黑龍江大安河金礦床與成礦相關巖體的地球化學及其地質(zhì)意義

楊帆，孫景貴，付俊

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春 130061）

黑龍江大安河金礦床與成礦相關巖體的地球化學及其地質(zhì)意義

楊帆1，孫景貴2，付俊1

（1.沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春 130061）

大安河金礦床是黑龍江省典型的夕卡巖型金礦床，但有關該礦床成礦巖體的地球化學及成礦動力學尚缺乏研究和報道.選取與成礦密切相關的輝長巖開展相關研究，結果表明，輝長巖為富鋁質(zhì)巖石，富集大離子親石元素（LILE），相對虧損高場強元素（HFSE）；巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔為主；成巖成礦機制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀太平洋板塊的俯沖關系密切.

夕卡巖型金礦床；成礦巖體；成礦動力學；地球化學；黑龍江省

0 引言

位于鐵力市神樹鎮(zhèn)內(nèi)的大安河金礦床是黑龍江省內(nèi)典型的夕卡巖型金礦床，礦體分布集中并且埋藏較淺，易于開采［1］.前人對大安河金礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦年代學、礦床成因［1-3］等進行了研究，取得了一定的認識，但對成礦巖體缺乏報道和研究.本文在前人研究的基礎上，對該區(qū)與成礦有關的巖體進行巖石地球化學及同位素地球化學的研究，并對成礦地質(zhì)背景進行探討.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大安河金礦床位于黑龍江省鐵力市神樹鎮(zhèn)，其大地構造位置處于伊春-延壽構造巖漿活動帶上（圖1）.區(qū)內(nèi)地層由基底和蓋層兩部分組成，結晶基底被后期構造活動破壞嚴重，主要由前寒武系東風山群（巖性為二長片麻巖、黑云斜長片巖、大理巖、變粒巖等）構成；蓋層主要由寒武系碳酸鹽巖和陸源碎屑巖、奧陶系火山-沉積建造、二疊系酸性凝灰?guī)r和凝灰熔巖、侏羅系的陸相的火山-沉積建造以及白堊系的中基性—中酸性火山巖組合構成［4］.

圖1 大安河金礦區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)薛明軒，2001）Fig.1 Regional geological map of Da'anhe gold deposit（From XUE Ming-xuan,2001）

區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，受太平洋俯沖作用及地殼淺部構造作用影響，形成研究區(qū)西側的依舒斷裂、牡丹江斷裂以及東側的遜河-鐵力-尚志斷裂等超殼斷裂.區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，主要為華力西晚期和印支期的花崗巖以及燕山早期的花崗閃長巖和輝長巖.

2 礦床地質(zhì)概況

目前已控制的12個工業(yè)礦體，賦存于輝長巖和二疊系土門嶺組變質(zhì)石英砂巖夾大理巖接觸帶夕卡巖中，其中主礦體為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體.3條主礦體以脈狀分別賦存于夕卡巖帶中部、外夕卡巖帶以及內(nèi)夕卡巖帶，金的品位分別為11.93×10-6、46.78×10-6以及5.93× 10-6.礦石礦物中金屬礦物較少，以黃銅礦、輝鉍礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦為主，其次為毒砂、磁鐵礦、褐鐵礦，可見少量自然鉍、銀金礦、硫銻鉍礦等；其中金以自然金和銀金礦的形式產(chǎn)出.脈石礦物主要為透輝石、石榴石、方柱石、石英、綠簾石和方解石，其次為絹云母、綠泥石、陽起石、鉀長石、透閃石等.礦石的結構主要為他形粒狀，其次為半自形粒狀.礦石的構造主要為塊狀、碎裂狀、稀疏浸染狀，其次為細脈狀和團塊狀.在成礦階段劃分方面，可劃分為石榴石-透輝石階段、透閃石-陽起石階段、磁鐵礦階段、石英-硫化物階段和石英-方解石階段，是一座較為典型的夕卡巖型礦床（圖2）.

3 實驗樣品和實驗方法

本次測試的輝長巖與成礦關系最為密切，樣品采自大安河金礦區(qū)，坐標為128°28′37″，46°58′07″.

巖石主量元素分析測試在廊坊測試中心X熒光光譜（XRF）實驗室完成；微量元素在吉林大學測試中心通過Aglient 7500a等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定完成，標樣BHVO-2、BCR-2（國際標準參考物質(zhì)）和GBW07103、GBW07104（國家標準參考物質(zhì)）測試結果精度和準確度一般優(yōu)于5%；Sr-Nd同位素測定在廣州地化所同位素地球化學國家重點實驗室完成，實驗儀器型號為MAT-262 TIMS，數(shù)據(jù)采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219校正測得Sr和Nd的同位素比值.

4 巖石學與地球化學特征

4.1 巖石學特征

大安河金礦床輝長巖，多以巖枝及巖脈狀產(chǎn)出，巖石風化面呈褐色，新鮮面呈灰白色，發(fā)生綠泥石化以及次閃石化.巖石為塊狀構造，半自形粒狀結構.主要由斜長石（75%）、角閃石（10%）、黑云母（10%）以及輝石（5%）組成.斜長石：半自形板狀、見聚片雙晶；角閃石：綠黑色，長柱狀；黑云母：棕褐—淡黃色，片狀，分布不均勻；輝石：黑色，短柱狀.副礦物可見有榍石、磷灰石、磁鐵礦、鋯石等.

4.2 主量元素地球化學特征

大安河金礦床輝長巖的主量元素含量見表1，可以看出：SiO2在45.12%～51.88%之間，平均含量48.5%；Al2O3為11.96%～13.69%；TiO2為0.81%～0.84%；K2O+ Na2O為4.31%～4.86%；MgO為2.85%～7.48%；MnO為0.08%～0.09%.

4.3 稀土、微量元素地球化學特征

輝長巖的稀土元素分析結果見表2.輝長巖的稀土曲線（圖3a）為右傾式，表現(xiàn)出輕稀土分布曲線相對陡傾，重稀土曲線平緩的特征.稀土總量（ΣREE）介于74.14×10-6～79.65×10-6之間，LREE/HREE介于4.1～5.3之間；（La/Yb）N介于3.31～5.34之間；σEu介于0.90～0.98之間，均小于1，異常不明顯，表明斜長石未發(fā)生明顯的分離結晶作用.

圖2 大安河金礦床地質(zhì)簡圖Fig.2Geological sketch map of Da'anhe gold deposit

微量元素分析結果見表3.微量元素的質(zhì)量分數(shù)：Rb為11.31×10-6～202.9×10-6，Sr 239.5×10-6～441.7×10-6，Ba 457.1×10-6～515.8×10-6，Nb 3.89×10-6～6.38×10-6，Ta 0.22×10-6～0.29×10-6，Zr 53.06×10-6～55.47×10-6，Y 8.91× 10-6～14.0×10-6，Th 0.79×10-6～1.51×10-6.從微量元素蛛網(wǎng)圖（圖3b）上可以看出，輝長巖富集大離子親石元素（LILE），K、Rb、Sr、U等元素呈現(xiàn)出明顯的正異常，相對虧損高場強元素（HFSE），如Th、Ta、Nb、Y等元素呈現(xiàn)出負異常，上述元素特征與島弧或者活動大陸邊緣的地球化學特征相似.

表1 大安河金礦床輝長巖主量元素分析結果Table 1 Major oxides of gabbro from Da'anhe gold deposit

表2 大安河金礦床輝長巖稀土元素分析結果Table 2 Rare earth elements of gabbro from Da'anhe gold deposit

表3 大安河金礦床輝長巖微量元素分析結果Table 3 Trace elements of gabbro from Da'anhe gold deposit

圖3 大安河金礦床輝長巖稀土元素球粒隕石標準化圖解（a）及微量元素原始地幔標準化圖解（b）Fig.3 Chondrite-normalized REE distribution patterns and primitive mantle-normalized trace element distribution patterns of gabbro from Da'anhe gold deposit

4.4 同位素地球化學特征

研究區(qū)內(nèi)輝長巖體的Sr-Nd同位素結果見表4.本文用輝長巖的鋯石年齡［2］t=189 Ma，對所獲得的鍶、釹進行計算，87Sr/86Sr比值變化范圍在0.709823～0.716303之間，平均值0.713063，87Sr/86Sr初始比值為0.70962～0. 70972；εSr（t）為75.9～77. 2；143Nd/144Nd為0.512606～0.512675，εNd（t）為0.8～1.9.

5 討論

5.1 源區(qū)性質(zhì)

Sr-Nd同位素作為探討源區(qū)物質(zhì)性質(zhì)的一個最重要的示蹤劑，已被廣泛應用，通過其示蹤可以對巖體的來源、成因、演化等提供重要的信息，并能夠?qū)Φ貧ば纬傻奶接懪c構造演化提供極重要的信息［5］.Sr-Nd同位素顯示出較高的初始鍶和較低的正初始釹的特征（表4），反映了變沉積巖為區(qū)內(nèi)脈巖的重要組分之一［6-9］.獲得區(qū)內(nèi)輝長巖體的εNd（t）為正值，其εSr（t）也為正值，用兩者投圖（圖4），可見巖體的投影點偏離地幔趨勢演化線，向趨勢演化線的右側偏離，落到了殼源區(qū)與富集地幔區(qū)的過渡部位.說明其巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔占優(yōu)勢.

主量元素顯示出富鋁、高鉀、低鈦的特性，微量元素顯示富集（K、Rb、Sr、U）等大離子親石元素元素，虧損（Th、Ta、Nb、Y）等高場強元素，可能是由于由于俯沖帶流體/熔體交代作用而形成的富集地幔的部分熔融，據(jù)此可以推斷礦區(qū)輝長巖可能來源于俯沖帶流體/熔體交代作用而形成的富集地幔.

表4 大安河金礦床輝長巖鍶-釹同位素參數(shù)Table 4 Sr-Nd isotopic parameters of gabbro from Da'anhe gold deposit

圖4 大安河金礦床輝長巖的（87Sr/86Sr）-εNd（t）圖解Fig.4 （87Sr/86Sr）-εNd（t）diagram of gabbro from Da'anhe gold deposit

5.2 構造環(huán)境與成礦動力學背景

在構造環(huán)境Nb-Y判別圖解（圖5a）中，樣品點都落入火山弧和同碰撞環(huán)境區(qū)域內(nèi)，在Rb-（Y+Nb）判別圖解（圖5b）中，樣品點都落入VAG區(qū)域內(nèi)，及火山島弧環(huán)境，由于高場強元素的活動性較低，受各種地質(zhì)作用的影響較弱，因此能夠真實地反應源區(qū)的性質(zhì).

根據(jù)以上的分析，并結合區(qū)域地質(zhì)背景，總結大安河金礦成礦動力學背景如下：中生代初期，佳木斯板塊與已拼合的額爾古納-興安-松嫩上述板塊一起沿牡丹江斷裂拼合［11］，而佳木斯地塊與松嫩地塊的拼合可能是該區(qū)地殼增生的原因［12］.與此同時，侏羅紀太平洋板塊的俯沖作用［11］導致已穩(wěn)定的伊春-延壽構造巖漿弧帶局部伸展拉張，致使巖石圈發(fā)生拆沉效應.在張性狀態(tài)下，來自深部軟流圈的地幔物質(zhì)上涌并伴隨巖漿底侵作用，促使基性下地殼加熱，從而引發(fā)了地殼物質(zhì)的熔融，最終形成礦區(qū)成礦巖體，該巖體的地球化學特征與上述所述及具有富集大離子親石元素（LILE）、虧損高場強元素（HFSE）的巖石特征相吻合［13］.結合區(qū)域地質(zhì)特征和大安河金礦的地質(zhì)特征，筆者認為大安河金礦床成巖成礦機制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀太平洋板塊的俯沖關系密切.在古太平洋板塊俯沖擠壓的構造背景下，因為板塊間相互作用方式的調(diào)整從而產(chǎn)生了短時間張性環(huán)境，即在板塊俯沖體制下的擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉(zhuǎn)換的過程中，巖石圈拆沉造成軟流圈地幔物質(zhì)上涌，最終與地殼物質(zhì)融合，獲得了大量的成礦物質(zhì)，進而導致大安河金礦床的形成.

6 結論

（1）與成礦密切相關的輝長巖為富鋁質(zhì)巖石，富集大離子親石元素（LILE），相對虧損高場強元素（HFSE）；

（2）礦區(qū)輝長巖的巖漿起源為富集地幔與大陸地殼的混合，而且以富集地幔為主；

（3）大安河金礦床成巖成礦機制與佳木斯與松嫩地塊的拼合和侏羅紀太平洋板塊的俯沖關系密切.

圖5 大安河輝長巖Nb-Y圖解（a）和Rb－（Y+Nb）圖解（b）（據(jù)文獻［10］）Fig.5 Nb-Y diagram（a）and Rb-（Y+Nb）diagram（b）of gabbro from Da'anhe gold deposit（After Reference［10］）

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GEOCHEMISTRY AND ITS GEOLOGICAL IMPLICATION OF THE DA'ANHE DEPOSIT AND ORE-FORMING ROCKS IN HEILONGJIANG PROVINCE

YANG Fan1,SUN Jing-gui2,FU Jun-yu1
（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China; 2.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China）

TheDa'anhegolddepositinHeilongjiangProvinceisatypicalskarndeposit.However,therewas rare research on geochemistry and metallogenic dynamics of the ore-forming rock mass of the deposit previously.This study focuses on the gabbro that is closely related to mineralization.The result shows that the gabbro is Al-rich rock,with enrichment of large-ion lithophile elements（LILE）and depletion of high field strength elements（HFSE）.The origin of magma is the mixture of main enriched mantle and continental crust.The diagenetic-mineralization mechanism is closely related to the amalgamation ofJiamusiandSongnenmassifsandthesubductionofJurassicPacificPlate.

skarn type gold deposit;ore-forming rock mass;metallogenic dynamics;geochemistry;Heilongjiang Province

1671-1947（2014）05-0419-06

P618. 51；P595

A

2013－11－25；

2014-01-16.編輯：周麗、張哲．

東北基礎地質(zhì)調(diào)查成果集成與綜合研究項目（編號1212011220435）、國家自然科學基金（41172072）和中國地質(zhì)調(diào)查局計劃工作項目（資［2010］26-06）聯(lián)合資助.

楊帆（1987—），男，碩士，主要從事區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)研究工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail//541810741@qq.com