于喜洹，石国明，符安宗，李新鹏，孙江军，尹国良，林泽付

黑龙江省自然资源调查院，黑龙江 哈尔滨 150036

0 引言

黑龙江多宝山地区是中国东北地区重要的铜矿产区，区域上矿产资源丰富，主要矿床有多宝山铜钼矿床、争光金矿床及二道坎银矿床.研究区经历了长期构造－岩浆演化，前人对多宝山铜钼矿床成矿时代、成矿模式与找矿模型研究较多，并取得了一定的成果［1-23］.其中部分测年数据将区内发育的花岗闪长（斑）岩形成时代定为华力西中晚期—印支期［2-6］，其主要根据为K－Ar或Rb－Sr法同位素年龄（293～310 Ma），争议较大.为此，笔者依据近年来开展的1∶5万区调工作①黑龙江省地质调查研究总院.黑龙江1∶5万三矿沟等六幅区域地质调查报告.2019.，以清水河村南产出的花岗闪长岩为研究对象，从岩相学、岩石地球化学、同位素年代学、构造环境及成矿作用等方面进行探讨研究，力求为多宝山地区早古生代侵入岩形成时代、构造属性及与成矿作用的关系等方面提供新的资料.

1 区域地质概况

多宝山地区的大地构造位置处于兴蒙造山带东段扎兰屯－多宝山岛弧构造带，其北侧为海拉尔－呼玛弧后盆地，南侧为贺根山－黑河蛇绿混杂带及孙吴上叠构造盆地的西北段［1］（图1）.研究区内出露的地质体有中奥陶统铜山组、多宝山组，下白垩统九峰山组、甘河组以及中奥陶世中细粒花岗闪长（斑）岩侵入体和晚三叠世清水河火山岩.

图1 研究区大地构造及地质简图Fig.1 Tectonic and geological sketch maps of the study area

2 岩相学特征

中奥陶世侵入岩主要包括花岗闪长岩及花岗闪长斑岩.

花岗闪长岩（图2a）：中细粒花岗结构，块状构造，主要由斜长石（45%～55%）、石英（20%～30%）及钾长石（10%～20%）组成，粒径0.5～3.0 mm.斜长石呈半自形板状，可见聚片双晶和卡钠复合双晶；石英呈他形粒状，具波状消光，充填于斜长石之间；钾长石呈他形粒状，局部高岭土化.暗色矿物为黑云母，黑色片状，含量10%～15%.

花岗闪长斑岩（图2b）：斑状结构，块状构造，基质为微粒结构.斑晶为斜长石（20%～30%）、石英（20%）及黑云母（3%～5%），岩体内斑晶含量分布不均，中心部位斑晶含量较多，局部达70%，粒径1～6 mm.斜长石呈半自形粒状，绢云母化普遍，多碎裂；石英呈烟灰色，他形粒状；黑云母呈黑色片状.基质为微细粒石英、长石组成.

图2 中奥陶世侵入岩显微照片Fig.2 Microphotographs of Middle Ordovician intrusive rocks

3 同位素测年

测年样品（D7046）采自研究区内清水河村南600 m处中细粒花岗闪长岩岩体内，取样位置：125°53′05″E，50°09′32″N，采集的样品新鲜、无蚀变，符合锆石测年条件.对样品24个锆石颗粒进行了LA－MCICP－MS U－Pb定年，在阴极发光电子图像（图3）上可见锆石多为自形—半自形，晶形完好度一般，晶棱与晶面相对清晰，可见自形生长纹及生长环带，大小多为50～100 μm，长宽比为1∶1～1∶2，为典型岩浆锆石.从谐和图（图4）及锆石分析结果（表1）可见该组样品年龄主要集中在488±3 Ma，代表了本期侵入岩结晶年龄，时代为中奥陶世.

图4 样品D7046 U－Pb锆石LA－MC－ICP－MS同位素年龄及谐和曲线图Fig.4 LA-MC-ICP-MS isotopic ages and harmonic curves of zircons in sample D7046

表1 样品D7046锆石U－Pb同位素测年数据表Table 1 U-Pb isotopic dating data of zircons in sample D7046

图3 样品D7046锆石阴极发光图像Fig.3 CL images of zircons from sample D7046

4 岩石地球化学特征

4.1 主量元素

花岗闪长岩主量元素分析结果见表2.SiO2含量64.64%～67.26%，为酸性岩类；Al2O3含量15.55%～16.61%，全碱（Na2O＋K2O）含量5.72%～7.3%，碱度率适中；Na2O/K2O＞1，相对富钠贫钾；里特曼指数（σ）1.49～2.27，A/CNK＝1.65～2.55＞1.1，为钙碱性、过铝质花岗岩类岩石（图5a）；K2O－SiO2图解（图5b）中投影点落于钙碱性系列区；分异指数（DI）71.98～80.4，表明岩浆分异结晶程度较高；固结指数（SI）9.79～13.17，相对偏高.

图5 花岗岩分类判别图解（据文献［24－25］）Fig.5 The discrimination diagrams of granite（After References［24－25］）

4.2 稀土和微量元素

分析结果见表2，稀土元素总量（ΣREE）含量为64.42×10－6～90.01×10－6，平均值75.86×10－6；反映轻重稀土元素分馏程度的LREE/HREE为4.91～8.71，平均值6.35；经球粒陨石标准化后的稀土元素配分模式为弱—中等右倾型曲线（图6）.（La/Yb）N比值介于1.03～8.62之间，（Ce/Yb）N比值介于3.63～7.45之间，属轻稀土富集、重稀土元素亏损型.

表2 花岗闪长岩主量、稀土和微量元素分析结果表Table 2 Contents of major，rare earth and trace elements in granodiorites

图6 稀土配分曲线图Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns of granodiorites

大离子亲石元素（LILE）相对富集，高场强元素（HFSE）相对于大离子亲石元素亏损，说明岩浆可能来源于富集地幔型源区.原始地幔标准化微量元素蛛网图（图7）整体表现为右倾，具有明显的Nb、Ta、Th、Ti负异常.

图7 微量元素蛛网图Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams of granodiorites

5 讨论

5.1 花岗闪长岩的形成时代

近年在多宝山铜钼矿床中获得与成矿相关的花岗闪长（斑）岩体锆石U－Pb年龄多集中在470～480 Ma.崔根等［10］获得多宝山铜矿床矿体寄主岩石花岗闪长岩锆石SHRIMP年龄为479.5±4.6 Ma；向安平等［12］获得成矿母岩花岗闪长斑岩锆石U－Pb年龄为474.8±4.7 Ma，矿体寄主岩石花岗闪长岩年龄为478.1±4.1 Ma、483.9±4.5 Ma；赵焕利等［13］获得多宝山铜矿床花岗闪长岩年龄为453.2~486.9 Ma.本次研究在清水河村南花岗闪长岩岩体中获取U－Pb锆石LA－MC－ICP－MS年龄为488±3 Ma.根据区域地质背景、接触关系，结合前人同位素测年成果，确定该期侵入岩时代为中奥陶世.

5.2 花岗闪长（斑）岩与成矿的关系

在多宝山矿区，中奥陶世的岩浆侵入活动先形成了出露面积9 km2的中深成相花岗闪长岩体，与其有关的热液活动仅在岩体内、外接触带形成了青磐岩化及微弱的铜矿化，并未形成工业矿体.岩浆演化晚期形成了侵入到花岗闪长岩中的浅成相花岗闪长斑岩小岩体，出露面积仅0.17 km2，与其有关的热液活动引发了大规模的成矿作用，使铜钼（金）矿体和各种蚀变带围绕花岗闪长斑岩小岩体分布，形成了大型矿床［1］.

研究区内中奥陶世花岗闪长（斑）岩中SiO2含量介于64.64%～72.3%之 间，K2O/Na2O＜1，A/CNK值＞1.1，δ18O值为9.9‰和9.5‰；多宝山矿床的成矿岩体（花岗闪长斑岩）的87Sr/86Sr初始值为0.7054，δ18O值为10.59‰［1］，反映出岩浆物质来源以幔源为主，同熔了部分壳源物质，为同熔系列的产物［10］.岩浆具有幔源与壳源过渡的特征，即岩浆在上升和演化过程中，幔源岩浆中加入了硅铝壳物质（围岩）的成分［26］，伴随强烈的构造热事件和岩浆喷发活动，深部幔源物质不断上涌，并发生壳幔相互作用和物质交换与循环，大量深源流体带来Au、Cu等成矿元素，在有利成矿条件和扩容空间下，形成多宝山铜（钼）矿床［27］.

5.3 构造环境分析

晚石炭世早期以前，多宝山地区曾存在一个具有洋壳性质的海盆，应是古亚洲洋北向的一个分支洋，有的学者也称其为“嫩江洋”［28］.晚寒武世或之前，“嫩江洋”开始俯冲－增生，在本区形成了早古生代的贺根山－黑河构造混杂岩带，最终“嫩江洋”于早石炭世晚期—晚石炭世早期沿贺根山—嫩江—黑河一线闭合，额尔古纳－兴安地块与松嫩地块完成拼贴［28］.

研究区早奥陶世处于挤压松弛阶段，在伸展机制下，铜山组海相沉积建造形成，多宝山海盆开始发育；中奥陶世，在挤压－俯冲作用下，南东部大洋板块向北西部俯冲，在多宝山一带形成近北东向展布的多宝山岛弧带，带内岩石以多宝山组钙碱性火山岩为主.研究区花岗闪长（斑）岩侵入铜山组和多宝山组安山岩，其形成与大量的岛弧型奥陶纪安山岩有关，成因类型为“I”型①黑龙江省地质调查研究总院.2019.黑龙江1∶5万三矿沟等六幅（三矿沟、三峰山、一六九幅、多宝山铜矿幅、星火公社幅、一五三幅）区域地质调查报告.，而多宝山组火山岩形成于岛弧－陆源弧环境，两者形成的构造环境相似.稀土元素δEu在0.82～0.96之间，弱负异常，表明源区残留相没有斜长石存在；微量元素具有明显的Nb、Ta、Ti负异常，显示具有岛弧钙碱性岩浆特征，其岩浆形成深度在80～100 km的榴辉岩部分熔融区［13］.在构造环境判别Rb－（Y＋Nb）和Rb－（Yb＋Ta）图解（图8）中，样品点均落入火山弧花岗岩区［29］.

图8 岩浆岩构造环境判别图解（据文献［29］）Fig.8 Tectonic discrimination diagram of magmatites（After Reference［29］）

综上，研究区中奥陶世花岗闪长岩其岩石化学、地球化学特征显示为岛弧型钙碱性花岗岩，岩浆来源为板块俯冲的脱水熔融，形成于与板块俯冲有关的岛弧环境.

6 结论

（1）多宝山地区花岗闪长岩U－Pb锆石LA－MCICP－MS年龄为488±3 Ma，形成时代为中奥陶世.

（2）岩浆物质源区以幔源为主，同熔了部分壳源物质，岩浆具有幔源与壳源过渡的特征.

（3）花岗闪长（斑）岩与铜矿化的关系密切，是多宝山铜矿的成矿母岩.

（4）构造环境判别图解显示，多宝山地区中奥陶世花岗闪长岩形成于与板块俯冲有关的岛弧环境.

致谢：审稿专家对本文提出十分宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢！