黑龍江黑河五道溝鉬多金屬礦床成巖成礦年代學及其地質意義

佟匡胤 宋國學

摘 要：五道溝多金屬礦位于我國北方重要的多寶山-銅山斑巖型銅、金、鉬成礦帶的南東端，構造上處于古亞洲成礦構造域和濱太平洋成礦構造域的疊加部位。通過輝鉬礦的Re-Os同位素年齡測試，確定其成礦年齡為（170.4±1.3）Ma， 確定其成礦時代為早中侏羅紀時期，形成了多期的巖漿的侵入活動，提供了物質來源，具有尋找Cu、Au、Mo等多礦種的找礦潛力。

關鍵詞：五道溝;Re-Os地質年代學

一、前言

中國東北由古生代造山帶拼貼組成，并被認為是中亞造山帶的東段（Sengor et al.，1993;Jahn et al.，2000），其構造演化在古生代受古亞洲洋演化控制，古亞洲洋的閉合使西北部的額爾古納地塊、中部的興安和松遼地體、東南部的遼源地體拼合形成現今中國東北的基本格局。中生代開始，受到西北部蒙古-鄂霍次克洋的演化和東部古太平洋俯沖的影響，造成區內大規模巖漿活動和成礦作用。

黑龍江五道溝鉬-金多金屬礦床大地構造位置位于賀根山-黑河構造結合帶的北緣，靠近興安地塊與松嫩-張廣才嶺地塊的碰撞接合構造帶，處于多寶山-大新屯成礦帶的中部，多寶山成礦帶上分布有多寶山銅礦、銅山銅礦、爭光金礦等大中型礦床典型斑巖銅礦床和熱液型金礦床。研究區內主要發育金礦化和鉬礦化兩種成礦作用，筆者通過精細測年方法揭露鉬礦體及其圍巖的形成時代，以研究鉬成礦作用與金成礦作用時空關系，為區域找礦提供支持。

二、礦床地質特征

研究區地層從老到新主要有：上奧陶統裸河組以凝灰質板巖、泥質板巖，酸性、中酸性火山巖為主;志留系地層有黃花溝組和八十里小河組，前者以黑灰色泥質板巖、變質細砂巖、粉砂巖和凝灰質板巖為主，后者以硬砂巖、粉砂巖、板巖、細碧巖及石英角斑巖為主;下泥盆統為泥鰍河組以粉砂質板巖、泥質板巖為主，罕達氣組中基性及中酸性海底火山噴出巖為主，金水組以灰黑色板巖、粉砂巖夾灰巖和硬砂巖為主;上二疊統星火組 以英安玢巖質凝灰巖、英安玢巖、流紋質凝灰熔巖及凝灰質板巖為主;白堊系姚家組-泉頭組以砂巖、礫巖、砂礫巖和凝灰礫巖為主;第四系有下更新統和全新統出露。

區內侵入巖主要有花崗巖、堿性花崗巖和閃長巖，總體呈北東向展布。其中，花崗巖類主要為二長花崗巖和花崗閃長巖為主，產出于堿性花崗巖的兩側，多發生了強烈的碎裂巖化或糜棱巖化;堿性粗粒花崗巖多位于礦區的中部和西北部，局部受到強烈的構造動力影響而使巖石具明顯的破碎，糜棱巖化普遍，具明顯的片麻狀構造。閃長巖產出于的東南部，主要為片麻狀閃長巖以及少許石英閃長巖。

區內構造主要有北東向構造、近東西向構造、北西西向構造三組構造。其中，北東向構造是本區最重要的構造，已發現的礦體多產于該組斷裂構造中，基本貫穿全區，走向15°-75°，傾向北西，傾角60°-80°，表現為壓扭性和張性兩種，主要為寬大的糜棱巖化帶和呈脈狀充填的石英脈和閃長玢巖脈。近東西向構造規模較小，性質屬壓扭性，表現為糜棱巖化閃長玢巖脈。北西西向構造存在于Ⅲ區和Ⅴ區之間，兩側構造明顯不一致，推測為斷層引起。

研究區內發現金礦體和鉬礦體，相互獨立。其中，金礦體圍巖是花崗巖，其次為閃長玢巖脈，圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化，以及次生褐鐵礦化。共發現金礦體20條，礦體呈北東向展布，北西傾斜，主要賦存于糜棱巖化花崗閃長巖中的石英脈、碎裂石英脈、碎裂花崗閃長巖和碎裂閃長巖中，礦體圍巖糜棱巖化強烈;鉬礦體圍巖為中粗粒堿性花崗巖，蝕變主要有硅化、鉀化、綠泥石化、黃鐵礦化、高嶺土化、次生褐鐵礦化以及絹云母化。共發現鉬礦體42條。鉬礦體主要賦存于碎裂堿性花崗巖中，部分賦存在硅化的閃長玢巖中，細脈狀、網脈狀硅化較發育，礦體圍巖主要為堿性花崗巖，其次為閃長玢巖。

圖2五道溝巖石圖版

圖3? 五道溝粗粒花崗巖及砂巖鋯石陰極發光圖及U-Pb年齡圖

金屬礦物主要有黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦、黃銅礦等，氧化物有褐鐵礦、磁鐵礦、銅蘭等。輝鉬礦粒度約0.1-15mm，銀灰色，強金屬光澤，鱗片狀為主，呈星點狀、細脈狀、網脈狀、團塊狀、板狀產出，部分近地表地段氧化為黃色的鉬華。

三、樣品采集與測試方法

為進一步查明五道溝礦床的成巖成礦時代，采集V區鉬礦化的成礦圍巖等樣品進行鋯石定年。委托廊坊市科大巖石礦物分選技術服務公司對所選樣品進行粉碎、淘洗、重選等步驟將鋯石進行富集，最后在雙目鏡下進行逐粒挑選待測鋯石。在原位分析之前，進行光學顯微鏡的透射和反射及陰極發光圖像觀察，詳細研究鋯石的晶體形貌和內部結構特征，以選擇U-Pb年齡分析的最佳測試點。鋯石陰極發光觀察是在中國科學院地質與地球物理研究所電子探針實驗室的CAMECA SX51型儀器上完成。鋯石U-Pb同位素定年和微量元素在中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室（GPMR）利用LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統為Geolas2005，ICP-MS為Agilent 7500a。激光剝蝕過程中采用氦氣作為載氣、氬氣作為補償氣以調節靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個T型接頭混合。在等離子體中心氣流（Ar+He）中加入少量氮氣，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度（Hu et al， 2008）。每個時間分辨分析數據包括大約20-30s的空白信號和50s的樣品信號。對分析數據的離線處理（包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算）采用軟件ICPMSDataCal（Liu et al， 2010a）完成。詳細的儀器操作條件和數據處理方法同Liu et al（2010b）。

采集7件V區鉆孔中鉬礦化的輝鉬礦樣品，來自不同石英脈型輝鉬礦脈，脈寬2-5cm左右，礦物組成主要為石英和輝鉬礦，含少量黃鐵礦。樣品在雙目鏡下挑選出輝鉬礦單礦物，無氧化、無污染。由國家地質實驗室測試中心測試完成。采用Carius管封閉溶樣分解樣品（Shirey and Walker，1995）.測試儀器為電感耦合等離子質譜儀TJA X-series ICP-MS。樣品測試經歷了分解、蒸餾分離Os、萃取分離Re和質譜測定4個流程，具體分析方法見杜安道等（1994）和Du et al.（2004），采用美國TJA公司生產的電感耦合等離子體質譜儀TJA X-series ICP-MS測定同位素比值。對于Re：選擇質量數185、187，用190監測Os。對于Os：選擇質量數為186、187、188 、189、190、192。用185監測Re。

四、分析結果

4.1 鋯石U-Pb年齡

堿性粗粒花崗巖（WII3101）：鋯石粒徑約80～150μm，晶形以無色透明自形粒狀及半自形粒狀為主，CL圖像中鋯石振蕩環帶十分發育，但也有部分鋯石核部與邊部CL特征明顯不同，核部陰極發光比較暗，顯示繼承鋯石特征。鋯石Th/U比為0.3～2.4。其中17個測點位于諧和線上，U-Pb諧和年齡為187.4±1.9 Ma（MSWD=0.1），206Pb/238U年齡加權平均值為186.8±0.81 Ma（MSWD=0.3），該年齡代表了粗粒花崗巖的成巖年齡。同時，在所測鋯石點中，有1個點為313Ma，顯示了繼承鋯石的年齡特征。

石英砂巖（WD16）：鋯石粒徑約60～160μm，粒徑變化較大，晶形以無色透明半自形粒狀及他形粒狀為主，CL圖像中鋯石振蕩環帶部發育，整體發光性弱，顯示碎屑鋯石特征。鋯石Th/U比為0.44～1.36。206Pb/238U齡分為三組，第一組12個測試點集中在371-388 Ma，第二組6個測試點集中在403-412 Ma，第三組僅有一個測試點690±5 Ma，另有兩個測試點由于測試誤差較大不參與討論。

4.2 輝鉬礦錸鋨年齡

礦區7個測試樣品獲得等時線年齡為167.4±2.2 Ma，初始187Os值為-0.05±0.18，MSWD=1.4。模式年齡的加權平均年齡為170.4±1.3 Ma，MSWD=1.2（圖3）。等時線年齡和模式年齡的加權平均年齡在誤差范圍內一致。Re含量區間為35.8～129.8 ppm，平均為60.2 ppm（表2）

圖5 五道溝金礦床輝鉬礦Re-Os等時線及模擬年齡

五、討論

5.1 五道溝礦床鉬成礦作用及其與金成礦作用的時空關系

通過本次測定，五道溝礦區輝鉬礦Re-Os同位素年齡為170.4±1.3 Ma，表明礦區內主要鉬成礦時代為中侏羅世，該成礦時代與東北地區主要鉬礦床的時代相一致。東北分布約80個鉬礦床或含鉬礦床，均與花崗巖類關系密切。主要分布在松遼盆地以西的大興安嶺地區、以東的吉黑褶皺帶和以南的華北克拉通北緣（陳衍景等，2012）三個大地構造單元。其中，早中侏羅世鉬成礦作用普遍發育，以黑龍江鹿鳴鉬礦床成礦年齡為 177.4±3.5 Ma（譚紅艷，2012），黑龍江大黑山鉬礦成礦年齡為168.2±3.2 Ma （王成輝等，2009），黑龍江翠嶺鉬礦成礦年齡為178±0.73 Ma（楊言辰等，2012）等多為典型代表。同時，表明早中侏羅世鉬成礦作用在整個東北地區均可發育，特別是五道溝礦床所屬的吉黑鉬成礦帶在約 180～170 Ma 發生了重要的鉬成礦事件，形成了一系列細網脈型鉬礦床。

五道溝礦區發育金成礦作用，其礦石礦物、礦體特征、空間展布形式與鉬成礦作用完全不同。空間上多發育研究區南部，與鉬礦化相互分離;金礦體賦存于韌性剪切帶內，同時存在硅質熱液（或石英脈）疊加，整體呈似層狀分布，礦石類型主要為糜棱片巖型和石英脈型。糜棱片巖型礦石，整體灰黑色，細密層理發育，普遍發育小褶曲;石英脈型礦石表現為石英脈順層或斜切糜棱片巖，黃鐵礦硫化物在脈兩側沉淀。綜合考慮顯示五道溝金成礦作用與區域上普遍發育的韌性剪切作用密切相關。

近幾年，小興安嶺西北部嫩江-黑河北東向構造混雜巖帶中，發現了三合屯、科洛河、孟德河、永新等金礦床及礦點，已有主要成果認為這些金礦都是與北東向展布的糜棱巖帶有關的韌性剪切帶型金礦（林超等，2015;劉寶山，2015;劉寶山等，2017;李成祿，2018）。如科洛金礦床的礦體賦存于韌性剪切帶內，同時存在于硅質熱液（或石英脈）疊加，整體呈似層狀分布，礦石類型主要為糜棱片巖型和石英脈型。對區域上的金礦床進行了年代學測試，如永新金礦成礦期的黃鐵礦、石英和方解石樣品組成的 Rb-Sr 同位素確定的等時線年齡 114.6±1.2Ma（李成祿，2018），代表永新金礦床的成礦年齡;三道灣子金礦成礦時代為 115～125Ma（Zhai et al， 2015），上馬場金礦形成于 114Ma（Gao et al，. 2017）等，以上研究主要成果表明該區域的獨立金礦床基本上在同一時期（約120～110Ma）形成，與區域韌性剪切變形作用密切相關。

綜合研究表明，嫩江—黑河構造混雜巖帶內及外圍多寶山地區發育較多的銅礦、金礦、銀礦、鐵礦和鉬礦礦床或礦化點。在五道溝礦床內同時發育鉬成礦作用和金成礦作用，通過年代學和礦床特征對比研究表明，以上兩種成礦作用時空上彼此相互獨立，相互之間沒有成因聯系，因此五道溝礦床應為疊加型鉬金多金屬礦床。

5.2 五道溝多金屬礦床含礦圍巖年代學及其意義

筆者通過對鉬礦化圍巖粗粒堿性花崗巖和石英砂巖進行了鋯石U-Pb年代學研究，結果顯示粗粒堿性花崗巖形成于186.8±0.81 Ma，石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡在371-690 Ma之間，表明其為晚泥盆世沉積地層。其中粗粒堿性花崗巖形成時間（186.8 Ma）遠早于鉬成礦作用時間（170.4 Ma），顯示該粗粒堿性花崗巖并非鉬成礦作用的母巖，而是早期侵位的含礦圍巖。

礦區內圍巖蝕變主要有硅化、鉀化、綠泥石化、黃鐵礦化、高嶺土化、以及絹云母化，與東北地區的鉬成礦作用相關的漿控高溫熱液蝕變特征基本一致。圍巖蝕變具有的共同特征表現為（陳衍景等，2012）：常常以侵入體或接觸帶為中心，由內向外、從下到上發生明顯的蝕變分帶;由高溫蝕變組合（鉀長石化、鈉長石化、黑云母化）降為低溫蝕變組合（碳酸鹽化、泥化）;由面型滲透蝕變變為線型貫入蝕變，由堿交代變為酸淋濾蝕變。其中，斑巖型、爆破角礫巖型鉬礦發育典型的面狀蝕變，主要蝕變類型包括鉀長石化、綠簾石化、硅化、絹英巖化、黑云母化、螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化、矽卡巖化等;熱液脈型礦床的圍巖蝕變主要沿礦脈向兩側對稱發育，呈現線型蝕變特征，相關的蝕變主要有鉀長石化、硅化、絹云母化、綠泥石化、方解石化等（陳衍景等，2012）。

五道溝礦床位于東北地區多寶山-黑河Cu-Mo-Au-Fe-Zn 成礦帶之內，該成礦帶以銅、金為主，分布有典型礦床如多寶山銅礦、銅山銅礦、爭光金礦、三礦溝銅鐵礦、永新金礦等，礦床類型以斑巖型和淺成低溫類型為主。五道溝鉬礦的礦化方式、蝕變特征和成礦圍巖年代學工作展示了獨立的斑巖鉬成礦系統特征，其深部仍具有較大的找礦潛力。

六、結論

（1）五道溝鉬金多金屬礦床為疊加型礦床，其中鉬成礦作用發生于中侏羅世，金成礦作用發生于白堊紀，兩者在時空上相互獨立，彼此間沒有成因關系。

（2）五道溝礦床在鉬成礦特征上展示為獨立的斑巖鉬成礦系統，其深部仍有較大的成礦潛力。

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作者簡介：佟匡胤（1981-），男，碩士研究生，從事礦產勘查、開發和管理。