內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦床輝鉬礦Re-Os同位素年齡及其地質(zhì)意義

馮曉曦，姚書振，段 明，曲 凱，王佳營，馮旭彪，李 超，周利敏

1.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，武漢 4300742.天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170 3.深圳市冠欣礦業(yè)集團(tuán)，廣東 深圳 5180484.國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037

?

內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦床輝鉬礦Re-Os同位素年齡及其地質(zhì)意義

馮曉曦1，2，姚書振1，段 明2，曲 凱2，王佳營2，馮旭彪3，李 超4，周利敏4

1.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，武漢 430074
2.天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170 3.深圳市冠欣礦業(yè)集團(tuán)，廣東 深圳 518048
4.國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037

內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦床是華北板塊北緣中段最重要的一個(gè)銅(鉬)礦床，礦床由南、北兩礦帶構(gòu)成。南礦帶礦體主要產(chǎn)于寒武系白乃廟組綠片巖中，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致；北礦帶礦體大部分產(chǎn)于花崗閃長巖體中，部分延進(jìn)圍巖。利用Re-Os同位素定年方法對(duì)南、北礦帶主要礦段的5件輝鉬礦樣品進(jìn)行了成礦時(shí)代研究，結(jié)果表明，輝鉬礦樣品的Re-Os同位素模式年齡為(435.8±6.0)～(443.0±6.1) Ma，Re-Os同位素等時(shí)線年齡為(440.5±4.4) Ma(2σ，MSWD=1.4)，屬于早志留世，與花崗閃長斑巖成巖時(shí)代(440.0 Ma)一致。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和礦床特征，認(rèn)為白乃廟銅(鉬)礦主成礦期為早志留世，與早志留世花崗閃長斑巖(440.0 Ma)巖漿侵入關(guān)系密切，又與早古生代古亞洲洋向華北板塊強(qiáng)烈俯沖期(446.0～453.0 Ma)相吻合，但晚于圍巖白乃廟組。綜合分析認(rèn)為該成礦事件是早古生代華北板塊北緣“溝、弧、盆”體系演化和陸緣增生的產(chǎn)物。

Re-Os同位素年齡；輝鉬礦；成礦時(shí)代；成礦背景；內(nèi)蒙古；白乃廟銅(鉬)礦

0 前言

白乃廟銅(鉬)礦床位于內(nèi)蒙古四子王旗白音朝克圖蘇木地區(qū)。該礦床自20世紀(jì)50年代末發(fā)現(xiàn)和勘查以來，許多專家學(xué)者從礦床地質(zhì)、地球化學(xué)、成礦流體、成巖時(shí)代等方面進(jìn)行了大量研究[1-4]，積累了豐富的資料。但前人關(guān)于礦床成礦時(shí)代和構(gòu)造背景的認(rèn)識(shí)分歧較大，提出了如下觀點(diǎn)：1)白乃廟銅(鉬)礦南礦帶成礦物質(zhì)來源于中元古代(1 130 Ma)的海底幔源火山噴發(fā)活動(dòng)產(chǎn)物，成礦過程中有部分陸殼物質(zhì)混入，北礦帶的形成過程與加里東期(440 Ma)花崗閃長巖的侵位和結(jié)晶分異密切相關(guān)[1-2]。礦床是中元古代海相火山巖型礦床，晚期的區(qū)域變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)和巖漿侵入將原生礦體局部改造成細(xì)脈狀或浸染狀硫化物礦石[2]。2)白乃廟銅礦早期礦化發(fā)生于中元古代晚期，形成含銅礦源層；晚期礦化發(fā)生于志留紀(jì)，礦床最終形成[3-4]。3)白乃廟礦床形成于泥盆紀(jì)，與賦礦地層白乃廟組的峰期變質(zhì)作用年齡基本一致，也與晚志留世——早泥盆世溫都爾廟增生巖漿弧與華北克拉通北緣的碰撞拼貼時(shí)間吻合[5]。這些觀點(diǎn)雖然都提供了各自的地質(zhì)、地球化學(xué)證據(jù)，但尚未見到該礦床中硫化物成礦年代學(xué)的研究成果。

為了進(jìn)一步深化白乃廟銅(鉬)礦成礦時(shí)代和成礦構(gòu)造背景研究，筆者在總結(jié)白乃廟銅(鉬)礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，選擇主要礦石礦物之一的輝鉬礦作為成礦定年礦物。輝鉬礦Re-Os測(cè)年法是一種直接測(cè)定金屬礦床成礦年代的方法[6]，輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)試既可精確成礦定年，又可利用測(cè)年數(shù)據(jù)探討成礦地質(zhì)構(gòu)造背景。這不但可以為白乃廟銅(鉬)礦床的研究提供新的重要證據(jù)，而且對(duì)深入研究華北板塊北緣的古生代構(gòu)造及成礦演化具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白乃廟銅(鉬)礦床位于華北板塊北緣中段，南鄰華北板塊北緣赤峰——白云鄂博深大斷裂，北依溫都爾廟俯沖-增生雜巖帶(圖1)。

1.南蒙古生代大陸邊緣；2.南蒙古生代弧增生雜巖；3.索倫克爾縫合帶晚古生代增生雜巖；4.華北早古生代大陸邊緣；5.前寒武紀(jì)華北板塊；6.蛇綠巖；7.高壓變質(zhì)巖；8.斷裂。圖1 內(nèi)蒙古中部地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖(據(jù)文獻(xiàn)[7]修編)Fig. 1 Regional geological map of the central section of Inner Mongolia area(modified after reference[7])

區(qū)域內(nèi)出露的地層有古元古界寶音圖群、寒武系白乃廟組、中志留統(tǒng)徐尼烏蘇組、下二疊統(tǒng)三面井組、下白堊統(tǒng)固陽組等。與成礦有關(guān)的白乃廟組由一套中淺變質(zhì)的綠片巖、長英片巖組成。其原巖為一套海底噴發(fā)的基性——中酸性火山熔巖、凝灰?guī)r，夾少量正常沉積的碎屑巖和碳酸鹽巖，為淺海相火山沉積建造(圖2)。

1.第四系；2.下白堊統(tǒng)固陽組；3.下二疊統(tǒng)三面井組；4.中志留統(tǒng)徐尼烏蘇組；5.白乃廟組第五巖段；6.白乃廟組第四巖段；7.白乃廟組第三巖段；8.白乃廟組第二巖段；9.白乃廟組第一巖段；10.古元古界寶音圖群(Pt1By)；11.志留紀(jì)花崗閃長巖；12.二疊紀(jì)石英閃長巖；13.二疊紀(jì)白云母花崗巖；14.花崗斑巖脈；15.石英脈；16.礦化帶、礦體及礦段編號(hào)；17.實(shí)測(cè)及性質(zhì)不明斷層；18.白乃廟斷裂；19.地質(zhì)界線/不整合地質(zhì)界線；20.采樣點(diǎn)號(hào)。圖2 白乃廟銅鉬礦地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[4]修編)Fig.2 Simplified geological sketch map of Bainaimiao copper-molybdenite deposit(modified from reference[4])

東西向構(gòu)造是區(qū)域內(nèi)最重要的構(gòu)造，具有長期性、階段性和繼承性的特點(diǎn)。強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)期主要為加里東和華力西兩個(gè)時(shí)期。它控制了區(qū)域內(nèi)基性——中酸性火山噴發(fā)及花崗質(zhì)巖漿的侵位。根據(jù)礦區(qū)勘查資料，礦區(qū)整體上為一向南西傾斜、傾角40°～70°的單斜構(gòu)造。褶皺構(gòu)造不發(fā)育，局部受構(gòu)造活動(dòng)影響，發(fā)育次級(jí)小型褶皺構(gòu)造[3]。

巖漿巖分布廣泛，二疊紀(jì)石英閃長巖、黑云母花崗巖、花崗閃長巖、黑云母二長花崗巖分布于北部及東部。中部出露近東西向展布的志留紀(jì)(加里東期)花崗閃長斑巖。

2 礦床地質(zhì)特征

白乃廟銅(鉬)礦受東西向構(gòu)造控制，斷續(xù)分布于東西長10 km、南北寬2～3 km的狹長地帶內(nèi)。按礦床產(chǎn)出部位和地質(zhì)特征不同，分南、北兩個(gè)礦帶，二者相距700～900 m(圖2)。

南礦帶由Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅹ、Ⅺ8個(gè)礦段組成，礦體主要產(chǎn)于綠片巖中，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致。礦體呈似層狀、透鏡體狀、單層或者多層、平行或者斜列式產(chǎn)出。礦體空間形態(tài)較為復(fù)雜，具有膨大、收縮、分支、尖滅等現(xiàn)象(圖3)。

北礦帶由Ⅷ、Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅢ4個(gè)礦段組成，礦體主要產(chǎn)在花崗閃長巖中。巖體受東西向構(gòu)造控制，基本是順層侵入于綠片巖中。礦體大部分產(chǎn)于巖體中，尤其在Ⅷ、Ⅻ礦段的局部地段，巖體即是礦體;少部分產(chǎn)于頂?shù)装宓膰鷰r中，少數(shù)礦體從巖體外延進(jìn)圍巖。

其中與本次研究工作有關(guān)的礦體有Ⅵ-22號(hào)礦體、Ⅷ-3-1號(hào)礦體、Ⅷ-8-1號(hào)礦體、Ⅻ-14號(hào)礦體，特征見表1。

礦床中主要礦石礦物有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦，其次為少量或微量斑銅礦、輝銅礦、磁黃鐵礦、白鎢礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然金等。

輝鉬礦在礦石中的體積分?jǐn)?shù)為0.037%～0.085%，占金屬礦物總量的0.440%，常呈條痕狀、細(xì)脈狀、薄膜狀或浸染狀產(chǎn)出。輝鉬礦單礦物電子探針分析結(jié)果：w(Mo)為60.79%，w(Re)為0.18%。

3 樣品描述及測(cè)試方法

在綜合分析礦床地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，選取八礦段采集Tj61、Tj62、Tj63，六礦段采集Tj64、十二礦段采集Tj65共5件樣品用于Re-Os同位素測(cè)年。

輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)試工作在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室完成。輝鉬礦樣品直接從手標(biāo)本上取得，首先通過重力、磁法進(jìn)行分離，再在顯微鏡下進(jìn)行仔細(xì)觀察，剔除不純組分，每件樣品的純度均大于98%?，F(xiàn)簡述如下。

分解樣品 準(zhǔn)確稱取待分析樣品，通過細(xì)頸漏斗加入到Carius管(一種高硼厚壁大玻璃安瓿瓶，一般容積約30 mL)底部。緩慢加液氮到有半杯乙醇的保溫杯中，使成黏稠狀(-80～-50 ℃)。放裝好樣品的Carius管到該保溫杯中。用適量超純濃HCl通過細(xì)頸漏斗把準(zhǔn)確稱取的185Re和190Os混合稀釋劑轉(zhuǎn)入Carius管底部。再依次加入適量硝酸和30%的H2O2。

當(dāng)Carius管底溶液凍實(shí)后，用液化石油氣和氧氣火焰加熱封好Carius管的細(xì)頸部分。擦凈表面殘存的乙醇，放入不銹鋼套管內(nèi)。輕輕放套管入鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，待回到室溫后，逐漸升溫到200 ℃(輝鉬礦)，保溫24 h。取出，冷卻后在底部凍實(shí)的情況下，先用細(xì)強(qiáng)火焰燒熔Carius管細(xì)管部分一點(diǎn)，使內(nèi)部壓力得以釋放。再用玻璃刀刻出劃痕，并用燒熱的玻璃棒燙裂劃痕部分。

蒸餾分離Re 將待打開的Carius管放在冰水浴中回溫使內(nèi)容物完全融化，用約20 mL水將管中溶液轉(zhuǎn)入蒸餾瓶中。把內(nèi)裝5 mL超純水的25 mL比色管放在冰水浴中，以備吸收蒸餾出的OsO4。連接蒸餾裝置，加熱微沸30 min。所得OsO4水吸收液可直接用于ICP-MS測(cè)定Os同位素比值。將蒸餾殘液轉(zhuǎn)入150 mL Teflon燒杯中待分離Re。

萃取分離Re 將蒸餾殘液置于電熱板上，加熱近干。加少量水，加熱近干。重復(fù)兩次以降低酸度。根據(jù)樣品量加入4～10 mL 5～6 mol/L的 NaOH(如果堿化后沉淀量過多，可適當(dāng)增加NaOH用量)，稍微加熱，促進(jìn)樣品轉(zhuǎn)為堿性介質(zhì)。轉(zhuǎn)入Teflon離心管中，加入4～10 mL丙酮，振蕩1 min萃取Re。

1.殘坡積層；2.綠泥石片巖；3.陽起綠泥斜長片巖；4.綠泥陽起斜長片巖；5.陽起斜長片巖；6.角閃殘玢變巖；7.銅礦體及編號(hào)；8.鉬礦體及編號(hào)。圖3 白乃廟銅(鉬)礦Ⅵ礦段Ⅸ勘探線剖面圖(據(jù)腳注①韓杰.內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗白乃廟銅礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律研究.烏蘭察布：內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四勘察院，1987.修編)Fig.3 A sketch map showing the section of No．9 exploration line from ore block 6 of Bainaimiao Cu(Mo) deposit (modified from footnote①韓杰.內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗白乃廟銅礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律研究.烏蘭察布：內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四勘察院，1987.)

礦段礦體編號(hào)規(guī)模長度/m延深/m厚度/m平均厚度/m礦體形狀產(chǎn)狀平均品位Cu/%Mo/%Au/10-6Ag/10-6ⅥⅥ-229304930.55～27.4414.00似層狀40°～60°∠21°～39°0.580.01150.081.70ⅧⅧ-3-14565990.85～19.8610.36似層狀150°～214°∠51°～71°0.590.0186Ⅷ-8-13803911.62～12.417.02似層狀150°～214°∠58°～65°0.540.0199ⅦⅦ-48504281.30～19.9810.34似層狀180°～190°∠57°～40°0.490.01470.213.62

注：摘自腳注②張學(xué)權(quán)，馮旭彪，廖東就，等.內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗白乃廟銅礦床生產(chǎn)地質(zhì)勘探報(bào)告．深圳：深圳市冠欣礦業(yè)，2011.。

表2 內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦輝鉬礦Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)

注：測(cè)試單位為國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室，2012。

質(zhì)譜測(cè)定 采用美國TJA公司生產(chǎn)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS測(cè)定同位素比值。對(duì)于Re-Os含量很低的樣品采用美國熱電公司(Thermo Fisher Scientific)生產(chǎn)的高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜儀HR-ICP-MS Element 2進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于Re：選擇質(zhì)量數(shù)185、187，用190監(jiān)測(cè)Os。對(duì)于Os：選擇質(zhì)量數(shù)為186、187、188、189、190、192，用185監(jiān)測(cè)Re。

4 測(cè)定結(jié)果

由表2可以看出，5件輝鉬礦樣品獲得近似相等的Re-Os模式年齡值(435.8±6.1)～(443.0±6.3) Ma，加權(quán)平均年齡為(439.6±2.7) Ma(圖4)，比較接近。采用ISOPLOT軟件對(duì)獲得的5個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行等時(shí)線計(jì)算，得到等時(shí)線年齡為(440.5±4.4) Ma(圖5)。所得到的等時(shí)線年齡與模式年齡加權(quán)平均值非常接近。

圖4 內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦中輝鉬礦Re-Os模式年齡加權(quán)平均值Fig.4 Re-Os model ages of molybdenite of the Bainaimiao Cu(Mo) deposit, Inner Mongolia

圖5 內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦中輝鉬礦Re-Os同位素等時(shí)線Fig.5 Re-Os isochrone of molybdenite of the Bainaimiao copper(molybdenite) deposit，Inner Mongolia

一般來說，輝鉬礦Re-Os體系是穩(wěn)定的，但有時(shí)它也或多或少地受到后期構(gòu)造和變質(zhì)事件的影響[8]。本次5件輝鉬礦樣品沒有明顯的變形，測(cè)試結(jié)果具有相似的模式年齡，可以排除后期構(gòu)造和變質(zhì)事件影響。

白乃廟銅(鉬)礦床石英流體包裹體礦床成礦期流體溫度為137～380 ℃，礦區(qū)早期石英流體包裹體的溫度為248～380 ℃，中期石英流體包裹體的溫度為215～241 ℃，晚期石英流體包裹體的溫度為137～181 ℃[9]，成礦流體溫度逐漸降低，低于輝鉬礦Re-Os的封閉溫度500 ℃[10]，可以保證測(cè)年的準(zhǔn)確性。X射線結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，本礦區(qū)輝鉬礦為較高溫度下生成的種類[11]，成礦溫度的遞減對(duì)Re的富集產(chǎn)生了重要作用，可滿足輝鉬礦測(cè)年的要求。

5 討論

5.1 成礦地質(zhì)構(gòu)造背景

不同類型的成礦系統(tǒng)發(fā)育在不同的構(gòu)造環(huán)境[12]，這使得礦床可以作為大地構(gòu)造演化研究的探針[13]。白乃廟銅(鉬)礦成為研究華北板塊北緣構(gòu)造演化和成礦作用的理想目標(biāo)。

前人資料[3]顯示礦床曾經(jīng)歷與海相火山噴發(fā)相伴的金屬礦化和斑巖礦化兩個(gè)礦化期。早期礦化發(fā)生于中元古代晚期，形成含銅礦源層；晚期礦化發(fā)生于志留紀(jì)，使礦床最終形成。本次輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡為(440.5±4.4) Ma，初步認(rèn)為白乃廟銅鉬礦主成礦期為早志留世，與花崗閃長巖Sm-Nd同位素等時(shí)線年齡(440±40) Ma[1]一致，與花崗閃長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果(432.4±2.2) Ma、(440.7±2.1) Ma和(443±1) Ma吻合較好[14]，表明白乃廟銅(鉬)礦成礦與早志留世巖漿活動(dòng)關(guān)系密切。輝鉬礦Re-Os測(cè)年與礦區(qū)主要構(gòu)造-巖漿事件相吻合已是眾多礦床研究成礦時(shí)代的可靠方法[15]。

大地構(gòu)造位置上，白乃廟銅(鉬)礦處于康?！喾鍞嗔雅c溫都爾廟——西拉木倫斷裂之間加里東期增生帶西部[16]，同時(shí)也處于東西延長達(dá)300 km的白乃廟火山島弧雜巖帶中部[17]，燕遼鉬成礦帶的西端[18]。在溫都爾廟加里東期增生帶，發(fā)育大量428～467 Ma與洋殼俯沖有關(guān)的巖漿巖，確實(shí)存在溫都爾廟早古生代增生帶[19]。在該島弧帶東部圖林凱一帶蛇綠巖帶中新發(fā)現(xiàn)埃達(dá)克巖，認(rèn)為是溫都爾廟——圖林凱早生代消減帶的一種巖漿巖標(biāo)志，該地區(qū)石英閃長巖侵位于(467±13) Ma，奧長花崗巖形成于(451±7) Ma，斜長巖墻形成于(429±7) Ma[20]。該島弧帶西部達(dá)茂旗北部出露的閃長巖形成于(452±3) Ma和(440±2) Ma，石英閃長巖形成于(446±2) Ma，花崗閃長巖形成于(440±2) Ma，反映了晚奧陶世末的洋殼消減事件，且具有正常島弧和埃達(dá)克巖的雙重地球化學(xué)性質(zhì)[21]。礦區(qū)出露的巖漿巖也證明了這一點(diǎn)：白乃廟含礦花崗閃長巖U-Pb年齡為466 Ma(鋯石)，花崗閃長巖K-Ar年齡為450 Ma(角閃石)，白云母花崗巖K-Ar年齡為429.8 Ma(白云母)[16]?；◢忛W長巖Sm-Nd同位素等時(shí)線年齡為(440±40) Ma(2σ)和εNd(t)=-3.2±1.7(2σ)，巖體是早古生代古蒙古洋殼與華北板塊俯沖時(shí)殼、幔源物質(zhì)重熔的結(jié)果[1]。

由此可見，早古生代溫都爾廟加里東期增生帶曾廣泛發(fā)育與古亞洋俯沖有關(guān)的巖漿巖，也說明了白乃廟銅(鉬)礦與大陸增生作用有關(guān)。

同時(shí)，西拉木倫河——溫都爾廟一帶出露的早古生代蛇綠巖帶也證明了俯沖帶的存在。毗鄰的溫都爾廟群鐵硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)大量微體化石，其中有寒武紀(jì)的開腔骨類化石Chancelloriids，認(rèn)為溫都爾廟群形成于寒武紀(jì)，上部可能延續(xù)到早奧陶世，其下面的輝長-輝綠巖系晚前寒武紀(jì)末期的產(chǎn)物。溫都爾廟群發(fā)現(xiàn)的藍(lán)閃石Ar40/Ar38年齡為(445.6±15.0) Ma，代表板塊俯沖或主期變形之前溫都爾廟受高壓變質(zhì)作用的時(shí)間[22]，高壓變質(zhì)時(shí)代為(446.0±15.0)～(453.0±1.8) Ma[23]，代表板塊由北向南強(qiáng)烈俯沖期,蛇綠巖代表早古生代洋殼殘片，古洋殼由北向南俯沖到溫都爾廟巖漿弧之下。礦區(qū)花崗閃長巖成巖時(shí)代與其一致，本次輝鉬礦Re-Os定年證明白乃廟銅(鉬)礦主成礦期即發(fā)生于強(qiáng)烈的洋殼俯沖期。

白乃廟組火山巖系的巖石組合系列、常量元素、微量元素及巖石地球化學(xué)變異趨勢(shì)表明，它們具有早期島弧拉斑玄武巖向晚期鈣堿性火山巖過渡的趨勢(shì)，明顯帶有非成熟島弧的特點(diǎn)[1，20]，說明在板塊俯沖作用下，白乃廟組形成構(gòu)造環(huán)境從大洋移至邊緣海，形成時(shí)代可能略晚于板塊俯沖，但具有混雜元古界基底的白乃廟古島孤火山巖系地質(zhì)演化一直延續(xù)至晚奧陶世。礦區(qū)花崗閃長斑巖呈巖床產(chǎn)于綠片巖中，可以認(rèn)為是島弧背景下中淺成巖漿分異的產(chǎn)物[24]。

前人對(duì)白乃廟組的形成時(shí)代研究較多：白乃廟組綠片巖的Sm-Nd同位素等線時(shí)年齡為(1 107±28) Ma(2σ)，綠片巖鋯石U-Pb諧和年齡為(1 130±16) Ma[1]，綠片巖系K-Ar年齡為581 Ma、458 Ma、434 Ma(角閃石)，全巖Rb-Sr年齡為(427±17)Ma[16]。2012年吉林大學(xué)徐仲元教授在1∶25萬蘇尼特右旗幅修測(cè)時(shí)，測(cè)得白乃廟銅(鉬)礦斜長黑云片巖U-Pb鋯石年齡為(499.4±1.8) Ma、綠泥絹云母片巖U-Pb鋯石年齡為(478.1±1.6) Ma、變質(zhì)含砂屑巖屑粉砂巖U-Pb鋯石年齡為(488.5±1.3) Ma*徐仲元，趙利剛.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心2013年度學(xué)術(shù)交流會(huì)資料.天津：天津地質(zhì)調(diào)查中心，2013.。測(cè)年數(shù)據(jù)差別較大，可能和火山島弧環(huán)境變化大、或與華北板塊基底混入有關(guān)。但近年數(shù)據(jù)總體上反映地層形成于寒武紀(jì)至早奧陶世，早于花崗閃長巖，略晚于毗鄰的溫都爾廟群蛇綠巖帶，形成于板塊俯沖作用所致的“溝-弧-盆”構(gòu)造體系[25]，白乃廟銅(鉬)礦就是該體系演化的產(chǎn)物。

5.2 成礦過程

綜合分析區(qū)域地質(zhì)特征、礦床特征及前人成果，筆者認(rèn)為中元古代白乃廟地區(qū)處于古亞洲洋的擴(kuò)張階段，形成了近東西向規(guī)模巨大的白云鄂博裂谷帶，產(chǎn)生了白云鄂博群巨厚沉積物，成為白乃廟地區(qū)基底，這為以后該地區(qū)成礦作用打上了陸殼成分的烙印[26]。早寒武世，古亞洲洋向華北地塊俯沖，在溫都爾廟一帶形成古海溝。寒武至奧陶紀(jì)，持續(xù)的板塊俯沖作用力使古海溝與華北板塊間形成了白乃廟海相基性——中酸性不成熟火山島弧堆積，火山作用攜帶的一些成礦物質(zhì)與海水相互作用，形成一些星散狀、薄層狀或透鏡狀的貧礦層或含礦巖層，呈似層狀、透鏡狀、單層或多層平行或斜列產(chǎn)于基性火山巖中。含礦巖系中銅、鉬豐度高于同類巖石2～10倍，形成了本礦床的初始礦源層[22]。

隨后，古亞洲洋板塊對(duì)華北板塊的俯沖動(dòng)力作用使白乃廟組火山巖褶皺、隆起，普遍變質(zhì)，形成綠片巖相——角閃巖相的結(jié)晶片巖，并產(chǎn)生一系列層間裂隙帶和片理化帶，變質(zhì)熱液使火山巖中貧化的銅、鉬及其他有用元素，浸出、活化、遷移至適宜部位富集成礦，形成了條帶狀、條紋狀銅礦石，奠定了白乃廟銅鉬礦帶的雛形。

早志留世板塊繼續(xù)俯沖，在南北向擠壓力的再次作用下，東西向構(gòu)造進(jìn)一步發(fā)育，花崗閃長巖被動(dòng)侵位，其所攜帶的成礦元素既有洋殼物質(zhì)深部重熔，還包括巖漿上侵過程中同化部分基底巖系的成礦物質(zhì)，并為成礦作用提供熱源[11]及利于成礦的構(gòu)造應(yīng)力。在巖漿熱液成礦的過程中，對(duì)先期形成的金屬礦化產(chǎn)生疊加改造，成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集。白乃廟銅(鉬)礦床的南、北礦帶是同一成礦作用在不同成礦部位的礦床配套關(guān)系[27]。含礦流體加富改造原始礦化層，形成銅鉬工業(yè)礦體，早志留世是白乃廟主要成礦期。白乃廟銅(鉬)礦已經(jīng)不是用單一成礦作用所能解釋的，而是一種多成因作用模式[28]。

6 結(jié)論

1)本次輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡為(440.5±4.4) Ma，表明白乃廟銅(鉬)礦主成礦期為早志留世。

2)白乃廟銅鉬礦成礦時(shí)代與花崗閃長巖成巖年齡基本一致，與早古生代古亞洋板塊向華北板塊俯沖、陸緣增生作用有關(guān)。

3)白乃廟銅(鉬)礦成礦時(shí)代晚于白乃廟組至少40 Ma，巖漿熱液疊加成礦應(yīng)是礦床的銅鉬大規(guī)模富集的主要成礦作用。早志留世板塊俯沖導(dǎo)致花崗閃長巖侵位，巖漿熱液疊加改造基性——中酸性火山含礦層形成了工業(yè)礦體。

野外地質(zhì)調(diào)查、論文編寫期間得到了天津地質(zhì)調(diào)查中心苗培森總工、司馬獻(xiàn)章院長、王惠初主任和吉林大學(xué)徐仲元教授的支持和幫助，在此一并致謝。

[1] 聶鳳軍，裴榮富，吳良士，等．內(nèi)蒙古白乃廟地區(qū)綠片巖和花崗閃長斑巖的釹和鍶同位素研究[J]．地球?qū)W報(bào)，1995，1(1)：36-43. Nie Fengjun, Pei Rongfu, Wu Liangshi, et al. Nd and Sr Isotope Study on Greenschist and Granodiorite of the Bainaimiao District ,Inner Mongolia, China[J].Acta Geoscientia Sinica, 1995, 1(1): 36-43.

[2] 聶鳳軍，裴榮富，吳良士，等．內(nèi)蒙古白乃廟地區(qū)銅(金)和金礦床釹、鍶和鉛同位素研究[J]．礦床地質(zhì)，1994，13(4)：331-344. Nie Fengjun, Pei Rongfu, Wu Liangshi, et al. Nd, Sr and Pb Isotopic Study of Copper (Gold) and Gold Deposits in Bainaimiao Area, Inner Mongolia[J]. Mineral Deposits, 1994, 13(4): 331-344.

[3] 聶鳳軍，裴榮富，吳良士，等．內(nèi)蒙古白乃廟地區(qū)巖漿活動(dòng)與金屬成礦作用[M]．北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993：1-239． Nei Fengjun,Pei Rongfu,Wu Liangshi, et al. Magmatic Activity and Metallogeny of the Bainaimiao Area, Inner Mongolia ,People’s Republic of China[M]. Beijing:Beijing Science and Technology Press, 1993: 1-239.

[4] 李進(jìn)文，趙士寶，黃光杰，等．內(nèi)蒙古白乃廟銅礦成因研究[J]．地質(zhì)與勘探，2007，43(5)：1-5. Li Jinwen,Zhao Shibao,Huang Guangjie, et al. Origin of Bainaimiao Copper Deposit,Inner Mongolia[J]. Geology and Prospecting, 2007, 43(5):1-5.

[5] 李文博，陳衍景，賴勇，等．內(nèi)蒙古白乃廟銅金礦床的成礦時(shí)代和成礦構(gòu)造背景[J].巖石學(xué)報(bào)，2008，24(4)：890-898. Li Wenbo, Chen Yanjing, Lai Yong, et al. Metallogenic Time and Tectonic Setting of the Bainaimiao Cu-Au Deposit ,Inner Mongolia[J].Acta Petrologica Sinica, 2008, 24(4): 890-898.

[6] 梅燕雄，葉錦華，黃春鵬．成礦年代學(xué)研究及其若干進(jìn)展[J].福建地質(zhì)，2000，19(2)：103-110. Mei Yanxiong, Ye Jinhua, Huang Chunpeng. Study on the Metallogenetic Chronology and Its Recent Progresses[J].Geology of Fujian, 2009, 19(2): 103-110.

[7] Xiao Wenjiao, Windley B F, Hao Jie, et al. Accretion Leading to Collision and the Permian Solonkersuture, Inner Mongolia, China: Termination of the Central Asian Orogenic Belt[J].Tectonics, 2003, 22(6): 1069-1089.

[8] Stein H J, Schersten A, Hannah J, et al. Subgrain-Scale Decoupling of Re and187Os and Assessment of Laser Ablation ICP-MS Spot Dating in Molybdenite[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2003,67(19): 3673-3686.

[9] 李文博，賴勇，孫希文，等．內(nèi)蒙古白乃廟銅金礦床流體包裹體研究[J].巖石學(xué)報(bào)，2007，23(9)：2165-2176. Li Wenbo, Lai Yong, Sun Xiwen, et al. Fluid Inclusion Study of the Bainaimiao Cu-Au Deposit in Inner Mongolia, China[J].Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(9): 2165-2176.

[10] Suzuki K, Shimizu H, Masuda A. Re-Os Dating of Molybdenites from Ore Deposits in Japan: Implication for the Closure Temperature of the Re-Os System for Molybdenite and the Cooling History of Molybdenum Ore Deposits[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 1996, 60(16): 3151-3159.

[11] 內(nèi)蒙古自治區(qū)一O三地質(zhì)隊(duì)．內(nèi)蒙古白乃廟銅礦帶地球化學(xué)特征及化探找礦研究[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1982. No.103 Geological Brigade of Inner Mongolia. Study on Geochemical Features and Geochemical Explorations of Bainaimiao Copper Belt,Inner Mongolia[R].Hohhot:Bureau of Geology and Mineral Resources of Inner Mongolia Autonomy, 1982.

[12] Groves D I, Goldfarb R J, Robert F, et al. Gold Deposits in Metamorphic Belts:Overview of Current Understanding, Outstanding Problems, Future Research, and Exploration Significance[J].Economic Geology, 2003, 98(1): 1-29.

[13] 陳衍景，倪培，范宏瑞，等．不同類型熱液金礦系統(tǒng)的流體包裹體特征[J].巖石學(xué)報(bào)，2007，23(9)：2085-2108. Chen Yanjing, Ni Pei, Fan Hongrui,et al. Diagnostic Fluid Inclusions of Different Types Hydrothermal Gold Deposits[J].Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(9):2085-2108.

[14] 馮曉曦，姚書振，王家松，等．內(nèi)蒙古白乃廟銅鉬礦區(qū)侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及地質(zhì)意義[J].地質(zhì)與勘探，2014，50(2)：369-381. Feng Xiaoxi, Yao Shuzhen, Wang Jiasong, et al. LA-MC-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of the Pluton in the Bainaimiao Cu-Mo Deposit of Inner Mongolia and Its Geological Significance[J].Geology and Exploration, 2014, 50(2): 369-381.

[15] 郝宇杰，任云生，趙華雷，等．黑龍江省翠宏山鎢鉬多金屬礦床輝鉬礦Re-Os同位素定年及其地質(zhì)意義[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2013，43(6)：1840-1850. Hao Yujie, Ren Yunsheng, Zhao Hualie, et al. Re-Os Isotopic Dating of the Molybdenite from the Cuihongshan W-Mo Polymetallic Deposit in the Heilongjiang Province and Its Geological Significance[J].Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2013, 43(6): 1840-1850.

[16] 唐克東．中朝板塊北側(cè)褶皺帶構(gòu)造演化及成礦規(guī)律[M]．北京：北京大學(xué)出版社，1992. Tang Kedong. Tectonic Evolution and Minerogenetic Regularities of the Fold Belt Along the Northern Margins of Sino-Korean Plate[M].Beijing: Peking University Press 1992.

[17] 高計(jì)元，王一先，裘愉卓，等．內(nèi)蒙古中西部多島海構(gòu)造演化[J]．大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2001，25(4)：397-404. Gao Jiyuan, Wang Yixian, Qiou Yuzhuo, et al. Islands-Ocean Structural Evolution of Mid-Western Continent in Inner Mongulia[J].Geotectonica et Metallogenia, 2001, 25(4): 397-404.

[18] 馮慧，吳昌志，鄭遠(yuǎn)川，等．燕遼成礦帶養(yǎng)馬甸斑巖型鉬礦成礦巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)及成巖成礦環(huán)境[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2012，42(6)：1711-1729. Feng Hui, Wu Changzhi, Zheng Yuanchuan, et al. Geochronology, Geochemistry and Petrogenic & Metallogenic Settings of the Yangmadian Porphyry Molybdenum Deposit in the Yanshan-Liaoning Metallogenic Belt, North China[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2012, 42(6): 1711-1729.

[19] 祁進(jìn)平，陳衍景，F(xiàn)ranco Pirajno．東北地區(qū)淺成低溫?zé)嵋旱V床的地質(zhì)特征和構(gòu)造背景[J]．礦物巖石，2005，25(2)：47-59. Qi Jinping, Chen Yanjing, Franco Pirajno. Geological Characteristic and Tectonic Setting of the Epithermal Deposits in the Northeast China[J].Journal of Mineralogy and Petrology, 2005, 25(2): 47-59.

[20] 劉敦一，簡平，張旗，等．內(nèi)蒙古圖林凱蛇綠巖中埃達(dá)克巖SHRIMP測(cè)年：早古生代洋殼消減的證據(jù)[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào)，2003，77(3)：317-327. Liu Dunyi, Jian Ping, Zhang Qi, et al. SHRIMP Dating of Adakites in the Tulingkai Ophiolite, Inner Mongolia: Evidence for the Early Paleozoic Subduction[J]. Acta Geologica Sinica, 2003, 77(3): 317-327.

[21] 張維，簡平．內(nèi)蒙古達(dá)茂旗北部早古生代花崗巖類SHRIMP U-Pb年代學(xué)[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào)，2008，82(6)：778-787. Zhang Wei, Jian Ping. SHRIMP Dating of Early Paleozoic Granites from North Damaoqi, Inner Mongolia[J].Acta Geologica Sinica, 2008, 82(6): 778-787.

[22] 胡驍．華北地臺(tái)北側(cè)古生代大陸邊緣的構(gòu)造演化及成礦作用[J]．河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1988，11(2)：5-25. Hu Xiao. On the Tectonic Evolution and the Metallogenesis of the Palaeozoic Continental Margin in the North Side of North China Platform[J].Journal of Hebei College of Geology, 1988, 11(2): 5-25.

[23] 李承東，冉皞，趙利剛，等．溫都爾廟群鋯石的LA-MA-ICPMS U-Pb年齡及構(gòu)造意義[J]．巖石學(xué)報(bào)，2012，28(11)：3705-3714. Li Chengdong, Ran Hao, Zhao Ligang, et al. LA-MA-ICPMS U-Pb Geochronology of Zircons from the Wenduermiao Group and Its Tectonic Significance[J].Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(11): 3705-3714.

[24] 王東方．內(nèi)蒙古溫都爾廟——白乃廟地區(qū)古板塊會(huì)聚帶的成礦作用及金屬礦帶的初步劃分[J]．中國區(qū)域地質(zhì)，1986(1)：70-80. Wang Dongfang. Mineraliation and Preliminary Division of Metallogenic Belts in a Paleoplate Convergence Zone in the Wendurmiao-Bainaimiao Area, Inner Mongolia[J].Regional Geology of China, 1986(1): 70-80.

[25] 陳從云，王東方．華北古陸板塊北側(cè)古蒙古洋板塊俯沖、消亡及晚志留——泥盆系的沉積作用[J]．吉林地質(zhì)，1987(2)：54-60. Chen Congyun, Wang Dongfang. The Subduction and Consumption of Ancient Mongolian Ocean Plate and the Upper Silurian-Devonian Sedimentation in the Flank of the North China Plate[J].Jilin Geology, 1987(2): 54-60.

[26] 邵濟(jì)安，張履橋，牟保磊．中亞造山帶東段鈾、鉬礦床分布與中間地塊的關(guān)系[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2011，41(6)：1667-1675. Shao Ji’an, Zhang Lüqiao, Mu Baolei. Distribution of Uranium and Molybdenum Deposits and Their Relations with Medium Massifs in Central Asian Orogenic Zone[J].Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2011, 41(6): 1667-1675.

[27] 辛河斌．內(nèi)蒙古白乃廟銅多金屬礦床地質(zhì)特征及成因討論[J]．地質(zhì)找礦論叢，2006，21(4)：236-241. Xin Hebin. Geological Characteristics and Genesis of Bainaimiao Copper Plymetal Deposit in Inner Mongolia[J].Geology and Mineral Resource Research, 2006, 21(4): 236-241.

[28] 肖榮閣，彭潤民，王美娟，等．華北地臺(tái)北緣西段主要成礦系統(tǒng)分析[J]．地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，25(4)：362-368. Xiao Rongge, Peng Runmin,Wang Meijuan, et al. Analysis of Major Metallogenic Systems in Western Section, Northern Margin of North China Platform[J].Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 2000, 25(4): 362-368.

Re-Os Isotopic Dating of Molybdenite from the Bainaimiao Cu(Mo)Deposit in Inner Mongolia and Its Geological Significance

Feng Xiaoxi1,2, Yao Shuzhen1, Duan Ming2, Qu Kai2,Wang Jiaying2, Feng Xubiao3,Li Chao4, Zhou Limin4

1.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China
2.TianjinCenter,ChinaGeologySurvey,Tianjin300170,China
3.GuanxinMiningGroupofShenzhenCity,Shenzhen518048,Guangdong,China
4.NationalResearchCenterofGeoanalysis,Beijing100037,China

The Bainaimiao Cu(Mo) deposit is the most important ones in the north margin of North China plate. It is composed of south belt and north belt. In south belt, ore bodies are concordant with ore-hosting green schist of the Cambrain Bainaimiao Formation,with near-bedded and lenticular shapes, the major bodies in north belt are located in granodiorite intrusion and partly extending into host rocks. The metallogenic age of this deposit has been disputed for many years. To dtermine the minerlization age, Re-Os isotopic dating of five molybdenite samples, separated from both south and north ore belt, are completed, five molybdenite samples yield isotopic model ages of (435.8±6.0) Ma to (443.0±6.1) Ma, and an isochron age of (440.5±4.4) Ma (2σ，MSWD=1.4). These ages are well concordant with the emplacement age (440.0 Ma) of the granodiorite. Combining with regional geological background and deposit characteristics, authors think synthetically that the deposit formed in Early Silurian and has close relationship with granodioritic (440.0 Ma) magmatic activities in Early Silurian. The mineralization age is also consist with the period (446.0-453.0 Ma) of the intensive southward subduction of the paleo-Asian oceanic plate beneath to the northern margin of the North China plate. By synthetical analysis, authors conclude that the major metallogenetic event were resulted from the evolution of the trech-basin-arc system and continent margin accretion in the North China plate during the Early Paleozoic epoch.

Re-Os age; molybdenite; metallogenic age; metallogenic setting; Inner Mongolia; Bainaimiao Cu(Mo) deposit

10.13278/j.cnki.jjuese.201501111.

2014-03-14

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目(1212011085256)

馮曉曦(1972——)，男，博士研究生，高級(jí)工程師，主要從事礦產(chǎn)調(diào)查工作，E-mail:tjfengxiaoxi@163.com

姚書振(1941——)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事成礦規(guī)律研究，E-mail:szyao@cug.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201501111

P618.3

A

馮曉曦，姚書振，段明，等. 內(nèi)蒙古白乃廟銅(鉬)礦床輝鉬礦Re-Os同位素年齡及其地質(zhì)意義.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(1):132-141.

Feng Xiaoxi, Yao Shuzhen, Duan Ming, et al. Re-Os Dating of Molybdenite from the Bainaimiao Cu(Mo) Deposit in Inner Mongolia and Its Geological Significance.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(1):132-141.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201501111.