變質(zhì)重結(jié)晶鋯石微量元素地球化學(xué)與U-Pb年代學(xué)：以遼寧紅透山銅鋅礦床賦礦片麻巖為例

錢燁 ，孫豐月，李碧樂(lè)，霍亮，張雅靜

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春，130061；2.西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安，710069)

長(zhǎng)在變質(zhì)巖中的鋯石通常用“變質(zhì)鋯石”來(lái)命名[1]。變質(zhì)鋯石形成的機(jī)制主要有如下4種：(1) 深熔作用過(guò)程中從熔體中結(jié)晶；(2) 變質(zhì)過(guò)程中從硅酸鹽礦物中分離產(chǎn)生的 Zr和 Si在固態(tài)下成核和結(jié)晶；(3) 從變質(zhì)流體中結(jié)晶；(4) 原巖鋯石重結(jié)晶。通過(guò)前3種方式所形成的鋯石為變質(zhì)過(guò)程中的新生鋯石、以第4種方式形成的鋯石為變質(zhì)作用對(duì)巖石中原有鋯石的不同程度改造。通過(guò)機(jī)制(2)和機(jī)制(4)形成的鋯石除局部具有隱約環(huán)帶外一般沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這與巖漿鋯石標(biāo)志性的震蕩環(huán)帶相比有明顯的差別。當(dāng)變質(zhì)重結(jié)晶不徹底時(shí)，鋯石晶體可能會(huì)有一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)(包括環(huán)帶)，重結(jié)晶徹底時(shí)，沒(méi)有環(huán)帶[1]。鋯石成因類型的確定是 U-Pb年齡解釋的關(guān)鍵，識(shí)別巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石常用的方法是鋯石w(Th)/w(U)和鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像。近年來(lái)很多研究者[1?6]開始嘗試用常規(guī)方法加上鋯石微區(qū)微量元素組成這一組合來(lái)識(shí)別鋯石的類型及變質(zhì)條件，研究表明變質(zhì)鋯石微量元素組成和巖漿鋯石微量元素組成有較大差別，甚至不同變質(zhì)條件下的微量元素組成也不盡相同，特別是敏感的稀土元素在判斷其寄主巖石的成因類型方面已初見成效[4,6]。鋯石微區(qū)的稀土元素分析、CL圖像特征和 w(Th)/w(U)這個(gè)組合能夠較好地限定鋯石的形成環(huán)境，為解釋鋯石年齡提供有效途徑，對(duì)變質(zhì)鋯石更是如此。目前利用鋯石微量元素組成主要用來(lái)識(shí)別榴輝巖相和麻粒巖相等高級(jí)變質(zhì)，關(guān)于廣泛低角閃巖相局部麻粒巖相(如遼寧清原紅透山地區(qū))變質(zhì)條件下鋯石微量元素組成特征的報(bào)道還較為少見。鋯石能在從巖漿到變質(zhì)甚至熱液事件的各種條件下生長(zhǎng)或重結(jié)晶的事實(shí)已成為學(xué)界共識(shí)，那么敏感的鋯石微量元素組成也應(yīng)該能記錄中低級(jí)變質(zhì)事件。本文作者試圖通過(guò)遼寧紅透山銅鋅礦賦礦片麻巖中變質(zhì)鋯石的CL圖像特征和w(Th)/w(U)識(shí)別出其變質(zhì)重結(jié)晶的成因，并在此基礎(chǔ)上嘗試對(duì)鋯石微量元素地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，通過(guò)元素組成來(lái)印證變質(zhì)重結(jié)晶的認(rèn)識(shí)；繼而對(duì)鋯石 U-Pb同位素年齡進(jìn)行合理的解釋，旨在限定礦床形成和變質(zhì)變形年代、揭示區(qū)域早期地殼的形成和演化。

圖1 紅透山銅鋅礦區(qū)域地質(zhì)圖[12]Fig.1 Regional geological map of Hongtoushan copper-zinc deposit[12]

1 地質(zhì)背景

遼寧省清原縣紅透山銅鋅礦床位于華北地臺(tái)東北部渾北花崗巖-綠巖地體內(nèi)(圖 1)，是我國(guó)境內(nèi)唯一產(chǎn)于太古代綠巖帶中的塊狀硫化物礦床[7]。清原地區(qū)太古代綠巖是國(guó)內(nèi)最早被界定的太古代綠巖帶，由奧長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖(TTG)和表殼巖系組成，一般稱為清原群，其最下部為一套麻粒巖-紫蘇花崗巖系，稱小萊河組，構(gòu)成綠巖帶的片麻巖結(jié)晶基底，表殼巖自下而上可以劃分為石棚子組、紅透山組和南天門組，各組地層呈不整合接觸關(guān)系，3組形成較完整的綠巖建造[8?9]。石棚子組的原巖為一套火山熔巖，南天門組的原巖則為一套沉積巖，底部有少量基性熔巖[8]。紅透山組巖石類型主要為黑云斜長(zhǎng)變粒巖夾斜長(zhǎng)角閃、磁鐵石英巖等，變質(zhì)程度以低角閃巖相為主。紅透山組由下至上可分成5個(gè)次一級(jí)單元：巨厚角閃片麻巖層、堇青?直閃片麻巖層、黑云片麻巖層、厚層角閃片麻巖夾少量黑云片麻巖層、黑云斜長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖薄層互層帶[10]。

紅透山銅鋅礦床產(chǎn)于紅透山組頂部的薄層互層帶中。清原綠巖帶經(jīng)歷了多期區(qū)域變質(zhì)變形、巖漿侵入及混合巖化作用，使構(gòu)造和礦體形態(tài)非常復(fù)雜?？傮w上，清原綠巖帶表現(xiàn)呈簡(jiǎn)單的近東西向近直立的構(gòu)造組構(gòu)，疊加與褶皺軸近于垂直的小型褶皺，使得礦體形態(tài)發(fā)生了較大的變形和位移[9,11?15]，晚期還有大量輝綠巖墻呈近南北向切割礦體(圖2)，其厚度為幾十厘米到幾米，時(shí)代約為500 Ma(孫豐月未發(fā)數(shù)據(jù))?；訋?nèi)巖石片理與巖性界限基本一致，均向南東傾斜，這種協(xié)調(diào)關(guān)系在塊狀硫化物礦層中也得到體現(xiàn)(圖2)，亦即層狀礦體的產(chǎn)出受薄層互層帶控制，與薄層互層帶的接觸關(guān)系主要為整合型接觸，局部發(fā)生順層剪切使礦體形態(tài)發(fā)生變化并穿切圍巖[7]。礦石類型除前述的致密塊狀以外，還見網(wǎng)脈狀?細(xì)脈浸染狀礦體與圍巖呈不整合接觸關(guān)系，張雅靜[7]認(rèn)為其代表了海底噴流的通道相。礦石礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦和黃銅礦。礦石結(jié)構(gòu)主要有斑狀結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)與交代溶蝕結(jié)構(gòu)等。由于礦床遭受了區(qū)域變質(zhì)和變形作用的多次疊加改造，礦石發(fā)生重結(jié)晶、塑性變形、局部重熔和再活化[12?14]，使得礦石組構(gòu)復(fù)雜多變。目前研究者[7,11,14]普遍認(rèn)同礦床的成因類型為與火山巖有關(guān)的熱水噴流塊狀硫化物礦床，后期受到變質(zhì)作用的改造。

圖2 紅透山礦床14號(hào)勘探線剖面圖[10]Fig.2 No.14 prospecting line profile map of Hongtoushan copper-zinc deposit[10]

圖3 賦礦黑云斜長(zhǎng)片麻巖顯微照片F(xiàn)ig.3 Micrographs from gneiss in Hongtoushan copper-zinc deposit

2 樣品描述

片麻巖鋯石微區(qū)微量元素測(cè)試和鋯石 U-Pb定年樣品采自紅透山銅鋅礦-827中段3502穿脈，樣品新鮮，其代表性巖石的巖相學(xué)特征表述如下(圖3)：巖石屬礦化黑云斜長(zhǎng)片麻巖，斜長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為40%～50%、黑云母體積分?jǐn)?shù)為 20%～30%、石英體積分?jǐn)?shù)為20%～25%，另外含有少量的磁鐵礦、白云母、榍石、磷灰石、鋯石等。斜長(zhǎng)石類型屬偏基性斜長(zhǎng)石，聚片雙晶帶較寬，鈣長(zhǎng)石 An體積分?jǐn)?shù)＞50%，呈它形粒狀，粒度在0.5～3 mm之間，弱絹云母化；石英呈它形粒狀，粒度為 1～2 mm，具波狀消光。局部石英以渾圓包裹體形式在長(zhǎng)石中分布，石英邊緣呈睫毛狀。黑云母半自形片狀，褐色-淺黃色，粒度為 0.3～1 mm，斷續(xù)定向分布，少量發(fā)生綠泥石化。白云母呈半自形片狀，粒度為0.1～0.3 mm，穿切黑云母。磁鐵礦它形粒狀，0.35 mm左右。磷灰石它形粒狀或短柱狀，粒度為 0.05～0.3 mm。鋯石為短柱狀，0.01 mm左右。

3 測(cè)試方法

鋯石的挑選在河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室利用標(biāo)準(zhǔn)重礦物分離技術(shù)分選完成。經(jīng)過(guò)雙目鏡下仔細(xì)挑選表面平整光潔且具不同長(zhǎng)寬比例、不同柱錐面特征、不同顏色的鋯石顆粒，再將這些鋯石粘在雙面膠上，用無(wú)色透明環(huán)氧樹脂固定，待環(huán)氧樹脂固化之后對(duì)其表面拋光至鋯石中心。在原位分析之前，通過(guò)雙目鏡和陰極發(fā)光(CL) 圖像詳細(xì)研究鋯石的晶體形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，以選擇同位素分析的最佳點(diǎn)。鋯石制靶、CL照相和鋯石U-Pb年齡測(cè)定和微量元素分析均在西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。本次測(cè)試采用的激光剝蝕束斑直徑為 32 μm；鋯石年齡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，元素含量采用NIST SRM610作為外標(biāo)，29Si作為內(nèi)標(biāo)元素(鋯石中SiO2含量為32.8%)[16]，分析方法詳見文獻(xiàn)[5]；普通鉛校正采用 Anderson推薦的方法[17]；樣品的同位素比值及元素含量計(jì)算采用ICPMSDATECAL程序[18?19]，年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用 Isoplot/EX 3.0[20]。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石CL特征

鋯石CL圖像是一種觀察鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的有效方法，特別在鋯石核幔邊結(jié)構(gòu)識(shí)別上表現(xiàn)突出。而鋯石的組構(gòu)特征又是分析點(diǎn)選擇和 U-Pb年齡解釋的重要依據(jù)。紅透山銅鋅礦賦礦圍巖的CL圖像具有明顯的核-幔-邊結(jié)構(gòu)(圖4)，核部鋯石在CL圖像中顯示為明亮的白色(圖 4(b)和(d))，大部分鋯石具有晶面外形，可見鋒銳的晶棱，振蕩環(huán)帶因明亮的白色顯得不是特別清晰，表現(xiàn)出巖漿鋯石經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)作用趨于均一化的特征。幔部鋯石圍繞核部生長(zhǎng)，形態(tài)上依然以長(zhǎng)柱狀為主。幔部鋯石具有面狀分帶的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)代表了微量元素的不均勻分布的特征[1]。接近核部鋯石的部分，可見到模糊和退化的環(huán)帶(圖4)，和巖漿鋯石震蕩環(huán)帶形成鮮明對(duì)比，幾乎所有的鋯石晶體都有不整合侵入的重結(jié)晶及重結(jié)晶前鋒，不整合侵入的重結(jié)晶是用來(lái)描述不同程度“切割”原巖鋯石的那一部分重結(jié)晶鋯石，重結(jié)晶前鋒則指哪些具有靠近原巖鋯石并且模糊環(huán)帶的那一部分重結(jié)晶鋯石[1]，如圖4所示，重結(jié)晶前鋒是中低級(jí)變質(zhì)條件下的重結(jié)晶不徹底的表現(xiàn)。遠(yuǎn)離中心的幔部鋯石具有黑色不分帶的CL圖像，這種特征與Hoskin等[1]和Chen等[2]描述的變質(zhì)重結(jié)晶鋯石特征一致，反映了鋯石遭受不同程度的固相變質(zhì)重結(jié)晶作用。從具模糊環(huán)帶重結(jié)晶前鋒到遠(yuǎn)離中心的黑色不分帶部分，暗示變質(zhì)重結(jié)晶從邊部開始逐漸向中心滲透，也表明變質(zhì)重結(jié)晶的程度逐漸下降；從保留原巖信息(元素組成信息、同位素信息等)角度來(lái)講，重結(jié)晶前鋒包含有原巖信息，遠(yuǎn)離中心的黑色不分帶部分丟失原巖信息較多，甚至完全丟失，亦即變質(zhì)重結(jié)晶部分年齡信息可能包含或完全丟失原巖信息。部分鋯石邊部為非常狹小但明亮的CL圖像特點(diǎn)(圖 4(b)和(d))，可能是后期熱事件所致，或是變質(zhì)后期退變質(zhì)作用影響形成，因其寬度小于最小光斑直徑，無(wú)法獲得有效的同位素信息，本次沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試。

圖4 鋯石的CL像和相應(yīng)CL圖像揭露的鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像Fig.4 Cathodoluminescence (CL) images and corresponding schematic diagrams of CL-revealed internal structures for zircon crystals from gneiss in Hongtousan copper-zinc deposit

4.2 鋯石微量元素地球化學(xué)

表1和表2列出了紅透山銅鋅礦賦礦圍巖鋯石顆粒的微量元素LA-ICP-MS分析結(jié)果，不同部位的鋯石區(qū)域具有其特征的微量元素組成。

由表1和2可知：鋯石幔部區(qū)域Th，U含量和w(Th)/w(U)分別為 30.2～114.0，211.4～2092.4和0.014～0.284，平均 w(Th)/w(U)為 0121 μg/g，這種低的釷鈾比值一般認(rèn)為是變質(zhì)鋯石的特征，這和鋯石 CL

圖像所觀察的結(jié)果相一致。與之相對(duì)，鋯石核部的Th和U含量分別為59.5～413.8和171.4～595.8 μg/g，相對(duì)幔部鋯石來(lái)講的U含量顯著降低，Th含量相對(duì)變化不大，因此 w(Th)/w(U)總體升高，在 0.318～0.831之間變動(dòng)，平均比值為0.559，這種較高的w(Th)/w(U)和 CL的震蕩環(huán)帶被大部分研究者認(rèn)定為巖漿鋯石特征。

表1 紅透山銅鋅礦賦礦片麻巖鋯石普通鉛校正后的LA-ICP-MS同位素?cái)?shù)據(jù)Table 1 204Pb-corrected U–Pb LA-ICP-MS isotope data for recrystallized and protolith zircon of zircon from gneiss in Hongtoushan Copper-zinc deposit

表2 紅透山銅鋅礦賦礦片麻巖鋯石LA-ICP-MS微量元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 2 LA-ICP-MS trace element analyses of recrystallized and protolith zircon from gneiss in Hongtoushan Copper-zinc deposit 10?6

核部鋯石的稀土總量較高，為 1 969.6～5 372.9 μg/g，平均值為3 150.4 μg/g，而幔部鋯石的稀土總量較低，在965.2～2 540.5之間變化，平均值為1 478.2。w(Yb)/w(La)通常用來(lái)判斷稀土配分的陡峭程度，從表2可知幔部鋯石的平均w(Yb)/w(La)為46 541，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核部鋯石的1 705，說(shuō)明盡管幔部鋯石稀土總量低但稀土配分更為陡峭。從稀土配分模式來(lái)看，雖然兩類鋯石的稀土總量存在較大的差別，但他們的稀土配分模式相似度較高(圖5)，均為輕稀土虧損重稀土強(qiáng)烈富集的左傾型，這與 Hosikin所得稀土配分模式較為一致(圖5)。核部鋯石的14個(gè)稀土元素平均含量均比幔部鋯石的高，其中La的平均含量高出7.6倍，最低的Lu也達(dá)到1.58倍，即鋯石從核部到幔部虧損更多的輕稀土，而重稀土相對(duì)虧損較小。在眾多的嚴(yán)重虧損的輕稀土元素中Ce的虧損程度最小(1.69倍)，體現(xiàn)出Ce元素的特殊性，Eu元素的虧損程度次之(3.45倍)。

除此之外，所有測(cè)點(diǎn)都具有Ce正異常和Eu的負(fù)異常特征。相對(duì)核部鋯石Ce正異常(2.4～150.8)而言幔部鋯石的正異常(4.3～198 179.7)更為突出，剔除異常高值198 179.7，其平均值依然高達(dá)12 059，高出核部鋯石平均值46.2近260倍。幔部鋯石和核部鋯石Eu異常值分別為0.002～0.02和0.001～0.003，平均Eu異常值分別為0.011和0.001 5，可見Eu元素異常程度不及Ce元素。稀土總量越高，Ce和Eu異常越不明顯。

圖5 鋯石稀土配分模式Fig.5 Rare earth elements pattern of zircons

4.3 鋯石U-Pb年代學(xué)

鋯石年齡測(cè)試點(diǎn)一共28個(gè)，剔除分析信號(hào)較差的4個(gè)點(diǎn)。鋯石U-Pb測(cè)定的數(shù)據(jù)見表1，根據(jù)這些數(shù)據(jù)所做的U-Pb諧和年齡如圖6所示。從圖6可以看出：大部分鋯石的年齡集中在2 550 Ma諧和線附近。諧和線以下的測(cè)點(diǎn)其年齡關(guān)系為t207/206＞t207/235＞t206/238，表明鋯石年齡的不一致性是由于不同程度的放射性成因的鉛擴(kuò)散丟失造成；位于諧和線之上的測(cè)點(diǎn)有N19-19，N19-22和 N19-25，其年齡關(guān)系為 t207/206＜t207/235＜t206/238，暗示不一致性是由于鉛過(guò)剩造成的。24個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)的上交點(diǎn)年齡為2 552 Ma，t207/206加權(quán)平均年齡為2 556.2±9.8 Ma，兩者在誤差范圍內(nèi)一致。核部鋯石t207/206在2 550～2 586 Ma之間，幔部鋯石t207/206年齡在2 572～2 520 Ma之間變化。

圖6 紅透山銅鋅礦賦礦片麻巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb諧和年齡曲線Fig.6 Zircon U-Pb concordia curve for gneiss from Hongtoushan copper-zinc deposit

5 討論

5.1 鋯石微量元素

實(shí)驗(yàn)和結(jié)晶學(xué)研究表明，鋯石對(duì)Hf，Y，P和HREE有較強(qiáng)的親和力，對(duì)LREE卻正好相反，鋯石的稀土配分模式一般具有正 Ce異常，這些性質(zhì)很大程度上由鋯石的晶體結(jié)構(gòu)所控制。從輕稀土到重稀土原子半徑逐漸減小，Zr4+離子半徑為0.084 nm，與重稀土離子半徑非常接近，所以鋯石在結(jié)晶生長(zhǎng)的過(guò)程中能容納更多的重稀土，而輕稀土因離子半徑過(guò)大不能被鋯石接納而逐出鋯石晶格，所以鋯石的稀土配分模式一般都是左傾型，只是傾斜程度不相一致。

在鋯石不容納的眾多輕稀土元素中，Ce比較特殊，因?yàn)镃e是變價(jià)元素，有Ce3+和Ce4+，Ce4+的離子半徑為0.097 μm，接近Lu，而與重稀土性質(zhì)接近，所以Ce元素常常出現(xiàn)正異常[3]。

鋯石出現(xiàn)Eu負(fù)異常歸功于2個(gè)方面：一是鋯石和長(zhǎng)石同時(shí)生長(zhǎng)。因?yàn)殚L(zhǎng)石富含Eu，若鋯石和長(zhǎng)石同時(shí)結(jié)晶，長(zhǎng)石會(huì)帶走大量的Eu，導(dǎo)致鋯石出現(xiàn)Eu異常；另外一個(gè)原因就是體系本身缺乏Eu[21]。對(duì)比核部鋯石的稀土和全巖 Eu異常(圖 5)，可以發(fā)現(xiàn)全巖 Eu含量更低，但全巖并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的負(fù) Eu異常，可能早期結(jié)晶的核部鋯石不僅優(yōu)先選擇了更多的Eu，并且是與長(zhǎng)石共生的。幔部鋯石和全巖的Eu含量相當(dāng)，較之核部鋯石的 Eu含量要低一些，也具有明顯的負(fù)Eu異常。幔部鋯石的這種特性可能是繼承了核部巖漿鋯石的特點(diǎn)，變質(zhì)重結(jié)晶鋯石在固態(tài)下通過(guò)晶格調(diào)整來(lái)完成，因其不與長(zhǎng)石同時(shí)生長(zhǎng)，故 Eu異常基本沒(méi)有太大變化，相比巖漿鋯石 Eu異常稍有提高，可能是在晶格調(diào)整的過(guò)程中少量的Eu被逐出晶格所致。

核部巖漿鋯石其生長(zhǎng)在開放的巖漿體系之中，在自然狀態(tài)之下，其稀土配分模式顯示陡峭型。研究表明[1,2,22]正Ce異常、負(fù)Eu異常和陡峭稀土配分模式以及高w(Lu)/w(Gd)都是典型的巖漿鋯石特征。幔部鋯石與核部鋯石稀土配分模式的主要差別體現(xiàn)在輕稀土上，大部分輕稀土都有較大量上減少。輕稀土的減少主要的受制因素是重結(jié)晶的過(guò)程中因離子半徑過(guò)大而被調(diào)整出鋯石晶格。Chen等[2]研究也發(fā)現(xiàn)重結(jié)晶鋯石盡管在不同程度上會(huì)丟失一些微量元素，但其還是受到原巖鋯石的影響而顯示出相似的配分模式。也就是說(shuō)重結(jié)晶鋯石在某種程度上保持了原巖鋯石的地化信息以及結(jié)構(gòu)等，當(dāng)然更深入的研究有待借助更為穩(wěn)定的Hf同位素分析。

5.2 鋯石U-Pb年齡

王松山等[23]應(yīng)用 w(40Ar)/w(39Ar)定年技術(shù)測(cè)得渾南地區(qū)小萊河鐵礦區(qū)榆樹底組地層的斜長(zhǎng)角閃巖中角閃石的 K-Ar年齡為(2 982±35) Ma，2個(gè) w(40Ar)/w(39Ar)坪年齡為(2 986±10) Ma 和(2 989±2) Ma，這組年齡數(shù)據(jù)的可靠程度取決2 990 Ma以來(lái)K-Ar體系是否保持封閉，如果年齡可靠，這種年齡代表了渾南高級(jí)區(qū)的基底形成年齡，研究表明以高角閃巖相為主的渾南地體和以低角閃巖相為主的渾北地體之間存在較大差異，如物質(zhì)來(lái)源、形成背景和形成時(shí)代都不盡相同[9]，用這組年齡來(lái)代表渾北基底形成年齡可能存在一定問(wèn)題。毛德寶等[9]測(cè)得清原綠巖帶中斜長(zhǎng)角閃巖全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡是(2 844±48) Ma，斜長(zhǎng)角閃巖的Rb-Sr同位素年齡為(2 624±48) Ma，兩者在數(shù)據(jù)上相差較大，但提供了清原綠巖帶形成于新太古代的有效信息。

鋯石在年齡測(cè)試方面的優(yōu)越性已得到了一致的認(rèn)可，它的地質(zhì)事件時(shí)間屬性更好。本次測(cè)試核部鋯石CL圖像、w(Th)/w(U)比值和微量元素特征均表明其巖漿鋯石的屬性特征，因此協(xié)和年齡圖的上交點(diǎn)(2 550±7.6) Ma應(yīng)該代表的是巖漿鋯石的結(jié)晶年齡，即清原地區(qū)的表殼巖形成于新太古代晚期。這個(gè)時(shí)間與萬(wàn)渝生等[24]所測(cè)渾北小萊河片麻狀 TTG花崗巖內(nèi)殘余鋯石的年齡(2 556±18) Ma一致，該內(nèi)核鋯石被認(rèn)為是中酸性火山巖。

毛德寶等[9]利用顆粒鋯石U-Pb測(cè)試技術(shù)，分別得出了渾南地區(qū)小萊河花崗閃長(zhǎng)巖和渾北地區(qū)清原花崗巖-綠巖帶中的樹基溝花崗質(zhì)雜巖體的年齡，其值為(2 509±5) Ma和(2 520±16) Ma；Peuct等[25]利用 U-Pb測(cè)得樹基溝組英云閃長(zhǎng)巖年齡為(2 511±1) Ma，這組年齡在誤差范圍內(nèi)一致，其測(cè)試方法對(duì)太古代巖體也較為可靠，其應(yīng)該代表了礦區(qū)范圍附近廣泛存在的這一期侵入巖的年齡，這一結(jié)論也得到了萬(wàn)渝生等[24]的認(rèn)可。同位素年齡反映在新太古代末期該地區(qū)發(fā)生過(guò)大規(guī)模的構(gòu)造巖漿熱事件。伴隨花崗質(zhì)巖石侵入活動(dòng)的是廣泛的變質(zhì)作用。

本次測(cè)得幔部鋯石具有明顯的重結(jié)晶成因，在重結(jié)晶的過(guò)程中鋯石的 U-Pb體系得到調(diào)整，但調(diào)整的過(guò)程中并沒(méi)完全丟失原巖鋯石體系的同位素組成，也就是其年齡數(shù)據(jù)為含原巖鋯石年齡信息的“混合”年齡，雖然這些混合年齡地質(zhì)意義有限，因?yàn)樗麄兒芸赡苁窃谏L(zhǎng)的混合的邊界上，但是Hoskin等[1]的研究表明，從這些為數(shù)眾多的混合年齡中是可以發(fā)現(xiàn)有意義的數(shù)據(jù)的，就是那些年齡較小的數(shù)據(jù)，他們可能代表了其完全調(diào)整后的 U-Pb體系、包含了變質(zhì)事件的真實(shí)年齡信息。測(cè)試所得結(jié)果中，有5個(gè)幔部鋯石年齡在2 520～2 529 Ma之間，也就是說(shuō)從2 520 Ma開始，華北地臺(tái)北部的表殼巖遭受廣泛的變質(zhì)變形作用，與之相伴的是花崗質(zhì)巖石的侵入活動(dòng)，這與毛德寶等[9]、萬(wàn)渝生等[24]和 Peuct[25]等研究所獲得的結(jié)果相一致，這一過(guò)程可能持續(xù)到2 480 Ma[24]。

5.3 礦床形成背景

最新的研究[7]表明遼寧紅透山銅鋅礦床為諾蘭達(dá)型塊狀硫化物礦床，它的形成背景大致如下：在2 550 Ma海底火山噴發(fā)，形成了一套富含賤金屬的基性-中性-酸性的鈣堿性火山巖組合，覆蓋在洋底玄武巖之上。富含 Ca2+，Na+和 Cl?的海水在補(bǔ)給處向下滲透，淋濾出下部火山巖石中的金屬元素，并在火山噴發(fā)的間歇期，在巖漿熱源驅(qū)動(dòng)力的作用下向滲透性差的部位運(yùn)移，并沿著深滲透性的斷裂構(gòu)造噴出地表，熱的含礦流體與周圍冷的海水混合，在噴流口附近形成塊狀硫化物礦床；約2 520 Ma受地幔柱活動(dòng)的影響，發(fā)生了廣泛的變質(zhì)作用，以及花崗質(zhì)巖石的侵入活動(dòng)，使塊狀硫化物礦體一起遭受低角閃巖相的變質(zhì)及變形作用，形成今天復(fù)雜的礦床空間形態(tài)。

6 結(jié)論

(1) 遼寧紅透山銅鋅礦床賦礦片麻巖的鋯石 CL圖像特征具有明顯的核幔邊結(jié)構(gòu)，核部鋯石具有明顯的震蕩環(huán)帶，為巖漿鋯石；核幔交匯部分可見模糊的退化環(huán)帶，顯示出變質(zhì)重結(jié)晶的成因。

(2) 研究區(qū)片麻巖鋯石的核部巖漿鋯石和幔部重結(jié)晶鋯石在微量元素組成方面具備雙重屬性，其一是兩者的差異性，表現(xiàn)為在重結(jié)晶過(guò)程中，虧損大量輕稀土元素，而相對(duì)富集重稀土元素，使得重結(jié)晶部分稀土配分模式更為陡峭，Ce異常更加突出；其二是幔部重結(jié)晶鋯石微量元素組成對(duì)核部巖漿鋯石的繼承性，即變質(zhì)重結(jié)晶鋯石的微量元素組成很大程度上受控于核部的巖漿鋯石。

(3) 研究區(qū)變質(zhì)鋯石其核部巖漿鋯石U-Pb年齡代表了片麻巖的原巖的結(jié)晶年齡，即紅透山地區(qū)的結(jié)晶基底約在(2550±7.6) Ma前形成；幔部重結(jié)晶鋯石年齡信息雖然混有巖漿鋯石的混入，但依然可以從年輕的年齡中得到有意義的年齡信息，紅透山地區(qū)在2 520 Ma左右反生了廣泛的變質(zhì)事件。

(4) 紅透山銅鋅礦床形成的年代約為2 552 Ma，成礦以后，約2 520 Ma發(fā)生大規(guī)模的變形變質(zhì)作用，造就了復(fù)雜的礦體輪廓。

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