延边地区闹枝铜金矿床绢云母40Ar-39Ar测年及成矿时代探讨

门兰静，高 洋，白 映，郭 林，刘 祺，覃邓琦，孙景贵

(1.长春工程学院，长春 130021； 2.吉林大学地球科学学院，长春 130061)

0 引言

闹枝矿床是延边地区除了小西南岔矿床外的又一著名的热液铜金矿床，位于汪清县火山盆地的西侧，是20世纪70年代发现的一座中型矿床[1-3]。对于该矿床，许多学者进行了矿床成因、成矿流体、成矿过程等方面的报道[4-9]，目前的研究成果表明其成矿特点既不同于斑岩型铜金矿床，也不属于浅成热液高硫化型、低硫化型[10-11]。我们倾向于其为浅成中硫化型热液矿床，但是从目前已有的年代学成果看[3，11]，该矿床的成矿时代与延边地区的浅成热液金矿床、斑岩型铜金矿床略有不同，为了进一步厘定其成矿时代，本文对该矿床进行了硫化物石英脉中脉石矿物绢云母的40Ar/39Ar测年，以望在此基础上探讨该矿床的成矿动力学背景。

1 成矿地质背景和矿床地质特征概述

闹枝铜金矿床大地构造位置位于华北板块、兴凯地块、佳木斯地块之间的兴蒙造山带的东缘北北东向兴凯东部火山—岩浆构造带的南侧上。

矿区内出露的地层有下古生界青龙村群、五道沟群和中生界屯田营组及金沟岭组火山岩、次火山岩；侵入岩主要为中晚侏罗世花岗闪长岩(百草沟岩体)和早白垩世次安山岩；另发育少量的闪长玢岩及次安岩等脉岩。发育着呈近东西向的中深层次的韧性变形带和叠加之上的东西向、南北向、北西向、北东向断裂构造。矿体主要赋存在中晚侏罗世花岗闪长岩内部南西向“帚状”或放射状断裂体系内，并有大量次火山岩脉充填伴生，环状构造；成矿期构造即矿体及矿化破碎蚀变带充填的帚状断裂构造，成矿后构造主要为水平剪切断裂构造，主要是继承成矿前和成矿期构造，对矿体破坏性较小。闹枝主要受伴随火山活动形成的一系列环绕火山口分布的半环状和涡轮状断裂控制，这些火山断裂由于线性构造和继承性活动的迭加改造作用，形成了良好的控矿和储矿构造。

闹枝铜金矿床由含金性较好的矿化破碎蚀变带构成，均赋存于中生代火山岩、次火山岩及其周边的花岗闪长岩中。目前勘探成果显示，矿区内浅部有10条含金性较好的矿化蚀变体，其中主要矿体是10号、9号、1号和20号矿脉最为发育(图1，表1)，矿体近地表长350～1 020 m，宽0.4～12.3 m，延伸大于450 m，沿走向和深部分支尖灭再现明显，金品位最高达74.48 g/t。

该矿床的矿体类型有4类，分别是硫化物石英脉、富硫化物石英脉型和破碎硫化物蚀变岩型和硫化物单矿物脉型，前者以黄铁矿为主，含少量闪锌矿和黄铜矿，金矿物主要为自然金，该矿石主要分布在矿区北段；后者富含闪锌矿、黄铜矿、方铅矿，金矿物以银金矿为主，主要分布在矿区南段(表1)。

该矿床以发育硫化物石英脉和纯硫化物脉为特征，围岩蚀变类型主要是黄铁绢云母化、青盘岩化、碳酸盐化等，局部发育钾长石化，其中黄铁绢云母化、青盘岩化发育在矿体的两侧或上、下盘，宽度在1～5 m，矿化主要是黄铁矿、黄铜矿，其次是方铅矿、闪锌矿、黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿(图2(a))以及微量自然金(图2(f))、碲金银矿等；根据野外矿化体之间的穿插关系，并结合井下特征，将该矿床划分4个主要成矿阶段：

图1 A东北区域构造分区简图与B闹枝铜金矿床的矿区地质图注：据文献Han et al[12]修改

1)黄铁绢英岩阶段：该阶段较发育，与矿体接触，形成的主要矿物为石英、绢云母、黄铁矿，少量钾长石，呈鳞片粒状结构、片状构造。其中黄铁矿呈自形，颗粒粗大，颜色为亮黄色。

2)石英—黄铁矿阶段：该阶段主要形成黄铁矿石英脉，矿脉呈乳白色，宽窄不一，形成的主要矿物为石英、黄铁矿，少量的黄铜矿和微量自然金(图2f)。

3)石英—多金属硫化物阶段：该阶段是闹枝金矿床主要成矿阶段，主要形成多金属硫化物石英脉(图2(a)、2(b)、2(d)、2(e))和闪锌矿脉、含闪锌矿方铅矿脉(图2(c))；主要矿物为烟灰色石英、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿以及黝铜矿、碲金银矿以及斑铜矿、辉铜矿等；硫化物含量变化较大，局部为富硫化物或单矿物脉。

4)石英—方解石脉阶段：主要形成含黄铁矿的方解石石英脉或石英脉，为成矿尾声。

表1 闹枝铜金矿10号脉与9号脉矿体特征

(a)井下硫化物石英脉

(b)富硫化物矿石(脉)

(c)方铅矿脉

(d)(50×)自形、半自形黄铁矿及交代结构

(e)黄铜矿、方铅矿及辉铜矿特征(50×)

(f)自然金特征(50×)

2 实验样品、方法和实验结果

实验样品为硫化物石英脉中的绢云母，测年实验在中国地质科学院地质研究所39Ar/40Ar同位素测年实验室完成，实验方法详见文献[13-14]。

实验结果(表2)表明，采用常规39Ar/40Ar阶段升温共获11组数据，年龄范围为23～130.5 Ma，共有6个坪，显示多坪的特征，其中最宽坪年龄(128.6±1.4)Ma(图3(a))；相应的39Ar/40ArAr—36Ar/40Ar反等时线年龄为(130±30) Ma，40Ar/36Ar的初始比值为(244±1 300) Ma(MSWD=164)(图3(b))。显然给定的年龄具有很大的不确定性，推测其成矿年龄应在130 Ma之后。

(a)

(b)

3 成矿时代和成矿动力学背景的讨论

延边地区是中亚造山带东段重要的内生金铜矿集中区，该区以发育浅成低温热液金矿床和中深成中高温热液金铜矿床为特征。目前的研究结果表明，延边地区的金铜成矿特点与中亚造山带中段、西段[15]有明显的差别，它的成矿特点不属于古生代洋—陆俯冲或陆—陆碰撞造山成矿体制，而具有明显的中生代太平洋板块俯冲的大陆边缘构造、岩浆、成矿特征。目前研究表明，延边地区以农坪、小西南岔为代表的斑岩型—类斑岩型铜金矿床，以杜荒岭、九三沟为代表的浅成高硫化型热液金矿床及以五凤、刺猬沟为代表的浅成低硫化金矿床的成矿时代均为96～104 Ma[6，16-17](表3)。李超文等[18]依据对延边地区火山岩的Ar—Ar年代学的研究结果认为Izanagi-Farallon板块向延吉地区的俯冲时间发生在晚白垩世—古新世(106～55 Ma)；因此，延边地区浅成热液金矿床和富金铜矿床的成矿应发生在古太平洋板块向亚洲大陆正北向俯冲转入Izanagi-Farallon板块西向俯冲的构造转换期过程。

表2 闹枝铜金矿床硫化物石英脉中的脉石矿物绢云母常规39Ar/40Ar阶段升温测年数据(JN2-98-2)

早期学者基于对闹枝铜金矿床的脉石矿物石英流体包裹体40Ar/39Ar等时线数据，初步确定其成矿发生在(123.6±2.5) Ma[3]。为了进一步验证该年龄的可靠性，本文对其矿石开展了脉石矿物绢云母的40Ar/39Ar法测年。研究结果显示绢云母的坪年龄为(128.6±1.4) Ma，鉴于绢云母40Ar/39Ar法坪年龄具有明显的多坪特征，进一步确定该矿床的成矿作用不大可能早于128 Ma。

就中国东北部陆缘成矿早阶段(123～117 Ma)而言(表3)，虽然目前仅确定闹枝、富岩2座浅成中硫化型铜金矿床，但在邻区的辽西和赤峰地区尚发育此阶段、此类矿床(内蒙金厂沟梁金(铜)矿床和辽宁的二道沟金矿床等)。王建平等[19]曾获得金厂沟梁矿区切割矿体的黑云母粗安岩全岩K-Ar为120.06 Ma，蚀变围岩的全岩K-Ar年龄为121.71 Ma，而苗来成等[20]得二道沟金矿床成矿前闪长玢岩脉单颗粒锆石SHRIMP U-Pb为(126±1) Ma，这种特征暗示此期、此类型的金铜矿床基本沿华北陆台北缘与兴蒙造山带接壤的兴蒙造山带内部早白垩世火山喷发伸展体系成矿，成矿背景应属于太平洋板块向欧亚板块正向俯冲的弧后岩浆弧体系[21]。

表3 中国东北部陆缘斑岩—浅成热液(铜)金矿床成矿阶(期)划分表

表3(续)

4 结论

1)本文获得闹枝矿床硫化物石英脉绢云母的40Ar/39Ar法坪年龄为(128.6±1.4) Ma，代表成矿年龄的上限，略早于延边地区斑岩型，浅成热液高硫化、低硫化金矿床的成矿时限(96～106 Ma)。

2)延边地区的斑岩型，浅成热液高硫化、低硫化金矿床(96～106 Ma)与浅成热液中硫化型金铜矿床(晚于(128.6±1.4) Ma)的成矿是由进入中生代古太平洋板块(库拉板块)向亚洲板块和兴蒙造山带俯冲的不同方式导致的，并由此产生的不同类型壳、幔岩浆作用过程的晚期形成。