黑龍江黑河五道溝鉬多金屬礦床成巖成礦年代學(xué)及其地質(zhì)意義

佟匡胤 宋國學(xué)

摘 要：五道溝多金屬礦位于我國北方重要的多寶山-銅山斑巖型銅、金、鉬成礦帶的南東端，構(gòu)造上處于古亞洲成礦構(gòu)造域和濱太平洋成礦構(gòu)造域的疊加部位。通過輝鉬礦的Re-Os同位素年齡測試，確定其成礦年齡為（170.4±1.3）Ma， 確定其成礦時代為早中侏羅紀(jì)時期，形成了多期的巖漿的侵入活動，提供了物質(zhì)來源，具有尋找Cu、Au、Mo等多礦種的找礦潛力。

關(guān)鍵詞：五道溝;Re-Os地質(zhì)年代學(xué)

一、前言

中國東北由古生代造山帶拼貼組成，并被認(rèn)為是中亞造山帶的東段（Sengor et al.，1993;Jahn et al.，2000），其構(gòu)造演化在古生代受古亞洲洋演化控制，古亞洲洋的閉合使西北部的額爾古納地塊、中部的興安和松遼地體、東南部的遼源地體拼合形成現(xiàn)今中國東北的基本格局。中生代開始，受到西北部蒙古-鄂霍次克洋的演化和東部古太平洋俯沖的影響，造成區(qū)內(nèi)大規(guī)模巖漿活動和成礦作用。

黑龍江五道溝鉬-金多金屬礦床大地構(gòu)造位置位于賀根山-黑河構(gòu)造結(jié)合帶的北緣，靠近興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的碰撞接合構(gòu)造帶，處于多寶山-大新屯成礦帶的中部，多寶山成礦帶上分布有多寶山銅礦、銅山銅礦、爭光金礦等大中型礦床典型斑巖銅礦床和熱液型金礦床。研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育金礦化和鉬礦化兩種成礦作用，筆者通過精細(xì)測年方法揭露鉬礦體及其圍巖的形成時代，以研究鉬成礦作用與金成礦作用時空關(guān)系，為區(qū)域找礦提供支持。

二、礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)地層從老到新主要有：上奧陶統(tǒng)裸河組以凝灰質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，酸性、中酸性火山巖為主;志留系地層有黃花溝組和八十里小河組，前者以黑灰色泥質(zhì)板巖、變質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖和凝灰質(zhì)板巖為主，后者以硬砂巖、粉砂巖、板巖、細(xì)碧巖及石英角斑巖為主;下泥盆統(tǒng)為泥鰍河組以粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖為主，罕達(dá)氣組中基性及中酸性海底火山噴出巖為主，金水組以灰黑色板巖、粉砂巖夾灰?guī)r和硬砂巖為主;上二疊統(tǒng)星火組 以英安玢巖質(zhì)凝灰?guī)r、英安玢巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖及凝灰質(zhì)板巖為主;白堊系姚家組-泉頭組以砂巖、礫巖、砂礫巖和凝灰礫巖為主;第四系有下更新統(tǒng)和全新統(tǒng)出露。

區(qū)內(nèi)侵入巖主要有花崗巖、堿性花崗巖和閃長巖，總體呈北東向展布。其中，花崗巖類主要為二長花崗巖和花崗閃長巖為主，產(chǎn)出于堿性花崗巖的兩側(cè)，多發(fā)生了強(qiáng)烈的碎裂巖化或糜棱巖化;堿性粗?；◢弾r多位于礦區(qū)的中部和西北部，局部受到強(qiáng)烈的構(gòu)造動力影響而使巖石具明顯的破碎，糜棱巖化普遍，具明顯的片麻狀構(gòu)造。閃長巖產(chǎn)出于的東南部，主要為片麻狀閃長巖以及少許石英閃長巖。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有北東向構(gòu)造、近東西向構(gòu)造、北西西向構(gòu)造三組構(gòu)造。其中，北東向構(gòu)造是本區(qū)最重要的構(gòu)造，已發(fā)現(xiàn)的礦體多產(chǎn)于該組斷裂構(gòu)造中，基本貫穿全區(qū)，走向15°-75°，傾向北西，傾角60°-80°，表現(xiàn)為壓扭性和張性兩種，主要為寬大的糜棱巖化帶和呈脈狀充填的石英脈和閃長玢巖脈。近東西向構(gòu)造規(guī)模較小，性質(zhì)屬壓扭性，表現(xiàn)為糜棱巖化閃長玢巖脈。北西西向構(gòu)造存在于Ⅲ區(qū)和Ⅴ區(qū)之間，兩側(cè)構(gòu)造明顯不一致，推測為斷層引起。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)金礦體和鉬礦體，相互獨(dú)立。其中，金礦體圍巖是花崗巖，其次為閃長玢巖脈，圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化，以及次生褐鐵礦化。共發(fā)現(xiàn)金礦體20條，礦體呈北東向展布，北西傾斜，主要賦存于糜棱巖化花崗閃長巖中的石英脈、碎裂石英脈、碎裂花崗閃長巖和碎裂閃長巖中，礦體圍巖糜棱巖化強(qiáng)烈;鉬礦體圍巖為中粗粒堿性花崗巖，蝕變主要有硅化、鉀化、綠泥石化、黃鐵礦化、高嶺土化、次生褐鐵礦化以及絹云母化。共發(fā)現(xiàn)鉬礦體42條。鉬礦體主要賦存于碎裂堿性花崗巖中，部分賦存在硅化的閃長玢巖中，細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀硅化較發(fā)育，礦體圍巖主要為堿性花崗巖，其次為閃長玢巖。

圖2五道溝巖石圖版

圖3? 五道溝粗粒花崗巖及砂巖鋯石陰極發(fā)光圖及U-Pb年齡圖

金屬礦物主要有黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦、黃銅礦等，氧化物有褐鐵礦、磁鐵礦、銅蘭等。輝鉬礦粒度約0.1-15mm，銀灰色，強(qiáng)金屬光澤，鱗片狀為主，呈星點(diǎn)狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀、板狀產(chǎn)出，部分近地表地段氧化為黃色的鉬華。

三、樣品采集與測試方法

為進(jìn)一步查明五道溝礦床的成巖成礦時代，采集V區(qū)鉬礦化的成礦圍巖等樣品進(jìn)行鋯石定年。委托廊坊市科大巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)公司對所選樣品進(jìn)行粉碎、淘洗、重選等步驟將鋯石進(jìn)行富集，最后在雙目鏡下進(jìn)行逐粒挑選待測鋯石。在原位分析之前，進(jìn)行光學(xué)顯微鏡的透射和反射及陰極發(fā)光圖像觀察，詳細(xì)研究鋯石的晶體形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，以選擇U-Pb年齡分析的最佳測試點(diǎn)。鋯石陰極發(fā)光觀察是在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室的CAMECA SX51型儀器上完成。鋯石U-Pb同位素定年和微量元素在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（GPMR）利用LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Geolas2005，ICP-MS為Agilent 7500a。激光剝蝕過程中采用氦氣作為載氣、氬氣作為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個T型接頭混合。在等離子體中心氣流（Ar+He）中加入少量氮?dú)?，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度（Hu et al， 2008）。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20-30s的空白信號和50s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理（包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算）采用軟件ICPMSDataCal（Liu et al， 2010a）完成。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法同Liu et al（2010b）。

采集7件V區(qū)鉆孔中鉬礦化的輝鉬礦樣品，來自不同石英脈型輝鉬礦脈，脈寬2-5cm左右，礦物組成主要為石英和輝鉬礦，含少量黃鐵礦。樣品在雙目鏡下挑選出輝鉬礦單礦物，無氧化、無污染。由國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室測試中心測試完成。采用Carius管封閉溶樣分解樣品（Shirey and Walker，1995）.測試儀器為電感耦合等離子質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS。樣品測試經(jīng)歷了分解、蒸餾分離Os、萃取分離Re和質(zhì)譜測定4個流程，具體分析方法見杜安道等（1994）和Du et al.（2004），采用美國TJA公司生產(chǎn)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS測定同位素比值。對于Re：選擇質(zhì)量數(shù)185、187，用190監(jiān)測Os。對于Os：選擇質(zhì)量數(shù)為186、187、188 、189、190、192。用185監(jiān)測Re。

四、分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

堿性粗粒花崗巖（WII3101）：鋯石粒徑約80～150μm，晶形以無色透明自形粒狀及半自形粒狀為主，CL圖像中鋯石振蕩環(huán)帶十分發(fā)育，但也有部分鋯石核部與邊部CL特征明顯不同，核部陰極發(fā)光比較暗，顯示繼承鋯石特征。鋯石Th/U比為0.3～2.4。其中17個測點(diǎn)位于諧和線上，U-Pb諧和年齡為187.4±1.9 Ma（MSWD=0.1），206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為186.8±0.81 Ma（MSWD=0.3），該年齡代表了粗?；◢弾r的成巖年齡。同時，在所測鋯石點(diǎn)中，有1個點(diǎn)為313Ma，顯示了繼承鋯石的年齡特征。

石英砂巖（WD16）：鋯石粒徑約60～160μm，粒徑變化較大，晶形以無色透明半自形粒狀及他形粒狀為主，CL圖像中鋯石振蕩環(huán)帶部發(fā)育，整體發(fā)光性弱，顯示碎屑鋯石特征。鋯石Th/U比為0.44～1.36。206Pb/238U齡分為三組，第一組12個測試點(diǎn)集中在371-388 Ma，第二組6個測試點(diǎn)集中在403-412 Ma，第三組僅有一個測試點(diǎn)690±5 Ma，另有兩個測試點(diǎn)由于測試誤差較大不參與討論。

4.2 輝鉬礦錸鋨年齡

礦區(qū)7個測試樣品獲得等時線年齡為167.4±2.2 Ma，初始187Os值為-0.05±0.18，MSWD=1.4。模式年齡的加權(quán)平均年齡為170.4±1.3 Ma，MSWD=1.2（圖3）。等時線年齡和模式年齡的加權(quán)平均年齡在誤差范圍內(nèi)一致。Re含量區(qū)間為35.8～129.8 ppm，平均為60.2 ppm（表2）

圖5 五道溝金礦床輝鉬礦Re-Os等時線及模擬年齡

五、討論

5.1 五道溝礦床鉬成礦作用及其與金成礦作用的時空關(guān)系

通過本次測定，五道溝礦區(qū)輝鉬礦Re-Os同位素年齡為170.4±1.3 Ma，表明礦區(qū)內(nèi)主要鉬成礦時代為中侏羅世，該成礦時代與東北地區(qū)主要鉬礦床的時代相一致。東北分布約80個鉬礦床或含鉬礦床，均與花崗巖類關(guān)系密切。主要分布在松遼盆地以西的大興安嶺地區(qū)、以東的吉黑褶皺帶和以南的華北克拉通北緣（陳衍景等，2012）三個大地構(gòu)造單元。其中，早中侏羅世鉬成礦作用普遍發(fā)育，以黑龍江鹿鳴鉬礦床成礦年齡為 177.4±3.5 Ma（譚紅艷，2012），黑龍江大黑山鉬礦成礦年齡為168.2±3.2 Ma （王成輝等，2009），黑龍江翠嶺鉬礦成礦年齡為178±0.73 Ma（楊言辰等，2012）等多為典型代表。同時，表明早中侏羅世鉬成礦作用在整個東北地區(qū)均可發(fā)育，特別是五道溝礦床所屬的吉黑鉬成礦帶在約 180～170 Ma 發(fā)生了重要的鉬成礦事件，形成了一系列細(xì)網(wǎng)脈型鉬礦床。

五道溝礦區(qū)發(fā)育金成礦作用，其礦石礦物、礦體特征、空間展布形式與鉬成礦作用完全不同?？臻g上多發(fā)育研究區(qū)南部，與鉬礦化相互分離;金礦體賦存于韌性剪切帶內(nèi)，同時存在硅質(zhì)熱液（或石英脈）疊加，整體呈似層狀分布，礦石類型主要為糜棱片巖型和石英脈型。糜棱片巖型礦石，整體灰黑色，細(xì)密層理發(fā)育，普遍發(fā)育小褶曲;石英脈型礦石表現(xiàn)為石英脈順層或斜切糜棱片巖，黃鐵礦硫化物在脈兩側(cè)沉淀。綜合考慮顯示五道溝金成礦作用與區(qū)域上普遍發(fā)育的韌性剪切作用密切相關(guān)。

近幾年，小興安嶺西北部嫩江-黑河北東向構(gòu)造混雜巖帶中，發(fā)現(xiàn)了三合屯、科洛河、孟德河、永新等金礦床及礦點(diǎn)，已有主要成果認(rèn)為這些金礦都是與北東向展布的糜棱巖帶有關(guān)的韌性剪切帶型金礦（林超等，2015;劉寶山，2015;劉寶山等，2017;李成祿，2018）。如科洛金礦床的礦體賦存于韌性剪切帶內(nèi)，同時存在于硅質(zhì)熱液（或石英脈）疊加，整體呈似層狀分布，礦石類型主要為糜棱片巖型和石英脈型。對區(qū)域上的金礦床進(jìn)行了年代學(xué)測試，如永新金礦成礦期的黃鐵礦、石英和方解石樣品組成的 Rb-Sr 同位素確定的等時線年齡 114.6±1.2Ma（李成祿，2018），代表永新金礦床的成礦年齡;三道灣子金礦成礦時代為 115～125Ma（Zhai et al， 2015），上馬場金礦形成于 114Ma（Gao et al，. 2017）等，以上研究主要成果表明該區(qū)域的獨(dú)立金礦床基本上在同一時期（約120～110Ma）形成，與區(qū)域韌性剪切變形作用密切相關(guān)。

綜合研究表明，嫩江—黑河構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)及外圍多寶山地區(qū)發(fā)育較多的銅礦、金礦、銀礦、鐵礦和鉬礦礦床或礦化點(diǎn)。在五道溝礦床內(nèi)同時發(fā)育鉬成礦作用和金成礦作用，通過年代學(xué)和礦床特征對比研究表明，以上兩種成礦作用時空上彼此相互獨(dú)立，相互之間沒有成因聯(lián)系，因此五道溝礦床應(yīng)為疊加型鉬金多金屬礦床。

5.2 五道溝多金屬礦床含礦圍巖年代學(xué)及其意義

筆者通過對鉬礦化圍巖粗粒堿性花崗巖和石英砂巖進(jìn)行了鋯石U-Pb年代學(xué)研究，結(jié)果顯示粗粒堿性花崗巖形成于186.8±0.81 Ma，石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡在371-690 Ma之間，表明其為晚泥盆世沉積地層。其中粗粒堿性花崗巖形成時間（186.8 Ma）遠(yuǎn)早于鉬成礦作用時間（170.4 Ma），顯示該粗粒堿性花崗巖并非鉬成礦作用的母巖，而是早期侵位的含礦圍巖。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有硅化、鉀化、綠泥石化、黃鐵礦化、高嶺土化、以及絹云母化，與東北地區(qū)的鉬成礦作用相關(guān)的漿控高溫?zé)嵋何g變特征基本一致。圍巖蝕變具有的共同特征表現(xiàn)為（陳衍景等，2012）：常常以侵入體或接觸帶為中心，由內(nèi)向外、從下到上發(fā)生明顯的蝕變分帶;由高溫蝕變組合（鉀長石化、鈉長石化、黑云母化）降為低溫蝕變組合（碳酸鹽化、泥化）;由面型滲透蝕變變?yōu)榫€型貫入蝕變，由堿交代變?yōu)樗崃転V蝕變。其中，斑巖型、爆破角礫巖型鉬礦發(fā)育典型的面狀蝕變，主要蝕變類型包括鉀長石化、綠簾石化、硅化、絹英巖化、黑云母化、螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化、矽卡巖化等;熱液脈型礦床的圍巖蝕變主要沿礦脈向兩側(cè)對稱發(fā)育，呈現(xiàn)線型蝕變特征，相關(guān)的蝕變主要有鉀長石化、硅化、絹云母化、綠泥石化、方解石化等（陳衍景等，2012）。

五道溝礦床位于東北地區(qū)多寶山-黑河Cu-Mo-Au-Fe-Zn 成礦帶之內(nèi)，該成礦帶以銅、金為主，分布有典型礦床如多寶山銅礦、銅山銅礦、爭光金礦、三礦溝銅鐵礦、永新金礦等，礦床類型以斑巖型和淺成低溫類型為主。五道溝鉬礦的礦化方式、蝕變特征和成礦圍巖年代學(xué)工作展示了獨(dú)立的斑巖鉬成礦系統(tǒng)特征，其深部仍具有較大的找礦潛力。

六、結(jié)論

（1）五道溝鉬金多金屬礦床為疊加型礦床，其中鉬成礦作用發(fā)生于中侏羅世，金成礦作用發(fā)生于白堊紀(jì)，兩者在時空上相互獨(dú)立，彼此間沒有成因關(guān)系。

（2）五道溝礦床在鉬成礦特征上展示為獨(dú)立的斑巖鉬成礦系統(tǒng)，其深部仍有較大的成礦潛力。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜 琦，趙玉明.1988.多寶山斑巖銅礦床[M].北京：地質(zhì)出版社：1-155.

[2] 韓成滿，王長水，李宗民，等.2007.多寶山銅礦潛力資源潛力[M].北京：地質(zhì)出版社：1-68.

[3] 黑龍江省地質(zhì)局.1993.黑龍江省地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社.

[4] 秦克章，汪東波，王之田，孫樞.1999.中國東部銅礦床類型、成礦環(huán)境、成礦集中區(qū)與成礦系統(tǒng)[J].礦床地質(zhì)，18（4）：359-371.

[5] 譚成印，王根厚，李永勝，.2010.黑龍江多寶山成礦區(qū)找礦新進(jìn)展及其地質(zhì)意義. 地質(zhì)通報(bào)（Z1）：436-445.

[6] 王崇，郭繼海，佟匡胤，等.2012.黑龍江省黑河市五道溝普查報(bào)告（內(nèi)部資料）.黑龍礦業(yè)集團(tuán)有限公司.

[7] 宋長春，張寶林等，1995，黑龍江省黑河市五道溝-小黑山地區(qū)金礦找礦遠(yuǎn)景分析.黃金科學(xué)技術(shù)[J]02.14-18.

[8] 閆文強(qiáng)，高樹學(xué)，楊鳳喜等，2008，五道溝金礦床控礦因素及找礦方向.黃金科學(xué)技術(shù)[J]03-43-44.

[9] 郭奎城， 張文龍，楊曉平等.2011，黑河市五道溝地區(qū)早二疊世A型花崗巖成因. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)[J]，04：1077-1083.

[10] 姚志強(qiáng)，張德全，趙玉明.1995.黑龍江省多寶山及其鄰區(qū)尋找大型斑巖銅礦的研究[R].齊齊哈爾：黑龍江省地礦局第三地質(zhì)調(diào)查所：153-251.

作者簡介：佟匡胤（1981-），男，碩士研究生，從事礦產(chǎn)勘查、開發(fā)和管理。