内蒙古图古日格金矿床二叠纪侵入岩锆石U-Pb年龄与地球化学特征

丁成武，戴 盼，聂凤军，张照录，彭云彪，张更信，李大鹏，申 颖

(1.山东理工大学 资源与环境工程学院，山东 淄博 255000；2.中国地质科学院 矿产资源研究所，北京 100037；3.核工业208大队，内蒙古 包头 014010；4.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013)

兴蒙造山带位于华北板块和西伯利亚板块之间，属中亚巨型造山带的东段，是古亚洲洋向华北板块和西伯利亚板块双向俯冲增生闭合的产物(Xu and Chen，1997；Xiaoetal.,2003；Li，2006；Windleyetal.,2007；Jianetal.,2010；郭磊等，2015；杨泽黎等，2018；Zhangetal.,2019；Tianetal.,2020；葛茂卉等，2020)，同时也是中蒙边境巨型成矿带的重要组成部分(聂凤军等，2007)。目前，关于华北板块、西伯利亚板块以及它们之间的微陆块最后碰撞拼合的时间，即古亚洲洋或其它分支洋向华北板块和西伯利亚板块双向俯冲结束并闭合的时间还存在分歧。一种观点认为古亚洲洋闭合时间为晚泥盆世末至早石炭世末，之后该地区进入了碰撞和后碰撞构造演化阶段(洪大卫等，1994；Shietal.,2004；张晓晖等，2010；Xuetal.,2013，2015；徐备等，2014；邵济安等，2014)；另一观点则认为闭合时间为晚二叠至早三叠世(Sengöretal.,1993；Chenetal.,2000；Xiaoetal.,2003，2009；李朋武等，2006；Li，2006；Zhangetal.,2007；Windley，2007；Miaoetal.,2008；陈衍景等，2009)。

近年来，在中亚造山带内发现了图古日格(268 Ma，Dingetal.,2016a)、浩尧尔忽洞(又名长山壕)(270 Ma，Wangetal.,2014)、毕立赫(272 Ma，卿敏等，2011)、朱拉扎嘎(280 Ma，Dingetal.,2016b；李俊健等，2010)、穆龙套(Muruntau，275 Ma，Morellietal.,2007)、库姆托尔(Kumtor,284 Ma)和米坦(Zarmitan,269 Ma)等多个二叠纪大型金矿床，这些大型金矿床的产出，使得兴蒙造山带显示出了良好的找矿前景和研究意义。图古日格金矿床位于兴蒙造山带西端，属于温都尔庙俯冲增生带(图1a)。该增生带是两大板块拼合及古亚洲洋闭合的重要区域，研究其二叠纪时期侵入岩及其形成构造背景，可以为限定古亚洲洋最终闭合时限提供依据。图古日格金矿床探明的矿石量为6.07×106t，金属储量为30 t，平均品位为4 g/t(Dingetal.,2016a)。前人对该矿床的矿石矿物特征、成矿流体及成矿年龄等方面开展了大量研究(丁成武，2016；王英德，2016；张锋等，2016；徐鹤，2017；赵旭东，2018)，但是对于其成矿的地球动力学背景以及矿区内广泛发育的各类侵入岩与矿床形成之间的关系还有待深入研究。本文在前人研究的基础上，对图古日格金矿床内的似斑状花岗岩、花岗岩、蚀变闪长岩和角闪石岩等侵入岩开展了U-Pb年代学和主微量元素地球化学特征的研究，探讨了它们的形成时代、成岩地球动力学背景以及与金成矿作用之间的关系，以期为探讨兴蒙造山带二叠纪时期的构造背景、金矿化以及古亚洲洋最终闭合的时限提供约束。

1 地质背景

兴蒙造山带是华北板块与西伯利亚板块以及两大板块之间的许多古老微地块组成的构造拼合带(李双林等，1998；张万益等，2008；童英等，2010；Lietal.,2015；孔令杰等，2017；Zhangetal.,2018)，是目前世界上已知的构造-岩浆活动最复杂、发展历史最长的一条增生造山带(Xiaoetal.,2009)。随着古亚洲洋的不断收缩，这些微陆块之间以及它们与华北板块和西伯利亚板块之间先后互相碰撞拼合，最终形成一个整体(Sengöretal.,1993；Jahn，2004；Li，2006；Liuetal.,2014)。兴蒙造山带由南向北依次划分为白乃庙弧、温都尔庙俯冲增生带、二道井增生杂岩带、宝力道弧增生杂岩带、贺根山蛇绿岩-弧增生杂岩带和乌里雅苏台活动大陆边缘，它们分别以西拉木伦断裂、索伦-林西断裂、锡林浩特断裂、二连浩特断裂和查干鄂博-鄂伦春断裂为界(图1a，Xiaoetal.,2003，2009)。

伴随兴蒙造山的构造演化，图古日格金矿区经历了多次构造活动，断裂发育，岩浆活动频繁，变形变质作用广泛。区内发育的地层主要有下元古界宝音图群石英云母片岩、大理岩、石英岩，上白垩统砖红色砂岩，古近系砂岩、粉砂岩和第四系风成砂(图1)。区内褶皱和断层构造都较为发育，褶皱轴走向以北东向为主，次为北北东和北东东向，图古日格金矿位于一个北东向复式向斜的翼部。区域内断层多为逆断层，多呈北东向、近东西向和北西向展布，在矿区范围内未见大的断裂构造，主要以北西向的次级小断裂为主(图2，丁成武，2016；王英德，2016)。

矿区内岩浆岩分布广泛，岩石种类复杂，从超基性岩到酸性岩均有出露。主要侵入岩类型有似斑状花岗岩、花岗岩、蚀变闪长岩、角闪石岩、片麻状花岗岩和黑云母花岗等(图1、图2)。似斑状花岗岩主要分布在矿区的中部，呈岩基状产出，是矿区范围内出露最大的岩体，也是主要的赋矿围岩，矿区内的大部分含金石英脉都呈北西向穿插其中。花岗岩在矿区范围内基本没有出露，主要分布于似斑状花岗岩的边部和深部，可能是似斑状花岗岩的边缘相产物。蚀变闪长岩主要分布在矿区的西南部、西北部和东北部，出露面积仅次于似斑状花岗岩。角闪石岩在矿区内的出露面积较小，分布在矿区西部，不连续的产出于蚀变闪长岩中(图2)。

除侵入岩体外，区内脉岩发育，脉体沿着裂隙广泛分布，走向与构造线基本一致，主要有石英脉、花岗闪长岩脉、闪长玢岩脉、石英斑岩脉和碳酸岩脉等(图1，Dingetal.,2016a；徐鹤，2017)。图古日格金矿床的矿体主要为石英脉型矿体，次为夹石英细脉的蚀变岩型矿体。矿体基本上切穿了矿区内的所有岩层，如似斑状花岗岩、蚀变闪长岩、花岗岩以及宝音图群，但是主要产出在似斑状花岗岩和蚀变闪长岩中(图2，曹海清等，2008；王键等，2016；丁成武，2016；赵旭东，2018)。

图1 图古日格金矿床区域地质图(据Xiao et al.,2009；Ding et al.,2016a)Fig.1 Simplified regional geological map around the Tugurige gold deposit (after Xiao et al.,2009;Ding et al.,2016a)

目前矿区内共圈出14条矿体(图2)，这些矿体的长度一般为250～1 040 m，平均厚度为0.76～1.53 m，平均品位为2.85×10-6～9.95×10-6。其中2-1-1、2-1-2和2-1-3为隐伏矿体，7、2、2-2、2-1、2-3、125和33号矿体为石英脉型矿体，7-21、7-22、18-1、2-6、2-1-1、2-1-2和2-1-3号矿体为夹石英细脉的蚀变岩型矿体。7号矿体主要赋存在角闪岩中，2-3号矿体赋存在下元古界宝音图群第3岩组中，其余矿体均产出在似斑状花岗岩中(丁成武，2016)。图古日格金矿床的矿石可分为含金石英脉型矿石和含金蚀变岩型矿石两种，前者是该矿床最主要的矿石类型，后者为矿区内新发现的矿石类型，多位于深部，主要为蚀变的似斑状花岗岩(丁成武，2016)。

2 样品采集及岩相学特征

主要采集了图古日格矿区内的似斑状花岗岩(TG-4、TGY-12、TG14-38、TGY-15)、花岗岩(TGY-07)、蚀变闪长岩(TGY-3、TGY-5、TG14-9、TGY-18)和角闪石岩(TGY-1、TG-17、TG-18、TG14-30)等侵入岩样品，为了保证岩体样品新鲜，排除风化等因素对测试结果的影响，所采的样品大部分是钻孔岩芯。其中，TG-4号样品采自2号斜井附近；TGY-12号样品为2号脉ZK37-5号钻孔71.4 m处岩芯；TGY-15号样品为2-1号脉ZK5-4号钻孔209.5 m处岩芯；TG14-38的采样位置为107°34.311′E、42°09.814′N。TGY-07号样品为7号脉ZK18-5号钻孔298.5 m处岩芯。TGY-1号样品为7号脉ZK18-5号钻孔380 m处岩芯；TG-17、TG-18和TG14-30号样品采自7号脉1号竖井附近。TGY-3和TGY-5号样品分别是7号脉zk18-5号钻孔57 m和46 m处岩芯；TGY-18号样品为2-1号脉ZK18-5号钻孔15 m处岩芯；TG14-9号样品采至7号脉ZK18-5号钻孔孔口附近(图2)。

似斑状花岗岩整体呈灰白-浅红色，自形-半自形似斑状不等粒结构，块状构造，主要由钾长石(长条状，自形程度较高，体积分数约为60%)、石英(半自形-自形粒状，约25%)、斜长石(自形-半自形长条状、粒状，约10%)以及少量黑云母(约2%)和角闪石(约2%)组成，斑晶为钾长石，粒径最大可达1.5 cm (图3a、3b、3c)。

花岗岩整体呈灰白色，中粗粒不等粒结构，块状构造，主要由斜长石(约45%)、石英(约20%)以及少量的角闪石(5%)和黑云母(5%)组成，其中斜长石呈半自形-自形长条状、粒状，绝大部分发生高岭土化和绢云母化，残留晶偶见聚片双晶纹，石英呈它形粒状，表面较为干净(图3d、3e、3f)。

角闪石岩整体呈深黑色，中粗粒结构，块状构造，主要由角闪石组成(约95%)，呈中粗粒短柱状，局部颗粒可见简单双晶，部分颗粒解理发育较好处可见两组清晰的斜交解理，解理夹角为56°，角闪石发生了一定程度的碳酸盐化和磁铁矿化；斜长石(约5%)呈半自形-自形长条状、粒状，几乎全部发生绢云母化，偶有保存较好者还可见斜长石的双晶纹(图3g、3h、3i)。

图3 图古日格金矿床侵入岩手标本和镜下特征Fig.3 Hand specimen photographs and photomicrographs of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposita、b、c—似斑状花岗岩；d、e、f—花岗岩；g、h、i—角闪石岩；j、k、l—蚀变闪长岩；Bt—黑云母；Hb—角闪石；Qtz—石英；Pl—斜长石；Kfs—钾长石a，b，c—porphyritic granite；d，e，f—granite；g,h,i—hornblendite；j，k，l—altered diorite；Bt—biotite；Hb—hornblende；Qtz—quartz；Pl—plagioclase；Kfs—K-feldspar

蚀变闪长岩整体呈黑色，中细粒结构，块状构造，主要由角闪石(约55%)、斜长石(约25%)、黑云母(约10%)以及少量石英(约5%)组成。其中斜长石呈半自形-自形长条状、粒状，几乎全部发生绢云母化，残留晶聚片双晶纹依然保存。角闪石蚀变较强，几乎全部蚀变为绿泥石，光性特征已不明显，仅偶可见角闪石残晶晶形(图3j、3k、3l)。

3 测试与方法

岩石样品的前期处理和薄片磨制工作由廊坊科大岩石矿物分选技术服务公司完成。主量元素分析在核工业北京地质研究院分析测试中心采用X 射线荧光光谱法(XRF，飞利浦PW2404)和化学分析法(CA)完成。其中CA仅用于测定样品中FeO的含量，测定范围>0.5%，分析误差<10%；其他主量元素含量采用XRF法完成，对标样(GSR-1和GSR-3)的测试结果显示，元素的测定精度可达0.01%，分析误差<5%。微量元素分析在核工业北京地质研究院分析测试中心，采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS,PerkinElmer,Elan DCR-e 型等离子体质谱分析仪)完成，详细实验测试过程可参见丁成武(2016)，对标样(GSR-1和GSR-3)的测试结果显示，微量元素含量大于10×10-6时相对误差<5%，小于10×10-6时相对误差<10%(Rudnicketal.,2004)。

锆石挑选工作由廊坊科大岩石矿物分选技术服务公司完成。锆石制靶和光学显微镜照相在北京地时科技有限公司进行，使用的阴极发光装置为 Gatan 公司生产的 MiniCL，电子光学显微系统为德国 LEO1450VP。根据锆石的阴极发光、透射光和反射光照片为每个样品选取25个环带明显、干净、透明的点位。锆石U-Pb定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所LA-MC-ICP-MS实验室完成，所用仪器为Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及与之配套的Newwave UP 213激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为25 μm，频率为10 Hz，能量密度约为2.5 J/cm2，以He为载气。锆石U-Pb定年以锆石GJ-1为外标(Nasdalaetal.,2008)，测试过程中在每测定5～7个样品点就测定两次锆石GJ1，并测量1次锆石Plesovice，详细实验测试过程可参见侯可军等(2009)。数据处理采用ICPMSDataCal程序(Liuetal.,2008)，锆石年龄谐和图用Isoplot 3.0程序获得(Ludwig,2003)。样品分析过程中，对均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的测试精度(2σ)均为2%左右，对标准锆石的定年精度和准确度在1%(2σ)左右。Plesovice标样作为未知样品的分析结果为336.0±1.1 Ma(n=10，2σ)，对应的年龄推荐值为337.13±0.37(2σ)(Slamaetal.,2008)，两者在误差范围内完全一致。

4 结果与分析

4.1 锆石U-Pb年代学

TG14-38似斑状花岗岩样品的锆石晶型比较完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈短柱状，长约130～210 μm，宽约60～100 μm，长宽比约2.5∶1～1.5∶1，阴极发光图中具有典型的岩浆锆石韵律环带，而且在部分锆石的核部包裹有浅色的继承锆石(图4a)。TGY-07花岗岩样品的锆石比较完整，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，颜色较深，可能铅含量比较高，呈短柱状，长约70～200 μm，宽约40～90 μm，长宽比约3∶1～1.5∶1，阴极发光图中具有典型的岩浆锆石韵律环带(图4b)。TG-17角闪石岩样品的锆石较小，略有破碎，自形良好，晶棱晶面清晰，呈粒状、短柱状，长约50～200 μm，宽约40～100 μm，长宽比约3∶1～1∶1，阴极发光图中具有典型的岩浆锆石韵律环带(图4c)。TGY-18蚀变闪长岩样品的锆石自形良好，晶棱晶面清晰，呈长柱状，多发生了断裂，长约150～300 μm，宽约40～80 μm，长宽比约6∶1～2∶1，阴极发光图中韵律环带发育不明显(图4d)。

在所获得的测试点数据中，为了减少继承铅、铅丢失等对年龄的影响，把在207Pb/235U-206Pb/238U图中谐和度低于90%的年龄数据进行了剔除，最后得到的测试数据见表1。

TG14-38似斑状花岗岩样品共有16个点的谐和度高于90%(表1)，锆石的238U含量为151.94×10-6～601.56×10-6，232Th含量为115.83×10-6～362.70×10-6，Th/U值为0.39～1.42，绝大多数介于0.39～0.76之间，获得的206Pb/238U年龄值变化范围为430.6～260.3 Ma，绝大多数在269.3～260.3 Ma之间，去掉异常测点6的年龄值，其他15个测点的年龄结果十分一致，均分布于谐和线上，且呈群分布(图5a)，其206Pb/238U加权平均年龄为264.5±1.4 Ma(n=15，MSWD=0.66)，代表了该组锆石的结晶年龄(图5b)。点6(430.6 Ma)的年龄值明显偏大，其剥蚀位置位于锆石的核部(图4a)，可能代表了继承核的形成时代。

图4 图古日格金矿床侵入岩典型锆石阴极发光(CL)图像和LA-ICP-MS测试位置Fig.4 Cathodoluminescence(CL)images and dating spots of zircons from the intrusive rocks in the Tugurige gold deposit

TGY-07花岗岩样品共有22个点的谐和度高于90%(表1)，锆石的238U含量为81.63×10-6～1 785.38×10-6，232Th含量为60.20×10-6～782.33×10-6，Th/U值为0.29～0.87，获得的206Pb/238U年龄值变化范围为281.5～247.4 Ma，绝大多数在281.5～276.1 Ma 之间，去掉3个异常测点(8、17、19)年龄值，其他19个测点的年龄结果十分一致，均分布于谐和线上，且呈群分布(图5c)，其206Pb/238U 加权平均年龄为278.7±1.0 Ma(n=19，MSWD=0.34)，代表了该组锆石的结晶年龄(图5d)。点8(247.4 Ma)、点17(251.1 Ma)和点19(248.4 Ma)的年龄值明显偏小，点17所处的锆石的明暗程度以及形态与其他锆石明显不同(图4b)，其中的铀铅含量也明显偏低(表1)，可能是其他成因的锆石，代表了后期的一些地质活动；点8的年龄偏差可能是由于锆石太小(图4b)而被激光打穿造成的；从透射光照片上可以看出点19所处的位置在存在大量微裂隙，这可能是造成其年龄偏差的原因。

TG-17角闪石岩样品共有21个点的谐和度高于90%(表1)，锆石的238U含量为213.85×10-6～1 239.46×10-6，232Th含量为142.02×10-6～1 465.2×10-6，Th/U值为0.40～1.36，获得的206Pb/238U年龄值变化范围为283.9～184.0 Ma，绝大多数年龄在283.9～277.5 Ma之间，去掉2个异常测点(9、18)年龄值，其他19个测试点的年龄结果十分一致，均分布于谐和线上(图5e)，且呈群分布，其206Pb/238U 加权平均年龄为280.6±1.3 Ma(n=19，MSWD=0.39)，代表了该组锆石的结晶年龄(图5f)。点9(253.5 Ma)和点18(184 Ma)的年龄值明显偏小，点18所处锆石的明暗程度以及形态与其他锆石明显不同(图4c)，可能具有不同的来源；点9的年龄偏差可能是由于点位太靠近锆石边部所造成的(图4c)。

图5 图古日格金矿床侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和线图和加权平均年龄图Fig.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams and weighted histograms of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

TGY-18蚀变闪长岩样品共有15个点的谐和度高于90%(表1)，锆石的238U含量为212.31×10-6～998.02×10-6，232Th含量为134.54×10-6～1 349.13×10-6，Th /U值为0.63～1.35，获得的206Pb/238U年龄值变化范围为329.5～265.3 Ma，绝大多数年龄在293.5～280.1 Ma之间，去掉2个异常测点(12、15)年龄值，其他13个测试点的年龄结果十分一致，均分布于谐和线上(图5g)，且呈群分布，其206Pb/238U 加权平均年龄为288.0±2.6 Ma(n=13，MSWD=1.7)，代表了该组锆石的结晶年龄(图5h)。该样品的测试数据中有多个测试点的谐和度不足90%，这可能是因为该样品的锆石在岩石蚀变过程中发生了破碎，造成了铅的丢失所引起的；点12(265.3 Ma)和点15(329.5 Ma)的年龄值明显偏小和偏大，也可能是这种原因造成的。

表1 图古日格金矿床侵入岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试结果Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

续表1 Continued Table 1

4.2 主量和微量元素地球化学特征

图古日格二叠纪侵入岩的主微量元素结果见表2。

表2 图古日格金矿床侵入岩主量元素(wB/%)和微量元素(wB/10-6)分析结果Table 2 Major elements (wB/%) and trace elements (wB/10-6) data of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑状花岗岩的SiO2含量为67.38%～70.16%，K2O含量为3.49%～3.60%，Na2O含量为4.61%～4.98%，在硅碱图(图6)上落入石英二长岩和花岗岩的交界处，Al2O3含量为15.51% ～16.34%，K2O/Na2O为0.70～0.76，A/CNK 值为0.99～1.03，A/NK值为1.29～1.38，里特曼指数σ为2.42～2.89，显示为钙碱性；在A/NK-A/CNK图解(图7a)上落在准铝质和过铝质交界处；在K2O-SiO2图解(图7b)上落入高钾钙碱性区域。花岗岩的SiO2含量为65.05%，K2O 含量为3.16%，Na2O含量为5.68%，在硅碱图(图6)上落入石英二长岩的区域，Al2O3含量为18.22%，K2O/Na2O为0.56，A/CNK 值为1，A/NK值为1.43，里特曼指数σ为3.54，显示为弱碱性；在A/NK-A/CNK图解(图7a)上落在准铝质和过铝质交界处；在K2O-SiO2图解(图7b)上落入高钾钙碱性区域。角闪石岩的SiO2含量为38.06%～42.48%，K2O含量为0.90%～1.05%，Na2O含量为1.91%～2.14%，Al2O3含量为12.63%～13.74%，K2O/Na2O为0.47～0.51。蚀变闪长岩由于经历了强烈的蚀变作用，其主量元素含量变化较大。

图6 图古日格金矿床侵入岩 (Na2O+K2O)-SiO2分类图(据Middlemost,1994)Fig.6 (Na2O+K2O)-SiO2 diagram of intrusive rocks from the Tugurige gold deposit (after Middlemost,1994)

图7 图古日格金矿床侵入岩A/NK-A/CNK图解(a，据Rollinson,1993)和K2O-SiO2图解(b，据Rollinson,1993；Middlemost,1994)Fig.7 A/NK-A/CNK (a,after Rollinson,1993) and K2O-SiO2 (b,after Rollinson,1993;Middlemost,1994) diagrams for the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

似斑状花岗岩的REE总量为47.80×10-6～102.40×10-6，LREE/HREE=18.07～19.59，(La/Yb)N=29.98～35.53，δEu=0.78～1.06，δCe=0.92，Eu弱-无异常，Ce弱-无异常。花岗岩的REE总量为48.96×10-6，LREE/HREE为17.75，(La/Yb)N为33.23，δEu为1.51，δCe为0.89，Eu正异常，Ce弱-无异常。角闪石岩的REE总量为82.46×10-6～94.92×10-6，LREE/HREE=3.34～4.33，(La/Yb)N=2.19～3.52，δEu=0.93～1.02，δCe=0.98～1.03，Eu弱-无异常，Ce弱-无异常。蚀变闪长岩的REE总量为93.29×10-6～173.1×10-6，LREE/HREE=5.04～8.42，(La/Yb)N=4.79～9.58，δEu=0.92～1.23，δCe=0.95～0.99，Eu弱-无异常，Ce弱-无异常。

似斑状花岗岩和花岗岩的稀土元素特征比较一致(表2、图8a)，球粒陨石标准化配分曲线都为右倾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值较大，轻稀土元素富集，重稀土元素相对亏损，轻重稀土元素表现出了一定的分馏特征；不同的是，花岗岩表现出了明显的铕正异常，而似斑状花岗岩则表现出轻微的铕负异常，这可能是由于花岗岩中斜长石含量较高，铕伴随斜长石进入花岗岩而造成的。角闪石岩和蚀变闪长岩的稀土元素特征具有一定的一致性(表2、图8a)，球粒陨石标准化配分曲线为缓右倾型，LREE/HREE和(La/Yb)N值较小，轻稀土元素富集，轻重稀土元素分馏不明显，Ce和Eu基本无异常。不同的是，角闪石岩的稀土元素配分曲线表现出了一些上凸特征，富集中稀土元素，这可能是由于角闪石在岩浆体系中对中稀土元素的分配系数较高造成的。

似斑状花岗岩和花岗岩的微量元素特征比较一致，在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图8b)上可以看出，它们的曲线基本平行(重合)且斜率较大。K、Rb、Ba、Sr、Th、U、Pb相对原始地幔强烈富集，Dy、Ho、Er、Y、Yb、Lu等相对原始地幔表现出亏损的特征；此外Th、Ce、Nb、Ta、P、Ti具有负异常，Pb、K、U、Sr表现出了正异常。角闪石岩和蚀变闪长岩的微量元素特征比较一致，在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图8b)上可以看出，它们的曲线基本平行(重合)且较为平缓，微量元素特别是K、Rb、Ba、Sr和Pb都相对原始地幔表现出富集的特征，Th、Nb、Ta、Ti具有负异常，Ba、K、Pb和Sr具有正异常，除此之外角闪石岩还表现出了明显的P负异常。

图8 图古日格金矿床侵入岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(a，标准值据Pearce et al.,1984)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b，标准值据Sun and McDonough,1989)Fig.8 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a,normalized values after Pearce et al.,1984) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b,normalized values after Sun and McDonough,1989) of the intrusive rocks from the Tugurige gold deposit

5 讨论

5.1 侵入岩组合特征

TG14-38似斑状花岗岩样品的锆石U-Pb年代学显示，其锆石的结晶年龄为264.5±1.4 Ma。锆石的形态、阴极发光图中的韵律环带、锆石中的Th/U值(均>0.3)等参数及Th、U含量之间具有的良好的正相关关系(表1)，表明它们属于岩浆成因锆石，所以其结晶年龄代表了岩体的侵位年龄(卜涛等，2019；张超等，2019；王建龙等，2020)。同理，花岗岩、角闪石岩和蚀变闪长岩的锆石结晶年龄也可以代表它们的成岩年龄，所以图古日格金矿床内的似斑状花岗岩的成岩年龄为264.5±1.4 Ma，花岗岩的成岩年龄为278.7±1.0 Ma，角闪石岩的成岩年龄为280.6±1.3 Ma，蚀变闪长岩的成岩年龄为288.0±2.6 Ma，均属于二叠纪。本文获得的似斑状花岗岩的年龄与前人获得的年龄(275.8± 1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)具有一定的差异，可能指示似斑状花岗岩的活动时间较长或者具有多期活动的特点。

研究表明，岩浆结晶过程中随着结晶温度与压力的升高，钙质角闪石的SiO2含量降低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量增加(王键等,2016)。通常在总压力为5×108Pa 时，斜长石、单斜辉石、角闪石依次结晶的水压力为3×108Pa，当水压接近总压力(>4.5×108Pa)时，角闪石就会优先结晶析出(Eggleleretal.,1972)。图古日格地区的角闪石岩一般不连续的产出在蚀变闪长岩中，角闪石岩和蚀变闪长岩的形成年龄较为相近，两者的微量元素和稀土元素标准化曲线都基本平行(重合)，具有同源的特征(表2、图8)。角闪石岩中的角闪石属于钙质角闪石，角闪石中SiO2含量较低，Al、Ti和K2O+Na2O的含量较高(王键等，2016)，指示较高的结晶温度与压力。此外，前人的研究结果表明，图古日格金矿床的角闪石岩和蚀变闪长岩都是富水岩浆演化形成的(王键等，2016；Dingetal.,2016a)，因此图古日格地区的角闪石岩可能是在蚀变闪长岩结晶过程中，由于物质成分(含有大量水分的基性岩浆)和结晶条件(封闭稳定的高水压条件)非常适合角闪石的结晶析出，发生了角闪石的堆晶作用而形成的岩浆岩。花岗岩和似斑状花岗岩的形成年龄相近，花岗岩位于似斑状花岗的边部和深部，并且两者具有非常相似的主量元素、微量元素和稀土元素特征(图8)，具有同源的特征，不同的是似斑状花岗更加偏酸性，岩体结晶时间较晚，且含有钾长石和石英斑晶，显示这两种岩石可能是同源岩浆不断演化的产物。

似斑状花岗岩和花岗岩的SiO2含量为65.10%～70.20%，属于酸性岩；蚀变闪长岩虽然经受了蚀变，但是在显微镜下能够鉴定出其原岩主要由角闪石、斜长石和少量的黑云母组成，同时从前文的讨论可知，蚀变闪长岩和角闪石岩是富水的基性岩浆演化形成的，所以图古日格金矿床的侵入岩的SiO2含量表现出不连续性，存在明显的成分间断，构成基性和酸性两个端员。两个端员在空间上紧密伴生，年代学特征表明两者的形成时代相近，构成双峰式侵入岩组合。除了图古日格地区外，早二叠世双峰式火山岩或侵入岩在整个兴蒙造山带内也分布广泛，如在西部满都拉、中部林西和东部大石寨等地区的大石寨组(290～270 Ma)火山岩就具有双峰式特征(鲍庆中等，2006；赵乐强等，2017；吴志强等，2020)。西乌旗罕乌拉地区发育的伊和绍荣复式岩体由辉长岩、辉石闪长岩、碱长花岗岩组成，显示出双峰式岩浆岩的特征(张晓飞等，2018)。双峰式侵入岩通常被认为是岩石圈变薄导致地幔和地壳同时发生了部分熔融，由于地壳伸展，两种熔体来不及混合就快速上升至浅部所形成的(邓晋福等，2007，2015；徐备等，2014；邵济安等，2014；Xuetal.,2015)。所以兴蒙造山带内的双峰式侵入岩，说明其在二叠纪处于伸展的构造背景。

5.2 成岩与成矿事件的耦合

图古日格金矿床的成矿年龄还存在较大的争议，前人获得其黄铁矿Re-Os同位素年龄为268 ± 15 Ma(Dingetal.,2016a)，绢云母Ar-Ar年龄为258.9 ± 1.6 Ma(丁成武，2016)，辉钼矿Re-Os 年龄为305.6±4.5 Ma(张锋等，2016)。本文获得的似斑状花岗岩的年龄(264.5±1.4 Ma)与前人获得的年龄(275.8±1.5 Ma，Dingetal.,2016a；丁成武，2016)比较相近，可能指示似斑状花岗岩的活动时间为275.8～264.5 Ma。由于图古日格金矿床的矿体通常呈脉状产出于似斑状花岗岩中，矿床的成矿时代应不早于岩体的成岩年龄，即成矿年龄不会大于276 Ma，所以前人获得的辉钼矿Re-Os年龄(305.6±4.5 Ma)可能不能用来代表图古日格金矿床的成矿时代，而黄铁矿Re-Os和绢云母Ar-Ar同位素年龄的可信程度较高，因此本文支持图古日格金矿床的成矿年龄为268～259 Ma。

近年来，在中亚造山带内发现了多个二叠纪大型金矿床，这些大型金矿床的发育使得兴蒙造山带乃至整个中亚造山带成为了一个重要的金成矿带(Bergeretal.,1994；Goldfarbetal.,2001；Yakubchuketal.,2002；Maoetal.,2004；Abzalov,2007)，显示了良好的找矿前景，同时也暗示该带内存在二叠纪金成矿事件。前人研究表明，中亚造山带上的二叠纪金矿床，尽管产出位置和赋存形式存在明显的差异(Kempeetal.,2001；卿敏等，2012；Dingetal.,2016b)，但均与海西晚期花岗岩类的侵入活动以及伴随的热液活动存在明显的成因联系(李俊健等,2010；路彦明等，2012；Wangetal.,2014)，即使产于沉积岩中，也被认作是岩浆热液活动远端的产物(Morellietal.,2007；Abzalov,2007)。

图古日格金矿床矿体的产出位置与似斑状花岗岩存在密切的空间关系，均产出在似斑状花岗岩中或附近(图2)。似斑状花岗岩的成岩年龄(276～265 Ma)与矿床的成矿年龄(268～259 Ma)相吻合。此外，同位素研究结果表明，图古日格金矿床矿石中的Pb和S元素主要来自矿区内的二叠纪侵入岩(丁成武，2016)。流体包裹体研究结果表明，该矿床成矿流体的δDH2O值为-108.8‰～-87.4‰，δ18OH2O值为1.1‰～6.9‰，指示其成矿流体主要为岩浆水(丁成武，2016)。因此，图古日格金矿的矿体与矿区内的似斑状花岗岩具有紧密的时空关系，暗示它们之间可能存在密切的成因联系，也指示图古日格金矿床是中亚造山带二叠纪金成矿事件的产物。

5.3 成岩成矿背景探讨

图古日格金矿床的二叠纪侵入岩表现出了一些俯冲带侵入岩的地球化学特征，它们都属于高钾钙碱性岩系列，在花岗岩Rb-(Y+Nb)构造环境辨别图解(图9a，Pearceetal.，1984；Forsteretal.,1997)中，图古日格金矿花岗质岩石都投影于火山弧区域内。在玄武岩Th/Yb-Ta/Yb构造环境辨别图解(图9b，Forsteretal.,1997)中，蚀变闪长岩投影于活动大陆边缘和大洋岛弧区域。微量元素测试结果显示，图古日格二叠纪侵入岩都表现出了高场强元素和大离子亲石元素的解耦(图8b)，富集大离子亲石元素，而亏损高场强元素。高场强元素和大离子亲石元素都是不相容元素，通常地球化学特征比较相似，但是在流体中则会强烈富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，所以一般认为它们的解耦与流体的参与有关，能够用来指示俯冲洋壳的脱水作用产生的流体的参与。

图9 图古日格金矿床花岗岩类(a,据Pearce et al.，1984;Forster et al.,1997)和玄武岩类(b,据Pearce,2008)大地构造判别图解Fig.9 Discrimination diagrams showing the intrusive source and tectonic setting for granites (a,after Pearce et al.,1984;Forster et al.,1997) and basalts (b,after Pearce,2008) from the Tugurige gold deposit

对于具有俯冲带地球化学特征的侵入岩的成因，目前有两种解释：一种认为它们直接形成于俯冲背景下；另一种认为岩体的这些地球化学特征反映的不是其构造环境，而是仅仅反映了岩石的岩浆源区(邓晋福等，2015)，即前期的俯冲作用改造了侵入岩的源区，使源区带有了俯冲带的地球化学特征，这样的源区在碰撞后伸展环境中发生部分熔融，从而形成带有俯冲带地球化学特征的侵入岩。前人研究也显示，尽管高钾钙碱性岩石在俯冲环境下可以形成，但产出于后碰撞环境中的也很普遍(Roberts and Clemens,1993；Liegeoisetal.,1998；Barbarin,1999)，而且产出于碰撞后伸展环境中的岩浆岩有时可以继承早期俯冲带成因岩石的微量元素地球化学特征(Liegeoisetal.,1998；Coulonetal.,2002；Avanzinellietal.,2008；El-Bialy,2010)。

侵入岩的组合特征可以反映其产出的构造环境，双峰式侵入岩组合所指示的伸展构造背景主要包括大陆裂谷带、大陆减薄区和碰撞后伸展环境(Hochateedteretal.,1990；王焰等，2000；邓晋福等，2007)。图古日格地区的侵入岩属于双峰式侵入岩，同时又具有俯冲带侵入岩的地球化学特征，所以其形成环境可能为碰撞后伸展环境。岩石地球化学数据显示，图古日格花岗质侵入岩都属于高钾钙碱性岩系列(图7b)，而且在Na2O-K2O图解(图10a)上落入I型花岗岩的区域，在花岗质岩石R2-R1环境判别图解(图10b)上落入造山晚期区域；图古日格地区的二叠纪侵入岩基本没有经受挤压变形；矿体都是一些宽厚的石英脉，这些都指示图古日格地区二叠纪侵入岩的形成环境可能为造山后伸展环境。

图10 图古日格金矿二叠纪花岗质岩石Na2O-K2O图解(a,据Collins et al.,1982)和R2-R1图解(b,据Batchelor and Bowden,1985) Fig.10 Na2O-K2O (a,after Collins et al.,1982) and R2-R1 (b,after Batchelor and Bowden,1985) diagrams for the granitic rocks from the Tugurige gold deposit

同时，图古日格地区的二叠纪侵入岩还带有一些其他构造背景侵入岩的地球化学特征，如这些侵入岩中的铝和钾含量偏高，属于钾质侵入岩，而且在A/NK-A/CNK图解中，样品落在准铝质和过铝质交界处(图7a)。高钾和高铝一般是碰撞环境下侵入岩的地球化学特征(邓晋福等，2007)。此外，区域范围内较老的二叠纪侵入岩，如温多日哈日(283 Ma)岩体，形成于后造山的环境中(图10b)，但是具有一些同碰撞花岗岩的地球化学特征(李晓敏，2019)；区域内较年轻的岩体，如北七哥陶岩体(260 Ma)和阿格如岩体(260 Ma)则形成于后碰撞抬升的环境中(图10b，罗红玲等，2010)，这些岩体的形成时代和地球化学特征，可能指示兴蒙造山带在早二叠世刚刚结束碰撞，正处于由碰撞环境向碰撞后伸展环境转变的构造演化阶段。

综上所述，图古日格金矿及矿区内的二叠纪双峰式侵入岩形成于碰撞后伸展环境，俯冲带侵入岩的地球化学特征反映了这些侵入岩的岩浆源区可能受到了俯冲作用的影响。因此，兴蒙造山带在二叠纪所处的构造环境是碰撞后伸展环境，支持古亚洲洋在本区闭合时间为晚泥盆世末-早石炭世末的观点。

6 结论

(1) 图古日格金矿床内的似斑状花岗岩的成岩年龄为264.5±1.4 Ma，花岗岩的成岩年龄为278.7±1.0 Ma，角闪石岩的成岩年龄为280.6±1.3 Ma，蚀变闪长岩的成岩年龄为288.0±2.6 Ma，均是二叠纪岩浆活动的产物。

(2) 图古日格金矿床的侵入岩的SiO2含量表现出不连续性，存在明显的成分间断，角闪石和蚀变闪长岩具有同源的特征，花岗岩和似斑状花岗岩具有同源的特征，构成基性和酸性两个端员，因此图古日格金矿床内的二叠纪侵入岩为一套双峰式侵入岩。

(3) 图古日格金矿中的矿体与矿区内的似斑状花岗岩具有紧密的时空关系，暗示它们之间可能存在密切的成因联系，也指示图古日格金矿床是中亚造山带二叠纪金成矿事件的产物。

(4) 图古日格金矿床的二叠纪侵入岩具有一些俯冲带侵入岩的地球化学特征，但是这些特征只是反映了岩石的岩浆源区受到了俯冲作用的影响，不足以制约其构造背景。图古日格金矿及矿区内二叠纪侵入岩形成的构造背景是碰撞后伸展环境。

致谢野外工作得到了核工业二零八大队图古日格金矿邵国钰、赵宇川等地质同行的大力支持和帮助；锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试和数据处理过程中得到了中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室侯可军老师的帮助；主微量测试过程中得到了核工业地质分析测试研究中心刘牧老师的帮助；论文修改过程中编辑和匿名审稿专家提出了宝贵意见，在此一并感谢!