应用锆石裂变径迹方法研究夹皮沟本区金矿成矿时代

冯云磊，袁万明，曹建辉，郝娜娜，陈小宁，段宏伟

（中国地质大学（北京）科学研究院，北京 100083）

应用锆石裂变径迹方法研究夹皮沟本区金矿成矿时代

冯云磊，袁万明＊，曹建辉，郝娜娜，陈小宁，段宏伟

（中国地质大学（北京）科学研究院，北京 100083）

由于锆石裂变径迹封闭温度与吉林省夹皮沟金矿的成矿温度相近，相比其他年代学分析技术，锆石裂变径迹技术具有更好的适用性，其年龄恰可反映金矿成矿年龄，因此本文应用锆石裂变径迹技术探讨夹皮沟本区成矿时代。通过实验获得了8个样品的锆石裂变径迹年龄测试结果，其年龄值在（78± 8）～（190±2）Ma之间变化，并可分为2组：190～153Ma和106～78Ma。两组年龄揭示了中生代以来区内主成矿时代以及后期叠加成矿年龄，体现出夹皮沟金矿田具有多期次成矿作用。同时，两组年龄还分别体现了太平洋板块与欧亚板块对研究区共同影响的地质事件，并为此提供了年代学的新证据。

裂变径迹；成矿时代；成矿期次；夹皮沟金矿

夹皮沟金矿区属于吉林省桦甸地区，位于华北地台北缘东段，是我国重要的黄金产区之一，受NE向辉发河断裂带控制。本文所采集样品来自于下戏台矿区和立山矿区，两矿区同属于夹皮沟本区金矿，均位于NW向夹皮沟韧性剪切带内。金矿区很少有燕山期花岗岩分布，但许多成矿信息却与中生代有关，而在对夹皮沟金矿区以往的研究中，对有关中生代成矿作用的研究却相对薄弱。裂变径迹技术在地质热事件定年、地质体热演化历史、构造区隆升与剥露等方面广泛应用，在诸多方面有其独到的、其他方法难以取代的优越性［1－2］。本文应用锆石裂变径迹技术，利用其能记录热事件的技术特点，对金矿成矿年龄予以研究。

1 裂变径迹热年代学与样品实验

本文样品采自于夹皮沟本区的下戏台矿区和立山矿区，在下戏台矿区采集了6个样品，立山矿区采集了2个样品。样品JP65－2和JP65－4为采自下戏台矿区60m中段井口的绢英岩和片麻岩；样品JP66－3和JP68－01分别为下戏台矿区200m中段和240～270m中段井口的片麻岩和花岗岩；样品JXXT270－01－02和JXXT270－02－04分别为01川剖面3.7m处绢英岩和02川剖面8m处片麻岩；HG－4－D为立山矿区19号点东85°11m处霏细岩；HG－7为立山矿区25号点花岗岩。

样品测试在中国科学院高能物理研究所完成。样品首先经过粉碎、分选和自然晾干，用传统方法粗选。再利用电磁选、重液选、介电选等手段，对粗选后的矿物颗粒进行单矿物提纯，分离出锆石单矿物颗粒。再用聚全氟乙丙烯透明塑料片将锆石矿粒固定，制作成光薄片，并研磨抛光以揭示颗粒内表面。锆石矿粒在210℃下，使用KOH＋NaOH的高温熔融物蚀刻20～35h，揭示自发裂变径迹［3］。通过100倍干物镜观测统计自发裂变径迹密度。将低铀白云母片（＜4ppb）作为外探测器盖在光薄片上，紧密接触矿粒内表面，与CN2标准铀玻璃一并推入反应堆中接受热中子照射。经反应堆辐照后，使用40%HF在25℃下蚀刻白云母外探测器20min，揭示诱发裂变径迹，并应用相同方法观测统计诱发裂变径迹密度。识别裂变径迹时应注意，选择平行c轴的柱面［4］来测定水平封闭径迹长度、自发裂变径迹密度和诱发裂变径迹密度。通过用252Cf辐照样品增加可观测的水平封闭径迹数量［5］。中子注量通过CN2标准铀玻璃测定。

应用IUGS推荐的Zeta常数标定法［6］计算裂变径迹中心年龄［7］。实验中根据标准磷灰石矿物的测定值，加权平均得出Zeta常数［8］，依据Green［9］提出的方法计算误差。P（χ2）值用于评价所测单颗粒属于同一年龄组的概率［1011］，P（χ2）＜5%表明单颗粒年龄不均匀分布，如果发现年龄分散，则基于泊松变异的常规分析［9］无效，而代之以“中心年龄”，中心年龄实质上是权重平均年龄。

2 裂变径迹实验结果

锆石样品裂变径迹分析测试结果列于表1。由表1可见，样品年龄总体变化幅度较大。借助Galbraith［11］提出的χ2统计方法，对样品中各单颗粒年龄进行分析。本文中5个样品的P（χ2）＞5%，表明各单颗粒的年龄差别在统计误差范围之内，具单一年龄，总体计算组合年龄；另3个样品的P（χ2）＜5%，则表明各单颗粒分布宽展，可能有多个总体，物源或成因复杂，因此只能计算各颗粒的平均年龄。

应用Binomfit软件［12－13］对P（χ2）＜5%的3个样品进行年龄分解，并将分解后的年龄与其余P（χ2）＞5%的样品的中心年龄一起做径迹年龄直方图，以直观反映样品年龄的分布与变化，结果示于图1。由图1可见，锆石裂变径迹年龄为（78±8）～（190±2）Ma，可分为2组：190～153Ma和106～78Ma。单颗粒年龄分布示于图2。3个P（χ2）＜5%的样品经Binomfit软件分解年龄，显示它们均有2组拟合年龄（图3）。

表1 锆石裂变径迹分析结果Table 1 Zircon fission track analysis result of local district in Jiapigou gold deposit

图1 锆石裂变径迹年龄分布直方图Fig.1 Distribution histogram of zircon fission track age

图2 锆石样品裂变径迹单颗粒年龄直方图及其年龄频率曲线Fig.2 Histogram and frequency curve of zircon single grain fission track age

3 成矿时代与成矿期次

夹皮沟金矿主成矿时代为中生代印支期至燕山期，太古宙绿岩带的花岗岩提供初次矿质富集，并成为矿源层，中生代燕山期对矿源层进一步萃取富集和改造叠加。此外，孙忠实等［14］综合地质信息与K－Ar年龄、Rb－Sr同位素测试数据，亦得出夹皮沟金矿带主成矿时代为燕山期，时间约为177Ma。

根据已发表的文献及前人的研究成果，夹皮沟地区各类包裹体均一温度为157.2～440℃［15］。依据黄铁矿热电性及热爆裂的研究，夹皮沟晚期中低温世代成矿温度峰值为270℃，立山矿区成矿温度集中于292.7～315.2℃，下戏台矿区集中于258.8～279.9℃［16］。而锆石裂变径迹的封闭温度为250℃左右［17］，恰好能反映成矿作用。

实验得到的第1组锆石裂变径迹年龄为190～153Ma，与文献［14］所得夹皮沟金矿区包裹体Rb－Sr同位素等时线年龄177.7Ma相近，与文献［15］根据流体包裹体数据得到的夹皮沟成矿过程发生于中生代223～177Ma之间的结论相似。中国北方于中生代期间发生过3次大规模成矿事件，分别是后碰撞造山过程（200～160Ma）、构造体制大转折晚期（约140Ma）和岩石圈大规模快速减薄时期（约120Ma），其中后碰撞造山过程对研究区影响较大，其时间恰与本实验的第1组锆石裂变径迹年龄相吻合［18］。

实验中第2组锆石裂变径迹年龄为106～78Ma，应为主成矿作用结束后又一期次成矿作用，本次成矿活动在区域上同时表现为后期叠加变质作用。该组年龄与文献［19］所测Ar－Ar坪年龄（102.25±2.05）Ma相匹配。太平洋板块漂移方向发生偏转［20］，导致区内岩浆活动活跃，发生多次小规模矿化蚀变作用，恰被该组年龄记录。

相邻位置所取的样品JXXT270－01－02和样品JXXT270－02－04在中心年龄上差别较大，二者可能分别反映了两个期次的构造热事件。前者的锆石裂变径迹年龄为（106±6）Ma，反映研究区在110～100Ma发生过较为明显的构造热事件，而这一期间正值太平洋板块向欧亚板块俯冲方向的转折期，且该时期沿着郯庐断裂带出现了较强烈的岩浆活动，样品JXXT270－01－02的裂变径迹记录了该阶段热事件的冷却年龄。后者裂变径迹年龄为（153± 9）Ma，反映该时期发生了对早期形成的片麻岩的叠加改造，与夹皮沟金矿的主成矿时代较为接近，且锆石裂变径迹封闭温度（约250℃）与夹皮沟金矿的成矿温度接近，该年龄恰好反映了中生代夹皮沟金矿区的主成矿作用。

图3 P（χ2）＜5%锆石裂变径迹年龄分组Fig.3 Zircon fission track age group with P（χ2）＜5%

4 裂变径迹年龄与构造事件的联系

继太古—元古代和晚古生代的两次金富集矿化后，夹皮沟地区在中生代（272～130Ma）发生过矿化叠加作用。燕山期（208～135Ma）伊泽奈奇板块开始向北西侧的欧亚大陆俯冲［21］，使中国大陆及邻区受到较强的北西向挤压和缩短作用，东亚边缘地区和现今的横断山脉地区与印度支那地块的北部形成了强烈的NNE－NE向褶皱和逆掩断层带，构成了地势较高的褶皱山带。同时，板块运动使岩石圈内形成了一系列滑脱面，并诱发不同深度岩石部分熔融，造成较强烈的岩浆活动［22］。辉发河断裂在此期间发生大规模左行平移，与夹皮沟金矿成矿时间一致，约为177～160Ma［23］。本文第1组锆石裂变径迹年龄（190～153Ma）恰好记录并反映了这次与成矿作用一致的地质事件。

辉发河断裂的平移运动一直持续到早白垩世（144～97Ma）［24］，期间，在约125Ma时，太平洋板块的漂移方向发生了重大转折，顺时针偏转了80°，改为沿NW向俯冲，并一直持续到约100Ma，在100Ma左右时，太平洋板块的俯冲方向曾再次发生过大幅度顺时针偏转［22］，构造应力场的最大主压应力方向（也即主要挤压方向）发生变化，太平洋板块向欧亚板块俯冲，造成华北地台东部强烈岩浆活动，这恰好与锆石裂变径迹数据中第2组年龄（106～78Ma）在时间上相吻合。

5 结论

1）吉林夹皮沟本区8个样品的锆石裂变径迹年龄为（78±8）～（190±2）Ma，可分为190～153Ma和106～78Ma两组。两组年龄均在其他测年方法数据上得到了印证。

2）由于锆石裂变径迹技术的特点，本文所得年龄数据不仅反映了主成矿年龄，而且还记录了后期叠加矿化年龄，体现了夹皮沟多期次成矿的特点。

3）两组锆石裂变径迹年龄从不同程度上揭示和印证了中生代以来，太平洋板块向欧亚板块俯冲，以及俯冲角度多次偏转，造成华北地台东部强烈的岩浆活动，并对辉发河断裂走滑产生影响，最终形成夹皮沟金矿区现在被断裂带围陷、韧性剪切构造带控矿的格局。

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Minerogenetic Age of Local Gold－deposit District in Jiapigou Gold Belt，Northeastern China Based on Zircon Fission Track Dating

FENG Yun－lei，YUAN Wan－ming＊，CAO Jian－hui，HAO Na－na，CHEN Xiao－ning，DUAN Hong－wei
（Science Research Institute，China University of Geosciences，Beijing100083，China）

The minerogenetic epoch of local district in Jiapigou gold deposit in the method of zircon fission track was researched.Zircon fission track is the most suitable dating method to study the mineralization ages in Jiapigou，as the metallogenetic temperature of gold deposit in this area is close to the closure temperature of zircon fission track.Therefore，the zircon fission track ages are able to be treated as the metallogenetic ages of gold deposit.In this paper，8zircon fission track dating data were achieved and the ages can be divided into two groups：190－153Ma and 106－78Ma.These two groups reveal the main minerogenetic epoch in Mesozoic，as well as the age of later metallogenetic processes.The wide range of zircon fission track ages unveils the existence of multiple period of mineralization.The evidences of fission track ages confirm that the

fission track；metallogenetic age；mineralization time；Jiapigou gold depositmineralization in Jiapigou gold deposit is intensely influenced by the movement of Pacific plate and Eurasian continent.

P542

A

1000－6931（2015）02－0379－06

10.7538／yzk.2015.49.02.0379

2014－05－05；

2014－06－26

国家自然科学基金资助项目（41172088，40872141）；中国地质调查局地质调查工作资助项目（基2011－03－04－06）；青海省地质调查局资助项目（2013－103）

冯云磊（1988—），男，河北邯郸人，博士研究生，从事矿床地球化学研究

＊通信作者：袁万明，E－mail：ywm010＠sina.com