欧阳荷根,车晓光,周振华.2016.伊春火成岩带二股矽卡岩型铁多金属矿床40Ar-39Ar年代学及其地质意义[J].矿床地质,35(5):1035~1046OUYANG HeGen,CHE XiaoGuang,ZHOU ZhengHua.2016.40Ar-39Ar dating of Ergu Fe-polymetalic skarn deposit in Yichun igneous belt and its geological implications[J].Mineral Deposits35(5):1035~1046
DOi:10.16111/j.0258_7106.2016.05.011
伊春火成岩带二股矽卡岩型铁多金属矿床40Ar-39Ar年代学及其地质意义
（1 中国地质科学院矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室， 北京 100037； 2 辽宁省有色地质局勘察研究院， 辽宁 沈阳110013）
第一作者简介欧阳荷根， 男， 1984年生， 助理研究员， 主要从事固体矿产勘查和矿床 学方面的研究。 Email： oyhg1984@163.com
收稿日期2015_05_29；
改回日期2016_08_25
本文得到国家自然科学基金项目（编号： 41403042）和中央级科研院所基本科研业务费 项目（编号： K1414）联合资助
摘要:文章在矿床地质特征研究基础上，首次确定了伊春火成岩带内的二股 铁多金属矿床的成矿时代。结合前人研究成果，分析了伊春火成岩带早中生代金 属矿床的成矿时限 ，成矿规律及找矿方向。金云母40Ar_39Ar同位素测年结果表明，二 股铁多金属矿床的成矿年龄 为（181.0±4.2）Ma。伊春火成岩带内早中生代金属成矿作用分为：早期（200～181 Ma） 与 二长花岗岩有关的矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿作用；晚期（178～175 Ma）与花岗 斑岩有关的斑岩型钼矿床成矿作用。晚三叠世—早侏罗世花岗岩类侵入岩（如二长花岗岩） 与铅山组碳酸盐岩接触部位是伊春火成岩带内矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿的有利 部位。
关键词:
地球化学；40Ar_39Ar定年；火成岩带；二股铁 多金属矿床；斑岩型矿床；矽卡岩型矿床；伊春
文章编号： 0258_7106 (2016) 05_1035_12 中图分类号： P618.31 文献标志码：A
40Ar_39Ar dating of Ergu Fe_polymetalic skarn deposit in Yichun
igneous belt and its geological implications
igneous belt and its geological implications
(1 MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Minera l Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037，China; 2 Nonferrous Geological Prospecting Institute of Liaoning Province, Shenyang 11001 3， Liaoning，China)
Abstract:In this study, 40Ar_39Ar dating of the Ergu Fe_polymet alic skarn deposit w as conducted, and the time, metallogenic regularity, and prospecting direction o f the Mesozoic mineralization in Yichun igneous belt were studied. The results s how that phlogopite from the Ergu deposit yielded an 40Ar_39 Ar isochron age of （181.0±4.2） Ma. The Mesozoic mineralization in Yichun igneous belt can be d ivi ded into two episodes, i.e., the 200～181 Ma skarn_vein Fe_polymetallic minerali za tion related to monzonitic granite and the 178～175 Ma porphyry Mo mineralizatio n associated with granite porphyry. It is held that the contact zone between the L ate Triassic_Early Jurassic granitoids and the carbonate rocks of Qianshan Forma tion is favorable for skarn_vein Fe_polymetallic mineralization.
Key words:
geochemistry，40Ar_39Ar dating, igneous r ock belt， Ergu Fe_polymetalic deposit， porphyry deposit， skarn deposit， Yich un
伊春火成岩带位于兴蒙造山带东段巨型中生代“花岗岩海"中，是小兴安岭_张广才岭多 金属成矿带的重要组成部分(韩振哲等, 2010)，也是中国重要的中生代环太平洋西带斑岩型 _矽卡岩型钼、铁、铜、金矿和浅成低温热液型铜、金矿成矿带的北延部分(Ge et al., 200 7)。带 内的矿产以钼、铁和金为主，其次为铅、锌、钨和铜。已发现鹿鸣和霍吉河大型斑岩型钼矿 床，二股、西林和翠宏山矽卡岩型铁多金属矿床，高松山、团结沟和乌拉嘎大型浅 成低温热 液型金矿床，小西林、徐老九沟和前进东山矽卡岩型_脉型铅锌矿床，这充分显示了该区优 越的成矿地质环境。
成矿年代一直是矿床学研究的热点问题。矿床形成时代的精确厘定对认识矿床成因、成 矿事件与其他异常事件的耦合以及对找矿勘察均具有重要的理论和实际意义。前人研究表 明，伊春火成岩带中斑岩型钼矿床的成矿作用（如鹿鸣钼矿、霍吉河钼矿）集中发生在早侏 罗世晚期（约175 Ma）(谭红艳, 2013；刘翠等, 2014)。最近的研究认为，带内还存在一期 晚二叠世—早三叠世的斑岩型钼矿成矿事件(Zhang et al. , 2016)。对带内浅成低温热液 型 金矿床（如团结沟金矿床、高松山金矿床、乌拉嘎金矿床、东安金矿床）的成矿年代学研究 显示，金的 成矿作用集中发生在早白垩世晚期（110～100 Ma）(Zhang et al. , 2010；Sun et al. , 2 013；Wang et al. , 2014；王佳琳等, 2014)。相对而言，对带内的矽卡岩型铁多金属矿床 和矽卡岩型_热液脉型铅锌矿床成矿时代的厘定迄今还尤为欠缺，很大程度上制约了对成矿 规律的总结和认识。
本文在详细的矿床地质特征研究基础上，首次对二股矽卡岩型铁多金属矿床开展了金云 母40Ar_39Ar同位素定年。结合前人研究成果，探讨了伊春火成 岩带早中生代金属矿床的成矿时限、成矿规律及找矿方向。
区带内出露的基底岩系主要为古元古界东风山群和新元古界张广才岭群(张昱, 2008)。 东凤山群岩石组合较为复杂，包括大理岩类、片麻岩类、浅粒岩类和板岩类等，该群是小兴 安岭_张广才岭褶皱系东缘最重要的铁_金含矿建造(王枫, 2013)。张广才岭群由一套变质杂 岩构成，岩石普遍遭受糜棱岩化，该岩群属于一种构造作用下的混杂堆积岩石，在多次不同 规模和不同方向的应力作用下形成(王枫, 2013)。古生代地层零星分布在研究区，岩石普遍 遭受不同程度的区域变质和构造变形作用。西林群是研究区内仅出露的寒武纪地层，自上而 下可划分为晨明组、老道沟组和铅山组(Wu et al. , 2007；张振庭, 2010；孟恩, 2011)。 铅山组变质岩系的岩石类型主要有碎屑岩类、碳酸盐岩类和板岩类，其中的碳酸盐岩类建造 是区内矽卡岩型铁多金属矿床的主要赋矿围岩(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960 ； 郝宇杰等, 2013；李树才等, 2015)。奥陶系总体上呈南北向分布，其中宝泉组岩性以酸 性熔岩及其凝灰熔岩为主，小金沟组为一套海进环境陆源碎屑岩_碳酸盐岩沉积建造，大青 组主 体岩性以中性熔岩、中酸性熔岩为主，局部夹有砂岩、粉砂岩和沙板岩。泥盆系自下而上分 为黑龙宫组和宏川组，整体为一套浅海相细碎屑岩_碳酸盐岩沉积建造(胡新露, 2015)。二 叠系 自下而上可划分为土门岭组、五道岭组及红山组，其中土门岭组主要岩性为砂板岩夹灰岩， 局部受后期花岗质岩浆侵入活动的影响，形成角岩化黑云石英片岩、透辉石石英岩，硅灰石 透辉石矽卡岩，并可见多金属矿化。区内中生代地层仅见白垩系下统火山喷发_沉积岩系， 岩石类型以中_酸性火山熔岩类为主，次为火山碎屑岩类和潜火山岩类，该地层是NE_NNE向 中生代火山喷发_沉积盆地的主要组成部分(Hu et al., 2014)。
区内岩浆侵入活动频繁，侵入岩占据了总面积的75%（图1），岩浆岩成分和岩石类型均 很复杂，从超基性—基性岩、中性岩、酸性岩均有出露，但以花岗岩类侵入岩为主(张昱, 2 008；韩振哲等, 2010；韩振哲, 2011)。花岗岩类侵入岩大体可划分为中元古代、加里东期 、华力西期、印支晚期_燕山早期和燕 山晚期5期(张昱, 2008)。不同期次的花岗岩类侵入岩沿南北向呈带状分布，构成小兴安岭-张广才岭岩浆岩带。
印支晚期-燕山早期的岩浆 侵 入活动最为强烈，形成了花岗岩带的主体部分。出露岩性以二长花岗岩为主，斑状二长花岗 岩、正长_碱长花岗岩和花岗斑岩次之，碱性花岗岩零星分布(谭红艳, 2013)。该期花岗质 岩浆活动形成了鹿鸣和霍吉河钼矿、翠宏山和二股铁多金属矿、西林铁矿、小西林和徐老九 沟铅锌矿、胜利山和密林铜矿等矿床（图1）。燕山晚期岩浆活动以火山作用为主，形成一 系列的NNE向—NE向的火山喷发_沉积盆地，并伴有浅成_超浅成的岩浆侵入活动以及有关的 浅成低温热液型金矿化，形成了高松山、团结沟、乌拉嘎、东安、大安河和东风林场等金矿 床（图1）(谭红艳, 2013)。
矿区内出露的地层有：寒武系老道沟组粉砂质板岩、铅山组白云岩_灰岩和五星镇组大理岩 夹碳质_粉砂质板岩、奥陶系宝泉组英安质凝灰熔岩和大青山组安山质凝灰熔岩、古近系— 新 近系砾岩以及第四系沉积物(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。早古生代地层 的完整性受后期岩浆活动的影响遭到严重破坏，呈残留体分布在岩体中，与成矿关系密切的 是铅山组白云岩_灰岩。区内中_酸性侵入岩分布广泛，呈岩株或岩基状产出。主要岩石类型 为黑云母二长花岗岩和斑状花岗岩（图4a、b），属同期不同相带产物。黑云母二长花岗岩 具 块状构造，中粗粒花岗结构，局部为中细粒花岗结构，主要由钾长石（30%～40%）、斜长石 （20%～30%）、石英（15%～20%）和黑云母（5%～10%）组成，副矿
物有锆石、磷灰石、榍 石、 褐帘石等。斑状花岗岩呈似斑状结构，块状构造，矿物组分主要有钾长石（35%～ 45%）、斜长石（20%～25%），石英（15%～25%）、少量黑云母（5%），副矿物有锆石、榍 石、磷灰石。 斑晶为钾长石，约占总体积的15%。在黑云母二长花岗岩和斑状花岗岩与铅山组富镁 碳酸盐岩接触带上普遍发生矽卡岩化及与之有关的铁多金属矿化。
矿区内各矿段的矿化特征基本相似，
本文主要介绍西山矿段的矿床地质特征。西山矿段主要 由3个矿体组成(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)： Ⅰ号矿体最大，以铁锌矿 为 主；Ⅱ号矿体以铜矿为主伴有钼钨铁矿；Ⅲ号矿体主要为铅锌矿，伴有铁矿，沿黑云母二 长花岗岩体呈弧形分布。矿段内的铁多金属矿体主要有4种产出状态：① 产于矽卡岩带中的 铁（锌）矿体。这种矿体占整个矿段铁矿总量的绝大多数；② 产于大理岩层间的铁（锌） 矿体和铅锌矿体。这种矿体通常不稳定，规模小，品位和厚度变化大；③ 产于角岩层间裂 隙的铜矿体；④ 产于临近接触构造带附近黑云母二长花岗岩中的铜矿体（图4c）和铅 锌矿体。
矿段内的矿体受构造和岩性控制明显，在平面上表现为波浪弧形构造。矿体倾角陡（图 3），有时近乎垂直，倾向和倾角变化随接触构造成矿带的产状变化而变化。矿体沿走向、 倾向均有膨胀、变窄、分枝、复合等现象。当矿体倾角由陡变缓，在其转折处，矿体厚度常 增大，矿体形状由条带状变为囊状；当接触构造带的产状由近直立转变为另一直立时，在其 转折处常有膨胀的矿体出现；当矿体倾角由缓变陡或直立时，矿体宽度往往变窄或很快尖灭 (黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。
矿段内主要的矿石建造有磁铁矿_透辉石_石榴子石建造、磁铁矿_闪锌矿_透辉石_石榴 子石建造、黄铜矿_辉钼矿_透辉石_石榴子石建造以及方铅矿_闪锌矿_石榴子石_透辉石建造 。矿石类型主要为磁铁矿矿石和磁铁矿_闪锌矿矿石，其次为黄铜矿矿石和方铅矿_闪锌矿± 黄铜矿±辉钼矿±白钨矿矿石(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。磁铁矿和磁 铁矿_闪锌矿矿石主要呈块状构造，部分呈角砾状（图4d）或浸染状构造。黄铜矿和方铅矿_ 闪锌矿±黄铜矿±辉钼矿±白钨矿矿石呈浸染状、细脉_网脉状构造（图4c）。矿石以他形 粒状结构、交代残余结构为主，部分可见固溶体分离结构。常见的金属矿物为磁铁矿、闪锌 矿、黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿。脉石矿物为透辉石、石榴子石、透闪石、绿帘石、绿泥石 、石英、方解石和金云母（图4e～f）。
样品破碎后，筛选 大小适中的 部分（0.2～3 mm）洗净烘干，在双目镜下挑选出金云母单矿物（纯度>99％）。金云母用 超 声波清洗后封进石英瓶中送核反应堆中接受中子照射。照射工作在中国原子能科学研究院的 “游泳池堆"中进行，使用B4孔道，中子流密度约为2.65×1013 n/(cm2·s)。照 射总时间为1444 min，积分中子通量为2.30×1018 n/cm2。同期接受中子照射的 还有用做监控样的标准 样：ZBH_25黑云母标样，其标准年龄为（132.7±1.2） Ma，钾含量为7.6%。
照射后样品的40Ar_39Ar同位素分析工作在中国地质科学院地质研究 所国土资源部同位素重 点实验室完成。照射后的样品冷却约4个月后装入析氩系统并进行加热，样品的阶段升温加 热（700～1400℃）使用石墨炉，每一个阶段加热30 min，净化30 min，然后对释放出的Ar 同 位素进行质谱分析。质谱分析在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行，每个峰值均采集20 组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和 干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的 K2 SO4和CaF2来获得，其值为： (36Ar/37Ar)Ca=0.0 00 238 9，(40Ar/39Ar)K=0.004 782，(39Ar/ 37Ar)Ca=0.000 806。37Ar经放射性衰变校正，40K 衰变常数 λ＝5.543×10-10yr-1(Steiger et al., 1977)。用ISOPLOT程序(Ludwig, 2 003)计算坪年龄，坪年龄误差以2σ给出。详细实验流程见张彦等(2006)。
40Ar/39Ar年代学中的等时线或“反等时线"不需校正初始同位素比值 (Kuiper, 2002)，因此 也不需要对大气Ar同位素组成做任何假设，样品在丢失部分Ar或含过剩Ar时仍能求得真实年 龄，其计算方程如下(李志昌等, 2004)：
（40Ar/39Ar）p=（40Ar/36Ar）i+（ 39Ar/36Ar）p·
（eλt-1）·J-1
在分析样品时，从低温段开始逐渐升温，让样品中氩分阶段析出。显然，不同阶段析出的 36Ar、39Ar和40Ar量不同，因此（40Ar/ 39Ar）p和（39Ar/36Ar）p值是变化的。另一方面，假 定样品未受热扰动，各个加热阶段表面年龄相同，即（eλt-1）·J-1 在各阶段是常数。 此外，假定各阶段析出的初始氩（40Ar/36Ar）i比值也不变，这样 上式为直线方程，各温阶的（40Ar/39Ar）p与（39 Ar/36Ar）p之间 呈直线变化，通过该直线斜率求出年龄。直线的截 距，指示初始Ar的（40Ar/36Ar）i比值。从拟合的金云母 40Ar/39Ar等时线结果（图6）可以看出，40Ar/36Ar初 始值（436±170）明显大于现代大气Ar比值（295.5），指示有显著的过剩Ar存在(李志昌 等, 2004)，这表明（184.0±1.3） Ma的坪年龄不可靠，（181.0±4.2） Ma的 40Ar/39Ar等时线年龄更能代表金云母从其形成至Ar封闭时的年龄。
近年来的研究揭示，伊春火成岩带内最典型的矿化特征为斑岩型钼矿化，典型矿床有鹿 鸣钼矿和霍吉河钼矿等（表2，图7）。前人获得的鹿鸣钼矿辉钼矿Re_Os同位素 等时线年龄为（177.8±2.3）Ma(刘翠等, 2014)，霍吉河钼矿为（176.3±5.1）Ma(谭 红艳, 2013)。矿床地质特征及锆石U_Pb年龄数据均表明斑岩型钼矿化常与复式岩体中最晚期的花 岗斑岩有关(刘翠等, 2014)。区内钼金属的矿化在矽卡岩型矿床中也可见，典型矿床为翠宏 山矽卡岩型铁多金属矿床。在该矿床中，钼的矿化发生在二长花岗岩与铅山组碳酸盐岩的内 接触带上。郝宇杰等(2013)测得的该矿床辉钼矿Re_Os等时线年龄为（198.9±3.7）Ma， 该 年龄与二长花岗岩锆石U_Pb年龄（199.0±3.1）Ma(邵军等, 2011)在误差范围内一致，进 一 步证实二长花岗岩与钼矿化关系密切。
本文获得的二股矽卡岩型铁多金属矿床金云母 40Ar/39Ar 等时线年龄为（181.0±4.2）Ma；李树才等(2015)测得的西林铁多金属矿和小西林矽卡 岩型铅锌矿中与成矿有关的二长花岗岩的锆石U_Pb年龄分别为（200.0±1.0）Ma和（196 .6 ±0.7）Ma；Hu等(2014)获得的徐老九沟矽卡岩型铅锌矿床与成矿关系密切的二长花 岗 岩锆石U_Pb年龄为（181.2±1.1）Ma。上述成岩成矿年龄数据充分表明，伊春火成岩带内 的晚三 叠世—早侏罗世花岗岩类侵入岩均具有成矿的潜力，在矿化金属元素和成矿作用特征上表现 为：早期（-200～181) Ma 为与二长花岗岩有关的矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿 作用；晚期（-178～175） Ma 为与花岗斑岩有关的斑岩型钼矿床成矿作用。
伊春火成岩带内金属矿床的另一个特点为：矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床的成矿作 用往往发生在二长花岗岩与铅山组碳酸盐岩的接触部位，如徐老九沟铅锌矿的矿体产于二长 花岗岩（（181.2 ± 1.1）Ma）与寒武系铅山组大理岩的接触带上(Hu et al., 2014, 纪 睿, 2015)；二股铁多金属矿床的矿体产于黑云母二长花岗岩或斑状花岗岩(（183.2±0.7 ) Ma，未发表） 与铅山组碳酸盐岩的接触带上；西林铁多金属矿田中的铅锌矿体和铁矿床 产于二长花岗岩（-200.0～196.6 Ma） 与铅山组碳酸盐岩的接触带上(李树才等, 2015 )。 这表明，伊春火成岩带中矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿的有利部位为晚三叠世—早 侏罗世花岗岩类侵入岩与碳酸盐岩（特别是铅山组）的接触部位。
（2） 伊春火成岩带内早中生代成矿作用可分为早期（200～181 Ma）与二长花岗岩有 关 的矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿作用及晚期（178～175 Ma）与花岗斑岩有关的斑岩 型钼矿床成矿作用。晚三叠世—早侏罗世花岗岩类侵入岩与碳酸盐岩（特别是铅山组）的接 触部位是矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿的有利部位。
成矿年代一直是矿床学研究的热点问题。矿床形成时代的精确厘定对认识矿床成因、成 矿事件与其他异常事件的耦合以及对找矿勘察均具有重要的理论和实际意义。前人研究表 明，伊春火成岩带中斑岩型钼矿床的成矿作用（如鹿鸣钼矿、霍吉河钼矿）集中发生在早侏 罗世晚期（约175 Ma）(谭红艳, 2013；刘翠等, 2014)。最近的研究认为，带内还存在一期 晚二叠世—早三叠世的斑岩型钼矿成矿事件(Zhang et al. , 2016)。对带内浅成低温热液 型 金矿床（如团结沟金矿床、高松山金矿床、乌拉嘎金矿床、东安金矿床）的成矿年代学研究 显示，金的 成矿作用集中发生在早白垩世晚期（110～100 Ma）(Zhang et al. , 2010；Sun et al. , 2 013；Wang et al. , 2014；王佳琳等, 2014)。相对而言，对带内的矽卡岩型铁多金属矿床 和矽卡岩型_热液脉型铅锌矿床成矿时代的厘定迄今还尤为欠缺，很大程度上制约了对成矿 规律的总结和认识。
本文在详细的矿床地质特征研究基础上，首次对二股矽卡岩型铁多金属矿床开展了金云 母40Ar_39Ar同位素定年。结合前人研究成果，探讨了伊春火成 岩带早中生代金属矿床的成矿时限、成矿规律及找矿方向。
1区域地质背景
伊春火成岩带西邻松辽盆地，东以嘉荫_依兰_牡丹江断裂为界，与佳木斯地块相接，属兴蒙 造 山带东段佳木斯地块和松嫩_张广才岭地块结合部位的陆缘造山带(Wu et al., 2007；2011 )。研究区地质演化历史漫长，经历了多次拉张裂解和挤压闭合，具有多旋回发展特点，但 主旋回是加里东中期形成的地槽褶皱系(Wu et al., 2003)。受印支晚期-燕山早期强烈的 构造_岩浆改造作用影响，褶皱系大部分被花岗岩类侵入岩所占据（图1）(Wu et al., 200 3； Ge et al., 2007；张昱, 2008；Wu et al., 2011；韩振哲, 2011；孟恩, 2011)。区带内出露的基底岩系主要为古元古界东风山群和新元古界张广才岭群(张昱, 2008)。 东凤山群岩石组合较为复杂，包括大理岩类、片麻岩类、浅粒岩类和板岩类等，该群是小兴 安岭_张广才岭褶皱系东缘最重要的铁_金含矿建造(王枫, 2013)。张广才岭群由一套变质杂 岩构成，岩石普遍遭受糜棱岩化，该岩群属于一种构造作用下的混杂堆积岩石，在多次不同 规模和不同方向的应力作用下形成(王枫, 2013)。古生代地层零星分布在研究区，岩石普遍 遭受不同程度的区域变质和构造变形作用。西林群是研究区内仅出露的寒武纪地层，自上而 下可划分为晨明组、老道沟组和铅山组(Wu et al. , 2007；张振庭, 2010；孟恩, 2011)。 铅山组变质岩系的岩石类型主要有碎屑岩类、碳酸盐岩类和板岩类，其中的碳酸盐岩类建造 是区内矽卡岩型铁多金属矿床的主要赋矿围岩(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960 ； 郝宇杰等, 2013；李树才等, 2015)。奥陶系总体上呈南北向分布，其中宝泉组岩性以酸 性熔岩及其凝灰熔岩为主，小金沟组为一套海进环境陆源碎屑岩_碳酸盐岩沉积建造，大青 组主 体岩性以中性熔岩、中酸性熔岩为主，局部夹有砂岩、粉砂岩和沙板岩。泥盆系自下而上分 为黑龙宫组和宏川组，整体为一套浅海相细碎屑岩_碳酸盐岩沉积建造(胡新露, 2015)。二 叠系 自下而上可划分为土门岭组、五道岭组及红山组，其中土门岭组主要岩性为砂板岩夹灰岩， 局部受后期花岗质岩浆侵入活动的影响，形成角岩化黑云石英片岩、透辉石石英岩，硅灰石 透辉石矽卡岩，并可见多金属矿化。区内中生代地层仅见白垩系下统火山喷发_沉积岩系， 岩石类型以中_酸性火山熔岩类为主，次为火山碎屑岩类和潜火山岩类，该地层是NE_NNE向 中生代火山喷发_沉积盆地的主要组成部分(Hu et al., 2014)。
区内岩浆侵入活动频繁，侵入岩占据了总面积的75%（图1），岩浆岩成分和岩石类型均 很复杂，从超基性—基性岩、中性岩、酸性岩均有出露，但以花岗岩类侵入岩为主(张昱, 2 008；韩振哲等, 2010；韩振哲, 2011)。花岗岩类侵入岩大体可划分为中元古代、加里东期 、华力西期、印支晚期_燕山早期和燕 山晚期5期(张昱, 2008)。不同期次的花岗岩类侵入岩沿南北向呈带状分布，构成小兴安岭-张广才岭岩浆岩带。
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图 1伊春火成岩带区域地质及矿产分布图(据韩振哲等, 2010修改) 1—中生代—新生代火山喷发-沉积盆地； 2—白垩纪花岗岩类岩石； 3—三叠纪—侏罗纪 花岗岩类岩石； 4—寒武纪—志留纪花岗岩类岩石； 5—新元古代花岗岩类岩石； 6—断裂 ； 7—矽卡岩型Fe_多金属矿； 8—斑岩型Mo矿； 9—矽卡岩型-热液脉型Pb_Zn矿； 10— 热液脉型Cu矿； 11—浅成低温热液型Au矿Fig. 1Regional geological map of Yichun igneous rocks belt, showing the locati on of Ergu and other deposits (modified from Han et al., 2010) 1—Mesozoic _Cenozoic volcanic_sedimentary basin; 2—Cretaceous granitoids; 3—T riassic_Jurassic granitoids; 4—Cambrian_Devonian granitoids; 5—Neo_pro terozoic granitoids; 6—Faults; 7—Skarn Fe_polymetalic deposits; 8—Porphyry Mo deposit s; 9—Skarn_veined Pb_Zn deposits; 10—Veined Cu deposits; 11—Epitherma l Au deposits |
2二股铁多金属矿床地质特征
二股铁多金属矿床位于伊春市西南约50 km处，地理坐标为东经128°20′15″～128°2 1′05″，北纬47°10′10″～47°10′41″，是20世纪60年代通过航磁异常地面检查发现 的一个以铁、锌为主并伴生铅、铜的中型矽卡岩型矿床。矿床由西山、响水河、三林班和东 山4个矿段组成，以西山矿段规模最大（图2，图3）。矿区内出露的地层有：寒武系老道沟组粉砂质板岩、铅山组白云岩_灰岩和五星镇组大理岩 夹碳质_粉砂质板岩、奥陶系宝泉组英安质凝灰熔岩和大青山组安山质凝灰熔岩、古近系— 新 近系砾岩以及第四系沉积物(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。早古生代地层 的完整性受后期岩浆活动的影响遭到严重破坏，呈残留体分布在岩体中，与成矿关系密切的 是铅山组白云岩_灰岩。区内中_酸性侵入岩分布广泛，呈岩株或岩基状产出。主要岩石类型 为黑云母二长花岗岩和斑状花岗岩（图4a、b），属同期不同相带产物。黑云母二长花岗岩 具 块状构造，中粗粒花岗结构，局部为中细粒花岗结构，主要由钾长石（30%～40%）、斜长石 （20%～30%）、石英（15%～20%）和黑云母（5%～10%）组成，副矿
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图 2二股铁多金属矿床地质图(据黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960修改) 1—第四系； 2—古近系—新近系砂砾岩； 3—奥陶系大青山组安山质凝灰岩； 4—奥陶系 宝 泉组安山质凝灰岩； 5—寒武系五星镇组大理岩夹板岩； 6—寒武系铅山组白云岩-灰岩； 7—寒武系老道沟庙组板岩； 8—侏罗纪黑云母二长花岗岩； 9—侏罗纪斑状二长花岗岩； 10—Fe_Zn_Cu_Pb矿体Fig. 2Geological map of the Ergu Fe—polymetallic deposit (modified after No. 4 Geological Party of Heilongjiang Bureau of Geology and Mineral Resources , 1960) 1—Quaternary； 2—Paleogene—Neogene glutenite； 3—Ordovician Daqingshan Forma tion andesite_tuff； 4—Ordovician Baoquan Formation andesite_tuff； 5—Cambrian Wuxingzhen Formation marble interlayered with slate； 6—Cambrian Qianshan F ormation dolomite to limestone； 7—Cam_ brian Laodaogoumaio Formation slate； 8—Jura ssic biotite monzonitic granite； 9—Jurassic porphyritic monzonitic granite； 1 0—Fe-Zn_Cu_Pb_Mo orebodies |
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图 3二股矿床西山矿段地质剖面图(据黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960修改) 1—铅山组大理岩_灰岩； 2—角岩； 3—黑云母二长花岗岩； 4—矽卡岩； 5—Fe_Zn矿体 ； 6—Fe矿体； 7—Cu铜矿体； 8—Pb矿体 Fig. 3Cross section of Xishan ore block in the Ergu deposit (modified after No . 4 Geological Party of Heilongjiang Bureau of Geology and Mineral Resources) 1—Qianshan Formation dolomite to limestone； 2—Hornstone； 3—Biotite monzo nitic granite； 4—Skarn； 5—Fe_Zn orebodies； 6—Fe orebodies； 7—Cu orebod ies； 8—Pb orebodies |
矿区内各矿段的矿化特征基本相似，
本文主要介绍西山矿段的矿床地质特征。西山矿段主要 由3个矿体组成(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)： Ⅰ号矿体最大，以铁锌矿 为 主；Ⅱ号矿体以铜矿为主伴有钼钨铁矿；Ⅲ号矿体主要为铅锌矿，伴有铁矿，沿黑云母二 长花岗岩体呈弧形分布。矿段内的铁多金属矿体主要有4种产出状态：① 产于矽卡岩带中的 铁（锌）矿体。这种矿体占整个矿段铁矿总量的绝大多数；② 产于大理岩层间的铁（锌） 矿体和铅锌矿体。这种矿体通常不稳定，规模小，品位和厚度变化大；③ 产于角岩层间裂 隙的铜矿体；④ 产于临近接触构造带附近黑云母二长花岗岩中的铜矿体（图4c）和铅 锌矿体。
矿段内的矿体受构造和岩性控制明显，在平面上表现为波浪弧形构造。矿体倾角陡（图 3），有时近乎垂直，倾向和倾角变化随接触构造成矿带的产状变化而变化。矿体沿走向、 倾向均有膨胀、变窄、分枝、复合等现象。当矿体倾角由陡变缓，在其转折处，矿体厚度常 增大，矿体形状由条带状变为囊状；当接触构造带的产状由近直立转变为另一直立时，在其 转折处常有膨胀的矿体出现；当矿体倾角由缓变陡或直立时，矿体宽度往往变窄或很快尖灭 (黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。
矿段内主要的矿石建造有磁铁矿_透辉石_石榴子石建造、磁铁矿_闪锌矿_透辉石_石榴 子石建造、黄铜矿_辉钼矿_透辉石_石榴子石建造以及方铅矿_闪锌矿_石榴子石_透辉石建造 。矿石类型主要为磁铁矿矿石和磁铁矿_闪锌矿矿石，其次为黄铜矿矿石和方铅矿_闪锌矿± 黄铜矿±辉钼矿±白钨矿矿石(黑龙江省松花江专署地质局第4地质队, 1960)。磁铁矿和磁 铁矿_闪锌矿矿石主要呈块状构造，部分呈角砾状（图4d）或浸染状构造。黄铜矿和方铅矿_ 闪锌矿±黄铜矿±辉钼矿±白钨矿矿石呈浸染状、细脉_网脉状构造（图4c）。矿石以他形 粒状结构、交代残余结构为主，部分可见固溶体分离结构。常见的金属矿物为磁铁矿、闪锌 矿、黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿。脉石矿物为透辉石、石榴子石、透闪石、绿帘石、绿泥石 、石英、方解石和金云母（图4e～f）。
3样品处理及分析方法
本次研究选取矽卡岩型矿化蚀变带中的金云母样品（样品编号：EG_04B，采样位置：128°2 0′56″E；47°11′49″N）进行40Ar_39Ar年龄测定。首先 ，将样品磨制成光薄片，在光学 显微镜下对其进行详细的岩石学研究。如图4c～f所示，样品中金云母粒度较大(约100 μm) ， 与矽卡岩的形成近于同期，且早于磁铁矿、黄铜矿和闪锌矿，表明所采集的样品适合于40Ar_39Ar年代学研 究，金云母的形成年龄可代表成矿年龄。
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图 4二股矿床西山矿段主要地质体的特征 a. 未蚀变的黑云母二长花岗岩； b. 黑云母二长花岗岩的显微结构； c. 矽卡岩型矿体； d. 磁铁矿矿石中发育大理岩角砾； e. 矽卡岩中的硫化物脉及金云母； f. 显微结构特 征显示金云母的形成最早，其次为闪锌矿，最后为黄铜矿 Fig. 4Characteristics of the main geological bodies in Xishan block of the Erg u deposit a. Biotite monzonitic granite; b. Microscope characteristics of biotite monzonit ic granite; c. Skarn orebody; d. Marble breccias in magnetite ore; e. Sulfide vein and phlogopite in sakrn; f. Microscope characteristics showing phlogopite f ormed earlier than sphalerite and chalcopyrite |
照射后样品的40Ar_39Ar同位素分析工作在中国地质科学院地质研究 所国土资源部同位素重 点实验室完成。照射后的样品冷却约4个月后装入析氩系统并进行加热，样品的阶段升温加 热（700～1400℃）使用石墨炉，每一个阶段加热30 min，净化30 min，然后对释放出的Ar 同 位素进行质谱分析。质谱分析在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行，每个峰值均采集20 组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和 干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的 K2 SO4和CaF2来获得，其值为： (36Ar/37Ar)Ca=0.0 00 238 9，(40Ar/39Ar)K=0.004 782，(39Ar/ 37Ar)Ca=0.000 806。37Ar经放射性衰变校正，40K 衰变常数 λ＝5.543×10-10yr-1(Steiger et al., 1977)。用ISOPLOT程序(Ludwig, 2 003)计算坪年龄，坪年龄误差以2σ给出。详细实验流程见张彦等(2006)。
4实验结果
样品的40Ar/39Ar同位素分析结果列于表1中，相应的表观年龄谱 如图5所示。由此可知 ，最初的两个加热阶段（700～760℃）的表观年龄较坪年龄偏低且误差很大，这两个阶段所 释放的氩气中放射性成因氩的百分比也较低，说明金云母矿物表面遭受了很轻微的氩丢失， 同时有少量大气氩吸附在矿物晶体表面或混入矿物外层晶格。810～930℃的4个加热阶段的 表 面年龄异常高(（227.4±2.2） Ma～（190.9±1.8) Ma)，39Ar的析出量 大约占总量的16.39%，表明样品中存在明显的过剩氩，过剩氩可能来自寄主矿物金云母中 的流体包裹体(Harrison et al. , 1993)。7个连续加热阶段（960～1200℃）所产生的表观 年龄在误差范围内一致，所释放的39Ar占39Ar总量的80.1% ，且给出 了很好的坪年龄： （184.0±1.3） Ma。高温阶段（1400℃），在39Ar几乎全 部析出情况下（98.97%），表观年龄偏高（（189.6±2.5） Ma ），这是核反冲所致， 这部分大约占39Ar总析出量的1.03%，可以不加考虑。
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表 1二股矿体金云母阶段升温40Ar_39Ar测年数据 Table 140Ar_39Ar stepwise heating analytical data for phlo gopite from Ergu deposit |
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图 5二股矿床金云母40Ar_39Ar表观年龄谱 Fig. 540Ar_39Ar age spectrum of phlogopite from the Ergu deposit |
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图 6二股矿床金云母39Ar/36Ar_40Ar/36Ar 等时线年龄 Fig. 639Ar/36Ar_40Ar/36Ar isochron o f phlogopite from the Ergu deposit |
5讨论
5.1金云母40Ar/39Ar坪年龄可靠性分析
与U_Pb法扣除普通铅类似，在40Ar/39Ar年代学中，40 Ar/39Ar法也需扣除初始Ar。其比 较独特的是初始氩可以分为2种(李志昌等, 2004)：一种是只含大气Ar的初始值，其 40Ar/36Ar值为295.5±0.5；另一种是大气Ar和过剩Ar混合组成的初 始值，其40Ar/36Ar值大于295.5。因此，40Ar/ 39 Ar表观年龄谱给出的“坪年龄"是一种“模式年龄"，即“坪年龄"的获得需要 假定矿物中Ar同位素初始值为大气值，即为295.5±0.5，数据处理时按此值扣除初始值。 因此，如果样品中的初始值含有过剩Ar，坪年龄就会给出错误的结果，因为它仍然按大气值 来扣除而未扣除过剩Ar。40Ar/39Ar年代学中的等时线或“反等时线"不需校正初始同位素比值 (Kuiper, 2002)，因此 也不需要对大气Ar同位素组成做任何假设，样品在丢失部分Ar或含过剩Ar时仍能求得真实年 龄，其计算方程如下(李志昌等, 2004)：
（40Ar/39Ar）p=（40Ar/36Ar）i+（ 39Ar/36Ar）p·
（eλt-1）·J-1
在分析样品时，从低温段开始逐渐升温，让样品中氩分阶段析出。显然，不同阶段析出的 36Ar、39Ar和40Ar量不同，因此（40Ar/ 39Ar）p和（39Ar/36Ar）p值是变化的。另一方面，假 定样品未受热扰动，各个加热阶段表面年龄相同，即（eλt-1）·J-1 在各阶段是常数。 此外，假定各阶段析出的初始氩（40Ar/36Ar）i比值也不变，这样 上式为直线方程，各温阶的（40Ar/39Ar）p与（39 Ar/36Ar）p之间 呈直线变化，通过该直线斜率求出年龄。直线的截 距，指示初始Ar的（40Ar/36Ar）i比值。从拟合的金云母 40Ar/39Ar等时线结果（图6）可以看出，40Ar/36Ar初 始值（436±170）明显大于现代大气Ar比值（295.5），指示有显著的过剩Ar存在(李志昌 等, 2004)，这表明（184.0±1.3） Ma的坪年龄不可靠，（181.0±4.2） Ma的 40Ar/39Ar等时线年龄更能代表金云母从其形成至Ar封闭时的年龄。
5.2伊春火成岩带中生代铁钼成矿时限及意义
二股铁多金属矿床位于兴蒙造山带东部NNE向的伊春火成岩带内。该带内的侵入岩以I型 和少量的A型花岗岩类侵入岩为主，岩性有花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩和碱性长 石花岗岩(张昱, 2008, Wu et al. , 2011, 韩振哲, 2011, 胡新露, 2015)。近年来大量高 精度锆石U_Pb测年数据表明，伊春火成岩带主体由早中生代 （晚三叠世—中侏罗世：220～ 1 75 Ma） 花岗岩类侵入岩组成，早古生代和白垩纪侵入岩仅在局部地区可见(Wu et al., 2 011, 韩振哲, 2011)。多期次侵入的花岗岩类侵入体常组成规模较大的复式岩体，如东风、 伊春、白桦、翠林、团结、柳树河子、上游新村、朗乡和小白等岩体 (刘俊杰等, 1993)。已有研究表明，伊春火成岩带内金属矿床的形成大都与早中生代花岗岩类侵入岩密切相关，但 存在的问题是带内早中生代成矿作用是一期还是多期？成矿作用特点是怎样的？
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图 7伊春火成岩带金属矿床成矿年龄直方图 Fig. 7The histogram of the mineralization age of the deposits in the Yichun igneous rocks belt |
本文获得的二股矽卡岩型铁多金属矿床金云母 40Ar/39Ar 等时线年龄为（181.0±4.2）Ma；李树才等(2015)测得的西林铁多金属矿和小西林矽卡 岩型铅锌矿中与成矿有关的二长花岗岩的锆石U_Pb年龄分别为（200.0±1.0）Ma和（196 .6 ±0.7）Ma；Hu等(2014)获得的徐老九沟矽卡岩型铅锌矿床与成矿关系密切的二长花 岗 岩锆石U_Pb年龄为（181.2±1.1）Ma。上述成岩成矿年龄数据充分表明，伊春火成岩带内 的晚三 叠世—早侏罗世花岗岩类侵入岩均具有成矿的潜力，在矿化金属元素和成矿作用特征上表现 为：早期（-200～181) Ma 为与二长花岗岩有关的矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿 作用；晚期（-178～175） Ma 为与花岗斑岩有关的斑岩型钼矿床成矿作用。
伊春火成岩带内金属矿床的另一个特点为：矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床的成矿作 用往往发生在二长花岗岩与铅山组碳酸盐岩的接触部位，如徐老九沟铅锌矿的矿体产于二长 花岗岩（（181.2 ± 1.1）Ma）与寒武系铅山组大理岩的接触带上(Hu et al., 2014, 纪 睿, 2015)；二股铁多金属矿床的矿体产于黑云母二长花岗岩或斑状花岗岩(（183.2±0.7 ) Ma，未发表） 与铅山组碳酸盐岩的接触带上；西林铁多金属矿田中的铅锌矿体和铁矿床 产于二长花岗岩（-200.0～196.6 Ma） 与铅山组碳酸盐岩的接触带上(李树才等, 2015 )。 这表明，伊春火成岩带中矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿的有利部位为晚三叠世—早 侏罗世花岗岩类侵入岩与碳酸盐岩（特别是铅山组）的接触部位。
6结论
（1） 二股矽卡岩型铁多金属矿床的成矿年龄为（181.0±4.2） Ma；（2） 伊春火成岩带内早中生代成矿作用可分为早期（200～181 Ma）与二长花岗岩有 关 的矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿作用及晚期（178～175 Ma）与花岗斑岩有关的斑岩 型钼矿床成矿作用。晚三叠世—早侏罗世花岗岩类侵入岩与碳酸盐岩（特别是铅山组）的接 触部位是矽卡岩型_热液脉型铁多金属矿床成矿的有利部位。
参考文献
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