黑龙江黑河五道沟钼多金属矿床成岩成矿年代学及其地质意义

佟匡胤 宋国学

摘 要：五道沟多金属矿位于我国北方重要的多宝山-铜山斑岩型铜、金、钼成矿带的南东端，构造上处于古亚洲成矿构造域和滨太平洋成矿构造域的叠加部位。通过辉钼矿的Re-Os同位素年龄测试，确定其成矿年龄为（170.4±1.3）Ma， 确定其成矿时代为早中侏罗纪时期，形成了多期的岩浆的侵入活动，提供了物质来源，具有寻找Cu、Au、Mo等多矿种的找矿潜力。

关键词：五道沟;Re-Os地质年代学

一、前言

中国东北由古生代造山带拼贴组成，并被认为是中亚造山带的东段（Sengor et al.，1993;Jahn et al.，2000），其构造演化在古生代受古亚洲洋演化控制，古亚洲洋的闭合使西北部的额尔古纳地块、中部的兴安和松辽地体、东南部的辽源地体拼合形成现今中国东北的基本格局。中生代开始，受到西北部蒙古-鄂霍次克洋的演化和东部古太平洋俯冲的影响，造成区内大规模岩浆活动和成矿作用。

黑龙江五道沟钼-金多金属矿床大地构造位置位于贺根山-黑河构造结合带的北缘，靠近兴安地块与松嫩-张广才岭地块的碰撞接合构造带，处于多宝山-大新屯成矿带的中部，多宝山成矿带上分布有多宝山铜矿、铜山铜矿、争光金矿等大中型矿床典型斑岩铜矿床和热液型金矿床。研究区内主要发育金矿化和钼矿化两种成矿作用，笔者通过精细测年方法揭露钼矿体及其围岩的形成时代，以研究钼成矿作用与金成矿作用时空关系，为区域找矿提供支持。

二、矿床地质特征

研究区地层从老到新主要有：上奧陶统裸河组以凝灰质板岩、泥质板岩，酸性、中酸性火山岩为主;志留系地层有黄花沟组和八十里小河组，前者以黑灰色泥质板岩、变质细砂岩、粉砂岩和凝灰质板岩为主，后者以硬砂岩、粉砂岩、板岩、细碧岩及石英角斑岩为主;下泥盆统为泥鳅河组以粉砂质板岩、泥质板岩为主，罕达气组中基性及中酸性海底火山喷出岩为主，金水组以灰黑色板岩、粉砂岩夹灰岩和硬砂岩为主;上二叠统星火组 以英安玢岩质凝灰岩、英安玢岩、流纹质凝灰熔岩及凝灰质板岩为主;白垩系姚家组-泉头组以砂岩、砾岩、砂砾岩和凝灰砾岩为主;第四系有下更新统和全新统出露。

区内侵入岩主要有花岗岩、碱性花岗岩和闪长岩，总体呈北东向展布。其中，花岗岩类主要为二长花岗岩和花岗闪长岩为主，产出于碱性花岗岩的两侧，多发生了强烈的碎裂岩化或糜棱岩化;碱性粗粒花岗岩多位于矿区的中部和西北部，局部受到强烈的构造动力影响而使岩石具明显的破碎，糜棱岩化普遍，具明显的片麻状构造。闪长岩产出于的东南部，主要为片麻状闪长岩以及少许石英闪长岩。

区内构造主要有北东向构造、近东西向构造、北西西向构造三组构造。其中，北东向构造是本区最重要的构造，已发现的矿体多产于该组断裂构造中，基本贯穿全区，走向15°-75°，倾向北西，倾角60°-80°，表现为压扭性和张性两种，主要为宽大的糜棱岩化带和呈脉状充填的石英脉和闪长玢岩脉。近东西向构造规模较小，性质属压扭性，表现为糜棱岩化闪长玢岩脉。北西西向构造存在于Ⅲ区和Ⅴ区之间，两侧构造明显不一致，推测为断层引起。

研究区内发现金矿体和钼矿体，相互独立。其中，金矿体围岩是花岗岩，其次为闪长玢岩脉，围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化，以及次生褐铁矿化。共发现金矿体20条，矿体呈北东向展布，北西倾斜，主要赋存于糜棱岩化花岗闪长岩中的石英脉、碎裂石英脉、碎裂花岗闪长岩和碎裂闪长岩中，矿体围岩糜棱岩化强烈;钼矿体围岩为中粗粒碱性花岗岩，蚀变主要有硅化、钾化、绿泥石化、黄铁矿化、高岭土化、次生褐铁矿化以及绢云母化。共发现钼矿体42条。钼矿体主要赋存于碎裂碱性花岗岩中，部分赋存在硅化的闪长玢岩中，细脉状、网脉状硅化较发育，矿体围岩主要为碱性花岗岩，其次为闪长玢岩。

图2五道沟岩石图版

图3  五道沟粗粒花岗岩及砂岩锆石阴极发光图及U-Pb年龄图

金属矿物主要有黄铁矿、辉钼矿、方铅矿、黄铜矿等，氧化物有褐铁矿、磁铁矿、铜兰等。辉钼矿粒度约0.1-15mm，银灰色，强金属光泽，鳞片状为主，呈星点状、细脉状、网脉状、团块状、板状产出，部分近地表地段氧化为黄色的钼华。

三、样品采集与测试方法

为进一步查明五道沟矿床的成岩成矿时代，采集V区钼矿化的成矿围岩等样品进行锆石定年。委托廊坊市科大岩石矿物分选技术服务公司对所选样品进行粉碎、淘洗、重选等步骤将锆石进行富集，最后在双目镜下进行逐粒挑选待测锆石。在原位分析之前，进行光学显微镜的透射和反射及阴极发光图像观察，详细研究锆石的晶体形貌和内部结构特征，以选择U-Pb年龄分析的最佳测试点。锆石阴极发光观察是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型仪器上完成。锆石U-Pb同位素定年和微量元素在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室（GPMR）利用LA-ICP-MS分析完成。激光剥蚀系统为Geolas2005，ICP-MS为Agilent 7500a。激光剥蚀过程中采用氦气作为载气、氩气作为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。在等离子体中心气流（Ar+He）中加入少量氮气，以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度（Hu et al， 2008）。每个时间分辨分析数据包括大约20-30s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal（Liu et al， 2010a）完成。详细的仪器操作条件和数据处理方法同Liu et al（2010b）。

采集7件V区钻孔中钼矿化的辉钼矿样品，来自不同石英脉型辉钼矿脉，脉宽2-5cm左右，矿物组成主要为石英和辉钼矿，含少量黄铁矿。样品在双目镜下挑选出辉钼矿单矿物，无氧化、无污染。由国家地质实验室测试中心测试完成。采用Carius管封闭溶样分解样品（Shirey and Walker，1995）.测试仪器为电感耦合等离子质谱仪TJA X-series ICP-MS。样品测试经历了分解、蒸馏分离Os、萃取分离Re和质谱测定4个流程，具体分析方法见杜安道等（1994）和Du et al.（2004），采用美国TJA公司生产的电感耦合等离子体质谱仪TJA X-series ICP-MS测定同位素比值。对于Re：选择质量数185、187，用190监测Os。对于Os：选择质量数为186、187、188 、189、190、192。用185监测Re。

四、分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

碱性粗粒花岗岩（WII3101）：锆石粒径约80～150μm，晶形以无色透明自形粒状及半自形粒状为主，CL图像中锆石振荡环带十分发育，但也有部分锆石核部与边部CL特征明显不同，核部阴极发光比较暗，显示继承锆石特征。锆石Th/U比为0.3～2.4。其中17个测点位于谐和线上，U-Pb谐和年龄为187.4±1.9 Ma（MSWD=0.1），206Pb/238U年龄加权平均值为186.8±0.81 Ma（MSWD=0.3），该年龄代表了粗粒花岗岩的成岩年龄。同时，在所测锆石点中，有1个点为313Ma，显示了继承锆石的年龄特征。

石英砂岩（WD16）：锆石粒径约60～160μm，粒径变化较大，晶形以无色透明半自形粒状及他形粒状为主，CL图像中锆石振荡环带部发育，整体发光性弱，显示碎屑锆石特征。锆石Th/U比为0.44～1.36。206Pb/238U龄分为三组，第一组12个测试点集中在371-388 Ma，第二组6个测试点集中在403-412 Ma，第三组仅有一个测试点690±5 Ma，另有两个测试点由于测试误差较大不参与讨论。

4.2 辉钼矿铼锇年龄

矿区7个测试样品获得等时线年龄为167.4±2.2 Ma，初始187Os值为-0.05±0.18，MSWD=1.4。模式年龄的加权平均年龄为170.4±1.3 Ma，MSWD=1.2（图3）。等时线年龄和模式年龄的加权平均年龄在误差范围内一致。Re含量区间为35.8～129.8 ppm，平均为60.2 ppm（表2）

图5 五道沟金矿床辉钼矿Re-Os等时线及模拟年龄

五、讨论

5.1 五道沟矿床钼成矿作用及其与金成矿作用的时空关系

通过本次测定，五道沟矿区辉钼矿Re-Os同位素年龄为170.4±1.3 Ma，表明矿区内主要钼成矿时代为中侏罗世，该成矿时代与东北地区主要钼矿床的时代相一致。东北分布约80个钼矿床或含钼矿床，均与花岗岩类关系密切。主要分布在松辽盆地以西的大兴安岭地区、以东的吉黑褶皱带和以南的华北克拉通北缘（陈衍景等，2012）三个大地构造单元。其中，早中侏罗世钼成矿作用普遍发育，以黑龙江鹿鸣钼矿床成矿年龄为 177.4±3.5 Ma（谭红艳，2012），黑龙江大黑山钼矿成矿年龄为168.2±3.2 Ma （王成辉等，2009），黑龙江翠岭钼矿成矿年龄为178±0.73 Ma（杨言辰等，2012）等多为典型代表。同时，表明早中侏罗世钼成矿作用在整个东北地区均可发育，特别是五道沟矿床所属的吉黑钼成矿带在约 180～170 Ma 发生了重要的钼成矿事件，形成了一系列细网脉型钼矿床。

五道沟矿区发育金成矿作用，其矿石矿物、矿体特征、空间展布形式与钼成矿作用完全不同。空间上多发育研究区南部，与钼矿化相互分离;金矿体赋存于韧性剪切带内，同时存在硅质热液（或石英脉）叠加，整体呈似层状分布，矿石类型主要为糜棱片岩型和石英脉型。糜棱片岩型矿石，整体灰黑色，细密层理发育，普遍发育小褶曲;石英脉型矿石表现为石英脉顺层或斜切糜棱片岩，黄铁矿硫化物在脉两侧沉淀。综合考虑显示五道沟金成矿作用与区域上普遍发育的韧性剪切作用密切相关。

近几年，小兴安岭西北部嫩江-黑河北东向构造混杂岩带中，发现了三合屯、科洛河、孟德河、永新等金矿床及矿点，已有主要成果认为这些金矿都是与北东向展布的糜棱岩带有关的韧性剪切带型金矿（林超等，2015;刘宝山，2015;刘宝山等，2017;李成禄，2018）。如科洛金矿床的矿体赋存于韧性剪切带内，同时存在于硅质热液（或石英脉）叠加，整体呈似层状分布，矿石类型主要为糜棱片岩型和石英脉型。对区域上的金矿床进行了年代学测试，如永新金矿成矿期的黄铁矿、石英和方解石样品组成的 Rb-Sr 同位素确定的等时线年龄 114.6±1.2Ma（李成禄，2018），代表永新金矿床的成矿年龄;三道湾子金矿成矿时代为 115～125Ma（Zhai et al， 2015），上马场金矿形成于 114Ma（Gao et al，. 2017）等，以上研究主要成果表明该区域的独立金矿床基本上在同一时期（约120～110Ma）形成，与区域韧性剪切变形作用密切相关。

综合研究表明，嫩江—黑河构造混杂岩带内及外围多宝山地区发育较多的铜矿、金矿、银矿、铁矿和钼矿矿床或矿化点。在五道沟矿床内同时发育钼成矿作用和金成矿作用，通过年代学和矿床特征对比研究表明，以上两种成矿作用时空上彼此相互独立，相互之间没有成因联系，因此五道沟矿床应为叠加型钼金多金属矿床。

5.2 五道沟多金属矿床含矿围岩年代学及其意义

笔者通过对钼矿化围岩粗粒碱性花岗岩和石英砂岩进行了锆石U-Pb年代学研究，结果显示粗粒碱性花岗岩形成于186.8±0.81 Ma，石英砂岩碎屑锆石U-Pb年龄在371-690 Ma之间，表明其为晚泥盆世沉积地层。其中粗粒碱性花岗岩形成时间（186.8 Ma）远早于钼成矿作用时间（170.4 Ma），显示该粗粒碱性花岗岩并非钼成矿作用的母岩，而是早期侵位的含矿围岩。

矿区内围岩蚀变主要有硅化、钾化、绿泥石化、黄铁矿化、高岭土化、以及绢云母化，與东北地区的钼成矿作用相关的浆控高温热液蚀变特征基本一致。围岩蚀变具有的共同特征表现为（陈衍景等，2012）：常常以侵入体或接触带为中心，由内向外、从下到上发生明显的蚀变分带;由高温蚀变组合（钾长石化、钠长石化、黑云母化）降为低温蚀变组合（碳酸盐化、泥化）;由面型渗透蚀变变为线型贯入蚀变，由碱交代变为酸淋滤蚀变。其中，斑岩型、爆破角砾岩型钼矿发育典型的面状蚀变，主要蚀变类型包括钾长石化、绿帘石化、硅化、绢英岩化、黑云母化、萤石化、绿泥石化、碳酸盐化、矽卡岩化等;热液脉型矿床的围岩蚀变主要沿矿脉向两侧对称发育，呈现线型蚀变特征，相关的蚀变主要有钾长石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、方解石化等（陈衍景等，2012）。

五道沟矿床位于东北地区多宝山-黑河Cu-Mo-Au-Fe-Zn 成矿带之内，该成礦带以铜、金为主，分布有典型矿床如多宝山铜矿、铜山铜矿、争光金矿、三矿沟铜铁矿、永新金矿等，矿床类型以斑岩型和浅成低温类型为主。五道沟钼矿的矿化方式、蚀变特征和成矿围岩年代学工作展示了独立的斑岩钼成矿系统特征，其深部仍具有较大的找矿潜力。

六、结论

（1）五道沟钼金多金属矿床为叠加型矿床，其中钼成矿作用发生于中侏罗世，金成矿作用发生于白垩纪，两者在时空上相互独立，彼此间没有成因关系。

（2）五道沟矿床在钼成矿特征上展示为独立的斑岩钼成矿系统，其深部仍有较大的成矿潜力。

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作者简介：佟匡胤（1981-），男，硕士研究生，从事矿产勘查、开发和管理。