内蒙古鸡冠山钼矿流纹斑岩的成岩年龄及地质意义

陈伟军，郝情情，蒋 鑫，覃 锋，褚少雄

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300;2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 100083;3. 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)



内蒙古鸡冠山钼矿流纹斑岩的成岩年龄及地质意义

陈伟军1，郝情情1，蒋 鑫2，覃 锋1，褚少雄3

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300;2. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 100083;3. 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

内蒙古鸡冠山钼矿床是近年来发现的一个大型斑岩型钼矿床，位于华北克拉通北缘、西拉沐沦钼矿带的中段，产出于一破火山机构的NW侧。矿床矿石矿物辉钼矿Re-Os同位素等时线法测得成矿年龄为151.1±1.3Ma，为晚侏罗世成矿。本文通过SIMS锆石U-Pb年龄法，测定流纹斑岩成岩年龄为148.5±3.3Ma(U-Pb等时线年龄，2σ,MSWD=2.2)，为晚侏罗世成岩。该成岩年龄与成矿年龄在误差范围内一致，说明与流纹斑岩有关的岩浆活动可能形成成矿的母岩浆，成岩与成矿近乎同时发生。

西拉沐伦钼矿带 流纹斑岩 SIMS锆石U-Pb年龄 鸡冠山钼矿 内蒙古

Chen Wei-jun,Hao Qing-qing,Jiang Xin,Qin Feng,Chu Shao-xiong.Diagenetic age of rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit,Inner Mongolia and its geological implications[J].Geology and Exploration,2015,51(6):1107-1113.

0 引言

华北克拉通北缘中段、西拉沐沦河构造带附近已经发现了10余个钼矿床。从东部阿鲁科尔沁旗的敖伦花、半拉山、好力宝，经过敖汉旗的库里吐，松山区的鸡冠山、碾子沟、车户沟，林西县的龙头山，向西到克什克腾旗的小东沟、红山子、柳条沟、岗子、奈林沟等，大致可以勾勒出一条长400km、宽300km的西拉沐沦钼多金属矿化带。钼矿带内矿床类型有斑岩型、花岗岩型、石英脉型和火山热液型，矿床大多已经达到了大中型规模。这些矿床大多缺乏系统的理论研究，特别是在成岩成矿的年龄数据方面。该区域内以往的研究主要集中在金银铜铅锌等有色金属矿床方面(邵济安,1991；芮宗瑶等，1994；赵一鸣，1997；张振法等，2000，2002；刘建明等，2004)。已有研究对小东沟、碾子沟、库里吐、鸡冠山等钼矿的地质地球化学特征和成矿年龄进行了探讨(聂凤军等，2007a，2007b；陈志广等，2008；覃峰等，2008；吴华英等，2008；张作伦等，2009；陈伟军等，2010)。位于成矿带中段的鸡冠山大型斑岩型钼矿床的成岩成矿年龄方面，只有曾庆栋等(2009)研究的花岗斑岩成岩年龄为245.5±2.7Ma，陈伟军等(2010)研究的辉钼矿Re-Os等时线年龄为151.1±1.3Ma的报道。两者相差近100Ma，且花岗斑岩的产出与矿床所处的地球动力学背景明显不同，两者应该没有成因联系。因此，笔者又测定了鸡冠山杂岩体中流纹斑岩的成岩年龄。

1 矿区及矿体地质特征

鸡冠山钼矿床位于华北克拉通北缘、西拉沐沦钼矿带的中段，赤峰元宝山坳陷和翁牛特隆起接触部位火山盆地北东端的一个火山穹隆内(图1)，其中部为火山岩，外围为二叠系杂砂岩和凝灰质板岩，两者呈侵入不整合接触。

该火山穹隆为一破火山构造，周围被NE向(F1)、NEE向(F2)和NW向(F4)断裂所控制，可分为流纹质火山活动和粗面质火山活动两个旋回(陈伟军等， 2010)。三组断裂交汇部位控制了火山杂岩体的产出,也控制了斑岩型钼矿化的空间分布。矿体即分布于三组断裂交汇处,其外侧则无矿化分布(曾庆栋等，2009)。

鸡冠山矿床矿体产于火山机构NW侧，呈扁柱状，走向NE40°，倾向NW,倾角86°，长度大于860m，平均宽度约170m，延深大于100m。钼品位0.079%～0.11%，平均0.1%。钼矿化呈细脉浸染状产出，矿化较连续，呈面状矿化(陈伟军等，2010)。钼矿化在所有中生代岩石中都有发育，但主要发育在粗面质角砾凝灰岩和细粒蚀变辉绿岩中。矿石结构主要有自形-半自形粒状结构、残余结构和交代溶蚀结构；矿石构造为脉状、浸染状和斑状构造等;矿石矿物为辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿；脉石矿物为石英、长石、绢云母、绿泥石和萤石等。矿床围岩蚀变特征显著，并且呈现较明显的分带现象。从中间向两侧大致分为石英-钾长石-绢云母化带、石英-绢云母-黄铁矿带、石英-高岭土-绿泥石-萤石化带和石英-绿泥石-绿帘石-碳酸岩化带，并呈现出一定的同心环带状特点，这与典型的斑岩型钼(铜)矿床围岩蚀变有一定的相似性。

2 花岗斑岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄和钼矿床的Re-Os同位素年龄

曾庆栋等(2009)选取含矿花岗斑岩进行了SHRIMP 锆石U-Pb法定年研究，锆石U-Pb等时线年龄为245.5±2.7Ma(95%置信度，MSWD=0.51)，解释为杂岩体中花岗斑岩的侵入年龄，为印支期成岩。

陈伟军等(2010)选取了矿床不同中段矿体中不同类型的5件辉钼矿样品，进行了Re-Os同位素年龄测试，测定辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为151.1±1.3Ma。测年结果等时线拟合相关性好，等时线年龄与同位素模式年龄吻合度高，证明测得的Re-Os等时线年龄可靠，可代表成矿的真实年龄。这表明鸡冠山钼矿床辉钼矿的富集成矿时间发生在晚侏罗世，为燕山期成矿。

3 流纹斑岩成岩年龄

矿床中流纹斑岩位于矿区中部，呈似火山熔岩锥出露(图1)。该流纹斑岩呈北东向展布，长轴570m，短轴300～350m，面积近0.2km2,其产状不清，与流纹岩呈过渡关系。岩石一般为灰白色-类红色，局部见流纹构造和珍珠状构造。斑状、花斑状和球粒状结构，斑晶主要为石英和长石。

3.1 样品及测试

本次流纹斑岩年龄测定采用SIMS锆石U-Pb法定年。锆石U-Pb年龄样品采自鸡冠山钼矿760中段坑道中蚀变较弱的灰白色流纹斑岩，样品重约4.5kg，由河北地勘局廊坊实验室完成锆石样品挑选工作。样品制靶及透反射光拍摄在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室进行。阴极发光扫描电镜显微照相(CL)在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针实验室的Cameca SX51电子探针仪上完成，分析电压为50kV，电流为15nA。U-Pb年龄测试在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室完成，测试仪器为Cameca IMS-1280型二次离子质谱仪(SIMS)。详细的分析流程见Lietal.(2009)。

3.2 锆石特征

定年样品用的锆石为自形程度较好的晶体，无色透明，多呈长柱状，多数颗粒长约50～100μm。CL照片(图2)显示多数自形晶锆石的内部结构比较清晰，具有自形晶生长振荡韵律环带，同时可见核幔结构发育，具较为典型的岩浆锆石特征。

3.3 分析结果

本次研究的锆石U-Pb同位素测定结果见表1，共分析测试了14个点，其中得出7个有效的分析测试点数据(J-72@5、6、8、9、11、12、14)。其Th和U含量分别为253×10-6～3945×10-6和271×10-6～1313×10-6，Th/U值为0.765～3.004,均大于0.4。Th-U图解(图3)显示，所有测点的拟合性较好，Th、U具有明显的正相关性，表明本次用来测年的锆石颗粒具有岩浆成因特征，可以确定是岩浆成因锆石。测试结果中，除分析点J-72@12的206Pb/238U年龄162.2±2.5Ma明显偏大外，其余6个分析点的年龄为144.6±2.2Ma～156.0±2.5Ma，谐和性较好。

在U-Pb年龄谐和线图(图4)中，除分析点J-72@12以外的6个分析点构成一致的年龄组，给出经过校正的加权平均年龄为148.5±3.3Ma(95%置信度，MSWD=2.2)，这一年龄解释为流纹斑岩的侵入年龄。

在U-Pb平均模式年龄图(图5)中，除分析点J-72@以外的6个分析点加权平均值为148.4±4.6Ma，置信度95%，MSWD=1.7，与上述谐合年龄在误差范围内吻合度非常好，说明上述等时线年龄148.5±3.3Ma可靠。

综上所述，本次研究将鸡冠山钼矿床流纹斑岩的岩浆结晶年龄确定为148.5±3.3Ma(MSWD=2.2)，表明流纹斑岩为晚侏罗世成岩。

4 讨论

由于锆石具有极高矿物稳定性和非常高的Pb扩散封闭温度(Leeetal.,1997)，锆石U-Pb定年方法可作为放射性同位素年代学研究中最常用和最有效的方法之一(吴元保等，2004)。鸡冠山钼矿床花岗斑岩的SHRIMP 锆石U-Pb法等时线年龄为245.5±2.7Ma(95%置信度，MSWD=0.51)，9个分析点的模式年龄加权平均值为245.5±2.7Ma，与等时线年龄一致，证明所得等时线年龄可靠，可以作为花岗斑岩的侵入年龄(曾庆栋等，2009)，表明花岗斑岩为印支期成岩。陈伟军等(2010)测定的辉钼矿Re-Os同位素等时线年龄为151.1±1.3Ma，即确定为鸡冠山钼矿床的成矿年龄，为燕山期成矿。一般而言，斑岩矿床的成矿作用稍晚于斑岩体的侵入冷凝作用，相隔时间通常不超过10 Ma(芮宗瑶等，1984)。对于同一个斑岩成矿体系来说，岩浆结晶分异、上侵定位作用与相关热液活动的时限一般相差几万年到几十万年(Perelloetal.，2001)。因此，本次研究认为，花岗斑岩245.5±2.7Ma的成岩年龄应该不是曾庆栋等(2009)所解释的那样，可能为鸡冠山钼矿床的成矿母岩为花岗斑岩，其成矿时代是印支期。

图2 鸡冠山钼矿床流纹斑岩锆石阴极发光(CL)图Fig.2 Photos showing Cathodoluminescence (CL) of zircons from rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit

鸡冠山钼矿床流纹斑岩的岩浆结晶年龄为148.5±3.3Ma，辉钼矿的Re-Os等时线定年所反映的成矿年龄为151.1±1.3Ma，分别可代表成岩、成矿的真实年龄值。两者在误差范围内近似一致，表明成岩与成矿作用近于同期发生。该矿的铅同位素测试结果也表明，流纹斑岩的铅同位素组成与黄铁矿的铅同位素组成类似，进一步证明了矿床与流纹斑岩有着密切的时空及成因关系(另文详述)。可见，鸡冠山钼矿床大规模的钼矿化发生在晚侏罗世，流纹斑岩可能为其成矿的母岩浆，矿床属于燕山期构造-岩浆活动的产物。

表1 鸡冠山斑岩钼矿床流纹斑岩(样品J-72)中SIMS锆石U-Th-Pb同位素分析结果Table 1 U-Th-Pb isotopic data for zircons SIMS (for sample J-72) from rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit

注:误差为1σ，普通铅采用测定的204Pb进行校正。

图3 鸡冠山钼矿床流纹斑岩锆石的Th/U图解Fig.3 Th/U diagram of zircons of rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit

图4 鸡冠山斑岩钼矿床流纹斑岩中锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 Zircon U-Pb concordia age of rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit

图5 鸡冠山钼矿床流纹斑岩中锆石U-Pb模式年龄图Fig.5 Zircon U-Pb model age of rhyolite porphyry in the Jiguanshan Mo deposit

5 结论

内蒙古鸡冠山斑岩型钼矿床中的花岗斑岩代表了区内曾经发生过一期印支期岩浆活动，而成矿可能与该期岩浆活动无关。利用SIMS锆石U-Pb法测得流纹斑岩的成岩年龄为148.5±3.3Ma(U-Pb等时线年龄，2σ,MSWD=2.2)，表明区内一期与流纹斑岩有关的岩浆活动发生在晚侏罗世，其对应的地球动力学背景为中国东部构造体制的大转折。该流纹斑岩的成岩年龄(148.5±3.3Ma)与鸡冠山钼矿床的成矿年龄(151.1±1.3Ma)在误差范围一致，说明与流纹斑岩有关的岩浆活动可能为成矿的母岩浆，成岩与成矿近乎同时发生。

致谢 本文野外工作得到了赤峰市国土资源局、鸡冠山钼矿等单位有关领导和技术人员的大力支持与帮助；中国科学院地质与地球物理研究所张瑞斌博士、孙兴国博士协助完成了样品采集工作。在此一并表示衷心的谢意。

Chen Wei-jun,Liu Jian-ming,Liu Hong-tao,Sun Xing-guo,Zhang Rui-bin,Zhang Zuo-lun,Qin Feng.2010.Geochronology and fluid inclusion study of the Jiguanshan porphyry Mo deposit,Inner Mongolia[J].Acta Petrologica Sinica,26(5): 1423-1436(in Chinese with English abstract)

Chen Zhi-guang,Zhang Lian-chang,Wu Hua-ying,Wan Bo,Zeng Qing-dong.2008.Geochemistry study and tectonic background of A type host granite in Nianzigou molybdenum deposit in Xilamulun molybdenum metallogeinic belt,Inner Mongolia[J].Acta Petrologica Sinica,24(4): 879-889(in Chinese with English abstract)

Liu Jian-ming,Zhan Rui,Zhang Qing-zhou.2004.The regional metallogeny of Dahingganling,China[J].Earth Science Frontiers (China University of Geosciences,Beijing),11(1): 269-277(in Chinese with English abstract)

Li XH,Liu Y,Li QL ,Guo CH.2009.Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb age by multi-collector SIMS without external standardization.Geochemistry Geophysics Geosystems,10: Q04010[doi]

Lee J,Williams I.,Elllis D.1997.Pb,U and Th diffusion in nature zircon[J].Nature,390(13): 159-162

Nie Feng-jun,Zhang Wan-yi,Jiang Si-hong,Liu Yan.2007a.Geological features and origin of Xiaodonggou porphyry molybdenum deposit in Hexigten Banner,Inner Mongolia[J].Mineral Deposits,26(6): 609-620(in Chinese with English abstract)

Nie Feng-jun,Zhang Wan-yi,Du An-dao,Jiang Si-hong,Liu Yan.2007b.Re-Os isotopic dating on molybdenite separates from the Xiaodonggou porphyry Mo Deposit,Hexigten Qi,Inner Mongolia[J].Acta Geologica Sinica,81(7): 898-905(in Chinese with English abstract)

Perello J ,Cox D,Garamjav D,Sanjdor JS,Diakov S,Schissel D,Munkhbat To,Oyun G.2001.Oyu Tolgoi,Mongolia: Siluro-Devonian porphyry Cu-Au (Mo) and high-sulfidation Cu mineralization with a cretaceous chalcocite blanket[J].Econ.Geol.,96:1407-1428

Qin Feng,Liu Jian-ming,Zeng Qing-dong,Zhang Rui-bin.2008.The metallogenic epoch and source of ore-forming materials of the Xiaodonggou porphyry molybdenum deposit,Inner Mongolia[J].Geoscience,2(2):137-180(in Chinese with English abstract)

Rui Zong-yao,Huang Chong-ke,Qi Guo-ming,Xu Y,Zhang Hong-tao.1984.Porphyry Copper (Molybdenum) Deposits of China[M].Beijing: Geological Publishing House:1-350(in Chinese)

Rui Zong-yao,Shi Lin-dao,Fang Ru-heng.1994.Non-ferrous metals deposit geology of the northern margin and adjacent areas in North China Craton[M].Beijing:Geological Publishing House:476(in Chinese)

Shao Ji-an.1991.Crust Evolution in the middle part of the northern margin of sino-Korean Plate[M].Beijing: Beijing Univ.Pub.House:1-140(in Chinese)

Wu Hua-ying,Zhang Lian-chang,Chen Zhi-guang,Wuan Bo.2008.Geochemistries,tectonic setting and mineralization potentiality of the ore-bearing monzogranite in the Kuliyu molybdenum (copper) deposit of Xarmoron metallogetic belt,Inner Mongolia[J].Acta Petrologica Sinica,24(4): 867-878(in Chinese with English abstract)

Zeng Qing-dong,Liu Jian-ming,Zhang Zuo-lun,Qin Feng,Chen Wei-jun,Zhang Rui-bin,Yu Chang-ming,Ye Jie.2009.Ore-forming time of the Jiguanshan porphyry molybdenum deposit,northern margin of North China Craton and the Indosinian mineralization[J].Acta Petrologica Sinica,25(2): 393-398(in Chinese with English abstract)

Zhao Yi-ming,Zhang De-quan.1997.Metallogeny and prospective evolution of copper-polymetallic deposits in the Da Hinggan Mts.and its adjacent regions[M].Beijing: Seismological Publishing House:125-14(in Chinese)

Zhang Zhen-fa,Ge Chang-bao.2000.Discussion on deep structure features and geoteotonicst in the eastern part of Inner Mongolia[J].Geology of Inner Mongolia,(3): 6-18(in Chinese with English abstract)

Zhang Zhen-fa,Niu Ying-zhi,Chang Zhong-yao,Ge Chang-bao.2002.Redetermination of the boundary between Chinese platform and Dahingganling-Mongolian paleozoic geosynclinal folded belt[J].Geophysical & Geochemical Exploration,26(2): 83-96(in Chinese with English abstract)

Zhang Zuo-lun,Zeng Qing-dong,Qu Wen-jun,Liu Jian-ming,Sun Xing-guo,Zhang Rui-bin,ChenWei-jun,Qin Feng.2009.The molybdnite Re-Os dating from the Nianzihou Mo deposit,Inner Mongolia and its geological significance[J].Acta Petrologica Sinica,25(1): 212-218(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

陈伟军,刘建明,刘红涛,孙兴国,张瑞斌,张作伦,覃 锋.2010.内蒙古鸡冠山斑岩钼矿床成矿时代和成矿流体研究[J].岩石学报,26(5): 1423-1436

陈志广,张连昌,吴华英,万 博,曾庆栋.2008.内蒙古西拉木伦成矿带碾子沟钼矿区A型花岗岩地球化学和构造背景[J].岩石学报,24(4): 879-889

刘建明,张 锐,张庆洲.2004.大兴安岭的区域成矿特征[J].地学前缘,11(1): 269-277

聂凤军,张万益,杜安道,江思宏,刘 妍.2007a.内蒙古小东沟斑岩钼矿床铼-锇同位素年龄及地质意义[J].地质学报,81(7): 898-905

聂凤军,张万益,江思宏,刘 妍.2007b.内蒙古小东沟斑岩钼矿床地质特征及成因探讨[J].矿床地质,26(6): 609-620

覃 锋,刘建明,曾庆栋,张瑞斌.2008.内蒙古小东沟斑岩型钼矿床的成矿时代及物质来源[J].现代地质,2(2):137-180

芮宗瑶,黄崇轲,齐国明,徐 钰,张洪涛.1984.中国斑岩铜(钼) 矿床[M].北京:地质出版社:1-350

芮宗瑶,施林道,方如桓.1994.华北陆块北缘及邻区有色金属矿床地质[M].北京: 地质出版社:476

邵济安.1991.中朝板块北缘中段地壳演化[M].北京: 北京大学出版社:1-140

吴华英,张连昌,陈志广,万 博.2008.内蒙古西拉木伦成矿带库里吐钼(铜) 矿区二长花岗岩地球化学、构造环境及含矿性分析[J].岩石学报,24(4): 867-878

吴元保,郑永飞.2004.锆石成因岩石学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报,49(16):1589-1640

曾庆栋,刘建明,张作伦,覃 锋,陈伟军,张瑞斌,于昌明,叶 杰.2009.华北克拉通北缘鸡冠山斑岩钼矿床成矿年代及印支期成矿事件[J].岩石学报,25(2): 393-398

赵一鸣,张德全.1997.大兴安岭及其邻区铜多金属矿床成矿规律与远景评价[M].北京: 地震出版社:125-144

张振法,葛昌宝.2000.内蒙古东部深部构造特征和大地构造问题浅议[J].内蒙古地质,(3): 6-18

张振法，牛颖智,常忠耀,葛昌宝.2002.中华地台与兴蒙古生代地槽褶皱系界线的重新厘定[J].物探与化探,26(2): 83-96

张作伦,曾庆栋,屈文俊,刘建明,孙兴国,张瑞斌,陈伟军,覃 锋.2009.内蒙碾子沟钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义[J].岩石学报,25(1): 212-218

Diagenetic Age of Rhyolite Porphyry in the Jiguanshan Mo Deposit,Inner Mongolia and its Geological Implications

CHEN Wei-jun1, HAO Qing-qing1, JIANG Xin2, QIN Feng1, CHU Shao-xiong3

(1.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau,Beijing101300；2.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083;3.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029)

The Jiguanshan Mo deposit of Inner Mongolia is a newly discovered large porphyry type Mo deposit. It is located in the middle of Xilamulun molybdenum ore belt, northwest side of a caldera in the northern margin of the North China Craton. The molybdenite Re-Os isotope isochron method determined the metallogenic age to be 151.1±1.3 Ma, indicating mineralization in the late Jurassic. In this work, zircon SIMS U-Pb isotopic dating was used to estimate the diagenetic age of rhyolite porphyry, yielding 148.5±3.3Ma (U-Pb isochron age, 2σ, MSWD=2.2). It shows the rhyolite porphyry formed in the late Jurassic, largely in agreement with the mineralization age in the range of error. We suggest that the rhyolite porphyry magmatism may form ore-bearing parent magma, and the diagenesis and mineralization occurred at approximately the same time.

Xilamulun molybdenum metallogenic belt, rhyolite porphyry, zircon SIMS U-Pb isotopic dating, Jiguanshan Mo deposit, Inner Mongolia

2014-09-30；

2015-08-26；[责任编辑]雷华。

陈伟军(1981年-)，男，2010年毕业于中国科学院地质与地球物理研究所，博士，工程师，主要从事金属矿产勘查和研究工作。E-mail：chenwj1981@126.com。

P618.65

A

0495-5331(2015)06-1107-7