粵北大寶山鉬鎢多金屬礦床年代學(xué)研究及其意義

杜國民，梅玉萍*，蔡 紅，羅俊華

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205）

大寶山鉬鎢多金屬礦床位于南嶺成礦帶中段，是我國著名的大型礦床之一。前人①[1-13]對礦床的成礦地質(zhì)背景、礦床特征、成巖成礦時代和礦床成因等作了不同程度的研究。其中關(guān)于大寶山的成巖成礦時代及礦床成因問題，長期以來爭論不休。概括起來有以下兩種觀點:一種觀點根據(jù)礦區(qū)花崗閃長斑巖年齡大致分布在155～97 Ma之間和次英安斑巖的年齡為196?～168 Ma，認(rèn)為該礦床是與燕山期巖漿活動有關(guān)的中-高溫?zé)嵋航淮V床或斑巖礦床；另一種觀點根據(jù)該礦床產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境、礦體產(chǎn)狀、原生礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦床金屬分帶的特征以及蝕變英安巖的鋯石U-Pb年齡為441 Ma證據(jù)，認(rèn)為大寶山礦床為泥盆紀(jì)海相火山巖熱液沉積成因。由于前人早期在年齡測定方法和使用儀器以及樣品的代表性等方面都存在一定的問題，致使對同一測定對象采用相同或不同的方法所獲得的年齡差異性很大，這些因素直接制約了對該礦床的成因的深入的研究。近期王磊等[14-15]對采自大寶山礦區(qū)和船肚鉆孔中花崗閃長斑巖體中鋯石、以及鎢鉬礦體礦石中的輝鉬礦，分別用LA-ICP-MS和Re-Os等時線法進行了精確測定，獲得大寶山花崗閃長斑巖體176±2 Ma，船肚鉆孔中花崗閃長斑巖體年齡為175±2 Ma，礦體的Re-Os年齡為165 Ma。據(jù)此表明，大寶山鎢鉬多金屬礦床的成巖成礦發(fā)生在燕山早期。本文擬在前人研究工作的基礎(chǔ)上，重點對大寶山礦床中的金屬硫化物和與硫化物共生的脈石礦物石英，用Rb-Sr等時線定年方法進行了較系統(tǒng)研究，所獲得成果為進一步精確厘定大寶山鎢鉬多金屬礦床的成礦時代及成礦期次的劃分以及進一步深入研究礦床成因提供可靠的年代學(xué)證據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

大寶山多金屬礦床位于南嶺成礦帶中段，大地構(gòu)造位置處于南嶺東西構(gòu)造帶南側(cè)，NNE向斷裂與近E-W向大東山-貴東構(gòu)造巖漿帶的復(fù)合部位（圖1）。據(jù)王磊等[14]資料，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，主要有近E-W向船肚-大東山斷裂（F1），NE-SN向九曲嶺斷裂（F2a、F2b）和徐屋斷裂（F3）及 NNW 向的大寶山斷裂（F4）和丘壩斷裂（F5）。

圖1 大寶山多金屬礦區(qū)地質(zhì)略圖[14]Fig.1 Sketch geological map of Dabao mountain polymetallic ore deposit

%礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有寒武系淺變質(zhì)砂頁巖及板巖，中下泥盆統(tǒng)桂頭群砂礫巖及砂頁巖，中泥盆統(tǒng)東崗組灰?guī)r，上泥盆統(tǒng)天子嶺組灰?guī)r和下侏羅統(tǒng)蘭塘群砂頁巖。礦區(qū)出露的巖漿巖主要為次英安斑巖和花崗閃長斑巖。前者巖體沿NNW向的弧形構(gòu)造帶的斷裂面及NE向斷裂構(gòu)造帶侵入呈墻狀，全4 km。由北向南由九曲嶺、大寶山和徐屋三個巖體組成。中部大寶山巖體呈NNW向展布，南北兩端的徐屋和九曲嶺巖體呈NE向展布。花崗閃長斑巖體沿E-W向斷裂侵入，其中大寶山花崗閃長斑巖侵入于次英安斑巖及侏羅系地層中，與成礦有關(guān)的巖體為大寶山次英安斑巖、大寶山花崗閃長斑巖和船肚花崗閃長斑巖。據(jù)前人研究表明①[2,10]，礦區(qū)兩期巖漿的侵入伴隨發(fā)生了兩次成礦作用，與次英安斑巖有成因聯(lián)系的黃銅礦、黃鐵礦體、鉛鋅礦體及菱鐵礦體分別分布在大寶山次英安斑巖墻東側(cè)中泥盆統(tǒng)東崗嶺組中，礦體呈層狀、似層狀和脈狀分布。與花崗閃長斑巖有關(guān)的斑巖型、矽卡巖型鉬鎢礦體分布在大寶山和船肚花崗閃長斑巖體的內(nèi)外接觸帶（如圖1）。礦床圍巖蝕變強烈，其主要蝕變類型為角巖化和矽卡巖化、長石化和黑云母化絹云母化等。

2 成礦作用年代學(xué)研究

2.1 樣品地質(zhì)特征及采集

銅鉛鋅礦床位于大寶山鉬鎢多金屬礦床的南段，礦體產(chǎn)于次英安斑巖墻下盤與侏羅系接觸帶的斷裂破碎帶中，礦床由東西礦帶組成。西礦帶產(chǎn)于次英安斑巖底部，呈脈狀產(chǎn)出，規(guī)模較小。東礦帶產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)東崗嶺下亞組變質(zhì)凝灰?guī)r中，由大小不等的33個礦體組成，其中I號礦體規(guī)模最大。礦床的主要金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦等，非金屬礦物有石英、絹云母、鉀長石、黑云母、透閃石、石榴石等；原生礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要有膠狀、半自形粒狀、他形粒狀、熔蝕交代結(jié)構(gòu)和致密塊狀、條帶狀、層紋狀、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。

大寶山斑巖型鎢鉬礦床主要產(chǎn)于船肚花崗閃長斑巖體南緣與天子嶺灰?guī)r接觸交代的石榴石矽卡巖帶中，多呈透鏡體產(chǎn)出。其產(chǎn)狀與斑巖體基本一致，在平面上可劃分為南、東、北三個礦帶。目前已發(fā)現(xiàn)9個工業(yè)礦體，其中以①、②、③號礦體為主礦體。東礦帶①號礦體為本區(qū)已知規(guī)模最大的礦帶，賦存于花崗閃長斑巖體的東側(cè)；北礦帶②號礦體賦存于花崗閃長斑巖體以北的接觸帶上，在平面上呈一弧形分布；南礦帶③號礦體賦存于花崗閃長斑巖南部接觸帶上，呈NWW至近E-W向分布。礦石礦物組合比較簡單，主要金屬礦物有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦，黑鎢礦次之，非金屬礦物主要有石英、絹云母、伊利石等；礦石的結(jié)構(gòu)主要有他形晶粒結(jié)構(gòu)、熔蝕交代結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要以網(wǎng)脈狀和浸染狀為主。

圖2 大寶山礦區(qū)不同類型礦石采樣點照片F(xiàn)ig.2 Sampling photos of different types of ore in Dabao mountain deposit

大寶山礦床銅鐵鋅礦石采自南采場760臺階47線層紋狀黃鐵礦石，其野外采樣點照片如圖2a；黃鐵礦-石英脈礦石采自南采場47線，其野外采樣點照片如圖2b；大寶山斑巖型鉬鎢礦床的輝鉬礦石英脈采自大寶山礦區(qū)830臺階53線，其野外采樣點照片如圖2c。

2.2 分析方法及實驗流程

石英礦物和黃鐵礦Rb-Sr等時線年齡測定方法分別采用李華芹等[16]和杜國民等[17]所報導(dǎo)的方法，Rb-Sr含量及同位素比值采用同位素稀釋法測定和計算比值。Rb-Sr同位素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心同位素實驗室的TRITON II上完成。用國際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NBS987監(jiān)控儀器工作狀態(tài)，用NBS607和Rb-Sr年齡國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW04411）監(jiān)控分析流程，全部操作均在凈化實驗室內(nèi)完成，與樣品同時測定的Rb-Sr全流程空白為0.3ng，當(dāng)樣品中Rb、Sr含量低于10-6量級水平，均做了空白校正。

2.3 測定結(jié)果

大寶山層紋狀黃鐵礦中黃鐵礦、黃鐵礦石英脈礦石中石英礦物和輝鉬礦石英脈中石英礦物Rb-Sr等時線年齡測定結(jié)果列于表1和作圖3（a,b,c）。

表1 大寶山礦區(qū)不同類型礦石中黃鐵礦及石英礦物Rb-Sr同位素測定結(jié)果Table 1 Rb-Sr isotope measuring results of pyrite and quartz minerals in different types of ore at Dabao mountain deposit

3 討論

關(guān)于大寶山鉬鎢多金屬礦床的成礦時代及期次的劃分，不同的研究者的認(rèn)識存在著分歧。上世紀(jì)60年代和90年代一些研究者根據(jù)對兩類巖體礦石礦物的K-Ar、Rb-Sr年齡間接地推斷大寶山鉬鎢多金屬礦床存在兩期成巖成礦作用。認(rèn)為次英安斑巖的侵入以及伴隨的銅鉛鋅礦化作用發(fā)生在195～168 Ma，即第一期成巖成礦作用發(fā)生在燕山早期；以花崗閃長斑巖侵入所伴隨的鎢鉬礦化作用發(fā)生在155～136 Ma，即第二期成巖成礦作用發(fā)生在燕山中晚期。另一些研究者根據(jù)蝕變英安質(zhì)火山巖中鋯石U-Pb表面年齡為440 Ma，認(rèn)為礦床為加里東晚期泥盆紀(jì)火山噴流沉積成因，其時代與賦礦地層時代一致，即成礦時代應(yīng)歸屬為泥盆紀(jì)。

近年來，毛景文等[13]和王磊等[15]分別對層狀銅礦體和輝鉬礦-石英脈礦體以及矽卡巖型礦體礦石中的輝鉬礦Re-Os模式年齡的加權(quán)平均值為164±1 Ma。本研究對采自大寶山鉬鎢多金屬礦床760臺階47線層紋狀黃鐵礦石中，黃鐵礦、黃鐵礦-石英脈礦石中石英和輝鉬礦石英脈礦石中的石英礦物，分別用Rb-Sr等時線法進行了精確測定，獲得銅鉛鋅礦化階段礦石中黃鐵礦年齡為168Ma±5 Ma（95%可信度）。穿切黃鐵礦體的石英脈年齡為162±4 Ma（95%可信度），而輝鉬礦石英脈礦石中石英礦物Rb-Sr等時線年齡為164±3 Ma（95%可信度）。年齡測定結(jié)果與野外所觀察到礦體之間與多期石英脈穿切礦體之間的關(guān)系的地質(zhì)證據(jù)一致（圖4）。從830臺階53線采樣點的野外照片可以看出，層紋狀黃鐵礦體被輝鉬礦石英脈所穿切，而輝鉬礦石英脈又被黃鐵礦石英脈所穿切，即大寶山鉬鎢多金屬礦床成礦域在162～168 Ma之間，該成果與前人[13,15]所獲得的層狀銅鋅礦石和脈狀輝鉬礦-石英脈中的輝鉬礦Re-Os模式年齡為（164±1 Ma）的結(jié)果完全一致。進一步證明本研究年齡測定結(jié)果精確可靠，年代學(xué)證據(jù)表明大寶山層紋狀銅鋅礦體與矽卡巖型鉬鎢礦體是同期不同階段的產(chǎn)物。

綜上所述，根據(jù)前人采自大寶山礦區(qū)鉆孔和地表的次英安斑巖和花崗閃長斑巖體鋯石U-Pb年齡（175 Ma）[14]，以及金屬硫化物黃鐵礦、輝鉬礦和共生脈石礦物石英的年齡證據(jù)，揭示大寶山礦區(qū)次英安斑巖和花崗閃長斑巖均形成于燕山早期。二者是同期不同階段巖漿侵入活動的產(chǎn)物；鑒于銅鉛鋅和鉬鎢礦床在形成時間和空間上與次英安斑巖和花崗閃長斑巖具有明顯的耦合關(guān)系，據(jù)此表明銅鉛鋅礦床和鎢鉬礦床均形成于燕山早期（162～168 Ma）；其成礦作用主要與燕山早期巖漿活動有關(guān)。

圖3 大寶山礦區(qū)不同類型礦石中礦物Rb-Sr等時線圖Fig.3 Minerals Rb-Sr isochron plots of different types of ore at Dabao mountain deposit

圖4 大寶山830臺階53線多期石英脈穿切關(guān)系野外照片F(xiàn)ig.4 The photo of quartz veins wear and cut relationship at the 53 line,830 step,Baoshan mountain

4 結(jié)論

（1）本研究所獲得大寶山鉬鎢多金屬礦床層紋狀黃鐵礦石中黃鐵礦、輝鉬礦-石英脈和黃鐵礦-石英脈礦石中石英的Rb-Sr年齡為168～162 Ma，表明大寶山層狀銅鉛鋅礦體與矽卡巖型鉬鎢礦體屬同期不同階段的礦化產(chǎn)物。

（2）大寶山礦區(qū)的成巖成礦時代均為燕山早期。銅鉛鋅礦床和鉬鎢礦床在形成時間和空間上與次英安斑巖和花崗閃長斑巖具有明顯的耦合關(guān)系，其成礦作用主要與區(qū)內(nèi)燕山早期巖漿活動有關(guān)。

注釋:

① 湯吉方,劉家齊,傅太安,等.粵北大寶山及其外圍地區(qū)多金屬礦床成礦條件、構(gòu)造控巖控礦規(guī)律及隱伏礦床預(yù)測.宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,1992.

[1]劉孝善,周順之.廣東大寶山中泥盆世火山巖與層狀菱鐵礦、多金屬礦床成礦機制分析[J].南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1985,21(2):348-360.

[2]劉姤群,楊世義,張秀蘭,等.粵北大寶山多金屬礦床成因的初步探討[J].地質(zhì)學(xué)報,1985,59(1):47-60.

[3]羅年華.廣東大寶山多金屬礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因探討[J].桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報,1985,5(2):183-195.

[4]莊明正.大寶山多金屬礦床成礦條件及礦床成因探討[J].地質(zhì)與勘探,1986,22(5):27-31.

[5]葛朝華,韓發(fā).大寶山鐵多金屬礦床的海相火山熱液沉積成因特征[J].礦床地質(zhì),1986,5(1):1-12.

[6]葛朝華,韓發(fā).廣東大寶山礦床噴氣-沉積成因地質(zhì)地球化學(xué)特征[M].北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社,1987,1-111.

[7]黃書俊,曾永超,賈國相,等.論廣東大寶山多金屬礦床的成因[J].地球化學(xué),1987,16(1):27-35.

[8]蔡錦輝,劉家齊.粵北大寶山多金屬礦床礦物包裹體特征研究及應(yīng)用[J].礦物巖石,1993a,13(1):33-40.

[9]蔡錦輝,劉家齊.粵北大寶山多金屬礦區(qū)巖漿巖的成巖時代[J].廣東地質(zhì),1993b,8(2):45-52.

[10]李華芹，劉家齊，魏林.熱液礦床流體包裹體研究及其地質(zhì)應(yīng)用[M].北京:地質(zhì)出版社,1993.

[11]裴太昌,鐘樹榮,劉勝,等.粵北大寶山-雪山嶂地區(qū)成礦系列及成礦模式[J].地質(zhì)找礦論叢,1994,9(3):48-58.

[12]宋世明,胡凱,蔣少涌,等.粵北大寶山多金屬礦床成礦流體的He-Ar-Pb-S同位素示蹤 [J].地質(zhì)找礦論叢,2007,22(2):87-99.

[13]毛景文,謝桂青,李曉峰,等.華南地區(qū)中生代大規(guī)模成礦作用與巖石圈多階段伸展 [J].地學(xué)前緣,2004,11(1):45-55.

[14]王磊,胡明安,楊振,等.粵北大寶山礦區(qū)花崗閃長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義[J].地球科學(xué),2010,5(2):175-185.

[15]王磊.粵北大寶山鉬多金屬礦床成礦模式與找礦前景研究[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué),2010.

[16]李華芹,謝才富,常海亮,等.新疆北部有色貴金屬礦床成礦作用年代學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.

[17]杜國民,蔡紅,梅玉萍.硫化物礦床中閃鋅礦Rb-Sr等時線定年方法研究——以湘西新晃打狗洞鉛鋅礦床為例.華南地質(zhì)與礦產(chǎn)[J],2012,28(2):175-180.