内蒙古阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩年代学、地球化学特征及成矿潜力

鲁艳明, 专少鹏, 所承逊, 殷 敏

(河北省区域地质矿产调查研究所, 河北 廊坊 065000)

内蒙古阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩年代学、地球化学特征及成矿潜力

鲁艳明, 专少鹏, 所承逊, 殷 敏

(河北省区域地质矿产调查研究所, 河北 廊坊 065000)

阿鲁科尔沁地区位于兴蒙造山带东段，中生代岩浆岩分布广泛。对该地区晚侏罗世侵入岩进行了年代学、岩石地球化学及其成矿潜力研究。阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩主要由石英二长闪长岩、石英二长岩、黑云母花岗闪长岩组成，主岩体黑云母花岗闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(143.79±0.84) Ma(MSWD=3.3)，属晚侏罗世，在区域Mo-Au-Cu成矿峰期内。岩体属准铝质高钾钙碱性-钾玄岩系列，相对富碱，稀土元素总量较低，轻重稀土分馏明显，具有中等Eu负异常，富集强不相容元素Rb、Th、U、LREE，亏损高场强元素P、Ti、Y及HREE，相对亏损Nb和Ta，相对亏损大离子亲石元素Ba，属I型花岗岩。岩体主体来源于壳源基性岩组分的部分熔融，形成于晚侏罗世的后碰撞伸展环境，为有利成矿构造演化阶段。K/Rb和Rb/Sr比值较小，DI值较大，SI值较小，Fe2O3/FeO比值较大，属中等-强演化中等分异程度的氧化型或磁铁矿系列花岗岩，地球化学含矿性参数显示其Cu、Au、Mo金属成矿潜力依次降低，与研究区已发现的矿化特征相一致。

阿鲁科尔沁；晚侏罗世；I型花岗岩；后碰撞伸展；成矿潜力

0 引 言

阿鲁科尔沁地区位于内蒙古赤峰市东北部，构造位置上属于兴蒙造山带(中亚造山带东段)东段、西伯利亚板块与中朝板块拼合部位，经历了复杂的构造演化史。前中生代时期，西伯利亚板块和中朝板块经历了长期、多阶段的俯冲碰撞，并最终于二叠纪末—早三叠世沿西拉木伦缝合带发生拼合[1-6]。此后，该区进入碰撞后地壳演化阶段，并逐渐向滨太平洋构造域发展过渡。在晚侏罗世—早白垩世区域应力场由挤压转变为伸展环境[7-9]，并伴随大规模的火山喷发和岩浆侵入活动。

大兴安岭地区中生代花岗岩分布规模巨大，对于该期花岗岩的成因和构造背景仍有很多不同的认识，如李锦轶等[10]认为是由伸展背景下软流圈地幔上涌导致地壳重熔形成花岗质岩浆，林强等[11]认为高锶花岗岩起源于相对亏损的幔源岩浆的分异作用，低锶花岗岩起源于富集型幔源基性岩石的部分熔融，而对其形成的地球动力学背景亦有地幔柱模型[12]、板内伸展造山模型[13]、蒙古—鄂霍茨克洋闭合后后碰撞伸展模型[14]、古太平洋板块俯冲模型[15]以及晚中生代太平洋板块板片俯冲模型[16]等不同认识。

大兴安岭火山岩浆构造带是东北亚大陆最重要的多金属、贵金属、稀有金属成矿域之一。研究区位于突泉—林西华力西期、燕山期铁(锡)、铜、铅、锌、银、铌(钽)三级成矿带，莲花山—大井子铜、银、铅、锌四级成矿带的中南段，敖尔盖—大井子铜、银、铅、锌五级成矿带的中段南侧。区域上有巴林左旗浩布高多金属矿、收发地铅锌矿、哈拉白旗铜铅锌多金属矿、榆树林银铜铅锌矿、白音诺尔铅锌矿、阿鲁科尔沁旗潘家段铅锌矿、阿根他拉铜铁矿、龙头山铅锌矿、特尼格尔图铅锌矿及巴林右旗敖尔盖铜矿、大井子铜银矿等铜铅锌银铁多金属矿床。大井子—敖尔盖—双胜镇铜、银、铅、锌成矿带以中生代断陷区局部隆起区成矿为特征，有大井子锡铜多金属矿、敖尔盖铜多金属矿等典型矿床分布其中。研究区处于查干沐伦深大断裂以北、大兴安岭中南段南坡，为非常有利的成矿构造部位。前人研究表明，众多金属矿床是由燕山期区域应力背景由挤压转变为伸展过程中大规模岩浆活动所伴随的热液活动所形成的[17]。

本文依托内蒙古阿鲁科尔沁旗等四幅1∶50 000矿产地质调查，对阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩地球化学特征进行了研究，探讨其岩石成因、构造环境及其成矿潜力，以期为区域花岗岩研究和矿产勘查工作提供依据。

1 地质背景

阿鲁科尔沁地区构造上位于乌兰浩特—林西晚古生代东西向裂谷带东部，同时受到中生代太平洋板块向中朝板块—西伯利亚板块俯冲所形成的北东—北北东向的大兴安岭—太行山中生代构造岩浆岩带的叠加，形成北西向—北东向棱形断裂复合带。区域上出露的地层主要为二叠系和侏罗系的火山岩及砂质沉积岩，侵入岩以中生代中酸性侵入岩最为发育(图1)。

研究区内出露的地层主要由上古生界石炭系、二叠系，中生界侏罗系、白垩系，新生界组成，其中以中生界侏罗系火山岩地层占主体。上石炭统阿木山组(C2a)零星出露，为一套碳酸盐岩沉积。中—下二叠统大石寨组(P1-2d)岩性组合为中酸性火山岩夹变质碎屑岩，受低绿片岩相区域变质作用，与上覆地层角度不整合或断层接触；上二叠统林西组(P3l)为一套碎屑岩夹中性沉火山碎屑岩组合，形成于陆相河流-湖泊环境。中侏罗统新民组(J2x)为一套陆相火山-沉积含煤建造；晚侏罗世，火山活动极为强烈，可划分出3个火山喷发旋回，形成一套陆相火山-沉积建造，包括满克头鄂博组(J3m)、玛尼吐组(J3mn)、白音高老组(J3b)等。下白垩统梅勒图组(K1m)由中基性火山熔岩组成。

图1 内蒙古阿鲁科尔沁地区大地构造位置图(a)及区域地质简图(b)Fig.1 The tectonic location (a) and simplified geological map (b) of Ar Horqin Banner, Inner Mongolia1.第四系；2.白音高老组；3.满克头鄂博组；4.玛尼吐组；5.新民组；6.大石寨组；7.早白垩世侵入岩；8.晚侏罗世侵入岩；9.地质界线； 10.板块缝合带；11.二级构造单元分界断裂；12.三级与四级构造单元分界断裂；13.索伦—西乌旗晚古生代增生陆缘；14.艾力格庙—锡林浩特地块；15.乌兰浩特—林西晚古生代裂谷带；16.镶黄旗—赤峰火山型被动陆缘；17.阴山隆起带；18.大兴安岭—太行山中生代岩浆岩带主脊；19.国界线；20.中新生代盆地界线；21.采样点；22.锆石测年采样点及年龄；23.主要铜矿化点及编号(1.西新井北西，2.北井村西，3.姜家湾北西)

侵入岩分布广泛，但规模不大，形成时代可分为早二叠世、晚侏罗世和早白垩世。早二叠世侵入岩分布极少，岩性主要为辉绿岩；晚侏罗世侵入岩分布较广泛，岩石类型包括中粒石英二长闪长岩、细粒石英二长岩、中粒黑云母花岗闪长岩等；早白垩世侵入岩分布广泛但规模不大，主要岩石类型包括中细粒花岗闪长岩、细粒二长花岗岩、中粒二长花岗岩和花岗斑岩。

断裂构造比较发育，以北东向、北西向、近东西向为主。一般长数千米至数十千米，规模小者数千米至几百米，主要形成于古生代、中生代。规模较大的区域性北东向、北北东向深断裂具有多期活动特点，对区内中生代岩浆活动起控制作用。

研究区内目前共发现有色金属Cu(Ag、Mo)、Ag、Zn、Pb、Au等矿(化)点21处，黑色金属铁矿化点6处。

2 岩石学特征

区内晚侏罗世侵入岩可以划分出3种岩石类型，即中粒石英二长闪长岩、细粒石英二长岩、中粒黑云母花岗闪长岩，其岩石学特征如下(图2)。

图2 阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩岩相学特征Fig.2 Microphotographs of the Late Jurassic intrusive rocks in the Ar Horqin Banner areaa.细中粒石英二长闪长岩，斜长石为中粒半自形条板状，钾长石呈细粒半自形-它形填隙于斜长石间，它形石英填隙于长石间，辉石多被角闪石和黑云母交代(+)；b.细粒石英二长岩，斜长石呈半自形板状，发育环带，钾长石呈细粒半自形-它形，少与石英呈文象连晶，石英呈细粒它形填隙分布，辉石被角闪石交代呈假象(+)；c.(细)中粒黑云母花岗闪长岩，斜长石呈中粒半自形板状，发育环带，石英和钾长石均呈细粒它形填隙分布，黑云母呈细粒片状星散分布(+)

中粒石英二长闪长岩呈岩株状产出，侵入中—下二叠统大石寨组，被上侏罗统满克头鄂博组角度不整合覆盖。岩石深灰色，中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石(50%)、碱性长石(正长石，15%)、石英(15%)、角闪石(18%)。细粒石英二长岩呈岩株状产出，侵入上二叠统林西组，可见其呈脉状侵入石英二长闪长岩中。岩石肉红色，细粒结构，文象结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石(40%)、斜长石(40%)、石英(15%)，暗色矿物约5%。中粒黑云母花岗闪长岩侵入林西组，被满克头鄂博组角度不整合覆盖，有时可见花岗闪长岩呈脉状侵入石英二长岩和石英二长闪长岩中。岩石灰色，中粒花岗结构，块状构造，由斜长石(50%)、碱性长石(正条纹长石，10%)、石英(15%)、角闪石(15%)和黑云母(10%)组成。

依据上述侵入岩地质及岩石学特征，将本区早白垩世侵入岩划分为3个侵入期次，由老到新依次为中粒石英二长闪长岩、细粒石英二长岩、中粒黑云母花岗闪长岩。

3 锆石U-Pb年代学特征

图3 阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩中黑云母花岗闪长岩样品锆石U-Pb年龄分析点及锆石CL图像Fig.3 U-Pb dating analytical points and zircon CL images of biotite granodiorite of late Jurassic intrusive rocks of the Ar Horqin Banner area

本次工作采集中粒黑云母花岗闪长岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试。挑选新鲜样品粉碎至80目，在双目镜下挑纯后制靶，经过锆石图像学工作(包括反射光、透射光及阴极发光图像)，选择晶形良好、环带发育的岩浆锆石以及其中无裂纹、无包裹体的部位，用激光消融电感耦合等离子质谱分析技术(LA-ICP-MS)，测试其U、Th、Pb同位素比值。测试工作在天津地质矿产研究所同位素实验室完成，使用的仪器为UP193-FX ArF准分子激光器连接Neptune ICP-MS，分析束斑为35 μm，激光频率为8～10 Hz。

样品中所测锆石为无色透明或浅黄色，大部分锆石结晶较好，呈长柱状晶形。在阴极发光(CL)图像上(图3)，锆石具明显的内部结构和典型的韵律震荡环带结构，为典型的岩浆结晶锆石，且没有发生显著的Pb丢失。

对样品中典型岩浆锆石进行了测试(图3)，17个分析点的加权平均值较为集中，为(143.79±0.84) Ma(MSWD=3.3)，属晚侏罗世，代表岩体结晶年龄。锆石U-Pb同位素测年分析结果见表1，谐和曲线和加权平均年龄见图4。

4 地球化学特征

4.1 主量元素特征

样品主微量元素分析结果及特征参数见表2，各类岩性地球化学特征如下。

表1 阿鲁科尔沁地区黑云母花岗闪长岩锆石U-Pb同位素测试数据

图4 阿鲁科尔沁地区黑云母花岗闪长岩锆石U-Pb谐和图(a)及加权平均年龄(b)Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircons (a) and weighted average ages (b) from biotite granodiorite in the Ar Horqin Banner area

石英二长闪长岩中的SiO2含量介于61.55%～61.92%之间，总体上具有富铝(Al2O3含量为15.53%～15.57%)、富钠(Na2O含量为3.72%～3.77%)、高镁(MgO含量为3.03%～3.17%)的特征。里特曼指数σ=1.77～2.27，为钙碱性系列，在SiO2-K2O图解(图5b)中，样品落入高钾钙碱性区域和中—高钾钙碱性区域边界附近。在A/CNK-A/NK图解(图5a)上，样品显示为准铝质。分异指数DI=62.5～63.16，固结指数SI=20.39～21.13，反映岩浆分异程度较低。

石英二长岩中的SiO2含量为68.63%，总体上具有相对富硅、富碱且相对富钾(K2O+Na2O含量为8.8%，K2O含量为5.08%)、低镁(MgO含量为1.2%)的特征。里特曼指数σ=3，在SiO2-K2O图解(图5b)中，落于靠近高钾钙碱性区域边界的钾玄岩系列区域。在A/CNK-A/NK图解(图5a)上，样品显示为准铝质。分异指数DI=83.97，固结指数SI=9.25，反映岩浆分异程度中等。

黑云母花岗闪长岩中的SiO2含量为68.96%，总体上具有相对富硅、富碱且相对富钠(K2O+Na2O含量为7.38%，Na2O含量为4%)、低镁(MgO含量为1.19%)的特征。里特曼指数σ=2.08，在SiO2-K2O图解(图5b)中，落于高钾钙碱性系列区域。在A/CNK-A/NK图解(图5a)上，样品显示为准铝质。分异指数DI=80.17，固结指数SI=10.22，反映岩浆分异程度中等。

不同岩性单元的主要氧化物之间，其含量呈现明显的相关性。主要表现为，氧化物Al2O3、FeOt、MgO、CaO和TiO2、P2O5均与SiO2呈良好的负相关趋势，总体上显出I型花岗岩的特征。其良好的相关性暗示岩石可能为同源岩浆通过铁镁矿物、斜长石和磷灰石等矿物分离结晶作用分异演化的结果，也可能是由地壳混染、岩浆混合作用产生[18]。

4.2 稀土元素特征

阿鲁科尔沁地区晚侏罗世各侵入岩体样品的稀土元素总量(REE)变化不大，为152.48×10-6～169.51×10-6，平均值为159.65×10-6，低于世界花岗岩的平均值(∑REE=254.3×10-6[22])，LREE/HREE值变化在8.25～10.18之间，(La/Yb)N值为7.26～10.11，变化不大，在球粒陨石标准化的稀土元素配分模式图上(图6a)，总体表现为右倾型曲线，显示轻重稀土分馏明显、轻稀土元素富集的特征。(La/Sm)N值为3.62～4.39，(Gd/Lu)N值为0.76～1.47，轻稀土较重稀土内部分馏程度更强烈，这与传统的地壳重熔型或地幔型花岗岩的稀土元素构成均有所不同[23]。各样品均表现出中等程度Eu负异常，δEu值为0.49～0.70，低于地壳平均组分的δEu值(0.96)[24-25]，反映岩石在形成过程中源区有斜长石的残留或在后期发生了斜长石的分离结晶。

表2 阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩主量元素(%)、稀土元素和微量元素(10-6)及含量参数

Table 2 Major elements(%), REEs, trace elements(10-6) compositions and geochemical parameters of Late Jurassic intrusive rocks of the Ar Horqin Banner area

岩石类型样品号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5烧失量总量石英二长闪长岩P17YQ161．550．8415．531．664．170．103．174．853．772．780．201．2399．85P24YQ261．920．7515．571．963．470．153．034．343．722．160．191．6098．86石英二长岩P24YQ168．630．5114．311．581．410．061．202．243．725．080．160．9699．85黑云母花岗闪长岩P4YQ268．960．4314．661．731．390．061．192．604003．380．160．8699．43岩石类型样品号DISIA/NKA/CNKσ43A/MFC/MFMg#Fe2O3/FeOTZr石英二长闪长岩P17YQ162．5020．391．650．8612．270．970．55360．40794P24YQ263．1621．131．800．9521．771．030．52360．56758石英二长岩P24YQ183．979．251．210．9123002．030．58301．12850黑云母花岗闪长岩P4YQ280．1710．221．400．9802．082．040．66291．24801岩石类型样品号RbSrBaNbTaZrHfThUKTiPCo石英二长闪长岩P17YQ189．3775．6620．011．481．16140．17．4112．411．97230865031889．020．6P24YQ2114．4816．0600．010．571．0083．04．1510．032．05262244509818．023．8石英二长岩P24YQ1258．0440．2655．017．422．09219．96．7828．956．36421963076714．07．2黑云母花岗闪长岩P4YQ2113．3247．0618．110．400．79123．21．4014．701．56129482601704．96．5岩石类型样品号石英钙长石钠长石正长石刚玉透辉石紫苏辉石钛铁矿磁铁矿磷灰石石英二长闪长岩P17YQ113．4917．4832．3516．6604．5610．941．622．440．47P24YQ217．6819．9532．3613．1200．7411．301．462．920．45石英二长岩P24YQ121．787．4331．8330．3602．213．000．982．040．37黑云母花岗闪长岩P4YQ225．5412．0334．3620．270．0804．570．831．950．38岩石类型样品号LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYb石英二长闪长岩P17YQ131．5860．897．6329．45．321．184．730．754．10．812．480．42．79P24YQ233．8167．448．7633．276．031．295．460．874．540．952．810．473．34石英二长岩P24YQ134．4567．548．2227．965．070．794．610．723．840．882．650．463．38黑云母花岗闪长岩P4YQ232．1467．827．8327．784．910．923．920．643．580．712．080．352．28岩石类型样品号LuYREELREE/HREE(La/Yb)N(La/Sm)N(Gd/Lu)NδEuδCeK/RbRb/Sr石英二长闪长岩P17YQ10．4222．32152．488．258．123．831．390．700．932580．12P24YQ20．4724．54169．517．967．263．621．440．670．941570．14石英二长岩P24YQ10．7524．36161．328．337．314．390．760．490．951630．59黑云母花岗闪长岩P4YQ20．3321．77155．2910．1810．114．231．470．621．022480．46

注：铝饱和指数A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(mol)；A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O)(mol)；里特曼指数σ43=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)(%)；分异指数DI=Qz+Or+Ab+Ne+Lc+Kp(CIPW标准矿物含量)；固结指数(SI)=100×MgO/(MgO+FeO+Fe2O3+Na2O+K2O)(%)；A/MF=Al2O3/(TFeO+MgO)(mol)；C/MF=CaO/(TFeO+MgO)(mol)；Mg#=100×MgO/(MgO+TFeO)(mol)；TZr(℃)=12900/[2.95+0.85M+ln(496000/Zr熔体)]-273.15，其中M=(Na+K+2Ca)/(Al×Si)(mol)。

图5 晚侏罗世侵入岩A/NK-A/CNK图解(a)(底图据Maniar等[19], 1989)和侵入岩SiO2-K2O图解(b)(底图据Rickwood[20], 1989)Fig.5 A/NK-A/CNK(a) and SiO2-K2O (b) diagrams of Late Jurassic intrusive rocks of the Ar Horqin Banner area

图6 晚侏罗世侵入岩的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b) (标准化数值据Sun等[21], 1989)Fig.6 Chondrite-normalized rare earth element patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns(b) of Late Jurassic intrusive rocks (Normalized data after Sun et al.[21]，1989)

4.3 微量元素特征

在微量元素蛛网图(图6b)中，阿鲁科尔沁地区晚侏罗世各侵入岩体样品的微量元素总体显示较为一致的分布型式，微量元素总量差别不大。富集强不相容元素Rb、Th、U、LREE，亏损高场强元素Ti、P、Y及HREE，相对亏损Nb和Ta，相对亏损大离子亲石元素Ba，为Ⅰ型花岗岩或壳源型花岗岩特征[26]。其中大离子亲石元素Rb的强烈富集暗示花岗岩浆可能发生了分异，P、Ti的亏损表明磷灰石和钛铁矿可能已发生明显的分离结晶或源区存在寄主矿物的残留[27]。

5 岩石成因与构造环境分析

5.1 岩石成因

对于花岗岩的成因类型，目前最为普遍接受的划分方案是I型、S型、M型和A型，自然界中真正由地幔岩浆衍生的M型花岗岩极少[28]，因此主要为I型、S型和A型。对于这3种类型花岗岩的判定，不同学者从不同角度提出过多种判别标准，如在矿物组成上角闪石、堇青石和碱性铁镁矿物的出现被认为分别是判断I型、S型和A型花岗岩最为重要且有效的标志[18]，同时，一系列地球化学图解在判别这3类花岗岩中也得到广泛运用。

阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩具有准铝质特征，A/NKC值均小于1，CIPW标准矿物计算结果中未出现刚玉分子或含量很少，矿物组合中未见白云母、堇青石和石榴石等富铝矿物出现，不同于S型花岗岩的强过铝特征[29]；岩体中P2O5含量普遍较低，一般低于0.20%，且具有随分异作用增强而降低的变异趋势，亦与S型花岗岩的演化特点明显不同，因此可排除岩体属于S型花岗岩的可能。

图7 晚侏罗世侵入岩(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO判别图解(a，据Whalen等[35], 1987)和A/MF-C/MF判别图解(b,据Alther等[36], 2000)

阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩具有一系列明显不同于A型花岗岩的化学组成特征，主要表现在：(1)Zr、Nb、Ce、Yb等高场强元素含量较低，Zr+Nb+Ce+Y变化于185.55×10-6～329.22×10-6，低于A型花岗岩下限值(350×10-6[30])，在(Zr+Nb+Ce+Y)-(K2O+Na2O)/CaO判别图解中，均落入未分异的花岗岩区 (图7a)；(2)Na2O/K2O值在0.73～1.72，多显示富Na的特征，显示出I型花岗岩的特征；(3)岩体的碱铝指数(AKI值)变化于0.56～0.83，低于A型花岗岩的平均值(0.95[30])；(4)在微量元素蛛网图中，晚侏罗世侵入岩的微量元素分布较为一致，都表现出富集Th、U、La、Hf，而亏损Ba、P、Ti，显示I型花岗岩的岩石地球化学特征[29]。

在A/MF-C/MF图解(图7b)中，样品均落入基性岩的部分熔融区域。大陆弧背景下造山花岗岩均具有Sr、P、Ti等元素的亏损，而Nb的相对亏损更能反映花岗岩具有大陆壳的特征[23]。晚侏罗世侵入岩Rb/Nb比值为7.78～10.89，高于地壳平均值(5.36)，表明它们主要为壳源组分熔融形成的。综上所述，阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩为壳源基性岩组分部分熔融形成。

5.2 构造环境分析

研究区地壳演化可分为前中生代变质海相火山-沉积岩基底、中生代早—中期陆相火山岩盖层和中生代晚期—新生代伸展构造3个阶段[31]。中生代之前，西伯利亚板块和中朝板块经过多期次的俯冲碰撞，最终在二叠纪末拼合为统一整体，此后，区域上进入碰撞后地壳演化阶段。中国东北地区晚侏罗世—早白垩世岩浆岩主要分布于大兴安岭地区，包括I型和A型花岗岩(140～110 Ma)，高钾钙碱性-偏碱性中基性岩为主的火山岩(145～138 Ma)，南段伴有同期A型流纹岩[32-33]，与研究区岩石类型和定年结果显示一致。

自中生代早期，区域上开始受到太平洋板块俯冲的影响，中侏罗世时期，区内转变为环太平洋主动陆缘[34]；在晚侏罗世至早白垩世期间，区域应力状态由挤压转变为伸展，并导致了大量的岩浆侵入和火山喷发，而对于该次地壳伸展的构造背景，目前来看认识并不统一，可能的几种认识包括古亚洲洋最后消亡后的后造山环境、古太平洋板块俯冲方向的改变、蒙古—鄂霍茨克洋闭合后的碰撞伸展环境[37]。近期东北地区大量不同成因类型花岗岩和火山岩的时空分布研究显示，于165～140 Ma期间松辽盆地及其以东地区存在岩浆活动间歇期，且岩浆活动具向南东迁移趋势[38-39]，指示松辽盆地以西地区岩浆活动可能与古太平洋板块俯冲无关[32]，可能蒙古—鄂霍次克构造体系影响的空间范围主要在松辽盆地以西和华北地块北缘，环太平洋构造体系主要影响松辽盆地及其以东地区[33]。

图8 晚侏罗世侵入岩形成构造环境判别(底图据Pearce[42], 1984)Fig.8 Diagrams for discrimination of tectonic environment of Late Jurassic intrusive rocksWPG.板内花岗岩；ORG.洋中脊花岗岩；VAG.火山弧花岗岩；syn-COLG.同碰撞花岗岩；Post-COLG.后碰撞花岗岩

在微量元素构造环境判别图上(图8)，阿鲁科尔沁地区晚侏罗世侵入岩样品点多落入后碰撞和火山弧环境，形成这一特征可能是由于后碰撞花岗岩类源区受早期洋/陆壳俯冲阶段形成的地壳物质所影响，使其地球化学特征表现类似弧岩浆岩富集LILS和LREE、亏损HFSE等特征，即可能是继承了岩浆源区的部分性质；且与大兴安岭三叠纪的同造山花岗岩相比[10]，明显出现向后碰撞和板内区域偏移的趋势。同时，本文确定的晚侏罗世侵入岩具有高钾钙碱性特征，一般而言，高钾钙碱性系列花岗质岩浆产生在陆弧环境或后碰撞环境[40]。结合区域后造山伸展背景[41]，该时期阿鲁科尔沁地区为后碰撞伸展环境。

6 岩体成矿潜力评价

6.1 与晚侏罗世侵入岩有关的金属矿化特征

研究区已发现铜矿(化)点数量最多，达18个，另有1个铜钼矿点，最主要的铜矿化含矿层位为中—下二叠统大石寨组一段地层，以其具深源特征中基性火山岩围岩的矿化蚀变体含铜最为丰富；其余以燕山中晚期侵入体内最多，主要分布于晚侏罗世中粒黑云母花岗闪长岩、潜流纹岩及早白垩世花岗斑岩中；部分矿化见于晚二叠世潜石英粗安岩及中侏罗统新民组内。小规模的北西向断裂构造对铜矿化具有主要控制意义，并以多组裂隙交汇部位成矿最佳。本区铜矿化最主要成因类型为岩浆热液型，包括个别矽卡岩型和斑岩型。如北井、西新井铜银矿点，好来宝山农场北东铜钼矿点。金银等贵金属矿化点较少，金矿化点仅在古井子村西见有1处，其围岩为上侏罗统满克头鄂博组一段流纹质角砾凝灰岩与晚侏罗世中粒石英二长闪长岩接触部位，两侧见有北东向断裂，矿化蚀变发生于北东向构造破碎带内，成因类型为热液型。

研究区主要铜多金属和金矿化点多与晚侏罗世岩浆活动关系密切，主要矿化点外围均有岩体侵入，与侵入体一同分布的大石寨组一段是重要成矿层位，黑云母花岗闪长岩内部的构造破碎带、石英岩脉等也是赋矿的重要部位；金矿化位于上侏罗统火山岩与晚侏罗世石英二长闪长岩接触带附近，并见正长岩脉及闪长岩脉侵入。如索贝山一带的铜矿化点位于中粒黑云母花岗闪长岩内；西北部西新井铜矿点、北井铜矿点、张家店村南铜矿化点均有晚侏罗世正长花岗岩侵入；古井子金矿化点、白音沟—陈家沟一带铜矿化点则与中粒石英二长闪长岩密切相关。

晚侏罗世侵入岩土壤地球化学分析Cd、Mn、Cu、Mo、Pb、W元素富集系数在0.80～0.88之间，富集与贫化机制不明显，趋于背景值；其余元素富集系数为0.46～0.77，趋于分散状态。Bi、Cu元素变异系数为5.30和1.39，属强不均匀分异；As、W、Sb、Au元素变异系数在0.59～0.77之间，属不均匀分异。指示晚侏罗世侵入体作为矿源体成矿条件较差。但其锆石饱和温度[43](TZr)介于758～850 ℃，主体温度大于800 ℃，属“热”岩浆(TZr>800 ℃)[43]，岩浆温度和含水量均较高，能够为成矿作用提供矿物质运移的热源、动力及热液来源。

6.2 岩体成矿潜力分析

研究区大部分已知金属矿(化)点成因类型为岩浆热液型，岩浆热液活动在晚侏罗世—早白垩世最为活跃，有大规模的火山喷发和中酸性岩浆侵入，金属矿(化)点成矿与该期中酸性侵入岩及相关脉岩的关系最为密切。晚侏罗世侵入岩年龄(143.79±0.84) Ma，处于天山—兴蒙造山带显生宙斑岩型4个钼成矿期之一(190～135 Ma)[44]，且在中国东北地区Mo成矿3个高峰期之一(150～110 Ma)[45]；处于中国东部中生代浅成低温热液Au成矿的4个峰期之一(144～135 Ma)[46]，侏罗纪—白垩纪(208～65 Ma)也是中国最为重要的金成矿期，本区属大兴安岭—太行山构造-岩浆带和金成矿带[47]；也在中国东北地区最重要的Cu成矿期(200～110 Ma)内，中生代也是中国重要的Cu成矿期之一[48]；该侵入岩形成年龄亦属中国北方中生代大规模成矿的4个峰期之一(140 Ma左右)[49]。

碰撞造山带常可产出斑岩型Cu-Mo和Cu-Au矿床，碰撞造山带中斑岩型矿床多发生于以岩石圈减薄和地壳伸展为特征的后碰撞地壳伸展期和晚碰撞构造转换期，而并不发生于以地壳缩短增厚、峰期变质及地壳深熔作用为主的主碰撞期[50]。

图9 晚侏罗世侵入岩Fe2O3/FeO-Rb/Sr(a,据Blevin[63], 2003)和Fe2O3/FeO-SiO2图解(b,据Lehmann等[64], 1990)

研究区晚侏罗世花岗岩类(包括石英二长闪长岩、石英二长岩及黑云母花岗闪长岩)SiO2含量为61.55%～68.96%，硅质含量相对偏低，相对于Mo，更利于Cu成矿[51]；碱质含量在5.88%～7.38%，属高钾钙碱性系列，利于结晶分异作用进行，相对于Cu可能更利于Mo成矿[52-53]；铝饱和度A/CNK介于0.86～0.98，A/NK介于1.23～1.84，属准铝质岩石，多与斑岩型Cu-Au成矿有关，且与Cu相比更利于Au成矿[54-55]。K/Rb比值(介于157～258)较小，属中等—强演化岩浆[56]；Rb/Sr比值(介于0.12～0.59)较小，δEu介于0.50～0.72，经历一定程度的斜长石结晶分异。Fe2O3/FeO比值介于0.40～1.24，属氧化型磁铁矿系列花岗岩，根据lg(Fe2O3/FeO)-TFeO关系，属强氧化花岗岩，在Fe2O3/FeO-Rb/Sr图(图9a)[56]中位于Cu-Mo、Cu-Au及W成矿花岗岩附近，在Fe2O3/FeO-SiO2图(图9b)[57]中主要处于Cu-Au成矿花岗岩范围内，且其中石英二长闪长岩更可能与Cu-Au成矿关系密切，石英二长岩和黑云母花岗闪长岩更可能与Cu-Mo成矿关系密切，且于后二者的近端还有可能发生Pb-Zn成矿[51]。I型花岗岩主要与斑岩型Cu、Mo(Au、Ag)、Pb、Zn、W成矿有关[58]，且氧化型I型花岗岩或磁铁矿系列花岗岩与斑岩型Cu、Au矿床密切共生[59-62]。Cu-Mo成矿多与高氧化程度、中等分异程度的花岗岩有关，Cu、Cu-Au成矿多与高氧化程度、低分异程度的I型花岗岩关系密切，花岗岩K/Rb比值一般>200[56]。岩浆源岩为基性岩，但Mg#值(介于29～36)较低，指示岩浆未与地幔发生AFC过程，暗示其可能并不利于相关的Au成矿作用。

由上分析可知，研究区晚侏罗世侵入岩属区域Cu-Au-Mo成矿作用峰期，所产出的后碰撞伸展构造环境也是碰撞造山带中最为有利的成矿阶段之一，其岩石地球化学含矿性评价参数显示岩体成矿潜力按Cu、Au、Mo的顺序降低，具有良好的Cu(-Au)成矿潜力。

7 结 论

(1)岩体主体岩石黑云母花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(143.79±0.84) Ma(MSWD=3.3)，属晚侏罗世，代表岩体结晶年龄。

(2)研究区内晚侏罗世侵入岩总体具有相对富碱的特征，属准铝质高钾钙碱性-钾玄岩系列；REE含量较低，稀土配分模式总体呈右倾型，轻重稀土分馏明显，具有中等Eu负异常；强不相容元素Rb、Th、U、LREE富集，而高场强元素P、Ti、Y、HREE亏损，Nb和Ta相对亏损，大离子亲石元素Ba相对亏损。

(3)区内晚侏罗世侵入岩与S型、A型花岗岩具有明显的不同，属I型花岗岩，为壳源基性岩组分部分熔融形成。结合区域大地构造演化历史，该期侵入岩形成于晚侏罗世后碰撞伸展环境。

(4)研究区晚侏罗世侵入岩年龄属区域Mo-Au-Cu成矿峰期，产出的后碰撞伸展构造环境亦为有利成矿构造演化阶段，K/Rb和Rb/Sr比值较小，DI值较大，SI值较小，Fe2O3/FeO比值较大，属中等-强演化中等分异程度的氧化型或磁铁矿系列花岗岩，其地球化学含矿性参数显示Cu、Au、Mo金属成矿潜力依次降低，与研究区已发现的矿化特征相一致。

致谢：样品分析过程中受到河北省区域地质矿产调查研究所实验室和天津地质矿产研究所同位素实验室的帮助，审稿专家和编辑提出的宝贵建议，在此一并致谢。

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Geochronological, Geochemical Characteristics and Mineralization Potentiality of Late Jurassic Intrusive Rocks in Ar Horqin Banner Area, Inner Mongolia

LU Yanming, ZHUAN Shaopeng, SUO Chengxun, YIN Min

(Hebei Institute of Regional Geology and Mineral Resources Survey, Langfang,Hebei 065000, China)

Ar Horqin Banner area is located in the eastern Xing’an-Mongolian orogenic belt, and the Mesozoic magmatic rocks are widely distributed. In this paper, zircon U-Pb geochronological and element geochemical studies were carried out for the Late Jurassic intrusive rocks in Ar Horqin Banner area. The study of petrology indicates that the granitoids are mainly composed of quartz monzobiorite, quartz diorite and biotite granodiorite. Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of the biotite granodiorite gives a weighted average age of (143.79±0.84) Ma(MSWD=3.3), indicating that it belongs to the Late Jurassic, and it is during regional Mo-Au-Cu metallogenic peak period. Major elemental geochemistry shows that the rocks are quasi-aluminous cal-alkaline granites, which is characterized by relatively rich alkali. Trace elements have a similar variation trend of low REE contents and obvious fractionation of light and heavy rare earth, significant negative anomaly of Eu, the enrichment of strong incompatible elements (Rb, Th, U, LREE), depletion of high field-strength element (P, Ti, Y and HREE), relative depletion in Nb, Ta and Ba. Main body of the granites belongs to calc-alkaline I genetic type. The magmas were the product of partial melting of the basite in the crust, formed in an extensional setting after the collision, which is a favorable metallogenic tectonic evolution stage. SI, K/Rb and Rb/Sr ratios are relatively small, DI values and Fe2O3/FeO ratios are relatively large, which shows that the granites belong to medium-strong evolution, medium fractionated, oxidation type or magnetite-series. Their geochemical ore parameters indicate that Cu, Au, Mo mineralization potentiality decreases systematically, consistent with the other mineralization characteristics in the study area.

Ar Horqin Banner; Late Jurassic; I-type granite; extensional setting; mineralization potentiality

2015-12-25；改回日期：2016-04-12；责任编辑：戚开静。

内蒙古自治区国土资源厅项目“阿鲁科尔沁旗等四幅1∶5万区域矿产地质调查”(NMKD2009-47)。

鲁艳明，男，高级工程师，1970年出生，地质矿产勘查专业，主要从事区域地质矿产调查、区域地球化学、区域地球物理勘查及管理工作。Email：luym2000@163.com。

P588.12+1；P594+.1

A

1000-8527(2016)05-0981-13