江西九瑞地區(qū)東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床鋯石U-Pb和輝鉬礦Re-Os年齡及其地質(zhì)意義

賈麗瓊 ,楊 丹*,徐文藝,呂慶田,楊竹森,莫宣學(xué),王 梁

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100037;3)武警黃金地質(zhì)研究所,河北廊坊 065000

東雷灣銅多金屬礦區(qū)是贛西北地質(zhì)大隊(duì)于 20世紀(jì) 60年代在九瑞礦集區(qū)西北部發(fā)現(xiàn)的一處矽卡巖型 Cu-Mo-Au礦床,由于受礦山開(kāi)發(fā)和開(kāi)放程度制約,外界對(duì)其研究較少,對(duì)礦區(qū)成巖成礦年代研究更是空白。為了精確厘定礦床成巖成礦時(shí)間,進(jìn)而探討成巖成礦關(guān)系,本文在研究東雷灣Cu-Mo-Au礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,采用鋯石U-Pb和輝鉬礦Re-Os同位素精細(xì)定年技術(shù),選擇與區(qū)內(nèi)成礦有關(guān)的花崗質(zhì)侵入體(花崗閃長(zhǎng)斑巖)和輝鉬礦礦石樣品進(jìn)行同位素年代學(xué)研究,利用成巖成礦連續(xù)性的時(shí)間制約來(lái)解決巖漿活動(dòng)與成礦關(guān)系,限定成巖成礦時(shí)代,為建立九瑞地區(qū) Cu-Mo-Au多金屬成礦時(shí)空結(jié)構(gòu)提供重要的年代學(xué)信息。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合前人已有的資料,追溯礦床成礦物質(zhì)來(lái)源,探討礦床形成的動(dòng)力學(xué)背景,為礦床成因和區(qū)域成礦規(guī)律研究及深部、邊部找礦實(shí)踐提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

長(zhǎng)江中下游成礦帶位于揚(yáng)子板塊北緣長(zhǎng)江斷裂帶內(nèi),是我國(guó)重要的銅鐵多金屬成礦帶(董樹(shù)文,1991;陳江峰等,1994;呂慶田等,2011)。九瑞礦集區(qū)作為其重要的組成部分,成巖成礦特色顯著,區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有與燕山期鈣堿性富鉀富硅殼?；煸粗兴嵝郧秩塍w(石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖和石英斑巖)有關(guān)的斑巖型、矽卡巖型Cu-Mo-Au礦床,以及賦存于上石炭統(tǒng)黃龍組底部的層狀硫化物型Cu-S-Au-Ag-Pb-Zn礦床。區(qū)內(nèi)多種礦床類(lèi)型常伴生復(fù)合出現(xiàn),構(gòu)成了長(zhǎng)江中下游成礦帶中獨(dú)具特色的“三位一體”或“多位一體”大型銅多金屬礦床(常印佛等,1991;翟裕生等,1992;呂慶田等,2011),如城門(mén)山、武山、丁家山、洋雞山等。

東雷灣銅多金屬礦區(qū)位于江西省瑞昌市西北方向約 22 km 處,地理坐標(biāo)為東經(jīng) 115°31′02.977″—115°31′56.159″,北緯 29°47′30.214″—29°48′23.425″。礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于淮陽(yáng)斷塊隆起北面,南為九嶺斷塊隆起,位居長(zhǎng)江中下游斷塊拗陷的轉(zhuǎn)折部位(圖1),礦區(qū)隸屬九江—瑞昌銅金礦田,為長(zhǎng)江中下游鐵銅金成礦帶、大冶—九江成礦亞帶的組成部分。

圖1 九瑞地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖(據(jù)李啟全等,1997)Fig.1 Regional structural location of the Jiujiang–Ruichang ore concentration area (after LI et al.,1997)

礦區(qū)出露地層主要有二疊系長(zhǎng)興組(P2c)黑色頁(yè)巖及灰黑色層狀灰?guī)r和燧石巖,三疊系大冶組(T1d)黃綠色頁(yè)巖及灰色灰?guī)r,靠近巖體處變質(zhì)為大理巖或大理巖化灰?guī)r,嘉陵江組(T2j)層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)頁(yè)巖,靠近巖體處變質(zhì)為大理巖或大理巖化灰?guī)r,以及第四系粘土、亞粘土(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛西北大隊(duì),2001)。長(zhǎng)興組及大冶組出露于礦區(qū)北部,嘉陵江組廣泛分布于礦區(qū)中南部,第四系分布于山間溝谷地帶(圖2)。礦區(qū)由北向南由一個(gè)背斜和一個(gè)向斜組成。北部為苗母山背斜,由于遭受 F1、F2斷層影響,連續(xù)性遭到破壞。礦區(qū)中部為東雷灣向斜,西段軸向基本為東西向,為正常向斜,東段軸向北東東,為倒轉(zhuǎn)向斜,向南傾。礦區(qū)斷裂按其性質(zhì)和破碎特征大致分為斷層和破碎帶。斷層多為東西方向,次為北西方向(圖2)。東西向斷層包括:F1-苗母山斷層,為區(qū)域性大斷裂,東自通江嶺,西經(jīng)上黃村、苗母山、涼亭腦至大眼泉,全長(zhǎng)9 km;F2-逆斷層,位于F1之北,規(guī)模不大,與F1近平行,兩端與F1相接;F3-位于狗腳灣,規(guī)模較大,呈東西走向,向西延至礦區(qū)之外,為正斷層。北西向斷層不發(fā)育,僅在東北和西南部分地區(qū)見(jiàn)到,一般規(guī)模很小。破碎帶主要分布于礦區(qū)南部和東南部,西北部亦有發(fā)現(xiàn)。多屬層間破碎性質(zhì)。其產(chǎn)狀無(wú)論在地表或地下均明顯地受地層產(chǎn)狀控制。礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的破碎帶共有7條(圖2),且礦化較為普遍,礦化強(qiáng)弱一般與巖石破碎程度有一定關(guān)系,破碎強(qiáng)烈者礦化較好。

圖2 東雷灣礦區(qū)地質(zhì)圖(底圖據(jù)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛西北大隊(duì),2001,有修改)Fig.2 Geological map of the Dongleiwan mining area ( modified after Northwestern Jiangxi Geological Party,Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development of Jiangxi Province,2001)

圖3 東雷灣銅多金屬礦床6線(xiàn)剖面圖(據(jù)據(jù)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛西北大隊(duì),2001)Fig.3 Geological section along No.6 exploration line of the Dongleiwan copper polymetallic deposit(after Northwestern Jiangxi Geological Party,Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development of Jiangxi Province,2001)

礦區(qū)的巖漿巖主要為東雷灣巖體,巖體為一小巖株,似“盆狀”侵入于向斜軸部。通過(guò)鏡下觀(guān)察,根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)、礦物共生組合,可將東雷灣巖體初步劃分為三個(gè)相帶:內(nèi)部相為花崗閃長(zhǎng)巖、中間過(guò)渡相為粗?；◢忛W長(zhǎng)斑巖、邊緣相為具靡細(xì)結(jié)構(gòu)的石英閃長(zhǎng)斑巖(僅在礦區(qū)西北部出露)?；◢忛W長(zhǎng)巖在礦區(qū)的東南部及西北部出露,新鮮巖石為灰白、深灰綠色,中粒、粗?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為斜長(zhǎng)石60%、鉀長(zhǎng)石10%、石英10%～15%、角閃石 10%及少量黑云母(5%),副礦物為鋯石、榍石和磷灰石,含有黃銅礦和黃鐵礦等。巖石蝕變以弱綠泥石化、弱碳酸鹽化為主?；◢忛W長(zhǎng)斑巖在礦區(qū)分布面積最廣,巖石主體為灰白色,局部因含暗色礦物較多而呈暗灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,局部可見(jiàn)流動(dòng)構(gòu)造,礦物顆粒較大,部分可達(dá)1 cm左右,主要礦物成分為斜長(zhǎng)石50%、鉀長(zhǎng)石15%、石英25%，角閃石5%和黑云母5%,副礦物為鋯石、磷灰石、榍石等,含有黃鐵礦等金屬礦物。主要發(fā)生硅化、綠泥石化、絹云母化、矽卡巖化、碳酸鹽化等蝕變。石英閃長(zhǎng)斑巖呈巖脈侵入于嘉陵江組中段大理巖和下段破碎帶中。少數(shù)新鮮巖石呈紫灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物成分為斜長(zhǎng)石55%～60%、鉀長(zhǎng)石0%～10%、石英5%～10%、角閃石 5%～20%和黑云母 1%～5%;多數(shù)巖石風(fēng)化嚴(yán)重,黃綠色,呈松散顆粒狀。此外,礦區(qū)脈巖比較發(fā)育,主要有花崗細(xì)晶巖、閃斜煌斑巖,礦區(qū)外圍的脈巖以輝綠玢巖、閃輝正煌巖和角閃正長(zhǎng)巖為主。

1.2 礦床地質(zhì)特征

根據(jù)礦體空間分布和構(gòu)造特點(diǎn),礦區(qū)可劃分為南北兩個(gè)礦帶。北礦帶位于向斜北翼,圍巖因巖體侵入而殘缺不全,F1與 F2斷層以南大理巖化發(fā)育,所有灰?guī)r均已變質(zhì)為大理巖,黃銅礦化、黃鐵礦化分布較廣,中部有赤鐵礦化和磁鐵礦化。接觸帶附近矽卡巖體發(fā)育,與花崗閃長(zhǎng)斑巖幾乎成“互層狀”出現(xiàn),有微弱黃銅礦化、黃鐵礦化。南礦帶位于倒轉(zhuǎn)向斜南翼部位,接觸帶外側(cè)破碎帶發(fā)育,局部可見(jiàn)黃鐵礦及孔雀石呈細(xì)脈或浸染狀分布。接觸帶上發(fā)育有礦區(qū)規(guī)模最大的矽卡巖體,圍巖已全部變質(zhì)為大理巖,局部有銅礦化。南北兩礦帶共圈定礦體18個(gè),其中北礦帶銅礦體1個(gè),南礦帶銅礦體5個(gè)、鉬礦體8個(gè)、銅鎢礦體2個(gè)、鎢礦體2個(gè)。所有礦體均為盲礦體,多賦存于外接觸帶,距巖體距離<20 m,少數(shù)賦存于正接觸帶及巖體內(nèi)。礦體多呈透鏡狀(圖3),少數(shù)呈似層狀及層狀,礦體產(chǎn)狀與接觸帶產(chǎn)狀一致,傾角25°～75°不等。礦體走向延伸多集中在100 m左右,最長(zhǎng)可達(dá)340 m,最短50 m,傾向延伸多為100 m,少則50 m,厚度多為1～4 m。礦石主要為塊狀、浸染狀、角礫狀,其次為脈狀、松散狀、條帶及似條帶狀、環(huán)狀構(gòu)造等。礦石結(jié)構(gòu)以晶粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)為主。礦石中主要含有黃銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、黝銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、白鎢礦及少量閃鋅礦、輝鉍礦、磁鐵礦、方鉛礦等金屬礦物,脈石礦物有石榴石、石英、綠泥石、透輝石、方解石、蛇紋石、孔雀石、螢石等。

圍巖蝕變主要有矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等,尤以矽卡巖化最為普遍,且與礦化關(guān)系密切。礦區(qū)常見(jiàn)變質(zhì)巖石為矽卡巖和大理巖。矽卡巖和矽卡巖化主要分布于侵入接觸帶附近,多為層狀,亦有透鏡狀和脈狀。矽卡巖根據(jù)礦物含量可分為石榴石矽卡巖和透輝石矽卡巖。石榴石矽卡巖礦物成分以石榴石為主,次為透輝石、石英、方解石,局部有少量綠泥石、綠簾石,含有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦,局部富集磁鐵礦,礦區(qū)礦化主要與石榴石矽卡巖有關(guān)。透輝石矽卡巖礦物以透輝石或鈣鐵輝石為主,次為少量透閃石、石英、石榴石,礦化較微弱(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛西北大隊(duì),2001)。

根據(jù)野外及鏡下觀(guān)察,結(jié)合礦物組合,可將東雷灣礦區(qū)劃分為四個(gè)成礦階段:(1)矽卡巖階段:該階段在礦區(qū)內(nèi)非常發(fā)育,主要以形成石榴子石和透輝石等無(wú)水硅酸鹽為主,礦化不甚發(fā)育。(2)退化蝕變階段:該階段主要形成金云母、綠簾石、綠泥石、透閃石等,這些礦物充填交代早階段矽卡巖礦物,同時(shí)形成磁鐵礦,磁鐵礦多呈致密塊狀產(chǎn)出,交代早期的石榴石、透輝石等礦物。(3)石英硫化物階段:以石英-金屬硫化物為主,是礦區(qū)內(nèi)最重要的銅、鉬礦化階段,礦物組合主要以石英、黃銅礦、黝銅礦、輝鉍礦、輝鉬礦、黃鐵礦為主;在圍巖、矽卡巖和侵入體中均出現(xiàn)石英-硫化物脈,形成礦區(qū)內(nèi)的脈狀礦體。(4)碳酸鹽階段:以方解石、綠泥石和黃鐵礦為主,另有閃鋅礦、螢石、方鉛礦等,它們大多沿裂隙分布穿插早期的矽卡巖和圍巖,標(biāo)志著整個(gè)礦區(qū)的成礦作用已基本結(jié)束。

2 樣品及測(cè)試方法

用于鋯石 U-Pb定年的花崗閃長(zhǎng)斑巖采自東雷灣礦區(qū)巖體中(樣品號(hào):J-35),采樣位置為:115°31.534′E,29°47.726′N(xiāo)。樣品為灰白色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,粗粒,礦物成分主要為斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石和石英,含極少量鉀長(zhǎng)石。用于 Re-Os同位素定年的6件輝鉬礦樣品采自東雷灣銅礦的石英硫化物中(樣品號(hào):J-24、J-25、J-29、J-30、J-37、J-38),采樣位置:115°31.618′E,29°47.619′N(xiāo),樣品基本特征見(jiàn)表1。

鋯石挑選工作由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成。采用常規(guī)方法將樣品粉碎至300 μm左右,經(jīng)淘洗、重選富集,再經(jīng)磁選和密度分選后,在雙目鏡下進(jìn)一步挑選出晶型完好、透明度和色澤度較好的鋯石顆粒。將樣品用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼于樣品靶上,進(jìn)行打磨和拋光,使鋯石露出新鮮截面。然后對(duì)鋯石靶進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)、透射光和反射光照相,據(jù)此選擇并標(biāo)記合適的鋯石位置進(jìn)行U-Pb定年。

表1 東雷灣銅多金屬礦床輝鉬礦樣品特征Table 1 Basic characteristics of molybdenite samples in the Dongleiwan copper polymetallic deposit

將野外采集到的礦石樣品粉碎過(guò)篩,從 100目以上樣品中用重力分離、電磁分離等方法以及在實(shí)體顯微鏡下挑選獲得輝鉬礦,輝鉬礦質(zhì)純,無(wú)氧化、無(wú)污染,純度 98%以上。用瑪瑙缽研磨至 200目待測(cè)。

LA-MC-ICP-MS鋯石 U-Pb定年測(cè)試分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成,鋯石定年分析所用儀器為 Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用斑束直徑為 25 μm,頻率為10 Hz,能量密度約為2.5 J/cm2,以He-Ar混合氣體為載氣。LA-MC-ICP-MS激光剝蝕采用單點(diǎn)剝蝕的方式,數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1進(jìn)行調(diào)試儀器,使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài),鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo),U、Th含量以鋯石 M127(U:923×10-6;Th:439×10-6;Th/U:0.475;Nasdala et al.,2008)為外標(biāo)進(jìn)行校正。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序(Liu et al.,2010),鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程參見(jiàn)侯可軍等(2009)。

輝鉬礦Re-Os測(cè)年分析由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心錸-鋨同位素年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。采用Carius管封閉溶液分解樣品,測(cè)試儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀TJA X-series ICP-MS,Re和Os的分離等化學(xué)處理過(guò)程及質(zhì)譜測(cè)試過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)(杜安道等,1994;屈文俊等,2003)。對(duì)于Re的測(cè)定,選擇質(zhì)量數(shù)185、187,用 190監(jiān)測(cè)鋨。對(duì)于 Os的測(cè)定,選擇質(zhì)量數(shù)為 186、187、188、189、190、192,用 185監(jiān)測(cè) Re。最后所獲Re-Os同位素分析數(shù)據(jù)采用Ludwig(1999)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理,并獲得同位素等時(shí)線(xiàn)年齡。Re-Os模式年齡按下列公式計(jì)算:t=[ln(1+187Os/187Re)]/λ,計(jì)算所采用的衰變常數(shù)為λ(187Re)=1.66×10-11a-1(Smoliar et al.,1996)。

圖4 東雷灣礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖部分鋯石CL圖像和U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Concordia U-Pb age diagram and CL images of zircons from granodiorite porphyry in the Dongleiwan mining area

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 LA-MC-ICP MS鋯石U-Pb年齡

樣品花崗閃長(zhǎng)斑巖(J-35)中的鋯石多為無(wú)色透明,少數(shù)呈淡黃色,顆粒以長(zhǎng)柱狀和短柱狀為主。鋯石粒徑50～350 μm,長(zhǎng)寬比1:1～5:1。鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,多數(shù)鋯石具有典型單期生長(zhǎng)的震蕩環(huán)帶(圖4)。長(zhǎng)柱狀晶形及發(fā)育振蕩環(huán)帶,這些均指示樣品中的鋯石為巖漿鋯石。另外東雷灣巖體的鋯石所測(cè)的 U和Th含量分別為 88.61×10-6～214.73×10-6、45.95×10-6～175.57×10-6,Th/U比值為0.44～0.89大于0.4,進(jìn)一步證明本次測(cè)試的鋯石屬于典型的巖漿鋯石(Hoskin et al.,2003)。

在花崗閃長(zhǎng)斑巖(J-35)17顆鋯石的U-Pb諧和圖中(圖4),所有測(cè)點(diǎn)均在諧和線(xiàn)附近,諧和度在 95%以上,表明這些鋯石未遭受明顯后期熱事件影響,U-Pb同位素體系封閉性較好。17顆鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(142.24±0.52) Ma,代表巖體的結(jié)晶年齡,表明東雷灣巖體形成于早白堊世。

3.2 輝鉬礦Re-Os同位素年齡

東雷灣礦區(qū)6件輝鉬礦樣品的Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果列于表 2。輝鉬礦 Re含量介于(34084±339)×10-9～(57900±515)×10-9,187Re 變化于 21422×10-9～36391×10-9,187Os則在 52.32×10-9～88.18×10-9范圍之內(nèi)。6件樣品的模式年齡分布于144.8～147.1 Ma之間,跨度很小,僅 2.3 Ma;等時(shí)線(xiàn)年齡為(143.3±5.2) Ma(Initial187Os=1.3±2.3,MSWD=0.35),加權(quán)平均年齡為(146.12±0.97) Ma(MSWD=0.41,probability=0.84),二者在誤差范圍內(nèi)一致。從MSWD和擬合率來(lái)看,上述加權(quán)平均年齡和等時(shí)線(xiàn)年齡可信度較高。此外,6件輝鉬礦樣品的普Os含量都很低,介于 0.0312×10-9～0.0990×10-9之間,表明187Os大都是187Re的衰變產(chǎn)物,符合計(jì)算模式年齡的條件,說(shuō)明獲得的模式年齡有效。一般認(rèn)為模式年齡代表同位素與母體分離的時(shí)間,等時(shí)線(xiàn)年齡則是同位素體系最后均一化的時(shí)間。因此,上述Re-Os等時(shí)線(xiàn)年齡代表了輝鉬礦的形成年齡。

前已述及,東雷灣礦床的成礦作用可劃分為四個(gè)階段,其中,石英+黃銅礦+黝銅礦+輝鉍礦+輝鉬礦+黃鐵礦為成礦的主要階段,輝鉬礦主要形成于該階段。本文用于同位素定年的輝鉬礦樣品即來(lái)自于該階段,因此,所獲得的輝鉬礦 Re-Os同位素年齡(143.3±5.2) Ma應(yīng)該可以代表東雷灣銅鉬礦的成礦年齡。

表2 東雷灣礦區(qū)輝鉬礦Re-Os同位素分析結(jié)果Table 2 Re-Os isotopic analyses of molybdenite from the Dongleiwan mining area

4 討論

4.1 成巖成礦時(shí)代

成巖成礦年齡是認(rèn)識(shí)成巖成礦規(guī)律的基礎(chǔ),礦床巖體的精確測(cè)年是建立成巖成礦模型和反演成巖成礦地球動(dòng)力學(xué)背景的重要基礎(chǔ)資料。由于鋯石U-Pb體系和輝鉬礦 Re-Os同位素體系的封閉性較好,遭受后期改造作用很弱,可以直接并準(zhǔn)確地測(cè)定成巖年齡(Simonetti et al.,2006)和成礦時(shí)代(Stein et al.,2001),因而得到廣泛應(yīng)用。兩種方法所測(cè)定的數(shù)據(jù)精確度和可靠性極高,成為近年來(lái)測(cè)試巖漿巖成巖年齡和硫化物礦床成礦年齡的重要工具。

目前,針對(duì)東雷灣礦區(qū)主要巖體和礦床的成巖成礦同位素年齡的研究尚屬空白。本次通過(guò)對(duì)東雷灣巖體花崗閃長(zhǎng)斑巖和礦床的輝鉬礦分別進(jìn)行鋯石U-Pb定年和Re-Os同位素定年,獲得東雷灣巖體的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(142.24±0.52) Ma,6件輝鉬礦樣品的等時(shí)線(xiàn)年齡為(143.3±5.2) Ma,這是對(duì)該礦床成巖成礦時(shí)代的有效限定,表明東雷灣巖體的形成和礦床礦化均為早白堊世,屬燕山晚期中酸性巖漿與相關(guān)熱液上侵定位的產(chǎn)物,是長(zhǎng)江中下游成礦帶早白堊世多金屬成礦事件的一部分。

近年來(lái)針對(duì)九瑞礦集區(qū)內(nèi)典型巖體和代表性礦床,許多學(xué)者進(jìn)行了深入研究,積累了一批高精度的年齡數(shù)據(jù)(李亮等,2009;Li et al.,2010b;丁昕等,2005;陳志洪等,2011;謝桂青等,2006;吳良士等,1997;毛景文等,2004;李進(jìn)文等,2007)。前人研究成果顯示九瑞礦集區(qū)內(nèi)典型的含礦巖漿巖鋯石U-Pb年齡介于138～148 Ma之間,與各礦床的成礦時(shí)代(137～148 Ma)十分相近,說(shuō)明九瑞礦集區(qū)內(nèi)其他礦床同樣可能與含礦巖漿巖有著密切的成因聯(lián)系。此外,長(zhǎng)江中下游成礦帶中的鄂東南(部分地區(qū))、安慶和銅陵礦集區(qū)的典型銅多金屬礦床的輝鉬礦Re-Os年齡分別介于137～144 Ma、137～147 Ma和135～145 Ma(謝桂青等,2006,2009;Li et al.,2008,2010a;Sunet al.,2003;毛景文等,2004;Mao et al.,2006;蒙義峰等,2004;曾普勝等,2004),與九瑞礦集區(qū)的金屬礦床成礦時(shí)代(137～148 Ma)基本一致,說(shuō)明長(zhǎng)江中下游大型礦集區(qū)內(nèi)的 Cu、Au、Mo、W等多金屬礦床幾乎同時(shí)形成。與此同時(shí),四個(gè)礦集區(qū)與成礦有關(guān)的巖漿巖體的成巖年齡分別為:九瑞138～148 Ma、鄂東南(部分地區(qū))139～152 Ma、安慶138～147 Ma、銅陵138～144 Ma(Li et al.,2008,2010a,2010b;張樂(lè)駿等,2008;張智宇等,2011;劉園園等,2012),成巖年齡也基本一致,能基本對(duì)應(yīng)成礦帶內(nèi)銅金等多金屬礦床的成巖成礦作用時(shí)代(140±5 Ma)(毛景文等,2003;謝桂青等,2006,2009;周濤發(fā)等,2008),這也反映鄂東南(部分地區(qū))、九瑞、安慶和銅陵礦集區(qū)的巖漿活動(dòng)均發(fā)生在晚侏羅世—早白堊世,處于揚(yáng)子板塊與華北板塊碰撞焊接(240～154 Ma)后的應(yīng)力轉(zhuǎn)換期(145～125 Ma)(常印佛等,1991;杜楊松等,2007),受控于同一深部地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

4.2 成巖與成礦關(guān)系及成礦物質(zhì)來(lái)源

長(zhǎng)江中下游地區(qū)矽卡巖型 Cu-Fe-Au-Mo礦床分布于侵入巖與圍巖的接觸帶上,成巖成礦為同一構(gòu)造巖漿事件的產(chǎn)物(Sun et al.,2003;Mao et al.,2006)。空間上,東雷灣矽卡巖銅鉬礦體處于巖體(花崗閃長(zhǎng)斑巖)與碳酸鹽巖圍巖接觸帶附近的矽卡巖帶內(nèi)。時(shí)間上,東雷灣礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖LA-MC-ICP MS鋯石U-Pb年齡為(142.24±0.52) Ma,輝鉬礦Re-Os等時(shí)線(xiàn)年齡為(143.3±5.2) Ma,巖體成巖年齡和礦床成礦年齡在誤差范圍內(nèi)極其吻合,巖漿活動(dòng)與成礦作用之間不存在明顯時(shí)差,表明二者不僅在空間上緊密共生,成巖成礦時(shí)間也高度統(tǒng)一,礦床成礦與斑巖巖漿結(jié)晶的過(guò)程是連續(xù)的,成巖成礦具有同源性,礦床的成礦作用受控于巖漿活動(dòng)的控制。后者可能提供了成礦所必須的熱、流體和金屬成礦元素。

Re-Os同位素不僅是測(cè)試硫化物礦床成礦年齡的有效手段,同時(shí)也是礦床形成過(guò)程中地殼物質(zhì)混入程度的高度靈敏的指示劑(Stein et al.,1997;Mao et al.,1999),從地幔來(lái)源到殼?；煸丛俚降貧?lái)源,礦石中 Re的含量呈遞減數(shù)量級(jí)(Mao et al.,1999;Stein et al.,1997),成礦物質(zhì)以地幔物質(zhì)為主,其輝鉬礦 Re含量多為 10×10-6～1000×10-6;成礦物質(zhì)為殼?；煸?其輝鉬礦Re含量為(n×10)×10-6;成礦物質(zhì)完全來(lái)自于地殼,其輝鉬礦Re含量為(1～n)×10-6。東雷灣礦區(qū)中輝鉬礦的 Re含量為 21.422×10-6～36.391×10-6,平均為28.674×10-6,與殼?；煸磶r漿熱液礦床中 Re的含量接近,表明東雷灣礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源屬于殼幔混源型。礦區(qū)輝鉬礦的高 Re含量暗示部分地幔物質(zhì)參與了東雷灣矽卡巖型銅鉬礦床的成礦作用。

東雷灣礦區(qū)主成礦期的石英氫同位素(δDV-SMOW為–81‰ ～ –64‰,平均–73.25‰)和氧同位素(δ18OV-SMOW,qz為 12.4‰～16.0‰,平均 13.83‰)(項(xiàng)目未發(fā)表資料)表明主成礦期的流體來(lái)源主體為巖漿水。另外對(duì)礦區(qū)的硫同位素研究(項(xiàng)目未發(fā)表資料)發(fā)現(xiàn),δ34S 值變化區(qū)間為–2.2‰～3.4‰,平均為0.37‰,與隕石硫和地幔硫非常接近,反映成礦物質(zhì)具有深源性,表明深部流體參與了成礦作用。魏家秀等(2001)對(duì)鄧家山和東雷灣矽卡巖Cu(Mo、W、Au)礦的黃鐵礦鉛同位素進(jìn)行研究,結(jié)果顯示206Pb/204Pb變化于 17.8170～17.9162、207Pb/204Pb的范圍為 15.5092～15.5267、208Pb/204Pb則介于38.0418～38.1780之間,鉛同位素組成大多落在地幔與造山帶鉛平均演化線(xiàn)(Zartman et al.,1981)之間,顯示出鉛的殼幔混源特征。結(jié)合東雷灣礦區(qū)的成巖成礦時(shí)間連續(xù),且在空間上緊密共生,說(shuō)明巖漿來(lái)源于上地幔,在上升過(guò)程中經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用和殼?；烊咀饔?形成了東雷灣礦區(qū)的花崗質(zhì)巖體,同時(shí)伴隨巖漿侵位,在相對(duì)穩(wěn)定且有利的化學(xué)環(huán)境和流體動(dòng)力學(xué)條件下,發(fā)育了矽卡巖型巖漿流體系統(tǒng),并伴有Cu(Mo、Au等)礦化。

4.3 成巖成礦動(dòng)力學(xué)背景

東雷灣矽卡巖型銅鉬礦床在時(shí)間、空間和成因上均與區(qū)內(nèi)主要巖體花崗閃長(zhǎng)斑巖密切相關(guān),其成巖成礦應(yīng)形成于相同的構(gòu)造背景之下。從九瑞地區(qū)的成巖成礦年齡(137～148 Ma)以及近年來(lái)在長(zhǎng)江中下游地區(qū)廣泛開(kāi)展的鋯石 U-Pb定年和輝鉬礦Re-Os定年工作可以看出,包括九瑞在內(nèi)的長(zhǎng)江中下游地區(qū)成銅中酸性巖的成巖成礦時(shí)代集中在145～120 Ma(周濤發(fā)等,2008;呂慶田等,2011),對(duì)應(yīng)于中國(guó)東部主應(yīng)力場(chǎng)由東西向向北東向調(diào)整和轉(zhuǎn)換的階段(155～130 Ma)(任紀(jì)舜等,1999;牛寶貴等,2003)。毛景文等(2003,2004)通過(guò)對(duì)我國(guó)東部地區(qū)主要成礦帶和一些大規(guī)模礦集區(qū)的成礦期次及地球動(dòng)力學(xué)背景深入研究后,更為系統(tǒng)地提出中國(guó)東部大規(guī)模成礦作用分別出現(xiàn)在200～160 Ma、140 Ma左右和 120 Ma左右三個(gè)峰期,三大成礦事件所對(duì)應(yīng)的地球動(dòng)力學(xué)背景分別為后碰撞造山過(guò)程、構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)折和巖石圈大規(guī)模拆沉作用。長(zhǎng)江中下游成礦帶雖位于揚(yáng)子克拉通北緣,但其成礦動(dòng)力學(xué)背景與華北克拉通基本一致(毛景文等,2003,2004)。東雷灣礦區(qū)的巖體和輝鉬礦均形成于140 Ma左右的早白堊世時(shí)期,顯然對(duì)應(yīng)于構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)換時(shí)期,受中國(guó)東部燕山期的地球動(dòng)力學(xué)背景控制。包括九瑞礦集區(qū)在內(nèi)的長(zhǎng)江中下游成礦帶于晚侏羅世末期至早白堊世初期的時(shí)期內(nèi)成礦,可能是構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折結(jié)束后完全受制于古太平洋構(gòu)造域及板內(nèi)伸展機(jī)制的全面啟動(dòng)導(dǎo)致長(zhǎng)江中下游成礦帶晚中生代的巖漿-成礦作用的大爆發(fā)(邢光福等,2008),與此同時(shí),九瑞—鄂東南(部分地區(qū))—銅陵晚中生代的成巖成礦事件,也可能與區(qū)域巖石圈伸展條件下的深部殼幔物質(zhì)相互作用有關(guān)(陳志洪等,2011;蔣少涌等,2008;李亮等,2009;謝桂青等,2009)。

5 結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)東雷灣矽卡巖型礦床的主要侵入巖體花崗閃長(zhǎng)斑巖進(jìn)行鋯石LA-MC-ICP MS U-Pb定年,獲得其成巖年齡為(142.24±0.52) Ma,對(duì)礦體中的 6件輝鉬礦進(jìn)行 Re-Os定年,獲得同位素加權(quán)平均年齡為(146.12±0.97) Ma,等時(shí)線(xiàn)年齡為(143.3±5.2) Ma,二者在誤差范圍內(nèi)一致,Re-Os等時(shí)線(xiàn)年齡可以代表礦床成礦年齡。成巖與成礦時(shí)代基本一致,表明東雷灣巖體形成和礦床礦化均為早白堊世,屬燕山晚期中酸性巖漿與相關(guān)熱液上侵定位的產(chǎn)物,是長(zhǎng)江中下游成礦帶早白堊世多金屬成礦事件的一部分。

2)輝鉬礦樣品 Re含量變化范圍為 21.422×10-6～36.391×10-6,平均28.674×10-6,與殼?；煸磶r漿熱液礦床中 Re含量接近,礦床成礦物質(zhì)來(lái)源為殼?；煸葱?。巖體和礦床空間上緊密共生,時(shí)間上高度統(tǒng)一,巖漿結(jié)晶與成礦過(guò)程連續(xù),結(jié)合氫、氧同位素、礦石硫、鉛同位素,推測(cè)東雷灣礦床成巖成礦具有同源性,礦床成礦作用受控于巖漿活動(dòng)的控制。

3)九瑞礦集區(qū)與鄂東南(部分地區(qū))、安慶和銅陵礦集區(qū)的巖漿活動(dòng)均發(fā)生于晚侏羅世—早白堊世,受控于同一深部地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程,是中國(guó)東部東西向印支期構(gòu)造域向北東向古太平洋構(gòu)造域構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)折晚期成礦作用的產(chǎn)物。

致謝:野外工作得到江西地勘局贛西北地質(zhì)大隊(duì)的曹鐘清、曹曉明、周智勇、周賢旭、鐘浩等工程師的大力支持與幫助;室內(nèi)實(shí)驗(yàn)由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心錸-鋨同位素年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室屈文俊研究員完成,另外還得到中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 LA-MC-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室侯可軍副研究員的指導(dǎo)與幫助,在此謹(jǐn)表謝忱。

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