摘要
辽西地区位于华北克拉通东北缘，受太平洋板块俯冲影响，中生代发生强烈构造-岩浆活动，形成大量花岗岩侵入体及钼多金属矿床。本文以碱厂碱长花岗岩为研究对象，通过岩相学、地球化学及锆石U-Pb年代学（155.8±0.7 Ma）分析，揭示其形成于晚侏罗世，与区域辉钼矿 Re-Os 年龄（185～150 Ma）吻合。岩石具高硅（SiO2=71.27%～77.10%）、富碱（Na2O+K2O=7.82%～8.87%）、过铝质特征，属高钾钙碱性 I 型花岗岩，轻稀土富集（LREE/HREE=8.42～19.04）及铕负异常（δEu=0.36～0.77）指示强烈结晶分异。地球化学判别显示岩浆源于壳幔混熔，并受板片流体交代。区域构造分析表明，钼矿化与晚侏罗世陆内造山背景下深部流体活动及北东向断裂控矿密切相关，为辽西钼矿勘探提供理论依据。
Abstract
The western Liaoning region is situated at the northeastern margin of the North China Craton. Influenced by the subduction of the Pacific Plate, intense Mesozoic tectono-magmatic activities occurred, leading to the formation of numerous granitic intrusions and Mo-polymetallic deposits. This study focuses on the potassium feldspar granite from the Jianchang Pluton. Through petrographic, geochemical, and zircon U-Pb geochronological analyses (155.8±0.7 Ma), it is revealed that the granite was emplaced during the Late Jurassic, consistent with regional molybdenite Re-Os ages (185-150 Ma). The rocks exhibit high silica (SiO2=71.27%-77.10%), alkali-rich (Na2O+K2O=7.82%-8.87%), and peraluminous characteristics, belonging to high-K calc-alkaline I-type granites. Light rare earth element (LREE) enrichment (LREE/HREE=8.42-19.04) and pronounced negative Eu anomalies (δEu=0.36-0.77) indicate significant fractional crystallization. Geochemical discrimination suggests that the magma originated from crust-mantle mixing and was metasomatized by slab-derived fluids. Regional tectonic analysis demonstrates that Mo mineralization is closely associated with deep-seated fluid activity and NE-trending fault-controlled mineralization under a Late Jurassic intracontinental orogenic setting, providing theoretical insights for Mo exploration in western Liaoning.
0 前言
辽西地区位于华北克拉通东北缘，太平洋板块向欧亚大陆的持续俯冲作用，导致原本稳定的华北克拉通在中新生代经历了显著的构造活化。这一深部动力学过程不仅引发了岩石圈的大规模改造与增生，更促使岩石圈厚度显著减薄，形成大量花岗岩侵入体（崔芳华等，2020）。近年来，在辽西地区发现了大量的钼矿床，其中主要有：杨家杖子（大型）（方俊钦等，2012）、兰家沟（中型）（代军治等，2008）和新台门（中型）钼矿床、肖家营子（中型）（蒋振和等， 2012）、北松树卯（中型）、钢屯（中型）、老虎洞（中型） （刘晓林等，2009）、新宾沃谷（中型）和穷棒子沟（中型）钼矿床（蓝海洋，2016）和宽甸—万宝沟（中型）钼矿床（梁帅等，2013），成矿时代均为侏罗纪（190～110 Ma），矿床类型以斑岩型（李明等，2021）、矽卡岩型和岩浆-热液型为主（陈维甫等，2011），说明辽西地区具有巨大的钼多金属找矿潜力。
碱厂乡于家屯地区钼矿化点是辽西地区具有工业价值的钼矿床。矿区内主要发育碱厂岩体，钼矿体主要赋存于钾长花岗岩及围岩接触带中。为了厘清碱厂花岗岩体的岩石成因、形成时代及其对成矿的影响，本研究基于野外地质调查工作，对碱厂岩体钾长花岗岩开展了系统的室内分析，包括岩相学鉴定、岩石地球化学测试及同位素年代学测定，同时整合区域构造演化特征及已有研究成果进行综合论证。探讨碱厂岩体的成岩时代、岩石成因及对钼成矿影响等问题，对今后辽西地区钼矿找矿工作具有重要指导意义。
1 区域地质特征
碱厂岩体位于华北地台北缘山海关隆起与北票内陆断陷接壤部位（图1a）。区内地层出露简单，从老到新为中元古界蓟县系雾迷山组、古生界下奥陶统及第四系。区内受八家子—杨杖子东西向构造带影响，形成东西向，北东向和南北向构造断裂体系（李春成等，2008），该构造运动是形成叨尔噔—虹螺山钼多金属成矿带的重要因素（梁帅， 2016）。中生代时期，研究区域在太平洋板块向欧亚大陆俯冲的动力作用下，经历了显著的构造-岩浆活化过程。这一板块汇聚过程引发了区域性的地壳变形和频繁的岩浆侵入事件（刘芸秀等， 2025），形成的岩体呈岩基状大面积出露，主要有中侏罗世第一阶段石英二长闪长岩；第二阶段肉红色中粗粒花岗岩或似斑状花岗岩及晚侏罗世中粒、细粒黑云母花岗岩（图1b）。
2 样品采集与分析测试方法
本研究系统采集了碱厂岩体9件肉红色中—粗粒钾长花岗岩样品。锆石分选、靶体制备及显微照相工作委托廊坊市辰昌岩矿检测技术服务有限公司完成。锆石 U-Pb同位素定年分析在东华理工大学核资源与环境重点实验室进行，采用Agilent 7900 型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）联用 Geo‐ LasHD激光剥蚀系统，激光束斑直径设定为 32 µm，具体实验方法遵循张德富等（2024）建立的流程。全岩主微量元素地球化学分析由澳实分析检测（广州）有限公司承担：主量元素通过XRF测定；微量元素采用 ICP-MS 分析，全岩主微量元素分析流程参照李高峰等（2016）的方法执行。
图1辽西地区构造纲要图（a）及碱厂岩体区域地质图（b）
1—第四系；2—花岗斑岩；3—燕山早期第二阶段第一次侵入花岗岩；4—燕山早期第二阶段第三次侵入花岗岩；5—燕山早期第二阶段第二次侵入花岗岩；6—燕山早期第二阶段第二次侵入花岗闪长岩；7—燕山早期第二阶段第三次侵入花岗闪长岩；8—辉绿岩脉；9—正长斑岩；10— 断层；11—采样位置
图2碱厂岩体手标本和镜下照片
a—肉红色钾长花岗岩；b—黑云母发生绿泥石化；c—他形石英；d—条纹长石发育条纹结构，表面发生弱黏土化；e—钾长石；f—斜长石发育聚片双晶，表面发生弱绢云母化；Qtz—石英；Pl—斜长石；Pth—条纹长石；Chl—绿泥石；Kfs—钾长石；Bt—黑云母；Ser—绢云母
3 测试结果
3.1 岩石学特征
岩相学研究表明，碱厂岩体 9 件钾长花岗岩样品呈肉红色（图2a），岩石整体发生弱黏土化、绢云母化和弱绿泥石化（图2b）。岩石主要组成矿物为石英（含量约 46%，图2c）、钾长石（含量约 29%，图2d~e）、斜长石（含量约11%，图2f）和黑云母（含量约 4%，图2d），副矿物常见锆石、磷灰石等。
3.2 主量元素特征
碱厂岩体9件钾长花岗岩主量元素数据见表1：样品具高硅 （SiO2=71.27%～77.10%），富铝 （12.07%～15.16%） 和碱 （Na2O+K2O=7.82%～8.87%），贫钙（CaO=0.16%～1.62%）、镁（MgO= 0.10%～0.80%）和钛（TiO2=0.09%～0.37%）的特征。岩石地球化学分析显示，样品 A/NK 值为 1.05～1.34，A/CNK 值为 1.00～1.31，在图3b中样品分布于过铝质区域内。TAS分类图解显示所有样品均落入花岗岩区域（图3a），与薄片鉴定结果相符。里特曼指数（σ=1.97～2.50）和碱度率（AR=2.36～4.52）表明岩石属于钙碱性系列，图3d显示样品具碱性特征。图3c中样品除一个落在钾玄岩系列中，其余投点都落在高钾钙碱性系列中。固结指数（SI=1.00～6.97） 与分异指数（DI=85.47～96.77）共同指示岩浆经历了较高的结晶分异作用。
3.3 微量、稀土元素特征
碱厂岩体9件钾长花岗岩的微量及稀土元素数据见表2。微量元素标准化配分模式（图4a）揭示样品具有显著的元素分异特征：Rb、Th、Ta、Hf、K等元素明显富集，而 Ba、Nb、Sm、Ti、P、Zr 等元素则呈现显著亏损。这种分布与岛弧造山带花岗岩的典型特征一致（谢玉玲等，2012；鹿献章等，2017）。
表1碱厂岩体主量元素分析结果（%）
注：测试单位为澳实分析检测（广州）有限公司，测试时间为2024年5月。
图3碱厂岩体主量元素相关图解
a—TAS图解（底图据lrvine and Baragar，1971）；b—A/NK-A/CNK图解（底图据Maniar and Piccoli，1989）；c—SiO2-K2O图解（底图据Peccerillo and Taylor，1976）；d—SiO2-AR图解（底图据Wright，1969）。图3a中Ir分界线上方为碱性，下方为亚碱性；1—橄榄辉长岩；2a—碱性辉长岩； 3—辉长闪长岩；4—闪长岩；5—花岗闪长岩；6—花岗岩；7—硅英岩；8—二长辉长岩；9—二长闪长岩；10—二长岩；11—石英闪长岩；12—正长岩；13—副长石辉长岩；14—副长石二长岩；15—副长石二长正长岩；16—副长正长岩；17—副长深成岩；18—霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩
稀土元素地球化学特征显示（表2），样品稀土总量较低且变化幅度小（ΣREE=99.44×10-6～138.95×10-6），呈现明显的轻稀土富集（LREE= 90.85×10-6～132.02×10-6）和重稀土亏损（HREE= 6.47×10-6～14.07×10-6）特征，轻重稀土比值（LREE/ HREE=8.42～19.04）和 LaN/YbN 比值（6.82～31.12） 表明分馏作用显著。球粒陨石标准化配分曲线表现为向右陡倾型（图4b），具有明显的铕负异常（δEu =0.36～0.77），反映斜长石分离结晶作用强烈（Roll‐ inson，1993），有利于成矿物质的迁移富集；铈异常不明显（δCe=0.86～1.00），暗示岩石可能形成于弱酸性—弱氧化环境或经历了轻度风化蚀变作用（蔺新望等，2019；赵海波等，2024）。
表2碱厂岩体微量、稀土元素分析结果（10-6）
注：测试单位为澳实分析检测（广州）有限公司，测试时间为2024年5月。
3.4 锆石U-Pb年代学
本文选取碱厂岩体钾长花岗岩的锆石进行 U-Pb 定年分析，锆石整体呈透明至浅褐色，大多数呈自形—半自形柱状双锥状，均具有典型岩浆锆石的震荡环带结构（图5），且锆石的 Th/U 比值介于 1.09～4.65，均大于 0.4，表明锆石为岩浆成因（雷玮琰等，2013）。
锆石测年结果见表3，30 个有效测年数据绝大多数分布于 U-Pb 协和曲线上（图6a），加权平均年龄为（155.8±0.7） Ma，MSWD=1.3（n=30）（图6b）。表明碱厂岩体的钾长花岗岩形成于晚侏罗世。
图5碱厂岩体锆石CL照片
图6碱厂岩体U-Pb协和图（a）和加权平均年龄（b）
表3碱厂岩体锆石U-Pb年代学分析结果
注：测试单位为东华理工大学核资源与环境重点实验室，测试时间为2025年1月。
4 讨论
4.1 成岩时代
碱厂岩体的钾长花岗岩年龄为（155.8±0.7） Ma，表明其形成于晚侏罗世。该成岩时代与叨尔噔—虹螺山钼多金属成矿带内辉钼矿 Re-Os 同位素年龄（185～150 Ma，储少雄等，2010）相吻合，表明其形成于晚侏罗世时期。辽西地区同期发育大量岩浆—热液型及斑岩型钼矿床（郭彬等，2013），包括早侏罗世的杨家杖子（大型）、兰家沟（中型）和新台门（中型）钼矿，中侏罗世的肖家营子、北松树卯、钢屯、老虎洞、新宾沃谷及穷棒子沟等中型钼矿床以及晚侏罗世的宽甸—万宝沟中型钼矿（图7）。这些矿床均与中—浅层花岗岩侵入体密切相关，反映辽西地区侏罗纪存在大规模成岩成矿事件，与中国北方中生代 200～160 Ma（代军治，2008；梁帅， 2016）、140 Ma（方俊钦等，2012；代连铎，2015）和 130～110 Ma（储少雄等，2010）主要成矿期一致。
图7辽西地区中生代钼矿床形成时代
图8主要氧化物与SiO2相关性图解
图9岩石类型与源区性质判别图解
a—SiO2-Ce图解（底图据Collins et al.，1982）；b—Zr-Zr/Sm图解（底图据Bottinga et al.，1978）；c—（LaN/YbN）-YbN图解（底图据Sun and Mc‐ Donough，1989）；d—（K2O+Na2O）/CaO-（Zr+Nb+Ce+Y）图解（底图据Whalen et al.，1987）
4.2 岩石类型与源区性质
4.2.1 岩石类型
岩石地球化学特征表明：该岩体具有高硅铝、低镁铁的特征，SiO2与P2O5、TiO2、MgO及CaO呈现显著的负相关性（图8），且元素演化趋势较为一致，指示岩浆演化以结晶分异作用为主导。Zr/Hf 比值是表征花岗岩结晶分异程度和熔体-流体相互作用的有效地球化学指标（Irber，1999）。研究表明，该比值与岩浆演化程度呈负相关关系，即随着岩浆分异作用的增强，Zr/Hf 值呈现系统性降低的趋势（温国珍等，2011）。研究区样品 Zr/Hf 值介于 19.43～30.10 （显著低于典型花岗岩的30～40），表明岩浆经历了高度演化。埃达克岩通常表现为高Sr低Y特征（De‐ fant and Drummond，1990），本区样品 Sr 含量为 38.10×10-6～369.00×10-6，Y 含量为 7.65×10-6～23.50×10-6，且在（LaN/YbN）-YbN图解（图9c）中均落入埃达克岩区域，证实碱厂岩体钾长花岗岩具有埃达克岩的地球化学特征。图9a中所有样品均投影于 I型花岗岩区域；图9d则显示岩石属于高分异花岗岩。综合各项地球化学特征可知，碱厂岩体钾长花岗岩具有较高的结晶分异程度，属于埃达克质高钾钙碱性I型花岗岩。
4.2.2 源区性质与演化
地球化学分析结果（表1）揭示：碱厂岩体样品的 Nb/U 比值介于 3.82～17.16（平均值为 10.35），明显低于原始地幔的 33.9，但与大陆地壳的典型值相近（3～10）（Rudnick and Fountain，1995）；Sm/Nb 比值变化范围为 0.09～0.4（平均 0.22），完全处于大陆地壳的比值范围（0.17～0.25）内（温国珍等，2011）。 Zr-Zr/Sm 图解显示（图9b）样品点呈明显正相关分布特征，这一现象表明岩浆起源与岩石圈地幔的部分熔融过程密切相关。对于岛弧花岗岩而言，其形成常受俯冲带沉积物熔体或流体交代作用影响（De‐ fant and Drummond，1990）：Th/Yb 比值可评估沉积物熔体的贡献度（胡鹏等，2022），而 Ba/La比值则能反映流体参与程度（杨华本等，2020）。本研究区样品的 Th/Yb 值（3.09～28.78，平均 12.82）相比 Ba/La值（2.70～40.77，平均 18.19）显示出更小的变化幅度，表明在洋壳俯冲过程中，板片流体对成岩过程的影响更为显著。Al2O3/TiO2比值可作为判别过铝质花岗岩源区熔融温度的重要地球化学参数（朱江等，2015），样品测试结果介于 37.46～133.66（均值为 88.67，除个别样品略高于 100 外，其余均小于 100），对应熔融温度高于 875℃（白宪洲等，2017）。 Q-Ab-An标准矿物投图（图10）显示，所有样品均位于 800℃和 500～3000 MPa 的温压条件下，证实了岩石形成于高温高压环境。
地球化学特征表明碱厂岩体花岗岩浆主要来源于地壳物质的部分熔融，并混有少量地幔物质，且在熔融过程中明显受到板片流体的交代作用影响。
图11碱厂岩体花岗岩构造判别图解
a—Y-Nb图解（底图据Pearce，1996）；b—Rb-（Nb+Y）图解（底图据Pearce，1996）；c—Rb-（Yb+Ta）（底图据Pearce，1996）；d—R1-R2（底图据 Batchrlor and Bowden，1985）
4.3 构造背景及意义
碱厂乡于家屯钼矿化点位于华北克拉通北缘东段，该区域在印支—燕山期造山运动（晚三叠世开始）中经历了强烈的构造-岩浆活动（黄雷等， 2019）。辽西拗陷与山海关隆起的过渡带发育了北东 — 东西向褶皱断裂系统（蔡永江和苗群峰， 2020），并伴随从中性到酸性的岩浆侵入序列及相关的成矿作用（崔芳华等，2020）。研究区在晚三叠世—侏罗纪处于陆内造山阶段（崔芳华等，2021），花岗岩构造判别图解显示（图11）样品点均落入火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩区域，表明岩浆活动形成于碰撞后抬升与同碰撞构造背景。古太平洋板块向华北克拉通东缘的持续俯冲导致板片脱水，诱发幔源岩浆活动（于恒彬，2013）。这些幔源岩浆底侵加热下地壳，促使壳源物质部分熔融，并与幔源岩浆混合。岩浆上升过程中与围岩发生交代作用，萃取金属元素形成富钼花岗质流体，最终在浅部地壳聚集成矿（杨瀚文等，2018）。研究区内发育近东西向的养马甸子—八家子滑脱构造带，其南侧分布一系列北东、北西及近东西向的次级蚀变裂隙带 （郭彬等，2013），为矿液运移和沉淀提供了重要通道与容矿空间。受岩浆酸度、碱度等因素控制（胡升奇等，2013），含矿流体在上升过程中发生结晶分异，最终在有利构造部位沉淀形成矿床。
5 结论
（1）碱厂岩体钾长花岗岩的锆石 U-Pb 测年结果为（155.8±0.7） Ma，表明其形成于晚侏罗世。该年龄与辉钼矿 Re-Os同位素年龄范围一致，证实成岩与成矿作用具有同时性。
（2）碱厂岩体具有高硅、富碱的典型地球化学特征，可归类为高钾钙碱性 I 型花岗岩。轻稀土富集，重稀土亏损，这些特征共同指示岩浆经历了明显的结晶分异过程，并揭示了其壳幔混合的源区性质。
（3）碱厂乡于家屯钼矿化点的形成与早侏罗世古太平洋板块俯冲引发的壳幔相互作用密切相关。
