry

測點號年齡(Ma)176Hf177Hf1σ176Lu177Hf1σ176Yb177Hf1σHfiεHf(t)tDM1 (Ma)tDM2(Ma)fLu/Hf-011180.2828710.0000200.0014050.0000110.0355330.0001710.0001716.0547794-0.96-021190.2829110.0000220.0013390.0000240.0344600.0004590.0004597.4488701-0.96-031200.2827980.0000180.0009560.0000170.0263760.0003230.0003233.5644956-0.97-041190.2828440.0000170.0014160.0000300.0381880.0009930.0009935.1585854-0.96-051180.2828880.0000310.0011260.0000090.0283040.0002620.0002626.6519754-0.97-061190.2828680.0000190.0010670.0000070.0292060.0001950.0001955.9545797-0.97-071180.2828200.0000190.0016540.0000110.0459730.0001640.0001644.2623909-0.95-081160.2827990.0000180.0012840.0000160.0337420.0003230.0003233.4647956-0.96-091180.2828610.0000220.0011950.0000130.0305820.0002840.0002845.6558815-0.96-101190.2828330.0000160.0015130.0000120.0406630.0001930.0001934.6603880-0.95-111190.2829050.0000240.0015290.0000110.0389790.0003490.0003497.2500717-0.95-121180.2828550.0000170.0009750.0000200.0253740.0005870.0005875.4563828-0.97-131180.2828410.0000170.0015870.0000360.0400890.0007260.0007264.9593863-0.95-141190.2828590.0000210.0013300.0000210.0361580.0006000.0006005.6563820-0.96-151180.2828390.0000190.0013310.0000060.0355980.0001230.0001234.9591864-0.96

表5河口林場礦床礦化特征與國內(nèi)典型斑巖型錫礦床的地質(zhì)特征對比表

Table 5 Geological characteristics of the Hekoulinchang compared with those of the typical porphyry tin deposits in China

礦床名稱黑龍江省寶清縣河口林場廣東省陸河縣塌山江西省會昌縣巖背內(nèi)蒙古省赤峰維拉斯托礦種錫多金屬錫多金屬錫錫多金屬成礦巖體花崗斑巖花崗斑巖和石英斑巖花崗斑巖和流紋斑巖石英斑巖礦體形態(tài)脈狀帶狀、透鏡狀、囊狀、不規(guī)則狀扁平透鏡狀、似層狀、脈狀連續(xù)的脈狀或大脈狀礦石構(gòu)造浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造細脈浸染狀構(gòu)造浸染狀、細脈浸染狀構(gòu)造,局部角礫狀構(gòu)造塊狀、浸染狀、細脈狀和條帶狀金屬礦物主要為黃鐵礦、黝錫礦、錫石,次要為毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦主要為錫石, 有少量至微量黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、毒砂等錫石、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦為主,含有少量黑鎢礦、黝錫礦主要有錫石、黝錫礦、閃鋅礦、輝鉬礦,以及少量的方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、毒砂及黝銅礦等非金屬礦物石英、斜長石、綠泥石、綠簾石、方解石石英、白云母、黑云母、石榴石、鈉長石、綠泥石、紅柱石、鋯石、尖晶石、褐簾石、金紅石、綠簾石、電氣石、銳鈦礦、絹云母等石英、黃玉、螢石、綠泥石、葉臘石、絹云母石英、白云母、黃玉、螢石、絹云母、綠泥石等圍巖蝕變硅化、絹云母化、黑云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化黑云母化、黑云母-石榴石化、鈉長石化、綠泥石化以及硅化等黃玉-硅化、絹云母、綠泥石化、高嶺土化、碳酸鹽化強云英巖化、硅化、絹云母化、綠簾石化以及高嶺土化和葉臘石化成礦時代早白堊世早白堊世早白堊世早白堊世資料來源本文閆慶賀等,2018梅玉萍等,2007;余長發(fā)等,2013翟德高等,2016;劉瑞麟等,2018

圖7 河口林場花崗斑巖P2O5-SiO2(a, 據(jù)Chappell and White, 1992)和Na2O-K2O(b, 據(jù)Boynton, 1984)判別圖解

圖8 河口林場花崗斑巖A型花崗巖判別圖解(據(jù)Whalen et al.，1987)

鑒于河口林場錫多金屬礦床成因為斑巖型，且成礦巖體花崗斑巖，花崗斑巖成巖年齡可基本代表該礦床形成時代(或略晚于成巖時代)。本文測得花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為118.0±1.1Ma，與前人測年結(jié)果(121.4±0.5Ma；王碩等，2017)在誤差范圍內(nèi)基本一致。因此，本文認為河口林場錫多金屬礦床的成巖成礦時代為早白堊世。東北地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)的錫多金屬礦床除河口林場礦床外，其余均產(chǎn)于大興安嶺南段，成礦時代主要集中在129～144Ma，如維拉斯托礦床錫石U-Pb年齡為136.0±6.1Ma(劉瑞麟等，2018)；黃崗梁礦床花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為136.8±0.57Ma(劉偉等，2007)；大井礦床錫石U-Pb年齡為144±16 Ma(廖震等，2014)；東山灣礦床輝鉬礦Re-Os年齡為140.5±3.2Ma(王承洋，2015)；查木罕礦床輝鉬礦Re-Os年齡為139.3±3.2Ma(王明艷和何玲，2013)；白音諾爾礦床石英斑巖鋯石U-Pb年齡為129.2±1.4Ma(江思宏等，2011)；邊家大院礦床黑云母花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為143.2±1.5Ma(阮班曉等，2013)；白音查干礦床石英斑巖鋯石U-Pb年齡為141.7±0.8Ma(姚磊等，2017)。鑒于河口林場礦床明顯晚于大興安嶺南段錫多金屬礦床約10～25Myr，且明顯早于完達山地塊東部錫霍特-阿林地體錫成礦作用的峰期(96Ma，63Ma和55Ma；Ognyanov，1986；Rodionov, 2000，2005；Nokleberg，2010)約20Myr，本文初步認為，興蒙造山帶東段不僅存在129～144Ma和55～96Ma兩期錫成礦作用，而且也具有尋找～120Ma錫礦床的潛力。

5.2 巖石成因及巖漿源區(qū)性質(zhì)

圖9 河口林場花崗斑巖的鋯石Hf同位素特征(據(jù)Yang et al.，2006)

圖10 河口林場花崗斑巖Pb同位素圖解(a, 據(jù)Zartman and Haines, 1988; b、c, 據(jù)褚少雄等，2012；d, 據(jù)朱炳泉，1998)

如表3所示，河口林場花崗斑巖中206Pb/204Pb值為18.414～18.460，高于18.000；207Pb/204Pb值15.591～15.596，大于15.300，顯示鈾鉛富集的特征；208Pb/204Pb=38.470～38.761，低于39.000，顯示釷鉛微弱虧損。河口林場花崗斑巖鉛μ值為9.44～9.45，介于正常鉛μ值(8.69～9.24)和地幔μ值(8.92)與造山帶μ值(10.87，Doe and Zartman，1979)之間。多數(shù)研究者認為，μ值的高低可在一定程度上說明鉛源特征(朱上慶和黃華盛，1988；吳開興等，2002；沈能平等，2008)。河口林場花崗斑巖具有低μ值(9.44～9.45<9.58)，暗示有下部地殼或上地幔鉛參與。然而，鑒于該巖體鉛源物質(zhì)成熟度較高，且相對富集鈾鉛，以及其Th/U比值(3.73～3.84)與全球上地殼Th/U比值(3.88，Zartman and Haines，1988)相近，表明也存在一定程度上地殼鉛或沉積物鉛的貢獻。以上證據(jù)表明，河口林場花崗斑巖Pb并非單一來源，具有混源鉛的特征，其來源可能與區(qū)域內(nèi)的下部地殼(或上地幔鉛)與上地殼鉛(或沉積物鉛)混染有關(guān)。在Zartman and Haines(1988)的206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb構(gòu)造模式圖解中，樣品點均落在鉛的造山帶演化線上或造山帶區(qū)域內(nèi)(圖10a-c)，同樣表明其鉛同位素具有混源鉛特點。此外，利用朱炳泉(1998)Δβ-Δγ成因分類圖解消除了時間因素的影響，具有一定的優(yōu)越性，可以示蹤鉛的源區(qū)(圖10d)，河口林場花崗斑巖的樣品點投入地幔與上地殼混合的俯沖帶鉛區(qū)域，顯示其鉛同位素具有造山帶及與俯沖帶相關(guān)的性質(zhì)，暗示巖漿形成于板塊俯沖的構(gòu)造背景。考慮到深部俯沖通常富集LREEs和Ba，Th和Sr等元素，基于本文中樣品低的LREEs含量，本文認為發(fā)生混染的物質(zhì)來源于淺部俯沖帶沉積物。

河口林場花崗斑巖的Sr同位素特征顯示，其初始值(87Sr/86Sr)i比值為0.708136～0.708331，平均值為0.708189，可能代表了成巖時有地殼物質(zhì)參與。結(jié)合該巖體εNd(t)值為-2.0～-3.0，平均值為-2.4，代表其來自地殼或富集地幔(邵濟安等，2010)。鑒于在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解中，河口林場花崗斑巖樣品均落在完達山地體中生代火成巖殼源巖石和幔源巖石間，并靠近殼源巖石(圖11)，以及該巖體的二階段模式年齡tDM2介于1082～1161Ma，綜合認為元古代的地殼物質(zhì)對巖漿源區(qū)具明顯貢獻。

圖11 河口林場花崗斑巖Sr-Nd同位素組成(底圖據(jù)Guo et al.，2010修改)

基于以上巖石地球化學(xué)及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究，本文認為河口林場花崗斑巖屬于屬高鉀-中鉀鈣堿性系列的I型花崗巖，初始巖漿主要來源于基性新生下地殼物質(zhì)的部分熔融，同時受到俯沖帶淺部沉積物質(zhì)的混染，其原始巖漿形成于活動大陸邊緣環(huán)境。

5.3 成礦構(gòu)造背景

圖12 河口林場花崗斑巖的Rb-(Y+Nb)(a)及Rb-(Yb+Ta)判別圖解(b)(底圖據(jù)Pearce et al.，1984)

增生雜巖作為板塊俯沖過程中刮削與增生的特征性產(chǎn)物，可作為板塊俯沖作用的直接記錄(Karig and Sharman，1975)。前人研究資料表明，完達山地體是典型的古太平洋板塊俯沖拼貼的增生楔(水谷伸治郎等，1989；田東江，2007；張國賓，2014；王碩等，2017；王智慧，2017；Wuetal.，2018；張奪，2019)。在晚侏羅世，完達山地體就位于佳木斯地塊東緣(田東江，2007；Zhangetal.，2013；萬闊，2017)，并于晚侏羅晚期-早白堊世與佳木斯地塊發(fā)生俯沖拼貼作用，自此完達山地體與西側(cè)布列亞-佳木斯-興凱等復(fù)合地塊的拼合，由此作為一個整體它們共同經(jīng)了東亞大陸東緣的演化過程(Kojima，1989；水谷伸治郎等，1989；邵濟安等，1991；Mizutani and Kojima，1992)。此外，放射蟲硅質(zhì)巖和其它區(qū)域地質(zhì)證據(jù)也限定了完達山地體內(nèi)的饒河增生雜巖就位時代為晚侏羅世-早白堊世(Kojima，1989)。結(jié)合最新研究資料顯示，饒河雜巖的就位年齡由西向東逐漸變年輕，即具有由西向東增生物質(zhì)逐漸變新的趨勢，這與古太平洋板塊的西向俯沖相對應(yīng)(孟恩等，2011；Zhouetal.，2014；Sunetal.，2015；Zhou and Li，2017；周建波等，2018)。綜上所述，在晚侏羅-早白堊世，由于興蒙造山帶東部發(fā)生古太平洋板塊俯沖擠壓，在佳木斯地塊東緣最終形成現(xiàn)有的完達山構(gòu)造增生雜巖帶(Zhangetal.，2013)。

大量研究資料證實，完達山地體白堊紀火成巖主要由中酸性火山巖與I型和高分異I型花崗質(zhì)巖石和輝長巖組成(王智慧，2017)，具有活動大陸邊緣火成巖的地球化學(xué)特征(Wilson，1989；Kelemenetal.，2007)。一般認為，I型花崗巖主要形成于活動大陸邊緣環(huán)境和碰撞后環(huán)境(Winter，2001)，河口林場花崗斑巖屬于I型花崗巖，具有較高的SiO2含量，輕重稀土元素分異程度較大，同時富集大離子親石元素，虧損高場強元素，顯示出活動大陸邊緣火成巖的地球化學(xué)特征。Rb-(Y+Nb)和Rb-(Yb+Ta)判別圖解中(圖12)，河口林場花崗斑巖樣品均落入火山弧花崗巖區(qū)域。可見，在早白堊世，完達山地體大規(guī)模的巖漿-成礦作用與古太平洋板塊向歐亞大陸板塊下的俯沖作用密切相關(guān)(田東江，2007；王碩等，2017；王智慧，2017; Qiuetal.，2019；張奪，2019)。

6 結(jié)論

(1)河口林場錫多金屬礦床中的礦體多以細脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)在花崗斑巖體內(nèi)及其與上三疊統(tǒng)大佳河組接觸帶附近，具有斑巖型礦床的礦物組合、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及圍巖蝕變特征，含礦花崗斑巖即為成礦巖體。

(2)河口林場花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為118.0±1.1Ma，表明該礦床的成巖成礦時代為早白堊世晚期，與大興安嶺南段和錫霍特-阿林地體內(nèi)的錫多金屬成礦的峰期具有明顯時差，暗示著興蒙造山帶東段的吉黑東部地區(qū)具有～120Ma錫礦床的成礦潛力。

(3)巖石的元素地球化學(xué)和同位素特征顯示，河口林場花崗斑巖屬高鉀-中鉀鈣堿性系列的I型花崗巖，初始巖漿主要來源于基性新生下地殼物質(zhì)的部分熔融，同時受到俯沖帶淺部沉積物質(zhì)的混染。

(4)根據(jù)巖石地球化學(xué)特征，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化歷史，判斷河口林場花崗斑巖及相關(guān)的錫多金屬成礦作用的構(gòu)造背景與古太平洋板塊向歐亞大陸板塊下的俯沖作用密切相關(guān)。