王崇一，郝宇杰，商青青，史雨凡，高煜，任云生,2

1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061；2.防灾科技学院 地球科学学院，河北 三河 065201

0 引言

跃进山铜金矿床位于完达山地区，地处与锡霍特—阿林增生杂岩带接壤的佳木斯—布列亚地块一侧，为完达山地区少数几个达到中型规模的矿床之一。跃进山铜金矿有关的成矿岩体研究，对于揭示完达山地区古太平洋构造体制深部动力学过程、成矿系统的物质组成与成矿机理等方面具有重要意义。前人在该矿床成矿特征、成因类型和成矿岩体年代等方面取得了一些资料和成果，韦延兰等[1]认为跃进山铜金矿体属于矽卡岩型，与花岗闪长岩有关；张国宾[2]测得跃进山早期花岗闪长岩形成时代为(129.1±0.8)Ma，形成于碰撞后构造背景；前人测得完达山地区花岗质岩石锆石U--Pb年龄集中于131～115 Ma[3--5]。在跃进山铜金矿床地质特征研究基础上，笔者重点对含矿花岗闪长岩开展同位素年代、锆石Lu--Hf同位素和岩石地球化学特征研究，结合前人对矿区中的花岗斑岩的研究，为揭示跃进山铜金矿床形成过程提供最新资料和理论支撑。

1 研究区地质概况

研究区位于完达山活动带西南缘，密山—敦化深断裂北侧(图1a)。区内出露地层主要为上三叠统—下侏罗统大岭桥组(T3--J1d)和第四系。大岭桥组地层岩性主要为石英斜长角闪片岩和黑云母石英片岩夹大理岩，总体走向320°～330°，倾向北东，倾角40°～50°，被侵入体穿切成狭长带状或大小不等的不规则状捕掳体(图1b)。

研究区侵入岩主要有印支期超基性岩以及与金铜矿化具有密切时空及成因联系的燕山晚期花岗闪长岩和花岗斑岩。区内发育北东向、近南北向和北北西—北西向断裂构造，其中北北西—北西向断裂构造为区内主要控矿构造，与北东向构造交汇处形成膨大矿体[6]。

2 样品描述与分析方法

2.1 样品描述

本文用于锆石测年和岩石地球化学分析样品均采自跃进山矿区岩芯内的花岗闪长岩。花岗闪长岩钻孔号为ZK1403，深度119～123 m。

花岗闪长岩(图2a、b)新鲜面为灰色，呈中粒粒状结构，块状构造，主要为斜长石(45%)碱性长石(35%)、黑云母(15%±)和石英(5%)，可见碳酸盐细脉穿切矿物；副矿物主要为锆石和磁铁矿。

2.2 分析方法

在北京锆年领航科技有限公司完成锆石分选、透反射照片和CL图像采集；锆石U--Pb测年在吉林大学东北亚矿产资源评价自然资源部重点实验室完成：①仪器为德国GeoLasPro型193 nm ArF准分子激光器与Agilent 7900型ICP--MS仪器；②以He 作为剥蚀物质的载气，仪器最佳化采用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610，采用91500 标准锆石外部校正法进行锆石原位U--Pb分析；采用直径为32 μm、频率为7 Hz的激光束斑进行样品分析；③测试结果普通铅校正采用Andersen[7]的方法。④数据采用GLITTER 软件和Isoplot程序进行处理。

锆石原位Lu--Hf同位素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成：①仪器为GeolasPro193 nm激光剥蚀系统及ThermoNeptunePlus多接收等离子体质谱仪(MC--ICP--MS)；②选择尽量接近U--Pb同位素测试点以保证Lu--Hf同位素分析数据的代表性。③激光束斑直径44 μm，激光脉冲频率为8 Hz，以He气作为载气。为了校正176Lu和176Yb对于176Hf的干扰，取176Lu/175Lu=0.026 58和176Yb/173Yb=0.796 218作为定值，分别采用172Yb/173Yb=1.352 74，179Hf/177Hf=0.732 5对Yb，Hf同位素比值进行指数化归一化质量歧视校正，Lu质量歧视和Yb一致。详细分析步骤可参见文献[10--11]。

图1 东北地区大地构造单元划分图[8](a)和研究区地质简图[9](b)

Pl.斜长石；Qtz.石英；Kfs.钾长石；Bt.黑云母。

在东北亚矿产资源评价自然资源部重点实验室(吉林大学)完成相关岩石样品的主微量元素分析：主量元素采用X--射线荧光光谱仪(PW1401/10)测定，相对标准偏差为2%～5%。痕量元素分析采用美国安捷伦科技有限公司Agilent 7500a型耦合等离子体质谱仪进行测试，误差<5%。

3 测试结果

3.1 LA--ICP--MS锆石U--Pb测年

从阴极发光(CL)图像(图3)中可以看出，花岗闪长岩(YJS--1)中的锆石形态主要为短柱状，少数为长柱状，自形--半自形，长短轴约 70～180 μm，长宽比为(1∶1.5)～(1∶3)，具有明显的震荡生长环带结构， Th/U为0.11～0.4，具有岩浆锆石特征[12]。

在 30个分析点中，剔除因铅丢失而不谐和度>10%的样品点后，共有26个点落于谐和曲线上(图4a)。这26个测点的年龄分布在(121±2)Ma～(116±2) Ma之间(表1)，均位于谐和线上或其附近(图4b)，加权平均年龄为(118.96±0.77) Ma(MSWD=0.29)。

图3 跃进山花岗闪长岩(YJS--1)锆石测试位置及测点结果

图4 跃进山花岗闪长岩(YJS--1)的锆石 U--Pb 年龄谐和曲线(a)及年龄分布图(b)

表1 跃进山花岗闪长岩LA--ICP--MS锆石U--Pb测年结果

3.2 锆石Lu--Hf同位素

根据跃进山花岗闪长岩的锆石 Lu--Hf 同位素测试结果(表2)，结合文献[13]可知，跃进山花岗闪长岩、花岗斑岩中锆石176Lu/177Hf均值分别为0.001 204和0.002 383，表明锆石在形成后基本没有明显的放射性成因Hf积累，因此测定的176Hf/177Hf值基本代表锆石结晶时体系内部Hf同位素组成[14]。花岗闪长岩14粒锆石εHf(t)值变化范围为+1.4～+3.2，平均值为+2.0；Hf同位素单阶段模式年龄(tDM1)和二阶段模式年龄(tDM2)分别为0.73～0.65 Ga和1.09～0.98 Ga。

3.3 岩石主量元素

跃进山花岗闪长岩岩体 4 个样品的主量元素分析结果(表3)显示 SiO2含量为67.47%～68.03%，Al2O3含量较高，为15.52%～16%，(Na2O+K2O)=6.16%～6.7%，相对富钠 K2O/Na2O=0.53～0.68， CaO 含量为3.28%～3.85%， MnO、TiO2、P2O5的含量较低，A/CNK=1，里特曼指数(σ)为 1.52～1.80。岩石样品在TAS图解中样品落入花岗闪长岩区域，显示亚碱性特征(图5)，在SiO2--K2O图解(图6a)中落入钙碱性岩石系列中，在 A/CNK--A/NK 图解(图6b)中落入准铝质--过铝质区域内，由此可知，跃进山花岗闪长岩属于I型钙碱性花岗岩系列，与区内花岗斑岩具有相似的地球化学特征[13]。

表2 跃进山花岗闪长岩锆石 Lu--Hf 同位素组成(YJS--1 )

图5 跃进山花岗闪长岩TAS图解

表3 跃进山花岗闪长岩主量元素(%)分析结果

图6 跃进山花岗闪长岩、花岗斑岩SiO2--K2O图解(a)[15]、A/CNK--A/NK图解(b)[16]、 K2O--Na2O图解(c)[17]及SiO2--Ce图解(d)[17]

3.4 岩石微量元素

跃进山铜金矿区花岗闪长岩(表4)的稀土元素配分模式(图7a)为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型，稀土总量为ΣREE=200.49×10-6～322.12×10-6，轻重稀土分馏程度中等，LREE/HREE=22.65～27.99，(La/Yb)N=37.45～54.31，(Gd/Yb)N=4.15～5.34，铕负异常(δEu=0.63～0.92)，Ce负异常(δCe=0.95～0.97)。在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图7b)中，可以得知岩石样品相对富集 Rb、Ba、Sr、La、Ce等元素，亏损 Nb、Ta、Ti、P等元素。

4 讨论

4.1 岩石成因及岩浆源区

跃进山花岗闪长岩具有高硅、富碱和贫铁镁的特点，相对富集大离子亲石元素(Rb，Ba，K，Sr)和轻稀土元素(La，Ce，Pr)，相对亏损高场强元素(Ta，Nb，Ti)，具有岛弧岩浆岩的地球化学属性，暗示源区曾被俯冲带流体所交代[18]。根据岩石的矿物组合和全岩地化分析结果分析，样品中的Rb/Sr，Nb/Ta，Zr/Hf的数值明显高于地幔均值,接近地壳岩石，反映了花岗闪长岩原岩岩浆应为壳幔混源。

表4 跃进山花岗闪长岩微量分析结果

图7 跃进山花岗闪长岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)[19]和原始地幔标准化微量元素蛛网(b)[20]

对文献[13]中的花岗斑岩和本文测试的花岗闪长岩锆石Lu--Hf同位素测试结果进行分析，其εHf(t)值的范围在+1.4～+6.9，为偏低的正值，表明岩浆源区应为古老的硅铝质地壳和新生的玄武质地壳，二阶段Hf模式年龄(tDM2)为1.09～0.72 Ga。投图结果显示样品εHf(t)的值位于球粒陨石演化线和亏损地幔演化线之间，落入中亚造山带东部的显生宙火成岩εHf(t)值分布范围内(图8)。

图8 跃进山花岗闪长岩、花岗斑岩的锆石Hf同位素特征[23]

结合岩石化学特征分析，认为岩浆源区应主要起源于亏损地幔新元古代新增生陆壳的部分熔融，可能存在少量硅铝质地壳物质的加入[21--22]。

4.2 构造背景

LA--ICP--MS 锆石U--Pb定年结果显示，跃进山花岗闪长岩的加权平均年龄为(118.96±0.77)Ma。研究区花岗斑岩的加权平均年龄为(101.9±1.1)Ma[13]，均为早白垩世。

完达山地块处于太平洋活动带内，由于受到太平洋板块向西应力的作用，晚侏罗世中期就位在佳木斯地块东缘，并于早白垩世早期前完成拼贴，期间发生了少量的早白垩世岩浆活动[24--30]。跃进山杂岩体中的花岗岩侵入体的锆石年龄为 125～120 Ma，完达山地块的花岗岩侵入体年龄范围在130～120 Ma[31]，表明二者构造拼合时间在 130 Ma 之前。在(Y+Nb)--Rb图解、(Yb+Ta)--Rb和Y--Nb图解(图9a--c)中花岗斑岩与花岗闪长岩均落入后碰撞--火山弧花岗岩区域，花岗闪长岩的相应投图结果(图9d，图10)也显示与俯冲洋壳部分熔融有关。

图9 跃进山花岗闪长岩和花岗斑岩的(Y+Nb)-Rb图解(a)、(Yb+Ta)-Rb图解(b)、Y-Nb图解(c)及Y-Sr/Y图解(d)

图10 跃进山花岗闪长岩SiO2-TiO2 (a)与SiO2-MgO(b)图解[32--33]

晚侏罗世—早白垩世太平洋板块的俯冲方向发生了较大变化，东北地区的地球动力学特征由挤压转变为伸展。晚侏罗世整个地区处于隆起状态，岩石圈剥蚀严重，太平洋板块对东北地区的斜向俯冲，使得东北地区产出大量花岗岩[34--35]。完达山地块为太平洋板块俯冲拼贴的增生杂岩体[36]。中—晚侏罗世完达山地块已就位于佳木斯地块东部[24]，早白垩世完成拼贴，整体由碰撞阶段的挤压增生体制转变为碰撞(俯冲)后的伸展--减薄体制，加厚的岩石圈地幔发生大规模拆沉，致使软流圈的物质上涌，形成大面积的中酸性岩浆[37--38]。结合花岗闪长岩和花岗斑岩的成岩时代、岩石成因、岩浆物质来源及其所处的大地构造背景，笔者认为,黑龙江完达山地区与跃进山铜金矿床有关的花岗质岩石与太平洋板块强烈俯冲导致下岩石圈地幔拆沉有较为直接的关系。

5 结论

(1)跃进山铜金矿床花岗闪长岩的加权平均年龄为(118.96±0.77)Ma，为早白垩世。

(2)跃进山铜金矿床花岗闪长岩为富Al、高K、Na、低Ti、P、Ca的I型钙碱性花岗岩，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，锆石Lu--Hf同位素特征显示样品锆石的εHf(t)的值均为偏低的正值，表明原始岩浆的物质来源应为壳幔混源。

(3)花岗闪长岩属于后碰撞--火山弧花岗岩。完达山地区跃进山铜金矿床的成矿成岩作用与太平洋板块强烈俯冲的背景下，下岩石圈地幔拆沉有直接关系。