吉林中部地区钼矿Re-Os同位素年代学及其地质意义

周 凯，程 双，杨晓林，李晓菲，李 想，于宏斌

吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130022

0 引言

吉林省是钼矿大省，尤其吉林中部地区更是钼矿集中区。目前已发现的大中型钼矿床有大黑山超大型钼矿、季德屯大型钼矿、大石河大型钼矿等，还有一些中小型钼矿床，钼金属资源储量超过150万吨。矿床成因类型较复杂，主要有斑岩型、隐爆角砾岩型、高温热液石英脉型等，但总的来看，都是中生代以来高-中温热液成矿。前人对该地区的矿床特征[1]、矿床流体包裹体[2-3]、矿床成矿时代[4-6]作了大量研究工作，综合分析其研究程度较高。为了进一步研究吉中地区钼矿成矿时代和成矿构造环境等问题，本文利用辉钼矿Re-Os同位素测年，对吉林中部地区的大石河钼矿、大黑山钼矿、大冰湖沟钼矿、新安屯钼矿进行系统研究探讨，以期对区域成矿规律的认识及区域矿产资源勘查起到一定的帮助作用。

1 区域地质概况

吉中地区处于中亚造山带东段，受古亚洲构造域与滨太平洋构造域叠加作用，岩浆活动、地质构造十分发育，既有古亚洲洋演化特征，又有滨太平洋造山带所叠加的特点[7-11]。

吉中地区处于依—舒地堑和敦—密断裂带之间，这两大断裂是多期次、多性质[12]的深大断裂[13]，也是吉林省大地构造单元划分的重要地质构造形迹。地层为新元古代地层和晚二叠世上叠坳陷盆地的海—陆交互相地层。新元古代地层是一套变质砂岩、黑云片岩、二云片岩、石榴石二云片岩为主的低级变质的正常碎屑沉积；晚二叠世地层是一套正常碎屑沉积的粉砂质板岩、泥质板岩、炭质板岩。岩浆岩主要有华力西晚期的大玉山岩体，SHRIMP年龄248 Ma[14]，岩性为二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩；天岗岩体，SHRIMP年龄248 Ma（孙德有，2004未刊），岩性为中粒角闪石黑云母花岗闪长岩、中粒角闪石花岗闪长岩；该期花岗岩与钼矿成矿关系不大。燕山期花岗岩主要有白石山岩体，LA-ICP-MS年龄(187±4) Ma（孙德有，2004未刊），岩性为中细粒角闪石花岗闪长岩；新安屯岩体，K-Ar全岩年龄(192.6±7.1) Ma（吉林省区调所，2008未刊），岩性为中粒、中粗粒花岗闪长岩。拉法山岩体，U-Pb等时线年龄199.67 Ma①吉林省第一地质调查所.1/5万新站镇幅区域地质调查说明书[R].长春：吉林省地质资料馆，1994．，岩性为中粒晶洞碱长花岗岩、中粒正长花岗岩，岩石成因类型为A型花岗岩。该期花岗岩与钼矿成矿关系比较密切。

2 样品采集和分析方法

针对不同成因类型的钼矿床，采取主成矿期具有代表意义的辉钼矿。大石河辉钼矿样品采自地层中石英脉，辉钼矿呈团斑状分布；大黑山辉钼矿样品取自呈浸染状分布在花岗斑岩中的钼矿石；大冰湖沟辉钼矿样品采自呈致密浸染状分布在不等粒花岗闪长岩中的钼矿石；新安屯辉钼矿样品取自呈团斑状分布在石英脉中的钼矿石。所有采集的辉钼矿样品均粉碎，挑选出无污染、无氧化、高纯度的辉钼矿样品送到北京国家地质实验测试中心进行测试。本次四个辉钼矿样品的处理流程和质谱测定技术流程见文献[15-18]。

3 分析结果

经过测试，获得大石河钼矿、大黑山钼矿、大冰湖沟钼矿、新安屯钼矿辉钼矿Re-Os同位素模式年龄分别为（185.6±2.7）Ma、（169.8±2.4）Ma 、（192.4±3.0）Ma 、（195.7±3.1）Ma ，形成时代为燕山早期，其Re-Os同位素分析结果见表1，吉中地区钼矿Re-Os同位素年龄对比表见表2。

表1 吉林中部地区钼矿Re-Os同位素分析结果Table 1 Re-Os isotopic analyses of the Mo deposits in Central Jilin Province

表2 吉林中部地区钼矿Re-Os同位素年龄对比表Table 2 Re-Os isotopic age correlation of the Mo depositsin Central Jilin Province

4 讨论

4.1 成矿年代学分析

通过对大石河钼矿及区域上其它钼矿进行Re-Os同位素测年，获得结果如下：大石河辉钼矿（185.6±2.7）Ma、大黑山辉钼矿（169.8±2.7）Ma、大冰湖沟辉钼矿（192.4±3.0）Ma、新安屯辉钼矿（195.7±3.1）Ma。同时搜集到大石河钼矿外围中粒二长花岗岩年龄（176.3±3.5）Ma /K-Ar、中细粒黑云母花岗闪长岩年龄（175±2）Ma /K-Ar②中国地质调查局.1/5万退抟、西北岔屯、义气岗子、胜利河幅区域地质调查报告[R].长春：吉林省地质资料馆，2010．，中粒角闪石花岗闪长岩年龄（187+4）Ma /LA-ICP-MS（孙德有，2004未刊）。大冰湖沟辉钼矿围岩（细粒、不等粒黑云母花岗闪长岩）年龄（176.7±3.7）Ma /K-Ar②，新安屯辉钼矿围岩（中粗粒二长花岗岩）年龄（192.6±7.1）Ma /K-Ar②，大黑山地区与斑岩钼矿成矿有关的花岗闪长斑岩年龄（170±3）Ma /SHRIMP[19]。从上述这些年龄数据分析，区域上辉钼矿具有多期次成矿的特点，含辉钼矿岩浆也具有多期次、多成因的特点。总体上辉钼矿形成时代多集中在165～195 Ma，孙景贵等认为兴蒙造山带东缘内生钼矿床的成矿时代集中在195～165 Ma 和115～110 Ma 两个区间[20]，这与本次测试结果完全一致，因此可以断定吉中地区钼矿的成矿时期发生在燕山早期。

4.2 成矿物质来源

孟祥金等[21]对全国斑岩型辉钼矿Re-Os同位素测年数据进行了分析总结,并将其归纳为∶成矿物质来源是以地幔物质为主的钼矿,总体上辉钼矿中Re含量在(100～1 000)×10-6之间；成矿物质间具有壳源、幔源混合的钼矿,总体上辉钼矿中Re含量范围大多在十几微克至几十微克之间；成矿物质完全来源于地壳的钼矿,总体上辉钼矿Re含量范围为（1～n）×10-6甚至更低。从表1分析结果可以看出,大黑山辉钼矿单矿物中Re的含量为19.99×10-6,而其余三个样品Re的含量为(2.631～4.877) ×10-6,说明大黑山钼矿成矿物质来源可能具有壳幔混合源的特点，而其余三个矿床指示成矿物质来源为壳源[4]。

4.3 区域地质成矿环境分析

吉中地区受古亚洲构造域与滨太平洋构造域叠加作用的共同影响，形成广泛侵入—喷发活动的火山—侵入岩浆岩带，即“岩浆岩”海。在晚三叠世—早中侏罗世，位于西伯利亚地块和华北地块之间的蒙古—兴安造山带发生了强烈的逆掩—叠覆作用，形成大量逆掩断层、飞来峰和叠瓦状构造，标志着二大地块中间的大陆岩石圈横向上挤压明显，碰撞造山带地壳增厚、山根较深，对地壳硅铝层物质的重熔非常有利，通常会在碰撞造山晚期形成大量与壳幔混源花岗岩类或该时期中酸性侵入岩有关的一系列铜钼等有色金属矿床。吉黑东部燕山期存在一期（150～190Ma）即太平洋板块向欧亚板块的多次俯冲作用有关的重要成矿期[22]，区域成矿演化过程基本可以总结为∶ 在中生代受太平洋构造运动的影响，形成一系列北东向或北东东向深大断裂带，中酸性岩浆沿其大规模侵位和喷发。同时，这些深大断裂带与燕山期之前残存的近东西向构造的交汇部位，地处古太平洋板块向欧亚大陆的多次俯冲的活动大陆边缘，有利于形成斑岩型铜、钼矿床[23、24]。

大石河钼矿位于敦—密断裂次级断裂即胜利河—秋梨沟断裂带上，该断裂带区域上是伊—舒超壳断裂及敦—密超壳断裂在三叠纪以来两大断裂左旋走滑而在其间形成的次级张性断裂。该断裂带三叠纪以前在区域上没有地质记录（可能被中生代之前的岩浆活动破坏殆尽），构造活动主要表现在三叠纪以后，一直持续到中新世，该断裂实际控制着中新世老爷岭期玄武岩沿其裂隙呈线状喷发。区域重力异常解释也显示深部该断裂的存在。通过区域地质调查，辉钼矿主要赋存在二云片岩、二云石英片岩及绢云片岩等区域变质岩中，该类区域变质岩孔隙度、渗透率较高，综上所述，从成矿地质构造分析，北西向胜利河—秋梨沟张性断裂的存在及复活活动，使含矿热液的流体压力大于静水压力，为含矿热液的横向、纵向运移及残余含矿岩浆的中浅层就位（通常会形成斑状花岗岩、不等粒花岗岩）提供了岩浆侵位通道，最终形成大型钼矿床。

5 结论

（1）吉林中部地区主要钼矿辉钼矿模式年龄集中在165～195Ma，说明其形成时代为燕山早期；

（2） 吉中地区大多数钼矿床成矿物质来源为壳源；

（3） 吉中地区钼矿成矿构造背景与古太平洋板块向欧亚大陆俯冲关系极为密切。

以上是在开展1/5万退抟等四幅区域地质调查过程中对大石河钼矿等吉中地区主要钼矿的初浅认识，如能对区域成矿规律的认识或指导区域找矿中起到抛砖引玉的作用，则是对我们工作的肯定和鼓舞，如认识不足，敬请指正。