大兴安岭北段古利库金银矿区流纹岩年代学、岩石地球化学特征及地质意义

张易航 杨言辰 韩世炯 宋朝阳 王旺 余长胜

摘要：古利库金银矿床是中国东北地区重要的浅成低温热液型金矿床之一，矿体主要赋存在流纹岩中。通过对古利库金银矿区流纹岩进行岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究，讨论了其岩石成因及构造背景。流纹岩锆石U-Pb年龄为（127.2±2.8）Ma，表明其喷出时代为早白垩世晚期，限定成矿时代应晚于该年龄。岩石地球化学分析结果显示：流纹岩具有明显的轻、重稀土元素分馏，富集大离子亲石元素Ba、Rb、Th、U等，亏损高场强元素Nb、P、Ti等。结合区域地质背景，认为流纹岩可能形成于早白垩世岩石圈大规模伸展减薄的动力学背景下，是地壳岩石部分熔融的产物。

关键词：流纹岩;年代学;岩石地球化学;构造背景;古利库金银矿区

中图分类号：TD11 P618.51文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）08-0013-09doi：10.11792/hj20200803

引 言

浅成低温热液型金矿床是世界上重要的金矿床类型，自发现以来一直是国内外学者研究的热点之一[1-5]。目前发现的浅成低温热液型金矿床主要分布在蒙古—鄂霍茨克带、地中海—喜马拉雅带及环太平洋地区3个成矿域[1]。通常认为浅成低温热液型金矿床形成于低温、低压，以及盐度较低、深度较浅的环境中[4]。浅成低温热液型金矿床矿体一般出现于岛弧区或大陆边缘，主要围绕火山口产出，受火山口、破火山口、火山角砾岩筒，以及与火山机构有关的断裂控制[6]。

黑龙江北部是中国重要的浅成低温热液型金矿床产地，其中三道湾子金矿床、东安金矿床、宝兴沟金矿床、旁开门金矿床等均为典型浅成低温热液型金矿床[2-5]，其矿体均赋存于早白垩世火山岩中，表明早白垩世火山岩与成矿具有密切关系。古利库金银矿床则是目前大兴安岭成矿带北段发现的唯一冰长石-绢云母型金矿床[7]，其品位高、规模大。自该矿床发现以来，前人对其围岩蚀变、流体包裹体及矿床成因等方面进行了系统研究[7-12]，但对于赋矿围岩的形成时代、地球化学特征、岩石成因及成矿构造背景等问题仍然没有进行系统深入研究。

本文对古利库金银矿区与成矿相关的流纹岩进行锆石U-Pb年代学和岩石地球化学分析，并结合古利库已有的研究成果，探讨了其岩石地球化学特征、岩石成因及成矿构造背景，为后续矿产勘查和研究工作提供基础研究。

1 矿区地质概况

古利库金银矿床大地构造位置处于兴蒙造山带东端，兴安地块东北部[7]（见图1-A）。

矿区地层发育（见图1-B），中生代火山岩主要为下白垩统龙江组角闪安山岩、玄武安山岩、凝灰岩及安山质英安岩、英安岩、英安质凝灰岩，下白垩统光华组流纹岩、流纹质角砾熔岩，流纹质凝灰角砾岩、凝灰岩。其中，流纹岩为古利库金银矿区的主要赋矿围岩[13]。

矿区发育北东向、东西向及近东西向断裂。其中，北西向断裂为压扭性断裂，为矿区的控矿构造。北东向断裂产于矿区东南部或老基底中，控制矿体产出。近东西向断裂产于矿区东部及南部。古利库河北侧火山穹隆位于古利库河北岸古里昆河至嫩江西侧古里昆河之间，为沿北西向分布的椭圆状中心式火山穹隆构造，长轴长14 km，短轴长12 km，其次级构造直接控制矿体产出。

2 样品采集及测试方法

2.1 样品采集及岩相学特征

矿区内出露的流纹岩为矿区主要赋矿围岩，显示流纹岩与成矿关系密切。本次研究采集的流纹岩样品均为取自矿区露头处的新鲜样品。其中，用于进行岩石地球化学分析的样品共7件（编号15GLK-1～4、15GLK-8～10），用于锆石U-Pb年龄分析的样品1件（编号15GLK-N3）。

流纹岩呈灰白色，斑状结构，块状构造（见图2-a），基质为隐晶质结构。岩石由斑晶和基质组成，斑晶相对含量约20 %，成分主要为石英（45 %）、斜长石（55 %）（见图2-b）。石英呈他形粒状，粒度0.1～0.5 mm;斜长石呈自形板状，聚片双晶发育，粒度0.2～3.0 mm。基质相对含量约80 %，主要由长英质矿物组成，霏细结构，局部发育绿泥石化及碳酸盐化。

2.2 样品测试方法

岩石地球化学分析在澳实分析检测（广州）有限公司矿物实验室完成。主量元素采用X射线荧光光谱法分析，分析精度优于0.1 %;微量元素和稀土元素采用电感耦合等离子体质谱法分析，分析精度优于1×10-6。

锆石分选在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成，对样品进行破碎、淘洗和分离，挑选表面平整光洁、晶型和透明度较好的锆石颗粒，将其粘贴于环氧树脂表面，待抛光后进行透射光、反射光和阴极发光显微照相制靶。锆石U-Pb测年在中国地质调查局天津地质调查中心同位素地质年代学研究中心完成，测试采用Agilent7500a型ICP-MS仪和ComPex102型ArF准分子激光器（波长193 nm），激光束斑直径30 μm，同位素比值以哈佛大学国际标准锆石91500为外标进行校正，监控盲样为标准锆石TEMORA，年龄谐和图的绘制采用isoplot3.0软件[14-15]完成。

3 样品测试结果

3.1 锆石U-Pb年龄

流纹岩锆石阴极发光（CL）图像见图3。锆石多數呈灰黑色，整体形态为长柱状或短柱状，锆石长60～100 μm，长宽比值为1.0～2.5，具有清晰的震荡环带（见图3）。锆石U-Pb测年结果见表1、图4。17个测点均集中分布在谐和曲线及其附近， 206Pb/238U年龄为（117±3）Ma ～（141±2）Ma，年龄加权平均值为（127.2±2.8）Ma（MSWD=0.19），代表了流纹岩的岩浆结晶年龄。

3.2 岩石地球化学特征

3.2.1 主量元素

3.2.2 稀土元素与微量元素

4 讨 论

4.1 成岩时代

兴蒙造山带地处中亚造山带东段，于古生代形成，中生代遭受了蒙古—鄂霍茨克洋构造域改造。与蒙古—鄂霍茨克洋构造域演化有关的成矿作用从240 Ma连续演化到110 Ma，成矿作用主要集中在120～180 Ma[19]。古利库金银矿床矿体主要赋存于流纹岩等围岩中，由此可知，金礦化时代应晚于流纹岩的成岩年龄。古利库金银矿区流纹岩锆石CL图像及相对较高的w（Th）/w（U）值表明其为岩浆成因，锆石U-Pb测年结果可代表岩浆结晶年龄。本次研究获得流纹岩锆石U-Pb年龄为（127.2±2.8）Ma，即早白垩世晚期。

前人研究结果显示，蒙古—鄂霍茨克洋构造域矿化事件主要发生在早白垩世[18]，与早白垩世火山岩、浅成侵入体及次火山岩密切伴生[20]。兴蒙造山带及邻区白垩纪主要金矿床成矿年龄见表4。

通过成矿年龄的对比，可以清晰看出蒙古—鄂霍茨克洋构造域成岩、成矿年龄在误差范围内较为一致（见图7），即成矿作用与区域岩浆活动具有时空关联性。杨永胜[13]对古利库金银矿区与成矿有关的流纹岩进行了锆石U-Pb测年，得到其形成年龄为（126.33±0.93）Ma，推测矿床成矿时代应晚于126.33 Ma，与早白垩世岩浆活动的年龄较为一致。综上所述，推测古利库金银矿床成矿时代为早白垩世晚期。

4.2 岩石成因

流纹岩主量元素分析结果显示，其具有高硅、富钾、贫钙、贫镁的特征;轻、重稀土元素分馏明显，具有微弱的负Eu异常;富集K、Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素，亏损Th、Nb、Ta、Ti等高场强元素，表明其具有壳源成因岩石的地球化学特征。

4.3 成矿构造背景

兴蒙造山带在中生代主要经历了蒙古—鄂霍茨克洋构造域和环太平洋构造域的强烈改造[41]，期间区域火山作用频繁而强烈。目前，对于兴蒙造山带岩浆活动的构造背景仍然存在争议，主要观点有以下3种：①与古太平洋板块的俯冲作用有关[42];②与地幔柱的构造有关[43];③与蒙古—鄂霍茨克洋闭合后造山带的伸展作用有关[44]。

前人研究认为，太平洋板块向东亚大陆边缘俯冲开始于早白垩世[45];区域上大量证据显示，早白垩世晚期大兴安岭北段表现出了碰撞后伸展构造背景，这与太平洋板块俯冲背景明显不同[46];在空间分布上，孙德有等[47]提出：有大量火山岩在蒙古国东部被发现，这些火山岩与大兴安岭火山岩相似，但与太平洋距离较远，受太平洋板块俯冲影响不大;白垩世古太平洋板块对东亚大陆俯冲主要影响范围为松辽盆地及其以东地区，并未影响到大兴安岭北段;经过大量研究发现，大兴安岭及其相邻地区并不存在环状火山岩带[17]，因此与喷发周期较短的地幔柱构造有关的作用模式很难解释形成时代跨度较大的中生代火山岩的时空分布问题。另一方面，前人对中亚造山带东部岩浆热液矿床的研究强调了蒙古—鄂霍茨克洋闭合对大兴安岭北段成矿产生的重要作用[48]。张旗[45]认为，晚古生代末期，蒙古—鄂霍茨克洋局部发生俯冲，晚三叠世开始发生自西向东的剪刀式关闭，之后于中—晚三叠世闭合，随后的早白垩世为造山后的伸展崩塌阶段。

在w（Y+Nb）-w（Rb）图解（见图8-a））中，样品全部落入后碰撞花岗岩区域内;在R1-R2图解（见图8-b））中，样品落在造山后期区域内，暗示古利库金银矿区流纹岩形成于伸展构造环境。

综上认为，古利库金银矿区流纹岩形成于早白垩世晚期伸展构造环境，与蒙古—鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展有关。

5 结 论

1）古利库金银矿区流纹岩具有大离子亲石元素相对富集，高场强元素相对亏损，轻、重稀土元素分异明显的特征，表明其可能来源于地壳物质的部分熔融。

2）流纹岩锆石U-Pb年龄为（127.2±2.8）Ma，表明古利库金银矿床的成矿作用发生在早白垩世晚期。

3）流纹岩形成于伸展构造环境，与蒙古—鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展有关。

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