應(yīng)用鋯石裂變徑跡方法研究夾皮溝本區(qū)金礦成礦時代

馮云磊，袁萬明，曹建輝，郝娜娜，陳小寧，段宏偉

（中國地質(zhì)大學（北京）科學研究院，北京 100083）

應(yīng)用鋯石裂變徑跡方法研究夾皮溝本區(qū)金礦成礦時代

馮云磊，袁萬明＊，曹建輝，郝娜娜，陳小寧，段宏偉

（中國地質(zhì)大學（北京）科學研究院，北京 100083）

由于鋯石裂變徑跡封閉溫度與吉林省夾皮溝金礦的成礦溫度相近，相比其他年代學分析技術(shù)，鋯石裂變徑跡技術(shù)具有更好的適用性，其年齡恰可反映金礦成礦年齡，因此本文應(yīng)用鋯石裂變徑跡技術(shù)探討夾皮溝本區(qū)成礦時代。通過實驗獲得了8個樣品的鋯石裂變徑跡年齡測試結(jié)果，其年齡值在（78± 8）～（190±2）Ma之間變化，并可分為2組：190～153Ma和106～78Ma。兩組年齡揭示了中生代以來區(qū)內(nèi)主成礦時代以及后期疊加成礦年齡，體現(xiàn)出夾皮溝金礦田具有多期次成礦作用。同時，兩組年齡還分別體現(xiàn)了太平洋板塊與歐亞板塊對研究區(qū)共同影響的地質(zhì)事件，并為此提供了年代學的新證據(jù)。

裂變徑跡；成礦時代；成礦期次；夾皮溝金礦

夾皮溝金礦區(qū)屬于吉林省樺甸地區(qū)，位于華北地臺北緣東段，是我國重要的黃金產(chǎn)區(qū)之一，受NE向輝發(fā)河斷裂帶控制。本文所采集樣品來自于下戲臺礦區(qū)和立山礦區(qū)，兩礦區(qū)同屬于夾皮溝本區(qū)金礦，均位于NW向夾皮溝韌性剪切帶內(nèi)。金礦區(qū)很少有燕山期花崗巖分布，但許多成礦信息卻與中生代有關(guān)，而在對夾皮溝金礦區(qū)以往的研究中，對有關(guān)中生代成礦作用的研究卻相對薄弱。裂變徑跡技術(shù)在地質(zhì)熱事件定年、地質(zhì)體熱演化歷史、構(gòu)造區(qū)隆升與剝露等方面廣泛應(yīng)用，在諸多方面有其獨到的、其他方法難以取代的優(yōu)越性［1－2］。本文應(yīng)用鋯石裂變徑跡技術(shù)，利用其能記錄熱事件的技術(shù)特點，對金礦成礦年齡予以研究。

1 裂變徑跡熱年代學與樣品實驗

本文樣品采自于夾皮溝本區(qū)的下戲臺礦區(qū)和立山礦區(qū)，在下戲臺礦區(qū)采集了6個樣品，立山礦區(qū)采集了2個樣品。樣品JP65－2和JP65－4為采自下戲臺礦區(qū)60m中段井口的絹英巖和片麻巖；樣品JP66－3和JP68－01分別為下戲臺礦區(qū)200m中段和240～270m中段井口的片麻巖和花崗巖；樣品JXXT270－01－02和JXXT270－02－04分別為01川剖面3.7m處絹英巖和02川剖面8m處片麻巖；HG－4－D為立山礦區(qū)19號點東85°11m處霏細巖；HG－7為立山礦區(qū)25號點花崗巖。

樣品測試在中國科學院高能物理研究所完成。樣品首先經(jīng)過粉碎、分選和自然晾干，用傳統(tǒng)方法粗選。再利用電磁選、重液選、介電選等手段，對粗選后的礦物顆粒進行單礦物提純，分離出鋯石單礦物顆粒。再用聚全氟乙丙烯透明塑料片將鋯石礦粒固定，制作成光薄片，并研磨拋光以揭示顆粒內(nèi)表面。鋯石礦粒在210℃下，使用KOH＋NaOH的高溫熔融物蝕刻20～35h，揭示自發(fā)裂變徑跡［3］。通過100倍干物鏡觀測統(tǒng)計自發(fā)裂變徑跡密度。將低鈾白云母片（＜4ppb）作為外探測器蓋在光薄片上，緊密接觸礦粒內(nèi)表面，與CN2標準鈾玻璃一并推入反應(yīng)堆中接受熱中子照射。經(jīng)反應(yīng)堆輻照后，使用40%HF在25℃下蝕刻白云母外探測器20min，揭示誘發(fā)裂變徑跡，并應(yīng)用相同方法觀測統(tǒng)計誘發(fā)裂變徑跡密度。識別裂變徑跡時應(yīng)注意，選擇平行c軸的柱面［4］來測定水平封閉徑跡長度、自發(fā)裂變徑跡密度和誘發(fā)裂變徑跡密度。通過用252Cf輻照樣品增加可觀測的水平封閉徑跡數(shù)量［5］。中子注量通過CN2標準鈾玻璃測定。

應(yīng)用IUGS推薦的Zeta常數(shù)標定法［6］計算裂變徑跡中心年齡［7］。實驗中根據(jù)標準磷灰石礦物的測定值，加權(quán)平均得出Zeta常數(shù)［8］，依據(jù)Green［9］提出的方法計算誤差。P（χ2）值用于評價所測單顆粒屬于同一年齡組的概率［1011］，P（χ2）＜5%表明單顆粒年齡不均勻分布，如果發(fā)現(xiàn)年齡分散，則基于泊松變異的常規(guī)分析［9］無效，而代之以“中心年齡”，中心年齡實質(zhì)上是權(quán)重平均年齡。

2 裂變徑跡實驗結(jié)果

鋯石樣品裂變徑跡分析測試結(jié)果列于表1。由表1可見，樣品年齡總體變化幅度較大。借助Galbraith［11］提出的χ2統(tǒng)計方法，對樣品中各單顆粒年齡進行分析。本文中5個樣品的P（χ2）＞5%，表明各單顆粒的年齡差別在統(tǒng)計誤差范圍之內(nèi)，具單一年齡，總體計算組合年齡；另3個樣品的P（χ2）＜5%，則表明各單顆粒分布寬展，可能有多個總體，物源或成因復(fù)雜，因此只能計算各顆粒的平均年齡。

應(yīng)用Binomfit軟件［12－13］對P（χ2）＜5%的3個樣品進行年齡分解，并將分解后的年齡與其余P（χ2）＞5%的樣品的中心年齡一起做徑跡年齡直方圖，以直觀反映樣品年齡的分布與變化，結(jié)果示于圖1。由圖1可見，鋯石裂變徑跡年齡為（78±8）～（190±2）Ma，可分為2組：190～153Ma和106～78Ma。單顆粒年齡分布示于圖2。3個P（χ2）＜5%的樣品經(jīng)Binomfit軟件分解年齡，顯示它們均有2組擬合年齡（圖3）。

表1 鋯石裂變徑跡分析結(jié)果Table 1 Zircon fission track analysis result of local district in Jiapigou gold deposit

圖1 鋯石裂變徑跡年齡分布直方圖Fig.1 Distribution histogram of zircon fission track age

圖2 鋯石樣品裂變徑跡單顆粒年齡直方圖及其年齡頻率曲線Fig.2 Histogram and frequency curve of zircon single grain fission track age

3 成礦時代與成礦期次

夾皮溝金礦主成礦時代為中生代印支期至燕山期，太古宙綠巖帶的花崗巖提供初次礦質(zhì)富集，并成為礦源層，中生代燕山期對礦源層進一步萃取富集和改造疊加。此外，孫忠實等［14］綜合地質(zhì)信息與K－Ar年齡、Rb－Sr同位素測試數(shù)據(jù)，亦得出夾皮溝金礦帶主成礦時代為燕山期，時間約為177Ma。

根據(jù)已發(fā)表的文獻及前人的研究成果，夾皮溝地區(qū)各類包裹體均一溫度為157.2～440℃［15］。依據(jù)黃鐵礦熱電性及熱爆裂的研究，夾皮溝晚期中低溫世代成礦溫度峰值為270℃，立山礦區(qū)成礦溫度集中于292.7～315.2℃，下戲臺礦區(qū)集中于258.8～279.9℃［16］。而鋯石裂變徑跡的封閉溫度為250℃左右［17］，恰好能反映成礦作用。

實驗得到的第1組鋯石裂變徑跡年齡為190～153Ma，與文獻［14］所得夾皮溝金礦區(qū)包裹體Rb－Sr同位素等時線年齡177.7Ma相近，與文獻［15］根據(jù)流體包裹體數(shù)據(jù)得到的夾皮溝成礦過程發(fā)生于中生代223～177Ma之間的結(jié)論相似。中國北方于中生代期間發(fā)生過3次大規(guī)模成礦事件，分別是后碰撞造山過程（200～160Ma）、構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)折晚期（約140Ma）和巖石圈大規(guī)?？焖贉p薄時期（約120Ma），其中后碰撞造山過程對研究區(qū)影響較大，其時間恰與本實驗的第1組鋯石裂變徑跡年齡相吻合［18］。

實驗中第2組鋯石裂變徑跡年齡為106～78Ma，應(yīng)為主成礦作用結(jié)束后又一期次成礦作用，本次成礦活動在區(qū)域上同時表現(xiàn)為后期疊加變質(zhì)作用。該組年齡與文獻［19］所測Ar－Ar坪年齡（102.25±2.05）Ma相匹配。太平洋板塊漂移方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)［20］，導致區(qū)內(nèi)巖漿活動活躍，發(fā)生多次小規(guī)模礦化蝕變作用，恰被該組年齡記錄。

相鄰位置所取的樣品JXXT270－01－02和樣品JXXT270－02－04在中心年齡上差別較大，二者可能分別反映了兩個期次的構(gòu)造熱事件。前者的鋯石裂變徑跡年齡為（106±6）Ma，反映研究區(qū)在110～100Ma發(fā)生過較為明顯的構(gòu)造熱事件，而這一期間正值太平洋板塊向歐亞板塊俯沖方向的轉(zhuǎn)折期，且該時期沿著郯廬斷裂帶出現(xiàn)了較強烈的巖漿活動，樣品JXXT270－01－02的裂變徑跡記錄了該階段熱事件的冷卻年齡。后者裂變徑跡年齡為（153± 9）Ma，反映該時期發(fā)生了對早期形成的片麻巖的疊加改造，與夾皮溝金礦的主成礦時代較為接近，且鋯石裂變徑跡封閉溫度（約250℃）與夾皮溝金礦的成礦溫度接近，該年齡恰好反映了中生代夾皮溝金礦區(qū)的主成礦作用。

圖3 P（χ2）＜5%鋯石裂變徑跡年齡分組Fig.3 Zircon fission track age group with P（χ2）＜5%

4 裂變徑跡年齡與構(gòu)造事件的聯(lián)系

繼太古—元古代和晚古生代的兩次金富集礦化后，夾皮溝地區(qū)在中生代（272～130Ma）發(fā)生過礦化疊加作用。燕山期（208～135Ma）伊澤奈奇板塊開始向北西側(cè)的歐亞大陸俯沖［21］，使中國大陸及鄰區(qū)受到較強的北西向擠壓和縮短作用，東亞邊緣地區(qū)和現(xiàn)今的橫斷山脈地區(qū)與印度支那地塊的北部形成了強烈的NNE－NE向褶皺和逆掩斷層帶，構(gòu)成了地勢較高的褶皺山帶。同時，板塊運動使巖石圈內(nèi)形成了一系列滑脫面，并誘發(fā)不同深度巖石部分熔融，造成較強烈的巖漿活動［22］。輝發(fā)河斷裂在此期間發(fā)生大規(guī)模左行平移，與夾皮溝金礦成礦時間一致，約為177～160Ma［23］。本文第1組鋯石裂變徑跡年齡（190～153Ma）恰好記錄并反映了這次與成礦作用一致的地質(zhì)事件。

輝發(fā)河斷裂的平移運動一直持續(xù)到早白堊世（144～97Ma）［24］，期間，在約125Ma時，太平洋板塊的漂移方向發(fā)生了重大轉(zhuǎn)折，順時針偏轉(zhuǎn)了80°，改為沿NW向俯沖，并一直持續(xù)到約100Ma，在100Ma左右時，太平洋板塊的俯沖方向曾再次發(fā)生過大幅度順時針偏轉(zhuǎn)［22］，構(gòu)造應(yīng)力場的最大主壓應(yīng)力方向（也即主要擠壓方向）發(fā)生變化，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，造成華北地臺東部強烈?guī)r漿活動，這恰好與鋯石裂變徑跡數(shù)據(jù)中第2組年齡（106～78Ma）在時間上相吻合。

5 結(jié)論

1）吉林夾皮溝本區(qū)8個樣品的鋯石裂變徑跡年齡為（78±8）～（190±2）Ma，可分為190～153Ma和106～78Ma兩組。兩組年齡均在其他測年方法數(shù)據(jù)上得到了印證。

2）由于鋯石裂變徑跡技術(shù)的特點，本文所得年齡數(shù)據(jù)不僅反映了主成礦年齡，而且還記錄了后期疊加礦化年齡，體現(xiàn)了夾皮溝多期次成礦的特點。

3）兩組鋯石裂變徑跡年齡從不同程度上揭示和印證了中生代以來，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，以及俯沖角度多次偏轉(zhuǎn)，造成華北地臺東部強烈的巖漿活動，并對輝發(fā)河斷裂走滑產(chǎn)生影響，最終形成夾皮溝金礦區(qū)現(xiàn)在被斷裂帶圍陷、韌性剪切構(gòu)造帶控礦的格局。

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Minerogenetic Age of Local Gold－deposit District in Jiapigou Gold Belt，Northeastern China Based on Zircon Fission Track Dating

FENG Yun－lei，YUAN Wan－ming＊，CAO Jian－h(huán)ui，HAO Na－na，CHEN Xiao－ning，DUAN Hong－wei
（Science Research Institute，China University of Geosciences，Beijing100083，China）

The minerogenetic epoch of local district in Jiapigou gold deposit in the method of zircon fission track was researched.Zircon fission track is the most suitable dating method to study the mineralization ages in Jiapigou，as the metallogenetic temperature of gold deposit in this area is close to the closure temperature of zircon fission track.Therefore，the zircon fission track ages are able to be treated as the metallogenetic ages of gold deposit.In this paper，8zircon fission track dating data were achieved and the ages can be divided into two groups：190－153Ma and 106－78Ma.These two groups reveal the main minerogenetic epoch in Mesozoic，as well as the age of later metallogenetic processes.The wide range of zircon fission track ages unveils the existence of multiple period of mineralization.The evidences of fission track ages confirm that the

fission track；metallogenetic age；mineralization time；Jiapigou gold depositmineralization in Jiapigou gold deposit is intensely influenced by the movement of Pacific plate and Eurasian continent.

P542

A

1000－6931（2015）02－0379－06

10.7538／yzk.2015.49.02.0379

2014－05－05；

2014－06－26

國家自然科學基金資助項目（41172088，40872141）；中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作資助項目（基2011－03－04－06）；青海省地質(zhì)調(diào)查局資助項目（2013－103）

馮云磊（1988—），男，河北邯鄲人，博士研究生，從事礦床地球化學研究

＊通信作者：袁萬明，E－mail：ywm010＠sina.com