內(nèi)蒙古圖古日格金礦床二疊紀(jì)侵入巖鋯石U-Pb年齡與地球化學(xué)特征

丁成武，戴 盼，聶鳳軍，張照錄，彭云彪，張更信，李大鵬，申 穎

(1.山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 淄博 255000；2.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.核工業(yè)208大隊，內(nèi)蒙古 包頭 014010；4.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013)

興蒙造山帶位于華北板塊和西伯利亞板塊之間，屬中亞巨型造山帶的東段，是古亞洲洋向華北板塊和西伯利亞板塊雙向俯沖增生閉合的產(chǎn)物(Xu and Chen，1997；Xiaoetal.,2003；Li，2006；Windleyetal.,2007；Jianetal.,2010；郭磊等，2015；楊澤黎等，2018；Zhangetal.,2019；Tianetal.,2020；葛茂卉等，2020)，同時也是中蒙邊境巨型成礦帶的重要組成部分(聶鳳軍等，2007)。目前，關(guān)于華北板塊、西伯利亞板塊以及它們之間的微陸塊最后碰撞拼合的時間，即古亞洲洋或其它分支洋向華北板塊和西伯利亞板塊雙向俯沖結(jié)束并閉合的時間還存在分歧。一種觀點認(rèn)為古亞洲洋閉合時間為晚泥盆世末至早石炭世末，之后該地區(qū)進(jìn)入了碰撞和后碰撞構(gòu)造演化階段(洪大衛(wèi)等，1994；Shietal.,2004；張曉暉等，2010；Xuetal.,2013，2015；徐備等，2014；邵濟(jì)安等，2014)；另一觀點則認(rèn)為閉合時間為晚二疊至早三疊世(Seng?retal.,1993；Chenetal.,2000；Xiaoetal.,2003，2009；李朋武等，2006；Li，2006；Zhangetal.,2007；Windley，2007；Miaoetal.,2008；陳衍景等，2009)。

近年來，在中亞造山帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了圖古日格(268 Ma，Dingetal.,2016a)、浩堯爾忽洞(又名長山壕)(270 Ma，Wangetal.,2014)、畢立赫(272 Ma，卿敏等，2011)、朱拉扎嘎(280 Ma，Dingetal.,2016b；李俊健等，2010)、穆龍?zhí)?Muruntau，275 Ma，Morellietal.,2007)、庫姆托爾(Kumtor,284 Ma)和米坦(Zarmitan,269 Ma)等多個二疊紀(jì)大型金礦床，這些大型金礦床的產(chǎn)出，使得興蒙造山帶顯示出了良好的找礦前景和研究意義。圖古日格金礦床位于興蒙造山帶西端，屬于溫都爾廟俯沖增生帶(圖1a)。該增生帶是兩大板塊拼合及古亞洲洋閉合的重要區(qū)域，研究其二疊紀(jì)時期侵入巖及其形成構(gòu)造背景，可以為限定古亞洲洋最終閉合時限提供依據(jù)。圖古日格金礦床探明的礦石量為6.07×106t，金屬儲量為30 t，平均品位為4 g/t(Dingetal.,2016a)。前人對該礦床的礦石礦物特征、成礦流體及成礦年齡等方面開展了大量研究(丁成武，2016；王英德，2016；張鋒等，2016；徐鶴，2017；趙旭東，2018)，但是對于其成礦的地球動力學(xué)背景以及礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的各類侵入巖與礦床形成之間的關(guān)系還有待深入研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對圖古日格金礦床內(nèi)的似斑狀花崗巖、花崗巖、蝕變閃長巖和角閃石巖等侵入巖開展了U-Pb年代學(xué)和主微量元素地球化學(xué)特征的研究，探討了它們的形成時代、成巖地球動力學(xué)背景以及與金成礦作用之間的關(guān)系，以期為探討興蒙造山帶二疊紀(jì)時期的構(gòu)造背景、金礦化以及古亞洲洋最終閉合的時限提供約束。

1 地質(zhì)背景

興蒙造山帶是華北板塊與西伯利亞板塊以及兩大板塊之間的許多古老微地塊組成的構(gòu)造拼合帶(李雙林等，1998；張萬益等，2008；童英等，2010；Lietal.,2015；孔令杰等，2017；Zhangetal.,2018)，是目前世界上已知的構(gòu)造-巖漿活動最復(fù)雜、發(fā)展歷史最長的一條增生造山帶(Xiaoetal.,2009)。隨著古亞洲洋的不斷收縮，這些微陸塊之間以及它們與華北板塊和西伯利亞板塊之間先后互相碰撞拼合，最終形成一個整體(Seng?retal.,1993；Jahn，2004；Li，2006；Liuetal.,2014)。興蒙造山帶由南向北依次劃分為白乃廟弧、溫都爾廟俯沖增生帶、二道井增生雜巖帶、寶力道弧增生雜巖帶、賀根山蛇綠巖-弧增生雜巖帶和烏里雅蘇臺活動大陸邊緣，它們分別以西拉木倫斷裂、索倫-林西斷裂、錫林浩特斷裂、二連浩特斷裂和查干鄂博-鄂倫春斷裂為界(圖1a，Xiaoetal.,2003，2009)。

伴隨興蒙造山的構(gòu)造演化，圖古日格金礦區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造活動，斷裂發(fā)育，巖漿活動頻繁，變形變質(zhì)作用廣泛。區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要有下元古界寶音圖群石英云母片巖、大理巖、石英巖，上白堊統(tǒng)磚紅色砂巖，古近系砂巖、粉砂巖和第四系風(fēng)成砂(圖1)。區(qū)內(nèi)褶皺和斷層構(gòu)造都較為發(fā)育，褶皺軸走向以北東向為主，次為北北東和北東東向，圖古日格金礦位于一個北東向復(fù)式向斜的翼部。區(qū)域內(nèi)斷層多為逆斷層，多呈北東向、近東西向和北西向展布，在礦區(qū)范圍內(nèi)未見大的斷裂構(gòu)造，主要以北西向的次級小斷裂為主(圖2，丁成武，2016；王英德，2016)。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，巖石種類復(fù)雜，從超基性巖到酸性巖均有出露。主要侵入巖類型有似斑狀花崗巖、花崗巖、蝕變閃長巖、角閃石巖、片麻狀花崗巖和黑云母花崗等(圖1、圖2)。似斑狀花崗巖主要分布在礦區(qū)的中部，呈巖基狀產(chǎn)出，是礦區(qū)范圍內(nèi)出露最大的巖體，也是主要的賦礦圍巖，礦區(qū)內(nèi)的大部分含金石英脈都呈北西向穿插其中。花崗巖在礦區(qū)范圍內(nèi)基本沒有出露，主要分布于似斑狀花崗巖的邊部和深部，可能是似斑狀花崗巖的邊緣相產(chǎn)物。蝕變閃長巖主要分布在礦區(qū)的西南部、西北部和東北部，出露面積僅次于似斑狀花崗巖。角閃石巖在礦區(qū)內(nèi)的出露面積較小，分布在礦區(qū)西部，不連續(xù)的產(chǎn)出于蝕變閃長巖中(圖2)。

除侵入巖體外，區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，脈體沿著裂隙廣泛分布，走向與構(gòu)造線基本一致，主要有石英脈、花崗閃長巖脈、閃長玢巖脈、石英斑巖脈和碳酸巖脈等(圖1，Dingetal.,2016a；徐鶴，2017)。圖古日格金礦床的礦體主要為石英脈型礦體，次為夾石英細(xì)脈的蝕變巖型礦體。礦體基本上切穿了礦區(qū)內(nèi)的所有巖層，如似斑狀花崗巖、蝕變閃長巖、花崗巖以及寶音圖群，但是主要產(chǎn)出在似斑狀花崗巖和蝕變閃長巖中(圖2，曹海清等，2008；王鍵等，2016；丁成武，2016；趙旭東，2018)。

圖1 圖古日格金礦床區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)Xiao et al.,2009；Ding et al.,2016a)Fig.1 Simplified regional geological map around the Tugurige gold deposit (after Xiao et al.,2009;Ding et al.,2016a)

目前礦區(qū)內(nèi)共圈出14條礦體(圖2)，這些礦體的長度一般為250～1 040 m，平均厚度為0.76～1.53 m，平均品位為2.85×10-6～9.95×10-6。其中2-1-1、2-1-2和2-1-3為隱伏礦體，7、2、2-2、2-1、2-3、125和33號礦體為石英脈型礦體，7-21、7-22、18-1、2-6、2-1-1、2-1-2和2-1-3號礦體為夾石英細(xì)脈的蝕變巖型礦體。7號礦體主要賦存在角閃巖中，2-3號礦體賦存在下元古界寶音圖群第3巖組中，其余礦體均產(chǎn)出在似斑狀花崗巖中(丁成武，2016)。圖古日格金礦床的礦石可分為含金石英脈型礦石和含金蝕變巖型礦石兩種，前者是該礦床最主要的礦石類型，后者為礦區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的礦石類型，多位于深部，主要為蝕變的似斑狀花崗巖(丁成武，2016)。

2 樣品采集及巖相學(xué)特征

主要采集了圖古日格礦區(qū)內(nèi)的似斑狀花崗巖(TG-4、TGY-12、TG14-38、TGY-15)、花崗巖(TGY-07)、蝕變閃長巖(TGY-3、TGY-5、TG14-9、TGY-18)和角閃石巖(TGY-1、TG-17、TG-18、TG14-30)等侵入巖樣品，為了保證巖體樣品新鮮，排除風(fēng)化等因素對測試結(jié)果的影響，所采的樣品大部分是鉆孔巖芯。其中，TG-4號樣品采自2號斜井附近；TGY-12號樣品為2號脈ZK37-5號鉆孔71.4 m處巖芯；TGY-15號樣品為2-1號脈ZK5-4號鉆孔209.5 m處巖芯；TG14-38的采樣位置為107°34.311′E、42°09.814′N。TGY-07號樣品為7號脈ZK18-5號鉆孔298.5 m處巖芯。TGY-1號樣品為7號脈ZK18-5號鉆孔380 m處巖芯；TG-17、TG-18和TG14-30號樣品采自7號脈1號豎井附近。TGY-3和TGY-5號樣品分別是7號脈zk18-5號鉆孔57 m和46 m處巖芯；TGY-18號樣品為2-1號脈ZK18-5號鉆孔15 m處巖芯；TG14-9號樣品采至7號脈ZK18-5號鉆孔孔口附近(圖2)。

似斑狀花崗巖整體呈灰白-淺紅色，自形-半自形似斑狀不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由鉀長石(長條狀，自形程度較高，體積分?jǐn)?shù)約為60%)、石英(半自形-自形粒狀，約25%)、斜長石(自形-半自形長條狀、粒狀，約10%)以及少量黑云母(約2%)和角閃石(約2%)組成，斑晶為鉀長石，粒徑最大可達(dá)1.5 cm (圖3a、3b、3c)。

花崗巖整體呈灰白色，中粗粒不等粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斜長石(約45%)、石英(約20%)以及少量的角閃石(5%)和黑云母(5%)組成，其中斜長石呈半自形-自形長條狀、粒狀，絕大部分發(fā)生高嶺土化和絹云母化，殘留晶偶見聚片雙晶紋，石英呈它形粒狀，表面較為干凈(圖3d、3e、3f)。

角閃石巖整體呈深黑色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由角閃石組成(約95%)，呈中粗粒短柱狀，局部顆?？梢姾唵坞p晶，部分顆粒解理發(fā)育較好處可見兩組清晰的斜交解理，解理夾角為56°，角閃石發(fā)生了一定程度的碳酸鹽化和磁鐵礦化；斜長石(約5%)呈半自形-自形長條狀、粒狀，幾乎全部發(fā)生絹云母化，偶有保存較好者還可見斜長石的雙晶紋(圖3g、3h、3i)。

圖3 圖古日格金礦床侵入巖手標(biāo)本和鏡下特征Fig.3 Hand specimen photographs and photomicrographs of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposita、b、c—似斑狀花崗巖；d、e、f—花崗巖；g、h、i—角閃石巖；j、k、l—蝕變閃長巖；Bt—黑云母；Hb—角閃石；Qtz—石英；Pl—斜長石；Kfs—鉀長石a，b，c—porphyritic granite；d，e，f—granite；g,h,i—hornblendite；j，k，l—altered diorite；Bt—biotite；Hb—hornblende；Qtz—quartz；Pl—plagioclase；Kfs—K-feldspar

蝕變閃長巖整體呈黑色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由角閃石(約55%)、斜長石(約25%)、黑云母(約10%)以及少量石英(約5%)組成。其中斜長石呈半自形-自形長條狀、粒狀，幾乎全部發(fā)生絹云母化，殘留晶聚片雙晶紋依然保存。角閃石蝕變較強(qiáng)，幾乎全部蝕變?yōu)榫G泥石，光性特征已不明顯，僅偶可見角閃石殘晶晶形(圖3j、3k、3l)。

3 測試與方法

巖石樣品的前期處理和薄片磨制工作由廊坊科大巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)公司完成。主量元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心采用X 射線熒光光譜法(XRF，飛利浦PW2404)和化學(xué)分析法(CA)完成。其中CA僅用于測定樣品中FeO的含量，測定范圍>0.5%，分析誤差<10%；其他主量元素含量采用XRF法完成，對標(biāo)樣(GSR-1和GSR-3)的測試結(jié)果顯示，元素的測定精度可達(dá)0.01%，分析誤差<5%。微量元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心，采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS,PerkinElmer,Elan DCR-e 型等離子體質(zhì)譜分析儀)完成，詳細(xì)實驗測試過程可參見丁成武(2016)，對標(biāo)樣(GSR-1和GSR-3)的測試結(jié)果顯示，微量元素含量大于10×10-6時相對誤差<5%，小于10×10-6時相對誤差<10%(Rudnicketal.,2004)。

鋯石挑選工作由廊坊科大巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)公司完成。鋯石制靶和光學(xué)顯微鏡照相在北京地時科技有限公司進(jìn)行，使用的陰極發(fā)光裝置為 Gatan 公司生產(chǎn)的 MiniCL，電子光學(xué)顯微系統(tǒng)為德國 LEO1450VP。根據(jù)鋯石的陰極發(fā)光、透射光和反射光照片為每個樣品選取25個環(huán)帶明顯、干凈、透明的點位。鋯石U-Pb定年測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所LA-MC-ICP-MS實驗室完成，所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用斑束直徑為25 μm，頻率為10 Hz，能量密度約為2.5 J/cm2，以He為載氣。鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)(Nasdalaetal.,2008)，測試過程中在每測定5～7個樣品點就測定兩次鋯石GJ1，并測量1次鋯石Plesovice，詳細(xì)實驗測試過程可參見侯可軍等(2009)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序(Liuetal.,2008)，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得(Ludwig,2003)。樣品分析過程中，對均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的測試精度(2σ)均為2%左右，對標(biāo)準(zhǔn)鋯石的定年精度和準(zhǔn)確度在1%(2σ)左右。Plesovice標(biāo)樣作為未知樣品的分析結(jié)果為336.0±1.1 Ma(n=10，2σ)，對應(yīng)的年齡推薦值為337.13±0.37(2σ)(Slamaetal.,2008)，兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致。

4 結(jié)果與分析

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

TG14-38似斑狀花崗巖樣品的鋯石晶型比較完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈短柱狀，長約130～210 μm，寬約60～100 μm，長寬比約2.5∶1～1.5∶1，陰極發(fā)光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環(huán)帶，而且在部分鋯石的核部包裹有淺色的繼承鋯石(圖4a)。TGY-07花崗巖樣品的鋯石比較完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，顏色較深，可能鉛含量比較高，呈短柱狀，長約70～200 μm，寬約40～90 μm，長寬比約3∶1～1.5∶1，陰極發(fā)光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環(huán)帶(圖4b)。TG-17角閃石巖樣品的鋯石較小，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈粒狀、短柱狀，長約50～200 μm，寬約40～100 μm，長寬比約3∶1～1∶1，陰極發(fā)光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環(huán)帶(圖4c)。TGY-18蝕變閃長巖樣品的鋯石自形良好，晶棱晶面清晰，呈長柱狀，多發(fā)生了斷裂，長約150～300 μm，寬約40～80 μm，長寬比約6∶1～2∶1，陰極發(fā)光圖中韻律環(huán)帶發(fā)育不明顯(圖4d)。

在所獲得的測試點數(shù)據(jù)中，為了減少繼承鉛、鉛丟失等對年齡的影響，把在207Pb/235U-206Pb/238U圖中諧和度低于90%的年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行了剔除，最后得到的測試數(shù)據(jù)見表1。

TG14-38似斑狀花崗巖樣品共有16個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為151.94×10-6～601.56×10-6，232Th含量為115.83×10-6～362.70×10-6，Th/U值為0.39～1.42，絕大多數(shù)介于0.39～0.76之間，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為430.6～260.3 Ma，絕大多數(shù)在269.3～260.3 Ma之間，去掉異常測點6的年齡值，其他15個測點的年齡結(jié)果十分一致，均分布于諧和線上，且呈群分布(圖5a)，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為264.5±1.4 Ma(n=15，MSWD=0.66)，代表了該組鋯石的結(jié)晶年齡(圖5b)。點6(430.6 Ma)的年齡值明顯偏大，其剝蝕位置位于鋯石的核部(圖4a)，可能代表了繼承核的形成時代。

圖4 圖古日格金礦床侵入巖典型鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和LA-ICP-MS測試位置Fig.4 Cathodoluminescence(CL)images and dating spots of zircons from the intrusive rocks in the Tugurige gold deposit

TGY-07花崗巖樣品共有22個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為81.63×10-6～1 785.38×10-6，232Th含量為60.20×10-6～782.33×10-6，Th/U值為0.29～0.87，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為281.5～247.4 Ma，絕大多數(shù)在281.5～276.1 Ma 之間，去掉3個異常測點(8、17、19)年齡值，其他19個測點的年齡結(jié)果十分一致，均分布于諧和線上，且呈群分布(圖5c)，其206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為278.7±1.0 Ma(n=19，MSWD=0.34)，代表了該組鋯石的結(jié)晶年齡(圖5d)。點8(247.4 Ma)、點17(251.1 Ma)和點19(248.4 Ma)的年齡值明顯偏小，點17所處的鋯石的明暗程度以及形態(tài)與其他鋯石明顯不同(圖4b)，其中的鈾鉛含量也明顯偏低(表1)，可能是其他成因的鋯石，代表了后期的一些地質(zhì)活動；點8的年齡偏差可能是由于鋯石太小(圖4b)而被激光打穿造成的；從透射光照片上可以看出點19所處的位置在存在大量微裂隙，這可能是造成其年齡偏差的原因。

TG-17角閃石巖樣品共有21個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為213.85×10-6～1 239.46×10-6，232Th含量為142.02×10-6～1 465.2×10-6，Th/U值為0.40～1.36，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為283.9～184.0 Ma，絕大多數(shù)年齡在283.9～277.5 Ma之間，去掉2個異常測點(9、18)年齡值，其他19個測試點的年齡結(jié)果十分一致，均分布于諧和線上(圖5e)，且呈群分布，其206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為280.6±1.3 Ma(n=19，MSWD=0.39)，代表了該組鋯石的結(jié)晶年齡(圖5f)。點9(253.5 Ma)和點18(184 Ma)的年齡值明顯偏小，點18所處鋯石的明暗程度以及形態(tài)與其他鋯石明顯不同(圖4c)，可能具有不同的來源；點9的年齡偏差可能是由于點位太靠近鋯石邊部所造成的(圖4c)。

圖5 圖古日格金礦床侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和線圖和加權(quán)平均年齡圖Fig.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams and weighted histograms of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

TGY-18蝕變閃長巖樣品共有15個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為212.31×10-6～998.02×10-6，232Th含量為134.54×10-6～1 349.13×10-6，Th /U值為0.63～1.35，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為329.5～265.3 Ma，絕大多數(shù)年齡在293.5～280.1 Ma之間，去掉2個異常測點(12、15)年齡值，其他13個測試點的年齡結(jié)果十分一致，均分布于諧和線上(圖5g)，且呈群分布，其206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為288.0±2.6 Ma(n=13，MSWD=1.7)，代表了該組鋯石的結(jié)晶年齡(圖5h)。該樣品的測試數(shù)據(jù)中有多個測試點的諧和度不足90%，這可能是因為該樣品的鋯石在巖石蝕變過程中發(fā)生了破碎，造成了鉛的丟失所引起的；點12(265.3 Ma)和點15(329.5 Ma)的年齡值明顯偏小和偏大，也可能是這種原因造成的。

表1 圖古日格金礦床侵入巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結(jié)果Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

續(xù)表1 Continued Table 1

4.2 主量和微量元素地球化學(xué)特征

圖古日格二疊紀(jì)侵入巖的主微量元素結(jié)果見表2。

表2 圖古日格金礦床侵入巖主量元素(wB/%)和微量元素(wB/10-6)分析結(jié)果Table 2 Major elements (wB/%) and trace elements (wB/10-6) data of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑狀花崗巖的SiO2含量為67.38%～70.16%，K2O含量為3.49%～3.60%，Na2O含量為4.61%～4.98%，在硅堿圖(圖6)上落入石英二長巖和花崗巖的交界處，Al2O3含量為15.51% ～16.34%，K2O/Na2O為0.70～0.76，A/CNK 值為0.99～1.03，A/NK值為1.29～1.38，里特曼指數(shù)σ為2.42～2.89，顯示為鈣堿性；在A/NK-A/CNK圖解(圖7a)上落在準(zhǔn)鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)交界處；在K2O-SiO2圖解(圖7b)上落入高鉀鈣堿性區(qū)域?；◢弾r的SiO2含量為65.05%，K2O 含量為3.16%，Na2O含量為5.68%，在硅堿圖(圖6)上落入石英二長巖的區(qū)域，Al2O3含量為18.22%，K2O/Na2O為0.56，A/CNK 值為1，A/NK值為1.43，里特曼指數(shù)σ為3.54，顯示為弱堿性；在A/NK-A/CNK圖解(圖7a)上落在準(zhǔn)鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)交界處；在K2O-SiO2圖解(圖7b)上落入高鉀鈣堿性區(qū)域。角閃石巖的SiO2含量為38.06%～42.48%，K2O含量為0.90%～1.05%，Na2O含量為1.91%～2.14%，Al2O3含量為12.63%～13.74%，K2O/Na2O為0.47～0.51。蝕變閃長巖由于經(jīng)歷了強(qiáng)烈的蝕變作用，其主量元素含量變化較大。

圖6 圖古日格金礦床侵入巖 (Na2O+K2O)-SiO2分類圖(據(jù)Middlemost,1994)Fig.6 (Na2O+K2O)-SiO2 diagram of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit (after Middlemost,1994)

圖7 圖古日格金礦床侵入巖A/NK-A/CNK圖解(a，據(jù)Rollinson,1993)和K2O-SiO2圖解(b，據(jù)Rollinson,1993；Middlemost,1994)Fig.7 A/NK-A/CNK (a,after Rollinson,1993) and K2O-SiO2 (b,after Rollinson,1993;Middlemost,1994) diagrams for the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑狀花崗巖的REE總量為47.80×10-6～102.40×10-6，LREE/HREE=18.07～19.59，(La/Yb)N=29.98～35.53，δEu=0.78～1.06，δCe=0.92，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常?；◢弾r的REE總量為48.96×10-6，LREE/HREE為17.75，(La/Yb)N為33.23，δEu為1.51，δCe為0.89，Eu正異常，Ce弱-無異常。角閃石巖的REE總量為82.46×10-6～94.92×10-6，LREE/HREE=3.34～4.33，(La/Yb)N=2.19～3.52，δEu=0.93～1.02，δCe=0.98～1.03，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常。蝕變閃長巖的REE總量為93.29×10-6～173.1×10-6，LREE/HREE=5.04～8.42，(La/Yb)N=4.79～9.58，δEu=0.92～1.23，δCe=0.95～0.99，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常。

似斑狀花崗巖和花崗巖的稀土元素特征比較一致(表2、圖8a)，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線都為右傾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值較大，輕稀土元素富集，重稀土元素相對虧損，輕重稀土元素表現(xiàn)出了一定的分餾特征；不同的是，花崗巖表現(xiàn)出了明顯的銪正異常，而似斑狀花崗巖則表現(xiàn)出輕微的銪負(fù)異常，這可能是由于花崗巖中斜長石含量較高，銪伴隨斜長石進(jìn)入花崗巖而造成的。角閃石巖和蝕變閃長巖的稀土元素特征具有一定的一致性(表2、圖8a)，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為緩右傾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值較小，輕稀土元素富集，輕重稀土元素分餾不明顯，Ce和Eu基本無異常。不同的是，角閃石巖的稀土元素配分曲線表現(xiàn)出了一些上凸特征，富集中稀土元素，這可能是由于角閃石在巖漿體系中對中稀土元素的分配系數(shù)較高造成的。

似斑狀花崗巖和花崗巖的微量元素特征比較一致，在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖8b)上可以看出，它們的曲線基本平行(重合)且斜率較大。K、Rb、Ba、Sr、Th、U、Pb相對原始地幔強(qiáng)烈富集，Dy、Ho、Er、Y、Yb、Lu等相對原始地幔表現(xiàn)出虧損的特征；此外Th、Ce、Nb、Ta、P、Ti具有負(fù)異常，Pb、K、U、Sr表現(xiàn)出了正異常。角閃石巖和蝕變閃長巖的微量元素特征比較一致，在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖8b)上可以看出，它們的曲線基本平行(重合)且較為平緩，微量元素特別是K、Rb、Ba、Sr和Pb都相對原始地幔表現(xiàn)出富集的特征，Th、Nb、Ta、Ti具有負(fù)異常，Ba、K、Pb和Sr具有正異常，除此之外角閃石巖還表現(xiàn)出了明顯的P負(fù)異常。

圖8 圖古日格金礦床侵入巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(a，標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Pearce et al.,1984)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b，標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig.8 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a,normalized values after Pearce et al.,1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b,normalized values after Sun and McDonough,1989) of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

5 討論

5.1 侵入巖組合特征

TG14-38似斑狀花崗巖樣品的鋯石U-Pb年代學(xué)顯示，其鋯石的結(jié)晶年齡為264.5±1.4 Ma。鋯石的形態(tài)、陰極發(fā)光圖中的韻律環(huán)帶、鋯石中的Th/U值(均>0.3)等參數(shù)及Th、U含量之間具有的良好的正相關(guān)關(guān)系(表1)，表明它們屬于巖漿成因鋯石，所以其結(jié)晶年齡代表了巖體的侵位年齡(卜濤等，2019；張超等，2019；王建龍等，2020)。同理，花崗巖、角閃石巖和蝕變閃長巖的鋯石結(jié)晶年齡也可以代表它們的成巖年齡，所以圖古日格金礦床內(nèi)的似斑狀花崗巖的成巖年齡為264.5±1.4 Ma，花崗巖的成巖年齡為278.7±1.0 Ma，角閃石巖的成巖年齡為280.6±1.3 Ma，蝕變閃長巖的成巖年齡為288.0±2.6 Ma，均屬于二疊紀(jì)。本文獲得的似斑狀花崗巖的年齡與前人獲得的年齡(275.8± 1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)具有一定的差異，可能指示似斑狀花崗巖的活動時間較長或者具有多期活動的特點。

研究表明，巖漿結(jié)晶過程中隨著結(jié)晶溫度與壓力的升高，鈣質(zhì)角閃石的SiO2含量降低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量增加(王鍵等,2016)。通常在總壓力為5×108Pa 時，斜長石、單斜輝石、角閃石依次結(jié)晶的水壓力為3×108Pa，當(dāng)水壓接近總壓力(>4.5×108Pa)時，角閃石就會優(yōu)先結(jié)晶析出(Eggleleretal.,1972)。圖古日格地區(qū)的角閃石巖一般不連續(xù)的產(chǎn)出在蝕變閃長巖中，角閃石巖和蝕變閃長巖的形成年齡較為相近，兩者的微量元素和稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線都基本平行(重合)，具有同源的特征(表2、圖8)。角閃石巖中的角閃石屬于鈣質(zhì)角閃石，角閃石中SiO2含量較低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量較高(王鍵等，2016)，指示較高的結(jié)晶溫度與壓力。此外，前人的研究結(jié)果表明，圖古日格金礦床的角閃石巖和蝕變閃長巖都是富水巖漿演化形成的(王鍵等，2016；Dingetal.,2016a)，因此圖古日格地區(qū)的角閃石巖可能是在蝕變閃長巖結(jié)晶過程中，由于物質(zhì)成分(含有大量水分的基性巖漿)和結(jié)晶條件(封閉穩(wěn)定的高水壓條件)非常適合角閃石的結(jié)晶析出，發(fā)生了角閃石的堆晶作用而形成的巖漿巖?；◢弾r和似斑狀花崗巖的形成年齡相近，花崗巖位于似斑狀花崗的邊部和深部，并且兩者具有非常相似的主量元素、微量元素和稀土元素特征(圖8)，具有同源的特征，不同的是似斑狀花崗更加偏酸性，巖體結(jié)晶時間較晚，且含有鉀長石和石英斑晶，顯示這兩種巖石可能是同源巖漿不斷演化的產(chǎn)物。

似斑狀花崗巖和花崗巖的SiO2含量為65.10%～70.20%，屬于酸性巖；蝕變閃長巖雖然經(jīng)受了蝕變，但是在顯微鏡下能夠鑒定出其原巖主要由角閃石、斜長石和少量的黑云母組成，同時從前文的討論可知，蝕變閃長巖和角閃石巖是富水的基性巖漿演化形成的，所以圖古日格金礦床的侵入巖的SiO2含量表現(xiàn)出不連續(xù)性，存在明顯的成分間斷，構(gòu)成基性和酸性兩個端員。兩個端員在空間上緊密伴生，年代學(xué)特征表明兩者的形成時代相近，構(gòu)成雙峰式侵入巖組合。除了圖古日格地區(qū)外，早二疊世雙峰式火山巖或侵入巖在整個興蒙造山帶內(nèi)也分布廣泛，如在西部滿都拉、中部林西和東部大石寨等地區(qū)的大石寨組(290～270 Ma)火山巖就具有雙峰式特征(鮑慶中等，2006；趙樂強(qiáng)等，2017；吳志強(qiáng)等，2020)。西烏旗罕烏拉地區(qū)發(fā)育的伊和紹榮復(fù)式巖體由輝長巖、輝石閃長巖、堿長花崗巖組成，顯示出雙峰式巖漿巖的特征(張曉飛等，2018)。雙峰式侵入巖通常被認(rèn)為是巖石圈變薄導(dǎo)致地幔和地殼同時發(fā)生了部分熔融，由于地殼伸展，兩種熔體來不及混合就快速上升至淺部所形成的(鄧晉福等，2007，2015；徐備等，2014；邵濟(jì)安等，2014；Xuetal.,2015)。所以興蒙造山帶內(nèi)的雙峰式侵入巖，說明其在二疊紀(jì)處于伸展的構(gòu)造背景。

5.2 成巖與成礦事件的耦合

圖古日格金礦床的成礦年齡還存在較大的爭議，前人獲得其黃鐵礦Re-Os同位素年齡為268 ± 15 Ma(Dingetal.,2016a)，絹云母Ar-Ar年齡為258.9 ± 1.6 Ma(丁成武，2016)，輝鉬礦Re-Os 年齡為305.6±4.5 Ma(張鋒等，2016)。本文獲得的似斑狀花崗巖的年齡(264.5±1.4 Ma)與前人獲得的年齡(275.8±1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)比較相近，可能指示似斑狀花崗巖的活動時間為275.8～264.5 Ma。由于圖古日格金礦床的礦體通常呈脈狀產(chǎn)出于似斑狀花崗巖中，礦床的成礦時代應(yīng)不早于巖體的成巖年齡，即成礦年齡不會大于276 Ma，所以前人獲得的輝鉬礦Re-Os年齡(305.6±4.5 Ma)可能不能用來代表圖古日格金礦床的成礦時代，而黃鐵礦Re-Os和絹云母Ar-Ar同位素年齡的可信程度較高，因此本文支持圖古日格金礦床的成礦年齡為268～259 Ma。

近年來，在中亞造山帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多個二疊紀(jì)大型金礦床，這些大型金礦床的發(fā)育使得興蒙造山帶乃至整個中亞造山帶成為了一個重要的金成礦帶(Bergeretal.,1994；Goldfarbetal.,2001；Yakubchuketal.,2002；Maoetal.,2004；Abzalov,2007)，顯示了良好的找礦前景，同時也暗示該帶內(nèi)存在二疊紀(jì)金成礦事件。前人研究表明，中亞造山帶上的二疊紀(jì)金礦床，盡管產(chǎn)出位置和賦存形式存在明顯的差異(Kempeetal.,2001；卿敏等，2012；Dingetal.,2016b)，但均與海西晚期花崗巖類的侵入活動以及伴隨的熱液活動存在明顯的成因聯(lián)系(李俊健等,2010；路彥明等，2012；Wangetal.,2014)，即使產(chǎn)于沉積巖中，也被認(rèn)作是巖漿熱液活動遠(yuǎn)端的產(chǎn)物(Morellietal.,2007；Abzalov,2007)。

圖古日格金礦床礦體的產(chǎn)出位置與似斑狀花崗巖存在密切的空間關(guān)系，均產(chǎn)出在似斑狀花崗巖中或附近(圖2)。似斑狀花崗巖的成巖年齡(276～265 Ma)與礦床的成礦年齡(268～259 Ma)相吻合。此外，同位素研究結(jié)果表明，圖古日格金礦床礦石中的Pb和S元素主要來自礦區(qū)內(nèi)的二疊紀(jì)侵入巖(丁成武，2016)。流體包裹體研究結(jié)果表明，該礦床成礦流體的δDH2O值為-108.8‰～-87.4‰，δ18OH2O值為1.1‰～6.9‰，指示其成礦流體主要為巖漿水(丁成武，2016)。因此，圖古日格金礦的礦體與礦區(qū)內(nèi)的似斑狀花崗巖具有緊密的時空關(guān)系，暗示它們之間可能存在密切的成因聯(lián)系，也指示圖古日格金礦床是中亞造山帶二疊紀(jì)金成礦事件的產(chǎn)物。

5.3 成巖成礦背景探討

圖古日格金礦床的二疊紀(jì)侵入巖表現(xiàn)出了一些俯沖帶侵入巖的地球化學(xué)特征，它們都屬于高鉀鈣堿性巖系列，在花崗巖Rb-(Y+Nb)構(gòu)造環(huán)境辨別圖解(圖9a，Pearceetal.，1984；Forsteretal.,1997)中，圖古日格金礦花崗質(zhì)巖石都投影于火山弧區(qū)域內(nèi)。在玄武巖Th/Yb-Ta/Yb構(gòu)造環(huán)境辨別圖解(圖9b，F(xiàn)orsteretal.,1997)中，蝕變閃長巖投影于活動大陸邊緣和大洋島弧區(qū)域。微量元素測試結(jié)果顯示，圖古日格二疊紀(jì)侵入巖都表現(xiàn)出了高場強(qiáng)元素和大離子親石元素的解耦(圖8b)，富集大離子親石元素，而虧損高場強(qiáng)元素。高場強(qiáng)元素和大離子親石元素都是不相容元素，通常地球化學(xué)特征比較相似，但是在流體中則會強(qiáng)烈富集大離子親石元素，虧損高場強(qiáng)元素，所以一般認(rèn)為它們的解耦與流體的參與有關(guān)，能夠用來指示俯沖洋殼的脫水作用產(chǎn)生的流體的參與。

圖9 圖古日格金礦床花崗巖類(a,據(jù)Pearce et al.，1984;Forster et al.,1997)和玄武巖類(b,據(jù)Pearce,2008)大地構(gòu)造判別圖解Fig.9 Discrimination diagrams showing the intrusive source and tectonic setting for granites (a,after Pearce et al.,1984;Forster et al.,1997) and basalts (b,after Pearce,2008) from the Tugurige gold deposit

對于具有俯沖帶地球化學(xué)特征的侵入巖的成因，目前有兩種解釋：一種認(rèn)為它們直接形成于俯沖背景下；另一種認(rèn)為巖體的這些地球化學(xué)特征反映的不是其構(gòu)造環(huán)境，而是僅僅反映了巖石的巖漿源區(qū)(鄧晉福等，2015)，即前期的俯沖作用改造了侵入巖的源區(qū)，使源區(qū)帶有了俯沖帶的地球化學(xué)特征，這樣的源區(qū)在碰撞后伸展環(huán)境中發(fā)生部分熔融，從而形成帶有俯沖帶地球化學(xué)特征的侵入巖。前人研究也顯示，盡管高鉀鈣堿性巖石在俯沖環(huán)境下可以形成，但產(chǎn)出于后碰撞環(huán)境中的也很普遍(Roberts and Clemens,1993；Liegeoisetal.,1998；Barbarin,1999)，而且產(chǎn)出于碰撞后伸展環(huán)境中的巖漿巖有時可以繼承早期俯沖帶成因巖石的微量元素地球化學(xué)特征(Liegeoisetal.,1998；Coulonetal.,2002；Avanzinellietal.,2008；El-Bialy,2010)。

侵入巖的組合特征可以反映其產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境，雙峰式侵入巖組合所指示的伸展構(gòu)造背景主要包括大陸裂谷帶、大陸減薄區(qū)和碰撞后伸展環(huán)境(Hochateedteretal.,1990；王焰等，2000；鄧晉福等，2007)。圖古日格地區(qū)的侵入巖屬于雙峰式侵入巖，同時又具有俯沖帶侵入巖的地球化學(xué)特征，所以其形成環(huán)境可能為碰撞后伸展環(huán)境。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，圖古日格花崗質(zhì)侵入巖都屬于高鉀鈣堿性巖系列(圖7b)，而且在Na2O-K2O圖解(圖10a)上落入I型花崗巖的區(qū)域，在花崗質(zhì)巖石R2-R1環(huán)境判別圖解(圖10b)上落入造山晚期區(qū)域；圖古日格地區(qū)的二疊紀(jì)侵入巖基本沒有經(jīng)受擠壓變形；礦體都是一些寬厚的石英脈，這些都指示圖古日格地區(qū)二疊紀(jì)侵入巖的形成環(huán)境可能為造山后伸展環(huán)境。

圖10 圖古日格金礦二疊紀(jì)花崗質(zhì)巖石Na2O-K2O圖解(a,據(jù)Collins et al.,1982)和R2-R1圖解(b,據(jù)Batchelor and Bowden,1985) Fig.10 Na2O-K2O (a,after Collins et al.,1982) and R2-R1 (b,after Batchelor and Bowden,1985) diagrams for the granitic rocks from the Tugurige gold deposit

同時，圖古日格地區(qū)的二疊紀(jì)侵入巖還帶有一些其他構(gòu)造背景侵入巖的地球化學(xué)特征，如這些侵入巖中的鋁和鉀含量偏高，屬于鉀質(zhì)侵入巖，而且在A/NK-A/CNK圖解中，樣品落在準(zhǔn)鋁質(zhì)和過鋁質(zhì)交界處(圖7a)。高鉀和高鋁一般是碰撞環(huán)境下侵入巖的地球化學(xué)特征(鄧晉福等，2007)。此外，區(qū)域范圍內(nèi)較老的二疊紀(jì)侵入巖，如溫多日哈日(283 Ma)巖體，形成于后造山的環(huán)境中(圖10b)，但是具有一些同碰撞花崗巖的地球化學(xué)特征(李曉敏，2019)；區(qū)域內(nèi)較年輕的巖體，如北七哥陶巖體(260 Ma)和阿格如巖體(260 Ma)則形成于后碰撞抬升的環(huán)境中(圖10b，羅紅玲等，2010)，這些巖體的形成時代和地球化學(xué)特征，可能指示興蒙造山帶在早二疊世剛剛結(jié)束碰撞，正處于由碰撞環(huán)境向碰撞后伸展環(huán)境轉(zhuǎn)變的構(gòu)造演化階段。

綜上所述，圖古日格金礦及礦區(qū)內(nèi)的二疊紀(jì)雙峰式侵入巖形成于碰撞后伸展環(huán)境，俯沖帶侵入巖的地球化學(xué)特征反映了這些侵入巖的巖漿源區(qū)可能受到了俯沖作用的影響。因此，興蒙造山帶在二疊紀(jì)所處的構(gòu)造環(huán)境是碰撞后伸展環(huán)境，支持古亞洲洋在本區(qū)閉合時間為晚泥盆世末-早石炭世末的觀點。

6 結(jié)論

(1) 圖古日格金礦床內(nèi)的似斑狀花崗巖的成巖年齡為264.5±1.4 Ma，花崗巖的成巖年齡為278.7±1.0 Ma，角閃石巖的成巖年齡為280.6±1.3 Ma，蝕變閃長巖的成巖年齡為288.0±2.6 Ma，均是二疊紀(jì)巖漿活動的產(chǎn)物。

(2) 圖古日格金礦床的侵入巖的SiO2含量表現(xiàn)出不連續(xù)性，存在明顯的成分間斷，角閃石和蝕變閃長巖具有同源的特征，花崗巖和似斑狀花崗巖具有同源的特征，構(gòu)成基性和酸性兩個端員，因此圖古日格金礦床內(nèi)的二疊紀(jì)侵入巖為一套雙峰式侵入巖。

(3) 圖古日格金礦中的礦體與礦區(qū)內(nèi)的似斑狀花崗巖具有緊密的時空關(guān)系，暗示它們之間可能存在密切的成因聯(lián)系，也指示圖古日格金礦床是中亞造山帶二疊紀(jì)金成礦事件的產(chǎn)物。

(4) 圖古日格金礦床的二疊紀(jì)侵入巖具有一些俯沖帶侵入巖的地球化學(xué)特征，但是這些特征只是反映了巖石的巖漿源區(qū)受到了俯沖作用的影響，不足以制約其構(gòu)造背景。圖古日格金礦及礦區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)侵入巖形成的構(gòu)造背景是碰撞后伸展環(huán)境。

致謝野外工作得到了核工業(yè)二零八大隊圖古日格金礦邵國鈺、趙宇川等地質(zhì)同行的大力支持和幫助；鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試和數(shù)據(jù)處理過程中得到了中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實驗室侯可軍老師的幫助；主微量測試過程中得到了核工業(yè)地質(zhì)分析測試研究中心劉牧老師的幫助；論文修改過程中編輯和匿名審稿專家提出了寶貴意見，在此一并感謝!