安徽廬樅盆地泥河鐵礦床年代學(xué)研究及其意義*

范裕 劉一男 周濤發(fā) 張樂駿,2 袁峰 王文財(cái)

1.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

長(zhǎng)江中下游地區(qū)是中國(guó)東部一個(gè)重要的多金屬成礦帶,從西向東依次分布有鄂東南、九瑞、安慶-貴池、廬樅、銅陵、寧蕪和寧鎮(zhèn)七個(gè)大型礦集區(qū)，產(chǎn)出各類鐵、銅、金礦床約200余處(Pan and Dong，1999；Maoetal., 2006；周濤發(fā)等，2008a，2012)。長(zhǎng)期以來，眾多研究者對(duì)該區(qū)的成巖成礦作用進(jìn)行了廣泛而深入的研究工作，積累了豐富的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，取得了許多重要認(rèn)識(shí)(常印佛等，1991；翟裕生等，1992；唐永成等，1998；周濤發(fā)等，2008a, b，2010a, b，2012；蔣少涌等，2010；宋傳中等，2010；Xieetal.，2011; Maoetal., 2011)。近年來，許多學(xué)者陸續(xù)報(bào)道了該成礦帶內(nèi)不同礦集區(qū)最新的成巖成礦時(shí)代研究成果(謝桂青等，2009；袁順達(dá)等，2010；侯可軍和袁順達(dá)，2010；周濤發(fā)等，2010a；范裕等，2010)，為深入認(rèn)識(shí)長(zhǎng)江中下游成礦帶成巖成礦作用提供了豐富的資料。

廬樅盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶下?lián)P子斷陷帶內(nèi)，地處揚(yáng)子板塊北緣，西臨郯廬斷裂帶，是長(zhǎng)江中下游成礦帶中最重要的中生代火山巖盆地和礦集區(qū)之一(常印佛等，1991；翟裕生等，1992；唐永成等，1998；范裕等，2008；周濤發(fā)等，2007，2008b，2010a，2011；董樹文等，2010)。盆地內(nèi)廣泛發(fā)育橄欖安粗質(zhì)火山-侵入巖，并產(chǎn)出一系列鐵、銅、鉛、鋅、鈾等多金屬礦床，同時(shí)還大量發(fā)育以明礬石、硬石膏為代表的非金屬礦床。近幾年，很多學(xué)者在廬樅地區(qū)開展了系統(tǒng)的研究工作，已在廬樅盆地巖漿巖的時(shí)空格架，地球化學(xué)特征及其源區(qū)、演化、深部過程以及盆地內(nèi)典型礦床的研究等方面取得了重要的進(jìn)展(周濤發(fā)等， 2007, 2008b, 2010a，2011；劉珺等，2007；袁峰等，2008；范裕等，2008，2012；Yuanetal., 2008；段超等，2009；覃永軍等，2010)。與上述研究成果相比，廬樅盆地內(nèi)玢巖型鐵礦床的成礦時(shí)代研究則明顯滯后，一些新發(fā)現(xiàn)礦床精確的成礦年代數(shù)據(jù)仍十分匱乏，制約了人們對(duì)廬樅盆地及區(qū)域成礦時(shí)空格架、動(dòng)力學(xué)背景和成礦規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)，因此盆地內(nèi)玢巖鐵礦的成礦年代學(xué)研究亟待開展。本文以廬樅盆地內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的泥河鐵礦床為研究對(duì)象，在深入細(xì)致的野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，應(yīng)用金云母40Ar-39Ar和侵入巖鋯石LA ICP-MS定年方法，對(duì)泥河鐵礦床成巖成礦時(shí)代進(jìn)行了精確測(cè)定，建立了礦床成巖成礦時(shí)空格架，并與廬樅盆地已有成巖時(shí)代進(jìn)行對(duì)比，完善盆地內(nèi)成巖成礦時(shí)空格架，并初步探討廬樅盆地內(nèi)玢巖型鐵礦床形成的地球動(dòng)力學(xué)背景。

1 廬樅盆地地質(zhì)概況

廬樅盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶中部，屬于繼承式的中生代陸相盆地(任啟江等，1991)。區(qū)內(nèi)出露沉積地層主要為中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)陸相碎屑沉積巖，與上覆的火山巖地層不整合接觸。盆地中火山巖出露面積約800km2，火山巖巖性為橄欖安粗巖系組合，由老至新劃分為龍門院旋回、磚橋旋回、雙廟旋回和浮山旋回，各組之間均為噴發(fā)不整合接觸，并且在空間上大致呈同心環(huán)狀分布(圖1)。各旋回的火山活動(dòng)均由爆發(fā)相開始，此后溢流相逐漸增多，最后以火山沉積相結(jié)束， 噴發(fā)方式由裂隙-中心式向典型的中心式噴發(fā)演化。 其中前 2 個(gè)旋回以安粗巖和玄武安粗巖為主，雙廟旋回以粗玄巖和玄武安粗巖為主，浮山旋回以粗面巖為主。侵入巖屬于火山噴發(fā)后期(間隙期)的巖漿噴發(fā)-侵入的產(chǎn)物。廬樅盆地內(nèi)部有34個(gè)侵入巖巖體分布(周濤發(fā)等，2007, 2010；范裕等，2008)，這些巖體按巖性主要分為三種：一種為閃長(zhǎng)(玢)巖和二長(zhǎng)巖體，主要分布在盆地的北部，出露面積較大巖體有巴家灘巖體，龍橋巖體和羅嶺巖體等；第二種為正長(zhǎng)巖和花崗巖體，出露面積較大巖體有土地山巖體和鳳凰山巖體等；第三種為A型花崗巖，出露面積較大的巖體有城山巖體，花山巖體和黃梅尖巖體等。廬樅盆地內(nèi)主要礦床包括羅河、龍橋和泥河等大型鐵礦床、岳山中型鉛鋅銀礦床、井邊石門庵、天頭山和拔茅山等小型銅金礦床以及礬山等大型明礬石礦床，此外還有馬口、楊橋、吳橋和3440、34等鐵-銅-金-鈾多金屬礦床(點(diǎn))(圖1)，廬樅盆地目前探明的鐵礦石總資源量約8億噸。

圖1 廬樅盆地地質(zhì)略圖(據(jù)周濤發(fā)等，2010)Fig.1 Geological sketch map of Lu-Zong volcanic basin(after Zhou et al., 2010)

2 礦床地質(zhì)特征

安徽省地質(zhì)調(diào)查院于2007年勘探發(fā)現(xiàn)了泥河礦床，目前探明儲(chǔ)量為大型鐵硫礦床，伴生中型硬石膏礦床(吳明安等，2011；趙文廣等，2011)。泥河礦床位于廬樅火山巖盆地的西部邊緣，北東向基底隆起帶上，北東向的羅河-缺口斷裂通過礦區(qū)的西北部，南西距羅河鐵礦床3km，北東距龍橋鐵礦床13km(圖1)。

礦區(qū)主要為第四系所覆蓋，零星出露有下白堊統(tǒng)雙廟組，鉆孔深部見有下白堊統(tǒng)磚橋組，主要為一套橄欖安粗巖系，巖性主要有火山熔巖、火山碎屑巖和沉火山碎屑巖(圖2)。礦區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，主要為單斜產(chǎn)出，斷裂構(gòu)造發(fā)育，絕大部分?jǐn)嗔讯及l(fā)育在鐵礦體之上的火山巖中，為成礦前斷裂；目前尚未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較大、破壞鐵礦體形態(tài)的成礦后斷裂(趙文廣等，2011)。

圖2 泥河鐵礦床Ⅰ縱地質(zhì)剖面圖(據(jù)趙文廣等，2011，修改)Fig.2 Geological and section map of Nihe deposit(modified after Zhao et al.，2011)

礦區(qū)侵入巖主要為輝石閃長(zhǎng)玢巖和脈巖，輝石閃長(zhǎng)玢巖呈穹窿狀產(chǎn)出。輝石閃長(zhǎng)玢巖為礦床主要成礦母巖及賦礦圍巖，脈巖主要有正長(zhǎng)斑巖、安山玢巖、細(xì)晶正長(zhǎng)巖和輝綠玢巖等，脈巖為成礦期后形成，穿切火山巖地層和礦體(圖 2)，其應(yīng)為礦床形成后的產(chǎn)物。磚橋組下段產(chǎn)出粗安斑巖，為磚橋旋回火山活動(dòng)晚期的產(chǎn)物，穿切磚橋組火山巖。粗安斑巖位于礦體上部，受到礦床成礦熱液的改造，發(fā)生較為強(qiáng)烈的蝕變作用，推測(cè)其為礦床形成前的產(chǎn)物。

礦床是由磁鐵礦體、硫鐵礦體、硬石膏礦體組成的多礦種共生隱伏礦床(趙文廣等，2011)。在走向上，礦床西南部以磁鐵礦為主，中部以硬石膏為主，北東部以硫鐵礦為主；在垂向上，上部為硬石膏、硫鐵礦，下部為磁鐵礦。磁鐵礦體總體呈厚大的透鏡狀或似層狀，產(chǎn)于輝石閃長(zhǎng)玢巖穹窿上部，總體形態(tài)受輝石閃長(zhǎng)玢巖穹隆控制。硫鐵礦體呈兩種形態(tài)產(chǎn)出，一是產(chǎn)于輝石閃長(zhǎng)玢巖體內(nèi)，與磁鐵礦鐵礦體共生；二是產(chǎn)于磚橋組下段火山巖中，這類硫鐵礦體主要呈似層狀分布于淺色蝕變帶內(nèi)。硬石膏礦體獨(dú)立產(chǎn)出，分布在礦床中部(圖2)。

礦區(qū)內(nèi)近礦圍巖蝕變礦化強(qiáng)烈，自上而下可分為上部的淺色蝕變帶和下部的深色蝕變帶。在蝕變帶之上，發(fā)育最晚期發(fā)育白色硬石膏-重晶石-方鉛礦脈，與鐵硫礦化無直接關(guān)系。上部淺色蝕變帶主要發(fā)育在磚橋組火山巖地層內(nèi)，自上而下可分為三個(gè)蝕變亞帶，即高嶺土蝕變亞帶、硬石膏-黃鐵礦-石英蝕變亞帶和硬石膏蝕變亞帶，各蝕變亞帶間呈過渡漸變關(guān)系。下部深色蝕變帶發(fā)育在-700～-1000m，其原巖為輝石閃長(zhǎng)玢巖，蝕變礦化作用形成輝石、硬石膏、石榴子石、磷灰石、金云母、磁鐵礦和黃鐵礦等礦物，這些礦物以特殊的硬石膏-石榴子石、硬石膏-(磷灰石)-輝石-磁鐵礦和硬石膏-磁鐵礦-黃鐵礦等礦物組合產(chǎn)出，磁鐵礦富集地段即形成鐵礦體。礦石主要結(jié)構(gòu)構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造等。在深色蝕變帶上部常發(fā)育強(qiáng)烈的疊加蝕變和退蝕變。早期形成的硅酸鹽礦物(如輝石、石榴子石)輝石通常被綠泥石、碳酸鹽等交代，而保留輝石晶形假象，磁鐵礦局部被赤鐵礦和菱鐵礦交代。疊加蝕變和退蝕變作用形成赤鐵礦、菱鐵礦、綠泥石、綠簾石、方解石、白云石、高嶺石和石英等礦物，巖石往往保留早先形成硬石膏-輝石-磁鐵礦巖的殘余結(jié)構(gòu)。

3 侵入巖鋯石LA-ICP-MS 定年

3.1 樣品地質(zhì)特征

本次工作選取泥河鐵礦床中礦床主要成礦母巖輝石閃長(zhǎng)玢巖、成礦期前的粗安斑巖以及成礦期后穿切火山巖地層代表性脈巖-正長(zhǎng)斑巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS 定年，樣品地質(zhì)特征簡(jiǎn)述如下：

輝石閃長(zhǎng)玢巖(ZK 0504-1132)：呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)為主，深部為斑狀-不等粒狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶為斜長(zhǎng)石、輝石(次透輝石-普通輝石)，偶見角閃石。斜長(zhǎng)石斑晶呈自形和半自形板條狀，粒徑約1.0～2.0mm，少量斜長(zhǎng)石斑晶局部帶鈉長(zhǎng)石環(huán)邊，粒徑可達(dá)3.0～5.0mm。輝石斑晶為短柱狀，粒徑為1.0～3.0mm為主。斑晶含量約占20%～40%?；|(zhì)由細(xì)小的斜長(zhǎng)石和輝石組成。副礦物有榍石、磷灰石、磁鐵礦。巖石內(nèi)暗色礦物主要為輝石，含量為5%～30%不等(圖3a, b)。

圖3 泥河鐵礦床中巖漿巖鋯石定年樣品的手標(biāo)本及顯微照片(正交偏光)(a、b)-輝石閃長(zhǎng)玢巖；(c、d)-正長(zhǎng)斑巖；(e、f)-粗安斑巖.Pl-斜長(zhǎng)石;Kf-鉀長(zhǎng)石Fig.3 Photomicrographs of diorite magmatic rock samples for isotopic dating(cross-polarized light)(a, b)-pyroxene diorite porphyrite；(c, d)-syenite porphyry；(e, f)-trachyandensite.Pl-plagioclase; Kf-potash feldspar

正長(zhǎng)斑巖(NH-7)：淺肉紅色，紫紅色，深灰色，高嶺石化后呈淡綠色，碳酸鹽化后呈紅褐色。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、不等粒斑狀結(jié)構(gòu)和疏斑結(jié)構(gòu)。斑晶約占總量的7%～30%，其中正長(zhǎng)石占3%～25%，斜長(zhǎng)石占1%～7%，黑云母占1%～3%，普通輝石占1%～2%。正長(zhǎng)石呈窄板狀，局部可見卡氏雙晶。斜長(zhǎng)石呈板柱狀，部分具環(huán)帶。黑云母呈半自形片狀，輝石多已蝕變呈假象。長(zhǎng)石粒徑為0.2～3mm，常為0.8～2mm，黑云母最大粒徑達(dá)1.2mm，磷灰石一般為0.2～0.5mm，產(chǎn)于基質(zhì)中。巖石基質(zhì)部分由正長(zhǎng)石(60%～84%)、斜長(zhǎng)石(3%～10%)、黑云母(1%～10%)、輝石(0%～6%)，磁鐵礦(2%～10%)等組成，呈細(xì)粒結(jié)構(gòu)，其中長(zhǎng)石粒徑為0.14～0.6 mm(圖3c, d)。

粗安斑巖(NH-4)：紫灰至深灰色，蝕變后呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具交織結(jié)構(gòu)。斑晶占5%～25%，其中斜長(zhǎng)石占4%～15%，輝石占1%～8%，鉀長(zhǎng)石占1%～5%，黑云母占1%～2%。斜長(zhǎng)石斑晶呈半自形板狀，具聚片雙晶及環(huán)帶構(gòu)造，有時(shí)發(fā)育鉀長(zhǎng)石鑲邊。正長(zhǎng)石呈板狀，具卡式雙晶，已泥化。輝石多已碳酸鹽化，黑云母則較新鮮?；|(zhì)具粗交織結(jié)構(gòu)，成分以斜長(zhǎng)石為主，并含少量鉀長(zhǎng)石、黑云母、輝石和磁鐵礦及磷灰石等(圖3e, f)。

3.2 測(cè)試方法

用于鋯石LA ICP-MS年代學(xué)測(cè)試的樣品首先經(jīng)過破碎，經(jīng)浮選和電磁選等方法挑選出單顆粒鋯石，然后在雙目鏡下挑純，選樣工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。手工挑出晶形完好、透明度和色澤度好的鋯石，粘于環(huán)氧樹脂表面，經(jīng)拋光后進(jìn)行透射光和反射光照相(圖4)，據(jù)此選擇晶體特征良好的鋯石陰極發(fā)光(CL)分析，最后根據(jù)陰極發(fā)光照射結(jié)果選擇典型的巖漿鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS測(cè)年分析。

圖4 泥河鐵礦床中巖漿巖鋯石CL圖像Fig.4 Zircon CL diagrams of zircons from magmatic rocks in the Nihe iron deposits

鋯石LA-ICPMS測(cè)年分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用Agilient公司的Agilient 7500a ICPMS和MicroLas公司的GeoLas200M(193 nm)激光器進(jìn)行測(cè)定。激光剝蝕以氦氣作為剝蝕物質(zhì)的載氣，頻率為10Hz，激光能量為90mJ，每個(gè)分析點(diǎn)的氣體背景采集時(shí)間為30s，信號(hào)采集時(shí)間為40s。LA-ICP-MS激光剝蝕采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，數(shù)據(jù)分析前用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST610進(jìn)行儀器的最佳化，使儀器達(dá)到最大的靈敏度、最小的氧化物產(chǎn)率(ThO+/Th+<2%)和最低的背景值。ICP-MS數(shù)據(jù)采集選用一個(gè)質(zhì)量峰采集一點(diǎn)的跳峰方式，每測(cè)定5個(gè)樣品點(diǎn)，測(cè)定一個(gè)鋯石91500和一個(gè)NIST610。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(ver 4.0)程序進(jìn)行，普通鉛校正采用Andersen的方法(Andersen，2002)，年齡計(jì)算以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值分餾校正；元素濃度計(jì)算采用NIST610作外標(biāo)，Si作內(nèi)標(biāo)。普通鉛校正采用Blacketal.(2004)和Harrisetal.(2004)的方法，鋯石諧和圖用Isoplot程序(ver 3.0)獲得(Ludwig，2001)。具體測(cè)試流程及數(shù)據(jù)采集分析參見參考文獻(xiàn)Yuanetal.(2008)。

3.3 定年結(jié)果

泥河鐵礦床中輝石閃長(zhǎng)玢巖，粗安斑巖和正長(zhǎng)斑巖的LA ICP-MS法測(cè)年數(shù)據(jù)見表1，諧和圖見圖5。三個(gè)巖漿巖樣品的鋯石均為無色透明或淺黃色，結(jié)晶較好，呈典型的長(zhǎng)柱狀晶形。鋯石中的Th/U比值可以指示鋯石的成因(表1)。巖漿鋯石的Th/U比值一般大于0.1，而變質(zhì)鋯石的Th/U比值一般小于0.1(Belousovaetal.，2002)。輝石閃長(zhǎng)玢巖鋯石中Th/U比值變化范圍在0.70～2.54之間，均大于0.1，屬于典型的巖漿成因鋯石。由鋯石的陰極發(fā)光圖像可以看出(圖4)，所有的鋯石均具有清晰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和典型的巖漿震蕩環(huán)帶，不具有核-幔結(jié)構(gòu)，無后期變質(zhì)殼，表明這些鋯石是巖漿形成后一次結(jié)晶形成的，應(yīng)代表的是巖漿冷卻結(jié)晶的時(shí)代。測(cè)試結(jié)果表明輝石閃長(zhǎng)玢巖樣品(ZK 0504-1132)、正長(zhǎng)斑巖樣品(NH-7)和粗安斑巖樣品(NH-4)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為132.4±1.5Ma、129.4±2.0Ma和134.3±1.2Ma。

4 金云母40Ar-39Ar定年

4.1 樣品地質(zhì)特征和分析方法

在泥河鐵礦床中采取與磁鐵礦共生的金云母(樣品號(hào)NH-01)進(jìn)行40Ar-39Ar定年。金云母單偏光呈褐黃色，一組完全解理，平行消光，粒徑約0.2～0.6 mm(圖6)。

將樣品經(jīng)粉碎過篩，對(duì)碎樣樣品進(jìn)行水漂、磁選和重液分離等步驟，分選出60～80目大小的金云母樣品，最后在雙目鏡下手工挑選其中與磁鐵礦共生的金云母200mg，樣品純度達(dá)到99.9%以上后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。選純的金云母用超聲波清洗。超聲清洗過程中要注意清洗液的選擇和嚴(yán)格控制時(shí)間。一般先用經(jīng)過兩次亞沸蒸餾凈化的純凈水清洗3次，每次3min，在此過程中礦物表面和解理縫中在天然狀態(tài)下和碎樣過程中吸附的粉末和雜質(zhì)被清除。然后在丙酮中清洗兩次，每次3min，在此過程中，礦物表面吸附的油污等有機(jī)物質(zhì)被清除。

圖5 泥河鐵礦床中巖漿巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和圖Fig.5 Zircon U-Pb diagrams of zircons from magmatic rocks in the Nihe iron deposits

表1泥河鐵礦床中巖漿巖LA ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果

Table 1 LA ICP-MS U-Pb analytic results of zircon from magmatic rock in the Nihe deposit

測(cè)點(diǎn)號(hào)UTh(×10-6)Th/U207Pb/206Pb206Pb/238U208Pb/232Th206Pb/238U207Pb/235U208Pb/232Th測(cè)值1σ測(cè)值1σ測(cè)值1σ年齡1σ年齡1σ年齡1σ泥河輝石閃長(zhǎng)玢巖(ZK0504?1132)?01211711691 810 05040 03280 02030 01140 00630 01951291213761272?02272016571 640 05120 02630 02030 01010 00650 01861291251611322?032483520 700 04790 05790 02130 01500 00690 03901362961371395?04163411391 430 05070 03120 02060 01150 00640 01891312229721302?051441650 870 05010 09120 02060 02290 00680 048313132022121367?067848000 980 05030 03800 02070 01270 00640 02531322211881293?078106651 220 04930 04400 02070 01340 00630 026213221601031283?085245051 040 04340 05280 02050 01400 00630 03011322-1451311274?094615250 880 04780 04810 02080 01360 00640 02901332901141294?10194618081 080 04980 02510 02110 00940 00640 01871351187581292?117267370 990 05090 07320 02040 01970 00690 038013032371691395?1215918771 810 04670 03910 02110 01190 00660 0215135232941333?138565971 430 04840 04910 02140 01320 00760 024713621181161534?145645930 950 05490 05710 02160 01950 00750 040213734071281506 泥河粗安斑巖(NH?4)?018926041 480 04940 02610 02050 01080 00660 03361311166611334?02239410022 390 05460 02260 02090 00880 00690 02801321395511394?03182511831 540 04910 02110 02090 01270 00670 02981332154491344?04318112522 540 04940 01840 02100 01180 00660 02871342165431334?05188513471 400 04840 01620 02100 01200 00680 02951342118381374?06255016691 530 04990 01540 02110 01220 00670 02721342192361364?07188111921 580 04890 01750 02110 01170 00670 02941342142411364?08379219731 920 04680 01380 02120 01210 00650 0263135237331323?09285018761 520 04910 01400 02130 01170 00680 02711362155331384?10199611981 670 04830 01820 02130 00920 00680 02851361113431364?11305618531 650 04810 01530 02140 01160 00670 02721362103361364?12952749061 940 04880 00970 02150 01320 00640 02541372136231293 泥河正長(zhǎng)斑巖(NH?7)?018026781 180 05630 05020 02010 02190 00620 049712734641111246?022272840 800 04980 03570 02000 01350 00620 04701272186831256?032813110 900 06690 04180 02050 01500 00750 04931282835871507?04226311122 030 05180 01870 02030 01240 00670 02911292275431364?052862511 140 07920 03450 02130 01570 00820 044513121176681667?06136510921 250 04940 02020 02060 01340 00660 03081312167471334?072532161 170 06260 04430 02100 01500 00720 04491312696941457?083604400 820 06800 06570 02120 02680 00850 049713248701361729?092412720 890 05050 03820 02090 01350 00660 04481332218881336?103824750 800 05070 05050 02120 02290 00700 056913532291171408

圖6 泥河鐵礦床中金云母(NH-01)與磁鐵礦共生顯微鏡照片(a)-正交偏光;(b)-反射光.Phl-金云母;Mt-磁鐵礦;Py-黃鐵礦;Anh-硬石膏Fig.6 The mineral paragenesis between phlolgopite and magnetite in the Nihe deposit(a)-cross-polarized light; (b)-reflected light.Phl-phlogopite; Mt-magnetite; Py-pyrite; Anh-anhydrite

圖7 廬樅盆地泥河鐵礦床中金云母40Ar-39Ar坪年齡和等時(shí)線年齡圖Fig.7 The 40Ar-39Ar spectrum and isochronal age diagram of phlolgopite in the Nihe deposit from Lu-Zong basin

清洗后的樣品被封進(jìn)石英瓶中送核反應(yīng)接受中子照射，照射工作是在中國(guó)原子能科學(xué)研究院的“游泳池堆”中進(jìn)行的。使用H8孔道，中子流密度約為6.0×1012n·cm-2S-1。照射總時(shí)間為3000min，積分中子通量為1.13×1018n·cm-2。樣品的階段升溫加熱使用電子轟擊爐，每一個(gè)階段加熱30min，凈化30min。質(zhì)譜分析是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所Ar-Ar年代學(xué)同位素實(shí)驗(yàn)室MM-1200B質(zhì)譜計(jì)上進(jìn)行的，每個(gè)峰值均采集8組數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)在回歸到時(shí)間零點(diǎn)值后再進(jìn)行質(zhì)量歧視校正、大氣氬校正、空白校正和干擾元素同位素校正。系統(tǒng)空白水平：m/e=40、39、37、36分別小于6×10-15mol、4×10-16mol、8×10-17mol和2×10-17mol。中子照射過程中所產(chǎn)生的干擾同位素校正系數(shù)通過分析照射過的K2SO4和CaF2來獲得，其值為：(36Ar/37Aro)Ca=0.0002389，(40Ar/39Ar)K=0.004782，(39Ar/37Aro)Ca=0.000806。37Ar經(jīng)過放射性衰變校正；40K衰變常數(shù)λ=5.543×10-10y-1(Steiger and Jager，1977)。用ISOPLOT程序計(jì)算坪年齡和等時(shí)線年齡(Ludwig，2003)，坪年齡誤差以2σ給出。中子照射、樣品處理和儀器測(cè)試均用國(guó)內(nèi)標(biāo)樣黑云母(ZBH-25標(biāo)準(zhǔn)年齡為132.7Ma，K含量為7.6%)(王松山等, 1983)做監(jiān)控。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)流程見有關(guān)文章(陳文等, 2006)。

實(shí)驗(yàn)所用的儀器為英國(guó)GV InstrumentsC5400ArC質(zhì)譜計(jì), 激光器為國(guó)內(nèi)組裝的二氧化碳激光器COHERENT-50W。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程見文獻(xiàn)(Qiu and Jiang, 2007; Qiu and Wijbrans, 2008)。實(shí)驗(yàn)獲得的Ar-Ar定年數(shù)據(jù)采用ArArCALC ver2.40軟件處理。

4.2 定年結(jié)果

泥河鐵礦床金云母(NH-01)的階段加熱40Ar-39Ar年齡的數(shù)據(jù)見表2，階段升溫年齡圖譜及坪年齡見圖7，所有構(gòu)成坪年齡的數(shù)據(jù)點(diǎn)均進(jìn)行了相應(yīng)的40Ar/36Ar-39Ar/36Ar等時(shí)線圖擬合。坪年齡計(jì)算據(jù)Dalrympleetal.(1971)提出的標(biāo)準(zhǔn)(存在不少于三個(gè)加熱階段且釋放39Ar達(dá)50%以上)加以計(jì)算。

泥河鐵礦床磁鐵礦礦石中的金云母低溫釋放階段(700～850℃)以及最后一個(gè)高溫階段(1400℃)視年齡變化較大，變化范圍為42.0±25～136.7±2.5Ma，39Ar僅占總析出量3.1%，可能由于礦物晶格缺陷或礦物邊部少量的氬丟失所造成(邱華寧等，1997)。11個(gè)高溫釋放階段(850～1300℃)形成了131.2±0.9Ma (2σ)年齡坪(39Ar占總析出量96.9%)(圖7)，等時(shí)線年齡為130.9±2.6Ma(圖7)，初始值40Ar/36Ar為290±65，MSWD=3.9，等時(shí)線年齡與坪年齡在誤差范圍內(nèi)完全一致，樣品初始值誤差相對(duì)較大，絕對(duì)值略低于尼爾值(295.5± 5)，但兩者在誤差范圍內(nèi)基本一致，表明本文所測(cè)的數(shù)據(jù)是可靠的。因此，NH-01金云母所給出的131.2±0.9Ma的坪年齡具有地質(zhì)意義，可以代表了金云母形成的冷卻年齡。

5 討論

5.1 泥河鐵礦床的成礦時(shí)代

表2廬樅盆地泥河鐵礦床中金云母40Ar-39Ar年齡測(cè)定結(jié)果

Table 240Ar-39Ar data for phlogopite in the Nihe deposits from Lu-Zong basin

加熱階段加熱溫度(℃)40Ar39Ar()m36Ar39Ar()m37Ar39Ar()m38Ar39Ar()m40Ar(%)40Ar?39Ar39Ar(×10-14mol)39Ar(Cum )(%)視年齡(Ma)(±1s)泥河鐵礦床中與磁鐵礦共生的金云母樣號(hào)：NH?01測(cè)試參數(shù)：W=30 71mgJ=0 009057170047 54020 15220 41870 065 472 60240 040 0742 0±25280033 27530 08581 2240 038624 078 01760 130 3126 5±6 8385014 07120 01820 0730 018961 758 68940 41136 7±2 5490010 2630 00550 02880 015584 28 64121 223 13135 9±1 559509 53360 00360 02420 015388 818 46692 77 86133 3±1 469908 82730 00150 01420 014694 818 36964 1215 08131 8±1 3710408 70060 00120 01140 014695 858 33926 8227 02131 4±1 3810808 81820 00190 01130 014793 738 26526 5838 54130 2±1 3911208 99460 00240 0110 014892 178 29076 9350 67130 6±1 31011609 08390 00270 01870 014991 288 29198 2465 1130 6±1 31112008 96890 00240 040 014992 28 269810 3583 22130 3±1 31212508 75560 00160 030 014794 728 29378 7198 46130 7±1 31313008 83610 00120 0570 015195 838 46810 7599 77133 3±1 714140012．17140．01630．11830．018960．497．36320．13100116．5±8．8

前人對(duì)泥河鐵礦床礦石中硬石膏的流體包裹體系統(tǒng)研究表明，磁鐵礦主成礦期的成礦溫度范圍約為460～400℃(范裕等，2012)，金云母的40Ar-39Ar封閉溫度約400～480℃(Dodson, 1973; Giletti and Tullis, 1977)，礦物的40Ar-39Ar年齡記錄著成礦末期的同位素封閉時(shí)間(Selbyetal.，2002)。這些均表明本文所獲得的金云母的冷卻年齡近似等于(金云母)的結(jié)晶年齡。如前所述，磁鐵礦與金云母密切共生，為同一礦化蝕變階段的產(chǎn)物。因此，金云母40Ar-39Ar表面年齡可以近似地代表金云母和磁鐵礦的形成年齡。本文所測(cè)泥河鐵礦床磁鐵礦礦石中的金云母的坪年齡分別為130.9±2.6Ma，代表了泥河鐵礦床成礦作用發(fā)生的時(shí)間；與上述礦床形成密切相關(guān)的輝石閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代為132.4±1.5Ma，與成礦時(shí)代十分接近，說明成巖成礦作用幾乎同時(shí)發(fā)生，與地質(zhì)事實(shí)相吻合。因此，泥河鐵礦床的成礦時(shí)代應(yīng)為131Ma左右。

根據(jù)火山巖地質(zhì)特征，粗安斑巖是磚橋旋回火山巖漿活動(dòng)的晚期的產(chǎn)物，形成于成礦作用之前，本次工作得到粗安斑巖的成巖年齡為134.3±1.2Ma，與廬樅盆地磚橋組火山巖的時(shí)代134.1±1.6Ma(周濤發(fā)等, 2008b)接近。泥河鐵礦床正長(zhǎng)斑巖為成礦期后形成的脈巖，穿切火山巖地層和礦體(圖 2)，其年齡為129.4±2.0Ma，小于礦床成礦年齡和成礦輝石閃長(zhǎng)玢巖的年齡，與地質(zhì)關(guān)系吻合。綜合以上證據(jù)，本次年代學(xué)測(cè)年工作得到的巖體年齡數(shù)據(jù)精度和可信度高。結(jié)合廬樅盆地火山巖成巖時(shí)代(周濤發(fā)等, 2008b)，通過上述泥河鐵礦床年代學(xué)研究和礦床地質(zhì)特征研究，建立了泥河鐵礦床成巖成礦時(shí)空格架，如圖8所示。

圖9 廬樅盆地主要礦床空間分布關(guān)系圖Fig.9 Distribution map of main deposits in Lu-Zong basin

5.2 廬樅盆地成巖成礦時(shí)空關(guān)系

前人已經(jīng)對(duì)廬樅盆地內(nèi)不同類型礦床開展了相關(guān)成巖成礦年代學(xué)研究，龍橋鐵礦床和馬鞭山鐵礦床中金云母40Ar-39Ar法測(cè)年研究表明其成礦時(shí)代為130.5±1.1Ma 和130.5±0.9Ma(Zhouetal.，2011)。覃永軍等(2010)通過鋯石LA-ICP MS U-Pb 定年方法測(cè)年，確定礦田內(nèi)輝石粗安玢巖的形成年齡約為133Ma成巖時(shí)代為133.3±0.6Ma，推測(cè)推測(cè)礦田的成礦時(shí)間為133～131Ma。大嶺礦床中含礦閃長(zhǎng)玢巖成巖時(shí)代為132.0±1.9Ma，推測(cè)大齡礦床的的成礦時(shí)代約為132Ma(張樂駿等，2011)；馬口礦床鐵礦床的成礦時(shí)代為127.3±0.8Ma，賦礦巖體的形成時(shí)代為129.4±1.4Ma(周濤發(fā)等，2012)。張樂駿等(2010)通過井邊銅礦床中的安山斑巖次火山巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年和主成礦階段石英中流體包裹體40Ar-39Ar同位素定年，獲得了安山斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為133.2±1.7Ma，石英流體包裹體40Ar-39Ar等時(shí)線年齡為133.3±8.3Ma，確定井邊銅礦床的成礦時(shí)代約為133Ma。與鈾、金礦化關(guān)系密切的黃梅尖石英A型花崗巖的LA-ICP MS U-Pb 定年結(jié)果為125.4±1.7Ma(范裕等，2008)，推測(cè)廬樅盆地內(nèi)鈾礦床的成礦時(shí)代與之相似。上述定年結(jié)果表明，廬樅盆地鐵礦床的形成時(shí)代均為130Ma左右，鐵成礦作用集中發(fā)生在第二次火山噴發(fā)旋回(磚橋旋回)活動(dòng)的末期。此外，磚橋旋回早期發(fā)生少量的銅礦化，雙廟旋回發(fā)育少量與正長(zhǎng)巖有關(guān)鐵礦化，浮山旋回發(fā)育與A型花崗巖有關(guān)的金鈾礦化。結(jié)合前人對(duì)廬樅盆地內(nèi)不同礦床的成礦時(shí)代，以及廬樅盆地中主要礦床時(shí)空分布規(guī)律的總結(jié)，本文將盆地中的成巖成礦作用的時(shí)空關(guān)系總結(jié)在了圖9中。

龍門院旋回和磚橋旋回的火山巖漿活動(dòng)時(shí)間為135～134Ma之間(周濤發(fā)等，2008b)，伴隨著這一期火山巖漿活動(dòng)形成了多個(gè)侵入巖體，侵入巖體主要包括粗安斑巖次火山巖體和多個(gè)二長(zhǎng)、閃長(zhǎng)巖類侵入體，他們的形成時(shí)代為134～130Ma(周濤發(fā)等，2011)。伴隨著這一期火山侵入活動(dòng)中形成了大量的金屬和非金屬礦床，這也是廬樅盆地的主要成礦期。礦床包括了盤石嶺鐵礦床、岳山鉛鋅礦床、礬山明礬石礦床、盆地中以井邊銅礦床為代表的脈狀銅礦床以及多個(gè)玢巖型鐵礦床。其中盤石嶺鐵礦床的形成時(shí)代較早，與磚橋旋回火山噴發(fā)活動(dòng)基本同時(shí)，岳山鉛鋅礦床和脈狀銅礦床的形成時(shí)代基本一致，他們主要與龍門院旋回和磚橋旋回的次火山巖體以及二長(zhǎng)巖體有關(guān)，產(chǎn)于盆地的中部和北部。玢巖型鐵礦床是盆地中最重要的一類礦床，成礦時(shí)代測(cè)定結(jié)果顯示龍橋鐵礦床、泥河鐵礦床、馬鞭山鐵礦床和楊山鐵礦床的成礦時(shí)代非常一致，集中在～130Ma，成礦作用均發(fā)生于磚橋旋回晚期。這些玢巖型鐵礦床的同時(shí)形成，是一次礦化作用在不同位置的體現(xiàn)(長(zhǎng)江中下游火山巖區(qū)鐵礦研究組， 1977；張招崇等，2014)，與寧蕪盆地中的大王山旋回晚期形成的玢巖型鐵礦床成礦時(shí)間也完全一致(范裕等，2011)。在玢巖型鐵礦的形成過程中，成礦流體沿著之前的火山機(jī)構(gòu)向上運(yùn)移，與周圍的火山巖地層交代，形成了以礬山為代表的明礬石礦床。在龍門院旋回和磚橋旋回的火山巖漿活動(dòng)之后，整個(gè)盆地處于一個(gè)短暫寧?kù)o階段，這一階段為盆地中的礦床沉淀定位提供了一個(gè)寧?kù)o的環(huán)境。在130.5Ma左右，盆地中開始了第二個(gè)大旋回的火山巖漿活動(dòng)，一直持續(xù)到123Ma，形成了雙廟旋回和浮山旋回的火山巖和相伴隨的一套侵入巖，包括正長(zhǎng)巖和A型花崗巖類巖石。在這個(gè)階段的成礦作用較弱，主要在盆地的南部和東南部形成了一些產(chǎn)于正長(zhǎng)巖或A型花崗巖中的Fe-Cu-Au-U礦床，其中以馬口鐵礦床為代表，形成時(shí)代為127.3Ma。

5.3 區(qū)域成巖時(shí)代對(duì)比

長(zhǎng)江中下游地區(qū)巖漿活動(dòng)在時(shí)空上表現(xiàn)出明顯的分區(qū)性和演化趨勢(shì)。145～136Ma的巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在次級(jí)隆起區(qū)(或稱斷隆區(qū)，如銅陵、安慶地區(qū)等)，是矽卡巖-斑巖型銅金礦化的主要時(shí)期(毛景文等，2004；周濤發(fā)等，2000；Zhouetal., 2007；王彥斌等，2004；張達(dá)等，2006；徐夕生等，2004；張樂駿等，2008；Lietal., 2009a, b ; 蔣少涌等，2010)；而135～127Ma的巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在次級(jí)凹陷區(qū)(或稱斷凹區(qū)，如廬樅盆地，寧蕪盆地等)，是鐵礦化的主要時(shí)期(周濤發(fā)等，2010a; Zhangetal., 2014)，之后的A型花崗巖集中形成于126～123Ma，既可以產(chǎn)出于斷隆區(qū)，又可以產(chǎn)出于斷凹區(qū)(范裕等，2008；周濤發(fā)等，2008b)，與鈾、金礦化有關(guān)。因此，長(zhǎng)江中下游地區(qū)巖漿巖的形成時(shí)代分期集中在145～136Ma、135～127Ma、126～123Ma等三個(gè)時(shí)期(周濤發(fā)等，2008b)。本次工作確定的廬樅盆地中泥河鐵礦床的成礦時(shí)代為130.9±2.6Ma，成礦巖漿巖輝石閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代為132.4±1.5Ma，與鐵礦化關(guān)系最為密切，屬于長(zhǎng)江中下游成礦帶第二期巖漿作用產(chǎn)物。廬樅盆地內(nèi)130Ma左右的輝石閃長(zhǎng)玢巖侵入體及周圍是尋找泥河式鐵礦床的重要靶區(qū)。

6 結(jié)論

(1)廬樅盆地泥河鐵礦床中輝石閃長(zhǎng)玢巖、粗安斑巖及正長(zhǎng)斑巖成巖時(shí)代分別為132.4±1.5Ma、134.3±1.2Ma和129.4±2.0Ma，粗安斑巖為磚橋旋回的火山巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，早于礦床的成礦作用，輝石閃長(zhǎng)玢巖為磚橋旋回晚期的產(chǎn)物，而正長(zhǎng)斑巖屬于成礦期后脈巖，穿切鐵礦體。泥河鐵礦床的成礦時(shí)代為130.9±2.6Ma，與成礦關(guān)系密切相關(guān)的輝石閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代十分接近，說明成巖成礦作用幾乎同時(shí)發(fā)生。

(2)廬樅盆地內(nèi)玢巖型鐵礦床，包括龍橋、泥河、羅河、馬鞭山和楊山等礦床的成礦時(shí)代非常一致，集中在130Ma左右，它們幾乎同時(shí)形成，是一次礦化作用在不同位置的體現(xiàn)，其形成時(shí)代與寧蕪盆地中的玢巖型鐵礦床也完全一致。

(3)廬樅盆地具有尋找與長(zhǎng)江中下游地區(qū)第二期大規(guī)模成巖成礦作用相關(guān)鐵礦的潛力，130Ma左右的輝石閃長(zhǎng)玢巖侵入體及周圍是尋找泥河式鐵礦床的重要靶區(qū)。

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