第40卷 第5期: 708-724
www.cagsbulletin.com
地 球 学 报 Acta Geoscientica Sinica
Sep. 2019
Vol.40No.5: 708-724
河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及
成矿岩体地球化学特征
张莉莉1, 2), 江思宏1)*, 李红梅3), 吴 迪4), 康 欢1)
1)中国地质科学院矿产资源研究所, 自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室, 北京 100037; 2)北京大学造山带与地壳演化重点实验室, 北京 100871; 3)湖北省地质调查院, 湖北武汉 430034;
4)武警黄金第一支队, 黑龙江牡丹江 157000
摘 要: 撒岱沟门钼矿床是位于华北克拉通北缘的一个大型斑岩型钼矿床。前人获得的成矿岩体的年龄与成矿年龄差别较大, 为此本研究对矿区内不同特征的花岗岩开展了锆石U-Pb测年和与辉钼矿伴生的白云母
40
Ar/39Ar测年, 并对这些岩石开展了岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学测试, 以及成矿岩体磷灰石
EPMA主量元素成分测试, 旨在进一步厘定成矿岩体, 以便加深对成岩成矿演化过程的认识。结果表明: 撒岱沟门钼矿白云母40Ar/39Ar坪年龄为(237±2) Ma, 与赋矿白色黑云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄(240±1) Ma和前人获得的辉钼矿Re-Os年龄在误差范围内一致, 成岩成矿作用发生在中三叠世, 而赋矿的另外一种岩体, 即红色黑云母二长花岗岩的年龄为(248±1) Ma, 说明其是成矿前的侵入体。赋矿红色和白色黑云母二长花岗岩均为高硅、富碱、富钾的I型花岗岩, 属于准铝质到弱过铝质、高钾钙碱性至钾玄岩系列, 并在Sr-Nd-Hf同位素组成上显示同源特征, 表明其主要来源于古元古代壳源物质的部分熔融, 与华北克拉通2.3~1.9 Ga的构造演化密切相关。成矿岩体中的岩浆磷灰石具高F、低Cl特征, 反映F在撒岱沟门钼矿的形成过程中扮演了重要角色。
关键词: 锆石U-Pb LA-ICP-MS测年; 40Ar/39Ar测年; Sr-Nd-Hf同位素; 磷灰石主量元素; 撒岱沟门钼矿床 中图分类号: P597.2; P595 文献标志码: A doi: 10.3975/cagsb.2019.010301
Metallogenic and Petrogenic Geochronology and Geochemical Features of the Ore-related Granite in the Sadaigoumen Mo Deposit,
Fengning, Hebei Province
ZHANG Li-li1, 2), JIANG Si-hong1)*, LI Hong-mei3), WU Di4), KANG Huan1)
1) MNR Key Laboratory of Metallogeney and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources,
Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037;
2) Key Laboratory of Orogen and Crust Evolution, Peking University, Beijing 100871;
3) Hubei Geological Survey, Wuhan, Hubei 430034;
4) No. 1 Gold Geological Party of Armed Police Force, Mudanjiang, Heilongjiang 157000
Abstract: The large-sized Sadaigoumen porphyry Mo deposit is located on the north margin of the North China Craton. Previous studies show that there is a big gap between the age of ore-related granite and ore-forming ages, which is inconsistent with the current consensus that a porphyry deposit is formed in a short duration. In order to solve this problem, the authors carried out U-Pb dating of the zircons from different granites in the ore district and
40
Ar/39Ar dating of the muscovite from the molybdenite-bearing quartz vein. In addition, the study of the whole
rock geochemistry and Sr-Nd-Hf isotopes of the granites and analysis of the major elements for the apatite from the ore-related granite were conducted in this paper. The results show that the muscovite yielded an 40Ar/39Ar
本文由中国地质科学院基本科研业务费项目(编号: YYWF201715)资助。
收稿日期: 2018-11-06; 改回日期: 2018-12-20; 网络首发日期: 2019-01-07。责任编辑: 闫立娟。
第一作者简介: 张莉莉, 女, 1987年生。博士。主要从事岩浆活动与金属成矿作用研究。E-mail: zhanglili331@163.com。
*通讯作者: 江思宏, 男, 1968年生。博士, 研究员, 博士生导师。主要从事金属矿床成矿规律研究。E-mail: jiangsihong1@163.com。
第五期
张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征 709
plateau age of (237±2) Ma, which is consistent with the zircon U-Pb weighted mean age of (240±1) Ma for the white biotite monzogranite. These data are also coeval, within error, with the molybdenite Re-Os age (ca. 237 Ma) in this deposit obtained by previous research. This shows that the white biotite monzogranite is an ore-related granite, while the red biotite monzogranite with the zircon U-Pb age of (248±1) Ma is a pre-mineralisation intrusion. Geochemically, both the white and red biotite monzogranites belong to the metaluminous to slightly peraluminous high-K calc-alkaline to shoshonite I-type granitoids with high SiO2, alkline and K2O content. Sr-Nd-Hf isotope data demonstrate that these granites were formed by partial melting of the pre-existing Paleoproterozoic crust, which was intimately related to the evolution of the North China Craton during ca. 2.5~1.9 Ga. Apatite from the ore-related white monzogranite is characterized by high F and low Cl content, which is indicative of a high F parental magma of the deposit, and this feature possibly played a significant role in the Mo mineralisation at Sadaigoumen.
Key words: Zircon U-Pb ages; 40Ar/39Ar age; Sr-Nd-Hf isotopes; major elements of apatite; Sadaigoumen Mo deposit
斑岩型矿床的成矿时限问题一直颇受关注但观点却莫衷一是, 基于不同的研究角度, 主要观点有两个方面, 一是根据围岩蚀变和金属沉淀过程判断, 成矿时间跨度仅~0.6 Ma(Cathles and Shannon, 2007; Mercer et al., 2015)。另一方面, 从岩浆房冷却速度和岩浆热液体系的热扩散角度来看, 成矿可持续~0.1 Ma至若干个百万年(Harris et al., 2004; Weis et al., 2012)。而最新研究表明, 通过对成矿岩体锆石高精度U-Pb CA-ID-TIMS分析, 斑岩型矿床的成矿时间应不超过0.1 Ma(Buret et al., 2016)。上述研究均显示斑岩型矿床成岩成矿过程在时间尺度上具有高度的一致性。
撒岱沟门钼矿床是迄今为止河北省规模最大钼矿, 钼储量18.7万t, 平均品位0.076%, 属大型斑岩型钼矿床(代军治等, 2007)。该矿床自发现以来, 已开展过多方面的研究工作, 包括矿床地质特征、成岩成矿年代、成矿岩体地球化学和流体演化特征等(代军治等, 2007; 骆文娟等, 2010; 沈光银等, 2011; 魏然等, 2013; Jiang et al., 2014; 吴迪等, 2018)。其中, 成岩成矿年代学方面, 矿区内赋矿的“红色花岗岩”一直被认为是经历了钾化的成矿岩体, 与钼矿化密切相关, 并获得锆石U-Pb年龄257~248 Ma(魏然等, 2013)。然而该年龄与我们曾在
Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究和磷灰石主量成分分析, 以期加深对成岩成矿演化过程的认识。
1 成矿地质背景与矿床地质特征
以尚义—平泉—隆化断裂和紫荆关断裂为界, 华北克拉通北缘可分为内蒙地轴、燕辽沉降带和山西隆起(图1a)。内蒙地轴内广泛分布太古宙的高级变质岩、元古代和中生代侵入体。
撒岱沟门钼矿位于内蒙地轴的南部, 并紧靠燕辽沉降带的北侧(图1a)。区域附近出露的最古老岩石是太古宙混合岩和片麻岩。在尚义—平泉—隆化断裂的南侧主要出露新元古界白云岩、页岩和砂岩。侏罗系火山-沉积岩仅在本区西北和东南部的小型陆相盆地内产出(Jiang et al., 2014)。
撒岱沟门钼矿位于丰宁县境内, 矿区地理坐标为:
北纬
41°15′21″N—41°15′58″和东经
116°35′04″—116°35′56″(图1b)。矿区北部出露古元古代灰白色似斑状黑云母花岗闪长岩, 并被后期的三叠纪黑云母二长花岗岩侵入。据野外观察, 该三叠纪黑云母二长花岗岩, 中粗粒结构, 块状构造, 主要矿物为钾长石、斜长石、石英和黑云母, 按颜色可分为红色和白色, 两者之间呈渐变过渡(图2a, b, c)。矿区内还产出东西走向的二长花岗斑岩脉和
撒岱沟门钼矿床报道的辉钼矿Re-Os年龄 近南北走向的石英正长斑岩脉和闪长玢岩脉(图
1b)。 (237±2) Ma(Jiang et al., 2014)相差甚远, 逾10 Ma的成岩成矿时间跨度与斑岩型矿床成岩成矿时间上的统一性相悖。故笔者认为有必要重新对撒岱沟门钼矿床的成矿岩体开展深入研究, 为进一步厘定成矿岩体, 从而总结成矿岩体特征, 探讨岩体成因和成岩成矿演化过程奠定良好基础。
鉴于前述, 本研究对矿区内赋矿的两类花岗岩重新进行了锆石U-Pb测年, 并对与辉钼矿伴生的白云母开展了
40
矿区内钼矿化带长700 m, 宽330~960 m, 厚度74~540 m, 以0.03% Mo品位为边界, 圈定了6个钼矿体, 受南北向构造控制(图1b, c; Jiang et al., 2014)。钼矿化主要分布于红色黑云母二长花岗岩内, 少量产于白色黑云母二长花岗岩和古元古代似斑状黑云母花岗闪长岩内, 呈浸染状、脉状、网脉状和薄膜状产出。石英脉和岩石破碎带越发育, 钼矿化金属矿物主要有辉钼矿、黄铁矿、磁铁矿, 其越强。
中, 辉钼矿主要呈细脉状、星点状分布于石英脉壁
Ar/39Ar测年, 重新确定了成矿岩
体。在此基础上, 对该矿区内赋矿岩体进行了
710
地 球 学 报
第四十卷
图1 华北克拉通北缘三叠纪钼矿分布略图(a; 底图据侯万荣等, 2010a)、撒岱沟门钼矿床地质简图及采样点位 (b; 底图据鑫源矿业有限责任公司, 2006, 有修改)和撒岱沟门钼矿床3号勘探线剖面图(c; 据代军治等, 2007, 有修改)
Fig. 1 Tectonic map showing the locations of the study area and main Triassic Mo deposits (a; modified after HOU et al., 2010a), simplified geological map (b) and cross section (c) of the Sadaigoumen Mo deposit (modified after Xinyuan Minging
Co. Ltd, 2006; DAI et al., 2007)
图a中年龄数据据张彤等, 2009; 侯万荣等, 2010b; Liu et al., 2010; 蔡明海等, 2011; 孟树等, 2013; 孙燕等, 2013; Jiang et al., 2014 Ages of the Mo deposits in Fig. 1a after ZHANG et al., 2009; HOU et al., 2010b; Liu et al., 2010; CAI et al., 2011; MENG et al., 2013;
SUN et al., 2013; Jiang et al., 2014
两侧, 或呈~0.3 cm的辉钼矿细脉, 以及呈浸染状、星点状分布于石英脉壁两侧的岩体中。黄铁矿主要呈细脉状、星点状分布于石英脉中或脉壁, 或呈浸染状分布于花岗岩体中。非金属矿物主要为石英、钾长石、白云母、绢云母、萤石和方解石。按照矿物共生组合和脉体间切割关系, 可将成矿阶段划分为: (1)石英+磁铁矿+辉钼矿阶段; (2)石英+辉钼矿阶段; (3)石英+白云母+辉钼矿+黄铁矿阶段; (4)石英+萤石+方解石+黄铁矿阶段。热液蚀变类型包括钾长石化、硅化、云英岩化、黄铁绢云岩化、黏土化、萤石化和碳酸盐化等。
SD16-155; SD16-200; SD16-201)和3件白色黑云母二长花岗岩样品(样品号: SD16-18; SD16-44; SD16-149)用于岩相学、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究。其中, 样品SD16-200和SD16-18也用于挑选锆石进行U-Pb年龄测定, 样品SD16-18被用于挑选磷灰石进行探针分析。1件白云母样品(样品号: SD16-101)用于40Ar/39Ar测年。
黑云母二长花岗岩为中粗粒花岗结构, 块状构造。主要矿物有石英, 含量约35%, 大小0.3~2 mm, 他形粒状; 微斜长石, 含量约15%, 大小0.5~ 0.8 mm; 斜长石, 含量约20%, 大小约0.6 mm× 1 mm, 部分斜长石边部发育钾长石, 边界呈港湾状、锯齿状, 判断为钾长石化蚀变; 条纹长石, 含量约20%, 大小2~3 mm; 黑云母, 含量约8%, 大小 0.3 mm×0.5 mm; 副矿物约占2%, 主要为锆石和磷灰石(图2d, e, f)。其中, 红色黑云母二长花岗岩中
2 样品特征与测试方法
2.1 样品特征
本次研究样品均采于撒岱沟门钼矿区露天采场(图1b)。3件红色黑云二长花岗岩样品(样品号:
第五期
张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征 711
图2 撒岱沟门钼矿床赋矿岩体､白云母及磷灰石特征(a-矿区内赋矿红色黑云母二长花岗岩(样品号: SD16-200); b-赋矿白色黑云母二长花岗岩(样品号: SD16-18); c-红色花岗岩和白色花岗的渐变过渡边界; d-红色黑云母二长花岗岩样品SD16-200镜下特征; e-红色黑云母二长花岗岩样品SD16-201镜下特征; f-白色黑云母二长花岗岩样品SD16-18镜下特征; g-石英脉中与辉钼矿伴生的白云母(样品号: SD16-101); h-白色黑云母二长花岗岩样品中的磷灰石显微镜下特征(单
偏光下); i-用于主量分析的磷灰石的CL图像)
Fig. 2 Photographs showing red (a) and white (b) biotite monzogranite and their boundaries (c) in the Sadaigoumen deposit (Sample No. SD16-200 and SD16-18); photomicrographs showing texture and main minerals of the red (d and e) and white (f) biotite monzogranite (Sample No. SD16-200 for Fig. 2d, SD16-201 for Fig. 2e and SD16-18 for Fig. 2f); photograph showing muscovite associated with molybdenite from the quartz vein (g, Sample No. SD16-101); photomicrographs (h) and CL images
(i) showing apatite selected for major elements analysis from the white biotite monzogranite (Sample No. SD16-18)
Qtz-石英; Kfs-钾长石; Pl-斜长石; Per-条纹长石; Btz-黑云母; Ms-白云母; Zo-黝帘石; Ap-磷灰石
Qtz-quartz; Kfs-potassium feldspar; Pl-plagioclase; Per-perthite; Btz-biotite; Ms-muscovite; Zo-zoisite; Ap-apatite
的长石均发生了较强的黏土化和绢云母化, 黑云母几乎全部绿泥石化、白云母化或黝帘石化(图2d, e)。白色黑云母二长花岗岩中的长石局部发育绢云岩化和黏土化, 黑云母局部绿泥石化。两种颜色的黑云母二长花岗岩中均见~0.1 mm的石英颗粒沿矿物边部分布, 判断为硅化蚀变产物(图2f)。
样品SD16-101中的白云母产于石英脉两侧脉壁, 与辉钼矿伴生, 鳞片状, 粒度0.2~0.5 cm(图2g)。 2.2 测试方法
样品锆石、白云母和磷灰石挑选工作于廊坊岩拓地质服务有限公司完成。将原岩样品人工破碎, 经淘洗后用电磁选、重液分选的方法选出重矿物, 再于双目镜下挑选出锆石、磷灰石颗粒以及纯度>99%的白云母。样品锆石和磷灰石的制靶和光学显微镜照相工作于北京锆年领航科技有限公司进行。选取晶形完好和透明度较高的单颗粒锆石和磷灰石, 制成环氧树脂靶后打磨、抛光, 分别在反射光、透射光和阴极发光下照相。使用的阴极发光装置为
GATAN MINI CL, 电子光学显微系统为日本电子扫描电镜JSM-6510。根据反射光、透射光和阴极发光图, 避开裂隙和包裹体, 选择干净、透明和环带清晰的测试点位。
样品SD16-18和SD16-200的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年在中国地质调查局天津地质调查中心同位素实验室完成。锆石测年所用仪器激光烧蚀多接收器等离子质谱(LA-MC-ICPMS)由美国ESI公司生产的New Wave 193nm FX激光器和Thermo Fisher公司制造的Neptune多接收等离子体质谱仪组成, 激光波长193 nm, 脉冲宽度5 ns, 斑束直径为 30 μm, 脉冲频率1200 Hz连续可调, 以氦气为载气, 氩气作为补偿器调节灵敏度。激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式, 数据分析前用标样GJ-1和SRM610调试, U-Pb定年用锆石样GJ-1作外标, 测试时每测定8个样品点, 连续测定2次锆石标样GJ-1。采用ICPMSDataCal程序对仪器灵敏度漂移校正、样品和空白信号的选择、元素含量及U-Th-Pb
712
地 球 学 报 第四十卷
同位素以及年龄计算(Liu et al., 2008), 未进行普通铅校正。使用Isoplot程序绘制锆石U-Pb谐和图和进行加权平均计算, 平均值对应95%置信度误差(Ludwig, 2003)。
全岩的主元素和微量元素测试工作是由核工业地质分析测试研究中心完成, 主元素采用X荧光光谱仪, 微量元素分析采用ICP-MS。测试精度: Fe2O3和FeO的RSD＜10%, 其它主元素的RSD＜2%～8%, 微量和稀土元素的RSD＜10%。
全岩Sr-Nd同位素测试分析是在核工业地质分析测试研究中心热电离质谱仪上完成, 仪器型号为ISOPROBE-T。Sr同位素比值测定的内校正因子采用n(86
Sr)/n(88
Sr)-0.119 4, NBS-987标准测量结果为n(87Sr)/n(86Sr)=0.710 250±7(2σ), Nd同位素比值采用n(146Nd)/n(144Nd)=0.721 9, SHINESTU校正标准测量结果为0.512 118±3(2σ)。
锆石原位Hf同位素分析测试是在北京锆年领航科技有限公司完成。等离子体质谱实验室用配备了ESI NWR193型激光剥蚀系统(LA)的Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)完成。激光束直径为40 µm, 详细的分析方法见侯可军等(2007)。采用
176
Lu/175Lu=0.026 58和
176
Yb/173Yb
=0.796 218(Chu et al., 2002)进行校正, 测定的176
Hf/
177
Hf比值用179
Hf/
177
Hf=0.732 5校正。用标准
锆石91500与锆石样品交叉分析对仪器漂移进行外部监控。用单个锆石年龄和现在球粒陨石比值(176Hf/177Hf=0.282 772;
176
Lu/177Hf=0.033 2)来计算
εHf(t)(Blichert-Toft et al., 1997); 参考现今亏损地幔比值(176Hf/177Hf ratio of 0.283 25; 176Lu/177Hf ratio of 0.038 4)计算单阶段模式年龄(tDM)(Vervoort and Blichert-toft, 1999); 两阶段模式年龄(tDM2)是在假设地壳平均
176
Lu/177Hf比值为0.015得到的(Griffin et
al., 2002)。
选纯的白云母用超声波清洗, 之后被封进石英瓶中送核反应堆中接受中子照射。照射工作是在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行的, 使用B4孔道, 中子流密度约为2.65×1013
n/(cm2
·S)。
照射总时间为1440 min, 积分中子通量为
2.29×10
18
n/cm2
; 同期接受中子照射的还有用做监
控样的标准样: ZBH-25黑云母标样, 其标准年龄为(132.7±1.2) Ma, K含量为7.6%。样品的质谱分析工作在中国地质科学院地质研究所的多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行的, 每个峰值均采集20组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校
正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2来获得, 其值为: (36Ar/37Aro)Ca=0.000 239 8, (40Ar/39Ar)K= 0.004 782, (39Ar/37Aro)Ca=0.000 806。37Ar经过放射性衰变校正;
40
K衰变常数λ＝5.543×10–10/yr; 用
ArArCALC程序计算坪年龄及正、反等时线(Koppers, 2014)。坪年龄误差以2给出。详细实验流程见有关文章(陈文等, 2006; 张彦等, 2006)。
磷灰石电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成。仪器型号为JEOL JXA-8230, 元素定量分析的测试条件为: 加速电压20 kV; 束流50 nA; 束斑大小5 μm, 可以缩小至 1 μm, 修正方法ZAF(张龙等, 2016)。
3 测试结果
3.1 锆石U-Pb及Hf同位素
黑云母二长花岗岩样品SD16-18和SD16-200锆石多呈长柱状自形晶, 锥面完好, 多无色透明, 长80~200 μm, 长宽比1:1~4:1。由阴极发光图像可知, 绝大部分锆石具有明显的震荡环带(图3a, c), 显示典型的岩浆锆石特征。少部分锆石含继承锆石核, 核部显示黑色或灰黑色, 不发育生长环带, 边部灰色, 且有环带发育。
测试结果显示, 样品SD16-18锆石U、Th、Pb含量分别为(53～531)×10–6, (99～570)×10–6, (3~161)×10–6, Th/U比0.41~3.06。
8和10两个点的207
Pb/206Pb年龄为(1805±20) Ma、(1822±20) Ma, 给
出的加权平均值为(1814±28) Ma (MSWD=0.35), 属于继承锆石; 19个点给出的206Pb/238U年龄加权平均值为(240±1) Ma, MSWD=0.25(表1, 图3)。前者可能代表本区古老基底年龄或捕获围岩的锆石年龄, 后者可以代表白色黑云母二长花岗岩的形成年龄, 属中三叠世。
样品SD16-200锆石U、Th、Pb含量分别为(79～305)×10–6, (117～561)×10–6, (4~14)×10–6, Th/U比1.38～2.99。18个测点206Pb/238U年龄加权平均值为(248±1) Ma, MSWD=0.33(表1, 图3d), 可以代表红色黑云母二长花岗岩形成年龄, 属早三叠世。
撒岱沟门黑云母二长花岗岩样品SD16-18和SD17-200的锆石Lu-Hf同位素结果列于表2和图4。其中, 样品SD16-18的2个继承锆石εHf(t)值分别为–3.5和–0.9, 二阶段模式年龄tDM2为2678 Ma和 2531 Ma, 属新太古代。19个岩浆锆石εHf(t)值为–32.5 ~ –12.0, 绝大多数介于–18.2 ~ –12.0, 二阶段模式年龄tDM2为2016~3280 Ma, 绝大多数介于 2016~2402 Ma, 属新太古代到古元古代。样品SD16-200的17个岩浆锆石εHf(t)值为–22.7 ~ –11.7, 二阶段模式年龄tDM2为2010~2683 Ma, 属新太古
表1 撒岱沟门钼矿床白色黑云母二长花岗岩(SD16-18)及红色黑云母二长花岗岩(SD16-200)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测试结果 Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of the white (SD16-18) and red (SD16-200) biotite monzogranite from the Sadaigoumen deposit 206第五期
点号 Pb/238U 1σ 1σ 1σ207232含量/×10–6 Pb U Th Pb/206Pb 206Th/238U Pb/238U 207年龄/Ma 207Pb/235U 1σPb/206Pb 1σ 张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征
0.039 3 0.038 6 0.039 4 0.039 2 0.039 4 0.039 4 0.039 0 0.039 5 0.039 3 0.039 3 0.039 3 0.039 0 0.039 3 0.039 3 0.039 5 0.039 0 0.039 1 0.039 7 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 5 0.000 4 0.000 4 0.000 5 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 5 0.000 4 0.000 5 0.051 1 0.051 6 0.051 1 0.051 0 0.050 8 0.051 1 0.051 4 0.051 0 0.051 2 0.051 1 0.051 1 0.051 3 0.051 2 0.051 0 0.050 8 0.051 4 0.051 2 0.050 7 0.001 5 0.001 3 0.002 7 0.001 9 0.003 1 0.003 3 0.002 8 0.002 6 0.001 1 0.001 1 0.001 0 0.003 1 0.001 3 0.001 5 0.001 6 0.002 9 0.001 2 0.001 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 249 244 249 248 249 249 247 250 249 249 249 247 249 249 250 247 247 251 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 2 2 2 3 2 3 249 247 249 248 247 249 248 249 249 248 248 248 249 248 248 248 247 248 7 6 14 9 16 17 14 13 6 6 5 16 6 7 8 15 6 5 8 5 6 3 10 8 5 114 8 161 13 6 10 7 14 9 12 5 5 3 11 164 102 120 57 214 155 87 411 119 531 236 118 214 157 305 191 237 110 104 53 226 251 194 235 120 270 274 181 166 346 293 570 251 300 233 461 252 462 99 148 159 342 1.57 1.96 2.02 2.15 1.29 1.81 2.14 0.41 2.98 0.57 2.48 2.18 1.44 1.52 1.55 1.35 2.00 0.93 1.45 3.06 1.55 0.037 7 0.037 9 0.038 1 0.037 3 0.037 9 0.038 0 0.037 9 0.261 7 0.037 5 0.284 3 0.038 0 0.037 9 0.037 8 0.037 9 0.037 9 0.038 0 0.037 9 0.037 6 0.038 3 0.038 2 0.038 1 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 5 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.002 9 0.000 4 0.003 0 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 4 0.000 8 0.000 4 0.000 5 0.000 4 0.050 7 0.051 0 0.050 9 0.051 2 0.051 1 0.051 0 0.051 0 0.110 4 0.051 0 0.111 4 0.050 9 0.050 8 0.050 8 0.051 2 0.051 1 0.050 8 0.050 9 0.051 0 0.051 0 0.050 9 0.050 8 0.001 5 0.002 2 0.002 1 0.003 3 0.001 4 0.001 8 0.002 6 0.001 2 0.001 1 0.001 2 0.001 4 0.002 6 0.001 1 0.001 4 0.002 2 0.001 6 0.001 1 0.003 1 0.002 7 0.004 9 0.001 5 239 240 241 236 240 241 240 1499 238 1613 241 240 239 240 240 240 240 238 242 241 241 3 2 3 3 3 3 3 16 2 17 3 3 2 2 3 2 3 5 2 3 3 238 240 241 237 240 241 240 1631 238 1706 240 239 239 241 240 240 240 238 242 241 240 7 11 10 16 7 9 13 22 5 23 7 12 6 7 13 8 5 14 13 23 7 228 241 238 250 245 240 240 1805 240 1822 235 230 230 252 245 232 236 243 242 235 233 247 269 246 242 231 245 261 239 250 246 243 257 250 242 232 260 249 226 68 101 95 149 62 83 120 20 52 20 64 118 52 62 101 73 50 140 121 224 67 67 57 122 85 142 149 126 119 48 49 47 137 58 67 75 131 52 47 1 3 5 6 7 8 10 11 13 14 15 16 17 19 20 22 23 24 8 8 4 8 4 6 6 6 14 9 13 11 9 9 10 9 13 12 161 123 79 152 91 131 130 113 305 166 238 192 167 160 182 190 240 238 272 266 117 346 122 204 211 206 441 245 559 561 310 446 258 305 444 333 1.73 2.21 1.51 2.33 1.38 1.60 1.66 1.87 1.48 1.51 2.41 2.99 1.90 2.86 1.45 1.65 1.90 1.43 同位素比值 207Pb/235U 1σ SD16-18 0.263 9 0.008 0.266 6 0.012 0.267 5 0.011 0.263 5 0.018 0.267 2 0.008 0.267 3 0.010 0.266 6 0.014 3.982 7 0.054 0.264 0 0.006 4.366 9 0.059 0.266 9 0.008 0.265 3 0.014 0.264 8 0.006 0.267 8 0.008 0.267 1 0.015 0.266 3 0.009 0.266 2 0.006 0.264 3 0.015 0.269 2 0.014 0.267 6 0.025 0.267 3 0.008 SD16-200 0.277 5 0.008 0.274 8 0.007 0.277 9 0.015 0.276 0 0.011 0.275 5 0.017 0.277 6 0.018 0.276 7 0.015 0.277 4 0.015 0.277 6 0.006 0.277 0 0.006 0.277 0 0.006 0.276 1 0.018 0.277 8 0.007 0.276 7 0.008 0.276 7 0.009 0.276 7 0.016 0.275 8 0.006 0.277 3 0.005 713
714
地 球 学 报 第四十卷
206
图3 白色黑云母二长花岗岩(SD16-18)锆石CL图像(a)、白色黑云母二长花岗岩(SD16-18)锆石U-Pb谐和图和Pb/238U年龄图(b)、赋矿红色黑云母二长花岗岩(SD16-200)锆石CL图像(c)和红色黑云母二长花岗岩(SD16-200)锆石
U-Pb谐和图和206Pb/238U年龄图(d)
Fig. 3 CL images for the white biotite monzogranite (SD16-18) (a); zircon U-Pb concordia diagram with weighted mean age for the white biotite monzogranite (SD16-18) (b); CL images for the red biotite monzogranite (SD16-200) (c); zircon U-Pb
concordia diagram with weighted mean agefor the red biotite monzogranite (SD16-200) (d)
图4 撒岱沟门钼矿床红色和白色黑云母二长花岗岩锆
石Hf同位素t-εHf(t)图解
Fig. 4 t-εHf(t) diagram for zircons from the red and white
biotite monzogranites from Sadaigoumen deposit
代到古元古代。在t-εHf(t)图解中, 几乎所有锆石样品点均落于1.8 Ga和3.0 Ga平均地壳演化线之间。 3.2 岩石地球化学
红色和白色黑云母二长花岗岩具有相似的岩
石地球化学特征, 其中, SiO2=72.15 wt%~74.76wt%,
Na2O=2.84wt%~3.35wt%, K2O=5.30wt%~6.20wt%, K2O/Na2O=1.63~1.99, Al2O3=13.33wt%~14.29wt%, A/CNK=0.96~1.06, 总体显示高硅、高钾、贫镁铁, 属准铝到弱过铝质, 高钾钙碱性至钾玄岩系列花岗岩(表3; 图5a, b)。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线均显示右倾趋势, 即轻稀土相对重稀土富集(图6a), 其中, ∑REE=(180~297)×10–6, Eu/Eu*=0.51~0.68, 显示中等Eu负异常(表3)。在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上, 二者均富集Rb、Th、U、K等大离子亲石元素和Nd、Hf高场强元素, 亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ce、P、Ti等元素(图6b)。两种花岗岩的稀土和微量元素的分异程度大致相当。另外, 白色黑云母二长花岗岩的锆石饱和温度为784~795℃, 红色黑云二长花岗岩锆石饱和温度为770~801℃, 两者之间也几乎没有区别。 3.3 Sr-Nd同位素地球化学
白色黑云母二长花岗岩的
87
Sr/86Sr测定值为
0.714 304~0.716 462, 根据锆石U-Pb年龄(t=240 Ma)
表2 撒岱沟门钼矿床白色黑云母二长花岗岩(SD16-18)及红色黑云母二长花岗岩(SD16-200)锆石Hf同位素组成 Table 2 Lu-Hf isotope data for the white (SD16-18) and red (SD16-200) biotite monzogranite at Sadaigoumen 2σ 176
第五期
样品点 2σ εHf(0) εHf(t) tDM/Ma tDM2/Ma T/Ma 176Yb/177Hf Lu/177Hf 176Hf/177Hf
张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征
注: εHf(0)=[(176Hf/177Hf)S/(176Hf/177Hf)CHUR, 0–1]×10 000; εHf(t)={[(176Hf/177Hf)S–(176Lu/177Hf)S×(eλt-1)]/[(176Hf/177Hf)CHUR, 0–(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt–1)]–1}×10 000; tDM=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)S–(176Hf/177Hf)DM/((176Lu/177Hf)S–(176Lu/177Hf)DM)]}; tDM2= tDM–(tDM–t) ×[(fcc– fS)/ (fcc–fDM)]; fLu/Hf=(176Lu/177Hf)S/(176Lu/177Hf)CHUR–1; fcc=[(176Lu/177Hf)crust/(176Lu/177Hf)CHUR] –1; fDM=[(176Lu/177Hf)DM/(176Lu/177Hf)CHUR] –1; fS= fLu/Hf; 其中, (176Hf/177Hf)S, (176Lu/177Hf)S为测试值; (176Lu/177Hf)CHUR=0.033 2, (176Hf/177Hf)CHUR, 0=0.282 772 (Blichert-Toft et al., 1997); (176Lu/177Hf)DM=0.038 4, (176Hf/177Hf)DM=0.283 25 (Vervoort et al., 1999); (176Lu/177Hf)crust=0.015 (Griffin et al., 2002); λ=1.867×10-11a-1 (Söderlund et al., 2004); t/Ma为样品形成时间。
0.000 4 0.000 3 0.001 1 0.000 5 0.000 5 0.000 2 0.000 3 0.000 2 0.000 8 0.000 2 0.000 4 0.000 6 0.000 8 0.000 3 0.000 4 0.000 6 0.000 2 0.000 524 0.000 521 0.000 692 0.001 045 0.000 805 0.000 673 0.000 616 0.000 513 0.001 032 0.000 729 0.001 290 0.000 746 0.001 464 0.000 652 0.000 832 0.000 991 0.000 893 0.282 210 0.282 288 0.282 173 0.282 221 0.282 167 0.282 176 0.282 202 0.282 245 0.282 250 0.282 168 0.282 199 0.282 240 0.282 180 0.282 159 0.281 982 0.282 156 0.282 164
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 239 240 241 236 240 241 240 1805 238 1822 241 240 239 240 240 240 240 238 242 241 241 0.033 015 0.031 395 0.055 610 0.036 446 0.023 178 0.017 603 0.031 792 0.027 857 0.027 319 0.036 288 0.033 301 0.022 397 0.022 073 0.009 354 0.032 136 0.034 560 0.020 799 0.010 976 0.017 260 0.013 491 0.021 919 0.001 6 0.000 2 0.001 1 0.000 2 0.000 3 0.000 3 0.000 2 0.000 5 0.000 2 0.000 2 0.000 8 0.000 6 0.000 5 0.000 1 0.000 3 0.000 4 0.000 2 0.000 1 0.000 3 0.000 2 0.000 2 0.001 156 0.001 088 0.001 967 0.001 296 0.000 799 0.000 606 0.001 149 0.000 962 0.001 001 0.001 211 0.001 138 0.000 807 0.000 764 0.000 331 0.001 171 0.001 259 0.000 764 0.000 405 0.000 632 0.000 507 0.000 797 0.282 166 0.282 164 0.282 189 0.282 292 0.281 708 0.282 112 0.282 223 0.281 569 0.282 255 0.281 641 0.282 145 0.282 165 0.282 172 0.282 231 0.282 224 0.282 188 0.282 212 0.281 992 0.282 235 0.282 127 0.282 144 0.000 023 0.000 028 0.000 029 0.000 035 0.000 025 0.000 025 0.000 030 0.000 021 0.000 030 0.000 023 0.000 028 0.000 029 0.000 021 0.000 022 0.000 026 0.000 025 0.000 027 0.000 020 0.000 031 0.000 025 0.000 022 –21.4 –21.5 –20.6 –17.0 –37.6 –23.3 –19.4 –42.5 –18.3 –40.0 –22.2 –21.5 –21.2 –19.1 –19.4 –20.7 –19.8 –27.6 –19.0 –22.8 –22.2 –16.4 –16.4 –15.6 –12.0 –32.5 –18.2 –14.3 –3.5 –13.2 –0.9 –17.1 –16.3 –16.1 –13.9 –14.3 –15.6 –14.7 –22.4 –13.8 –17.6 –17.0 1536 1537 1538 1365 2152 1589 1456 2352 1407 2269 1565 1524 1512 1415 1457 1510 1457 1744 1420 1565 1552 2289 2294 2247 2016 3280 2402 2163 2678 2095 2531 2334 2288 2272 2139 2163 2242 2184 2663 2131 2368 2333 1 5 6 7 8 10 11 13 14 15 16 17 19 20 22 23 24 249 249 248 249 249 247 250 249 249 249 247 249 249 250 247 247 251 0.013 641 0.013 798 0.019 054 0.029 694 0.022 429 0.017 548 0.015 460 0.013 405 0.025 924 0.019 587 0.033 717 0.019 966 0.039 841 0.017 197 0.022 183 0.025 898 0.023 266 2σ SD16-18 0.000 052 0.000 006 0.000 036 0.000 005 0.000 011 0.000 009 0.000 004 0.000 019 0.000 007 0.000 004 0.000 025 0.000 018 0.000 018 0.000 006 0.000 009 0.000 009 0.000 006 0.000 003 0.000 011 0.000 009 0.000 005 SD16-200 0.000 016 0.000 012 0.000 037 0.000 015 0.000 018 0.000 004 0.000 015 0.000 009 0.000 031 0.000 010 0.000 013 0.000 022 0.000 026 0.000 011 0.000 012 0.000 025 0.000 005 0.000 023 0.000 026 0.000 027 0.000 031 0.000 024 0.000 020 0.000 029 0.000 034 0.000 027 0.000 025 0.000 026 0.000 028 0.000 026 0.000 022 0.000 024 0.000 027 0.000 032 –19.9 –17.1 –21.2 –19.5 –21.4 –21.1 –20.1 –18.6 –18.5 –21.4 –20.3 –18.8 –20.9 –21.7 –27.9 –21.8 –21.5 –14.5 –11.7 –15.8 –14.2 –16.1 –15.8 –14.8 –13.3 –13.2 –16.0 –15.1 –13.5 –15.7 –16.3 –22.7 –16.5 –16.1 1452 1344 1508 1455 1521 1504 1465 1402 1414 1517 1495 1418 1529 1526 1777 1544 1528 2182 2010 2264 2162 2279 2260 2198 2104 2098 2276 2214 2118 2257 2294 2683 2305 2284 715
716
地 球 学 报 第四十卷
图5 撒岱沟门钼矿床黑云母二长花岗岩SiO2 vs. K2O图解(a)和A/CNK vs. A/NK图解(b)
(底图分别据Rickwood, 1989; Irvine and Baragar, 1971)
Fig. 5 SiO2 versus K2O (a) and A/CNK versus A/NK diagram (b) showing the major element characteristics of the
monzogranites in Sadaigoumen (base maps after Rickwood, 1989; Irvine and Baragar, 1971, respectively)
图6 撒岱沟门黑云母二长花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)
(标准化数据据Sun and Mcdonough, 1989)
Fig. 6 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergram (b)
for the white and red biotite monzogranite at Sadaigoumen
(chondrite and primitive-mantle values after Sun and Mcdonough, 1989)
返算得到成岩时的
87
Sr/86Sr初始比值(87Sr/86Sr)i为
98.33%, 反等时线年龄为(237±2) Ma, 与坪年龄在误差范围内一致(图7a, b)。获得样品的初始
40
0.708 650~0.711 195, 平均值为0.709 920。该样品的143Nd/144Nd的测定值为0.511 626~0.511 705, 返算到成岩时
143
Ar/39Ar比值(301.4±12.4)与尼尔值(295.5±5)在误
Nd/144Nd初始值(143Nd/144Nd)i为
差范围内吻合, 表明样品未发生明显的Ar丢失或过剩, 故测定结果可靠。该白云母40Ar/39Ar年龄与Jiang et al. (2014)在矿区获得的辉钼矿Re-Os年龄(236.5±2.2) Ma在误差范围内一致, 表明撒岱沟门钼矿成矿发生在中三叠世。 3.5 磷灰石主量元素
通过显微镜和背散射图像观察, 白色黑云母二长花岗岩SD16-18样品中的磷灰石主要分布于黑云母、长石等矿物颗粒间, 呈自形-半自形, 其内部成(图3h, i)。电子探针数据显示整体含量变化不大, CaO含量55.07wt%~57.47wt%, P2O5含量38.5 wt% ~40.29 wt%, 显示出富F(>5.4 wt %)、低Cl (<0.01 wt%)的特征。Al2O3、MgO含量较低 (<0.02 wt%; <0.04 wt%), 多数测点K2O、TiO2含量
0.511 517~0.511 584, εNd(t)值为–15.9 ~ –14.6, Nd二阶段模式年龄TDM2为2.2~2.3 Ga。红色黑云母二长花岗岩的
87
87
Sr/86Sr测定值为0.717 858~0.720 712,
按照锆石U-Pb年龄(t=248 Ma)返算得到成岩时的Sr/86Sr初始比值(87Sr/86Sr)i为0.709 948~0.714 090,
143
平均值为0.711 36。该样品143Nd/144Nd的测定值为0.511 604~0.511 723, 返算到成岩时
Nd/144Nd初
始值(143Nd/144Nd)i为0.511 480~0.511 568, εNd(t)值为2.3 Ga(表3)。
3.4 白云母40Ar/39Ar年代学
实验测定共分13个阶步加热, 各阶步的测定结果列于表4中。其中, 11个连续阶步给出40Ar/39Ar坪年龄为(237±2) Ma, Ar释放量占
39
–16.4 ~ –14.6, Nd二阶段模式年龄TDM2为2.2~ 分均匀, 部分颗粒可见环带结构, 蚀变特征不明显
Ar总量的
第五期
张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征
717
表3 撒岱沟门钼矿床白色和红色黑云母二长花岗岩主量元素、微量元素及Sr-Nd同位素数据表
Table 3 Whole rock major and trace elements and Sr-Nd isotopic data of the white and red biotite monzogranite in
the Sadaigoumen deposit
样品号 SiO2 Al2O3 MgO CaO Na2O K2O MnO TiO2 P2O5 烧失量 FeO 总量 TFeO A/CNK A/NK K2O/Na2O K2O+Na2O Rb Ba Th U Nb Ta La Ce Pb Pr Sr Nd Zr Hf Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ni Cr ∑REE Eu/Eu* Tzr/℃ Sr/86Sr 2σ 143
Nd/144Nd 2σ 87
(Sr/86Sr)i εNd(t) TDM/Ma TDM2/Ma
87
白色黑云母二长花岗岩
SD16-18 SD16-44 SD16-149
主量元素/(wt%)
72.15 72.26 72.49 14.29 13.88 13.90 0.46 0.53 0.48 1.29 1.02 1.09 3.35 3.24 3.02 5.46 5.72 5.85 0.03 0.03 0.03 0.32 0.30 0.29 0.09 0.10 0.09 0.72 1.01 0.73 1.45 1.20 1.47 99.80 99.80 99.80 1.64 1.71 1.81 1.04 1.04 1.05 1.25 1.20 1.23 1.63 1.77 1.94 8.81 8.96 8.87
微量元素/×10–6
165.000 204.000 204.000 959.000 776.000 844.000 13.300 15.000 27.600 1.470 3.770 2.540 10.600 18.700 18.100 0.599 1.420 1.100 91.600 63.800 82.200 127.000 93.100 102.000 26.300 33.100 34.500 15.000 11.800 14.300 383.000 334.000 381.000 48.500 36.400 43.600 173.000 158.000 176.000 4.740 5.120 5.150 5.850 5.960 5.010 1.130 0.890 0.945 3.990 4.330 3.950 0.487 0.658 0.462 1.990 2.900 1.900 0.284 0.486 0.263 0.758 1.320 0.691 0.094 0.187 0.090 0.603 1.320 0.598 0.079 0.171 0.085 2.930 3.810 3.620 5.300 8.500 7.430 297.000 223.000 256.000 0.680 0.510 0.630 792.000 784.000 795.000
Sr-Nd同位素
0.714 304 0.714 658 0.716 462 0.000 020 0.000 018 0.000 022 0.511 698 0.511 705 0.511 626 0.000 010 0.000 010 0.000 006 0.710 066 0.708 650 0.711 195 –14.6 –15.2 –15.9 1571 1916 1609 2195 2248 2300
SD16-200
72.19
13.44 0.39 1.17 3.11 6.20 0.02 0.24 0.06 1.65 0.81 99.90 1.37 0.96 1.14 1.99 9.31 205.000 781.000 17.800 3.510 14.000 1.080 49.100 73.000 34.500 9.770 316.000 33.200 146.000 4.840 5.230 0.965 4.070 0.493 2.120 0.326 0.766 0.125 0.714 0.124 3.550 4.020 180.000 0.620 770.000 0.720 712 0.000 017 0.511 723 0.000 007 0.714 090 –14.6 1833 2209
红色黑云母二长花岗岩
SD16-201
72.76 13.52 0.35 0.95 3.18 5.77 0.03 0.28 0.09 1.42 0.86 99.90 1.46 1.02 1.18 1.81 8.95 226.000 831.000 20.100 1.690 19.100 1.210 65.800 107.000 33.700 12.000 296.000 37.800 151.000 5.020 4.790 0.863 3.610 0.441 1.850 0.248 0.706 0.101 0.614 0.089 3.160 6.670 236.000 0.610 780.000 0.717 858 0.000 014 0.511 604 0.000 006 0.710 064 –16.4 1717 2349
SD16-155
72.73 13.33 0.50 1.19 2.84 5.30 0.04 0.30 0.10 1.46 1.13 99.80 1.95 1.06 1.28 1.87 8.14 236.000 859.000 22.800 4.660 21.000 1.170 75.100 122.000 30.700 13.300 295.000 41.800 182.000 5.980 5.100 0.996 4.030 0.484 2.040 0.278 0.791 0.107 0.733 0.106 3.790 7.670 267.000 0.650 801.000 0.718 114 0.000 014 0.511 665 0.000 006 0.709 948 –15.1 1616 2245
注: Tzr=12 900/[ln(496 000/ωZr-全岩)+3.80+0.85×(M–1)]–273.15, 其中, M=(2Ca+K+Na)/(Si×Al)离子数比值(Watson and Harrison,
1983); TDM=1/λ×ln{[(143Nd/144Nd)S –(143Nd/144Nd)DM]/[(147Sm/144Nd)S−(147Sm/144Nd)DM]+1}; TDM2=TDM−(TDM−t)×[(ƒCC−ƒS)/(ƒCC−ƒDM)]。 其中, (143Nd/144Nd)DM=0.513 15, (147Sm/144Nd)DM=0.213 7 (Peucat et al., 1989); ƒS=[(147Sm/144Nd)S−(147Sm/144Nd)CHUR]−1; ƒDM=[(147Sm/144Nd)DM−(147Sm/144Nd)CHUR]−1; ƒCC=−0.4(DePaolo and Wasserburg, 1979);
(147Sm/144Nd)CHUR=0.196 7 (Jacobsen and Wasserburg, 1980); λ=6.54×10-12 a-1(Lugmair and Marti, 1978)。
718
地 球 学 报
第四十卷
93658115016984655455368845 0000000000000σ 1000000000000000000000000000000000000000.............0000000000000 r2863211124111A0000000000000600000000000003.............0000000000000 1389586277087 σ4434455476744100000000000000000000000000.............0000000000000 tis o r0146120000400pA0301010000100e700000000000003.............d0000000000000 nemu o g4639897118255i3334543566533a 0000000000000σ d10000000000000a0000000000000S0000000000000............. e0000000000000ht ni n i r1342314145432 eA0001110111000果v 800000000000003.............z0000000000000结tr试au测q g 0245645479543rn Aiσ0001110111000r100000000000009a00000000000003e............./0000000000000rbA-o04M母 a r5091972900999云mA114126487003790129083802321白o3.............r0000100011000f床 et矿ivo 钼c s1575085931833 门u σ000222012200010000000000000沟m 0000000000000.............r0000000000000岱of 撒ata d 4g 6661714355880rA8070608840177表ni0322190891910t0.............a41615923306197e133313441h es ) i% w6953717017021p()9760901049721ek1433876041124.............t(r0132314246432s A111111r9A393/r A* 0r73695510263914A1041626826529............. 043337898887785 4%3689999999999 elbaT σ221111111111121 aM /9987778777789龄52333333333331222222222222年 ℃00000000000000048260482620/7888990001124T1111111 7 2 - 8 11111544114 00339-18004010050.00004.2 6.............- 10700000005.500009300D1S 62- 8 11322906318000177 -1200600002000099 6................-10800000005000089D539S 11 - 8 188001771071000595-060030100000001886................010800000005000099 D5391 S) %tw01(- t8 i19542659011000134s-0000201002000005 o6................-p10800000005000099e D539dS nem 9- u )8 %og18120817804130381 -i609002010070000905................6ta0805w10700000005000d D5301(a成SS 组eh t素 8n- 8 i元 124100750030060016e-t 61900301007000513..........0......量i108000000050000802 nD53021主arS石g o灰zn7- 磷o8 m 1860112900700007 -60300300005000069体 m...............5 -1080000000500008.D539 岩o9r S矿f e成tit6-床a p 8 165105210040000278矿a- 609003010020000278f................109000000060000914钼o D5302n 1门oSi沟tis岱o5p - 8 撒m13410536102112041 o-619006100020000850................6 c105000000060000896 D539 s5tS表nem e4l-e r2040100745o0020000257.........j 8 19001337-60900200.......a1070000000500009995391MD S5 e3- lb8 a 1490128301712009 -0300201004000299T6..........0.....371050000000700000. D541001S1 2- 8 177200875030240802-616004010040000097................107000000050000D5996397S 1 -8462075700700009210100201004000015................-0900000005000090 6530-11DS 点 试O3 3 2 OO2OO3OO 25l lOOaFg2O2OOalt测NMlienOASFM2VKaCC2iri2CNToC/PTF 第五期
张莉莉等: 河北丰宁撒岱沟门钼矿床成岩成矿年代学及成矿岩体地球化学特征 719
图7 撒岱沟门白云母40Ar/39Ar年龄坪(a)和反等时线图(b)
Fig. 7 40Ar/39Ar stepwise heating age spectra (a) and 39Ar/40Ar vs. 36Ar/40Ar isochron (b) of muscovite from the
Sadaigoumen Mo deposit
低于检测线(表5)。 长花岗岩的主要区别在于, 红色二长花岗岩条纹长石含量较高, 且长石发生了强烈的黏土化和绢云母化, 而黑云母几乎全部绿泥石化或白云母化。相较之下, 白色二长花岗岩条纹长石含量较低, 黏土化和绢云母化较弱(图2f)。综上, 判断红色黑云母二长花岗岩并不完全是钾化所致, 其与白色黑云母二长花岗岩在主要矿物组成和化学成分上并无明显区别。
华北克拉通北缘亦称燕辽成矿带, 迄今发现钼矿30余处。该区发育多期岩浆活动, 但仅有显生宙岩体与钼矿化相关, 而以钼为主要有用元素的矿床仅形成于中生代, 成矿年代主要集中于三个阶段, 分别是: 250~220 Ma、200~160 Ma, 以及160~ 130 Ma(童英等, 2010; 王涛等, 2014; Chen et al., 2017a)。其中, 成矿年龄介于250~220 Ma的三叠纪钼矿床呈近东西向线状沿成矿带展布, 包括查干花W-Mo矿床((243±4) Ma), 查干德尔斯((243±2) Ma)、西沙德盖((226±3) Ma)、大苏计((223±3) Ma)、车户沟((250±7) Ma)、元宝山((248±3) Ma)等Mo矿, 以及白土营子Mo-Cu矿((248±10) Ma)(图1a; 张彤等, 2009; 侯万荣等, 2010b; Liu et al., 2010; 蔡明海等, 2011; 孟树等, 2013; 孙燕等, 2013)。结合大地构造背景, 该成矿事件被认为与古亚洲洋闭合后西伯利亚和华北克拉通之间的碰撞作用相关(童英等, 2010; 王涛等, 2014; Chen et al., 2017a), 因此, 成矿年龄约240 Ma的撒岱沟门钼矿应是该期构造事件下成矿作用的产物。
4.2 赋矿岩体岩石地球化学及Sr-Nd-Hf同位素地
化特征
撒岱沟门黑云母二长花岗岩具有高硅(SiO2>72.15wt%)、富碱(Na2O+K2O>8.14wt%)、富钾(K2O>5.3wt%), 属于准铝质到弱过铝质、高钾钙碱性至钾玄岩系列。贫MgO(<0.53wt%)、低Ni
4 讨论
4.1 成岩成矿年代
前人研究显示, 撒岱沟门钼矿床的成矿岩体年龄与成矿年龄差别较大, 其直接影响到对该区成岩成矿演化过程的理解。本次研究通过对矿区不同颜色黑云母二长花岗岩和与辉钼矿伴生的白云母的年代学研究, 获得红色和白色黑云母二长花岗岩的成岩年龄分别为(248±1) Ma和(240±1) Ma, 以及白云母
40
40
Ar/Ar坪年龄为(237±2) Ma。其中, 白云母
39
Ar/39Ar年龄与矿区辉钼矿Re-Os年龄(237±2) Ma
一致, 进一步印证了该矿床形成于中三叠世, 且成矿后矿区范围内没有大的构造热事件发生。矿区内赋矿的白色黑云母二长花岗岩(240±1) Ma成岩年龄与成矿年龄在误差范围内一致, 而红色黑云母二长花岗岩(248±1) Ma的成岩年龄与前人研究257~ 248 Ma的成岩年龄相符(魏然等, 2013), 故判断矿区内至少存在两期花岗岩体, 分别属于早三叠世和中三叠世, 且240 Ma的白色二长花岗岩体才是撒岱沟门钼矿床的成矿岩体, 而非~248 Ma的红色黑云母二长花岗岩。
前人曾认为红色花岗岩是成矿岩体, 并认为红色是由钾化引起。但是根据我们获得的岩石地化数据显示(表3), 矿区中红色和白色黑云母二长花岗岩的K2O含量均较高, 并且差异不大。岩相学研究进一步表明, 红色和白色黑云母二长花岗岩的主要矿物成分也相差不大, 且~248 Ma的红色二长花岗岩中斜长石成分可占15%~20%, 具明显的聚片双晶, 矿物边界较平直, 仅局部边界呈港湾状或锯齿状, 沿边界发育钾长石, 为钾长石化(图2d, e), 故判断钾长石化蚀变虽有发育, 但其程度并没有肉眼下“红色”表现的那么强。显微镜下, 两种颜色二
720
地 球 学 报 第四十卷