吉林省紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體同位素年齡研究

孫英華，周樹亮，權(quán)承珍，孫 超

1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○七隊(duì)，吉林 吉林 132105；2.延吉市國(guó)土資源局，吉林 延吉133000

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吉林省紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體同位素年齡研究

孫英華1，周樹亮1，權(quán)承珍2，孫 超1

1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○七隊(duì)，吉林 吉林 132105；2.延吉市國(guó)土資源局，吉林 延吉133000

通過(guò)對(duì)紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體同位素年齡研究，該巖體鋯石U-Pb年齡為（207±3）Ma，黑云母Ar-Ar年齡為（212.5±2.5）Ma，礦石Re-Os等時(shí)線年齡為（234±28）Ma，表明該含礦巖體形成于三疊紀(jì)晚期。該年齡和近年來(lái)對(duì)含礦基性-超基性巖體同位素年齡測(cè)定結(jié)果基本一致（205～230 Ma），說(shuō)明它們均為三疊紀(jì)晚期巖漿作用的產(chǎn)物。根據(jù)巖體圍巖年齡（Rb-Sr全巖等時(shí)線年齡（524±16）Ma和（357±23）Ma），認(rèn)為該巖體成巖成礦主要形成于印支中晚期，是同一期構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，巖漿及成礦物質(zhì)來(lái)源具有同源性，從而形成了具有相同成因的礦床類型。

同位素年齡；3號(hào)含礦巖體；紅旗嶺礦區(qū)；吉林省

0 引言

紅旗嶺鎳礦位于吉林省磐石市紅旗嶺鎮(zhèn)，屬大型巖漿巖型銅鎳硫化物礦床，是我國(guó)最重要的鎳礦生產(chǎn)基地之一。自1959年發(fā)現(xiàn)1號(hào)巖體中型銅鎳礦床、1964年發(fā)現(xiàn)7號(hào)巖體大型銅鎳礦床以來(lái)，經(jīng)礦山50余年的開采生產(chǎn)，所提交的銅鎳金屬量所剩無(wú)幾，已屬危機(jī)礦山。自2007年至2012年，通過(guò)全國(guó)危機(jī)礦山項(xiàng)目——吉林省紅旗嶺鎳礦接續(xù)資源勘查的實(shí)施。在Ⅰ巖帶3號(hào)巖體深部發(fā)現(xiàn)的鎳礦體，資源量達(dá)到中型規(guī)模，為礦山后續(xù)發(fā)展提供了資源保障。通過(guò)本次對(duì)3號(hào)含礦巖體同位素年齡研究，為紅旗嶺礦區(qū)銅鎳礦床的科學(xué)研究提供了新的依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)介

紅旗嶺礦區(qū)地處吉黑地槽系吉林優(yōu)地槽東南緣，以輝發(fā)河深大斷裂為界與華北地臺(tái)相毗鄰。

區(qū)內(nèi)出露地層為寒武—奧陶系變質(zhì)巖系，分為黃鶯屯組和小三個(gè)頂子組。黃鶯屯組下段為Ⅰ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體的主要圍巖，巖性主要為黑云母片麻巖夾少量角閃片巖；上段為Ⅱ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體的主要圍巖，巖性主要為角閃斜長(zhǎng)片麻巖、花崗質(zhì)片麻巖及大理巖等；小三個(gè)頂子組為Ⅲ巖帶鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體的主要圍巖，巖性主要巖性為由大理巖、云母片巖等組成。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，具有多期次活動(dòng)特征，主要為NW向斷裂構(gòu)造，其次為NE向斷裂構(gòu)造。NW向斷裂構(gòu)造屬礦區(qū)主體構(gòu)造，為與輝發(fā)河深大斷裂長(zhǎng)期活動(dòng)相伴生的次級(jí)斷裂構(gòu)造，控制著礦區(qū)內(nèi)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的分布，分為北興隆—何家—富家、新立屯—松柏屯—黃瓜營(yíng)子、孤頂子—小三個(gè)頂子三個(gè)斷裂構(gòu)造帶，并分別與Ⅰ巖帶、Ⅱ巖帶、Ⅲ巖帶相吻合。

區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖發(fā)育，共發(fā)現(xiàn)30余個(gè)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體，根據(jù)巖體的分布和產(chǎn)出的構(gòu)造部位，將其劃分為三個(gè)巖帶（圖1）。Ⅰ巖帶：分布于北興隆—何家—富家斷裂帶內(nèi)，帶內(nèi)出露有1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、9號(hào)、33號(hào)、32號(hào)、7號(hào)等巖體，各巖體均賦存有銅鎳礦體，是礦區(qū)內(nèi)最主要的成礦巖帶，巖體類型包括輝長(zhǎng)巖-輝石巖-橄欖巖型（1號(hào)、2號(hào)）、輝長(zhǎng)巖-輝石巖型（3號(hào)）、角閃橄欖巖型（9號(hào)）、斜方輝石巖型（7號(hào)）。Ⅱ巖帶：分布于新立屯—松柏屯—黃瓜營(yíng)子斷裂帶內(nèi)，帶內(nèi)出露有5號(hào)、6號(hào)、14號(hào)、15號(hào)、18號(hào)、19號(hào)等巖體，目前尚未發(fā)現(xiàn)有銅鎳礦體，巖體類型包括橄欖巖型（5號(hào)）、角閃橄欖巖型（6號(hào)、15號(hào)、18號(hào)、19號(hào)）、角閃輝石巖型（14號(hào)）。Ⅲ巖帶：分布于孤頂子—小三個(gè)頂子斷裂帶內(nèi)，帶內(nèi)出露有8號(hào)、16號(hào)、31號(hào)等巖體，各巖體巖相組成簡(jiǎn)單，巖體類型以橄欖巖型為主。

圖 1 紅旗嶺礦區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖帶分布圖Fig.1 Distribution map of maf c-ultramaf c rocks belt in Hongqiling mining area

2 3號(hào)含礦巖體特征

2.1 巖體地質(zhì)特征

3號(hào)含礦巖體分布于Ⅰ巖帶的中部，巖體北部與1號(hào)、2號(hào)巖體相毗鄰，圍巖為寒武—奧陶系黃鶯屯組黑云片麻巖、花崗質(zhì)片麻巖、角閃片巖、大理巖等。巖體走向350°，總體向東傾，傾角70°～80°。巖體長(zhǎng)2 500 m ，寬40～500 m ，北寬南窄，平面上呈蝌蚪狀，剖面上呈陡直的巖墻狀。巖體主要由輝長(zhǎng)巖相和輝石巖相組成，巖石類型有輝長(zhǎng)巖、含長(zhǎng)輝石巖、輝石巖，礦物成分以單斜輝石、古銅輝石為主，次為斜長(zhǎng)石、棕色角閃石、黑云母，與巖體深部鎳（鈷）礦體有關(guān)的巖石類型為含長(zhǎng)輝石巖、輝石巖。巖體中發(fā)育有橄欖二輝石巖、蘇長(zhǎng)巖、霏細(xì)（斑）巖、細(xì)粒閃長(zhǎng)巖等脈巖，其中橄欖二輝石巖脈、蘇長(zhǎng)巖脈與巖體淺部銅鎳礦體有關(guān)。整個(gè)巖體蝕變比較強(qiáng)，主要為次閃石化、綠泥石化、滑石化、蛇紋石化。

2.2 礦體地質(zhì)特征

3號(hào)含礦巖體深部發(fā)現(xiàn)5層鎳（鈷）礦體，礦體賦存形態(tài)呈似層狀、透鏡狀及歪斜的底盆狀（見圖2）。其中以歪斜的底盆狀礦體為主要礦體，與1號(hào)巖體銅鎳礦體產(chǎn)出形式相同。見礦最好的為5號(hào)勘探線ZK0802孔，見礦深度為811.23～1 016.00 m，穿礦厚度174.99 m，鎳最大值為0.72%，鈷最大值為0.047%，銅最大值為0.33%，平均品位鎳0.393%，鈷0.029%，銅0.109%，其中941.43～1 016.00 m，穿礦厚度66.87 m，平均品位鎳0.545%，鈷0.029%銅0.14%。礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造為主，結(jié)構(gòu)為他形晶結(jié)構(gòu)、結(jié)狀結(jié)構(gòu)。礦石礦物組成簡(jiǎn)單，主要為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、黃銅礦。

圖 2 3號(hào)含礦巖體5號(hào)線地質(zhì)剖面圖Fig.2 No.5 exploration line geological prof le of No.3 orebearing rock mass

3 同位素年齡研究

3.1 鋯石U-Pb法年齡測(cè)定

樣品采自5號(hào)勘探線ZK0813孔不同深度的巖心，由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院實(shí)驗(yàn)室完成單礦物鋯石的挑選工作，鋯石的同位素年齡測(cè)定在北京離子探針中心進(jìn)行。

該樣品鋯石皆自形晶，呈柱狀、板柱狀，共進(jìn)行了13個(gè)點(diǎn)分析，其鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果見表1，諧和圖見圖3，所得年齡為（207±3）Ma，為晚三疊世。

3.2 黑云母Ar-Ar法年齡測(cè)定

樣品采自5號(hào)勘探線ZK0813孔不同深度的巖心，由本項(xiàng)目組完成單礦物黑云母的挑選工作，黑云母的同位素年齡測(cè)定在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所進(jìn)行。

黑云母Ar-Ar同位素分析結(jié)果見表2，40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等時(shí)線見圖4，所得坪年齡為（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等時(shí)線年齡為（212.5±2.5）Ma，為晚三疊世。

3.3 礦石Re-Os法年齡測(cè)定

樣品采自5號(hào)勘探線ZK0802孔深部礦體內(nèi)，共采集8件樣品，樣品詳細(xì)情況見表3，礦石均浸染狀構(gòu)造，硫化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～20%，主要礦物為磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦。樣品測(cè)定由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心Re-Os分析實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS。礦石樣品測(cè)定的Re和Os的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及187Re/188Os和187Os/188Os比值列于表3。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)采用Isoplot軟件作等時(shí)線（圖5），所得礦石Re-Os同位素等時(shí)線年齡為（234±28）Ma，為中三疊世。由于同位素比值變化范圍不大，導(dǎo)致等時(shí)線斜率誤差較大，從而導(dǎo)致等時(shí)線年齡誤差增大，使該年齡與鋯石U-Pb法、黑云母Ar-Ar法所得的年齡偏大，但在誤差范圍內(nèi)年齡基本一致。

表 1 紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果表Table 1 The zircon U-Pb isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

圖 3 紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體鋯石U -Pb諧和圖Fig.3 Harmonic map of zircon U-Pb of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 2 紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體黑云母 Ar-Ar同位素分析結(jié)果表Table 2 Biotite Ar-Ar isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

圖 4 紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等時(shí)線圖Fig.40Ar/36Ar-39Ar/36Ar isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 3 吉林省吉林市磐石市紅旗嶺鎳礦中硫化物Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)Table 3 Sulf de Re-Os isotope data of Hongqiling nickel mine in Panshi City， Jilin Province

4 討論

關(guān)于紅旗嶺礦區(qū)含礦基性-超基性巖體的形成年代，20世紀(jì)自1號(hào)、7號(hào)銅鎳礦床發(fā)現(xiàn)至世紀(jì)末一直沒有對(duì)巖體進(jìn)行過(guò)同位素年齡測(cè)定，只是根據(jù)巖體侵入圍巖呼蘭群地層的年齡（Rb-Sr全巖等時(shí)線年齡（524±16）Ma和（357±23）Ma），推斷成礦巖體主要形成于海西晚期。進(jìn)入21世紀(jì)，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院的老師對(duì)部分巖體作了年齡測(cè)定。其中，郗愛華老師于2005年、2010年分別對(duì)1號(hào)巖體和3號(hào)巖體進(jìn)行了同位素年齡研究，1號(hào)巖體取巖石中黑云母單礦物進(jìn)行了Ar-Ar法同位素年齡測(cè)定，得到225 Ma年齡，3號(hào)巖體取角閃輝石巖中角閃石單礦物進(jìn)行了Ar-Ar法同位素年齡測(cè)定，得到（228.2±3.0）Ma的坪年齡和（230.1±7.1）Ma的等時(shí)線年齡。張廣良、吳福元老師通過(guò)對(duì)紅旗嶺地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的年齡測(cè)定，認(rèn)為巖體形成于晚三疊世，距今約216 Ma年齡。本次在3號(hào)巖體深部找礦過(guò)程中，為了更準(zhǔn)確地確定巖體成巖成礦年齡，采用了三種同位素年齡測(cè)定方法，分別得到鋯石U-Pb法年齡為（207±3）Ma、黑云母Ar-Ar法坪年齡為（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等時(shí)線年齡為（212.5±2.5）Ma、礦石Re-Os法等時(shí)線年齡為（234±28）Ma，其中鋯石和黑云母所得的年齡非常接近，均為晚三疊世，而礦石Re-Os法年齡偏大，但在誤差范圍內(nèi)年齡基本一致?？梢源_定3號(hào)含礦巖體形成于晚三疊世，而非以前認(rèn)為的形成于海西晚期或燕山期，與前人的同位素年齡研究結(jié)果基本一致。從中可以確定紅旗嶺礦區(qū)基性-超基性含礦巖體形成于中—晚三疊世（印支中—晚期）。

圖 5 紅旗嶺礦區(qū)3號(hào)含礦巖體礦石Re-Os同位素等時(shí)線圖Fig.5 Ore Re-Os isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

［1］ 郗愛華，顧連興，等. 吉林省紅旗嶺銅鎳硫化物礦床的成礦時(shí)代討論及其意義［J］.礦床地質(zhì)，2005，24（5）.

［2］ 劉金玉，郗愛華，等..紅旗嶺3號(hào)巖體地質(zhì)年齡及其巖石特征［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2010，24（2）.

［3］ 張廣良，吳福元.吉林省紅旗嶺地區(qū)造山后鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖體的年齡測(cè)定及其意義［J］.地震地質(zhì)，2005，27（4）.

Isotopic age of No. 3 ore-bearing rock mass of Hongqiling mining area in Jilin Province

SUN Ying-hua1， ZHOU Shu-liang1，QUAN Cheng-zhen2，SUN Chao1
1.Team 607， Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province， Jilin 132105， Jilin， China；2.Bureau of land and Resources of Yanji City， Yanji 133000， Jilin， China

Through study on isotope age of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area， the zircon U-Pb age 207±3Ma， biotite Ar-Ar age 212.5±2.5Ma， ore Re-Os isochrones age 234±28Ma， which show that the ore-bearing rock mass formed in Late Triassic. The age are basically same with the ore-bearing basic-ultrabasic rock isotopic age determination results in recent years （205Ma ～ 230Ma）， that show they are the products of the Late Triassic magmatism. According to the ages of wall rock （Rb-Sr whole rock isochron age 524±16Ma and 357±23Ma） . We think that rock mass diagenetic mineralizationare mainly formed in the Late Indosinian， is the product of the same period tectonic magmatic activity. Magma and ore-forming material have homology sources， thus deposit types of the same genesis are formed.

isotopic age； No.3 ore-bearing rock mass； Hongqiling mining area； Jilin Province

P597

A

1001—2427（2015）03 - 55 -7

2014-12-05；

2015-09-22

國(guó)家第一批危機(jī)礦山項(xiàng)目——吉林省磐石市紅旗嶺鎳礦接替資源勘查（編號(hào)200622014）

孫英華（1962—），女，吉林農(nóng)安人，吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六○七隊(duì)高級(jí)工程師.