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大興安嶺地區(qū)巖漿成礦作用

大興安嶺是古代亞洲海和西部泰平海構(gòu)造區(qū)的重疊地帶。古生代鈣堿性花崗巖類和火山巖發(fā)育;中生代巖漿活動強烈,早期以鈣堿性花崗巖類侵入活動為主,中晚期以弱堿性火山巖噴發(fā)為主。大興安嶺成巖作用和成礦作用受到濱西太平洋構(gòu)造活動的控制,其成礦作用集中于中生代中晚期,并與成巖作用(巖漿活動)關(guān)系極為密切。大興安嶺礦產(chǎn)資源豐富,目前已發(fā)現(xiàn)近30處大、中型熱液金屬礦床。該地區(qū)有望成為我國礦產(chǎn)資源的戰(zhàn)略接替基地(圖1)。大興安嶺地區(qū)由于中生代巖漿活動主要集中于晚侏羅世—早白堊世,加之以前火山巖和多金屬礦床方面的同位素年代學資料比較有限,故前人普遍強調(diào)侏羅世—早白堊世巖漿活動在多金屬礦床的成礦作用中的重要性,認為大興安嶺中生代成礦作用是晚侏羅世—早白堊世時期,顯然忽略了早侏羅世晚期—中侏羅世時期巖漿活動及其成礦作用。筆者通過精確測年方法所獲得的孟恩陶勒蓋銀鉛鋅礦的熱液蝕變階段的白云母Ar-Ar坪年齡為(179.0±1.5)Ma,Ar-Ar等時線年齡為(182.3±3.8)Ma(MSWD=1.4312、39Ar/36Ar的初始值為262±28),這組年齡為大興安嶺中南段有色、貴金屬礦床最老的年齡數(shù)據(jù),它比該地區(qū)中生代火山巖最老年齡還要早16Ma,顯然在傳統(tǒng)上所謂的大興安嶺成巖成礦作用(晚侏羅世—早白堊世)之前,于早侏羅世晚期—中侏羅世還存在著另一期成巖成礦作用。因此,筆者認為大興安嶺中生代應存在兩期成巖成礦作用。本文以礦床學和成礦主巖巖石學研究為基礎,對大興安嶺早、中侏羅世和晚侏羅世-早白堊世兩期成礦作用的劃分、意義和成因等問題進行了探討。1熱液金屬礦床的圍巖時代近10年來,廣大學者對大興安嶺地區(qū)熱液金屬礦床進行了比較深入的研究,在成礦時代方面,獲得了大量新資料(表1)。從表1可見,大興安嶺地區(qū)熱液金屬礦床形成于中生代中晚期,即早侏羅世晚期—早白堊世(183.3~120Ma),明顯地可劃分為兩個成礦作用時期,即早侏羅世晚期—中侏羅世(183.3~161.75Ma)和晚侏羅世—早白堊世(149~120Ma)。普遍認為,礦化同期或略晚于引起礦化的花崗質(zhì)小巖體形成,因此,表1中年齡值近似于礦化年齡。實際上早、晚兩期熱液金屬礦床的圍巖時代也具有明顯的差別。早期熱液金屬礦床的圍巖多為前晚侏羅世地層或花崗巖,如扁扁山斑巖銅礦、大井銀鉛鋅銅礦、白音諾鉛鋅礦等礦床的圍巖為二疊紀地層,孟恩陶勒蓋銀鉛鋅礦的圍巖為海西期花崗巖、烏奴格吐山銅鉬礦的圍巖為印支期花崗巖。而晚期熱液金屬礦床的圍巖多為晚侏羅世—早白堊世火山巖。早期成礦以Cu為主,Ag、Pb、Zn次之;典型礦床有烏奴格吐山銅鉬礦床、臺布呆銅礦、大井銀鉛鋅銅礦、布敦化銅礦、鬧牛山銅礦、蓮花山銅礦。晚期成礦以Sn為主,還有W、Fe、Nb、Y、Ta、Be、Ag、Pb、Zn、Au等;典型礦床有毛登錫銅礦、敖腦達巴銀錫銅礦、黃崗錫鐵礦床。Cu一般來源較深,屬于幔源系列,而Sn來源較淺,屬于殼源系列??梢娫缙诤屯砥诔傻V系列比較大的差別。在Sr87/Sr86-t圖解(其中Sr87/Sr86為初始值,分析樣品為礦床的含礦巖,如額仁陶勒蓋銀礦、巴爾哲稀土礦、浩布高鉛鋅礦、敖腦達巴銀錫銅礦、蓮花山銅礦、鬧牛山銅礦、布敦化銅礦、大井銀鉛鋅銅礦、白音諾爾鉛鋅礦、孟恩陶勒蓋銀鉛鋅礦、烏奴格吐山銅鉬礦的含礦巖分別為流紋斑巖、堿性花崗巖、正長花崗巖、花崗斑巖、斜長花崗斑巖、閃長玢巖、花崗斑巖、英安斑巖、花崗閃長斑巖、黑云母花崗巖、花崗閃長斑巖)(圖2)中,早期熱液金屬礦床的投點位于幔源區(qū)與殼?;旌蠀^(qū)的過渡部位,而晚期雖落入殼?;旌蠀^(qū),但更接近于殼源區(qū)。大興安嶺地區(qū)熱液金屬礦床從同位素年齡、成礦系列和成礦物質(zhì)來源等方面可劃分為兩期:早期成礦作用發(fā)生于早侏羅世晚期-中侏羅世,以成Cu為主要特征,礦質(zhì)來源較深;晚期成礦作用發(fā)生于晚侏羅世—早白堊世,以成Sn為主要特征,礦質(zhì)來源較淺。2成礦主巖特征大興安嶺熱液礦床早期成礦主巖(引起礦化的巖石)以鈣堿系列(表2、圖3)中酸性淺成侵入巖為主,主要包括花崗閃長斑巖、花崗斑巖、二次花崗斑巖和閃長玢巖等。而晚期以鈣堿系列酸性淺成侵入巖為主,主要包括流紋斑巖、花崗斑巖、石英二長斑巖、正長花崗巖和堿性花崗巖等。早期成礦主巖以富Na2O,晚期以富K2O為特征(表2)。早期成礦主巖中普遍含有角閃石,黑云母較富鎂而貧鐵,斜長石牌號較高(An=18~33);晚期成礦主巖一般不含角閃石,黑云母貧鎂和鈦而富鐵,斜長石牌號較低(An=2.9~11.2)。在ACF圖上(圖4),早期礦床成礦主巖的投點多位于Pl-Bi線之下,而晚期礦床成礦主巖則全部位于Pl-Bi線之上。這表明早期礦床的成礦主巖以I型花崗巖類為主,而晚期礦床的成礦主巖為S型花崗巖類。3成礦主巖的形成環(huán)境兩期礦床成礦主巖的投點在R1-R2圖解(圖5)中也位于兩個明顯不同的區(qū)域。早期主要位于板塊碰撞前至同碰撞環(huán)境,而晚期主要位于造山晚期至非造山環(huán)境。大興安嶺及鄰區(qū)在三疊紀形成了與造山作用有關(guān)的花崗巖類;中侏羅世遼西的土城子組、大興安嶺南段的新民組、中段的付家洼子組和北段的南平組等磨拉石建造為該階段造山環(huán)境的典型產(chǎn)物。在SiO2-lg[Ca/(K2O+Na2O)]圖解中,早期成礦主巖投影在擠壓型范圍(圖6),這與三疊紀形成于造山環(huán)境的花崗巖和中侏羅世磨拉石建造所表明的該時期為造山環(huán)境是一致的。而晚期成礦主巖則形成于伸展構(gòu)造環(huán)境。在早白堊世梅勒圖(北部為伊列克得)期,中基性巖脈非常發(fā)育,可能暗示這一構(gòu)造環(huán)境達到了頂峰。由于造山作用使得該地區(qū)地殼增厚,并在造山作用中晚期(早侏羅世末期—中侏羅世)在增厚的地殼下部,即殼幔結(jié)合部位,巖石(原巖為巖漿巖)發(fā)生了部分熔融,導致早期成巖成礦作用的發(fā)生。由于該階段地殼較厚,并總體處于擠壓環(huán)境,故巖漿活動以侵入作用為主。由于花崗質(zhì)巖漿的分離,殘留的榴輝巖等巖石比重較大,導致巖石圈拆離。巖石圈拆離以后,由于來自深部的玄武質(zhì)巖漿的底侵致使拆離面附近的巖石(可能以形成于古亞洲洋構(gòu)造環(huán)境的沉積巖為主)重熔,導致晚期成巖成礦作用的發(fā)生。綜上可見,大興安嶺地區(qū)存在兩期成巖成礦作用:早期形成于(185~160)Ma,晚期形成于(150~120)Ma。早期成礦物質(zhì)來源較深,成礦主巖以I型花崗巖類為主,形成于擠壓造山環(huán)境;晚期成礦物質(zhì)來源較淺,成礦主巖則以S型花崗巖類為主,形成于伸展環(huán)境。大興安嶺地區(qū)中生代兩期熱液金屬礦床成礦物質(zhì)的來源深度、成礦系列與成礦主巖類型及源區(qū)特征具有較強的對應關(guān)系。值得注意的是大興安嶺地區(qū)缺失早侏羅世地層,中侏羅世僅見一些火山巖碎屑巖,大興安嶺火山巖形成于晚侏羅世—早白堊世,而大興安嶺兩期成礦的間隔期(160~150)Ma恰跨越中侏羅世與晚侏羅世的界限,而大興安嶺及其毗鄰地區(qū)中

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