廣西金秀龍圍銅礦Re—Os同位素定年

陳朝新+董海雨+張宏

（1.廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校，廣西 南寧 530023；2.桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541004）

摘要：廣西金秀龍圍銅礦位于大瑤山多金屬成礦帶的東部，是石英脈型銅礦床；礦體呈脈狀、部分呈透鏡體狀產(chǎn)于斷裂破碎帶內(nèi)的下泥盆統(tǒng)（D1）；礦化主要有黃銅礦化、黃鐵礦化及輝銅礦化，礦石礦物主要為黃銅礦及輝銅礦。礦床中黃鐵礦樣品的Re-Os等時線年齡為449±140Ma，結(jié)合礦床地質(zhì)特征，暗示該地區(qū)銅礦主要形成于加里東期，也暗示該地區(qū)加里東期之后沒有明顯的巖漿熱液活動。

關(guān)鍵詞： Re-Os定年；銅礦；龍圍；廣西

1.前言

廣西大瑤山地區(qū)是重要的銅、金多金屬產(chǎn)地之一，該地區(qū)發(fā)生了多期構(gòu)造-巖漿-成礦作用，成礦地質(zhì)背景復(fù)雜。目前，已發(fā)現(xiàn)礦床、礦點(diǎn)或礦化點(diǎn)達(dá)200 多處。長期以來，前人對該區(qū)做了一定量的找礦勘探和研究工作[1-10]，但對該地區(qū)礦床的成因至今尚無統(tǒng)一認(rèn)識：有、燕山期成礦[1]、加里東期-燕山期成礦[2，3]。

金秀龍圍銅礦位大瑤山多金屬成礦帶的東部，是石英脈型銅礦床，礦區(qū)附近分布多個銅礦床（點(diǎn)）；礦區(qū)位于金秀縣黃洞鄉(xiāng)附近的龍圍村一帶，礦區(qū)中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)110°12′00″，北緯24°22′00″，面積約15.3km2。

2.龍圍銅礦及附近地區(qū)地質(zhì)特征

該地區(qū)主要出露寒武系上統(tǒng)至泥盆系下統(tǒng)地層，兩者呈角度不整合接觸關(guān)系；其中寒武系由碎屑巖組成，主要出露于該地區(qū)的西南部和西北部；下泥盆統(tǒng)的陸屑和含鐵建造大面積出露于區(qū)域的中、北、南部地區(qū)（圖1）。

礦區(qū)及附近發(fā)育有三組斷裂構(gòu)造，第一組為近南北向斷裂，第二組為近北東向斷裂，第三組為北西向斷裂，常見第二組斷裂切割第一、第三組斷裂。其中，第一組和第二組斷裂構(gòu)造較為發(fā)育（圖1）。

礦區(qū)及附近雖然未見巖漿巖，但是研究區(qū)東南的泥盆紀(jì)、寒武紀(jì)地層中可見一較大規(guī)模的加里東期花崗巖巖體。

3.礦床地質(zhì)特征

龍圍銅礦礦體產(chǎn)于泥盆系蓮花山組上段（D1l2）紫紅色砂巖的斷層破碎帶中，礦體主要呈脈狀、團(tuán)塊狀、浸染狀 、碎裂狀、部分呈透鏡體狀分布在硅化構(gòu)造角礫巖帶、硅化碎裂巖帶中。礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)兩條沿斷層破碎帶形成的銅礦脈；礦脈與斷層破碎帶走向大致平行（斷層產(chǎn)狀：傾向103°～112°，傾角67°～75°），礦脈沿斷層走向具有收縮-膨脹的現(xiàn)象，沿傾向呈交匯狀產(chǎn)出（圖1）。含礦巖石主要為硅化構(gòu)造角礫巖、硅化碎裂巖；礦化主要有黃銅礦化、黃鐵礦化以及少量輝銅礦化。主要礦石礦物為黃銅礦、輝銅礦等，主要脈石礦物為石英、方解石、絹云母等。

4.黃鐵礦Re-Os年齡

本文采用黃鐵礦Re-Os同位素年齡測定技術(shù)，以限定該地區(qū)銅礦的形成年代。

4.1測試樣品的選擇

Re-Os同位素體系作為親鐵、親銅元素，是SCLM（大陸巖石圈地幔）定年的理想方法，并得到成功應(yīng)用[11-14]。年齡的測定精度主要取決于Os同位素測定精度。一般說來樣品的Re/Os比值越高，中子照射185Re和187Re后獲得的186Os和188Os相對量就越大，分析精度就越高，而黃鐵礦中的Re/Os比值一般來說明顯高于黃銅礦。

4.2 樣品制備

樣品采自龍圍銅礦兩個礦井下的主要礦體中，選擇脈狀礦體中與黃銅礦共生的黃鐵礦的塊狀礦石7塊，分別經(jīng)粗碎至0.5cm左右大小，用研缽研磨，然后用篩網(wǎng)選出60-80目區(qū)間的顆粒。在顯微鏡下手工挑出黃鐵礦單礦物，每個樣品挑出大于3克的黃鐵礦單礦物，然后再各自用研缽細(xì)磨，篩選出200目以上的黃鐵礦粉末各2克。加工過程中保證礦石樣品之間無互相污染。最后送至中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試。

4.3 測試方法

本項測試由廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。以下測試流程由該實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)人員提供。測試步驟：

（1）化學(xué)分離流程

樣品用Carius管法進(jìn)行分解后[15]，先用四氯化碳溶劑萃取技術(shù)將樣品中的 Os提取出來[16]；Re再用陽離子交換樹脂進(jìn)行分離富集，最后用 BPHA螯合樹脂將干擾元素（Zr、Hf、Mo和W）分離。將分離后的Os用微蒸餾法進(jìn)行純化，具體步驟可參見文獻(xiàn)[17]。純化后的Os 樣品可用于N-TIMS測定。

（2）負(fù)離子熱電離質(zhì)譜（N-TIMS）測定Os同位素

N-，是目前Re-Os同位素測定最常用和最成功的方法[18，19]。

（3）同位素稀釋電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ID-ICPMS）測定Re含量。

本研究采用同位素稀釋電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ID-ICPMS）測定Re含量。

（4）Re-Os同位素全流程空白

全流程空白的分析方法同樣品一樣，采用同位素稀釋法測定，多次測定的結(jié)果顯示，Re的全流程空白為（12.53±2）pg， Os為（0.33±0.01）pg， 187Os/188Os = 0.29±0.01。

具體步驟及實(shí)驗(yàn)系數(shù)見參考文獻(xiàn)[20]。

4.4 測試結(jié)果

7 件黃鐵礦樣品的Re-Os 同位素測試結(jié)果列于表1。

由表1可見，樣品中Re、Os含量均較低，且含量變化較大。黃鐵礦中ω（Re）為[（234. 7±29.5）- （7029.7± 52.1）]×10-12，ω（Os）為[（11.8±0.1）-（165.3±1.6）]×10-12。采用衰變常數(shù)（λ）1.666×10-11[21]， 利用ISOPLOT軟件（Model3）將分析數(shù)據(jù)回歸成等時線，樣品中Ⅰ0-3、Ⅰ-2這2個樣品因?yàn)镽e和Os含量太低、誤差太大或離線遠(yuǎn)而去除，其他5個樣品回歸成等時線，其N（187Os）/N（188Os）初始比值為0.228±1.1，獲得等時線年齡為449±140Ma（圖3）。

5.結(jié)論

該Re-Os同位素測年數(shù)據(jù)暗示是該地區(qū)加里東期構(gòu)造熱事件的反映，同時，該數(shù)據(jù)說明該地區(qū)在加里東期以后，不存在對礦體、礦化體中黃鐵礦產(chǎn)生重要擾動的（構(gòu)造）熱事件--沒有使其同位素時鐘重起，暗示該地區(qū)在加里東期之后沒有發(fā)生規(guī)模較大的熱液作用。這與礦區(qū)附近區(qū)域地質(zhì)背景是相吻合的--加里東期巖體較發(fā)育，而未見印支、燕山期巖體，也暗示在礦區(qū)及附近的銅礦體、礦化體主要是加里東期形成的。

在野外，龍圍銅礦及周邊地區(qū)的銅礦體、礦化體明顯受印支期或燕山期構(gòu)造運(yùn)動形成的北東向構(gòu)造破碎帶的影響。礦體、礦化體受構(gòu)造改造發(fā)生強(qiáng)烈破碎以及后期硅化交代現(xiàn)象，并且顯微鏡下明顯見有礦化后的硅化作用，說明礦體、礦化體被構(gòu)造改造作用的存在。推測該地區(qū)礦體、礦化體在加里東期形成后，在印支期或燕山期構(gòu)造作用下，受到地下水或天水（低溫?zé)嵋海┑挠绊懣赡馨l(fā)生了一定規(guī)模的二次運(yùn)移。

致謝：感謝中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的老師們的大力支持和幫助！

參考文獻(xiàn)

[1]蔡明海，劉國慶，戰(zhàn)明國. 桂東大瑤山地區(qū)金礦床成因及成礦時代研究[J]. 華南地質(zhì)與礦產(chǎn)， 2000（3）：58-63.

[2] 鄧軍. 廣西大瑤山地區(qū)銅金多金屬礦床成因探討[J]. 地質(zhì)與資源， 2011（4）：287-291.

[3]鄧 軍. 桂東大瑤山地區(qū)銅金多金屬成礦系列及成礦模式[J]，礦產(chǎn)與地質(zhì)，2013，27（1）：8-15.

[4]傅良剛. 桂東大瑤山地區(qū)金礦成礦地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志[J]. 礦物學(xué)報， 2009（S1）：115-118.

[5]黃惠民， 和志軍， 崔彬. 廣西大瑤山地區(qū)花崗巖成礦系列[J]. 地質(zhì)與勘探， 2003（4）：12-16.

[6]羅永恩. 廣西大瑤山西側(cè)銅鉛鋅多金屬成礦帶的控礦因素與礦床成因[J]. 地質(zhì)找礦論叢， 2009（1）：56-61.

[7]王全明，張大權(quán).中國銅礦資源找礦前景[J]. 地質(zhì)通報， 2010（10）：1445-1451.

[8]汪勁草，胡云滬，葉琳. 桂東大瑤山地區(qū)金礦床的成礦構(gòu)造類型及其成礦指示[J]. 桂林理工大學(xué)學(xué)報， 2010（4）： 467-473.

[9]張善明，呂新彪，唐小春等. 廣西大瑤山西側(cè)綜合地質(zhì)異常與控礦分析[J]. 地質(zhì)與勘探， 2010（2）：314-322.

[10]張科，胡明安，曹新志等. 廣西大瑤山及其西側(cè)鉛鋅成礦區(qū)地質(zhì)特征及找礦方向[J]. 地質(zhì)找礦論叢， 2005（1）： 21-25.

[11]Mao J， Wang Y， Lehmann B， et al. Molybdenite Re--Os and Albite 40Ar/39Ar dating of Cu--Au--Mo and magnetite porphyry systems in the Yangtze River valley and metallogenic implications[J]. Ore Geology Reviews， 2006，29（3）：307-324

[12]Selby D， Kelley K D， Hitzman M W， et al. Re-Os sulfide（Bornite， chalcopyrite，and pyrite） systematics of the carbonate-hosted copper deposits at Ruby creek， southern Brooks range， Alaska [J]. Economic Geology， 2009， 104（3）：437-444

[13]郭維民，陸建軍，蔣少涌，等. 安徽銅陵新橋礦床下盤礦化中黃鐵礦Re-Os同位素定年：海底噴流沉積成礦的年代學(xué)證據(jù)[J]. 科學(xué)通報， 2011（36）：3023-3028

[14]唐永永，畢獻(xiàn)武，武麗艷，等. 金頂鉛鋅礦黃鐵礦Re-Os定年及其地質(zhì)意義[J]. 礦物學(xué)報， 2011（S1）：641

[15]Shirey S B， Walker R J. Carius tube digestion for low-blank rhenium-osmium analysis[J]. Analytical Chemistry， 1995， 67（13）：2136-2141

[16]Pearson D G， Woodland S J. Solvent extraction/anion exchange separation and determination of PGEs （Os， Ir， Pt， Pd， Ru） and Re--Os isotopes in geological samples by isotope dilution ICP-MS[J]. Chemical Geology， 2000， 165（1）： 87-107

[17]李杰，梁細(xì)榮，董彥輝，等. 利用多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICPMS）測定鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖石中的錸-鋨同位素組成[J]. 地球化學(xué)， 2007（2）：153-160

[18]Suzuki K， Miyata Y， Kanazawa N. Precise Re isotope ratio measurements by negative thermal ionization mass spectrometry （NTI-MS） using total evaporation technique[J]. International Journal of Mass Spectrometry， 2004， 235（1）：97-101

[19]Vol kening J， Walczyk T， Heumann K G. Osmium isotope ratio determinations by negative thermal ion mass spectrometry： International Journal of Mass Spectrometry Ion Processes， v. 105[J]. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes， 1991， 105（2）：147-159

[20]李杰，鐘立峰，涂湘林，等. 利用同一化學(xué)流程分析地質(zhì)樣品中的鉑族元素含量和錸-鋨同位素組成[J]. 地球化學(xué)， 2011（4）：372-380

[21]Smoliar M I， Walker R J， Morgan J W. Re-Os ages of group IIA， IIIA， IVA， and IVB iron meteorites[J]. Science， 1996， 271（5252）：1099-1102