吉黑东部燕山早期斑岩型钼矿床、燕山晚期斑岩型铜矿床成矿机制探讨

李碧乐　史雨凡　于润涛　孙永刚

摘要：吉黑东部燕山早期（早—中侏罗世）广泛发育斑岩型钼矿床，同期还发育矽卡岩型金矿床和造山型金矿床。3类矿床受统一挤压构造背景控制，形成于太平洋板块向欧亚大陆俯冲过程中，强烈挤压过程中由挤压向伸展的转换时期。与斑岩型钼矿床成矿有关的斑岩为高钾钙碱性、准铝质—略过铝质、分异指数高的壳源花岗岩，钼矿质主要来源于硅铝质地壳。燕山晚期（早白垩世晚期）是浅成低温热液型金（铜）矿床形成的高峰期，也发育斑岩型铜矿床如常发沟铜矿床，二者构成不同地壳深度层次的成矿系列。矿床形成于中国东部与太平洋板块俯冲有关的岩石圈强烈减薄时期，为弧后伸展的构造背景。斑岩型铜矿床与成矿有关的侵入岩为分异指数偏低的中酸性—偏碱性浅成侵入岩，岩浆源区和铜矿质主要来源于新生地壳，次为幔源或混合源。早—中侏罗世浅成酸性侵入体、早白垩世晚期中酸性—偏碱性浅成侵入体分别是斑岩型钼矿床和斑岩型铜矿床找矿的目标地质体。

关键词：燕山早期;斑岩型钼矿床;燕山晚期;斑岩型铜矿床;成矿机制;吉黑东部

中图分类号：TD11 P618.41 文章编号：1001-1277（2020）09-0028-07

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200905

大量的成矿事实和研究表明，吉黑东部（小兴安岭—张广才岭—吉林中东部）燕山期主要有2期重要的斑岩-浅成低温热液成矿事件。第一期为燕山早期（早—中侏罗世，集中在167～182 Ma）近南北向花岗岩带内发生的大规模斑岩型钼矿成矿作用[1-3]。近年来，新发现和评价了一批中大型和超大型斑岩型钼矿床，超大型的有鹿鸣[4]和大黑山[2，5]，大中型的有霍吉河[6]、翠宏山[7]（矽卡岩型-斑岩型钨钼锌多金属矿床）、福安堡[8]和季德屯[9]等。第二期为燕山晚期（早白垩世晚期，约95～130 Ma）火山岩分布区的浅成低温热液型金（铜）多金属成矿作用，同时发育斑岩型铜矿床如常发沟铜矿床。除了早期发现的乌拉嘎金矿床外，近年来陆续发现了刺猬沟、闹枝、五凤、九三沟、东安、四平山、金厂等金矿床和小西南岔等金铜矿床[10-11]。

1 典型斑岩型铜矿床地质特征

位于吉黑东部南端和华北克拉通北缘东段叠合部位的常发沟铜矿床（见图1），是1984年吉林省物化探大队异常查证时发现的，1986年吉林省地质局地质五所提交普查报告估算铜金属量35.89万t，伴生银、锌、钼和金等元素[12-13]。

常发沟铜矿区出露地层主要为太古宇龙岗群杨家店组下段（Aray1）黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩和磁铁石英岩。矿区内构造较为复杂，主要以断裂为主。其中，成矿前断裂为近南北向和近东西向断裂;成矿期断裂为北北西向断裂，岩体侵位主要受其控制;成矿后断裂为北东向、北西向和北北西向断裂，对岩体和矿体有一定的破坏作用（见图2）。矿区内侵入岩分布广泛，主要有太古代TTG岩系、燕山期花岗斑岩，以及闪长岩（δ）、闪长玢岩（δμ）、流纹斑岩（λπ）、辉绿岩（βμ）和煌斑岩等岩脉（见图2）。常发沟花岗斑岩体出露于矿区中部，侵位于太古代TTG岩系中，出露面积约0.90 km2，呈岩株状产出，形态不规则，长轴长约2 km，短轴长约0.5 km， 岩体边界形态反映其受北东向和北西向2组断裂控制。该岩体是由少斑碱长花岗斑岩（γπ3（a）5）和多斑碱长花岗斑岩（γπ3（b）5）组成的复式岩体。少斑碱长花岗斑岩分布于复式岩体两侧，均呈北西向展布，总体倾向北东，倾角较陡。多斑碱长花岗斑岩分布于复式岩体中部，侵入于少斑石英斑岩及太古代TTG岩系中，呈北北西向展布，长轴长约600 m，短轴长约350 m，面积约0.18 km2，东西两侧产状均向外倾，向下有膨大的趋势。多斑碱长花岗斑岩斑晶主要矿物成分有石英、微斜长石、正长石、钠长石，少量斜长石和黑云母（见图3）。角砾花岗斑岩（γπ（j）35）分布在少斑碱长花岗斑岩的边部，角砾属于自碎角砾，与少斑碱长花岗斑岩呈渐变关系。

矿体大多赋存在常发沟花岗斑岩体内，分为3个矿段（见图2），共圈出14个铜矿体，2个金矿体，4个锌矿体和3个钼矿体，多为隐伏矿体。矿体垂向分带较明显，其中锌矿体和金矿体分布在浅部和上部，铜矿体、钼矿体分布在中下部，各矿体产状基本一致，走向近东西，倾角0°～10°。

图3 多斑碱长花岗斑岩显微岩相照片矿床具面型蚀变和矿化分带特征，由深部向浅部、由内向外蚀变依次发育钾化带、绢英岩化带、泥化带和青磐岩化带。由深部向淺部，矿石构造依次为浸染状构造、细脉浸染状构造和脉状构造，矿物组合依次为磁铁矿→辉钼矿+磁黄铁矿→黄铁矿+黄铜矿→黄铁矿+闪锌矿+方铅矿+金（银）矿物。金、锌矿化主要分布于绢英岩化带上部，铜矿化主要分布于绢英岩化带中下部，铜、钼矿化主要分布于钾化带中上部，显示出典型斑岩型铜矿床蚀变矿化分带特征。本次工作已查明，在空间上，蚀变和矿化围绕多斑碱长花岗斑岩体内外带分布。可以确定多斑碱长花岗斑岩体是与成矿有关的岩体，矿床类型为典型斑岩型铜矿床。彭勃[14]测得常发沟铜矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为114.01 Ma±0.96 Ma，与成矿有关的多斑碱长花岗斑岩锆石U-Pb谐和年龄为118.11 Ma±0.92 Ma，确定成岩成矿作用发生在早白垩世晚期。

2 常发沟铜矿床成矿时代和矿床类型的确定及意义

近年来人们开始注意到吉黑东部浅成低温热液型矿床分布区存在斑岩型矿化。王可勇等[15]通过矿化类型和流体包裹体特征研究，认为金厂金矿区存在2种矿化类型：高盐度、细脉浸染型金矿化和低盐度、隐爆角砾岩型金矿化。小西南岔金铜矿床被认为是斑岩型与浅成低温热液型矿床的过渡类型[16]。李碧乐等[17]通过围岩蚀变和控矿构造特征研究，认为团结沟金矿床早期发育斑岩型矿化，晚期叠加了浅成低温热液型矿化（主成矿期）。华仁民等[18]强调中国东部晚中生代伴生着强烈的火山岩浆活动，广泛发育斑岩-浅成低温热液金（铜）体系。以上观点普遍认可吉黑东部燕山晚期斑岩型矿化的存在，但没有确切的、典型的斑岩型矿床实例。

常发沟铜矿床是吉林省确定的首例典型形成于早白垩世晚期的斑岩型铜矿床，该时期正是吉黑东部大规模浅成低温热液型矿床的形成时期。例如：小西南岔金铜矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为111.0 Ma±3.1 Ma[16]，九三沟金矿区内与成矿有关的石英闪长玢岩锆石U-Pb加权平均年龄为104.2 Ma±1.4 Ma[19]，东安金矿床热液冰长石Ar-Ar等时线年龄为105.14 Ma±0.70 Ma[20]，乌拉嘎金矿床矿石黄铁矿Rb-Sr等时线年龄为109～113 Ma[21]，金厂金矿床Ⅻ号矿体石英Ar-Ar等时线年齡为119 Ma±5 Ma[22]。

常发沟铜矿床成岩成矿时代和矿床类型的确定，标志着吉黑东部早白垩世晚期不仅是重要的浅成低温热液型矿床成矿期，也是重要的斑岩型铜矿床成矿期。由于常发沟铜矿床所处构造位置为滨太平洋构造域和古亚洲洋构造域东段的叠加复合部位，后者在早中生代已经闭合。古缝合带在燕山期的活化对后期斑岩型矿床成矿作用有重要影响[3，10]。

最近，在常发沟铜矿床正南方向18 km处又发现了一处斑岩型铜矿床（天合兴矿床），探明铜金属量17 255 t[23]。彭勃[14]认为岩株状花岗闪长斑岩体是与成矿有关的岩体，并测得其锆石U-Pb加权平均年龄113.93 Ma±0.39 Ma，谐和年龄为113.94 Ma±0.26 Ma。上述矿床的发现为吉林省乃至吉黑东部寻找斑岩型铜矿提供了理论依据，早白垩世晚期中酸性和偏碱性浅成小侵入体也是吉黑东部斑岩型铜矿找矿的重要目标地质体。

此外，区域内浅成低温热液型金（铜）矿床分布区应存在地壳不同深度层次的斑岩-浅成低温热液成矿系统。由于区域差异性抬升的影响，目前已出露或揭露的浅成低温热液型矿床分布区主要为古老克拉通基底之上的火山盆地，该位置保存条件较好，深部应存在斑岩-浅成低温热液成矿系统。而常发沟斑岩-浅成低温热液成矿作用发生后，抬升较大，已剥蚀到斑岩型矿床矿化深度。

3 吉黑东部燕山期斑岩型矿床成矿机制

早—中侏罗世是吉黑东部大规模斑岩型钼矿床形成时期，至今还没有该时期浅成低温热液型矿床的报道。而早白垩世晚期却是该区浅成低温热液型金铜矿床成矿大爆发时期，但确定有斑岩型铜矿床如常发沟铜矿床的产出。吉黑东部早—中侏罗世钼矿床均为斑岩型钼矿床，早白垩世晚期矿床为斑岩型铜矿床和浅成低温热液型金（铜）矿床，矿质的明显差异受何种机制制约，仍存在较大分歧。以下主要从成矿构造背景和岩浆源区等方面加以探讨。

3.1 成矿构造背景

斑岩型铜矿床广泛形成于板块聚合边界[24]，全球97 %的大型—超大型斑岩铜（钼、金）矿床产于陆缘弧和岛弧环境[25]。大多较古老的富金斑岩型铜矿床主要发育于向大陆边缘增生的岛弧环境中[26]，例如：乌兹别克斯坦Almalyk、加拿大Galore Creek、蒙古OyuTolgoi等超大型斑岩铜金矿床。R.H.Sillitoe[27]提出，汇聚板块边缘的挤压构造背景对于形成斑岩型铜矿床有重要作用。Kezhang Qin等[28]则强调，斑岩型铜钼矿多形成于构造背景由挤压向伸展过渡转换阶段。Bin Xia等[29]指出，太平洋西岸的张性构造背景控制了富金斑岩型铜矿床的形成。Wenliang Xu等[1]认为吉黑东部早—中侏罗世为双向俯冲和弧后环境，斑岩型钼矿床形成于陆缘和古俯冲带;早白垩世为加厚地壳拆沉的陆内伸展环境，形成浅成低温热液型矿床。

矿床类型为成矿构造背景提供了最直接和重要的证据。吉黑东部同期发育3类矿床;斑岩型钼矿床、造山型金矿床和矽卡岩型金矿床。斑岩型钼矿床成矿年龄：鹿鸣钼矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为176.7 Ma±4.4 Ma[30]，大黑山钼矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为168.2 Ma±3.2 Ma[5]，霍吉河钼矿床矿石辉钼矿Re-Os加权平均年龄为181.2 Ma±1.8 Ma[31]，季德屯钼矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄为169.1 Ma±1.8 Ma[32]，福安堡钼矿床矿石辉钼矿Re-Os 等时线年龄为166.9 Ma±6.7 Ma[33]。矽卡岩型金矿床如兰家金矿床，与成矿有关的闪长岩锆石U-Pb加权平均年龄为170 Ma±3 Ma[34];造山型金矿床如夹皮沟金矿带头道溜河金矿床成矿主阶段金属硫化物Rb-Sr等时线年龄为177.7 Ma±1.7 Ma[35]，粗榆金矿床蚀变绢云母Ar-Ar坪年龄为169.3 Ma±1.7 Ma[36]。上述不同类型矿床应形成于统一的构造背景。笔者认为，区域上造山型金矿床、矽卡岩型金矿床和斑岩型钼矿床同时发育，代表一种典型的挤压构造背景。同时，与成矿有关的浅成中酸性侵入岩地球化学特征为成矿构造背景研究也提供了重要证据。兰家金矿区、夹皮沟金矿区内与成矿有关的闪长岩和花岗岩均为钙碱性、准铝质系列岩石，显示为典型的弧岩浆特征[34，37]，吉黑东部早—中侏罗世斑岩型钼矿区内与成矿有关的岩体均为高钾钙碱性、准铝质—略过铝质系列岩石，表现为富集大离子亲石元素和亏损高场强元素，具有与俯冲带岩浆岩地球化学相似的特征[3，38]，普遍认为与古太平洋板块俯冲有关[1，3，38-39]。基本可以明确，这一时期成矿作用发生在太平洋板块向欧亚大陆俯冲过程中，强烈挤压过程中由挤压向伸展的转换时期。

吉黑东部早白垩世晚期，与斑岩型铜矿床同期的浅成低温热液型金（铜）矿床广泛发育，代表了一种典型的伸展构造背景。浅成低温热液型矿床受区域性深大断裂和火山机构控制，成矿作用发生在火山机构演化晚期，成岩成矿构造背景具有统一性和继承性。吉黑东部与成矿时空关系密切的火山岩多具钙碱性—偏碱性特征，如东安金矿床，反映弧后伸展岩浆特征[11]。常发沟铜矿床所在的那尔轰—天合兴地区识别出103～113 Ma不含矿的A型花岗岩和含矿的I型花岗斑岩（斑岩型铜矿化赋矿围岩）共存，显示为伸展构造背景[14]。吉黑东部广泛发育一套早白垩世—晚白垩世早期钙碱性火山岩组合，代表了古太平洋板块在该区俯冲作用的存在[10]。中国东部地区的岩石圈减薄高峰在早白垩世[40]，伸展作用是岩石圈强烈减薄过程中地壳浅部的地质响应，伴随着大规模的斑岩-浅成低温热液金铜成矿作用的发生。

3.2 岩浆源区与矿质来源

岩石类型和分异程度的差异造成了斑岩型矿床不同元素的富集，而这些又是由岩浆源区和岩浆演化的差异性决定的[41]。统计显示，与斑岩型铜金矿床有关的斑岩一般SiO2质量分数为60 %～66 %，分异系数（DI）为58～80，岩石多偏中性或碱性;与斑岩型铜或铜钼矿床有关的斑岩一般SiO2质量分数为62 %～69 %，DI为68～80;与斑岩型钼矿床有关的斑岩一般SiO2质量分数大于70 %，DI大于84[42]。进一步研究表明，富金斑岩型铜矿床与氧化性高、分异演化程度较低的（花岗）闪长质岩浆有关，而斑岩型钼矿床主要与氧化性较低、高度演化的花岗质岩浆（花岗质斑岩等）有关[43]。与中生代俯冲有关的斑岩型铜金矿床仅位于锆石εHf（t）值大于5的新生地壳，高氧逸度（fO2）岩浆分异过程中铜富集是中生代俯冲背景下形成斑岩型金（铜）矿床的关键[44]。

由于燕山期吉黑东部大陆边缘花岗岩类主要为壳源花岗岩[45]，与早—中侏罗世斑岩型钼矿成矿有关的斑岩体主要为高钾钙碱性、准铝质—略过铝质系列花岗岩，岩石分异指数高，锆石εHf（t）值多在0附近或偏低的正值[3，30]，岩浆源区为古老的硅铝质地壳和新生玄武质地壳，但斑岩型钼矿床矿质应主要来源于硅铝质地壳。鹿鸣、霍吉河、大黑山和福安堡等钼矿床与成矿有关的斑岩体均表现为与上述相似的岩石地球化学特征[30-31，33，46]。

早白垩世晚期与斑岩型铜矿床、浅成低温热液金（铜）矿床成矿有关的侵入岩主要为钙碱性—偏碱性浅成侵入体，岩石DI偏低，岩浆源区主要源于新生玄武质地壳，少数是幔源或壳幔混合源[14，19]。闹枝、九三沟金矿床与成矿有关侵入岩均为闪长玢岩，小西南岔金铜矿床（南山矿段）与成矿有关的侵入岩为花岗闪长岩和闪长玢岩，表现为钙碱性—偏碱性和DI偏低的特征[19，47-48]。浅成低温热液型金（铜）矿床矿质来源较复杂，主容矿的火山岩可能提供了较多的矿质[19，47]。

常发沟铜矿床主成矿元素为Cu，Au、Mo和Zn作为伴生元素均能圈出独立的矿体，矿质的多样性暗示岩浆源区和岩浆演化的复杂性。区域基底为太古代TTG岩系，成分复杂，其中新生变质基性下地壳很可能是原始矿源Cu、Au元素的主要提供者，源区以新生基性下地壳为主，Mo和Zn（Pb）元素则主要源自古老硅铝质地壳。此外，常发沟铜矿区岩脉极其发育，闪长玢岩脉、流纹斑岩脉和煌斑岩脉等中酸性和偏碱性岩脉与矿化时空关系密切。通过对ZK1001钻孔548.00～548.75 m与矿化空间关系密切的煌斑岩（闪斜煌岩）脉进行定年，获得角闪石Ar-Ar坪年龄为112.86 Ma±0.55 Ma，等时線年龄为109.57 Ma±2.96 Ma（见表1、图4），与常发沟铜矿床矿石辉钼矿Re-Os等时线年龄114.01 Ma±0.96 Ma接近，反映成矿期岩浆发生了多期脉动侵位。可导致多期次岩浆流体的注入和提供更多的热动力，同时能提供复杂的多成分成矿元素。这些岩脉不仅与成矿有时空和成因联系，还是重要的找矿标志。

综上所述，吉黑东部燕山早、晚2期斑岩型矿床矿质有明显差别，通常铜（金）主要来源于新生的玄武质地壳，钼（铅、锌）则主要来源于古老硅铝质地壳。矿质的不同来源受不同构造背景下岩浆源区及岩浆演化控制。

4 结 论

1）吉黑东部早—中侏罗世斑岩型钼矿床、矽卡岩型金矿床和造山型金矿床形成于统一的挤压构造背景为太平洋板块向欧亚大陆俯冲过程中，强烈挤压过程中由挤压向伸展的转换时期，钼矿质主要来源于古老硅铝质地壳。

2）早白垩世晚期斑岩型铜矿床矿形成于中国东部与太平洋板块俯冲有关的岩石圈强烈减薄时期，为弧后伸展的构造背景，岩浆源区和铜矿质主要来源于新生的玄武质地壳，其次是幔源或混合源。

3）早—中侏罗世中浅成酸性侵入体、早白垩世晚期中酸性—偏碱性浅成小侵入体分别是斑岩型钼矿床和斑岩型铜矿床找矿的目标地质体。吉黑东部斑岩型铜矿床工作程度低，应加强和重视其研究和找矿工作。

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Discussion of the metallogenic mechanism of the early Yanshan porphyry Mo deposits

and the late Yanshan porphyry Cu deposits in eastern Jilin and Heilongjiang

Li Bile，Shi Yufan，Yu Runtao，Sun Yonggang

（College of Earth Sciences，Jilin University）

Abstract：Porphyry Mo deposits widely developed in the early Yanshan（Early-Middle Jurassic）in the eastern Jilin and Heilongjiang，and skarn-type gold deposits and orogenic-type gold deposits also developed during the same period.The three types of deposits were controlled by a unified compression structure background，and were formed during the subduction of the Pacific plate to Eurasia continent and the transition period from compression to extension in the process of strong compression.The porphyry related to the porphyry Mo deposit mineralization is crust-derived granite with high potassium calc-alkaline，metaluminous-weakly peraluminous and high differentiation index.The Mo minerals mainly come from ancient sialic crustal materials.The late Yanshan （late Early Cretaceous）was the peak period for the formation of epithermal Au（Cu） deposits，and porphyry Cu deposits also developed，e.g.Changfagou Cu Deposit，and the two constituted different crustal depth levels of metallogenic series.The deposits were formed during the period of intense thinning of the lithosphere related to the subduction of the Pacific plate in eastern China and the tectonic setting of back-arc extension.The intrusive rocks related to porphyry Cu deposit mineralization are interme-diate-acidic-alkaline hypabyssal intrusive rocks with relatively low differentiation index.The magma and the Cu mine-rals are mainly derived from the juvenile crust，and secondly from the mantle or crust-mantle mixed sources.Early-Middle Jurassic hypabyssal acidic intrusive bodies and late Early Cretaceous medium-acidic-alkaline hypabyssal intrusive bodies are target geological bodies for prospecting porphyry Mo deposits and porphyry Cu deposits respectively.

Keywords：early Yanshan;porphyry Mo deposit;late Yanshan;porphyry Cu deposit;mineralization mechanism;eastern Jilin and Heilongjiang

收稿日期：2020-07-07; 修回日期：2020-08-08

基金项目：吉林省自然科学基金项目（20180101089JC）

作者简介：李碧乐（1965—），男，湖北武汉人，教授，博士生导师，博士，研究方向为内生金属矿床成矿理论及预测;主持的项目有青藏专项“柴达木周缘及邻区成矿带找矿疑难问题研究”（1212011086020），国家自然科学基金“小兴安岭东安金矿成矿机制研究”（41272093），吉林省重点基金“吉林省兰家金矿深部及外围定位预测”（20100445），中国地质调查局整装勘查项目“青海沱沱河整装勘查区富铅锌矿成矿规律及富矿体找矿部署研究”（12120114080901）等;长春市建设街2199号，吉林大学地球科学学院，130061;E-mail：libl@jlu.edu.cn