吉林中部地區鉬礦Re-Os同位素年代學及其地質意義

周 凱，程 雙，楊曉林，李曉菲，李 想，于宏斌

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

0 引言

吉林省是鉬礦大省，尤其吉林中部地區更是鉬礦集中區。目前已發現的大中型鉬礦床有大黑山超大型鉬礦、季德屯大型鉬礦、大石河大型鉬礦等，還有一些中小型鉬礦床，鉬金屬資源儲量超過150萬噸。礦床成因類型較復雜，主要有斑巖型、隱爆角礫巖型、高溫熱液石英脈型等，但總的來看，都是中生代以來高-中溫熱液成礦。前人對該地區的礦床特征[1]、礦床流體包裹體[2-3]、礦床成礦時代[4-6]作了大量研究工作，綜合分析其研究程度較高。為了進一步研究吉中地區鉬礦成礦時代和成礦構造環境等問題，本文利用輝鉬礦Re-Os同位素測年，對吉林中部地區的大石河鉬礦、大黑山鉬礦、大冰湖溝鉬礦、新安屯鉬礦進行系統研究探討，以期對區域成礦規律的認識及區域礦產資源勘查起到一定的幫助作用。

1 區域地質概況

吉中地區處于中亞造山帶東段，受古亞洲構造域與濱太平洋構造域疊加作用，巖漿活動、地質構造十分發育，既有古亞洲洋演化特征，又有濱太平洋造山帶所疊加的特點[7-11]。

吉中地區處于依—舒地塹和敦—密斷裂帶之間，這兩大斷裂是多期次、多性質[12]的深大斷裂[13]，也是吉林省大地構造單元劃分的重要地質構造形跡。地層為新元古代地層和晚二疊世上疊坳陷盆地的海—陸交互相地層。新元古代地層是一套變質砂巖、黑云片巖、二云片巖、石榴石二云片巖為主的低級變質的正常碎屑沉積；晚二疊世地層是一套正常碎屑沉積的粉砂質板巖、泥質板巖、炭質板巖。巖漿巖主要有華力西晚期的大玉山巖體，SHRIMP年齡248 Ma[14]，巖性為二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖；天崗巖體，SHRIMP年齡248 Ma（孫德有，2004未刊），巖性為中粒角閃石黑云母花崗閃長巖、中粒角閃石花崗閃長巖；該期花崗巖與鉬礦成礦關系不大。燕山期花崗巖主要有白石山巖體，LA-ICP-MS年齡(187±4) Ma（孫德有，2004未刊），巖性為中細粒角閃石花崗閃長巖；新安屯巖體，K-Ar全巖年齡(192.6±7.1) Ma（吉林省區調所，2008未刊），巖性為中粒、中粗粒花崗閃長巖。拉法山巖體，U-Pb等時線年齡199.67 Ma①吉林省第一地質調查所.1/5萬新站鎮幅區域地質調查說明書[R].長春：吉林省地質資料館，1994．，巖性為中粒晶洞堿長花崗巖、中粒正長花崗巖，巖石成因類型為A型花崗巖。該期花崗巖與鉬礦成礦關系比較密切。

2 樣品采集和分析方法

針對不同成因類型的鉬礦床，采取主成礦期具有代表意義的輝鉬礦。大石河輝鉬礦樣品采自地層中石英脈，輝鉬礦呈團斑狀分布；大黑山輝鉬礦樣品取自呈浸染狀分布在花崗斑巖中的鉬礦石；大冰湖溝輝鉬礦樣品采自呈致密浸染狀分布在不等粒花崗閃長巖中的鉬礦石；新安屯輝鉬礦樣品取自呈團斑狀分布在石英脈中的鉬礦石。所有采集的輝鉬礦樣品均粉碎，挑選出無污染、無氧化、高純度的輝鉬礦樣品送到北京國家地質實驗測試中心進行測試。本次四個輝鉬礦樣品的處理流程和質譜測定技術流程見文獻[15-18]。

3 分析結果

經過測試，獲得大石河鉬礦、大黑山鉬礦、大冰湖溝鉬礦、新安屯鉬礦輝鉬礦Re-Os同位素模式年齡分別為（185.6±2.7）Ma、（169.8±2.4）Ma 、（192.4±3.0）Ma 、（195.7±3.1）Ma ，形成時代為燕山早期，其Re-Os同位素分析結果見表1，吉中地區鉬礦Re-Os同位素年齡對比表見表2。

表1 吉林中部地區鉬礦Re-Os同位素分析結果Table 1 Re-Os isotopic analyses of the Mo deposits in Central Jilin Province

表2 吉林中部地區鉬礦Re-Os同位素年齡對比表Table 2 Re-Os isotopic age correlation of the Mo depositsin Central Jilin Province

4 討論

4.1 成礦年代學分析

通過對大石河鉬礦及區域上其它鉬礦進行Re-Os同位素測年，獲得結果如下：大石河輝鉬礦（185.6±2.7）Ma、大黑山輝鉬礦（169.8±2.7）Ma、大冰湖溝輝鉬礦（192.4±3.0）Ma、新安屯輝鉬礦（195.7±3.1）Ma。同時搜集到大石河鉬礦外圍中粒二長花崗巖年齡（176.3±3.5）Ma /K-Ar、中細粒黑云母花崗閃長巖年齡（175±2）Ma /K-Ar②中國地質調查局.1/5萬退摶、西北岔屯、義氣崗子、勝利河幅區域地質調查報告[R].長春：吉林省地質資料館，2010．，中粒角閃石花崗閃長巖年齡（187+4）Ma /LA-ICP-MS（孫德有，2004未刊）。大冰湖溝輝鉬礦圍巖（細粒、不等粒黑云母花崗閃長巖）年齡（176.7±3.7）Ma /K-Ar②，新安屯輝鉬礦圍巖（中粗粒二長花崗巖）年齡（192.6±7.1）Ma /K-Ar②，大黑山地區與斑巖鉬礦成礦有關的花崗閃長斑巖年齡（170±3）Ma /SHRIMP[19]。從上述這些年齡數據分析，區域上輝鉬礦具有多期次成礦的特點，含輝鉬礦巖漿也具有多期次、多成因的特點。總體上輝鉬礦形成時代多集中在165～195 Ma，孫景貴等認為興蒙造山帶東緣內生鉬礦床的成礦時代集中在195～165 Ma 和115～110 Ma 兩個區間[20]，這與本次測試結果完全一致，因此可以斷定吉中地區鉬礦的成礦時期發生在燕山早期。

4.2 成礦物質來源

孟祥金等[21]對全國斑巖型輝鉬礦Re-Os同位素測年數據進行了分析總結,并將其歸納為∶成礦物質來源是以地幔物質為主的鉬礦,總體上輝鉬礦中Re含量在(100～1 000)×10-6之間；成礦物質間具有殼源、幔源混合的鉬礦,總體上輝鉬礦中Re含量范圍大多在十幾微克至幾十微克之間；成礦物質完全來源于地殼的鉬礦,總體上輝鉬礦Re含量范圍為（1～n）×10-6甚至更低。從表1分析結果可以看出,大黑山輝鉬礦單礦物中Re的含量為19.99×10-6,而其余三個樣品Re的含量為(2.631～4.877) ×10-6,說明大黑山鉬礦成礦物質來源可能具有殼幔混合源的特點，而其余三個礦床指示成礦物質來源為殼源[4]。

4.3 區域地質成礦環境分析

吉中地區受古亞洲構造域與濱太平洋構造域疊加作用的共同影響，形成廣泛侵入—噴發活動的火山—侵入巖漿巖帶，即“巖漿巖”海。在晚三疊世—早中侏羅世，位于西伯利亞地塊和華北地塊之間的蒙古—興安造山帶發生了強烈的逆掩—疊覆作用，形成大量逆掩斷層、飛來峰和疊瓦狀構造，標志著二大地塊中間的大陸巖石圈橫向上擠壓明顯，碰撞造山帶地殼增厚、山根較深，對地殼硅鋁層物質的重熔非常有利，通常會在碰撞造山晚期形成大量與殼幔混源花崗巖類或該時期中酸性侵入巖有關的一系列銅鉬等有色金屬礦床。吉黑東部燕山期存在一期（150～190Ma）即太平洋板塊向歐亞板塊的多次俯沖作用有關的重要成礦期[22]，區域成礦演化過程基本可以總結為∶ 在中生代受太平洋構造運動的影響，形成一系列北東向或北東東向深大斷裂帶，中酸性巖漿沿其大規模侵位和噴發。同時，這些深大斷裂帶與燕山期之前殘存的近東西向構造的交匯部位，地處古太平洋板塊向歐亞大陸的多次俯沖的活動大陸邊緣，有利于形成斑巖型銅、鉬礦床[23、24]。

大石河鉬礦位于敦—密斷裂次級斷裂即勝利河—秋梨溝斷裂帶上，該斷裂帶區域上是伊—舒超殼斷裂及敦—密超殼斷裂在三疊紀以來兩大斷裂左旋走滑而在其間形成的次級張性斷裂。該斷裂帶三疊紀以前在區域上沒有地質記錄（可能被中生代之前的巖漿活動破壞殆盡），構造活動主要表現在三疊紀以后，一直持續到中新世，該斷裂實際控制著中新世老爺嶺期玄武巖沿其裂隙呈線狀噴發。區域重力異常解釋也顯示深部該斷裂的存在。通過區域地質調查，輝鉬礦主要賦存在二云片巖、二云石英片巖及絹云片巖等區域變質巖中，該類區域變質巖孔隙度、滲透率較高，綜上所述，從成礦地質構造分析，北西向勝利河—秋梨溝張性斷裂的存在及復活活動，使含礦熱液的流體壓力大于靜水壓力，為含礦熱液的橫向、縱向運移及殘余含礦巖漿的中淺層就位（通常會形成斑狀花崗巖、不等粒花崗巖）提供了巖漿侵位通道，最終形成大型鉬礦床。

5 結論

（1）吉林中部地區主要鉬礦輝鉬礦模式年齡集中在165～195Ma，說明其形成時代為燕山早期；

（2） 吉中地區大多數鉬礦床成礦物質來源為殼源；

（3） 吉中地區鉬礦成礦構造背景與古太平洋板塊向歐亞大陸俯沖關系極為密切。

以上是在開展1/5萬退摶等四幅區域地質調查過程中對大石河鉬礦等吉中地區主要鉬礦的初淺認識，如能對區域成礦規律的認識或指導區域找礦中起到拋磚引玉的作用，則是對我們工作的肯定和鼓舞，如認識不足，敬請指正。