冀西北后沟金矿田脆韧性剪切带年代学新证据:来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的发现

李长民，李拓，邓晋福，苏尚国，刘新秒

(1.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083;2.中国地质大学长城学院，河北保定071000;3.天津大学 化工学院，天津300072;4.天津地质矿产研究所，天津300170)

冀西北后沟金矿田脆韧性剪切带年代学新证据:来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的发现

李长民1，2，李拓3，邓晋福1，苏尚国1，刘新秒4

(1.地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083;2.中国地质大学长城学院，河北保定071000;3.天津大学 化工学院，天津300072;4.天津地质矿产研究所，天津300170)

通过系统的地质学研究，作者在后沟金矿田发现了近NE向的脆韧性剪切带，并对采自石垛口村北糜棱岩化石英正长岩样品中的锆石进行了成因矿物学研究，结果发现了两组锆石。一组为具有振荡环带的岩浆锆石，其LA-ICP-MS锆石 U-Pb加权平均年龄为(383.4±2.8)Ma;另一组为在CL图像上无阴极发光充填在岩浆锆石边缘和粒间的不规则状的热液锆石，其LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(154.4±1.3)Ma。通过对研究区具体情况的综合分析，作者认为前者代表水泉沟岩体东段的侵位年龄，后者代表区内脆韧性剪切带的形成年龄。考虑到东坪金矿田140 Ma的成矿年龄与后沟金矿田154 Ma的脆韧性剪切带的形成年龄相近，作者认为东坪和后沟金矿田可能存在多阶段构造-岩浆活动和热液流体成矿事件，但主要的成矿作用发生在燕山期，并且大多数金矿与燕山期的中酸性小岩体有关。

脆韧性剪切带;锆石U-Pb定年;热液锆石;后沟金矿田;冀西北

0 引 言

华北克拉通北缘是我国一个重要的金矿成矿带，从西向东有大青山、冀西北、赤峰、冀东、辽西、辽东和吉南金矿集中区。在这个成矿带中，冀西北张家口-宣化地区(以下简称张-宣地区)金矿集中区具有十分突出的特点，几乎所有的金矿都产于水泉沟碱性杂岩体的内、外接触带中。张家口市赤城县后沟金矿就产于水泉沟碱性杂岩体东段的内接触带中，是我国一个典型的破碎带钾质蚀变岩型金矿(宋国瑞和赵振华，1996)，金矿床的展布受近NEE-NE向脆韧性剪切带控制，并与叠置于脆韧性剪切带中的钾长石化有关。前人对该矿床的地质与地球化学做了大量的研究工作(向树元等，1992;李瑞，1992;王蓉嵘，1992;宋国瑞和赵振华，1996;徐兴旺等，2001)，但并没有对控制钾质蚀变岩和金矿体的脆韧性剪切带进行高精度的年代学研究。为了获得控制后沟金矿脆韧性剪切带的可靠年龄，作者在石垛口-后沟一带圈定出了脆韧性剪切带的具体位置，并对采自远离后沟金矿的石垛口村北的糜棱岩化石英正长岩样品中的锆石进行了详细研究，结果在多个岩浆锆石碎块的边缘和裂隙中发现了9颗粒度较大的热液锆石，试图用高精度LAICP-MS热液锆石U-Pb法获得剪切带的形成年龄，从而为华北北缘几个大型金矿集中区控矿构造的时代研究提供典型范例。

1 地质概况

冀西北张-宣金矿集中区位于华北克拉通北缘中段的崇礼-赤城深大断裂以南10 km处。以近东西向的崇礼-赤城深大断裂为界，北部为古元古代红旗营子群角闪-绿片岩相变质杂岩(主要为绿泥石英片岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩和黑云斜长片麻岩)，南部为太古宙桑干群角闪-麻粒岩相变质杂岩(主要为二辉麻粒岩、角闪片麻岩、斜长角闪岩夹磁铁石英岩)和中元古代未变质的长城系碎屑岩、碳酸盐岩等沉积岩盖层以及中生代火山岩、火山碎屑岩的分布区域(图1)。

图1 冀西北水泉沟碱性杂岩体及后沟金矿床区域地质图(据宋国瑞和赵振华，1996资料修编)Fig.1 Simplified geological map of the Shuiquangou alkalic complex and Hougou gold deposit，northwestern Hebei province

冀西北金矿集中区的后沟中型金矿和东坪大型金矿产于水泉沟碱性杂岩体的内接触带中。水泉沟碱性杂岩体呈近EW向狭长带状出露。岩体东西长约55 km，南北宽5～8 km，面积约350 km2。岩体的北、南、东部出露有红花梁黑云母花岗岩、上水泉碱长花岗岩和温泉巨斑状花岗岩(宋国瑞和赵振华，1996)，见图1。组成碱性杂岩体的岩石类型有辉石闪长岩、角闪二长岩、角闪正长岩、辉石角闪正长岩、石英二长岩、碱性正长岩、石英正长岩、碱长花岗岩、角闪花岗岩等。其中中细粒正长岩类与中粗粒(辉石)角闪正长岩类为碱性杂岩体的主要岩石类型;碱长花岗岩、角闪花岗岩小岩株仅零星见于杂岩体的中东部。中细粒正长岩中普遍见有霓辉石和黑榴石等典型碱性岩浆矿物，近年来Sr、Nd、Pb、O同位素综合示踪表明，水泉沟碱性杂岩体是由富集的上地幔与下地壳局部熔融物质不均匀混合作用所形成(宋国瑞和赵振华，1996;李长民，1999;包志伟等，2003;江思宏和聂凤军，2003)。

后沟金矿产于水泉沟碱性杂岩体东段的内接触带中。该杂岩体东段主要岩性为中细粒石英正长岩、正长岩，金矿体的主要围岩为中细粒石英正长岩，局部可渐变为中细粒碱长花岗岩，矿床类型属于低硫化物破碎带钾质蚀变岩型。钾质蚀变岩受后沟-石垛口-黄土梁一带的脆韧性剪切带控制，剪切带走向近NEE-NE向，金矿体均分布在钾质蚀变岩中，这些蚀变岩也都含金，二者往往呈渐变过渡关系，矿体的确定主要依据化验结果而定。金属矿物含量较少，主要有黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等;脉石矿物主要由石英、微斜长石和少量钠长石组成;主要金矿物为自然金和碲金矿。该类金矿的重要特点是矿体赋存在破碎带的钾质蚀变岩中，蚀变类型有钾长石化、硅化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化等，以钾长石化为主，石英脉(不超过5 cm厚的石英细脉、透镜体和网脉)较少出现，矿体由近NEE向(倾向344°，倾角 28°～35°)平行排列的钾长石化矿脉群组成，蚀变岩一般厚10～60 m，已经控制含金破碎带的长度约2000 m，金品位2～10 g/t，已探明金矿储量8 t。根据地质体的切割关系、镜下观察和包体测温等资料并参考卢德林等(1993)、宋国瑞和赵振华(1996)的研究成果，作者把后沟金矿的热液活动(均一温度范围150～337℃)划分为5期:(1)钾长石-粗粒黄铁矿-石英脉期;(2)钾长石-石英脉-黄铁矿期;(3)多金属硫化物-钾长石-石英脉期，为金的最主要矿化期，均一温度为244～285℃;(4)灰黑色致密玉髓状硅质脉交代充填期;(5)重晶石-碳酸盐-石英细脉期。其中(4)、(5)两期热液活动极弱。

后沟金矿一个显著的特点是主成矿期肉红色钾长石化特别强烈，表现为钾长石、灰白色致密状石英交代中细粒碎裂状的石英正长岩、糜棱岩化石英正长岩和碱长花岗岩，构成硅钾质蚀变岩。钾质蚀变作用强烈处往往形成钾长石岩包囊或钾长伟晶岩(含一定量的石英)。主成矿期以后的热事件规模都极小，温度很低，为150～185℃或更低。矿体极少被后期断层切割，即使有错断，断距也很小，表明后沟金矿受主成矿期后的构造-热事件干扰很弱。

2 样品制备和测试方法

锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究院完成。锆石中的流体包裹体激光拉曼光谱测试在中国地质科学院地质研究所国土资源部大陆动力学重点实验室进行，测试仪器为英国Renishaw公司生产的LM-1000型显微激光拉曼光谱仪，测试条件是:激光波长为514.5 nm，激光功率25 mW，激光光点直径≤1 μm，扫描时间为 10～60 s，扫描范围 1100～4000 cm-1，分辨率1～2 cm-1。锆石的稀土元素分析在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成，使用仪器为LA-ICP-MS，仪器型号为 Agilent ICP-MS 7500ce。实验条件:激光波长为193 nm，激光束斑直径为32 μm，激光能量密度为15 J/cm2，激光频率为5 Hz，He载气流速为0.75 L/min。元素分析的相对标准偏差(RSD)一般≤10%。

年龄测试在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。利用JEOL 8100电子探针获得锆石的背散射电子图像和阴极发光图像。锆石U-Pb定年所用仪器为带激光剥蚀系统的Agilent 7500a LA-ICP-MS，激光束斑的直径为 32 μm，实验中采用He和Ar气作为剥蚀物质的载气。实验采用标准锆石 GJ-1((608.5 ±0.4)Ma、Th=8 ×10-6、U=330×10-6)作外标进行同位素分馏校正(Simon et al.，2004)，内标为 Mud Tank锆石(735Ma)作精度检测(Black and Gulson，1978)。实验测定标准锆石GJ-1的207Pb/206Pb年龄为(609±10)Ma(1σ)、测定的内标Mud Tank为(730±10)Ma(1σ)。有关锆石定年的详细实验条件、实验步骤和测试过程可参见李长民等(2010a，b)，导出原始的ICP-MS数据为 ASCII格式，然后用 GLITTER(ver.4.4)软件(Ludwig，2001)进行处理，普通 Pb校正使用Andersen(2002)的方法，我们使用 Isoplot 2.49(Ludwig，2001)进行206Pb/238U加权平均年龄计算与谐和曲线图投影。

3 锆石特征和分析结果

在冀西北张家口市赤城县后沟-石垛口一带发育有一条走向55°(近NEE-NE向)，倾向NW，产状为325°∠30°～45°的脆韧性剪切带。剪切带经北沟、后沟、石垛口到黄土梁金矿，长达10 km之多，在后沟-石垛口一带剪切带宽20～60 m左右。为了得到后沟金矿田脆韧性剪切带的形成年龄以及水泉沟碱性杂岩体东段的形成时代，作者采集了远离后沟金矿体的石垛口村北的糜棱岩化石英正长岩样品(样品编号Sdk01，图1)，样重10 kg左右，镜下观察见有长石类矿物的旋转碎斑、石英亚颗粒、拉长的石英、波状消光的石英以及榍石被剪切错断形成书斜构造等现象，表明岩石为糜棱岩化石英正长岩(图2)。我们还在锆石CL图像上发现有些锆石呈暗灰白色、具有振荡环带，属于岩浆锆石;有些锆石呈暗黑色(不具阴极发光)，被剪切错位或破碎成亚颗粒，或呈蚕食状等不规则的外形轮廓充填在较自形的岩浆锆石的边缘或裂隙中(图3a、b、c)，这显然与锆石受到了剪切作用和深源流体的交代改造作用有关，这些不规则状的锆石颗粒为热液锆石(见后述)。为了确定这些不规则状、在CL图像上无阴极发光的锆石是在脆韧性剪切过程中形成的热液锆石，作者还在石垛口村北采集了远离剪切带未变形的石英正长岩样品(样品编号Sdk02，图1)，样重3 kg，其中的锆石在CL图像上呈亮灰白色，具有清晰的振荡环带和较自形的外形轮廓，未见锆石被剪切错断的现象，这些锆石均为岩浆锆石(图3f)，说明Sdk01样品中的不规则状或蚕食状无阴极发光的锆石颗粒是在脆韧性剪切过程中形成的，这些锆石微区的地质年龄可以代表脆韧性剪切带的形成年龄。

图2 糜棱岩化石英正长岩的显微构造照片Fig.2 Microphotographs of microstructure showing the mylonitized quartz syenite

从样品(Sdk01)中挑选锆石颗粒大于100粒，在双目镜下仔细挑选不同形态、大小和颜色不同的锆石19粒，并对这19粒锆石进行了详细的BSE图像(图略)和CL图像研究，代表性锆石CL图像见图3，图上标示了测点的位置、编号和206Pb/238U年龄值。

本次工作对样品Sdk01中的19粒锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定。其中，在CL图像上具有亮灰色-暗灰白色区域的锆石晶型较完好(图3a、b、c中的3-1、4-1和6-1号测点所在的区域)，为年龄较大的一组，元素Th、U的绝对含量较低(部分测试结果见表1)，其中Th含量为2×10-6～213×10-6，平均74×10-6;U含量为29×10-6～733×10-6，平均304.3×10-6，这些测点所在锆石微区在CL图像上一般具有振荡环带构造(图3)，属岩浆成因锆石(Liati et al.，2002;Tomaschek et al.，2003;Li et al.，2006)，其206Pb/238U加权平均年龄为(383.4 ±2.8)Ma(MSWD=0.028，n=14，置信度为95%)，这个年龄指示水泉沟碱性杂岩体东段侵位于晚泥盆世。

充填在岩浆锆石边缘和裂隙中的9颗不规则状锆石，在CL图像上呈暗黑色(无阴极发光)，Th和U含量较岩浆锆石颗粒的明显偏高，并且变化范围很大，为年龄较新的一组锆石，属于热液锆石(详见讨论部分)，如图3a、b、c中的3-2、4-2和6-2号测点所在的区域均为热液锆石。本次实验共对9个测点进行了年龄测定，其中只有2个测点分布在谐和线上，其余7个测点不同程度地沿水平方向偏离谐和线(图4)，这一分布形式在相对年轻锆石中比较常见，其主要原因是由于年轻锆石中的207Pb丰度较低而难以测准，另一方面也可能是与锆石中存在微量普通铅有关。由于年轻锆石定年主要采用精度较高的206Pb/238U年龄，这一沿水平方向的漂移不会对206Pb/238U定年结果产生显著影响(Yuan et al.，2003;邱检生等，2008)。本次所测9个热液锆石点的206Pb/238U年龄变化在153～156 Ma之间，其206Pb/238U加权平均年龄为(154.4±1.3)Ma(MSWD=0.19，置信度95%，图4)，这个年龄记录了岩浆锆石遭受后期剪切作用并被热液流体交代改造的地质年龄，即后沟金矿田脆韧性剪切带的形成年龄为(154.4 ±1.3)Ma。

图3 石垛口村北石英正长岩和糜棱岩化石英正长岩中的锆石CL图像Fig.3 CL images of zircons from the quartz syenite and mylonitized quartz syenite in the north of Shiduokou village，Hougou gold orefield

4 讨论

4.1 水泉沟碱性杂岩体的侵位年龄

图4 石垛口村北糜棱岩化石英正长岩中的锆石U-Pb年龄谐和图解Fig.4 Concordia diagram of zircons from the quartz syenite to the north of Shiduokou village in the Hougou gold orefield，northwestern Hebei province

表1 石垛口村北Sdk01样品LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results for sample Sdk01 from the Hougou gold orefield，northwestern Hebei province

图5 赤城地区脆韧性剪切带构造地质图(据王瑜，1996修编)Fig.5 Simplified geological map of the brittle-ductile shear zones from the Chicheng area，Hebei province(Modified after Wang，1996)

通常，锆石是地球化学性质稳定的副矿物，然而，在有流体活动的情况下，热液流体可以沿着锆石内部的裂隙和晶格缺陷部位对锆石进行不同程度的交代和改造，其结果是可以在锆石的边缘或裂隙部位出现较宽的蚀变边，导致锆石U-Pb系统的重置，而形成新生的热液锆石，这种现象在其它矿物中很少出现(Kroner et al.，1994)。尽管如此，由于锆石本身的稳定性，仍会有保留U-Pb体系的封闭性未被重置的锆石区域，对这些锆石微区进行U-Pb定年仍旧可以得到反映原生锆石形成的地质年龄(Liati et al.，2002;Tomaschek et al.，2003;李长民，2009)。因此，笔者得到的在CL图像上具有明显岩浆振荡环带和亮色CL图像的锆石颗粒属于岩浆残留锆石，其206Pb/238U加权平均年龄为(383.4±2.8)Ma(n=14)，这个年龄代表了U-Pb体系未被重置的岩浆锆石微区的地质年龄。这一年龄虽然与罗镇宽等(2001)获得后沟金矿区正长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄(386±6)Ma有2.6 Ma左右的偏差，但同为晚泥盆世，可以认为它们在误差范围内年龄一致，即水泉沟碱性杂岩体东段石英正长岩侵位年龄为(383.4 ±2.8)Ma。

4.2 热液锆石的判定与脆韧性剪切带的形成年龄

前已述及在后沟-石垛口一带发育有一条走向NEE-NE向的脆韧性剪切带，我们对采自脆韧性剪切带中的样品(Sdk01，见图5)进行了细致的显微镜下研究和锆石阴极发光(CL)图像的研究，结果在样品中多个岩浆锆石碎块的边缘和裂隙中发现了9颗不规则状或蚕食状的热液锆石，获得的年龄几乎一致;而远离脆韧性剪切带样品(Sdk02，见图5)中的锆石为较自形的岩浆锆石，这表明剪切带中不规则状的热液锆石是在剪切带形成过程中产生的热液锆石，其U-Pb加权平均年龄可以代表剪切带的形成年龄。

在地质作用过程中，流体包裹体可作为原始成岩、成矿流体真实情况的记录者。显微激光拉曼光谱是一种最有效的单个包裹体非破坏性测定方法(Burke，2001;Yamamoto et al.，2002)，由扫描各类流体包裹体的拉曼光谱峰值可获得不同流体的组成与性质，从而可以研究锆石的成因及源区信息。作者对含有大量流体包裹体的不规则状、蚕食状晶体外形、年龄新，并且在CL图像上呈暗黑色(无阴极发光)的部分锆石，进行了流体包裹体显微激光Raman探针测试，结果发现在Raman谱图上出现了明显的H2O特征峰(3250～3550 cm-1)，中心特征峰值为3418 cm-1(图6c)，证实新生锆石中的流体包裹体捕获有H2O相，液相成分主要为H2O，从包裹体的存在形式看(图6a、b)，该类流体包裹体具有较规则的椭圆形或纺垂形形状，属原生成因。说明这些不规则状的新生锆石在其生长过程中处于以H2O为主的流体环境，表明这些锆石微区的确属于热液锆石。

图6 石垛口村北糜棱岩化石英碱长正长岩中锆石的代表性流体包裹体的激光拉曼光谱图Fig.6 Laser Raman Spectra of representative fluid inclusions in the hydrothermal zircon from the Hougou gold orefield

由于后沟-石垛口一带的石英正长岩遭受了强烈的糜棱岩化作用和热液-流体的交代改造作用，形成了一些同构造新生矿物组合，如脆韧性剪切带内新形成的绿泥石-绿帘石-绢云母-钠长石化等蚀变组合，说明脆韧性剪切带及金矿化作用发生在绿片岩相(＜450℃)(朱永峰和宋彪，2006)的中低温条件下，并且伴有热液活动。在中低温热液流体作用下，这些被破碎的岩浆锆石颗粒遭受热液流体的交代或改造，使得Th、U等元素在不规则状锆石区域或岩浆锆石边缘极度富集，导致在岩浆锆石的边缘和不规则状锆石区域形成新生锆石域(如图3a、b、c中3-2、4-2和6-2号测点所在的锆石微区)。对CL图像上呈暗黑色(无阴极发光)的不规则状锆石微区进行的微量元素测试表明，这些锆石微区的Th、U含量较岩浆锆石微区的含量明显偏高(表1)，并且变化范围很大，其中Th含量为377×10-6～1032×10-6，平均681.2×10-6;U 含量为 2362×10-6～4836 ×10-6，平均 3241.1 ×10-6，其 Th/U 值范围为0.14～0.25，平均0.25 ＞0.1。特别是同在一颗锆石中的3-2号测点的Th含量是3-1号测点的401倍，U含量的99.8倍;4-2号测点的Th含量是4-1的125.7倍，U含量的91.5倍;6-2号测点的Th含量是6-1的344倍，U含量的109.9倍。这些结果表明在CL图像上呈暗黑色(无阴极发光)的9颗不规则状的年轻锆石微区相对于同一颗锆石中的岩浆锆石微区，具有Th、U元素的巨量富集，暗示这些不规则状的锆石颗粒在形成过程中具有热液流体的介入，导致这些锆石微区U-Pb体系的完全重置。经电子显微镜验证，这些不规则状的新生锆石微区的确富含气液等多相流体包裹体(图6a、b)，并且这些不规则状、蚕食状锆石的稀土元素在(Sm/La)N-La和Ce/Ce*-(Sm/La)N图解中(图7，表2)落在热液锆石的扩展区或附近区域。综合考虑锆石的微形貌、微量元素、流体包裹体和稀土元素特征，我们认为这些新生的锆石颗粒属于热液交代被剪切破碎的岩浆锆石后形成的热液锆石，其形成过程可表述为:在强烈脆韧性剪切作用条件下，来自深源流体和地壳中矿物脱水形成的热液流体相混合，并在糜棱岩化石英正长岩矿物的边缘和裂隙中发生水-岩反应，导致在晶格被扭曲的、错位的或破碎的岩浆锆石的边缘和裂隙中发生热液流体的交代作用，形成新生的热液锆石。因此，这些热液锆石的年龄记录了脆韧性剪切带的形成年龄。本次实验获得9颗热液锆石的LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为(154.4±1.3)Ma，这一年龄与王瑜(1996)测得赤城县城西近EW向的花岗片麻质糜棱岩基质中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄256.6 Ma相距甚远，而与赤城县城东斜长角闪质糜棱岩基质中角闪石的40Ar-39Ar坪年龄(163.23 ±4.09)Ma(王瑜，1996)相近，表明研究区的确存在中晚侏罗世剪切带的构造活动事件，考虑到后沟-石垛口一带154 Ma的脆韧性剪切带的形成年龄与Hart等(2002)在东坪金矿70号脉钾质蚀变岩中获得的蚀变绢云母40Ar-39Ar年龄(153±3)Ma、(152±3)Ma在误差范围内一致，这正好验证了两种不同的测年方法获得的年龄数据都是可信的，也说明东坪、后沟金矿田的确存在154 Ma左右的构造-流体活动事件。

图7 区分岩浆锆石和热液锆石的图解 (底图据Hoskin，2005;Fu et al.，2009)Fig.7 Discrimination plots for magmatic and hydrothermal zircons(After Hoskin，2005;Fu et al.，2009)

作者获得(154.4±1.3)Ma的脆韧性剪切带的形成年龄与刘胤等(2010)用SHRIMP锆石U-Pb法获得的赤城县镇宁堡附近(图1)红墩梁黑云母花岗岩(143.9 ±2.2)Ma、东沟楼黑云母花岗岩(138 ±2.2)Ma以及Miao等(2002)获得的上水泉花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(142.2±1.3)Ma均相近，也与韦忠良等(2008)用锆石LA-ICP-MS U-Pb法对张家口地区的张家口组火山岩测得的年龄(143.0±3.7)～(136.1±1.4)Ma相近，这些高精度的年龄数据表明张-宣地区的确存在144～136 Ma的岩浆活动(侵入和喷发)事件。另外，作者获得的(154.4±1.3)Ma的脆韧性剪切带的形成年龄与相邻的东坪金矿140 Ma的成矿年龄(李长民等，2010a，b)相近，说明张-宣地区脆韧性剪切带形成在先，而成岩、成矿作用发生在后。脆韧性剪切带约束着区内岩浆活动，而脆韧性剪切带和岩浆活动又联合制约着金矿成矿作用。脆韧性剪切带先于岩浆活动近10 Ma，而岩浆活动的下限又先于金矿成矿作用近4 Ma，金矿的成矿事件介于岩浆活动事件(144～136 Ma)之间。这正好从年代学方面提供了华北北缘张-宣地区金矿成矿作用与燕山期构造-岩浆-流体活动事件具有密切成因联系的证据。

4.3 后沟金矿田脆韧性剪切带中锆石U-Pb年代学新证据及其地质意义

长期以来，断层、剪切带的形成年龄很难限定，多用40Ar-39Ar法。尽管近几年国内有少量用热液锆石U-Pb法限定剪切带年龄的论文，但或者由于论文中提供的阴极发光照片看不出热液锆石的结构特点，或者由于热液锆石的颗粒太小，或者由于热液锆石的数量太少等原因，所给出的剪切带形成年龄都不能令人信服。本次研究，作者提供了用热液锆石U-Pb法限定脆韧性剪切带年龄的典型范例。另外，154.4 Ma脆韧性剪切带的确定，证明 Hart等(2002)利用蚀变绢云母40Ar-39Ar法确定的东坪金矿约153 Ma的成矿年龄应为剪切带的形成年龄。结合作者用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法获得的东坪金矿140 Ma左右的热液锆石的年龄与154.4 Ma的脆韧性剪切带的年龄相近，可以得出东坪、后沟金矿具有晚侏罗世-早白垩世多阶段成矿的特点，从而否定了前人认为东坪、后沟金矿属于海西期成矿的观点。

不少人认为，热液锆石是厘定热液活动时代的有效方法，但很少有人找到粒度较大的热液锆石。本次实验从糜棱岩化石英正长岩样品中岩浆锆石的粒间和边缘找到了9颗粒度较大的热液锆石，采用LA-ICP-MS锆石U-Pb法获得了154.4 Ma的可靠年龄，而且找到了一种用锆石微形貌、阴极发光、激光拉曼光谱和稀土元素等手段判定热液锆石的方法，以及用热液锆石U-Pb法厘定脆韧性剪切带形成年龄的新路线。正如人们可以对矿脉中蚀变绢云母通过40Ar-39Ar法获得剪切带和成矿年龄一样，对剪切带中的蚀变锆石(由热液流体交代或改造形成的热液锆石)采用锆石U-Pb法定年也可以获得脆韧性剪切带的形成年龄。因此，采用热液锆石LA-ICPMS U-Pb法获得脆韧性剪切带的形成年龄具有重要的理论和实际意义，它拓展了厘定脆韧性剪切带形成年龄的新途径，是一种精确可靠的定年方法。

5 结 论

(1)脆韧性剪切带中的热液锆石具有如下特征:①多呈不规则状充填在残留的岩浆锆石的边缘或裂隙中;②在CL图像上为暗黑色(无阴极发光);③具有较岩浆锆石高许多倍的Th、U、REE等元素含量;④在电子显微镜下可见原生气液流体包裹体;⑤在锆石的(Sm/La)N-La和Ce/Ce*-(Sm/La)N图解中多数点落入热液锆石的扩展区或边缘;⑥在同一样品中，一般岩浆锆石的年龄老，热液锆石的年龄新。

(2)作者发现充填在岩浆锆石的边缘和裂隙中的9颗不规则状锆石，在CL图像上无阴极发光，获得的锆石U-Pb年龄几乎一致，而远离剪切带样品(Sdk02)中的锆石为自形的岩浆锆石，没有剪切破碎现象，说明9颗不规则状锆石是在剪切带形成过程中产生的热液锆石，其U-Pb加权平均年龄可以代表脆韧性剪切带的形成年龄。

(3)本次实验获得后沟金矿附近脆韧性剪切带的形成年龄为(154.4±1.3)Ma，这一年龄与作者获得的东坪金矿脉的年龄(140 Ma)相近，表明东坪、后沟一带金矿不是原来认为的海西期成矿，而是晚侏罗世-早白垩世构造-岩浆-流体多阶段活动成矿的产物。

致谢:野外工作得到了后沟金矿提供的诸多帮助，南京大学地球科学与工程学院陈立辉老师用他的973项目(2006CB403508)为作者提供了锆石测年经费，他的学生胡森林硕士协助进行了锆石样品的年龄测定工作，肖庆辉教授、李惠民研究员对本文写作提供了有益的学术指导，评审专家和责任编辑提出了十分中肯的修改意见，笔者在此一并表示感谢!

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age of the Brittle-Ductile Shear Zones in Hougou Gold Orefield，Northwestern Hebei Province

LI Changmin1，2，LI Tuo3，DENG Jinfu1，SU Shangguo1and LIU Xinmiao4
(1.State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources;School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China;2.Great Wall College，China University of Geosciences，Baoding071000，Hebei，China;3.School of Chemical and Engineering，Tianjin University，Tianjin300072，China;4.Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources，Tianjin300170，China)

Synthetic study shows that there are near NE brittle-ductile shear zones in the Hougou gold deposit.In order to study its forming age，the authors made a mineralogical and U-Pb geochronologic study on the zircons from the mylonitized quartz syenite located to the north of the Shiduokou village in the shear zones.Two types of zircons，magmatic and hydrothermal origin are recognized.The magmatic zircons are characterized by euhedral-subhedral with clear magmatic oscillatory zones on cathodeluminescence(CL)images.Their U-Pb results gave a weighted mean206Pb/238U age of(383.4 ±2.8)Ma.The hydrothermal zircons are mainly irregular form and fill in the rim or interior of the magmatic zircons，dark-gray(non-luminescent)on the CL images.Their LA-ICP-MS zircon U-Pb age is(154.4 ±1.3)Ma，which indicates a Late Jurassic tectonic event.Combining with the geological facts，the authors suggest that the former age indicates intrusive time of the eastern part of the Shuiquangou alkaline complex，and the latter implies the age of the NE direction brittle-ductile shear zones.Considering the time gap of the ore forming age(140 Ma)of the Dongping gold deposit and the brittle-ductile shear zones age(154 Ma)，the authors propose that there are multistage structural-magmatic activities and hudrothermal ore-forming events in the Dongping and Hougou deposit fields，and the main mineralization stage of Au deposits is the Yanshanian peroid.Aand the gold deposits formation is mostly related to the magmatic activities of the intermediates acid small rock bodies in the Yanshanian period.

brittle-ductile shear zone;zircon U-Pb dating;hydrothermal zircon;Hougou gold deposit;northwestern Hebei province

P597;P54

A

1001-1552(2012)02-0157-011

2011-11-24;改回日期:2012-02-22

项目资助:973项目(2006CB403508)、国土资源部计划项目(1212010711814)和国家自然科学基金重点项目(40234048)联合资助。

李长民(1962-)，男，博士，岩石学专业。Email:lchangmin62@yahoo.com.cn

刘新秒，Email:qhwjyjjz@163.com