延邊地區(qū)鬧枝銅金礦床絹云母40Ar-39Ar測年及成礦時代探討

門蘭靜，高 洋，白 映，郭 林，劉 祺，覃鄧琦，孫景貴

(1.長春工程學(xué)院，長春 130021； 2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061)

0 引言

鬧枝礦床是延邊地區(qū)除了小西南岔礦床外的又一著名的熱液銅金礦床，位于汪清縣火山盆地的西側(cè)，是20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的一座中型礦床[1-3]。對于該礦床，許多學(xué)者進(jìn)行了礦床成因、成礦流體、成礦過程等方面的報道[4-9]，目前的研究成果表明其成礦特點既不同于斑巖型銅金礦床，也不屬于淺成熱液高硫化型、低硫化型[10-11]。我們傾向于其為淺成中硫化型熱液礦床，但是從目前已有的年代學(xué)成果看[3，11]，該礦床的成礦時代與延邊地區(qū)的淺成熱液金礦床、斑巖型銅金礦床略有不同，為了進(jìn)一步厘定其成礦時代，本文對該礦床進(jìn)行了硫化物石英脈中脈石礦物絹云母的40Ar/39Ar測年，以望在此基礎(chǔ)上探討該礦床的成礦動力學(xué)背景。

1 成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征概述

鬧枝銅金礦床大地構(gòu)造位置位于華北板塊、興凱地塊、佳木斯地塊之間的興蒙造山帶的東緣北北東向興凱東部火山—巖漿構(gòu)造帶的南側(cè)上。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有下古生界青龍村群、五道溝群和中生界屯田營組及金溝嶺組火山巖、次火山巖；侵入巖主要為中晚侏羅世花崗閃長巖(百草溝巖體)和早白堊世次安山巖；另發(fā)育少量的閃長玢巖及次安巖等脈巖。發(fā)育著呈近東西向的中深層次的韌性變形帶和疊加之上的東西向、南北向、北西向、北東向斷裂構(gòu)造。礦體主要賦存在中晚侏羅世花崗閃長巖內(nèi)部南西向“帚狀”或放射狀斷裂體系內(nèi)，并有大量次火山巖脈充填伴生，環(huán)狀構(gòu)造；成礦期構(gòu)造即礦體及礦化破碎蝕變帶充填的帚狀斷裂構(gòu)造，成礦后構(gòu)造主要為水平剪切斷裂構(gòu)造，主要是繼承成礦前和成礦期構(gòu)造，對礦體破壞性較小。鬧枝主要受伴隨火山活動形成的一系列環(huán)繞火山口分布的半環(huán)狀和渦輪狀斷裂控制，這些火山斷裂由于線性構(gòu)造和繼承性活動的迭加改造作用，形成了良好的控礦和儲礦構(gòu)造。

鬧枝銅金礦床由含金性較好的礦化破碎蝕變帶構(gòu)成，均賦存于中生代火山巖、次火山巖及其周邊的花崗閃長巖中。目前勘探成果顯示，礦區(qū)內(nèi)淺部有10條含金性較好的礦化蝕變體，其中主要礦體是10號、9號、1號和20號礦脈最為發(fā)育(圖1，表1)，礦體近地表長350～1 020 m，寬0.4～12.3 m，延伸大于450 m，沿走向和深部分支尖滅再現(xiàn)明顯，金品位最高達(dá)74.48 g/t。

該礦床的礦體類型有4類，分別是硫化物石英脈、富硫化物石英脈型和破碎硫化物蝕變巖型和硫化物單礦物脈型，前者以黃鐵礦為主，含少量閃鋅礦和黃銅礦，金礦物主要為自然金，該礦石主要分布在礦區(qū)北段；后者富含閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦，金礦物以銀金礦為主，主要分布在礦區(qū)南段(表1)。

該礦床以發(fā)育硫化物石英脈和純硫化物脈為特征，圍巖蝕變類型主要是黃鐵絹云母化、青盤巖化、碳酸鹽化等，局部發(fā)育鉀長石化，其中黃鐵絹云母化、青盤巖化發(fā)育在礦體的兩側(cè)或上、下盤，寬度在1～5 m，礦化主要是黃鐵礦、黃銅礦，其次是方鉛礦、閃鋅礦、黝銅礦、斑銅礦、輝銅礦(圖2(a))以及微量自然金(圖2(f))、碲金銀礦等；根據(jù)野外礦化體之間的穿插關(guān)系，并結(jié)合井下特征，將該礦床劃分4個主要成礦階段：

圖1 A東北區(qū)域構(gòu)造分區(qū)簡圖與B鬧枝銅金礦床的礦區(qū)地質(zhì)圖注：據(jù)文獻(xiàn)Han et al[12]修改

1)黃鐵絹英巖階段：該階段較發(fā)育，與礦體接觸，形成的主要礦物為石英、絹云母、黃鐵礦，少量鉀長石，呈鱗片粒狀結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造。其中黃鐵礦呈自形，顆粒粗大，顏色為亮黃色。

2)石英—黃鐵礦階段：該階段主要形成黃鐵礦石英脈，礦脈呈乳白色，寬窄不一，形成的主要礦物為石英、黃鐵礦，少量的黃銅礦和微量自然金(圖2f)。

3)石英—多金屬硫化物階段：該階段是鬧枝金礦床主要成礦階段，主要形成多金屬硫化物石英脈(圖2(a)、2(b)、2(d)、2(e))和閃鋅礦脈、含閃鋅礦方鉛礦脈(圖2(c))；主要礦物為煙灰色石英、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦以及黝銅礦、碲金銀礦以及斑銅礦、輝銅礦等；硫化物含量變化較大，局部為富硫化物或單礦物脈。

4)石英—方解石脈階段：主要形成含黃鐵礦的方解石石英脈或石英脈，為成礦尾聲。

表1 鬧枝銅金礦10號脈與9號脈礦體特征

(a)井下硫化物石英脈

(b)富硫化物礦石(脈)

(c)方鉛礦脈

(d)(50×)自形、半自形黃鐵礦及交代結(jié)構(gòu)

(e)黃銅礦、方鉛礦及輝銅礦特征(50×)

(f)自然金特征(50×)

2 實驗樣品、方法和實驗結(jié)果

實驗樣品為硫化物石英脈中的絹云母，測年實驗在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所39Ar/40Ar同位素測年實驗室完成，實驗方法詳見文獻(xiàn)[13-14]。

實驗結(jié)果(表2)表明，采用常規(guī)39Ar/40Ar階段升溫共獲11組數(shù)據(jù)，年齡范圍為23～130.5 Ma，共有6個坪，顯示多坪的特征，其中最寬坪年齡(128.6±1.4)Ma(圖3(a))；相應(yīng)的39Ar/40ArAr—36Ar/40Ar反等時線年齡為(130±30) Ma，40Ar/36Ar的初始比值為(244±1 300) Ma(MSWD=164)(圖3(b))。顯然給定的年齡具有很大的不確定性，推測其成礦年齡應(yīng)在130 Ma之后。

(a)

(b)

3 成礦時代和成礦動力學(xué)背景的討論

延邊地區(qū)是中亞造山帶東段重要的內(nèi)生金銅礦集中區(qū)，該區(qū)以發(fā)育淺成低溫?zé)嵋航鸬V床和中深成中高溫?zé)嵋航疸~礦床為特征。目前的研究結(jié)果表明，延邊地區(qū)的金銅成礦特點與中亞造山帶中段、西段[15]有明顯的差別，它的成礦特點不屬于古生代洋—陸俯沖或陸—陸碰撞造山成礦體制，而具有明顯的中生代太平洋板塊俯沖的大陸邊緣構(gòu)造、巖漿、成礦特征。目前研究表明，延邊地區(qū)以農(nóng)坪、小西南岔為代表的斑巖型—類斑巖型銅金礦床，以杜荒嶺、九三溝為代表的淺成高硫化型熱液金礦床及以五鳳、刺猬溝為代表的淺成低硫化金礦床的成礦時代均為96～104 Ma[6，16-17](表3)。李超文等[18]依據(jù)對延邊地區(qū)火山巖的Ar—Ar年代學(xué)的研究結(jié)果認(rèn)為Izanagi-Farallon板塊向延吉地區(qū)的俯沖時間發(fā)生在晚白堊世—古新世(106～55 Ma)；因此，延邊地區(qū)淺成熱液金礦床和富金銅礦床的成礦應(yīng)發(fā)生在古太平洋板塊向亞洲大陸正北向俯沖轉(zhuǎn)入Izanagi-Farallon板塊西向俯沖的構(gòu)造轉(zhuǎn)換期過程。

表2 鬧枝銅金礦床硫化物石英脈中的脈石礦物絹云母常規(guī)39Ar/40Ar階段升溫測年數(shù)據(jù)(JN2-98-2)

早期學(xué)者基于對鬧枝銅金礦床的脈石礦物石英流體包裹體40Ar/39Ar等時線數(shù)據(jù)，初步確定其成礦發(fā)生在(123.6±2.5) Ma[3]。為了進(jìn)一步驗證該年齡的可靠性，本文對其礦石開展了脈石礦物絹云母的40Ar/39Ar法測年。研究結(jié)果顯示絹云母的坪年齡為(128.6±1.4) Ma，鑒于絹云母40Ar/39Ar法坪年齡具有明顯的多坪特征，進(jìn)一步確定該礦床的成礦作用不大可能早于128 Ma。

就中國東北部陸緣成礦早階段(123～117 Ma)而言(表3)，雖然目前僅確定鬧枝、富巖2座淺成中硫化型銅金礦床，但在鄰區(qū)的遼西和赤峰地區(qū)尚發(fā)育此階段、此類礦床(內(nèi)蒙金廠溝梁金(銅)礦床和遼寧的二道溝金礦床等)。王建平等[19]曾獲得金廠溝梁礦區(qū)切割礦體的黑云母粗安巖全巖K-Ar為120.06 Ma，蝕變圍巖的全巖K-Ar年齡為121.71 Ma，而苗來成等[20]得二道溝金礦床成礦前閃長玢巖脈單顆粒鋯石SHRIMP U-Pb為(126±1) Ma，這種特征暗示此期、此類型的金銅礦床基本沿華北陸臺北緣與興蒙造山帶接壤的興蒙造山帶內(nèi)部早白堊世火山噴發(fā)伸展體系成礦，成礦背景應(yīng)屬于太平洋板塊向歐亞板塊正向俯沖的弧后巖漿弧體系[21]。

表3 中國東北部陸緣斑巖—淺成熱液(銅)金礦床成礦階(期)劃分表

表3(續(xù))

4 結(jié)論

1)本文獲得鬧枝礦床硫化物石英脈絹云母的40Ar/39Ar法坪年齡為(128.6±1.4) Ma，代表成礦年齡的上限，略早于延邊地區(qū)斑巖型，淺成熱液高硫化、低硫化金礦床的成礦時限(96～106 Ma)。

2)延邊地區(qū)的斑巖型，淺成熱液高硫化、低硫化金礦床(96～106 Ma)與淺成熱液中硫化型金銅礦床(晚于(128.6±1.4) Ma)的成礦是由進(jìn)入中生代古太平洋板塊(庫拉板塊)向亞洲板塊和興蒙造山帶俯沖的不同方式導(dǎo)致的，并由此產(chǎn)生的不同類型殼、幔巖漿作用過程的晚期形成。