內(nèi)蒙古金廠溝梁金礦床成礦時限與動力學(xué)背景探討*

莫凌超 劉福林 張長征 賀所明 李達 常龍廣 楊志明

1.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 1000372.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 1013003.內(nèi)蒙古金陶股份有限公司，敖漢 024327

華北克拉通北緣是我國最重要的金成礦帶之一，發(fā)育有大量的金礦床(Hartetal., 2002; Li and Santosh, 2017; Wangetal., 2018a)。內(nèi)蒙古金廠溝梁金礦床是華北克拉通北緣東段的一個大型金礦床，前人針對金廠溝梁金礦床的礦床地質(zhì)、控礦構(gòu)造、礦床地球化學(xué)、礦化時限和礦床成因等方面進行了研究，認(rèn)為金廠溝梁金礦床是一個賦存在太古代變質(zhì)巖中、受斷裂構(gòu)造控制、與巖漿熱液有關(guān)的脈狀金礦床(Poulsenetal., 1990；王建平等, 1992; 陳軍強, 2006; 付樂兵等, 2010; 牛樹銀等, 2011)。

然而，前人對該礦床的成礦時代的認(rèn)識依然存在較多爭議。王建平等(1992)通過靠近礦脈的蝕變圍巖的全巖K-Ar定年，提出礦床主蝕變礦化形成于121.7～117.7Ma之間；Linetal.(1993)認(rèn)為成礦與西對面溝巖體巖漿活動有關(guān)，通過西對面溝巖體黑云母K-Ar定年，提出礦床形成于128～120Ma之間；苗來成等 (2003)通過二道溝金礦成礦前閃長玢巖脈鋯石SHRIMP U-Pb定年，結(jié)合王建平等(1992)的蝕變巖全巖K-Ar定年，認(rèn)為金廠溝梁礦床形成于126～118Ma之間。最近，侯萬榮(2011)、張偉波等(2014)基于礦區(qū)粗面安山巖及對面溝巖體中鋯石的U-Pb定年結(jié)果，限定礦床形成于138～131Ma之間。

金廠溝梁礦床成礦時代產(chǎn)生上述爭議，一方面是因為已有定年多采用K-Ar技術(shù)，但K-Ar體系封閉溫度低，容易被后期熱事件重置(韓玥，2012；盧磊勛等，2015)；另一方面，開展定年的地質(zhì)體與金礦化的地質(zhì)關(guān)系缺乏詳細限定。

近來，筆者在詳細的礦床地質(zhì)調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)北部的安山玢巖中存在39號礦脈分支，同時，在礦區(qū)南部觀察到粗面安山巖切穿了15號礦脈。為此，本文擬通過成礦前安山玢巖和成礦后粗面安山巖脈鋯石U-Pb LA-ICP-MS測年，間接限定礦床的成礦時代，在此基礎(chǔ)上結(jié)合安山玢巖的鋯石Hf同位素特征探討礦區(qū)巖漿演化序列、金礦化與巖漿的成因關(guān)系及構(gòu)造動力學(xué)背景，以期增進對華北北緣金成礦規(guī)律的認(rèn)識。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與礦床地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

內(nèi)蒙古金廠溝梁金礦區(qū)大地構(gòu)造位置上位于華北克拉通北緣東段(圖1a)，努魯爾虎隆起帶內(nèi)(圖 1c)。區(qū)域內(nèi)主要出露的地層為太古代建平群的中高級變質(zhì)表殼巖系，古生代的淺海沉積地層，中生代陸相中酸性火山巖建造。隆起帶形成一個北東-南西走向的背形構(gòu)造，邊界受斷裂控制。隆起帶北緣為近東西向赤峰-開原超深巖石圈斷裂帶；南東邊界為北東-北北東向的承德-北票超深巖石圈斷裂帶；西界為北北東向的鐵匠營-四官營斷裂(圖 1c)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖及礦區(qū)地質(zhì)圖

區(qū)域上巖漿侵入活動頻繁而強烈，分布廣泛，出露面積均占全區(qū)三分之一，它們主要沿努魯兒虎臺背斜的軸區(qū)形成長達50km的北東向構(gòu)造侵入巖漿帶或復(fù)式巖基，部分沿其它斷裂形成若干零散的巖體。其中，巖漿活動以海西期及燕山期的酸性巖漿作用為主，其次為閃長質(zhì)和花崗閃長質(zhì)巖漿作用。

多期的構(gòu)造巖漿作用形成了沿努魯爾虎背斜的兩翼分布兩個的金(銅)成礦帶，其中金廠溝梁金礦就位于背斜北西一側(cè)的金廠溝梁-貝子府成礦帶上。區(qū)域上發(fā)育的EW向張扭性斷裂以及NE-NNE向壓性斷裂所形成的復(fù)合斷裂是區(qū)帶內(nèi)主要的導(dǎo)礦構(gòu)造, 其低序次的NW 向斷裂為容礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)主要金礦床多產(chǎn)出于巖體與地層接觸帶或附近的圍巖中，如金廠溝梁、東五家子以及二道溝等金礦床，它們與白堊紀(jì)花崗質(zhì)巖體和太古代變質(zhì)基底的關(guān)系密切。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)與礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)地質(zhì)研究表明，金廠溝梁金礦區(qū)出露的巖性為太古代小塔子溝組的角閃巖相變質(zhì)巖以及中生代侏羅紀(jì)流紋巖、白堊紀(jì)安山巖(圖 2a)。其中，變質(zhì)巖主要巖性包括角閃巖、斜長角閃巖以及斜長角閃片麻巖等，它們是金廠溝梁金礦床主體的賦礦圍巖；侏羅紀(jì)流紋巖位于在金廠溝梁礦區(qū)東部，是遼寧二道溝金礦床最主要的賦礦圍巖；白堊紀(jì)的安山巖在金廠溝梁金礦以北。礦區(qū)內(nèi)粗面安山巖脈發(fā)育，主要分布在頭道溝斷裂中。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂，主要分為東西向、北西向、北東向三組，東西向斷裂為小東溝-正北溝裂，從金廠溝梁礦區(qū)南部一直延伸到二道溝金礦；北西向斷裂為雞冠山斷裂，其上盤為建平群小塔子溝組變質(zhì)巖系、斑狀花崗巖、二長花崗巖等，下盤為侏羅系火山巖；北東向斷裂由兩條，即西對面溝斷裂和頭道溝斷裂，前者是一條切過西對面溝花崗閃長巖的局部引張的壓剪性左旋斷裂；后者是一條切過金廠溝梁金礦礦脈的成礦后高角度正斷層，并將金廠溝梁金礦劃分為東西兩個礦區(qū)。礦區(qū)內(nèi)侵入體主要是早三疊世的金廠溝梁巖體的片麻狀二長花崗巖和晚三疊世的西臺子巖基的似斑狀花崗巖以及白堊紀(jì)的對面溝巖株的花崗閃長巖。在金廠溝梁金礦田范圍內(nèi)，圍繞西對面溝巖體分布有三個金礦床，分別是巖體北西的金廠溝梁金礦床，東部的二道溝和南部的長皋溝(圖2a)。

金廠溝梁金礦目前已開采黃金近40噸，年產(chǎn)黃金1噸以上，保有儲量20余噸，平均品位7.5g/t，是區(qū)帶內(nèi)的一個大型金礦床。

礦床所有礦體均發(fā)育在斷裂中，嚴(yán)格沿著斷裂分布形成礦脈。容礦斷裂分為北西向和近南北向兩組，相互交錯，主體在水平面上形成一個菱形格子狀的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(圖 2b)。

圖2 金廠溝梁金礦床構(gòu)造地質(zhì)簡圖(a, 據(jù)王建平等, 1992；Lin et al., 1993)及礦區(qū)礦脈分布圖(b，據(jù)內(nèi)蒙古金陶股份有限公司，2018(1)內(nèi)蒙古金陶股份有限公司. 2018. 金廠溝梁礦區(qū)中段地質(zhì)平面圖(內(nèi)部資料))

受斷裂嚴(yán)格控制的礦脈，其空間分布型式與控礦斷裂一致。兩組礦脈規(guī)模、形態(tài)相近，延長400～1200m，控制延深400～800m，脈寬集中在0.2～1.2m之間；普遍具有分支復(fù)合現(xiàn)象，沿走向與傾向都呈舒緩波狀，傾角(65°～85°)較陡，兩組礦脈相互穿插，相互利用改造形成弧形彎曲。井下調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這兩組斷裂觀察不到明確的切穿關(guān)系，在斷裂交匯處礦脈出現(xiàn)分支拐折，局部分支細脈相互切穿，位移小。

礦區(qū)礦脈附近及變質(zhì)圍巖內(nèi)出現(xiàn)強烈蝕變，根據(jù)蝕變作用所產(chǎn)生的主要礦物，礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變類型主要有綠泥石化、絹云母化、粘土化、綠簾石化、碳酸鹽化(圖 3a-d)。

圖3 金廠溝梁圍巖蝕變特征(a)條帶狀含礦石英脈周圍發(fā)生綠泥石化及粘土化；(b)礦脈被細網(wǎng)脈狀的方解石切穿；(c)礦脈與圍巖接觸面上的綠泥石化和絹云母化；(d)兩條礦脈之間夾石上的綠泥石化、綠簾石化和粘土化. Chl-綠泥石;Clay-粘土;Car-碳酸鹽化;Ser-絹云母;Epi-綠簾石Fig.3 Alteration characteristics of the host rocks of Jinchanggouliang gold deposit(a) chlorite and clay alteration around the banded quartz vein; (b) the vein cut through by fine calcite stockwork; (c) chlorite and sericite alteration at the interface between the vein and host rock; (d) chlorite, epidote and clay alteration distribute around the rock in vein. Chl-chlorite; Car-carbonation; Ser-sericitie; Epi-epidote

金廠溝梁金礦床礦化方式主要為石英脈型與蝕變巖型。礦石結(jié)構(gòu)主要包括自形與他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)。礦區(qū)常見的礦石構(gòu)造為條帶狀、浸染狀、致密塊狀、脈狀與角礫狀構(gòu)造。礦脈中礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、黝銅礦、方鉛礦和自然金、銀金礦；脈石礦物主要為石英、綠泥石、絹云母、粘土礦物、綠簾石和方解石(圖 4a-f)。

圖4 金廠溝梁主要礦物組合主要脈石礦物(a)、主要的金屬礦物(b)和 金礦物(c)背散射照片；(d)主要脈石礦物單偏透射光照片；(e)主要的金屬礦物反射光圖；(f)金礦物反射光照片. Pl-斜長石；Hbl-角閃石；Qz-石英；Kf-鉀長石；Ap-磷灰石；Py-黃鐵礦；Au-自然金Fig.4 The main mineral assemblages of Jinchanggouliang gold depositBSE photos of the main gangue minerals (a), the main metal minerals (b) and the gold ores (c); (d) single polarized transmission photos of the main gangue minerals; (e) reflection photos of the main metal minerals; (f) reflection photos of gold. Pl-plagioclase; Hbl-hornblende; Qz-quartz; Kf-potash feldspar; Ap-apatite; Py-pyrite; Au-native gold

礦化主要劃分為三個階段。早期成礦階段，以乳白色石英和自形-半自形黃鐵礦以及白色粗粒石英和浸染狀分布的粗粒自形黃鐵礦為主，蝕變類型主要為綠泥石化與硅化，該階段不發(fā)育金礦化。主成礦階段以多金屬硫化物和中粗粒、灰色自形-半自形石英為主，蝕變類型為綠泥石化、絹云母化、硅化，是主要的成金階段，金主要以包裹金和粒間金的形式賦存在黃鐵礦及其與其他硫化物的顆粒間隙。晚期成礦階段，以方解石和少量黃鐵礦為主，蝕變主要為碳酸鹽化，礦化作用較弱。

在礦區(qū)范圍，圍繞西對面溝巖體存在內(nèi)帶為銅、鉬等高溫金屬組合，外帶為鉛鋅等中低溫金屬礦物組合。內(nèi)帶以靠近西對面溝巖體中心的金廠溝梁礦區(qū)南部和長皋溝金礦為主，礦脈金屬礦物組合常見黃鐵礦、黃銅礦，部分可見輝鉬礦，圍巖蝕變以硅化、綠簾石化為主。外帶主要為金廠溝梁礦區(qū)北部和二道溝金礦，礦脈金屬礦物組合常見黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黝銅礦，圍巖蝕變以綠泥石化、粘土化為主。

在西礦區(qū)17中段的39號礦脈，我們觀察到其礦化分支細脈穿入了圍巖中的安山玢巖，并引起了安山玢巖的蝕變(圖5a, b)；在西礦區(qū)南部18中段的15號礦脈，見粗面安山巖切穿了礦脈的分支細脈(圖5d)。

圖5 樣品產(chǎn)出位置及樣品特征(a)賦存在安山玢巖中的礦脈分支；(b)礦脈主要以石英和黃鐵礦為主；(c)安山玢巖標(biāo)本照片；(d)切割15號礦脈分支細脈的粗面安山巖；(e)粗面安山巖標(biāo)本照片F(xiàn)ig.5 Sample output locations and textural characteristics(a) ore vein branche hosted in andesitic porphyrite; (b) relatively loosely vein structures, mainly composed of quartz and pyrite; (c) photo of andesitic porphyrite; (d) trachyandesite cutting branch veinlet of No.15 vein; (e) photo of trachyandesite

2 樣品特征與測試方法

2.1 樣品特征

為了限定成礦時代，選擇礦區(qū)內(nèi)的礦化蝕變安山玢巖(圖5c)和西礦區(qū)南部18中段切穿15號礦脈分支細脈(圖5d)的粗面安山巖(J18-15y-01，圖5e)作為實驗樣品，它們的巖相學(xué)特征如下：

安山玢巖(J005)位于礦區(qū)北部地層之中，新鮮面呈灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶為斜長石和石英，其中，長石呈他形柱狀或粒狀，粒徑在0.2～3mm之間，含量約20%～30%；石英主要呈他形粒狀，粒度在0.2～1mm之間，含量約占5%?；|(zhì)為隱晶質(zhì)，約占50%～60%，同時，還含有少量的角礫, 淡黃-深灰色，有棱角，含量約占10%(圖 5c)。

粗面安山巖(J18-15y-01)：新鮮面呈灰黃色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長石和暗色礦物，粒徑為0.2～4mm之間，含量約占15%～30%，暗色礦物呈深灰色，含量約占10%；基質(zhì)為隱晶質(zhì)，約占60%～70%。

2.2 測試方法

鋯石分選工作由首鋼地質(zhì)勘查院完成，樣品破碎至80～120目，經(jīng)淘洗粉塵、去除磁性礦物、重液分選等程序，在雙目鏡下人工挑出鋯石；由北京鋯年領(lǐng)航有限公司完成鋯石環(huán)氧樹膠澆鑄，制成鋯石靶，并拍攝鋯石陰極發(fā)光圖片。

J005樣品的鋯石U-Pb定年測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動力學(xué)實驗室完成。鋯石U-Pb定年工作所用的MC-ICP-MS為美國Thermo Fisher公司最新一代Neptune Plus型多接收等離子體質(zhì)譜儀。采用的激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193nm。激光剝蝕以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光剝蝕束斑直徑為24～44μm，通常采用32μm，激光能量密度為10J/cm2，頻率為8Hz。鋯石中的U、Pb在8000℃以上的高溫等離子體中發(fā)生離子化，利用動態(tài)變焦擴大色散可以同時接收質(zhì)量數(shù)相差很大的U-Pb同位素，從而進行鋯石微區(qū)U-Pb同位素原位同時測定。每個分析點的氣體背景采集時間為4s，信號采集時間為23s。數(shù)據(jù)分析前用國際上通用的鋯石標(biāo)樣91500作為參考物質(zhì)進行儀器的最佳化，使儀器達到最大的靈敏度、最小的氧化物產(chǎn)率(ThO+/Th+<2%)和最低的背景值。選用GJ-1作為輔助標(biāo)樣對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行驗證。ICP-MS 數(shù)據(jù)采集選用一個質(zhì)量峰采集一點的跳峰方式。每測定5～10個樣品點，測定一組標(biāo)樣(一個標(biāo)樣91500點和一個GJ-1點)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal和Isoplot程序(Ludwig, 2003; Chen and Hu, 2014)。

J18-15y-01的鋯石U-Pb定年在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所礦物/包裹體微區(qū)分析實驗室使用激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)完成。激光剝蝕平臺采用NWR 193uc型193nm深紫外激光剝蝕進樣系統(tǒng)(Elemental Scientific Lasers LLC，美國)，配備雙體積樣品池(Two Volume 2)，一批次可放入9個一英寸樣品靶。質(zhì)譜儀采用Agilent 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent，美國)。測量前，使用外置能量計測量到達樣品池的實際能量，以保證到達樣品表面的實際能量與預(yù)設(shè)的能量密度相一致。鋯石樣品固定在環(huán)氧樹脂靶上，拋光后在超純水中超聲清洗，分析前用分析純甲醇擦拭樣品表面。采用5個激光脈沖對每個剝蝕區(qū)域進行預(yù)剝蝕(剝蝕深度～0.3μm)，以去除樣品表面可能的污染。在束斑直徑30μm、剝蝕頻率5Hz、能量密度2.3J/cm2的激光條件下分析樣品。數(shù)據(jù)處理采用Iolite程序(Patonetal.，2010)，鋯石91500作為主標(biāo)，GJ-1、Ple?ovice作為副標(biāo)，每隔10～12個樣品點分析兩個91500標(biāo)樣及一個GJ-1、Ple?ovice標(biāo)樣; GJ-1加權(quán)平均年齡為601.8±2.1Ma(N=14，MSWD=2.0)，Ple?ovice加權(quán)平均年齡為 339.7±1.7Ma(N=14，MSWD=2.4)。通常采集20秒的氣體空白，35～40秒的信號區(qū)間進行數(shù)據(jù)處理，按指數(shù)方程進行深度分餾校正 (Patonetal., 2010)。以NIST 610 作為外標(biāo)，91Zr作為內(nèi)標(biāo)計算微量元素含量。

J005樣品的鋯石Hf同位素測試分析在國家地質(zhì)實驗測試中心利用fs-LA-MC-ICP-MS分析完成。飛秒激光剝蝕系統(tǒng)(fs-LA)為ASI J200；MC-ICP-MS為Thermo Fisher Neptune Plus。激光剝蝕過程采用氦氣作載氣，氬氣作補償氣。氦氣流出剝蝕池后，經(jīng)T形接頭與氬氣混合，并經(jīng)另一T形接頭加入少量氮氣，提高儀器靈敏度?；旌蠚怏w在進入ICP前通過一個圓筒狀信號平滑裝置，以勻化低頻率剝蝕時的信號。質(zhì)譜儀在靜態(tài)模式下同時接收信號，使用法拉第杯接收M/Z 172、173、175、176、177、178、179和180信號。采用179Hf和177Hf的自然豐度比值，按指數(shù)規(guī)律，對176Hf/177Hf測定值進行在線分餾校正。每個分析點的數(shù)據(jù)包含30秒樣品信號。采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石(91500、Plesovice、Temora或GJ-1)作監(jiān)控標(biāo)樣，每分析20個樣品點，分析1次，以監(jiān)控儀器狀態(tài)。對分析數(shù)據(jù)進行離線處理，扣除176Yb和176Lu對176Hf的同質(zhì)異位素干擾，采用實驗室內(nèi)部編制的數(shù)據(jù)處理程序完成。詳細測試方法見Zhouetal.(2018)。

3 分析結(jié)果

3.1 年代學(xué)特征

CL圖像顯示，安山玢巖的鋯石呈無色、透明，鋯石主要呈長柱狀、短柱狀和渾圓狀，自形-半自形，100～350μm (圖 6)。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石成分含量較均勻，以振蕩環(huán)帶為主，部分鋯石發(fā)育扇狀環(huán)帶、無環(huán)帶以及核幔結(jié)構(gòu)。15個有效測點所在鋯石大部分具有明顯的振蕩環(huán)帶，其長軸和短軸之比在1.1∶1～4.5∶1之間(圖 6)。上述所測鋯石的Th含量介于95.90×10-6～1324×10-6之間，U含量為105.5×10-6～1040×10-6，Th/U為0.71～1.48之間(表1)，具有火山巖鋯石的特征。15個有效測點中2個點的206Pb/238U年齡在162.3～166.0Ma之間，鋯石具有明顯的核-幔結(jié)構(gòu)，核部呈渾圓狀，邊部有環(huán)帶發(fā)育，分析點在鋯石核部，推測為火山巖形成過程中的捕獲鋯石，與二道溝侏羅紀(jì)流紋質(zhì)火山巖年齡相近(筆者未發(fā)表數(shù)據(jù))。其余13測點為126.0～132.3Ma，集中分布于諧和曲線上(圖7a)，鋯石諧和年齡為129.36±0.92Ma(N=13，MSWD=0.65)。其206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為129.1±1.3Ma (N=13，MSWD=1.3)(圖7b)，代表了灰色安山玢巖的結(jié)晶年齡。

表1 安山玢巖和粗面安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Th-Pb 同位素測定結(jié)果

圖6 安山玢巖(J005)和粗面安山巖(J18-15y-01)鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb年齡Fig.6 The zircon CL images and U-Pb ages of andesitic porphyrite (J005) and trachyteandesite (J18-15y-01)

圖7 安山玢巖(a、b)和粗面安山巖(c、d)鋯石U-Pb年齡諧和圖及直方圖Fig.7 Concordia and frequency plots of zircon ages for andesitic porphyrite (a, b) and trachyteandesite (c, d)

從CL圖像可知，粗面安山巖的鋯石呈自形柱狀，長約150～300μm，清澈，透明，長短軸之比為1:1～4:1。從陰極發(fā)光圖可以看到發(fā)光性較強，震蕩環(huán)帶發(fā)育，具有明顯的巖漿鋯石特征(圖 6)測得24個有效點中， Th含量介于98.7×10-6～419×10-6之間，U含量為144.9×10-6～399.1×10-6，Th/U為0.68～1.39之間(表 1)。24測點206Pb/238U年齡區(qū)間為121.2～127.4Ma，集中分布于諧和曲線上(圖7c)，諧和年齡為124.02±0.47Ma(N=24，MSWD=0.37)。其206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為123.95±0.93Ma(N=24，MSWD=0.52)(圖7d)，代表了粗面安山巖的結(jié)晶年齡。

3.2 Hf同位素特征

對安山玢巖(J005)進行Lu-Hf同位素分析(表2)，分析點選擇與U-Pb定年測點的相同位置或者結(jié)構(gòu)相似的部位。其中，兩顆捕獲鋯石176Lu/177Hf為0.00044和0.00094，其他鋯石176Lu/177Hf為0.00066～0.00138之間，顯示出176Hf 的低放射成因。根據(jù)各自鋯石U-Pb 年齡值計算εHf(t)、tDM和tDMC值。捕獲鋯石的εHf(t)為-1.06～-3.45，tDMC為1278Ma和1433Ma；其他鋯石εHf(t)為-8.31～-19.24(圖8a)，tDMC為1714～2406Ma(圖8b)。

表2 金廠溝梁安山玢巖中鋯石LA-ICP-MS Lu-Hf同位素測定結(jié)果

圖8 安山玢巖鋯石εHf(t)-U-Pb年齡圖(a)和地殼模式年齡(tDMC)直方圖(b)Hf演化的球粒隕石(CHUR)參考線據(jù)Blichert-Toft and Albarède (1997)Fig.8 Zircon εHf(t) versus U-Pb ages diagram (a) and histogram of tDMC(b) of andesitic porphyriteReference line representing chondritic Hf evolution (CHUR) from Blichert-Toft and Albarède (1997)

4 討論

4.1 金廠溝梁成礦時代的限定

盡管前人試圖通過靠近礦體的蝕變圍巖全巖K-Ar 同位素測年限制主要蝕變礦化事件的時代(王建平等, 1992)。但是K-Ar體系封閉溫度低，容易被后期熱事件重置，并且，圍巖蝕變發(fā)生在礦化之前，年齡所記錄的體系可能是已處于開放狀態(tài)、并接受大氣降水所引起蝕變的時間(周乃武，2000)。金廠溝梁圍巖蝕變發(fā)育，碳酸鹽脈切穿硫化物脈(圖3b)，這表明成礦后仍有熱液活動。K-Ar法所記錄的年齡不可避免受到成礦后熱液事件的影響，很難準(zhǔn)確代表成礦的時間。

通過與礦脈存在切穿關(guān)系的巖體和地層的年齡來間接限定成礦時間，需要厘定礦脈與巖體、地層詳細的接觸關(guān)系。成礦年齡的下限為成礦前的巖漿巖結(jié)晶年齡，成礦前的巖漿巖包括西對面溝巖體，二道溝金礦成礦前閃長巖脈(Poulsenetal., 1990；侯萬榮, 2011; 張偉波等, 2014)。早期的研究獲得西對面溝邊緣相黑云母K-Ar年齡為128±2Ma、中心相黑云母K-Ar年齡為120±2Ma(Poulsenetal., 1990)，鋯石U-Pb LA-ICP-MS年齡為138.7±1.2Ma～142.65±0.44Ma (侯萬榮, 2011; 張偉波等, 2014)、128Ma(Fuetal., 2012；付樂兵，2012)、128.2±1.1Ma(楊帆等，2019)；二道溝金礦成礦前閃長巖脈鋯石U-Pb SHRIMP年齡為126±1Ma(苗來成等，2003)。西對面溝巖體與礦脈缺乏直接的接觸關(guān)系限定，且已有的年齡存在較大的不一致，如侯萬榮(2011)與Fuetal.(2012)的結(jié)果相差10Myr以上；考慮到Fuetal.(2012)和楊帆等(2019)的鋯石環(huán)帶更為清晰、數(shù)據(jù)諧和度較好等原因，認(rèn)為128Ma更能代表西對面溝巖體的結(jié)晶年齡。本文所選取的成礦前安山巖，與礦脈的接觸關(guān)系清晰，其鋯石U-Pb LA-ICP-MS年齡為129.36±0.92Ma，與西對面溝巖體、二道溝成礦前閃長巖脈所限定的成礦年齡下限基本一致，因此，該年齡可以代表礦床金礦化時代的下限。

金廠溝梁成礦年齡的上限主要通過礦區(qū)北部的安山巖(全巖K-Ar年齡為120±2Ma；Linetal., 1993)和礦區(qū)南部的粗面安山巖脈(鋯石U-Pb LA-ICP-MS年齡為131.7±1.1Ma；侯萬榮，2011；張偉波等，2014)的年齡來限定。隨著礦山開采的范圍不斷擴大，在礦區(qū)17中段發(fā)現(xiàn)在北部的安山巖中存在金礦體(圖5a)，表明安礦區(qū)北部的安山巖形成早于金礦化，而非晚于成礦。侯萬榮(2011)和張偉波等(2014)所測定的黑云粗安巖脈與礦脈為相互切穿，表明該巖體的形成時代跨度大，至少有些部位在成礦前已經(jīng)形成，也不適合作為成礦后巖體。而本文測定的粗面安山巖，在18中段切穿了金礦脈，與礦化關(guān)系非常明確。且本次測試的年齡諧和程度高，因此，其鋯石U-Pb年齡(124.02±0.47Ma)可代表金礦化時代的上限。因此，金廠溝梁的金礦化應(yīng)晚于礦區(qū)北面安山巖(129.04±0.95Ma)，早于粗面安山巖脈(124.02±0.47Ma)，介于129.04±0.95Ma～124.02±0.47Ma之間。

4.2 金礦化與巖體關(guān)系探討

礦區(qū)在約2.5Ga建平群小塔子溝組變質(zhì)巖形成之后，經(jīng)歷了4期巖漿活動(圖9)。第一期為金廠溝梁巖體的二長花崗巖，鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為262～259Ma(侯萬榮，2011)、250Ma(段培新等，2014)、226Ma(楊帆等，2019)。第二期為西臺子花崗巖，鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為227Ma(侯萬榮，2011)、221Ma(楊帆等，2019)、218Ma(苗來成等，2003)、217Ma(段培新等，2014)，黑云母K-Ar年齡為207Ma(Poulsenetal., 1990)。第三期以二道溝流紋巖、小西溝巖體、婁上閃長巖為主，二道溝流紋巖全巖K-Ar年齡為168Ma(王志等，1989)，在安山玢巖中所發(fā)現(xiàn)的兩顆捕獲鋯石(162Ma、166Ma)，也可能來自于二道溝的流紋巖；小西溝巖體鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為163Ma(楊帆等，2019)；婁上閃長巖鋯石SHRIMPU-Pb年齡為161Ma(苗來成等，2003)。第四期巖漿活動包括金廠溝梁北部的安山玢巖、西對面溝巖體、粗面安山巖以及二道溝閃長巖脈，金廠溝梁北部的安山玢巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為129Ma，黑云母K-Ar年齡為120Ma(Poulsenetal., 1990)；西對面溝巖體鋯石LA-ICP-MS年齡為139Ma(侯萬榮，2011)、128Ma(付樂兵，2012；楊帆等，2019)，邊緣相與中心相的黑云母K-Ar年齡分別為128Ma和120Ma(Poulsenetal., 1990)；粗面安山巖的鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡為124Ma以及侯萬榮(2011)所測定的132Ma，黑云母K-Ar年齡為124Ma(Poulsenetal., 1990)；二道溝閃長巖脈的鋯石SHRIMPU-Pb年齡161Ma(苗來成等，2003)。

圖9 金廠溝梁礦區(qū)巖漿演化序列年齡數(shù)據(jù)來源與測試方法：(a)王志等，1989，全巖K-Ar；(b) Poulsen et al., 1990，黑云母K-Ar；(c)王建平等，1992，全巖K-Ar；(d)苗來成等，2003，鋯石SHRIMP；(e)侯萬榮，2011，鋯石LA-ICP-MS；(f)付樂兵，2012，鋯石LA-ICP-MS；(g)段培新等，2014，鋯石LA-ICP-MS；(h)楊帆等，2019，鋯石LA-ICP-MS；(i)本文，鋯石LA-ICP-MSFig.9 Magma evolution sequence of Jinchanggouliang gold depositAge data sources and testing methods: (a) Wang et al., 1989, whole rock K-Ar; (b) Poulsen et al., 1990, biotite K-Ar; (c) Wang et al., 1992, whole rock K-Ar; (d) Miao et al., 2003, zircon SHRIMP；(e) Hou et al., 2011, zircon LA-ICP-MS；(f) Fu, 2012, zircon LA-ICP-MS；(g) Duan et al., 2014, zircon LA-ICP-MS；(h) Yang et al., 2019, zircon LA-ICP-MS；(i) this paper, zircon LA-ICP-MS

礦床圍繞西對面溝巖體呈現(xiàn)明顯的金屬分帶特征(圖2a)，內(nèi)帶為銅、鉬等高溫金屬組合，外帶為鉛鋅等中低溫金屬組合(Linetal.,1993)，金廠溝梁金礦的硫同位素研究表明礦區(qū)的硫是單一的深源巖漿硫來源，流體包裹體和H-O同位素結(jié)果表明成礦流體主要來自巖漿水，有部分天水混入(侯萬榮，2011；孫珍軍等，2014；王路智，2018；Liuetal., 2019；栗鵬，2019)。指示了礦床成礦物質(zhì)來源在空間與成因上與西對面溝巖體有關(guān)，而成礦期間129～124Ma之間剛好是西對面溝巖體(128Ma)的侵位時間，從時間上佐證了礦床形成與西對面溝巖體之間的關(guān)系。

4.3 金成礦動力學(xué)背景

華北克拉通在中生代(侏羅紀(jì)至白堊紀(jì))造山運動期間記錄了三個主要的金礦化時期(圖 1a)，即240～220Ma、170～150Ma和130～115Ma(徐興旺等, 2001; Miaoetal., 2005; 侯明蘭等, 2006; 姚軍明等, 2009; Li and Audétat, 2012; 陳紹聰?shù)? 2014; 張連昌等，2018)；詳細的地質(zhì)和地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)研究表明這三個成礦期與巖漿侵入同期或者稍晚(圖1b)(盧欣祥等，2008; Li and Audétat, 2012; Fanetal., 2016; 張連昌等, 2018; 劉俊辰, 2020; N’drietal., 2021)。隨著古亞洲洋閉合，礦區(qū)從晚侏羅世到早白堊世期間進入到后造山伸展階段，金廠溝梁巖體與西臺子花崗巖侵位(段培新等, 2014; 楊帆等, 2019)。在晚侏羅世，古太平洋板塊的西向俯沖造成了該區(qū)域NWW向的擠壓環(huán)境(Liuetal., 2020)。晚侏羅世-早白堊世由于太平洋板塊俯沖板塊回轉(zhuǎn)、海溝后撤導(dǎo)致應(yīng)力由擠壓向NW-SE向伸展轉(zhuǎn)變(朱日祥等，2012；Wangetal., 2018b；朱日祥和徐義剛等，2019)，同時伴隨著地殼抬升、斷裂活動和巖石圈地幔的減壓熔融，這一時期形成了以西對面溝巖體為代表的燕山期巖漿活動。礦化在時間上與該巖漿事件密切相關(guān)，賦礦的安山玢巖也在這一構(gòu)造背景下形成，其鋯石εHf(t)值變化于-8.31～-19.24之間(圖8a)，在εHf(t)對U-Pb年齡圖解中分布于CHUR線下方(圖8a)，表明安山玢巖的巖漿來源于殼源物質(zhì)的重熔。與成礦關(guān)系密切的西對面溝巖體侵位稍晚于安山玢巖，前人的巖相學(xué)、地球化學(xué)及Sr-Nd-Pb-Hf同位素組成研究結(jié)果顯示，巖體具有C型埃達克質(zhì)巖石的特征，形成于陸內(nèi)的拉張動力學(xué)環(huán)境下，可能來源于華北克拉通古老地殼物質(zhì)的部分熔融(楊帆等，2019)，或者是地幔來源的巖漿遭受地殼混染的產(chǎn)物(付樂兵，2012)。中國東部巖石圈在伸展體制下大規(guī)模的減薄在145～120Ma 達到最大程度(Yangetal., 2019)，安山玢巖形成于129Ma、西對面溝巖體侵位于128Ma、礦化時限為129～124Ma，指示金廠溝梁金礦與早白堊世伸展體制下巖石圈減薄引發(fā)的巖漿活動關(guān)系密切。

5 結(jié)論

(1)金廠溝梁礦區(qū)北部被含金礦脈切穿的安山玢巖年齡為129.04±0.95Ma，切穿含金礦脈的粗面安山巖脈鋯石U-Pb年齡為124.02±0.47Ma，表明金成礦發(fā)生在129.04±0.95Ma和124.02±0.47Ma之間，與礦區(qū)內(nèi)西對面溝巖體侵位年齡一致，反映金成礦很可能與該期巖漿活動有關(guān)。

(2)金廠溝梁金成礦與華北克拉通中生代最晚期大規(guī)模金成礦時代一致，成礦動力學(xué)背景為東部大規(guī)模巖石圈減薄的陸內(nèi)伸展環(huán)境。

致謝感謝中金集團金陶礦業(yè)股份有限公司為野外工作提供的便利條件；感謝王崢和于超工程師以及周利敏博士的實驗分析測試指導(dǎo)；感謝各位審稿專家提出的建設(shè)性意見和建議。