黑龍江多寶山銅礦床中花崗閃長巖鋯石SHRIMP U-Pb測年及其構造意義

趙煥利，朱春艷，劉海洋，劉寶山

（1.黑龍江省第五地質勘察院，黑龍江黑河164300；2.黑龍江地質調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾161005；3.黑龍江省有色金屬地質勘察研究總院，黑龍江哈爾濱150046）

多寶山斑巖銅礦床位于黑龍江省嫩江縣境內(nèi)，該礦床發(fā)現(xiàn)于1958年，是黑龍江省最大的銅產(chǎn)地.有關多寶山斑巖銅礦床的成巖成礦時代、成礦模式、找礦模型等方面研究較多［1-11］，積累了豐富的資料，其中絕大部分測年數(shù)據(jù)將花崗閃長（斑）巖形成時代定為華力西中晚期至印支期（311～219 Ma）［2-4］.作者在該地區(qū)的1∶25萬區(qū)域地質填圖過程中，對多寶山斑巖銅礦床中的花崗閃長巖進行了鋯石U-Pb同位素SHRIMP法測年，取得諧和年齡值為479.5±4.6 Ma.這一新的年齡數(shù)據(jù)為進一步討論多寶山銅礦床的成礦作用、形成時代、構造環(huán)境提供了新的線索.

1 礦區(qū)地質概況

多寶山銅礦床位于大興安嶺與小興安嶺的接合部，產(chǎn)于古生代多寶山海盆的中心部位.礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為下中奧陶統(tǒng)海相中性火山-沉積地層銅山組（O1-2t）和多寶山組（O2d）.銅山組為深灰—灰黑色粉砂巖、板巖、灰黃色變質含礫粗粒長石砂巖、凝灰質砂巖、安山巖等，夾灰?guī)r及大理巖，含有腕足類、三葉蟲化石，黑色泥板巖中產(chǎn)筆石化石.多寶山組為灰綠色英安巖、安山質熔巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r等，頂部見英安質集塊巖，下部夾結晶灰?guī)r、大理巖透鏡體，產(chǎn)腕足及三葉蟲化石.出露的侵入巖主要為花崗閃長巖、花崗閃長斑巖，是銅礦體的主要圍巖（圖1），侵入于多寶山組安山巖中，前人多將其形成時代定為華力西中晚期［1-4］.

2 巖體巖石學、地球化學特征

多寶山銅礦床花崗閃長巖體侵位于多寶山組，接觸界線清楚，有多處小巖枝穿入圍巖.巖體向南西傾，傾角 60°，向下有膨大的趨勢，向下延深到 500 m［3］.巖體內(nèi)花崗閃長斑巖及細晶石英閃長巖、閃長玢巖等脈巖發(fā)育.

花崗閃長巖新鮮面呈灰白、淺灰、灰綠色，塊狀構造、碎裂構造，細?；◢徑Y構、中細粒花崗結構.微裂隙，裂紋發(fā)育，局部石英碎裂明顯，沿裂隙面絹云母化、綠泥石化普遍.粒徑0.5～3.0 mm.主要礦物：斜長石50%～60%，鉀長石0～10%，石英20%～25%，角閃石4%～9%.黑云母少許.蝕變礦物含量15%～20%.絹云母交代斜長石，少數(shù)交代黑云母和綠泥石.綠泥石除星散交代斜長石、黑云母外，呈近平行裂隙脈狀交代.黑云母被綠泥石、綠簾石交代.褐鐵礦化沿石英、長石裂隙或晶面上、云母面上交代浸染.副礦物有磷灰石、磁鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦.

地球化學分析結果見表1.在（Na2O＋K2O）-Al2O3（分子數(shù)）花崗巖堿性程度判別圖解（圖2）上投點落入鈣堿性區(qū).在Na2O-K2O圖解（圖3）上落于I型花崗巖區(qū).在原始地幔標準化的不相容元素蛛網(wǎng)圖（圖4）中，具有明顯的 Nb、Ta、P、Ti負異常，顯示島弧鈣堿性巖漿中Nb、Ta、Ti三元素虧損的特征，其巖漿形成深度應在80～100 km的榴輝巖部分熔融區(qū)［12］.在Rb-（Yb+Nb）和 Rb-（Yb+Ta）判別圖（圖 5）上巖石投點位于火山弧花崗巖區(qū).

表1 花崗閃長巖地球化學分析結果表Table 1 Chemistry of the granodiorite

3 鋯石SHRIMPU-Pb測年結果

對花崗閃長巖樣品中13粒鋯石進行SHRIMP法U-Pb同位素測年，結果（表 2）表明，2～13號點鋯石表面年齡為453.2～486.9 Ma，表面年齡相對偏差較小，2～13號數(shù)據(jù)點落在諧和曲線上（圖6），年齡為479.5±4.6 Ma.

4 結論與討論

4.1 巖體形成時代

前人在多寶山銅礦床花崗閃長巖體和花崗閃長斑巖體中獲得了大量同位素測年資料.測年結果主要為311～219 Ma，被認為是成巖成礦年齡；次為184～162 Ma，被認為是成礦期后巖漿活動所引起的熱疊加事件年齡［2-4］.其測年方法多為K-Ar法，測試對象為全巖或絹云母，而絹云母就可能是后期變質礦物，因此，311～219 Ma也應是成礦期后巖漿活動所引起的熱疊加事件年齡.晚石炭世-早二疊世多寶山地區(qū)處于碰撞造山期，與此相關的巖漿活動規(guī)模較大且頻繁?黑龍江地質調(diào)查研究總院齊齊哈爾分院.1∶25萬黑河市等二幅區(qū)調(diào)報告，2005-2008.，可能形成本期花崗閃長（斑）巖熱疊加事件年齡.

本次工作獲得鋯石SHRIMP U-Pb同位素測年表面年齡為453.2～486.9 Ma，諧和圖年齡為479.5±4.6 Ma.趙一鳴等［1］于1997年在多寶山銅礦床中采用Re-Os法測得輝鉬礦年齡為506 Ma，與453.2～486.9 Ma接近.而多寶山銅礦床花崗閃長巖體侵位于多寶山組，地層含腕足：Tetraodontella sp.、Leptellina incompta、Leptellina sp.、Apatomorpha sp.、Sowerbyella sp.，三葉蟲 ：A mphilicha s?sp.、Dysplanus duobaoshanensis、Ceraurinella sp.，時代為中奧陶世.因此，多寶山銅礦床花崗閃長巖體成巖時代應為453.2～486.9 Ma.

表2 中奧陶世花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb分析結果Table 2 SHRIMP zircon U-Pb ages of the Middle Ordovician granodiorite

4.2 巖體形成的構造環(huán)境

花崗閃長巖侵入于中奧陶統(tǒng)多寶山組安山巖之中，二者形成時代一致，它們形成的構造環(huán)境也應該一樣.余金杰等認為多寶山組火山巖形成于島弧-陸源弧環(huán)境［13］.如前所述，花崗閃長巖為島弧鈣堿性系列巖石（圖 2），具有 Nb、Ta、Ti三元素虧損的特征，顯示其形成于火山弧（圖4、5），其巖漿形成深度應在80～100 km的榴輝巖部分熔融區(qū)［12］.杜琦等也認為花崗閃長巖和花崗閃長斑巖屬島弧型［3］.因此，多寶山斑巖銅礦體中的花崗閃長巖體成巖成礦環(huán)境為火山島弧環(huán)境.

［1］趙一鳴，畢承思，鄒曉秋，等.黑龍江多寶山、銅山大型斑巖銅（鉬）礦床中輝鉬礦的錸- 鋨同位素年齡［J］.地球學報，1997，18（2）: 61—67.

［2］劉馳，穆治國，劉如曦，等.多寶山銅礦區(qū)水熱蝕變礦物的激光顯微探針40Ar/39Ar 定年［J］.地質科學，1995，30（4）: 330—337.

［3］杜琦，趙玉明，盧秉剛，等.多寶山斑巖銅礦床［M］.北京：地質出版社，1988.

［4］杜琦，馬曉陽，韓成滿，等.斑巖銅礦成因探討［M］.北京：地質出版社，2008.

［5］丁東業(yè)，連長云，王強，等.多寶山銅礦田及其盲礦體的地球化學找礦模型［J］.吉林地質，1996，15（2）: 61—65.

［6］趙元藝，馬志紅，馮本智，等.多寶山銅礦田綜合信息找礦模式研究［J］.地質找礦論叢，1997，12（1）: 1—10.

［7］趙元藝，馬志紅，仲崇學.多寶山銅礦床成礦作用地球化學研究［J］.西安地質學院學報，1997，19（1）: 28—35.

［8］王海平，張宗貴.多寶山地區(qū)巖石反射波研究［J］.巖石礦物學雜志，1995，14（4）: 325—335.

［9］趙元藝，趙廣江.黑龍江多寶山銅礦田稀土元素地球化學特征及多寶山銅礦床成因模式［J］.吉林地質，1995，14（2）: 71—78.

［10］趙元藝，馬志紅，馮本智.黑龍江多寶山銅礦床地球化學找礦模型［J］.桂林工學院學報，1997，17（1）: 48—54.

［11］尹冰川，冉清昌.多寶山超大型銅礦的成礦構造環(huán)境［J］.礦物學報，1997，17（2）: 220—224.

［12］Ringwood A E.Slab-mantle interactions: 3.Petrongenesis of intraplate magmas and structure of the upper mantle ［J］.Chemical Geology,1990，82: 187—207.

［13］余金杰，徐志剛，徐鳳山.小興安嶺西北部奧陶系火山巖形成環(huán)境［J］.地球學報，1996，17（1）: 54—61.