黑龍江大安河金礦床與成礦相關(guān)巖體的地球化學(xué)及其地質(zhì)意義

楊帆，孫景貴，付俊

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽(yáng) 110034；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130061）

黑龍江大安河金礦床與成礦相關(guān)巖體的地球化學(xué)及其地質(zhì)意義

楊帆1，孫景貴2，付俊1

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽(yáng) 110034；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130061）

大安河金礦床是黑龍江省典型的夕卡巖型金礦床，但有關(guān)該礦床成礦巖體的地球化學(xué)及成礦動(dòng)力學(xué)尚缺乏研究和報(bào)道.選取與成礦密切相關(guān)的輝長(zhǎng)巖開(kāi)展相關(guān)研究，結(jié)果表明，輝長(zhǎng)巖為富鋁質(zhì)巖石，富集大離子親石元素（LILE），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）；巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔為主；成巖成礦機(jī)制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀(jì)太平洋板塊的俯沖關(guān)系密切.

夕卡巖型金礦床；成礦巖體；成礦動(dòng)力學(xué)；地球化學(xué)；黑龍江省

0 引言

位于鐵力市神樹(shù)鎮(zhèn)內(nèi)的大安河金礦床是黑龍江省內(nèi)典型的夕卡巖型金礦床，礦體分布集中并且埋藏較淺，易于開(kāi)采［1］.前人對(duì)大安河金礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦年代學(xué)、礦床成因［1-3］等進(jìn)行了研究，取得了一定的認(rèn)識(shí)，但對(duì)成礦巖體缺乏報(bào)道和研究.本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)該區(qū)與成礦有關(guān)的巖體進(jìn)行巖石地球化學(xué)及同位素地球化學(xué)的研究，并對(duì)成礦地質(zhì)背景進(jìn)行探討.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大安河金礦床位于黑龍江省鐵力市神樹(shù)鎮(zhèn)，其大地構(gòu)造位置處于伊春-延壽構(gòu)造巖漿活動(dòng)帶上（圖1）.區(qū)內(nèi)地層由基底和蓋層兩部分組成，結(jié)晶基底被后期構(gòu)造活動(dòng)破壞嚴(yán)重，主要由前寒武系東風(fēng)山群（巖性為二長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片巖、大理巖、變粒巖等）構(gòu)成；蓋層主要由寒武系碳酸鹽巖和陸源碎屑巖、奧陶系火山-沉積建造、二疊系酸性凝灰?guī)r和凝灰熔巖、侏羅系的陸相的火山-沉積建造以及白堊系的中基性—中酸性火山巖組合構(gòu)成［4］.

圖1 大安河金礦區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)薛明軒，2001）Fig.1 Regional geological map of Da'anhe gold deposit（From XUE Ming-xuan,2001）

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，受太平洋俯沖作用及地殼淺部構(gòu)造作用影響，形成研究區(qū)西側(cè)的依舒斷裂、牡丹江斷裂以及東側(cè)的遜河-鐵力-尚志斷裂等超殼斷裂.區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，主要為華力西晚期和印支期的花崗巖以及燕山早期的花崗閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖.

2 礦床地質(zhì)概況

目前已控制的12個(gè)工業(yè)礦體，賦存于輝長(zhǎng)巖和二疊系土門(mén)嶺組變質(zhì)石英砂巖夾大理巖接觸帶夕卡巖中，其中主礦體為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體.3條主礦體以脈狀分別賦存于夕卡巖帶中部、外夕卡巖帶以及內(nèi)夕卡巖帶，金的品位分別為11.93×10-6、46.78×10-6以及5.93× 10-6.礦石礦物中金屬礦物較少，以黃銅礦、輝鉍礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦為主，其次為毒砂、磁鐵礦、褐鐵礦，可見(jiàn)少量自然鉍、銀金礦、硫銻鉍礦等；其中金以自然金和銀金礦的形式產(chǎn)出.脈石礦物主要為透輝石、石榴石、方柱石、石英、綠簾石和方解石，其次為絹云母、綠泥石、陽(yáng)起石、鉀長(zhǎng)石、透閃石等.礦石的結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀，其次為半自形粒狀.礦石的構(gòu)造主要為塊狀、碎裂狀、稀疏浸染狀，其次為細(xì)脈狀和團(tuán)塊狀.在成礦階段劃分方面，可劃分為石榴石-透輝石階段、透閃石-陽(yáng)起石階段、磁鐵礦階段、石英-硫化物階段和石英-方解石階段，是一座較為典型的夕卡巖型礦床（圖2）.

3 實(shí)驗(yàn)樣品和實(shí)驗(yàn)方法

本次測(cè)試的輝長(zhǎng)巖與成礦關(guān)系最為密切，樣品采自大安河金礦區(qū)，坐標(biāo)為128°28′37″，46°58′07″.

巖石主量元素分析測(cè)試在廊坊測(cè)試中心X熒光光譜（XRF）實(shí)驗(yàn)室完成；微量元素在吉林大學(xué)測(cè)試中心通過(guò)Aglient 7500a等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定完成，標(biāo)樣BHVO-2、BCR-2（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)）和GBW07103、GBW07104（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)）測(cè)試結(jié)果精度和準(zhǔn)確度一般優(yōu)于5%；Sr-Nd同位素測(cè)定在廣州地化所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)為MAT-262 TIMS，數(shù)據(jù)采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219校正測(cè)得Sr和Nd的同位素比值.

4 巖石學(xué)與地球化學(xué)特征

4.1 巖石學(xué)特征

大安河金礦床輝長(zhǎng)巖，多以巖枝及巖脈狀產(chǎn)出，巖石風(fēng)化面呈褐色，新鮮面呈灰白色，發(fā)生綠泥石化以及次閃石化.巖石為塊狀構(gòu)造，半自形粒狀結(jié)構(gòu).主要由斜長(zhǎng)石（75%）、角閃石（10%）、黑云母（10%）以及輝石（5%）組成.斜長(zhǎng)石：半自形板狀、見(jiàn)聚片雙晶；角閃石：綠黑色，長(zhǎng)柱狀；黑云母：棕褐—淡黃色，片狀，分布不均勻；輝石：黑色，短柱狀.副礦物可見(jiàn)有榍石、磷灰石、磁鐵礦、鋯石等.

4.2 主量元素地球化學(xué)特征

大安河金礦床輝長(zhǎng)巖的主量元素含量見(jiàn)表1，可以看出：SiO2在45.12%～51.88%之間，平均含量48.5%；Al2O3為11.96%～13.69%；TiO2為0.81%～0.84%；K2O+ Na2O為4.31%～4.86%；MgO為2.85%～7.48%；MnO為0.08%～0.09%.

4.3 稀土、微量元素地球化學(xué)特征

輝長(zhǎng)巖的稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2.輝長(zhǎng)巖的稀土曲線（圖3a）為右傾式，表現(xiàn)出輕稀土分布曲線相對(duì)陡傾，重稀土曲線平緩的特征.稀土總量（ΣREE）介于74.14×10-6～79.65×10-6之間，LREE/HREE介于4.1～5.3之間；（La/Yb）N介于3.31～5.34之間；σEu介于0.90～0.98之間，均小于1，異常不明顯，表明斜長(zhǎng)石未發(fā)生明顯的分離結(jié)晶作用.

圖2 大安河金礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2Geological sketch map of Da'anhe gold deposit

微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表3.微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Rb為11.31×10-6～202.9×10-6，Sr 239.5×10-6～441.7×10-6，Ba 457.1×10-6～515.8×10-6，Nb 3.89×10-6～6.38×10-6，Ta 0.22×10-6～0.29×10-6，Zr 53.06×10-6～55.47×10-6，Y 8.91× 10-6～14.0×10-6，Th 0.79×10-6～1.51×10-6.從微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3b）上可以看出，輝長(zhǎng)巖富集大離子親石元素（LILE），K、Rb、Sr、U等元素呈現(xiàn)出明顯的正異常，相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE），如Th、Ta、Nb、Y等元素呈現(xiàn)出負(fù)異常，上述元素特征與島弧或者活動(dòng)大陸邊緣的地球化學(xué)特征相似.

表1 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Major oxides of gabbro from Da'anhe gold deposit

表2 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖稀土元素分析結(jié)果Table 2 Rare earth elements of gabbro from Da'anhe gold deposit

表3 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖微量元素分析結(jié)果Table 3 Trace elements of gabbro from Da'anhe gold deposit

圖3 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解（a）及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解（b）Fig.3 Chondrite-normalized REE distribution patterns and primitive mantle-normalized trace element distribution patterns of gabbro from Da'anhe gold deposit

4.4 同位素地球化學(xué)特征

研究區(qū)內(nèi)輝長(zhǎng)巖體的Sr-Nd同位素結(jié)果見(jiàn)表4.本文用輝長(zhǎng)巖的鋯石年齡［2］t=189 Ma，對(duì)所獲得的鍶、釹進(jìn)行計(jì)算，87Sr/86Sr比值變化范圍在0.709823～0.716303之間，平均值0.713063，87Sr/86Sr初始比值為0.70962～0. 70972；εSr（t）為75.9～77. 2；143Nd/144Nd為0.512606～0.512675，εNd（t）為0.8～1.9.

5 討論

5.1 源區(qū)性質(zhì)

Sr-Nd同位素作為探討源區(qū)物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)最重要的示蹤劑，已被廣泛應(yīng)用，通過(guò)其示蹤可以對(duì)巖體的來(lái)源、成因、演化等提供重要的信息，并能夠?qū)Φ貧ば纬傻奶接懪c構(gòu)造演化提供極重要的信息［5］.Sr-Nd同位素顯示出較高的初始鍶和較低的正初始釹的特征（表4），反映了變沉積巖為區(qū)內(nèi)脈巖的重要組分之一［6-9］.獲得區(qū)內(nèi)輝長(zhǎng)巖體的εNd（t）為正值，其εSr（t）也為正值，用兩者投圖（圖4），可見(jiàn)巖體的投影點(diǎn)偏離地幔趨勢(shì)演化線，向趨勢(shì)演化線的右側(cè)偏離，落到了殼源區(qū)與富集地幔區(qū)的過(guò)渡部位.說(shuō)明其巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔占優(yōu)勢(shì).

主量元素顯示出富鋁、高鉀、低鈦的特性，微量元素顯示富集（K、Rb、Sr、U）等大離子親石元素元素，虧損（Th、Ta、Nb、Y）等高場(chǎng)強(qiáng)元素，可能是由于由于俯沖帶流體/熔體交代作用而形成的富集地幔的部分熔融，據(jù)此可以推斷礦區(qū)輝長(zhǎng)巖可能來(lái)源于俯沖帶流體/熔體交代作用而形成的富集地幔.

表4 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖鍶-釹同位素參數(shù)Table 4 Sr-Nd isotopic parameters of gabbro from Da'anhe gold deposit

圖4 大安河金礦床輝長(zhǎng)巖的（87Sr/86Sr）-εNd（t）圖解Fig.4 （87Sr/86Sr）-εNd（t）diagram of gabbro from Da'anhe gold deposit

5.2 構(gòu)造環(huán)境與成礦動(dòng)力學(xué)背景

在構(gòu)造環(huán)境Nb-Y判別圖解（圖5a）中，樣品點(diǎn)都落入火山弧和同碰撞環(huán)境區(qū)域內(nèi)，在Rb-（Y+Nb）判別圖解（圖5b）中，樣品點(diǎn)都落入VAG區(qū)域內(nèi)，及火山島弧環(huán)境，由于高場(chǎng)強(qiáng)元素的活動(dòng)性較低，受各種地質(zhì)作用的影響較弱，因此能夠真實(shí)地反應(yīng)源區(qū)的性質(zhì).

根據(jù)以上的分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，總結(jié)大安河金礦成礦動(dòng)力學(xué)背景如下：中生代初期，佳木斯板塊與已拼合的額爾古納-興安-松嫩上述板塊一起沿牡丹江斷裂拼合［11］，而佳木斯地塊與松嫩地塊的拼合可能是該區(qū)地殼增生的原因［12］.與此同時(shí)，侏羅紀(jì)太平洋板塊的俯沖作用［11］導(dǎo)致已穩(wěn)定的伊春-延壽構(gòu)造巖漿弧帶局部伸展拉張，致使巖石圈發(fā)生拆沉效應(yīng).在張性狀態(tài)下，來(lái)自深部軟流圈的地幔物質(zhì)上涌并伴隨巖漿底侵作用，促使基性下地殼加熱，從而引發(fā)了地殼物質(zhì)的熔融，最終形成礦區(qū)成礦巖體，該巖體的地球化學(xué)特征與上述所述及具有富集大離子親石元素（LILE）、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）的巖石特征相吻合［13］.結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征和大安河金礦的地質(zhì)特征，筆者認(rèn)為大安河金礦床成巖成礦機(jī)制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀(jì)太平洋板塊的俯沖關(guān)系密切.在古太平洋板塊俯沖擠壓的構(gòu)造背景下，因?yàn)榘鍓K間相互作用方式的調(diào)整從而產(chǎn)生了短時(shí)間張性環(huán)境，即在板塊俯沖體制下的擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，巖石圈拆沉造成軟流圈地幔物質(zhì)上涌，最終與地殼物質(zhì)融合，獲得了大量的成礦物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致大安河金礦床的形成.

6 結(jié)論

（1）與成礦密切相關(guān)的輝長(zhǎng)巖為富鋁質(zhì)巖石，富集大離子親石元素（LILE），相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）；

（2）礦區(qū)輝長(zhǎng)巖的巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔為主；

（3）大安河金礦床成巖成礦機(jī)制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀(jì)太平洋板塊的俯沖關(guān)系密切.

圖5 大安河輝長(zhǎng)巖Nb-Y圖解（a）和Rb－（Y+Nb）圖解（b）（據(jù)文獻(xiàn)［10］）Fig.5 Nb-Y diagram（a）and Rb-（Y+Nb）diagram（b）of gabbro from Da'anhe gold deposit（After Reference［10］）

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GEOCHEMISTRY AND ITS GEOLOGICAL IMPLICATION OF THE DA'ANHE DEPOSIT AND ORE-FORMING ROCKS IN HEILONGJIANG PROVINCE

YANG Fan1,SUN Jing-gui2,FU Jun-yu1
（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China; 2.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

TheDa'anhegolddepositinHeilongjiangProvinceisatypicalskarndeposit.However,therewas rare research on geochemistry and metallogenic dynamics of the ore-forming rock mass of the deposit previously.This study focuses on the gabbro that is closely related to mineralization.The result shows that the gabbro is Al-rich rock,with enrichment of large-ion lithophile elements（LILE）and depletion of high field strength elements（HFSE）.The origin of magma is the mixture of main enriched mantle and continental crust.The diagenetic-mineralization mechanism is closely related to the amalgamation ofJiamusiandSongnenmassifsandthesubductionofJurassicPacificPlate.

skarn type gold deposit;ore-forming rock mass;metallogenic dynamics;geochemistry;Heilongjiang Province

1671-1947（2014）05-0419-06

P618. 51；P595

A

2013－11－25；

2014-01-16.編輯：周麗、張哲．

東北基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查成果集成與綜合研究項(xiàng)目（編號(hào)1212011220435）、國(guó)家自然科學(xué)基金（41172072）和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局計(jì)劃工作項(xiàng)目（資［2010］26-06）聯(lián)合資助.

楊帆（1987—），男，碩士，主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)研究工作，通信地址遼寧省沈陽(yáng)市皇姑區(qū)黃河北大街280號(hào)，E-mail//541810741@qq.com