吉林东部汪清县九三沟金矿区石英闪长玢岩U-Pb年代学和地球化学特征

张晓秋, 李碧乐

(1.吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春130026; 2.吉林省地质勘查基金管理中心, 吉林 长春 130061)

吉林东部汪清县九三沟金矿区石英闪长玢岩U-Pb年代学和地球化学特征

张晓秋1, 2, 李碧乐1*

(1.吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春130026; 2.吉林省地质勘查基金管理中心, 吉林 长春 130061)

九三沟金矿区石英闪长玢岩在火山盆地内呈脉状或岩株状产出, 与金矿化空间上密切伴生。本文通过岩石地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究, 讨论了石英闪长玢岩的成因、源区和构造背景, 厘定了成岩时代。研究表明, 九三沟石英闪长玢岩属于钙碱性、过铝质系列岩石, 富集大离子亲石元素(Ba、Sr)、活泼的不相容元素 Th、U和轻稀土元素, 亏损高场强元素Ta、Nb、Ti和重稀土元素。岩石的Nb/Ta、La/Nb、Th/La比值都显示其具壳源特征, 在Al2O3-MgO-FeOt和 R1-R2判别图解上均表现为活动大陆边缘岩浆岩特征。石英闪长玢岩 LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄为 104.2±1.4 Ma, MSWD=0.17, 为早白垩世晚期(燕山晚期), 形成于太平洋板块斜向俯冲引起的东亚大陆走滑伸展的构造环境。而吉黑东部中生代浅成低温热液成矿作用与该期钙碱性–碱性火山岩–浅成浅成侵位活动密切相关, 因此早白垩世晚期的火山机构和浅成钙碱性–碱性侵入体是吉黑东部中生代浅成低温热液的找矿目标。

岩石地球化学; 锆石U-Pb测年; 石英闪长玢岩; 九三沟; 吉林东部

0 引 言

吉黑东部是我国浅成低温热液金(铜)矿床重要产区之一, 近年来陆续发现该类型矿床, 显示了巨大的成矿潜力。绝大部分矿床被认定为低硫化型,如乌拉嘎金矿、东安金矿和三道弯子金矿等(陈静, 2011), 而高硫化型矿床的报道很少, 相关研究明显薄弱。九三沟金矿是吉林省境内一处典型的高硫化型浅成低温热液金矿床(姚凤良和孙丰月, 2006), 此前尚未开展过与成矿有关的火成岩岩石成因和构造背景等方面的研究。本文选取九三沟金矿与成矿关系密切的石英闪长玢岩作为研究对象, 旨在探讨岩石成因和成岩成矿构造背景, 提升该金矿综合研究程度, 并为吉黑东部燕山晚期大规模浅成低温热液成矿作用研究提供研究资料。

1 地质概况

九三沟金矿位于延边地区汪清县, 大地构造位置属中国东北部陆缘, 天山–兴蒙造山带东端, 夹于华北地块、兴凯地块和佳木斯地块之间(图1)。区域经历了古生代古亚洲洋演化、中生代古太平洋板块向欧亚大陆俯冲等构造运动。吉黑东部地区是我国滨太平洋带重要的铜金矿化集中区之一, 已探明多处大中小型铜金矿床、矿点。本区发育火山岩、浅成侵入岩, 并且与成矿关系密切, 金矿床都产于晚侏罗世–早白垩世形成的火山盆地中(赵海等, 1987, 2008; 王晓勇, 2002; 图2)。

1. 华北板块; 2. 兴安地块; 3. 松嫩地块; 4. 佳木斯地块; 5. 增生杂岩带; 6. 造山带; 7. 中生代盆地; 8. 板块缝合线; 9. 区域断层; 10. 研究区位置。图1　中国东北以及邻区构造单元(据周建波等, 2009)Fig.1 Structural units of Northeast China and the adjacent area

1. 古生代浅变质岩; 2. 二叠纪石英闪长岩; 3. 晚二叠世花岗闪长岩; 4. 晚三叠世花岗闪长岩; 5. 早白垩世斜长花岗岩; 6. 中生代火山沉积岩; 7.新生代火山岩; 8. 断层; 9. 矿床及编号: ① 九三沟金矿床; ② 杜荒岭金矿床; ③ 小西南岔金矿床; ④ 农坪金矿床; ⑤ 刺猬沟金矿床。图2　延边地区地质矿产简图(据孟庆丽等, 2001修改)Fig.2 Geological sketch map of the Yanbian area

九三沟金矿位于杜荒子–汪清中生代火山断陷盆地的东部, 火山断陷盆地主要受EW向和NW向构造控制。金矿体产于近SN向次级断裂破碎带中。成矿后期由于NW向和NE向两组断裂活动, 使沿其侵入的花岗斑岩切截了金矿脉(图3)。矿区内出露的地层主要是早白垩世金沟岭组一套安山质火山碎屑岩及熔岩。

矿区内出露的侵入岩主要为燕山晚期与火山活动相伴生的浅成侵入岩, 呈岩脉或小岩株状产出,主要岩石类型为细粒闪长岩、石英闪长玢岩、花岗斑岩等。其中赋矿的石英闪长玢岩呈岩株状侵入到金沟岭组火山岩中(图 3)。

矿区内的断裂构造主要有EW向、NE向和NW向三组(图2、3), 分别控制着火山沉积盆地、浅成侵入岩和浅成小侵入体以及矿体的展布; 破碎蚀变带内发育数条近SN向断裂, 为矿区主要的容矿断裂。

1. 第四系; 2. 金沟岭组; 3. 石英闪长玢岩; 4. 花岗斑岩; 5. 黄铁绢英岩蚀变岩; 6. 金矿脉; 7. 蚀变带范围; 8. 断裂。图3　九三沟金矿区地质图Fig.3 Geological sketch map of the Jiusangou gold deposit

目前在矿区内发现的矿脉有14条, 主要分布在石英闪长玢岩内外接触带的构造角砾岩带中, 少量分布于金沟岭组火山岩中(图 3)。围岩蚀变极为发育,但类型较简单, 主要是由酸性、氧化性流体交代形成, 核部为遭受强烈酸淋滤的残余多孔状硅核(图4a), 为主要的赋金部位。向外发育大面积的高岭石化蚀变带(图 4b), 主要发育浸染状自形黄铁矿, 其次发育细脉状和团块状硫化物。蚀变带内可见不均匀分布的黄铁绢英岩化和碳酸盐化, 外围发育绿帘石化带, 分布范围较广。矿石矿物以黄铁矿为主, 其次为黄铜矿、辉铜矿、闪锌矿、毒砂、自然金等; 脉石矿物有高岭石、石英、伊利石、绢云母、方解石、电气石等。矿石结构有自形、半自形粒状结构、它形粒状结构、包含结构、碎裂结构、交代熔蚀结构。矿石构造有浸染状构造、细脉浸染状构造、显微脉状构造、团块状构造和角砾状构造等。

图 4 残余多孔状硅核(a)和发育浸染状黄铁矿的高岭石化蚀变岩(b)Fig.4 Residual and vesicular silicon core (a) and kaolinized rock with disseminated pyrite (b)

2 样品和测试方法

九三沟金矿区的石英闪长玢岩, 侵入于金沟岭组火山岩中, 呈岩株或岩脉状产出, 出露最大的岩株状岩体面积为0.4 km²。岩石新鲜面呈灰白色, 斑状结构(斑晶占 30％～35％)、块状构造; 斑晶以斜长石为主(90％±), 其次是角闪石和石英。斜长石呈半自形板状, 局部发育熔蚀结构。岩石普遍发育硅化、高岭土化, 局部发育绢云母化和碳酸盐化(图5)。

2.1 锆石U-Pb年代学分析

用于锆石年龄测定的样品采自九三沟矿床斜井的未蚀变的新鲜样品, 锆石的挑选在河北省廊坊区域地质调查研究所实验室利用标准重矿物分离技术分选完成。经过双目镜下仔细挑选表面平整光洁且具不同长宽比例、不同柱锥面特征、不同颜色的锆石颗粒, 用于制靶。在原位分析之前, 通过反射光和阴极发光(CL)图像详细研究锆石的晶体形貌和内部结构特征, 以选择同位素分析的最佳点。锆石制靶、反射光、阴极发光以及锆石 U-Pb年龄测定和微量元素分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。本次测试采用的激光剥蚀束斑直径为32 μm, 实验中采用He作为剥蚀物质的载气。锆石年龄采用国际标准锆石 91500作为外标, 元素含量采用NIST SRM610作为外标,29Si作为内标元素, 分析方法见Yuan et al. (2004); 同位素比值及元素含量计算采用ICP-MS-DATECAL程序(Liu et al., 2008, 2010), 年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot (Ludwing, 2003)。

2.2 岩石地球化学测试

样品的主量和微量元素分析在广东澳实分析测试(广州)有限公司完成。主量元素测定采用 X荧光光谱法, 测试仪器为荷兰生产的PANalytical Axios Adv pw2404荧光光谱仪(XRF), 检出下线为0.01％。微量和稀土元素测试仪器为美国生产的 Perkin Elmer Elan 9000电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测得, 稀土元素含量测试误差小于7％, 其余微量元素的误差小于10％。

图5　九三沟石英闪长玢岩手标本照片(a)和镜下照片(b)(+)Fig.5 Hand specimen photograph (a) and microphotograph (b) (+) of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

图6　九三沟石英闪长玢岩锆石CL图像(a)和U-Pb年龄谐和图(b)Fig.6 CL images (a) and U-Pb concordia diagram (b) of zircon grains from the Jiusangou quartz diorite porphyrite

3 测试结果

3.1 锆石U-Pb年代学

九三沟石英闪长玢岩样品的 CL图像显示锆石颜色明亮, 形态以长柱状为主, 部分短柱状, 还有个别呈粒状, 晶体内部自形生长环带明显发育, 部分锆石具有清晰的振荡环带, 晶面发育, 大部分两侧棱锥发育完好, 为典型的岩浆锆石(图6a)。样品的测试结果见表 1。锆石的 U和 Th含量分别介于 194.2× 106-～332.4×106-和92.8×106-～245.5×106-之间, Th/U比值为 0.48～0.83, 具有岩浆锆石特征。13个分析点的206Pb/238U 加权平均年龄为 104.2±1.4 Ma, MSWD= 0.17(图6b), 代表岩体侵位于早白垩世末(燕山晚期)。

表1　九三沟石英闪长玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

图7　九三沟矿区石英闪长玢岩硅–碱 (a), FAM (b), K2O-SiO2 (c)和A/CNK-A/NK (d)图解Fig.7 SiO2vs. Na2O+K2O (a), FAM (b), SiO2vs. K2O (c), and A/CNK vs. A/NK (d) diagrams of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

3.2 岩石地球化学特征

3.2.1 主量元素

样品SiO2=60.84％～62.23％, MgO=2.37％～2.78％, Mg#=0.37～0.44, 平均 0.42, Al2O3=15.18％～16.01％, K2O+Na2O=4.07％～5.16％, K2O/Na2O=0.13％～0.33％(表2)。在硅–碱图解和FAM图(图7a、b)中, 样品全部落入钙碱性系列区域。在SiO2-K2O图解(图7c)上,样品落入低钾拉斑玄武岩–钙碱性岩区域。A/CNK=0.97～1.24, 在 A/CNK-A/NK图解(图 7d)中, 落入准铝质–弱过铝质岩石区域。

3.2.2 微量元素

样品的稀土总量ΣREE=73.83×10–6～91.11×10–6,重稀土总量 HREE与轻稀土总量 LREE分别为7.13×10–6～8.37×10–6和65.83×10–6～83.17×10–6(表2),稀土元素配分曲线显示为富集 LREE、亏损 HREE的右倾型(图8a), 轻重稀土元素分馏明显((La/Yb)N= 10.67～13.49)。样品具微弱Eu正异常(δEu=1.02～1.11),指示岩浆源区中的斜长石或已经全部熔融(林博磊和李碧乐, 2013)。

样品的原始地幔标准化微量元素蛛网图显示(图8b), 富集大离子亲石元素(Ba、Sr)和Th、U等活泼的不相容元素, 而高场强元素(Ta、Nb、Ti)则相对亏损。P、Ti的亏损可能受到了磷灰石、钛铁矿等矿物分离结晶作用的影响。

图8　九三沟矿区石英闪长玢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) (标准化值据Sun and McDonough, 1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

4 岩石成因和岩浆源区

九三沟金矿区石英闪长玢岩具有如下地球化学特征: SiO2≥56％、Al2O3≥15％、MgO<3％, 高 Sr (Sr>400×10–6), 低Y (Y<18×10–6)和Yb(≤1.90×10–6),无明显的Eu异常, 与产于岛弧地区的埃达克岩的地球化学属性极为相似。在Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN图解(图 9)中, 样品均落入埃达克岩区域内, 显示其具有埃达克岩的地球化学属性。

图9　九三沟石英闪长玢岩Sr/Y-Y (a, 据Defant and Drummond, 1990)和(La/Yb)N-YbN(b, 据Defant and Drummond, 1990)图解Fig.9 Sr/Y vs. Y (a) and (La/Yb)Nvs. YbN(b) diagrams of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

表2　九三沟矿区石英闪长玢岩主量元素(％)和微量元素含量(×10–6)Table 2 Contents of major (％) and trace elements (×10–6) of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

样品微量元素具有富集大离子亲石元素(如Ba、Sr)和活泼的不相容元素(如 U、Th), 相对亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti、P)的特征, 与岛弧或活动大陆边缘岩浆的特征相吻合(闻爽等, 2013)。样品显示出明显的Ta、Nb、Ti的亏损, 其原因一般被认为是(1)岩浆源区熔融过程中残留有金红石等富集高场强元素的矿物(Ionov et al., 1999); (2)与俯冲流体交代作用有关(Gill, 1981); (3)岩浆来源于地壳或岩浆演化的过程中陆壳物质的混染作用(Jahn et al., 1999)。

金红石为明显富集Nb、Ta元素的矿物, 如果岩浆源区形成时有金红石的残留, 同时也会造成 Zr、Hf等高场强元素的明显亏损, 然而岩石样品虽然具有较低的 Nb(4.6×10–6～4.8×10–6)和 Ta(0.4×10–6), 但并没有Zr、Hf等的亏损。所以样品中的高场强元素亏损的特征不能用岩浆源区有富集高场强元素矿物(如金红石)的残留来解释。

Ba是俯冲带流体中非常富集的指示元素, 高Ba/Th比值(>300)一般指示俯冲带流体对岩浆源区的贡献比较显著(Devine, 1995)。样品 Ba/Th为33.38～85.43, 平均50.56, 反映俯冲带流体对岩浆源区影响不明显。

Nb、Ta由于性质相近, Nb/Ta比值在岩浆分异中不会造成较大的分异, 可以指示岩浆源区特征及演化过程。一般来说, 幔源岩浆的Nb/Ta比值为17.5±2,而壳源岩浆的Nb/Ta比值为11～12(Green, 1995)。岩石样品的 Nb/Ta 比值为 11.5～12.0, 平均值为 11.7,总体低于地幔平均值, 与地壳平均值近一致, 显示岩浆主体的壳源特点。此外, La/Nb比值为3.5～4.5、Th/Nb比值为1.43～1.49、Th/La比值为0.33～0.41, 均反映了岩浆的主体为壳源特点(大陆地壳和原始地幔的平均值: La/Nb分别为2.2和0.94, Th/Nb分别为0.44和0.177, Th/La分别为0.204和0.125; Saunders et al., 1988; Weaver, 1991)。

张旗等(2009)认为埃达克岩可以产于板块消减带, 也可以产于下地壳底部。根据以上分析, 认为本区具埃达克岩性质的石英闪长玢岩主要是下地壳部分熔融的产物。

5 构造背景

在La/Nb-Ba/Nb图解上落入火山弧区域(图10), 在 Al2O3-MgO-FeOt图解上(图 11a), 样品均落入活动大陆边缘区域, 显示九三沟石英闪长玢岩具有活动大陆边缘特征。由于岩石样品 SiO2为 60.84％～ 62.23％, 含量接近酸性岩, 因此也适用于花岗岩 R1-R2判别图解。在R1-R2判别图解上, 样品落入板块碰撞前区域, 显示出其活动大陆边缘的环境(图 11)。Zr/Y= 10.4～13.8, 平均值为 11.9, 样品介于大陆边缘安山岩的范围之内(Zr/Y=4.00～12.00, Condie, 1989) , 显示出活动大陆边缘的特性。La/Nb=3.5～4.5, 平均值为 4.1, 据Salters and Hart (1991)在活动大陆边缘区, La/Nb比值高(>2) 是普遍可见的现象。

自中生代以来, 吉黑东部地区的构造格局由古亚洲洋构造域的 EW 向逐渐转换为环太平洋构造域的NE-NNE向。纵观整个中国大陆, 由侏罗纪时强烈的南北分异变为白垩纪时的东西分异的根本原因是亚洲大陆雏形和早白垩世 NE走向的巨大剪切带的出现(吴根耀, 2006)。

图 10 九三沟矿区石英闪长玢岩 La/Nb-Ba/Nb图解(据纪伟强, 2004)Fig.10 La/Nb vs. Ba/Nb diagram of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

图11　九三沟石英闪长玢岩判别图解Al2O3-MgO-FeOt (a)和R1-R2 (b)Fig.11 Al2O3-MgO-FeOt(a)和R1vs. R2(b) diagrams of the Jiusangou quartz diorite porphyrite

根据Engebretson et al. (1985)、Maruyama and Seno (1986)对太平洋地区板块相对运动的研究, 110 ～100 Ma期间是太平洋板块俯冲方向变化的转换时期。这一时期的高斜度俯冲在日本东北及远东东部甚至出现无俯冲的转换边缘(朱光等, 2004)。此时的太平洋南部没有消减带, 这就迫使古太平洋板块以两倍的扩张速度快速地向 NNW 方向运动, 消减于亚洲大陆边缘北东向的琉球岛弧之下(环文林和时振梁, 1982)。同时, 由于受到太平洋板块向北运动的牵制, 致使东亚大陆遭受到强烈的NNE向的左旋剪切作用。

朱光等(1995)提出郯庐断裂带南段大规模左行平移的冷却年龄为 99±2 Ma, 即早白垩世末期, 并推测郯庐断裂带的左行平移发生在 110～130 Ma之间。近年研究结果显示, 白垩纪的地球动力学系统的变换具有南早北晚的趋势(吴根耀, 2006), 东北地区的左旋剪切作用可能稍晚于南部地区。

中国东部中生代岩浆岩分布宽度巨大(>1000 km),众多研究者对太平洋俯冲波及范围提出质疑。近年来研究表明随着俯冲洋壳年龄的变新, 板块的俯冲角度会逐渐变小, 导致所形成的岩浆弧逐渐向大陆板块内部延伸(Busby, 2004; Barbarin, 2005), 大洋板块可以深俯冲到660 km的地幔过渡带(Zhao et al., 2007; Maruyama et al., 2007)。对于中国东部而言, 太平洋板块俯冲的影响更多表现在其远程效应, 即强烈俯冲挤压导致远离海沟一侧大陆的伸展或走滑伸展。东北地区的浅成低温热液矿床环绕松辽盆地分布,松辽盆地基底火山岩的形成年代为晚侏罗世–早白垩世, 在时间上与古太平洋板块斜向俯冲消减的动力学背景相匹配(闫全人等, 2002)。从松辽盆地周边已有的与浅成低温热液矿床成矿有关的浅成侵入岩年龄来看, 主要集中于150～90 Ma, 为中晚侏罗世–早白垩世(祁进平和陈衍景, 2005)。王永彬等(2012)对与黑龙江省乌拉嘎金矿空间关系密切的葡萄沟岩体和其南部的含矿岩枝进行了锆石U-Pb测年, 其成岩年龄分别为108.2±1.2 Ma和106±1.1 Ma, 并推断成矿时代为早白垩世晚期; 陈静和孙丰月(2010)获得黑龙江三道弯子金矿床与成矿有关的闪长玢岩脉锆石U-Pb年龄为112.2±1.0 Ma; 马芳芳等(2012)获得黑龙江东安金矿与成矿空间关系密切的的的的流纹斑岩锆石U-Pb年龄为109.6±1.7 Ma, 代表成矿年龄的蚀变冰长石Ar-Ar年龄为105.1±0.7 Ma, 二者年龄接近, 暗示二者密切的成因联系。

小西南岔铜金矿床与成矿有关的花岗杂岩体的锆U-Pb 年龄为112～104 Ma, 早成矿阶段形成的辉钼矿 Re-Os 等时线年龄为111.1±3.1 Ma; 农坪铜金矿床与成矿有关的黑云母花岗闪长斑岩锆石 U-Pb测年结果为100.04±0.88 Ma(孙景贵等, 2008)。以上矿床均发育于延边晚侏罗世–早白垩世火山盆地中,与九三沟金矿床成矿时代一致, 空间上相邻, 它们均受控于太平洋板块斜向俯冲引起的东亚大陆走滑伸展的构造背景。

综合分析认为, 吉黑东部中生代浅成低温成矿作用集中爆发在早白垩世晚期, 与该期大规模的钙碱性和偏碱性的火山–浅成侵位活动关系密切。受控于区域性深大断裂、发育于断陷盆地边界附近的早白垩世晚期火山机构、钙碱性–碱性浅成侵入体是吉黑东部浅成低温热液矿床的找矿目标。

6 结 论

(1) 九三沟石英闪长玢岩属于钙碱性、准铝质–弱过铝质系列岩石, 岩石化学特征与埃达克岩的地球化学属性相似, 根据微量元素特征判别其为下地壳部分熔融的产物。

(2) 九三沟石英闪长玢岩成岩年龄为 104.2± 1.4 Ma, 岩石地球化学特征显示为活动大陆边缘岩浆特征, 形成于燕山晚期太平洋板块斜向俯冲引起的东亚大陆走滑伸展的构造环境。

(3) 浅成低温热液成矿作用发生在火山机构演化晚期, 早白垩世晚期火山机构和浅成钙碱性–碱性侵入体是吉黑东部浅成低温热液矿床的找矿目标。

致谢： 感谢汪清华鑫矿业王超副总经理在野外地质工作时的鼎力相助。同时十分感谢中国地质大学(北京)刘家军教授和匿名审稿人对稿件提出的修改意见, 使作者受益匪浅, 特表谢忱！

陈静. 2011. 黑龙江省小兴安岭区域成矿背景与有色贵金属成矿作用. 长春: 吉林大学博士学位论文.

陈静, 孙丰月. 2010. 黑龙江三道弯子金矿床锆石U-Pb年龄及其地质意义. 黄金, 32(5): 18–22.

环文林, 时振梁. 1982. 白垩纪: 中国及中国东部及邻区中新生代构造演化与太平洋板块运动. 地质科学, 4(2): 179–190.

纪伟强. 2004. 吉黑东部中生代晚期火山岩的年代学和地球化学. 长春: 吉林大学硕士学位论文.

林博磊, 李碧乐. 2013. 胶东玲珑花岗岩的地球化学、U-Pb年代学、Lu-Hf同位素及地质意义. 成都理工大学学报(自然科学版), 40(2): 147–160.

马芳芳, 孙丰月, 李碧乐, 薛明轩. 2012. 黑龙江东安金矿床锆石U-Pb年龄及其地质意义. 地质与资源, 21(3): 277–280.

孟庆丽, 周永旭, 柴社力. 2001. 中国延边东部斑岩–热液脉型铜金矿床. 吉林: 吉林科学技术出版社: 1–162.

孙景贵, 门兰静, 赵俊康, 陈雷, 梁树能, 陈冬, 逄伟. 2008. 延边小西南岔大型富金铜矿床矿区内暗色脉岩的锆石年代学及其地质意义. 地质学报, 82(4): 517–527.

祁进平, 陈衍景. 2005. 东北地区浅成低温热液矿床的地质特征和构造背景. 矿物岩石, 5(2): 47–59.

闻爽, 李碧乐, 李立宝, 王斌. 2013. 吉林兰家金矿南泉眼闪长岩U-Pb年代学和地球化学特征. 地球科学, 38(2): 305–315.

王永彬, 刘建明, 孙守恪, 李艳, 李凤友, 胡海涛. 2012.黑龙江省乌拉嘎金矿床赋矿花岗闪长斑岩U-Pb年龄、岩石成因及其地质意义. 岩石学报, 28(2): 557–570.

吴根耀. 2006. 白垩纪: 中国及邻区板块构造演化的一个重要变换期. 中国地质, 33(1): 64–77.

王晓勇. 2002. 吉东火山岩型金矿床地质特征及控矿因素.矿床地质, 21(增刊): 693–696.

姚凤良, 孙丰月. 2006. 矿床学教程. 北京: 地质出版社: 112–113.

闫全人, 高山林, 王宗起, 郝杰, 肖文交, 李继亮. 2002.松辽盆地火山岩的同位素年代、地球化学特征及意义.地球化学, 31(2): 169–179.

张旗, 金惟俊, 熊小林, 李承东, 王元龙. 2009. 中国不同时代O型埃达克岩的特征及其意义. 大地构造与成矿学, 33(3): 432–447.

周建波, 张兴洲, 马志红, 刘立, 金巍, 张梅生, 王成文,迟效国. 2009. 中国东北地区的构造格局与盆地演化.石油与天然气地质, 30(5): 530–538.

赵海, 崔学武, 徐伦先. 1987. 吉林汪清吉林省中生代火山岩型金矿地质特征及成因探讨. 吉林地质, 6(2): 7–18.

赵海, 崔学武, 徐伦先. 2008. 吉林汪清九三沟金矿床地质及同位素特征探讨. 黄金科学技术, 16(1): 48–51.

朱光, 王道轩, 刘国生, 牛漫兰, 宋传中. 2004. 郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应. 地质科学, 139(1): 36–49.

朱光, 徐嘉炜, 孙世群. 1995. 郯庐断裂带平移时代的同位素年龄证据. 地质评论, 41(5): 452–456.

Barbarin B. 2005. Mafic magmatic enclaves and mafic rocks associated with some granitoids of the central Sierra Nevada Batholith, California: Nature, origin, and relations with the hosts. Lithos, 80: 155–177.

Boynton W V. 1984. Geochemistry of the rare earth elements: Meteorite studies // Henderson P. Rare Earth Element Geochemistry. New York: Elsevier Science Publishers: 63–114.

Busby C. 2004. Continental growth at convergent margins facing large ocean basins: A case study from Mesozoic convergent- margin basins of Baja California, Mexico. Tectonophysics, 392: 241–277.

Condie K C. 1989. Geochemical changes in baslts and andesites across the Archean-Proterozoic boundary: Identification and significance. Lithos, 23: 1–18.

Defant M J and Drummond M S. 1990. Derivation of some modern arc Magmas by melting of young subducted lithosphere. Nature, 347: 662–665.

Devine J D. 1995. Petrogenesis of the basalt-andesite-dacite association of Grenada, Lesser Antilles island arc, revisited. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 69(1–2): 1–33.

Engebretson D C, Cox A and Gordon R G. 1985. Relative motions between oceanic and continental plates in the Pacific basin. Geological Society of America Special Paper, 206: 1–59.

Gill J B. 1981. Orogenic Andesites and Plate Tectonics. Springer Verlag, New York: 385.

Green T H. 1995. Significance of Nb/Ta as an indicator of geochemical processes in the crust-mantle system. Chemical Geology, 120: 347–359.

Ionov D A, Gregoire M and Prikhod’ko V S. 1999. Feldspar-Ti-oxide metasomatism in off-cratonic continental and oceanic upper mantle. Earth and Planetary Science Letters, 165: 37–44.

Jahn B M, Wu F Y, Lo C H and Tsai C H. 1999. Crust-mantle interaction induced by deep subduction of the continental crust: Geochemical and Sr-Nd isotopic evidence from post-collisional mafic-ultramafic intrusions of the northern Dabie complex, central China. Chemical Geology, 157: 119–146.

Liu Y, Gao S and Hu Z. 2010. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen: U-Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths. Journal of Petrology, 51(1–2): 537–571.

Liu Y, Hu Z and Gao S. 2008. In-situ analysis of major andtrace elements anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chemical Geology, 257(1–2): 34–43.

Ludwig K R. 2003. User’Manual for Isoplot 3.00: Age-Ochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Spicial Publication: 70.

Maruyama S, Santosh M and Zhao P. 2007. Super plume super continent, and post-perovskite: Mantle dynamics and anti-plate tectonics on the core mantle boundary. Gondwana Research, 11: 7–37.

Maruyama S and Seno T. 1986. Orogeny and relative plate motion: Example of the Japanese islands. Tectonophysics, 127: 305–329.

Salters V J M and Hart S R. 1991. The mantle sources of ocean ridges, island arcs: The Hf-isotope connection. Earth Planetary Science Letters, 104: 364–380.

Saunders A D, Norry M J and Tarney J. 1988. Origin of MORB and chemically-depleted Mantle reservoirs: Trace element constraints. Journal of Petrology, 1: 415–445.

Sun S S and McDonough W F. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processe // Saunders A D and Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society, London, Special Publication, 42: 313–345.

Weaver B L. 1991. The orign of ocean island basalt end-member compositions: Trace element and isotopic constraints. Earth and Planetary Science Letters, 104(2–4): 381–397.

Yuan H L, Gao S and Liu X M. 2004. Accurate U-Pb age and trace element determinations of zircon by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. Geostandards and Geoanalytical Research, 28(3): 353–370 .

Zhao D P, Maruyan Ma S and Omori S. 2007. Mantle dynamics of western Pacific and East Asia: Insight from seismic tomography and mineral physics. Gondwana Research, 11: 120–131.

Zircon U-Pb Age and Geochemistry of Quartz Diorite Porphyrite in the Jiusangou Gold Deposit, Wangqing, Eastern Jilin Province

ZHANG Xiaoqiu1, 2and LI Bile1*
(1. College of Eath Sciences, Jilin University, Changchun 130026, Jilin, China; 2. Jilin Provincial Geological Exploration Fund Management Center, Changchun 130061, Jilin, China)

The quartz diorite porphyrite in the Jiusangou gold deposit, which is closely associated with mineralization, occurs as dyke or stock in a volcanic basin. Based on the studies of geochemistry, LA-ICP-MS zircon U-Pb age, this paper mainly discusses the age, petrogenesis, source, and tectonic setting of the porphyrite. It was shown that the Jiusangou quartz diorite porphyrite belongs to calc-alkaline and metaluminous-weakly peraluminous series, and is enriched in LILE (such as Ba、Sr), incompatible elements (such as Th, U), LREE, and depleted in HFSE (such as Nb, Ta, Ti, P) and HREE. Nb/Ta, La/Nb, Th/La ratios and diagram of La/Nb vs. Ba/Nb suggest that the quartz diorite porphyrite was mainly derived from the crust. In the Al2O3-MgO-FeOtdiagram and R1vs. R2diagram, the quartz diorite porphyrite is characterized by arc-type active continental affinity. LA-ICP-MS zircon U-Pb of the quartz diorite porphyrite yielded weighted average age of 104.2±1.4 Ma (MSWD=0.17) and concordant age of 103.7±0.6 Ma (MSWD=4.4), which is of Late Yanshania (late of Early Cretaceous). It was argued that the mineralization occurred in the slip-extensional environment in the East Asian continent that was caused by the oblique subduction of the Pacific plate during the Late Yanshanian. The volcanic edifices and small scale hypabyssal calc-alkaline and alkaline intrusive bodies, which were generated in the continental arc extensional setting in the late of Early Cretaceous, are the main targets for the prospecting of epithermal deposits in the east Jilin-Heilongjiang province.

geochemistry; LA-ICP-MS zircon U-Pb dating; quartz diorite porphyrite; Jiusangou; eastern Jilin

P597; P595

A

1001-1552(2016)03-0603-011

2013-08-08; 改回日期: 2013-11-01
项目资助: 中国地质调查局计划项目(资[2011]02-36-06)、国家自然科学基金项目(41272093)和吉林省科技发展计划重点项目(20100445)联合资助。

张晓秋(1987–), 男, 硕士研究生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。Email: chinant@sina.cn

李碧乐(1965–), 男, 教授, 主要从事内生矿床成矿理论及预测的教学及研究工作。Email: lbl66@sina.com