內蒙古圖古日格金礦床二疊紀侵入巖鋯石U-Pb年齡與地球化學特征

丁成武，戴 盼，聶鳳軍，張照錄，彭云彪，張更信，李大鵬，申 穎

(1.山東理工大學 資源與環境工程學院，山東 淄博 255000；2.中國地質科學院 礦產資源研究所，北京 100037；3.核工業208大隊，內蒙古 包頭 014010；4.山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013)

興蒙造山帶位于華北板塊和西伯利亞板塊之間，屬中亞巨型造山帶的東段，是古亞洲洋向華北板塊和西伯利亞板塊雙向俯沖增生閉合的產物(Xu and Chen，1997；Xiaoetal.,2003；Li，2006；Windleyetal.,2007；Jianetal.,2010；郭磊等，2015；楊澤黎等，2018；Zhangetal.,2019；Tianetal.,2020；葛茂卉等，2020)，同時也是中蒙邊境巨型成礦帶的重要組成部分(聶鳳軍等，2007)。目前，關于華北板塊、西伯利亞板塊以及它們之間的微陸塊最后碰撞拼合的時間，即古亞洲洋或其它分支洋向華北板塊和西伯利亞板塊雙向俯沖結束并閉合的時間還存在分歧。一種觀點認為古亞洲洋閉合時間為晚泥盆世末至早石炭世末，之后該地區進入了碰撞和后碰撞構造演化階段(洪大衛等，1994；Shietal.,2004；張曉暉等，2010；Xuetal.,2013，2015；徐備等，2014；邵濟安等，2014)；另一觀點則認為閉合時間為晚二疊至早三疊世(Seng?retal.,1993；Chenetal.,2000；Xiaoetal.,2003，2009；李朋武等，2006；Li，2006；Zhangetal.,2007；Windley，2007；Miaoetal.,2008；陳衍景等，2009)。

近年來，在中亞造山帶內發現了圖古日格(268 Ma，Dingetal.,2016a)、浩堯爾忽洞(又名長山壕)(270 Ma，Wangetal.,2014)、畢立赫(272 Ma，卿敏等，2011)、朱拉扎嘎(280 Ma，Dingetal.,2016b；李俊健等，2010)、穆龍套(Muruntau，275 Ma，Morellietal.,2007)、庫姆托爾(Kumtor,284 Ma)和米坦(Zarmitan,269 Ma)等多個二疊紀大型金礦床，這些大型金礦床的產出，使得興蒙造山帶顯示出了良好的找礦前景和研究意義。圖古日格金礦床位于興蒙造山帶西端，屬于溫都爾廟俯沖增生帶(圖1a)。該增生帶是兩大板塊拼合及古亞洲洋閉合的重要區域，研究其二疊紀時期侵入巖及其形成構造背景，可以為限定古亞洲洋最終閉合時限提供依據。圖古日格金礦床探明的礦石量為6.07×106t，金屬儲量為30 t，平均品位為4 g/t(Dingetal.,2016a)。前人對該礦床的礦石礦物特征、成礦流體及成礦年齡等方面開展了大量研究(丁成武，2016；王英德，2016；張鋒等，2016；徐鶴，2017；趙旭東，2018)，但是對于其成礦的地球動力學背景以及礦區內廣泛發育的各類侵入巖與礦床形成之間的關系還有待深入研究。本文在前人研究的基礎上，對圖古日格金礦床內的似斑狀花崗巖、花崗巖、蝕變閃長巖和角閃石巖等侵入巖開展了U-Pb年代學和主微量元素地球化學特征的研究，探討了它們的形成時代、成巖地球動力學背景以及與金成礦作用之間的關系，以期為探討興蒙造山帶二疊紀時期的構造背景、金礦化以及古亞洲洋最終閉合的時限提供約束。

1 地質背景

興蒙造山帶是華北板塊與西伯利亞板塊以及兩大板塊之間的許多古老微地塊組成的構造拼合帶(李雙林等，1998；張萬益等，2008；童英等，2010；Lietal.,2015；孔令杰等，2017；Zhangetal.,2018)，是目前世界上已知的構造-巖漿活動最復雜、發展歷史最長的一條增生造山帶(Xiaoetal.,2009)。隨著古亞洲洋的不斷收縮，這些微陸塊之間以及它們與華北板塊和西伯利亞板塊之間先后互相碰撞拼合，最終形成一個整體(Seng?retal.,1993；Jahn，2004；Li，2006；Liuetal.,2014)。興蒙造山帶由南向北依次劃分為白乃廟弧、溫都爾廟俯沖增生帶、二道井增生雜巖帶、寶力道弧增生雜巖帶、賀根山蛇綠巖-弧增生雜巖帶和烏里雅蘇臺活動大陸邊緣，它們分別以西拉木倫斷裂、索倫-林西斷裂、錫林浩特斷裂、二連浩特斷裂和查干鄂博-鄂倫春斷裂為界(圖1a，Xiaoetal.,2003，2009)。

伴隨興蒙造山的構造演化，圖古日格金礦區經歷了多次構造活動，斷裂發育，巖漿活動頻繁，變形變質作用廣泛。區內發育的地層主要有下元古界寶音圖群石英云母片巖、大理巖、石英巖，上白堊統磚紅色砂巖，古近系砂巖、粉砂巖和第四系風成砂(圖1)。區內褶皺和斷層構造都較為發育，褶皺軸走向以北東向為主，次為北北東和北東東向，圖古日格金礦位于一個北東向復式向斜的翼部。區域內斷層多為逆斷層，多呈北東向、近東西向和北西向展布，在礦區范圍內未見大的斷裂構造，主要以北西向的次級小斷裂為主(圖2，丁成武，2016；王英德，2016)。

礦區內巖漿巖分布廣泛，巖石種類復雜，從超基性巖到酸性巖均有出露。主要侵入巖類型有似斑狀花崗巖、花崗巖、蝕變閃長巖、角閃石巖、片麻狀花崗巖和黑云母花崗等(圖1、圖2)。似斑狀花崗巖主要分布在礦區的中部，呈巖基狀產出，是礦區范圍內出露最大的巖體，也是主要的賦礦圍巖，礦區內的大部分含金石英脈都呈北西向穿插其中。花崗巖在礦區范圍內基本沒有出露，主要分布于似斑狀花崗巖的邊部和深部，可能是似斑狀花崗巖的邊緣相產物。蝕變閃長巖主要分布在礦區的西南部、西北部和東北部，出露面積僅次于似斑狀花崗巖。角閃石巖在礦區內的出露面積較小，分布在礦區西部，不連續的產出于蝕變閃長巖中(圖2)。

除侵入巖體外，區內脈巖發育，脈體沿著裂隙廣泛分布，走向與構造線基本一致，主要有石英脈、花崗閃長巖脈、閃長玢巖脈、石英斑巖脈和碳酸巖脈等(圖1，Dingetal.,2016a；徐鶴，2017)。圖古日格金礦床的礦體主要為石英脈型礦體，次為夾石英細脈的蝕變巖型礦體。礦體基本上切穿了礦區內的所有巖層，如似斑狀花崗巖、蝕變閃長巖、花崗巖以及寶音圖群，但是主要產出在似斑狀花崗巖和蝕變閃長巖中(圖2，曹海清等，2008；王鍵等，2016；丁成武，2016；趙旭東，2018)。

圖1 圖古日格金礦床區域地質圖(據Xiao et al.,2009；Ding et al.,2016a)Fig.1 Simplified regional geological map around the Tugurige gold deposit (after Xiao et al.,2009;Ding et al.,2016a)

目前礦區內共圈出14條礦體(圖2)，這些礦體的長度一般為250～1 040 m，平均厚度為0.76～1.53 m，平均品位為2.85×10-6～9.95×10-6。其中2-1-1、2-1-2和2-1-3為隱伏礦體，7、2、2-2、2-1、2-3、125和33號礦體為石英脈型礦體，7-21、7-22、18-1、2-6、2-1-1、2-1-2和2-1-3號礦體為夾石英細脈的蝕變巖型礦體。7號礦體主要賦存在角閃巖中，2-3號礦體賦存在下元古界寶音圖群第3巖組中，其余礦體均產出在似斑狀花崗巖中(丁成武，2016)。圖古日格金礦床的礦石可分為含金石英脈型礦石和含金蝕變巖型礦石兩種，前者是該礦床最主要的礦石類型，后者為礦區內新發現的礦石類型，多位于深部，主要為蝕變的似斑狀花崗巖(丁成武，2016)。

2 樣品采集及巖相學特征

主要采集了圖古日格礦區內的似斑狀花崗巖(TG-4、TGY-12、TG14-38、TGY-15)、花崗巖(TGY-07)、蝕變閃長巖(TGY-3、TGY-5、TG14-9、TGY-18)和角閃石巖(TGY-1、TG-17、TG-18、TG14-30)等侵入巖樣品，為了保證巖體樣品新鮮，排除風化等因素對測試結果的影響，所采的樣品大部分是鉆孔巖芯。其中，TG-4號樣品采自2號斜井附近；TGY-12號樣品為2號脈ZK37-5號鉆孔71.4 m處巖芯；TGY-15號樣品為2-1號脈ZK5-4號鉆孔209.5 m處巖芯；TG14-38的采樣位置為107°34.311′E、42°09.814′N。TGY-07號樣品為7號脈ZK18-5號鉆孔298.5 m處巖芯。TGY-1號樣品為7號脈ZK18-5號鉆孔380 m處巖芯；TG-17、TG-18和TG14-30號樣品采自7號脈1號豎井附近。TGY-3和TGY-5號樣品分別是7號脈zk18-5號鉆孔57 m和46 m處巖芯；TGY-18號樣品為2-1號脈ZK18-5號鉆孔15 m處巖芯；TG14-9號樣品采至7號脈ZK18-5號鉆孔孔口附近(圖2)。

似斑狀花崗巖整體呈灰白-淺紅色，自形-半自形似斑狀不等粒結構，塊狀構造，主要由鉀長石(長條狀，自形程度較高，體積分數約為60%)、石英(半自形-自形粒狀，約25%)、斜長石(自形-半自形長條狀、粒狀，約10%)以及少量黑云母(約2%)和角閃石(約2%)組成，斑晶為鉀長石，粒徑最大可達1.5 cm (圖3a、3b、3c)。

花崗巖整體呈灰白色，中粗粒不等粒結構，塊狀構造，主要由斜長石(約45%)、石英(約20%)以及少量的角閃石(5%)和黑云母(5%)組成，其中斜長石呈半自形-自形長條狀、粒狀，絕大部分發生高嶺土化和絹云母化，殘留晶偶見聚片雙晶紋，石英呈它形粒狀，表面較為干凈(圖3d、3e、3f)。

角閃石巖整體呈深黑色，中粗粒結構，塊狀構造，主要由角閃石組成(約95%)，呈中粗粒短柱狀，局部顆粒可見簡單雙晶，部分顆粒解理發育較好處可見兩組清晰的斜交解理，解理夾角為56°，角閃石發生了一定程度的碳酸鹽化和磁鐵礦化；斜長石(約5%)呈半自形-自形長條狀、粒狀，幾乎全部發生絹云母化，偶有保存較好者還可見斜長石的雙晶紋(圖3g、3h、3i)。

圖3 圖古日格金礦床侵入巖手標本和鏡下特征Fig.3 Hand specimen photographs and photomicrographs of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposita、b、c—似斑狀花崗巖；d、e、f—花崗巖；g、h、i—角閃石巖；j、k、l—蝕變閃長巖；Bt—黑云母；Hb—角閃石；Qtz—石英；Pl—斜長石；Kfs—鉀長石a，b，c—porphyritic granite；d，e，f—granite；g,h,i—hornblendite；j，k，l—altered diorite；Bt—biotite；Hb—hornblende；Qtz—quartz；Pl—plagioclase；Kfs—K-feldspar

蝕變閃長巖整體呈黑色，中細粒結構，塊狀構造，主要由角閃石(約55%)、斜長石(約25%)、黑云母(約10%)以及少量石英(約5%)組成。其中斜長石呈半自形-自形長條狀、粒狀，幾乎全部發生絹云母化，殘留晶聚片雙晶紋依然保存。角閃石蝕變較強，幾乎全部蝕變為綠泥石，光性特征已不明顯，僅偶可見角閃石殘晶晶形(圖3j、3k、3l)。

3 測試與方法

巖石樣品的前期處理和薄片磨制工作由廊坊科大巖石礦物分選技術服務公司完成。主量元素分析在核工業北京地質研究院分析測試中心采用X 射線熒光光譜法(XRF，飛利浦PW2404)和化學分析法(CA)完成。其中CA僅用于測定樣品中FeO的含量，測定范圍>0.5%，分析誤差<10%；其他主量元素含量采用XRF法完成，對標樣(GSR-1和GSR-3)的測試結果顯示，元素的測定精度可達0.01%，分析誤差<5%。微量元素分析在核工業北京地質研究院分析測試中心，采用電感耦合等離子質譜法(ICP-MS,PerkinElmer,Elan DCR-e 型等離子體質譜分析儀)完成，詳細實驗測試過程可參見丁成武(2016)，對標樣(GSR-1和GSR-3)的測試結果顯示，微量元素含量大于10×10-6時相對誤差<5%，小于10×10-6時相對誤差<10%(Rudnicketal.,2004)。

鋯石挑選工作由廊坊科大巖石礦物分選技術服務公司完成。鋯石制靶和光學顯微鏡照相在北京地時科技有限公司進行，使用的陰極發光裝置為 Gatan 公司生產的 MiniCL，電子光學顯微系統為德國 LEO1450VP。根據鋯石的陰極發光、透射光和反射光照片為每個樣品選取25個環帶明顯、干凈、透明的點位。鋯石U-Pb定年測試分析在中國地質科學院礦產資源研究所LA-MC-ICP-MS實驗室完成，所用儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統。激光剝蝕所用斑束直徑為25 μm，頻率為10 Hz，能量密度約為2.5 J/cm2，以He為載氣。鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(Nasdalaetal.,2008)，測試過程中在每測定5～7個樣品點就測定兩次鋯石GJ1，并測量1次鋯石Plesovice，詳細實驗測試過程可參見侯可軍等(2009)。數據處理采用ICPMSDataCal程序(Liuetal.,2008)，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得(Ludwig,2003)。樣品分析過程中，對均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的測試精度(2σ)均為2%左右，對標準鋯石的定年精度和準確度在1%(2σ)左右。Plesovice標樣作為未知樣品的分析結果為336.0±1.1 Ma(n=10，2σ)，對應的年齡推薦值為337.13±0.37(2σ)(Slamaetal.,2008)，兩者在誤差范圍內完全一致。

4 結果與分析

4.1 鋯石U-Pb年代學

TG14-38似斑狀花崗巖樣品的鋯石晶型比較完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈短柱狀，長約130～210 μm，寬約60～100 μm，長寬比約2.5∶1～1.5∶1，陰極發光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環帶，而且在部分鋯石的核部包裹有淺色的繼承鋯石(圖4a)。TGY-07花崗巖樣品的鋯石比較完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，顏色較深，可能鉛含量比較高，呈短柱狀，長約70～200 μm，寬約40～90 μm，長寬比約3∶1～1.5∶1，陰極發光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環帶(圖4b)。TG-17角閃石巖樣品的鋯石較小，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈粒狀、短柱狀，長約50～200 μm，寬約40～100 μm，長寬比約3∶1～1∶1，陰極發光圖中具有典型的巖漿鋯石韻律環帶(圖4c)。TGY-18蝕變閃長巖樣品的鋯石自形良好，晶棱晶面清晰，呈長柱狀，多發生了斷裂，長約150～300 μm，寬約40～80 μm，長寬比約6∶1～2∶1，陰極發光圖中韻律環帶發育不明顯(圖4d)。

在所獲得的測試點數據中，為了減少繼承鉛、鉛丟失等對年齡的影響，把在207Pb/235U-206Pb/238U圖中諧和度低于90%的年齡數據進行了剔除，最后得到的測試數據見表1。

TG14-38似斑狀花崗巖樣品共有16個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為151.94×10-6～601.56×10-6，232Th含量為115.83×10-6～362.70×10-6，Th/U值為0.39～1.42，絕大多數介于0.39～0.76之間，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為430.6～260.3 Ma，絕大多數在269.3～260.3 Ma之間，去掉異常測點6的年齡值，其他15個測點的年齡結果十分一致，均分布于諧和線上，且呈群分布(圖5a)，其206Pb/238U加權平均年齡為264.5±1.4 Ma(n=15，MSWD=0.66)，代表了該組鋯石的結晶年齡(圖5b)。點6(430.6 Ma)的年齡值明顯偏大，其剝蝕位置位于鋯石的核部(圖4a)，可能代表了繼承核的形成時代。

圖4 圖古日格金礦床侵入巖典型鋯石陰極發光(CL)圖像和LA-ICP-MS測試位置Fig.4 Cathodoluminescence(CL)images and dating spots of zircons from the intrusive rocks in the Tugurige gold deposit

TGY-07花崗巖樣品共有22個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為81.63×10-6～1 785.38×10-6，232Th含量為60.20×10-6～782.33×10-6，Th/U值為0.29～0.87，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為281.5～247.4 Ma，絕大多數在281.5～276.1 Ma 之間，去掉3個異常測點(8、17、19)年齡值，其他19個測點的年齡結果十分一致，均分布于諧和線上，且呈群分布(圖5c)，其206Pb/238U 加權平均年齡為278.7±1.0 Ma(n=19，MSWD=0.34)，代表了該組鋯石的結晶年齡(圖5d)。點8(247.4 Ma)、點17(251.1 Ma)和點19(248.4 Ma)的年齡值明顯偏小，點17所處的鋯石的明暗程度以及形態與其他鋯石明顯不同(圖4b)，其中的鈾鉛含量也明顯偏低(表1)，可能是其他成因的鋯石，代表了后期的一些地質活動；點8的年齡偏差可能是由于鋯石太小(圖4b)而被激光打穿造成的；從透射光照片上可以看出點19所處的位置在存在大量微裂隙，這可能是造成其年齡偏差的原因。

TG-17角閃石巖樣品共有21個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為213.85×10-6～1 239.46×10-6，232Th含量為142.02×10-6～1 465.2×10-6，Th/U值為0.40～1.36，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為283.9～184.0 Ma，絕大多數年齡在283.9～277.5 Ma之間，去掉2個異常測點(9、18)年齡值，其他19個測試點的年齡結果十分一致，均分布于諧和線上(圖5e)，且呈群分布，其206Pb/238U 加權平均年齡為280.6±1.3 Ma(n=19，MSWD=0.39)，代表了該組鋯石的結晶年齡(圖5f)。點9(253.5 Ma)和點18(184 Ma)的年齡值明顯偏小，點18所處鋯石的明暗程度以及形態與其他鋯石明顯不同(圖4c)，可能具有不同的來源；點9的年齡偏差可能是由于點位太靠近鋯石邊部所造成的(圖4c)。

圖5 圖古日格金礦床侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和線圖和加權平均年齡圖Fig.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams and weighted histograms of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

TGY-18蝕變閃長巖樣品共有15個點的諧和度高于90%(表1)，鋯石的238U含量為212.31×10-6～998.02×10-6，232Th含量為134.54×10-6～1 349.13×10-6，Th /U值為0.63～1.35，獲得的206Pb/238U年齡值變化范圍為329.5～265.3 Ma，絕大多數年齡在293.5～280.1 Ma之間，去掉2個異常測點(12、15)年齡值，其他13個測試點的年齡結果十分一致，均分布于諧和線上(圖5g)，且呈群分布，其206Pb/238U 加權平均年齡為288.0±2.6 Ma(n=13，MSWD=1.7)，代表了該組鋯石的結晶年齡(圖5h)。該樣品的測試數據中有多個測試點的諧和度不足90%，這可能是因為該樣品的鋯石在巖石蝕變過程中發生了破碎，造成了鉛的丟失所引起的；點12(265.3 Ma)和點15(329.5 Ma)的年齡值明顯偏小和偏大，也可能是這種原因造成的。

表1 圖古日格金礦床侵入巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試結果Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

續表1 Continued Table 1

4.2 主量和微量元素地球化學特征

圖古日格二疊紀侵入巖的主微量元素結果見表2。

表2 圖古日格金礦床侵入巖主量元素(wB/%)和微量元素(wB/10-6)分析結果Table 2 Major elements (wB/%) and trace elements (wB/10-6) data of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑狀花崗巖的SiO2含量為67.38%～70.16%，K2O含量為3.49%～3.60%，Na2O含量為4.61%～4.98%，在硅堿圖(圖6)上落入石英二長巖和花崗巖的交界處，Al2O3含量為15.51% ～16.34%，K2O/Na2O為0.70～0.76，A/CNK 值為0.99～1.03，A/NK值為1.29～1.38，里特曼指數σ為2.42～2.89，顯示為鈣堿性；在A/NK-A/CNK圖解(圖7a)上落在準鋁質和過鋁質交界處；在K2O-SiO2圖解(圖7b)上落入高鉀鈣堿性區域。花崗巖的SiO2含量為65.05%，K2O 含量為3.16%，Na2O含量為5.68%，在硅堿圖(圖6)上落入石英二長巖的區域，Al2O3含量為18.22%，K2O/Na2O為0.56，A/CNK 值為1，A/NK值為1.43，里特曼指數σ為3.54，顯示為弱堿性；在A/NK-A/CNK圖解(圖7a)上落在準鋁質和過鋁質交界處；在K2O-SiO2圖解(圖7b)上落入高鉀鈣堿性區域。角閃石巖的SiO2含量為38.06%～42.48%，K2O含量為0.90%～1.05%，Na2O含量為1.91%～2.14%，Al2O3含量為12.63%～13.74%，K2O/Na2O為0.47～0.51。蝕變閃長巖由于經歷了強烈的蝕變作用，其主量元素含量變化較大。

圖6 圖古日格金礦床侵入巖 (Na2O+K2O)-SiO2分類圖(據Middlemost,1994)Fig.6 (Na2O+K2O)-SiO2 diagram of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit (after Middlemost,1994)

圖7 圖古日格金礦床侵入巖A/NK-A/CNK圖解(a，據Rollinson,1993)和K2O-SiO2圖解(b，據Rollinson,1993；Middlemost,1994)Fig.7 A/NK-A/CNK (a,after Rollinson,1993) and K2O-SiO2 (b,after Rollinson,1993;Middlemost,1994) diagrams for the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑狀花崗巖的REE總量為47.80×10-6～102.40×10-6，LREE/HREE=18.07～19.59，(La/Yb)N=29.98～35.53，δEu=0.78～1.06，δCe=0.92，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常。花崗巖的REE總量為48.96×10-6，LREE/HREE為17.75，(La/Yb)N為33.23，δEu為1.51，δCe為0.89，Eu正異常，Ce弱-無異常。角閃石巖的REE總量為82.46×10-6～94.92×10-6，LREE/HREE=3.34～4.33，(La/Yb)N=2.19～3.52，δEu=0.93～1.02，δCe=0.98～1.03，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常。蝕變閃長巖的REE總量為93.29×10-6～173.1×10-6，LREE/HREE=5.04～8.42，(La/Yb)N=4.79～9.58，δEu=0.92～1.23，δCe=0.95～0.99，Eu弱-無異常，Ce弱-無異常。

似斑狀花崗巖和花崗巖的稀土元素特征比較一致(表2、圖8a)，球粒隕石標準化配分曲線都為右傾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值較大，輕稀土元素富集，重稀土元素相對虧損，輕重稀土元素表現出了一定的分餾特征；不同的是，花崗巖表現出了明顯的銪正異常，而似斑狀花崗巖則表現出輕微的銪負異常，這可能是由于花崗巖中斜長石含量較高，銪伴隨斜長石進入花崗巖而造成的。角閃石巖和蝕變閃長巖的稀土元素特征具有一定的一致性(表2、圖8a)，球粒隕石標準化配分曲線為緩右傾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值較小，輕稀土元素富集，輕重稀土元素分餾不明顯，Ce和Eu基本無異常。不同的是，角閃石巖的稀土元素配分曲線表現出了一些上凸特征，富集中稀土元素，這可能是由于角閃石在巖漿體系中對中稀土元素的分配系數較高造成的。

似斑狀花崗巖和花崗巖的微量元素特征比較一致，在微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖8b)上可以看出，它們的曲線基本平行(重合)且斜率較大。K、Rb、Ba、Sr、Th、U、Pb相對原始地幔強烈富集，Dy、Ho、Er、Y、Yb、Lu等相對原始地幔表現出虧損的特征；此外Th、Ce、Nb、Ta、P、Ti具有負異常，Pb、K、U、Sr表現出了正異常。角閃石巖和蝕變閃長巖的微量元素特征比較一致，在微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖8b)上可以看出，它們的曲線基本平行(重合)且較為平緩，微量元素特別是K、Rb、Ba、Sr和Pb都相對原始地幔表現出富集的特征，Th、Nb、Ta、Ti具有負異常，Ba、K、Pb和Sr具有正異常，除此之外角閃石巖還表現出了明顯的P負異常。

圖8 圖古日格金礦床侵入巖稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖(a，標準值據Pearce et al.,1984)和原始地幔標準化微量元素蛛網圖(b，標準值據Sun and McDonough,1989)Fig.8 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a,normalized values after Pearce et al.,1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b,normalized values after Sun and McDonough,1989) of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

5 討論

5.1 侵入巖組合特征

TG14-38似斑狀花崗巖樣品的鋯石U-Pb年代學顯示，其鋯石的結晶年齡為264.5±1.4 Ma。鋯石的形態、陰極發光圖中的韻律環帶、鋯石中的Th/U值(均>0.3)等參數及Th、U含量之間具有的良好的正相關關系(表1)，表明它們屬于巖漿成因鋯石，所以其結晶年齡代表了巖體的侵位年齡(卜濤等，2019；張超等，2019；王建龍等，2020)。同理，花崗巖、角閃石巖和蝕變閃長巖的鋯石結晶年齡也可以代表它們的成巖年齡，所以圖古日格金礦床內的似斑狀花崗巖的成巖年齡為264.5±1.4 Ma，花崗巖的成巖年齡為278.7±1.0 Ma，角閃石巖的成巖年齡為280.6±1.3 Ma，蝕變閃長巖的成巖年齡為288.0±2.6 Ma，均屬于二疊紀。本文獲得的似斑狀花崗巖的年齡與前人獲得的年齡(275.8± 1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)具有一定的差異，可能指示似斑狀花崗巖的活動時間較長或者具有多期活動的特點。

研究表明，巖漿結晶過程中隨著結晶溫度與壓力的升高，鈣質角閃石的SiO2含量降低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量增加(王鍵等,2016)。通常在總壓力為5×108Pa 時，斜長石、單斜輝石、角閃石依次結晶的水壓力為3×108Pa，當水壓接近總壓力(>4.5×108Pa)時，角閃石就會優先結晶析出(Eggleleretal.,1972)。圖古日格地區的角閃石巖一般不連續的產出在蝕變閃長巖中，角閃石巖和蝕變閃長巖的形成年齡較為相近，兩者的微量元素和稀土元素標準化曲線都基本平行(重合)，具有同源的特征(表2、圖8)。角閃石巖中的角閃石屬于鈣質角閃石，角閃石中SiO2含量較低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量較高(王鍵等，2016)，指示較高的結晶溫度與壓力。此外，前人的研究結果表明，圖古日格金礦床的角閃石巖和蝕變閃長巖都是富水巖漿演化形成的(王鍵等，2016；Dingetal.,2016a)，因此圖古日格地區的角閃石巖可能是在蝕變閃長巖結晶過程中，由于物質成分(含有大量水分的基性巖漿)和結晶條件(封閉穩定的高水壓條件)非常適合角閃石的結晶析出，發生了角閃石的堆晶作用而形成的巖漿巖。花崗巖和似斑狀花崗巖的形成年齡相近，花崗巖位于似斑狀花崗的邊部和深部，并且兩者具有非常相似的主量元素、微量元素和稀土元素特征(圖8)，具有同源的特征，不同的是似斑狀花崗更加偏酸性，巖體結晶時間較晚，且含有鉀長石和石英斑晶，顯示這兩種巖石可能是同源巖漿不斷演化的產物。

似斑狀花崗巖和花崗巖的SiO2含量為65.10%～70.20%，屬于酸性巖；蝕變閃長巖雖然經受了蝕變，但是在顯微鏡下能夠鑒定出其原巖主要由角閃石、斜長石和少量的黑云母組成，同時從前文的討論可知，蝕變閃長巖和角閃石巖是富水的基性巖漿演化形成的，所以圖古日格金礦床的侵入巖的SiO2含量表現出不連續性，存在明顯的成分間斷，構成基性和酸性兩個端員。兩個端員在空間上緊密伴生，年代學特征表明兩者的形成時代相近，構成雙峰式侵入巖組合。除了圖古日格地區外，早二疊世雙峰式火山巖或侵入巖在整個興蒙造山帶內也分布廣泛，如在西部滿都拉、中部林西和東部大石寨等地區的大石寨組(290～270 Ma)火山巖就具有雙峰式特征(鮑慶中等，2006；趙樂強等，2017；吳志強等，2020)。西烏旗罕烏拉地區發育的伊和紹榮復式巖體由輝長巖、輝石閃長巖、堿長花崗巖組成，顯示出雙峰式巖漿巖的特征(張曉飛等，2018)。雙峰式侵入巖通常被認為是巖石圈變薄導致地幔和地殼同時發生了部分熔融，由于地殼伸展，兩種熔體來不及混合就快速上升至淺部所形成的(鄧晉福等，2007，2015；徐備等，2014；邵濟安等，2014；Xuetal.,2015)。所以興蒙造山帶內的雙峰式侵入巖，說明其在二疊紀處于伸展的構造背景。

5.2 成巖與成礦事件的耦合

圖古日格金礦床的成礦年齡還存在較大的爭議，前人獲得其黃鐵礦Re-Os同位素年齡為268 ± 15 Ma(Dingetal.,2016a)，絹云母Ar-Ar年齡為258.9 ± 1.6 Ma(丁成武，2016)，輝鉬礦Re-Os 年齡為305.6±4.5 Ma(張鋒等，2016)。本文獲得的似斑狀花崗巖的年齡(264.5±1.4 Ma)與前人獲得的年齡(275.8±1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)比較相近，可能指示似斑狀花崗巖的活動時間為275.8～264.5 Ma。由于圖古日格金礦床的礦體通常呈脈狀產出于似斑狀花崗巖中，礦床的成礦時代應不早于巖體的成巖年齡，即成礦年齡不會大于276 Ma，所以前人獲得的輝鉬礦Re-Os年齡(305.6±4.5 Ma)可能不能用來代表圖古日格金礦床的成礦時代，而黃鐵礦Re-Os和絹云母Ar-Ar同位素年齡的可信程度較高，因此本文支持圖古日格金礦床的成礦年齡為268～259 Ma。

近年來，在中亞造山帶內發現了多個二疊紀大型金礦床，這些大型金礦床的發育使得興蒙造山帶乃至整個中亞造山帶成為了一個重要的金成礦帶(Bergeretal.,1994；Goldfarbetal.,2001；Yakubchuketal.,2002；Maoetal.,2004；Abzalov,2007)，顯示了良好的找礦前景，同時也暗示該帶內存在二疊紀金成礦事件。前人研究表明，中亞造山帶上的二疊紀金礦床，盡管產出位置和賦存形式存在明顯的差異(Kempeetal.,2001；卿敏等，2012；Dingetal.,2016b)，但均與海西晚期花崗巖類的侵入活動以及伴隨的熱液活動存在明顯的成因聯系(李俊健等,2010；路彥明等，2012；Wangetal.,2014)，即使產于沉積巖中，也被認作是巖漿熱液活動遠端的產物(Morellietal.,2007；Abzalov,2007)。

圖古日格金礦床礦體的產出位置與似斑狀花崗巖存在密切的空間關系，均產出在似斑狀花崗巖中或附近(圖2)。似斑狀花崗巖的成巖年齡(276～265 Ma)與礦床的成礦年齡(268～259 Ma)相吻合。此外，同位素研究結果表明，圖古日格金礦床礦石中的Pb和S元素主要來自礦區內的二疊紀侵入巖(丁成武，2016)。流體包裹體研究結果表明，該礦床成礦流體的δDH2O值為-108.8‰～-87.4‰，δ18OH2O值為1.1‰～6.9‰，指示其成礦流體主要為巖漿水(丁成武，2016)。因此，圖古日格金礦的礦體與礦區內的似斑狀花崗巖具有緊密的時空關系，暗示它們之間可能存在密切的成因聯系，也指示圖古日格金礦床是中亞造山帶二疊紀金成礦事件的產物。

5.3 成巖成礦背景探討

圖古日格金礦床的二疊紀侵入巖表現出了一些俯沖帶侵入巖的地球化學特征，它們都屬于高鉀鈣堿性巖系列，在花崗巖Rb-(Y+Nb)構造環境辨別圖解(圖9a，Pearceetal.，1984；Forsteretal.,1997)中，圖古日格金礦花崗質巖石都投影于火山弧區域內。在玄武巖Th/Yb-Ta/Yb構造環境辨別圖解(圖9b，Forsteretal.,1997)中，蝕變閃長巖投影于活動大陸邊緣和大洋島弧區域。微量元素測試結果顯示，圖古日格二疊紀侵入巖都表現出了高場強元素和大離子親石元素的解耦(圖8b)，富集大離子親石元素，而虧損高場強元素。高場強元素和大離子親石元素都是不相容元素，通常地球化學特征比較相似，但是在流體中則會強烈富集大離子親石元素，虧損高場強元素，所以一般認為它們的解耦與流體的參與有關，能夠用來指示俯沖洋殼的脫水作用產生的流體的參與。

圖9 圖古日格金礦床花崗巖類(a,據Pearce et al.，1984;Forster et al.,1997)和玄武巖類(b,據Pearce,2008)大地構造判別圖解Fig.9 Discrimination diagrams showing the intrusive source and tectonic setting for granites (a,after Pearce et al.,1984;Forster et al.,1997) and basalts (b,after Pearce,2008) from the Tugurige gold deposit

對于具有俯沖帶地球化學特征的侵入巖的成因，目前有兩種解釋：一種認為它們直接形成于俯沖背景下；另一種認為巖體的這些地球化學特征反映的不是其構造環境，而是僅僅反映了巖石的巖漿源區(鄧晉福等，2015)，即前期的俯沖作用改造了侵入巖的源區，使源區帶有了俯沖帶的地球化學特征，這樣的源區在碰撞后伸展環境中發生部分熔融，從而形成帶有俯沖帶地球化學特征的侵入巖。前人研究也顯示，盡管高鉀鈣堿性巖石在俯沖環境下可以形成，但產出于后碰撞環境中的也很普遍(Roberts and Clemens,1993；Liegeoisetal.,1998；Barbarin,1999)，而且產出于碰撞后伸展環境中的巖漿巖有時可以繼承早期俯沖帶成因巖石的微量元素地球化學特征(Liegeoisetal.,1998；Coulonetal.,2002；Avanzinellietal.,2008；El-Bialy,2010)。

侵入巖的組合特征可以反映其產出的構造環境，雙峰式侵入巖組合所指示的伸展構造背景主要包括大陸裂谷帶、大陸減薄區和碰撞后伸展環境(Hochateedteretal.,1990；王焰等，2000；鄧晉福等，2007)。圖古日格地區的侵入巖屬于雙峰式侵入巖，同時又具有俯沖帶侵入巖的地球化學特征，所以其形成環境可能為碰撞后伸展環境。巖石地球化學數據顯示，圖古日格花崗質侵入巖都屬于高鉀鈣堿性巖系列(圖7b)，而且在Na2O-K2O圖解(圖10a)上落入I型花崗巖的區域，在花崗質巖石R2-R1環境判別圖解(圖10b)上落入造山晚期區域；圖古日格地區的二疊紀侵入巖基本沒有經受擠壓變形；礦體都是一些寬厚的石英脈，這些都指示圖古日格地區二疊紀侵入巖的形成環境可能為造山后伸展環境。

圖10 圖古日格金礦二疊紀花崗質巖石Na2O-K2O圖解(a,據Collins et al.,1982)和R2-R1圖解(b,據Batchelor and Bowden,1985) Fig.10 Na2O-K2O (a,after Collins et al.,1982) and R2-R1 (b,after Batchelor and Bowden,1985) diagrams for the granitic rocks from the Tugurige gold deposit

同時，圖古日格地區的二疊紀侵入巖還帶有一些其他構造背景侵入巖的地球化學特征，如這些侵入巖中的鋁和鉀含量偏高，屬于鉀質侵入巖，而且在A/NK-A/CNK圖解中，樣品落在準鋁質和過鋁質交界處(圖7a)。高鉀和高鋁一般是碰撞環境下侵入巖的地球化學特征(鄧晉福等，2007)。此外，區域范圍內較老的二疊紀侵入巖，如溫多日哈日(283 Ma)巖體，形成于后造山的環境中(圖10b)，但是具有一些同碰撞花崗巖的地球化學特征(李曉敏，2019)；區域內較年輕的巖體，如北七哥陶巖體(260 Ma)和阿格如巖體(260 Ma)則形成于后碰撞抬升的環境中(圖10b，羅紅玲等，2010)，這些巖體的形成時代和地球化學特征，可能指示興蒙造山帶在早二疊世剛剛結束碰撞，正處于由碰撞環境向碰撞后伸展環境轉變的構造演化階段。

綜上所述，圖古日格金礦及礦區內的二疊紀雙峰式侵入巖形成于碰撞后伸展環境，俯沖帶侵入巖的地球化學特征反映了這些侵入巖的巖漿源區可能受到了俯沖作用的影響。因此，興蒙造山帶在二疊紀所處的構造環境是碰撞后伸展環境，支持古亞洲洋在本區閉合時間為晚泥盆世末-早石炭世末的觀點。

6 結論

(1) 圖古日格金礦床內的似斑狀花崗巖的成巖年齡為264.5±1.4 Ma，花崗巖的成巖年齡為278.7±1.0 Ma，角閃石巖的成巖年齡為280.6±1.3 Ma，蝕變閃長巖的成巖年齡為288.0±2.6 Ma，均是二疊紀巖漿活動的產物。

(2) 圖古日格金礦床的侵入巖的SiO2含量表現出不連續性，存在明顯的成分間斷，角閃石和蝕變閃長巖具有同源的特征，花崗巖和似斑狀花崗巖具有同源的特征，構成基性和酸性兩個端員，因此圖古日格金礦床內的二疊紀侵入巖為一套雙峰式侵入巖。

(3) 圖古日格金礦中的礦體與礦區內的似斑狀花崗巖具有緊密的時空關系，暗示它們之間可能存在密切的成因聯系，也指示圖古日格金礦床是中亞造山帶二疊紀金成礦事件的產物。

(4) 圖古日格金礦床的二疊紀侵入巖具有一些俯沖帶侵入巖的地球化學特征，但是這些特征只是反映了巖石的巖漿源區受到了俯沖作用的影響，不足以制約其構造背景。圖古日格金礦及礦區內二疊紀侵入巖形成的構造背景是碰撞后伸展環境。

致謝野外工作得到了核工業二零八大隊圖古日格金礦邵國鈺、趙宇川等地質同行的大力支持和幫助；鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡測試和數據處理過程中得到了中國地質科學院礦產資源研究所MC-ICP-MS實驗室侯可軍老師的幫助；主微量測試過程中得到了核工業地質分析測試研究中心劉牧老師的幫助；論文修改過程中編輯和匿名審稿專家提出了寶貴意見，在此一并感謝!