精确测定成矿时代是探讨成矿作用、构建矿床模型和总结成矿规律的基础，随着测试技术的发展，越来越多的高精度测年方法被用来确定成矿时代，如辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、磁铁矿的Re-Os法，含钾矿物⁴⁰Ar/³⁹Ar法，锆石、铌钽矿、石榴石、锡石、榍石U-Pb定年^[1-10]。由于造山型金矿缺乏适合测年的矿物，测年工作一直是个难点，热液锆石U-Pb法可以确定成矿时代，但热液锆石成因复杂，与金成矿关系也复杂，云母类⁴⁰Ar/³⁹Ar法是确定金矿形成时代的最精确方法，多数学者^{[1, 11-13]}用该方法测定造山型金矿的金成矿时代，如望峰金矿、赛都金矿、科克萨依金矿、阿克塔斯金矿、柴蚂金矿等。

额尔齐斯金矿带位于阿尔泰南缘与准噶尔之间的额尔齐斯构造带，该带属于西伯利亚板块和哈萨克斯坦—准噶尔板块的分界。沿额尔齐斯构造带分布有众多的金矿床，因而倍受国内外地质学家的关注。额尔齐斯金矿带西段主要金矿有金坝、赛都(又称托库孜巴依)、哲兰德、多拉纳萨依、沃多克、科克塔斯、阿克萨依等，东段主要金矿有萨尔布拉克、喀拉萨依、马热勒铁、科克萨依、阿拉塔斯等，其中多拉纳萨依金矿规模最大，为大型。前人对多拉纳萨依、赛都、阿克塔斯、萨尔布拉克和科克萨依金矿均开展了研究，特别是年代学研究^{[11-12, 14-15]}。金矿时空分布上严格受额尔齐斯大型剪切带控制，地质及地球化学特征具有造山型金矿的特征^[16]。近十余年来该带金矿找矿工作不断取得新进展，如多拉纳萨依金资源量达到20吨，新发现了哲兰德金矿、金坝中型金矿等。2003年起，新疆地质矿产勘查开发局矿局第十一地质大队在哲兰德一带开展了金普查找矿工作，通过多年的勘查，截至2016年底探明金金属量4.59吨(新疆哈巴河县哲兰德金矿补充详查报告)。陶世旭等^[17]描述了哲兰德金矿地质特征，但其他研究工作还未开展，许多科学问题亟待解决，例如成矿于哪个时代、与多拉纳萨依和赛都金矿是否为同一成矿系统等。本文在大量野外调查和室内研究的基础上，对哲兰德金矿含金白云母绿泥石石英细脉中的白云母进行了⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄测定，限定了金成矿时代，为额尔齐斯金矿带成矿规律总结和进一步找矿勘查部署提供了依据。

1.   矿床地质特征

1.1   区域地质

哲兰德金矿区位于中亚造山带的额尔齐斯构造带中，该带是一条重要的金成矿带。哲兰德金矿区域出露地层为下-中泥盆统阿舍勒组和中泥盆统托克萨雷组。阿舍勒组由火山碎屑岩及火山熔岩组成，局部夹结晶灰岩和泥质粉砂岩。托克萨雷组为沉积岩系。

区域侵入岩发育，主体为哈巴河复式岩体，与阿舍勒组多呈断层接触，局部为侵入接触。哈巴河岩体中似斑状英云闪长岩年龄为386 Ma^[18]、细中粒英云闪长岩年龄为375 Ma^[18]。

1.2   矿区地质

矿区出露地层为中泥盆统托克萨雷组，少量下-中泥盆统阿舍勒组、新近系和第四系(图 1)。托克萨雷组分为上、下两个亚组，下亚组第一岩性段为主要赋矿层位，主要为变石英砂岩、绢云石英千枚岩、结晶灰岩，夹少量变凝灰岩、变凝灰质砂岩。第二岩性段主要为变石英砂岩、变长石石英砂岩，局部夹薄层绢云石英千枚岩。上亚组为变砂岩夹绢云石英千枚岩，顶部出露一层变石英粉砂岩。

图  1  哲兰德金矿区地质略图^[15]

Figure  1.  Simplified geological map of the Zhelande Au deposit^[15]

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矿区侵入岩及脉岩较发育，主要有闪长岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英钠长斑岩、辉绿玢岩等。

玛尔卡库里韧性剪切带从矿区中部通过，是额尔齐斯剪切带的一部分，带宽1.5~2.0 km，强变形带和弱变形带相间排列，两者呈渐变过渡关系。剪切带内石英脉具左行雁行排列的特点。韧性剪切带形成强糜棱岩化带，发育糜棱岩化砂岩、糜棱岩化闪长岩脉、糜棱岩化花岗闪长斑岩脉、强片理化、挤压透镜体、拉伸线理、矿物定向排列等。金矿化与韧脆性变形有关。剪切带边部小型拖曳褶皱、褶曲发育。矿区脆性断裂共有7条，其中F5、F6断裂规模较大。

1.3   矿体特征

矿体赋存于韧性剪切带中，矿石类型为含金黄铁矿化闪长岩脉、含金石英脉(图 2)、含金黄铁矿化千枚岩类、含金糜棱岩化变质砂岩、含金黄铁矿化石英斑岩。共圈定金矿体30条，具有NW向成带成群分布的特点，可分为哲兰德、库尔恰、哲北、塔勒德、东湖等五个矿群。矿体呈脉状，局部为囊状、透镜状。矿体长40~800 m，厚度0.41~5.88 m。

图  2  哲兰德金矿矿化特征

a—闪长岩中含金白云母绿泥石英脉；b—白云母镜下特征；c—含金石英脉；d—含金硅化千枚岩。

Figure  2.  Characteristics of mineralization in the Zhelande Au deposit

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矿石主要为浸染状、团块状、细脉状、网脉状和碎裂状构造。矿石结构主要为自形-半自形粒状、他形粒状、裂隙充填和交代结构等。矿石中主要金属矿物为黄铁矿、自然金、碲金矿、银金矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁铁矿、钛铁矿。非金属矿物以石英、长石、绢云母为主，少量绿帘石、黝帘石、白云母、黑云母、高岭石、绿泥石、磷灰石、阳起石等。金矿物以裂隙金、粒间金为主，其次为包裹金，金赋存于黄铁矿、石英、褐铁矿等矿物微裂隙、粒间或被包裹在其中。矿石金平均品位1.02~20.92 g/t，多数矿体金平均品位为2~4 g/t。

矿区围岩蚀变发育，主要为硅化、绢云母化、白云母化、绿泥石化、黄铁矿化、绿帘石化、碳酸盐化，围岩蚀变的强度与韧性剪切变形强度有关。

2.   实验部分

2.1   样品特征

白云母(ZLD14-2)采自矿区坑道闪长岩中的含金白云母绿泥石英细脉(图 2a，b)。热液作用形成的白云母呈鳞片-叶片状，粒径大小一般为0.3~1.2 mm，与绿泥石相互混杂，首尾相接相对聚集似线纹状、条纹状分布，沿片理连续定向排列。从样品中分选出白云母单矿物，质纯，无氧化，无污染，纯度达到99%以上，用于⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定。

2.2   测试方法

⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定在中国地质科学院地质研究所氩-氩实验室进行。白云母单矿物(纯度>99%)用超声波清洗。清洗后的样品被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，同期接受中子照射的还有用作监控样的标准样：ZBH-25黑云母标样，其标准年龄为132.7±1.2 Ma，K含量为7.6%。

样品的阶段升温加热使用石墨炉，每一个阶段加热30 min，净化30 min。质谱分析在Helix MC多接收稀有气体质谱仪上进行，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硫酸钾和氟化钙来获得，其值为：(³⁶Ar/³⁷Ar_o)_Ca=0.0002389，(⁴⁰Ar/³⁹Ar)_K=0.004782，(³⁹Ar/³⁷Ar_o)_Ca=0.000806。³⁷Ar经过放射性衰变校正；⁴⁰K衰变常数λ＝5.543×10^-10 a^-1；用Isoplot程序计算坪年龄及正、反等时线年龄^[19]。坪年龄误差以2σ给出。详细实验流程见有关文献[20]。

3.   结果与讨论

3.1   ⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果

一件样品⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段升温年龄分析结果见表 1。ZLD14-2白云母13个温度组成一个良好的年龄谱(图 3)，总气体年龄为295.3 Ma。770~1400℃的12个温度阶段组成了一个年龄坪，坪年龄(t_p)=295.4±1.6 Ma(2σ)，对应了99.5%的³⁹Ar释放量。相应的³⁹Ar/³⁶Ar- ⁴⁰Ar/³⁶Ar等时线年龄(t_i)=296.3±3.1 Ma，MSWD=3.7。³⁹Ar/⁴⁰Ar-³⁶Ar/⁴⁰Ar反等时线年龄为296.0±3.0 Ma，MSWD=25。坪年龄、等时线年龄和反等时线年龄在误差范围内一致，295.4 Ma的坪年龄是白云母形成以后冷却降温至350℃左右时的年龄^[21]。

表  1  哲兰德金矿中白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段升温加热分析

Table  1.  Results of ⁴⁰Ar/³⁹Ar stepwise heating dating for muscovite from the Zhelande Au deposit

ZLD14-2白云母；样品质量(W)=10.68 mg；J=0.003493
T(℃)	(40Ar/ 39Ar)m	(36Ar/39Ar)m	(37Ar/ 39Ar)m	(38Ar/39Ar)m	40Ar(%)	F	39Ar(×10-14 mol)	39Ar累积(%)	年龄±1σ(Ma)
700	75.1437	0.1149	0.0000	0.0347	54.81	41.1860	0.09	0.53	242.5±5.5
770	63.5889	0.0428	0.0000	0.0210	80.09	50.9296	0.34	2.48	295.4±3.5
820	57.4390	0.0242	0.1561	0.0176	87.55	50.2933	0.57	5.77	292.0±2.8
860	58.9824	0.0260	0.0000	0.0175	86.94	51.2802	0.84	10.58	297.2±2.8
900	55.6024	0.0159	0.0418	0.0155	91.55	50.9075	2.51	24.96	295.3±2.7
930	52.5392	0.0065	0.0962	0.0138	96.35	50.6258	1.33	32.60	293.7±2.7
960	52.8558	0.0067	0.0000	0.0138	96.26	50.8793	2.32	45.90	295.1±2.7
1000	53.8169	0.0096	0.0000	0.0141	94.75	50.9893	1.26	53.14	295.7±2.7
1040	53.6039	0.0086	0.0000	0.0140	95.24	51.0540	1.84	63.67	296.0±2.7
1080	52.2438	0.0041	0.0000	0.0132	97.69	51.0359	3.76	85.24	295.9±2.7
1120	52.2407	0.0036	0.0307	0.0133	97.94	51.1470	1.92	96.26	296.6±2.7
1160	55.5188	0.0166	0.2049	0.0157	91.19	50.6375	0.38	98.46	293.8±3.0
1400	63.0620	0.0388	0.0000	0.0190	81.80	51.5818	0.27	100.00	298.9±3.1
tT=295.3 Ma；tP=295.4±1.6 Ma；ti=296.0±3.0 Ma
注：表中下标m代表质谱测定的同位素比值；F=40Ar*/39Ar，是指放射性成因40Ar和39Ar比值；tT=总气体年龄；tP=坪年龄；ti=反等时线年龄。

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图  3  哲兰德金矿白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄谱及等时线图

Figure  3.  ⁴⁰Ar/³⁹Ar age spectra and isochron of muscovite from the Zhelande Au deposit

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3.2   哲兰德金矿成矿时代

用于⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄测定的白云母来自含金蚀变闪长岩(含金白云母绿泥石英细脉分布于闪长岩中)，闪长岩遭受了韧性剪切变形，呈糜棱岩化闪长岩和闪长质糜棱岩。含金白云母绿泥石英细脉沿剪切面理分布，表明它们是韧性剪切变形过程的新生矿物，白云母形成时间可以代表矿区韧性剪切带形成时代，坪年龄为295.4 Ma，限定了哲兰德矿区韧性剪切变形作用发生在早二叠世。哲兰德金矿化类型主要有糜棱岩型和闪长岩中细脉浸染型，围岩蚀变主要为硅化、白云母化、绿泥石化和碳酸盐化。金矿的形成与韧性剪切变形有关，韧性剪切带活动的时间也是金矿形成时间，即金矿形成于295 Ma。

3.3   新疆额尔齐斯金矿带成矿时代对比

额尔齐斯构造带位于矿区西南侧，是一条区域性韧性剪切带，并被认为是西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块的分界带。哲兰德矿区的韧性剪切带是该区域构造带的次级构造。沿额尔齐斯构造带发育碎裂岩、糜棱岩、断层角砾岩、线理、面理、S-C组构、σ型和δ型旋转碎斑系、压力影、眼球状、石香肠、矿物拉长状、透镜状、石英拔丝。额尔齐斯剪切带活动时间在295~244 Ma，左行走滑变形峰值在275 Ma^{[2, 5, 22-23]}。哈萨克斯坦境内额尔齐斯断裂带变余糜棱岩中含钾矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄集中在283~276 Ma和273~265 Ma，代表两次脉动式左行韧性变形时代^[24]。刘飞等^[25]认为中国额尔齐斯构造带经历了左行走滑和右行走滑两个阶段，左行走滑构造形成于早二叠世(283~275 Ma)，晚二叠世(260~245 Ma)额尔齐斯构造带叠加了右行走滑事件，其规模远远小于前期的左行走滑构造。哲兰德矿区韧性剪切变形作用发生在295 Ma，属于额尔齐斯构造带活动的早期。

额尔齐斯构造带以发育造山型金矿为特色，构成一条额尔齐斯金成矿带，如新疆额尔齐斯西段的金坝、赛都、哲兰德、多拉纳萨依、沃多克、科克塔斯、阿克萨依等金矿，东段的萨尔布拉克、阿克塔斯、喀拉萨依、马热勒铁、科克萨依等金矿，在哈萨克斯坦境内额尔齐斯构造带中也发现了一些金矿。金矿床宏观上受深层次韧性剪切带(糜棱岩化带、片理化带)控制，但金矿体主要定位于剪切带内张性断裂、里德尔剪切裂隙、构造破碎带等浅层次脆性构造中。额尔齐斯构造带至少经历了两次构造-岩浆热事件，即早期深构造层次的韧性剪切作用和晚期浅构造层次的韧脆性剪切-脆性断裂和岩浆侵入活动，而金矿成矿作用主要与晚期次构造-岩浆作用有关^[16]。

额尔齐斯构造带西段的赛都金矿含金千糜岩中绢云母³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄为289.2±3.1 Ma^[11]，黑云母³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄为269.9±2.5 Ma^[14]，表明赛都金矿存在两期成矿作用。多拉那萨依金矿床含金闪长岩中白云母³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄为292.9±1 Ma^[11]。哲兰德金矿含金蚀变闪长岩白云母³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄为295.4±1.6 Ma，略早于多拉那萨依金矿床形成时间，是额尔齐斯金成矿带形成最早的金矿床。额尔齐斯构造带东段的科克萨依和阿克塔斯金矿床矿石中绢云母³⁹Ar/⁴⁰Ar年龄为274.5±2.2 Ma和282.6±2.2 Ma^[1-2]。这些年龄数据限定新疆境内额尔齐斯构造带造山型金矿形成于295~270 Ma，总体上西段成矿时间相对较早，东段成矿时间相对较晚。

4.   结论

研究表明，哲兰德矿区发育韧性剪切变形带，矿化与韧脆性剪切变形有关，沿剪切面理发育白云母、绿泥石、石英等新生矿物。金矿化岩石为含金黄铁矿化闪长岩脉、含金石英脉和含金黄铁矿化千枚岩类。

哲兰德金矿缺乏准确的成矿年龄数据。本次研究利用³⁹Ar/⁴⁰Ar阶段加热同位素定年方法，获得与金成矿有关白云母的坪年龄和反等时线年龄分别为295.4±1.6 Ma和296.0±3.0 Ma，在误差内范围基本一致，确定韧性剪切变形和金成矿时间发生在295 Ma。新疆额尔齐斯存在一条造山型金成矿带，金矿形成于295~270 Ma，即早二叠世，哲兰德是形成最早的金矿床。额尔齐斯构造带韧性剪切变形发育，有良好的金化探异常，找矿潜力巨大