贛東北朱溪銅鎢礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及地質(zhì)意義

萬(wàn)浩章，劉戰(zhàn)慶，劉善寶，陳毓川，王成輝，陳國(guó)華，梁力杰，李賽賽，張樹(shù)德，劉小林

(1.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局912大隊(duì)，江西鷹潭335001;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037;3.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004;4.崇義章源投資控股有限公司，江西崇義341300)

近年來(lái)，在江西省北部修水香爐山、武寧大湖塘、景德鎮(zhèn)朱溪等地相繼發(fā)現(xiàn)了大型、超大型鎢礦，已經(jīng)引起了地質(zhì)找礦部門(mén)與社會(huì)各界的廣泛關(guān)注［1-2］，這一找礦成果突破了區(qū)域上“南鎢北銅”的成礦格局［2-4］。從2012年以來(lái)的地質(zhì)找礦中，在江西朱溪發(fā)現(xiàn)了厚度可達(dá)500 m的大白鎢礦體，根據(jù)目前勘查進(jìn)展基本確定該礦床屬超大型鎢礦床，其礦石類(lèi)型多樣，有矽卡巖型、斑巖型及云英巖型等類(lèi)型，顯示了鎢礦的形成與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。朱溪銅鎢礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖類(lèi)型較多，地表出露大量的煌斑巖脈以及中酸性巖漿巖小巖脈或小巖株。已有的測(cè)年結(jié)果顯示在塔前—賦春成礦帶內(nèi)至少有3期巖漿巖活動(dòng)、2期成礦作用［2］，而成礦作用多集中在中生代燕山期，說(shuō)明朱溪銅鎢礦床成礦作用可能與多期多階段的成巖成礦作用關(guān)系密切。本文是在進(jìn)行塔前—賦春成礦帶成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上［2，5］，試圖利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)鋯石U-Pb同位素定年法對(duì)銅礦化的花崗閃長(zhǎng)斑巖進(jìn)行測(cè)年，研究花崗閃長(zhǎng)斑巖與成礦作用的關(guān)系，為成礦預(yù)測(cè)研究提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

江西朱溪銅鎢礦區(qū)的大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間的欽—杭結(jié)合帶江西段，同時(shí)處于濱太平洋成礦域的揚(yáng)子成礦省浙贛湘黔汞銻金成礦帶［6-7］，其地層歸屬于下?lián)P子陸塊江南古島弧帶中，九嶺隆起和萬(wàn)年隆起之間的萍(鄉(xiāng))—樂(lè)(平)拗陷帶的東端［8］，贛東北深大斷裂北西側(cè)，形成了“兩隆夾一坳”的構(gòu)造格局(圖1a)。

塔前—賦春成礦帶區(qū)域上主體是由推覆體與基底組成的推覆構(gòu)造系。推覆構(gòu)造系上層的推覆體由石炭系—三疊系的淺海相碳酸鹽巖和海陸交互相的含煤建造及碎屑巖沉積巖組合，受到4條大致平行的北東向斷裂切割，被分成南北兩個(gè)狹長(zhǎng)的推覆體，即:塔前—彈嶺—朱溪—壽安推覆體和橫路—月形—涌山—大游山推覆體，二者在大游山處匯聚，一直延伸到賦春一帶尖滅?；诪樵沤珉p橋山群淺變質(zhì)巖系，是一套深海盆地相夾濁流沉積的泥砂質(zhì)建造，并夾有海底火山噴發(fā)產(chǎn)物，也受構(gòu)造作用發(fā)生斷裂和褶皺變形。在景德鎮(zhèn)及雙田鎮(zhèn)地區(qū)的北東—南西向還分布有一些侏羅系—白堊系碎屑巖。

塔前—賦春成礦帶的巖漿巖種類(lèi)較多，超基性-基性-中酸性巖漿巖均有出露，但出露面積較小。塔前鎮(zhèn)到橫路一帶，出露一些輝石巖、苦橄玢巖、輝綠巖、橄欖玄武玢巖脈，被稱(chēng)為“塔前超基性雜巖體”。而中酸性巖漿巖多呈巖脈產(chǎn)出，少數(shù)呈巖體、巖株及巖瘤狀產(chǎn)出，多受北東—北北東向斷裂控制。巖性有花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖，其次是石英閃長(zhǎng)玢巖，其中花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖的圍巖有矽卡巖化、硅化、角巖化、大理巖化等蝕變，并伴有Cu、Pb、Zn、Ag礦化，如張家塢、橫路、巖口、下沖塢、月形等銅多金屬礦床/礦點(diǎn)。

圖1 贛東北朱溪銅鎢礦地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Zhuxi Cu-W deposit in the Northeast Jiangxi Province

朱溪銅鎢礦區(qū)出露的巖漿巖主要為煌斑巖脈，少量的花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖等?；桶邘r約20多條，呈脈狀侵入于石炭系—三疊系中及斷層內(nèi)，脈體走向以北東向?yàn)橹?，也有北北東向和近東西向延伸的，規(guī)模大小不等;在礦區(qū)東部出露于雙橋山群中的花崗閃長(zhǎng)巖脈和巖株，脈體寬5～10 m，長(zhǎng)約80 m，巖株直徑約10 m，整體走向?yàn)榻鼥|西向(圖1b)。

2 巖石學(xué)特征

探槽TC2701將出露于元古代雙橋山巖群中花崗閃長(zhǎng)斑巖脈揭露十分清楚，圍巖為粉砂-細(xì)砂千枚巖，花崗斑巖與圍巖之間有明顯的構(gòu)造片理(圖1c)，片理產(chǎn)狀為345°∠68°?；◢忛W長(zhǎng)斑巖呈淺(淡)綠色-白色，塊狀構(gòu)造，細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，主要礦物有石英(體積含量為20% ～25%)、鉀長(zhǎng)石(10%～15%)、斜長(zhǎng)石(40% ～50%)、絹云母(5% ～10%)，斑晶以石英、鉀長(zhǎng)石為主，含有少量黃銅礦、黃鐵礦等硫化物(圖2a)。巖石風(fēng)化后表面呈淺黃褐色，黑云母等暗色礦物淋濾析出鐵質(zhì)，鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石礦物高嶺土化、絹云母化現(xiàn)象明顯(圖2b)。巖石局部有孔雀石化現(xiàn)象(圖2c、d)。圍巖與巖體接觸帶有明顯的硅化、褐鐵礦化、孔雀石化現(xiàn)象。

3 樣品LA－ICP－MS分析方法及測(cè)試結(jié)果

在朱溪銅鎢礦區(qū)27號(hào)勘探線探槽TC2701處采集花崗閃長(zhǎng)斑巖作為定年對(duì)象，定年樣品為ZX-1(圖3)。

3.1 LA－ICP－MS分析方法

在進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年之前，首先將所測(cè)樣品的鋯石顆粒用環(huán)氧樹(shù)脂制靶，并對(duì)靶中的鋯石作陰極發(fā)光和背散射電子相分析。選取所測(cè)樣品鋯石晶形較好、具有明顯生長(zhǎng)環(huán)帶的鋯石(圖3)。鋯石U、Th和Pb同位素分析是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成的，鋯石定年分析所用儀器為Finnigan Neptune型LA-ICP-MS及與之配套的NewWave UP213激光剝蝕系統(tǒng)。采用單點(diǎn)方式剝蝕，分析前用鋯石GJ-1進(jìn)行調(diào)試儀器，鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)，U、Th含量以鋯石 M127為外標(biāo)進(jìn)行校正［9］。為確保精確度，測(cè)試過(guò)程中每測(cè)定5個(gè)樣品前后測(cè)定兩次國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500和鋯石標(biāo)樣GJ-1進(jìn)行校正，并測(cè)量1個(gè)鋯石標(biāo)樣Ple?ovice來(lái)觀察儀器運(yùn)行狀態(tài)是否良好。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal4.3程序［10］，測(cè)量過(guò)程中大多數(shù)分析點(diǎn)206Pb/204Pb＞1000，未進(jìn)行普通鉛校正，204Pb由離子計(jì)數(shù)器檢測(cè)，204Pb含量異常高的分析點(diǎn)可能受包體等普通鉛的影響，對(duì)204Pb含量異常高的分析點(diǎn)在計(jì)算時(shí)剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得［11］。樣品分析過(guò)程中，Ple?ovice標(biāo)樣作為未知樣品的分析結(jié)果為338.1±0.77 Ma(n=7，2σ)，對(duì)應(yīng)的年齡推薦值為337.13±0.37 Ma(2σ)，兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致［9］。

圖2 朱溪花崗閃長(zhǎng)斑巖顯微鏡下巖石特征Fig.2 Zhuxi granodiorite porphyry rock characteristics under a microscope

3.2 鋯石陰極發(fā)光圖像特征

測(cè)試樣品花崗閃長(zhǎng)斑巖(ZX-1)中的鋯石形態(tài)復(fù)雜多樣，但多數(shù)晶粒為無(wú)色透明至淡黃色，呈自形程度較好的短柱狀、雙錐狀、半截錐狀。晶體長(zhǎng)60～150 μm，寬40～80 μm，長(zhǎng)寬比介于 3∶2～3∶1之間。陰極發(fā)光照片顯示大多數(shù)鋯石具有典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)(圖3)，很多鋯石(如點(diǎn)號(hào)1.1、2.1、6.1等)具有明顯的殘留核，可能為繼承核或捕獲核。本研究盡量選擇鋯石的邊緣部位進(jìn)行測(cè)試，避免繼承鋯石對(duì)定年的干擾，確保定年的準(zhǔn)確性，測(cè)點(diǎn)盡量選在明顯的巖漿環(huán)帶上。

3.3 鋯石年齡分析結(jié)果

圖3 朱溪銅鎢礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖(ZX-1)代表性鋯石的陰極發(fā)光圖像和分析年齡Fig.3 Cathodoluminescence images and ages of analyzed zircons from the granodiorite porphyry of Zhuxi Cu-W deposit

在花崗閃長(zhǎng)斑巖樣品(ZX-1)中鋯石共測(cè)試了20個(gè)點(diǎn)，結(jié)果顯示(表1)，鋯石中Th含量為58×10-6～563×10-6，U含量為100×10-6～721×10-6，Th與U值之間具有正相關(guān)性，而且Th/U值介于0.41～1.36之間，均大于0.1，表明了樣品中鋯石多為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物［12］。在諧和圖上，20.1號(hào)點(diǎn)偏離諧和線較遠(yuǎn)，可能與Pb丟失有關(guān)，其他19個(gè)有效點(diǎn)的206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好，表明鋯石在形成后其U-Pb體系一直保持封閉狀態(tài)，基本上沒(méi)有Pb的丟失，其中12個(gè)測(cè)點(diǎn)(3.1、4.1、5.1、8.1、9.1、10.1、12.1、14.1、15.1、17.1、18.1、19.1)在206Pb/238U和207Pb/235U組成諧和圖上集中于850 Ma附近，諧和年齡為854.5±3.5 Ma(MSWD=5.5)，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為847.2±9.4 Ma(MSWD=0.111)，在誤差范圍內(nèi)一致(圖4)，代表了花崗閃長(zhǎng)斑巖的結(jié)晶年齡，屬于巖漿侵位時(shí)的年齡，其形成時(shí)代屬新元古代。而另外7個(gè)測(cè)點(diǎn)(1.1、2.1、6.1、7.1、11.1、13.1、16.1)雖然也較為和諧，但分布比較分散，其206Pb/238U年齡(Ma)分別為1771±34、1645 ±53、2102 ±33、2528 ±33、1831 ±32、988±16、908±22;這些零散值的鋯石很可能屬于花崗閃長(zhǎng)巖巖漿侵位時(shí)捕獲或繼承巖漿通過(guò)的元古代雙橋山巖群中鋯石。

圖4 花崗閃長(zhǎng)斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖與直方圖Fig.4 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams and histograms of granodiorite porphyry

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4 巖體形成的時(shí)代、背景及與成礦作用的關(guān)系

4.1 成巖時(shí)代與大地構(gòu)造

通過(guò)以上測(cè)試分析獲得朱溪銅鎢礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖脈的侵入成巖年齡為847.2±9.4 Ma，屬于新元古代。區(qū)域地質(zhì)研究欽—杭結(jié)合帶兩側(cè)的揚(yáng)子地塊與華夏地塊曾經(jīng)以古華南洋相隔，進(jìn)入930～880 Ma時(shí)期，古華南洋的洋殼向揚(yáng)子地塊下俯沖，其中伏川蛇綠巖上部的輝長(zhǎng)巖中LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為891±13 Ma代表了該蛇綠巖的構(gòu)造侵位時(shí)間［13］，代表了古華南洋殼的年齡，在揚(yáng)子板塊東南緣形成了大規(guī)模島弧巖漿巖帶，并在島弧的南北兩側(cè)形成了弧前盆地與弧后盆地，在盆地中沉積了新元古代地層，在位于江南古陸的萍樂(lè)坳陷形成了雙橋山巖群。隨著洋殼的不斷俯沖消減，在825～860 Ma期間，揚(yáng)子地塊與華夏地塊發(fā)生碰撞拼合，產(chǎn)生了陸陸碰撞造山作用，使得原先沉積在弧前、弧后盆地中的新元古代地層以及早先存在的中元古代地層發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形。在欽—杭帶江西段北形成了848 Ma伏川蛇綠混雜巖［14］;這種陸陸碰撞作用的不斷加強(qiáng)，弧前盆地或弧后盆地沉積的陸源碎屑巖發(fā)生變質(zhì)作用，區(qū)域上的擠壓應(yīng)力環(huán)境形成了一期近北東向的寬緩褶皺，巖石圈加厚，并伴隨一系列同碰撞及碰撞后巖漿事件。本文花崗閃長(zhǎng)斑巖就可能是在這一陸陸碰撞過(guò)程中形成并侵位于早期的弧前盆地或弧后盆地的淺變質(zhì)巖中，侵位年齡為847.2±9.4 Ma，這一侵位時(shí)代在區(qū)域上形成了大量的中酸性巖漿巖，如許村S型花崗閃長(zhǎng)巖體，侵位年齡為850±10 Ma［15］，侵入伏川蛇綠巖的輝長(zhǎng)巖脈的 SHRIMP年齡為848±12 Ma［16］。這些中酸性巖漿巖的侵位與楊子板塊和華夏板塊碰撞初期巖漿活動(dòng)有關(guān)［15，17］，在花崗閃長(zhǎng)斑巖侵位的過(guò)程中捕獲了圍巖中一些更早的鋯石，這些鋯石來(lái)自于剝蝕搬運(yùn)沉積到弧前/弧后盆地中的巖漿巖;直到750～825 Ma期間，陸陸碰撞作用基本停止［18］。

花崗閃長(zhǎng)斑巖以小型脈體的形式侵入于雙橋山群中，然而雙橋山群的時(shí)代歸屬一直以來(lái)也存在爭(zhēng)議:以往認(rèn)為雙橋山巖群屬于中元古代薊縣紀(jì)［3，19］，然而近年來(lái)在贛北地區(qū)發(fā)現(xiàn)雙橋山群底部涌山組中的凝灰?guī)r(斑脫巖)鋯石U-Pb年齡在831±5 Ma～829±5 Ma之間［20］，雙橋山群頂部修水組年齡為824±5 Ma［21］，這些定年數(shù)據(jù)顯示了雙橋山群時(shí)代屬于新元古代。本文銅礦化的花崗閃長(zhǎng)斑巖中捕獲或繼承巖漿鋯石區(qū)間為908±22 Ma～2528±33 Ma，顯示塔前—賦春成礦帶內(nèi)雙橋山群的時(shí)代應(yīng)該為新元古代早青白口紀(jì)，而花崗閃長(zhǎng)斑巖侵位時(shí)代應(yīng)為新元古代晚青白口紀(jì)。

4.2 成巖與成礦關(guān)系

江西朱溪銅鎢礦位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊之間的欽—杭結(jié)合帶江西段，屬于濱太平洋成礦域［22］。在區(qū)域構(gòu)造上，江西塔前—賦春成礦帶位于下?lián)P子陸塊江南古島弧帶東南部萍樂(lè)拗陷帶東端，贛東北深大斷裂北西側(cè)。萍樂(lè)坳陷帶是燕山期Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Co多金屬礦產(chǎn)富集區(qū)，在塔前—賦春成礦帶內(nèi)有大量的金屬礦產(chǎn)，如朱溪銅鎢礦、塔前鎢鉬礦、賦春金礦、月形、彈嶺銅礦等金屬礦床及礦點(diǎn)。近期，在塔前鎢鉬礦中獲得輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡為162±2 Ma，顯示成礦時(shí)代為中侏羅世［23］，區(qū)域成礦時(shí)代也主要集中于燕山期。在區(qū)域上屬于江西北部銅成礦帶，受到了中生代成礦作用的影響。

朱溪銅鎢礦所處的構(gòu)造位置在新元古代古華南洋向華夏板塊下俯沖，形成古島弧巖漿帶，在經(jīng)歷了四堡運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)和印支運(yùn)動(dòng)的陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)后，在燕山期古太平洋向歐亞板塊之下俯沖，形成了中國(guó)境內(nèi)的濱太平洋-中酸性巖漿巖帶，同時(shí)也在中國(guó)境內(nèi)形成了濱太平洋成礦帶豐富的礦產(chǎn)資源，其中在華南板塊形成了“南鎢北銅”的礦產(chǎn)分帶特征，如屬于揚(yáng)子板塊的江西德興斑巖型銅礦、安徽省銅陵銅礦，在華夏板塊的南嶺地區(qū)形成了豐富的鎢礦，如江西境內(nèi)的西華山鎢礦、大吉山鎢礦、漂塘鎢礦［22，24-27］等鎢礦集區(qū)，這些華南的大規(guī)模成礦時(shí)代主要集中在中生代燕山期［4，6］。

本文朱溪銅鎢礦區(qū)的銅礦化花崗閃長(zhǎng)斑巖脈的侵入成巖年齡為847.2±9.4 Ma，侵入于元古代雙橋山群中，顯示了銅礦化作用與新元古代巖漿巖有關(guān)，說(shuō)明新元古代的古華南洋殼向華夏板塊下俯沖，可能引起了地幔物質(zhì)向地殼運(yùn)移，為銅礦化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。而朱溪銅鎢礦區(qū)侵入于石炭系—三疊系中的煌斑巖脈LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年顯示有兩期巖漿活動(dòng)年齡:一組年齡為856±10 Ma，與花崗閃長(zhǎng)巖的侵位年齡在誤差范圍內(nèi)一致，代表新元古代早期華南古洋殼俯沖消減及揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊碰撞的巖漿作用;另一組年齡為160.3±2.1 Ma，代表晚侏羅世早期巖漿侵位事件，早侏羅世古太平洋板塊向歐亞板塊之下俯沖消減，很可能導(dǎo)致早期巖漿巖發(fā)生重熔作用，在燕山期侵位成巖，與該成礦帶成礦作用關(guān)系密切［5］。由此可以推斷，新元古代的巖漿活動(dòng)形成的銅礦化花崗閃長(zhǎng)斑巖脈所代表的巖漿活動(dòng)為朱溪銅礦提供了成礦物質(zhì)成分的儲(chǔ)備，到了燕山期大規(guī)模成巖成礦作用時(shí)，早期的成礦物質(zhì)發(fā)生活化，富集成礦。

5 結(jié)論

本文通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年，獲得江西朱溪銅鎢礦區(qū)侵入元古代雙橋山巖群中的花崗閃長(zhǎng)斑巖脈年齡為847.2±9.4 Ma(MSWD=0.111)，代表其侵位結(jié)晶年齡，時(shí)代屬新元古代。該同位素年齡為礦區(qū)內(nèi)首次將高精度定年法運(yùn)用到成礦巖漿巖的時(shí)代限定上，結(jié)果表明含銅花崗閃長(zhǎng)斑巖很可能是新元古代古華南洋殼向揚(yáng)子地塊下俯沖消減及揚(yáng)子地塊與華夏陸塊碰撞時(shí)巖漿侵位的產(chǎn)物，同時(shí)伴隨著銅元素的富集，為燕山期成礦大爆炸提供了一定的物質(zhì)儲(chǔ)備，對(duì)認(rèn)識(shí)欽—杭成礦帶東段的成礦背景和規(guī)律提供了最新的年代學(xué)證據(jù)。

朱溪銅鎢礦區(qū)成礦處于欽—杭成礦帶，是華南最為重要的成礦聚集區(qū)之一，對(duì)其成礦背景及規(guī)律還未完全厘清，為了進(jìn)一步探索其形成過(guò)程并指導(dǎo)下一步找礦工作，需要加強(qiáng)成礦巖體的形成機(jī)制及成礦專(zhuān)屬性研究。

致謝:野外取樣工作中得到了江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局912大隊(duì)張誠(chéng)、康川、魏錦、舒立旻等同志的幫助和支持，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所白鴿研究員對(duì)文章提出了中肯的修改建議，在此對(duì)他們付出的辛勤勞動(dòng)表示感謝。

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