The tectonic setting of Jurassic-Cretaceous intrusive arcs and mineralization in Northeast China

doi:10.13745/j.esf.sf.2025.9.1

Abstract

Abstract:

During the Jurassic to Cretaceous period, the composite intrusive arcs in Northeast China can be divided into two intrusive arcs in the north and south. The north is the Great Xing’an Range-Lesser Xing’an Range intrusive arc and the south is the Zhangguangcai Range-Yanliao intrusive arc. The petrotectonic assemblage and ore deposits within the intrusive arcs of Northeast China show close spatial and temporal relations. In the northern side, the Great Xing’an Range-Lesser Xing’an Range intrusive arc shows obvious NE-trending horseshoe shapes, divided into three rings from the outside to the inside. Its rock assemblage in the order of Xidaweng-Daguokuidingzi intrusive arc (TTG suite) → Manzhouli-Lesser Xing’an Range intrusive arc (GG suite) → Yakeshi intrusive arc (G suite). In addition, the Zhangguangcai Range-Yanliao intrusive arc in the southern side consists of the Linjiang-Fusong-Suifenhe intrusive arc (TTG suite) → Ulanhot-Linxi-Chifeng-Chengde-Xianghuangqi intrusive arc (GG suite) → West Ujimqin Banner-Duolun intrusive arc (G suite). The corresponding tectonic settings are, in order, outer oceanic subduction zone → main oceanic subduction zone → inner oceanic subduction zone, and the ore mineralization is Au-Cu → Au and Cu-Mo → Mo. As the intrusive arcs mature, the corresponding ore minerals also differ, revealing the intense relationship between the compositional polarity of the intrusive arc and ore mineralization. The complex oceanic-oceanic plate convergence formed by the subduction of the western Mongolian-Okhotsk Ocean and the eastern Raohe-Hamatong Ocean, Izanagi Ocean, as well as the reactivation of the southern lithospheric discontinuous tectonic zone, promoted the Yanshanian metallogenic explosion in northeast China. Based on the exploration and research of the geological background of mineralization, it is predicted that Northeast China may become a large-scale base for gold, molybdenum, and copper mineral resources in the future.

Key words: intrusive arc, compositional polarity, metallogenic environment, Northeast China

CLC Number:

P554

FENG Yanfang, LI Jize, JIN Xiao, $\boxed{\hbox{DENG Jinfu}}$, XIE Yalin, NIU Lu, XIONG Yinhong. The tectonic setting of Jurassic-Cretaceous intrusive arcs and mineralization in Northeast China[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(6): 338-349.

Figures/Tables 11

References 55

[1]	邓晋福, 冯艳芳, 狄永军, 等. 岩浆弧火成岩构造组合与洋陆转换[J]. 地质论评, 2015, 61(3): 473-484.
[2]	朱弟成, 潘桂棠, 莫宣学, 等. 冈底斯中北部晚侏罗世—早白垩世地球动力学环境: 火山岩约束[J]. 岩石学报, 2006, 22(3): 534-546.
[3]	邓晋福, 肖庆辉, 苏尚国, 等. 火成岩组合与构造环境: 讨论[J]. 高校地质学报, 2007, 13(3): 392-402.
[4]	邓晋福, 莫宣学, 罗照华, 等. 火成岩构造组合与壳-幔成矿系统[J]. 地学前缘, 1999, 6(2): 259-270.
[5]	董树文, 吴锡浩, 吴珍汉, 等. 论东亚大陆的构造翘变: 燕山运动的全球意义[J]. 地质论评, 2000, 46(1): 8-13.
[6]	王登红. 中国矿产地质志金矿卷[M]. 北京: 地质出版社, 2023.
[7]	SENGOR A M C, NATALIN B A, BURTMAN V S. Evolution of the Altaidtectonic collage and Paleozoic crustal growth in Eurasia[J]. Nature, 1993, 364(6435): 299-307.
[8]	XIAO W J, WINDLEY B F, HAO J, et al. Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture, Inner Mongolia, China: termination of the central Asian orogenic belt[J]. Tectonics, 2003, 22(6): 1-20.
[9]	WANG T, GUO L, ZHENG Y D, et al. Timing and processes of late Mesozoic mid-lower-crustal extension in continental NE Asia and implications for the tectonic setting of the destruction of the North China Craton: mainly constrained by zircon U-Pb ages from metamorphic core complexes[J]. Lithos, 2012, 154: 315-345.
[10]	贾力, 吴昌志, 焦建刚, 等. 大兴安岭南段北大山岩体的年代学和地球化学: 对岩石成因及成矿潜力的指示[J]. 岩石学报, 2024, 40(3): 961-986.
[11]	刘翠, 邓晋福, 许立权, 等. 大兴安岭-小兴安岭地区中生代岩浆-构造-钼成矿地质事件序列的初步框架[J]. 地学前缘, 2011, 18(3): 166-178.
[12]	谢伟. 中亚造山带东段石英脉型黑钨矿床成矿机制研究: 以内蒙古东部那仁乌拉矿田为例[D]. 北京: 中国科学院地质与地球物理研究所, 2023.
[13]	陈衍景, 张成, 李诺, 等. 中国东北钼矿床地质[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2012, 42(5): 1223-1268.
[14]	要梅娟, 刘家军, 翟德高, 等. 大兴安岭南段多金属成矿带硫、铅同位素组成及其地质意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2012, 42(2): 362-373.
[15]	孙景贵, 刘阳, 徐智恺, 等. 试论中国东北部陆缘晚中生代浅成热液大规模成矿与深部地质过程对成矿制约[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(3): 651-692.
[16]	周振华, 毛景文. 大兴安岭南段锡多金属矿床成矿规律与矿床模型[J]. 地学前缘, 2022, 29(1): 176-199.
[17]	YANG J H, WU F Y, LIN J Q, et al. Nature and significance of the early Cretaceous giant igneous event in eastern China[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2005, 233(43467): 103-119.
[18]	WU F Y, YANG J H, WILDE S A, et al. Geochronology, petrogenesis and tectonic implications of Jurassic granites in the Liaodong Peninsula, NE China[J]. Chemical Geology, 2005, 221(1-2): 127-156.
[19]	邓晋福. 中国侵入岩大地构造图(1: 2500000)[M]. 北京: 地质出版社, 2017.
[20]	陈煜嵩, 董晓杰, 刘正宏, 等. 克拉通破坏型金矿成矿机制: 吉南板庙子金矿床闪长玢岩与重晶石流体包裹体、 H-O-S同位素证据[J]. 岩石学报, 2020, 36(8): 2537-2557.
[21]	刘军, 武广, 邱华宁, 等. 大兴安岭北部砂宝斯金矿床含金石英脉⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄及其构造意义[J]. 地质学报, 2013, 87(10): 1570-1579.
[22]	何军成, 刘军, 李小伟, 等. 黑龙江省团结沟浅成低温热液金矿床成因: 锆石U-Pb定年、元素地球化学和Hf-S-Pb-He同位素证据[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(5): 1437-1466.
[23]	赵春涛. 黑龙江中部夕卡岩型金、铁铜多金属矿床成矿作用、成矿模式及地球动力学背景[D]. 长春: 吉林大学, 2021.
[24]	王荣湖, 金成洙, 李景春. 排山楼金矿床⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄及其地质意义[J]. 地质与资源, 2008, 29(10): 1482-1485.
[25]	翟德高. 黑龙江省三道湾子碲化物型金矿床地质地球化学特征与成矿机制[D]. 北京: 中国地质大学, 2014.
[26]	王凤博, 杨言辰. 大兴安岭北段上马场金矿床火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义[J]. 地质与勘探, 2019, 38(3): 571-585.
[27]	肖昌浩, 刘向冲, 赵岩, 等. 辽东五龙金矿床构造控矿特征和辉钼矿Re-Os年龄[J]. 地球科学, 2020, 45(11): 3982-3997.
[28]	莫凌超, 刘福林, 张长征, 等. 内蒙古金厂沟梁金矿床成矿时限与动力学背景探讨[J]. 岩石学报, 2021, 37(6): 1799-1812.
[29]	邹滔, 王玉往, 王京彬, 等. 冀东下营坊金矿成矿年代学研究[J]. 矿产勘查, 2016, 52(1): 84-97.
[30]	范高华. 华北克拉通北缘东坪金-碲矿床地质-地球化学特征及成矿机制[D]. 武汉: 中国地质大学, 2022.
[31]	陈绍聪, 叶会寿, 王义天, 等. 冀东峪耳崖金矿床辉钼矿Re-Os年龄及其地质意义[J]. 中国地质, 2014, 41(5): 1565-1576.
[32]	李颖, 刘连登. 河北峪耳崖和牛心山金矿的对比研究及意义[J]. 贵金属地质, 1999, 5(2): 10-14.
[33]	刘瑞萍, 顾雪祥, 章永梅, 等. 黑龙江东安金矿床赋矿岩浆岩锆石U-Pb年代学及岩石地球化学特征[J]. 岩石学报, 2015, 31(5): 1391-1408.
[34]	马芳芳, 孙丰月, 李碧乐, 等. 黑龙江东安金矿床锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 世界地质, 2012, 21(3): 277-280.
[35]	刘军, 王树岭, 李铁刚, 等. 辽宁省五龙金矿床成岩成矿年代学及同位素地球化学特征[J]. 地质与勘探, 2018, 37(4): 712-728.
[36]	任云生, 王辉, 屈文俊, 等. 延边小西南岔铜金矿床辉钼矿Re-Os同位素测年及其地质意义[J]. 岩石学报, 2011, 36(4): 721-728.
[37]	单鹏飞, 曹明坚, 秦克章. 吉林小西南岔斑岩型Au-Cu矿床黑云母地球化学和年代学研究[C]// 第十五届全国矿床会议论文集. 杭州: 中国地质学会, 2020.
[38]	张成, 李诺, 陈衍景, 等. 内蒙古兴阿钼铜矿区侵入岩锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成[J]. 岩石学报, 2013, 29(1): 217-230.
[39]	马星华, 陈斌, 赖勇, 等. 内蒙古敖仑花斑岩钼矿床成岩成矿年代学及地质意义[J]. 岩石学报, 2009, 25(11): 2939-2950.
[40]	WU H Y, ZHANG L C, WAN B, et al. Re-Os and Ar-40/Ar-39 ages of the Jiguanshan porphyry Mo deposit, Xilamulun metallogenic belt, NE China, and constraints on mineralization events[J]. Mineralium Deposita, 2011, 46(2): 171-185.
[41]	OUYANG H, GAYNOR S P, SELBY D, et al. High-precision geochronology of the Xiaojiayingzi Mo skarn deposit: implications for prolonged and episodic hydrothermal pulses[J]. Economic Geology, 2023, 118(2): 485-507.
[42]	HAN C M, XIAO W J, WINDLEY B F, et al. Re-Osage of molybdenite from the Daheishan Mo deposit in the Eastern Central Asian Orogenic Belt, NE China[J]. Resource Geology, 2014, 64(4): 379-386.
[43]	李诺, 孙亚莉, 李晶, 等. 内蒙古乌努格吐山斑岩铜钼矿床辉钼矿铼锇等时线年龄及其成矿地球动力学背景[J]. 岩石学报, 2007, 23(11): 2881-2888.
[44]	WU G, LI X Z, XU L Q, et al. Age, geochemistry, and Sr-Nd-Hf-Pb isotopes of the Caosiyao porphyry Mo deposit in Inner Mongolia, China[J]. Ore Geology Reviews, 2017, 81(2): 706-727.
[45]	ZHAO Q Q, ZHAI D G, MATHUR R, et al. The giant Chalukou porphyry Mo deposit, Northeast China: the product of a short-lived, high flux mineralizing event[J]. Economic Geology, 2021, 116(5): 1209-1225.
[46]	WANG P, CHEN Y J, WANG C M, et al. Genesis and tectonic setting of the giant Diyanqin’amu porphyry Mo deposit in Great Hingan Range, NE China: constraints from U-Pb and Re-Os geochronology and Hf isotopic geochemistry[J]. Ore Geology Reviews, 2017, 81(2): 760-779.
[47]	HU X L, DING Z J, HE M C, et al. A porphyry-skarn metallogenic system in the Lesser Xing’an Range, NE China: implications from U-Pb and Re-Os geochronology and Sr-Nd-Hf isotopes of the Luming Mo and Xulaojiugou Pb-Zn deposits[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2014, 90: 88-100.
[48]	张琳琳, 刘翠, 周肃, 等. 小兴安岭霍吉河钼矿区含矿花岗岩类特征及成矿年龄[J]. 岩石学报, 2014, 30(11): 3419-3431.
[49]	徐学纯, 张行行, 郑常青, 等. 辽西杨家杖子侵入岩地球化学和年代学特征及其与成矿的关系[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(3): 804-819.
[50]	CHU S X, ZENG Q D, LIU J M. Re-Os and U-Pb geochronology of the Songbei porphyry-skarn Mo deposit, North China Craton: implications for the Early Jurassic tectonic setting in Eastern China[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2017, 181: 256-269.
[51]	ZENG Q D, CHU S X, LIU J M, et al. Mineralization, alteration, structure, and Re-Os age of the Lanjiagou porphyry Mo deposit, North China Craton[J]. International Geology Review, 2012, 54(10): 1145-1160.
[52]	鞠楠, 任云生, 王超, 等. 吉林敦化大石河钼矿床成因与辉钼矿Re-Os同位素测年[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2012, 31(1): 68-76.
[53]	LAMONT T N, LOADER M A, ROBERTS N M W, et al. Porphyry copper formation driven by water-fluxed crustal melting during flat-slab subduction[J]. Nature Geoscience, 2024, 17(12): 1306-1315.
[54]	高山, 刘勇胜. 大陆地壳深部结构与组成[C]// 郑永飞. 化学地球动力学. 北京: 科学出版社, 1999.
[55]	鄢明才, 迟清华. 中国东部大陆地壳与岩石的化学组成[M]. 北京: 科学出版社, 2005.

构造岩浆系统划分		岩石构造组合	构造环境
亚带	段	岩石构造组合	俯冲方向
XI-1-1-1 大兴安岭-小兴安岭侵入 (岩)弧(J-K)	XI-1-1-1-1 西大翁-大锅盔顶子	TTG_K1	(饶河-蛤蟆通οφ) ↓NW ↑SE (蒙古-鄂霍茨克οφ)
	XI-1-1-1-2 满洲里-小兴安岭-黑河	GG_J-K
	XI-1-1-1-3 牙克石	G_J-K
XI-1-1-2 张广才岭-燕辽侵入 (岩)弧(J-K)	XI-1-1-2-1 临江-抚松-绥芬河	TTG_J-K	(伊佐奈崎oφ) ↓NW
	XI-1-1-2-2乌兰浩特-林西-赤峰-承德-镶黄旗	GG_J-K
	XI-1-1-2-3西乌珠穆沁旗-多伦	G_J-K

构造岩浆系统划分		岩石构造组合	构造环境
亚带	段	岩石构造组合	俯冲方向
XI-1-1-1 大兴安岭-小兴安岭侵入 (岩)弧(J-K)	XI-1-1-1-1 西大翁-大锅盔顶子	TTG_K1	(饶河-蛤蟆通οφ) ↓NW ↑SE (蒙古-鄂霍茨克οφ)
	XI-1-1-1-2 满洲里-小兴安岭-黑河	GG_J-K
	XI-1-1-1-3 牙克石	G_J-K
XI-1-1-2 张广才岭-燕辽侵入 (岩)弧(J-K)	XI-1-1-2-1 临江-抚松-绥芬河	TTG_J-K	(伊佐奈崎oφ) ↓NW
	XI-1-1-2-2乌兰浩特-林西-赤峰-承德-镶黄旗	GG_J-K
	XI-1-1-2-3西乌珠穆沁旗-多伦	G_J-K

序号	矿床	矿种	成因类型	规模	测试方法	成矿年龄/Ma	参考文献
1	团结沟	Au	斑岩型	大型	锆石U-Pb	105±1	[22]
2	老柞山	Au	岩浆热液型	大型	石榴石U-Pb	107±2	[23]
3	排山楼	Au	变质型	大型	钾长石Ar-Ar	116±1	[24]
4	三道湾子	Au-Te	陆相火山岩型	大型	黄铁矿Rb-Sr 石英Rb-Sr	119±4	[25]
5	上马场	Au	陆相火山岩型	中型	锆石U-Pb	123±2	[26]
6	五龙	Au	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os 绢云母Ar-Ar	125±2	[27]
7	金厂沟梁	Au	岩浆热液型	大型		129~124	[28]
8	板庙子	Au	岩浆热液型	大型	锆石U-Pb	130±1	[20]
9	砂宝斯	Au	陆相火山岩型	大型	石英Ar-Ar	133±4	[21]
10	下营坊	Au	陆相火山岩型	大型	辉钼矿Re-Os	164±2	[29]
11	东坪	Au	岩浆热液型	大型	石榴石U-Pb	140±6	[30]
12	峪耳崖	Au	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os	169±1	[31]
13	牛心山	Au	斑岩型	大型	石英Ar-Ar	176	[32]
14	东安	Au	陆相火山岩型	大型	锆石U-Pb 石榴石U-Pb	183±1	[33-34]
15	二道甸子	Au	岩浆热液型	大型	锆石U-Pb	192±2	[35]
16	小西南岔	Au-Cu	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os 黑云母Ar-Ar	111±3	[36] [37]

序号	矿床	矿种	成因类型	规模	测试方法	成矿年龄/Ma	参考文献
1	团结沟	Au	斑岩型	大型	锆石U-Pb	105±1	[22]
2	老柞山	Au	岩浆热液型	大型	石榴石U-Pb	107±2	[23]
3	排山楼	Au	变质型	大型	钾长石Ar-Ar	116±1	[24]
4	三道湾子	Au-Te	陆相火山岩型	大型	黄铁矿Rb-Sr 石英Rb-Sr	119±4	[25]
5	上马场	Au	陆相火山岩型	中型	锆石U-Pb	123±2	[26]
6	五龙	Au	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os 绢云母Ar-Ar	125±2	[27]
7	金厂沟梁	Au	岩浆热液型	大型		129~124	[28]
8	板庙子	Au	岩浆热液型	大型	锆石U-Pb	130±1	[20]
9	砂宝斯	Au	陆相火山岩型	大型	石英Ar-Ar	133±4	[21]
10	下营坊	Au	陆相火山岩型	大型	辉钼矿Re-Os	164±2	[29]
11	东坪	Au	岩浆热液型	大型	石榴石U-Pb	140±6	[30]
12	峪耳崖	Au	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os	169±1	[31]
13	牛心山	Au	斑岩型	大型	石英Ar-Ar	176	[32]
14	东安	Au	陆相火山岩型	大型	锆石U-Pb 石榴石U-Pb	183±1	[33-34]
15	二道甸子	Au	岩浆热液型	大型	锆石U-Pb	192±2	[35]
16	小西南岔	Au-Cu	岩浆热液型	大型	辉钼矿Re-Os 黑云母Ar-Ar	111±3	[36] [37]

模型	地壳分层	w_B/10^-6						参考文献
模型	地壳分层	Cu	Au	Zn	Mo	Pb	Ag	参考文献
模型I	地壳	30	1.00	74	0.50	13.0	57	^[54]
	上地壳	18	0.74	50	0.60	17.0	55
	中地壳	27	0.85	72	0.45	13.0	55
	下地壳	45	1.50	93	0.50	9.6	60
	下地壳上部	32	1.30	81	0.45	10.0	56
	下地壳下部	73	2.00	120	0.60	8.8	69
模型II	地壳(1)	37	1.09	75	0.70	15.0	45	^[55]
	地壳(2)	40	1.33	81	0.67	17.0	51
	上地壳	32	1.24	70	0.78	18.0	55
	中地壳	32	0.66	69	0.60	15.0	48
	下地壳(1)	46	1.24	85	0.69	11.0	31
	下地壳(2)	54	1.92	103	0.59	17.0	47