吉林省红旗岭矿区3号含矿岩体同位素年龄研究

孙英华，周树亮，权承珍，孙 超

1.吉林省有色金属地质勘查局六○七队，吉林 吉林 132105；2.延吉市国土资源局，吉林 延吉133000



吉林省红旗岭矿区3号含矿岩体同位素年龄研究

孙英华1，周树亮1，权承珍2，孙 超1

1.吉林省有色金属地质勘查局六○七队，吉林 吉林 132105；2.延吉市国土资源局，吉林 延吉133000

通过对红旗岭矿区3号含矿岩体同位素年龄研究，该岩体锆石U-Pb年龄为（207±3）Ma，黑云母Ar-Ar年龄为（212.5±2.5）Ma，矿石Re-Os等时线年龄为（234±28）Ma，表明该含矿岩体形成于三叠纪晚期。该年龄和近年来对含矿基性-超基性岩体同位素年龄测定结果基本一致（205～230 Ma），说明它们均为三叠纪晚期岩浆作用的产物。根据岩体围岩年龄（Rb-Sr全岩等时线年龄（524±16）Ma和（357±23）Ma），认为该岩体成岩成矿主要形成于印支中晚期，是同一期构造岩浆活动的产物，岩浆及成矿物质来源具有同源性，从而形成了具有相同成因的矿床类型。

同位素年龄；3号含矿岩体；红旗岭矿区；吉林省

0 引言

红旗岭镍矿位于吉林省磐石市红旗岭镇，属大型岩浆岩型铜镍硫化物矿床，是我国最重要的镍矿生产基地之一。自1959年发现1号岩体中型铜镍矿床、1964年发现7号岩体大型铜镍矿床以来，经矿山50余年的开采生产，所提交的铜镍金属量所剩无几，已属危机矿山。自2007年至2012年，通过全国危机矿山项目——吉林省红旗岭镍矿接续资源勘查的实施。在Ⅰ岩带3号岩体深部发现的镍矿体，资源量达到中型规模，为矿山后续发展提供了资源保障。通过本次对3号含矿岩体同位素年龄研究，为红旗岭矿区铜镍矿床的科学研究提供了新的依据。

1 矿区地质简介

红旗岭矿区地处吉黑地槽系吉林优地槽东南缘，以辉发河深大断裂为界与华北地台相毗邻。

区内出露地层为寒武—奥陶系变质岩系，分为黄莺屯组和小三个顶子组。黄莺屯组下段为Ⅰ岩带镁铁—超镁铁质岩体的主要围岩，岩性主要为黑云母片麻岩夹少量角闪片岩；上段为Ⅱ岩带镁铁—超镁铁质岩体的主要围岩，岩性主要为角闪斜长片麻岩、花岗质片麻岩及大理岩等；小三个顶子组为Ⅲ岩带镁铁—超镁铁质岩体的主要围岩，岩性主要岩性为由大理岩、云母片岩等组成。

区内断裂构造发育，具有多期次活动特征，主要为NW向断裂构造，其次为NE向断裂构造。NW向断裂构造属矿区主体构造，为与辉发河深大断裂长期活动相伴生的次级断裂构造，控制着矿区内镁铁-超镁铁质岩体的分布，分为北兴隆—何家—富家、新立屯—松柏屯—黄瓜营子、孤顶子—小三个顶子三个断裂构造带，并分别与Ⅰ岩带、Ⅱ岩带、Ⅲ岩带相吻合。

区内与成矿有关的镁铁-超镁铁质岩发育，共发现30余个镁铁-超镁铁质岩体，根据岩体的分布和产出的构造部位，将其划分为三个岩带（图1）。Ⅰ岩带：分布于北兴隆—何家—富家断裂带内，带内出露有1号、2号、3号、9号、33号、32号、7号等岩体，各岩体均赋存有铜镍矿体，是矿区内最主要的成矿岩带，岩体类型包括辉长岩-辉石岩-橄榄岩型（1号、2号）、辉长岩-辉石岩型（3号）、角闪橄榄岩型（9号）、斜方辉石岩型（7号）。Ⅱ岩带：分布于新立屯—松柏屯—黄瓜营子断裂带内，带内出露有5号、6号、14号、15号、18号、19号等岩体，目前尚未发现有铜镍矿体，岩体类型包括橄榄岩型（5号）、角闪橄榄岩型（6号、15号、18号、19号）、角闪辉石岩型（14号）。Ⅲ岩带：分布于孤顶子—小三个顶子断裂带内，带内出露有8号、16号、31号等岩体，各岩体岩相组成简单，岩体类型以橄榄岩型为主。

图 1 红旗岭矿区镁铁-超镁铁质岩带分布图Fig.1 Distribution map of maf c-ultramaf c rocks belt in Hongqiling mining area

2 3号含矿岩体特征

2.1 岩体地质特征

3号含矿岩体分布于Ⅰ岩带的中部，岩体北部与1号、2号岩体相毗邻，围岩为寒武—奥陶系黄莺屯组黑云片麻岩、花岗质片麻岩、角闪片岩、大理岩等。岩体走向350°，总体向东倾，倾角70°～80°。岩体长2 500 m ，宽40～500 m ，北宽南窄，平面上呈蝌蚪状，剖面上呈陡直的岩墙状。岩体主要由辉长岩相和辉石岩相组成，岩石类型有辉长岩、含长辉石岩、辉石岩，矿物成分以单斜辉石、古铜辉石为主，次为斜长石、棕色角闪石、黑云母，与岩体深部镍（钴）矿体有关的岩石类型为含长辉石岩、辉石岩。岩体中发育有橄榄二辉石岩、苏长岩、霏细（斑）岩、细粒闪长岩等脉岩，其中橄榄二辉石岩脉、苏长岩脉与岩体浅部铜镍矿体有关。整个岩体蚀变比较强，主要为次闪石化、绿泥石化、滑石化、蛇纹石化。

2.2 矿体地质特征

3号含矿岩体深部发现5层镍（钴）矿体，矿体赋存形态呈似层状、透镜状及歪斜的底盆状（见图2）。其中以歪斜的底盆状矿体为主要矿体，与1号岩体铜镍矿体产出形式相同。见矿最好的为5号勘探线ZK0802孔，见矿深度为811.23～1 016.00 m，穿矿厚度174.99 m，镍最大值为0.72%，钴最大值为0.047%，铜最大值为0.33%，平均品位镍0.393%，钴0.029%，铜0.109%，其中941.43～1 016.00 m，穿矿厚度66.87 m，平均品位镍0.545%，钴0.029%铜0.14%。矿石构造以浸染状构造为主，结构为他形晶结构、结状结构。矿石矿物组成简单，主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿、黄铜矿。

图 2 3号含矿岩体5号线地质剖面图Fig.2 No.5 exploration line geological prof le of No.3 orebearing rock mass

3 同位素年龄研究

3.1 锆石U-Pb法年龄测定

样品采自5号勘探线ZK0813孔不同深度的岩心，由河北省区域地质调查研究院实验室完成单矿物锆石的挑选工作，锆石的同位素年龄测定在北京离子探针中心进行。

该样品锆石皆自形晶，呈柱状、板柱状，共进行了13个点分析，其锆石U-Pb同位素分析结果见表1，谐和图见图3，所得年龄为（207±3）Ma，为晚三叠世。

3.2 黑云母Ar-Ar法年龄测定

样品采自5号勘探线ZK0813孔不同深度的岩心，由本项目组完成单矿物黑云母的挑选工作，黑云母的同位素年龄测定在中国地质科学院地质研究所进行。

黑云母Ar-Ar同位素分析结果见表2，40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等时线见图4，所得坪年龄为（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等时线年龄为（212.5±2.5）Ma，为晚三叠世。

3.3 矿石Re-Os法年龄测定

样品采自5号勘探线ZK0802孔深部矿体内，共采集8件样品，样品详细情况见表3，矿石均浸染状构造，硫化物质量分数10%～20%，主要矿物为磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿。样品测定由国家地质实验测试中心Re-Os分析实验室完成，使用仪器为电感耦合等离子体质谱仪TJA X-series ICP-MS。矿石样品测定的Re和Os的质量分数以及187Re/188Os和187Os/188Os比值列于表3。根据测试数据采用Isoplot软件作等时线（图5），所得矿石Re-Os同位素等时线年龄为（234±28）Ma，为中三叠世。由于同位素比值变化范围不大，导致等时线斜率误差较大，从而导致等时线年龄误差增大，使该年龄与锆石U-Pb法、黑云母Ar-Ar法所得的年龄偏大，但在误差范围内年龄基本一致。

表 1 红旗岭矿区3号含矿岩体锆石U-Pb同位素分析结果表Table 1 The zircon U-Pb isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

图 3 红旗岭矿区3号含矿岩体锆石U -Pb谐和图Fig.3 Harmonic map of zircon U-Pb of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 2 红旗岭矿区3号含矿岩体黑云母 Ar-Ar同位素分析结果表Table 2 Biotite Ar-Ar isotope analysis results of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

图 4 红旗岭矿区3号含矿岩体40Ar/36Ar-39Ar/36Ar同位素等时线图Fig.40Ar/36Ar-39Ar/36Ar isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

表 3 吉林省吉林市磐石市红旗岭镍矿中硫化物Re-Os同位素数据Table 3 Sulf de Re-Os isotope data of Hongqiling nickel mine in Panshi City， Jilin Province

4 讨论

关于红旗岭矿区含矿基性-超基性岩体的形成年代，20世纪自1号、7号铜镍矿床发现至世纪末一直没有对岩体进行过同位素年龄测定，只是根据岩体侵入围岩呼兰群地层的年龄（Rb-Sr全岩等时线年龄（524±16）Ma和（357±23）Ma），推断成矿岩体主要形成于海西晚期。进入21世纪，吉林大学地球科学学院的老师对部分岩体作了年龄测定。其中，郗爱华老师于2005年、2010年分别对1号岩体和3号岩体进行了同位素年龄研究，1号岩体取岩石中黑云母单矿物进行了Ar-Ar法同位素年龄测定，得到225 Ma年龄，3号岩体取角闪辉石岩中角闪石单矿物进行了Ar-Ar法同位素年龄测定，得到（228.2±3.0）Ma的坪年龄和（230.1±7.1）Ma的等时线年龄。张广良、吴福元老师通过对红旗岭地区镁铁-超镁铁质岩体的年龄测定，认为岩体形成于晚三叠世，距今约216 Ma年龄。本次在3号岩体深部找矿过程中，为了更准确地确定岩体成岩成矿年龄，采用了三种同位素年龄测定方法，分别得到锆石U-Pb法年龄为（207±3）Ma、黑云母Ar-Ar法坪年龄为（213.0±1.6）Ma（T=1 040～1 2800C）和等时线年龄为（212.5±2.5）Ma、矿石Re-Os法等时线年龄为（234±28）Ma，其中锆石和黑云母所得的年龄非常接近，均为晚三叠世，而矿石Re-Os法年龄偏大，但在误差范围内年龄基本一致。可以确定3号含矿岩体形成于晚三叠世，而非以前认为的形成于海西晚期或燕山期，与前人的同位素年龄研究结果基本一致。从中可以确定红旗岭矿区基性-超基性含矿岩体形成于中—晚三叠世（印支中—晚期）。

图 5 红旗岭矿区3号含矿岩体矿石Re-Os同位素等时线图Fig.5 Ore Re-Os isotope isochrones of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area

［1］ 郗爱华，顾连兴，等. 吉林省红旗岭铜镍硫化物矿床的成矿时代讨论及其意义［J］.矿床地质，2005，24（5）.

［2］ 刘金玉，郗爱华，等..红旗岭3号岩体地质年龄及其岩石特征［J］.吉林大学学报（地球科学版），2010，24（2）.

［3］ 张广良，吴福元.吉林省红旗岭地区造山后镁铁-超镁铁质岩体的年龄测定及其意义［J］.地震地质，2005，27（4）.

Isotopic age of No. 3 ore-bearing rock mass of Hongqiling mining area in Jilin Province

SUN Ying-hua1， ZHOU Shu-liang1，QUAN Cheng-zhen2，SUN Chao1
1.Team 607， Bureau of Nonferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province， Jilin 132105， Jilin， China；2.Bureau of land and Resources of Yanji City， Yanji 133000， Jilin， China

Through study on isotope age of No.3 ore-bearing rock mass in Hongqiling mining area， the zircon U-Pb age 207±3Ma， biotite Ar-Ar age 212.5±2.5Ma， ore Re-Os isochrones age 234±28Ma， which show that the ore-bearing rock mass formed in Late Triassic. The age are basically same with the ore-bearing basic-ultrabasic rock isotopic age determination results in recent years （205Ma ～ 230Ma）， that show they are the products of the Late Triassic magmatism. According to the ages of wall rock （Rb-Sr whole rock isochron age 524±16Ma and 357±23Ma） . We think that rock mass diagenetic mineralizationare mainly formed in the Late Indosinian， is the product of the same period tectonic magmatic activity. Magma and ore-forming material have homology sources， thus deposit types of the same genesis are formed.

isotopic age； No.3 ore-bearing rock mass； Hongqiling mining area； Jilin Province

P597

A

1001—2427（2015）03 - 55 -7

2014-12-05；

2015-09-22

国家第一批危机矿山项目——吉林省磐石市红旗岭镍矿接替资源勘查（编号200622014）

孙英华（1962—），女，吉林农安人，吉林省有色金属地质勘查局六○七队高级工程师.