中蒙边境内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床是内蒙古二连-东乌旗成矿带上近年国土资源大调查工作过程中新发现的一处大型矿床^[1-3]，位于内蒙古中北部苏尼特左旗白音乌拉苏木乌兰德勒一带，地理坐标：北纬44°48′30″~44°49′15″、东经112°50′00″~112°52′00″。2008年，内蒙古地质矿产勘查局对该矿区5km²范围进行了详查，资源量估算面积2.06km²。矿体较稳定，规模东西长约2km，南北宽约1km，矿体产状不规则，矿层较多，为厚层或斜倒弯状的柱状矿体。具有工业价值的钼资源量（332+333）约为11×10⁴t，铜资源量7600t。整体矿体平均厚度在30m以上，Mo平均品位为0.091%。初步推算远景钼资源量（333？）30×10⁴t以上，铜资源量3×10⁴t以上。

自2006年以来，在内蒙古中北部地区陆续发现了一系列钼矿床（点），如乌兰德勒（大型）、达来敖包（中型）、乌花敖包（大型）、宝格达乌拉（大型）、准苏吉花（小型）、乌日尼图（小型），使该区有望成为中国继东秦岭钼矿带、燕辽钼矿带及西拉沐伦钼矿带之后的又一条重要钼矿带^[4-6]。该钼矿带东西长184km，南北宽120~160km，钼矿床（点）主要为斑岩型，含矿岩体以高钾钙碱性花岗质岩石为主。已有不少研究者对其进行了报道，并对其地质特征、成岩成矿年代学及成矿规律进行了初步的研究、探讨和总结^{[1, 7-8]}，但是由于该钼矿带发现的时间短，不少矿床（点）的研究程度较薄弱，从而制约了对该区钼矿床形成机理及成矿规律的进一步认识。

有关该矿床所处位置成矿带的划分及成矿作用、主成矿期的确定，多数学者主张该区域与蒙古国南部欧玉陶勒盖大型铜-金矿床、查干苏布尔加铜（钼）矿床的成矿背景相近^[9-13]，它们之间具有可比性，但由于缺少精确的成矿、成岩年龄，在对比上证据不足。为此，笔者分别采集了该矿区成矿母岩细粒二长花岗岩、赋矿围岩花岗闪长岩进行单颗粒锆石SHRIMP U-Pb同位素测年，同时对矿石中的辉钼矿进行了Re-Os同位素测年。这些精确的成岩、成矿年龄的取得将为内蒙古二连-东乌旗成矿带成矿作用研究及进一步找矿工作提供新的依据和思路。本文对与钼铜多金属矿床的形成有密切的时空、成因联系的隐伏细粒二长花岗岩单颗粒锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄予以报道并进行讨论。

1.   地质概况

研究区大地构造位置处于西伯利亚板块东南大陆边缘晚古生代陆缘增生带，属古亚洲成矿域内蒙古-大兴安岭成矿省二连-东乌旗晚古生代—中生代成矿带一部分。区内华力西期、燕山期酸性花岗岩侵入体十分发育，形成北东向岩浆岩带，出露地层主要为上石炭统—下二叠统宝力高庙组灰绿色变质长石石英砂岩、变质粉砂岩等陆相正常碎屑沉积岩, 中下奥陶统乌宾敖包组、巴彦呼舒组浅海相砂质板岩、变质粉砂岩夹灰岩等。区域上，构造线总体方向为北东向，北东向构造控制地层和岩体的展布方向。次为北西向构造，且区内主要控矿构造为北西向断裂构造。一系列钨、钼矿点分布于华力西期酸性花岗岩体或周围地层中。

矿区内大面积出露的地质体主要为石炭纪灰红色中粗粒黑云母花岗岩。岩石具中粗粒、不等粒花岗结构，块状构造，矿物组成为钾长石（约40%）、斜长石（约25%）、石英（约30%）、黑云母（约5%）。岩石内部包体较发育，在局部地段可见暗色包体，包体大小不等，大多为1~5cm，个别大者可达20cm，岩性以闪长质为主。岩体内部原生构造不发育，次生节理较发育。岩体中发育NE25° —SW205°和NW295°—SE115°方向2组节理。岩体的个别地段由于经受了强烈的动力作用改造，形成了一系列线带状展布、宽窄不等的糜棱岩带，总体方向为近东西向（图 1）。

图  1  乌兰德勒钼铜多金属矿平面地质简图

1—细粒二长花岗岩；2—花岗细晶岩脉；3—矿化石英脉（矿体）；4—矿体编号；5—钻孔位置及其编号（同位素样品取样孔）；6—勘探线及编号；7—矿区位置；Cγβ—石炭纪黑云母花岗岩；Pδο—二叠纪石英闪长岩

Figure  1.  Simplified geological map of the Wulandele molybdenum-copper deposit

下载: 全尺寸图片 幻灯片

其次为二叠纪深灰色细粒石英闪长岩，面积约3km²，为一独立存在的小岩株，与周围中粗粒黑云母花岗岩呈侵入接触。岩石具变余细粒半自形粒状结构，块状构造，矿物组成为斜长石（40%~55%）、石英（10%~15%）、黑云母（15%~25%）。岩体中脉岩极其发育，主要有花岗斑岩脉、细粒花岗岩脉、花岗闪长岩脉、石英脉、闪长岩脉等。特别是岩体中一系列走向为295°~310°的石英脉十分发育，规模不等，宽度在10~50cm之间，断续出露长度可达1.5km。石英脉一般具褐铁矿化，局部地段可见孔雀石化。石英脉两侧围岩蚀变云英岩化、黄铁绢云岩化及黑云母化较发育。

经钻探工程验证，石英闪长岩体下部可见隐伏的灰红色中粒黑云母花岗闪长岩，侵入于上部石英闪长岩中。

花岗闪长岩下部见肉红色云英岩化细粒二长花岗岩。根据勘查成果资料，其中隐伏的细粒二长花岗岩与成矿作用关系密切，为成矿母岩。

矿区主体构造与区域构造方向一致，从矿区北部发育的一系列糜棱岩化花岗岩的糜棱面理可以看出，应为北东向。矿区发育的一系列走向近300°的石英脉，为同期构造所致。从其含矿特征看，为容矿构造。

2.   采样位置

本文重点报道矿区隐伏细粒二长花岗岩的锆石年龄。样品WLTW2采自乌兰德勒矿区WZK1钻孔（地理坐标：北纬44°48′37″、东经112°50′58″）353.15~356.15m之间的细粒二长花岗岩（图 2）。岩石具细粒花岗结构，块状构造，矿物组成为更长石（45%）、钾长石（20%）、石英（25%）、白云母（10%）。其中，更长石呈自形板状，泥化混浊状，少量更长石沿解理被白云母交代；钾长石自形程度低于更长石，呈半自形板状-不规则粒状，轻度泥化；石英（25%）呈他形粒状；白云母呈0.5~1mm片状，除少数交代长石外，多数呈自形晶，嵌于长石、石英颗粒之间。

图  2  矿区WZK1号孔处勘探线地质剖面及同位素样品采集位置

1—石英脉；2—钼矿体；3—钻孔编号；4—探槽编号；5—同位素样品采集位置。ξγ —细粒钾长花岗岩；γ—细粒花岗岩；Pγδ—花岗闪长岩；Pδο—石英闪长岩；Pγβ—粗粒黑云母花岗岩

Figure  2.  Geological section of the exploration line and isotopic sample collection location at drill hole WZK1

下载: 全尺寸图片 幻灯片

3.   同位素测年

3.1   测试方法

SHRIMP锆石U-Pb分析在北京离子探针中心的SHRIMPⅡ上完成。测试过程中，对样品锆石及置于同一样品靶上的澳大利亚地质调查局的标准锆石TEM（417Ma）进行了交替测定，每测定3个锆石样品，测定1次标准锆石TEM。每次分析记录5次扫描的平均值。应用标准锆石TEM进行元素间的分馏校正。Pb、U校正公式采用Pb/U=A（UO/ U）2。应用澳大利亚国立大学PRAWN程序进行数据处理。测试结果见表 1。

表  1  乌兰德勒矿区二长花岗岩SHRIMP锆石U-Th-Pb同位素测定结果

Table  1.  SHRIMP U-Th-Pb isotopic compositions of zircons in monzogranite from the Wulandele ore district

测点	206Pbc /%	U /10-6	Th /10-6	232Th /238U	206Pb* /10-6	206Pb/238U 年龄/Ma	207Pb/206Pb 年龄/Ma	208Pb/232Th 年龄/Ma	207Pb*/235U		206Pb*/238U		207Pb*/206Pb*
									比值	±/%	比值	±/%	比值	±/%
TW-1.1	1.39	196	128	0.67	4.38	163.4±3.1	278±190	168.8±9.6	0.1840	8.7	0.02568	1.9	0.0518	8.5
TW-2.1	0.68	2359	2785	1.22	41.6	130.1±2.0	162±53	127.1±2.3	0.1386	2.7	0.02038	1.6	0.0493	2.3
TW-3.1	10.65	694	585	0.87	14.6	139.6±3.2	1461±310	134±22	0.2770	17	0.02190	2.3	0.0920	16
TW-4.1	3.96	230	235	1.05	5.08	157.2±4.5	334±740	158±22	0.1810	33	0.02468	2.9	0.0530	33
TW-5.1	0.44	773	648	0.87	13.5	129.4±2.1	232±75	131.3±3.4	0.1421	3.6	0.02028	1.7	0.0508	3.2
TW-6.1	4.49	4250	3625	0.88	80.4	134.1±2.1	639±110	121.7±5.7	0.1767	5.2	0.02102	1.6	0.0610	5.0
TW-7.1	1.03	1632	1757	1.11	29.9	134.7±2.2	143±150	108.4±3.7	0.1424	6.6	0.02112	1.7	0.0489	6.4
TW-8.1	0.81	866	901	1.08	15.8	134.1±2.3	224±130	131.9±4.1	0.1467	5.8	0.02101	1.7	0.0506	5.6
TW-9.1	0.81	909	584	0.66	19.4	156.5±2.6	92±130	152.4±5.7	0.1622	5.6	0.02458	1.7	0.0478	5.4
TW-10.1	1.38	1630	1014	0.64	25.2	113.6±1.8	234±120	82.0±4.2	0.1246	5.5	0.01777	1.6	0.0508	5.3
TW-11.1	1.19	700	912	1.35	12.2	127.5±2.3	99±220	128.4±4.5	0.1320	9.4	0.01997	1.8	0.0480	9.3
TW-12.1	1.57	885	932	1.09	15.7	129.5±2.2	355±150	127.2±4.3	0.1500	7.0	0.02030	1.7	0.0536	6.8
注：206Pbc为普通铅；206Pb*为放射性铅。分析单位：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

下载: 导出CSV 

| 显示表格

3.2   测试结果

样品锆石多呈短柱状。阴极发光（CL）图像显示，大部分锆石发育明显的生长韵律环带，是典型的岩浆结晶锆石（图 3）。

图  3  锆石阴极发光特征及测点和²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄

Figure  3.  CL features of zircon spots and ²⁰⁶Pb/²³⁸U age of gneiss

下载: 全尺寸图片 幻灯片

在12个测点（图 4）中，7个点（2.1、5.1、6.1、7.1、8.1、11.1、12.1）集中分布于谐和线上或其附近，其²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄加权平均值为131.3±1.6Ma；3个点（1.1、4.1、9.1）集中分布于谐和线上，其²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄值在156.5±2.6~163.4±3.1Ma之间；1个测点（10.1）给出的年龄值较小，为113.6±1.8Ma，可能反映了后期叠加热事件的影响。本次SHRIMP测年结果表明，乌兰德勒矿区内与成矿关系密切的二长花岗岩的就位年龄为131.3±1.6Ma，即成岩时代为早白垩世。

图  4  乌兰德勒矿区二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb谐和图

Figure  4.  Concordia plot of SHRIMP U-Pb data of zircons in monzogranite granite from the Wulandele ore district

下载: 全尺寸图片 幻灯片

另外，本次在矿区WZK1钻孔211.2~214m之间的花岗闪长岩细脉浸染状矿石中选取辉钼矿纯样，采用同位素稀释-等离子体质谱法测定了辉钼矿中的¹⁸⁷Re和¹⁸⁷Os，并以衰变常数λ（¹⁸⁷Re）=1.666× 10^-11a^-1计算出矿床内辉钼矿的成矿年龄为134.1± 3.3Ma^[6]，推测乌兰德勒铜钼矿床的形成时间为早白垩世，是燕山期构造-岩浆活动的产物。这2个年龄值在误差范围内基本一致，因此可以判断，该矿区的成岩作用与成矿作用是同时发生的。

4.   讨论

(1) 二连-东乌旗成矿带是近年国土资源调查矿产勘查工作的重点区域，通过近10年的系统工作，在二连以北地区相继发现并实施勘查了乌兰德勒钼铜多金属矿、乌日尼图钼钨多金属矿、准苏吉花钼铜多金属矿、乌花敖包钼矿4处较有规模的矿床。很长时间以来，关于本区成矿地质背景、主要成矿时间及成矿带的划分，都主张与中蒙边境蒙古国欧玉陶勒盖大型铜-金矿床、查干苏布尔加铜（钼）矿床进行对比，然而本区缺乏有利的证据。据有关资料，欧玉陶勒盖铜-金矿床容矿围岩石英二长闪长岩单颗粒SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄为368.2±1.4Ma（2005年，该矿区首席地质学家查理先生提供），矿区西南部OT-9号钻孔岩心含黑云母钾硅酸盐蚀变岩中的黑云母年龄值为411±3Ma（K-Ar法）；查干苏布尔加铜（钼）矿床容矿围岩花岗闪长岩的K-Ar同位素年龄为256~339Ma，成矿期后细粒二长花岗岩⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄为324±7Ma，主矿体内绢云母⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄为365±7Ma，铜（钼）矿石中辉钼矿Re-Os同位素年龄值为370± 0.8Ma^[10]。由上述两矿区大量同位素结果看，欧玉陶勒盖铜-金矿床、查干苏布尔加铜（钼）矿床是华力西早期构造-岩浆活动的产物^[10]。

近年来，针对二连-东乌旗成矿带内矿床成矿年龄的研究表明，虽然其中一部分矿床属海西期成矿，如贺根山铬铁矿床、小坝梁铜金矿床等，但更多矿床形成于燕山期，如东乌旗朝不楞矽卡岩型铁多金属矿床的辉钼矿Re-Os年龄为140.7±1.8Ma^[10]；朝不楞矿区与成矿关系密切的黑云母花岗岩的SHRIMP锆石年龄为136.9±1.5Ma^[14]。此外，该成矿带内的沙麦热液型钨矿床、奥尤特火山热液型铜矿床、吉林宝力格热液型银矿床等，也均为燕山期成矿。显示出二连-东乌旗地区以燕山期为主要成矿期的特点。

(2) 兴蒙造山带北部区的钼矿成矿时代争议较大，但目前可见的、可靠的年龄比较少。综合研究认为具有4个成矿阶段：晚古生代、印支期、燕山期的早侏罗世和早白垩世。但是，由于早期的定年方法或野外判断均含有许多不确定因素，而且根据最近的研究和最新资料，原来认为是海西期或印支期的矿床应为燕山期，如多宝山地区的三矿沟、内蒙古的架子山（刘文灿，2009，口头交流）。因此，原来笼统的成矿时代或根据K-Ar、Rb-Sr等方法测定的年龄均需要重新检验。另外，辉钼矿Re-Os的测年结果与SHRIMP（或LA-ICP-MS）)锆石U-Pb年龄经常出现矛盾，如多宝山485±8Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄和506±14Ma的辉钼矿Re-Os年龄明显不一致。在其他地区也有类似的问题。故辉钼矿Re-Os年龄的应用要慎重。目前倾向于用岩体的SHRIMP（或LA-ICP-MS）锆石U-Pb年龄限定成矿的年龄或利用成岩、成矿年龄的双重约束。

为了确切研究乌兰德勒钼铜多金属矿成矿时代，本次工作取得了一系列同位素测年成果。矿区内容矿围岩石英闪长岩锆石U-Pb同位素年龄为292.6±0.5Ma（稀释法测定）；花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄为299.3 ± 2.4Ma^[7]；在矿区WZK1钻孔211.2~214m之间的花岗闪长岩细脉浸染状矿石中选取辉钼矿纯样，采用同位素稀释-等离子体质谱法测定辉钼矿中的¹⁸⁷Re和¹⁸⁷Os，并以衰变常数λ（¹⁸⁷Re）=1.666×10^-11a^-1计算出矿床内辉钼矿的成矿年龄为134.1±3.3Ma^[8]；本文报道的含矿岩体细粒二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄为131.3±1.6Ma。

5.   结论

(1) 乌兰德勒钼铜多金属矿容矿围岩的主要形成时代为晚石炭世—早二叠世。与成矿密切相关的隐伏细粒二长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb同位素年龄为131.3±1.6Ma，与该矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄134.1±3.3Ma基本一致，表明细粒二长花岗岩的形成年龄与成矿年龄基本一致，形成时代为早白垩世。

(2) 对二连—东乌旗地区不同类型（矽卡岩型、斑岩型、火山热液型等）、不同矿种（铁、钼、铜、钨等）矿床成矿年龄的分析，为本区的找矿提供了新的思路和方向。今后在该地区的找矿工作，需要密切关注燕山期构造-岩浆活动相关的成矿作用。