廣東金坑銅錫鉛鋅礦床成巖成礦時代及成因探討

廖 靜, 郭麗榮, 錢龍兵

(廣東省有色金屬地質(zhì)局 九三一隊,廣東 汕頭 515041)

金坑銅錫鉛鋅礦床位于蓮花山斷裂帶中部,是粵東地區(qū)近年來新發(fā)現(xiàn)的一處中型銅錫多金屬礦床,探獲資源量銅、鉛鋅、錫、銀均達(dá)中型規(guī)模,有望達(dá)到大型規(guī)模。本次研究在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法和輝鉬礦Re-Os同位素定年法對礦區(qū)與成礦有關(guān)的巖漿巖及與錫石共生的輝鉬礦進(jìn)行了分析,結(jié)合巖漿巖地球化學(xué)特征,討論了該礦床的成因類型。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

金坑礦區(qū)位于武夷成礦帶南段,蓮花山斷裂帶南西段錫銅多金屬礦整裝勘查區(qū)北部[1],位于蓮花山主峰地段北山嶂—九龍嶂動力變質(zhì)帶[2],其間廣泛發(fā)育糜棱巖帶、糜棱巖化帶、壓碎角礫巖帶、片理帶及劈理帶,常常伴有熱蝕變。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向為30°～40°,以斷裂構(gòu)造為主。卷入該變質(zhì)帶的地層主要有晚三疊世—晚侏羅世沉積巖及火山巖,總體走向30°～35°,傾向SE,傾角30°～50°。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,巖體分布受區(qū)域NE、EW、NW向斷裂構(gòu)造控制。主要有燕山三期的嵩頭各安巖體,燕山四期的龍獅寨巖體、水口寨巖體、湯輋巖體、紫微山巖體。本區(qū)礦點(diǎn)較密集,主要為銅錫礦,其次有鎢礦、鉛鋅多金屬礦床。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為中上侏羅統(tǒng)熱水洞組火山熔巖及火山碎屑巖,主要包括英安流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋斑巖及石英斑巖。地層走向30°～50°,傾向SE,傾角20°～40°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造為區(qū)域斷裂派生的次一級斷裂,可分為NE向、NW向和近SN向三組。礦區(qū)動力變質(zhì)強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的片理化帶,形成極其發(fā)育的層間滑動構(gòu)造,主要構(gòu)造線方向與區(qū)域深斷裂一致,為30°～40°,局部有變化,成為主要的容礦空間,礦體形態(tài)產(chǎn)狀變化隨滑動構(gòu)造的變化而變化。巖漿巖多出露于礦區(qū)西北部,主要為中粗粒黑云母花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖、花崗閃長斑巖、石英斑巖、閃長巖和輝綠巖(圖1)。

金坑礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)礦脈54條,其中馬山區(qū)段43條,崆角區(qū)段4條,赤告嶺區(qū)段4條,黃竹嶂區(qū)段3條。以馬山區(qū)段為主,已發(fā)現(xiàn)V1、V4等礦體共43條,以銅礦體為主,形成北東走向長1 500 m、寬800 m,最大延深約1 200 m,最大厚度約500 m的礦脈帶。主礦脈V1、V4幾乎呈NE—SW向貫穿馬山區(qū)段,V4長1 350 m,斜深1 000 m,平均脈幅2.27 m;V1長1 400 m,斜深850 m,平均脈幅1.59 m。礦體以細(xì)脈狀、浸染狀為主,局部團(tuán)塊狀,產(chǎn)于中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第三巖性段中的流紋巖、流紋斑巖間的層間滑動帶內(nèi),呈多層產(chǎn)出,在走向上不連續(xù),因厚度變化大而呈透鏡狀、脈狀。礦體總體產(chǎn)狀與地層一致,走向5°～40°,傾向SE,傾角25°～50°。

3 樣品分析方法

鋯石定年分析采用儀器為RESOlutionM-50激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a型的ICP-MS聯(lián)機(jī),用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣,采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA作為測年外標(biāo),所測元素激光斑束直徑為31μm,頻率為8 Hz,數(shù)據(jù)處理使用軟件ICPMSDateCal 10.1,鋯石的諧和年齡圖繪制和年齡計算采用軟件Isoplot3.0[3],詳細(xì)的實驗分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法見文獻(xiàn)[4];輝鉬礦Re-Os同位素測年采用X7型ICP-MS 測定同位素比值,詳細(xì)測試、采用的相關(guān)參數(shù)及計算過程遵照Re-Os同位素測試的實驗流程及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

圖2 金坑礦區(qū)巖漿巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年圖解Fig.2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of magmatic rocks in Jinkeng mining area

a.流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r;b.流紋斑巖;c.石英斑巖;d.花崗閃長斑巖;e.中粗粒黑云母花崗巖;f.細(xì)?；◢弾r。

圖1 金坑礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Jinkeng mining area1.侏羅系上統(tǒng)熱水洞組;2.晚侏羅世中粗粒黑云母花崗巖;3.早白堊世細(xì)?；◢弾r;4.早白堊世花崗閃長斑巖;5.花崗斑巖;6.閃長巖;7.煌斑巖;8.輝綠巖;9.斷層;10.礦脈;11.地質(zhì)界線;12.勘探線及編號。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果

通過對礦區(qū)主要巖石進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,結(jié)果表明,流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r年齡為(157.2±1.0)Ma(圖2-a),流紋斑巖年齡為(154.1±1.2)Ma(圖2-b),石英斑巖年齡為(150.6±1.2)Ma(圖2-c),花崗閃長斑巖年齡為(147.5±0.5)Ma(圖2-d),中粗粒黑云母花崗巖年齡為(144.1±0.5)Ma(圖2-e),細(xì)粒花崗巖年齡為(141.0±0.3)Ma(圖2-f)。

4.2 輝鉬礦Re-Os年齡

對礦床中與錫石毒砂共生的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素測年,結(jié)果為(141.3±1.0)Ma(圖3)?？梢?輝鉬礦Re-Os等時線年齡與細(xì)?；◢弾r結(jié)晶年齡非常接近,在誤差范圍內(nèi)一致。成巖成礦年代學(xué)表明,金坑礦區(qū)成巖作用均形成于燕山晚期的晚侏羅—早白堊世初期。

5 討論

5.1 成巖成礦時代

華南地區(qū)中生代Cu-(Mo)-W-Sn礦床與中生代花崗巖類密切相關(guān)。Cu礦床主要與同熔型花崗巖有關(guān),而Mo、W、Sn既與同熔型花崗巖有關(guān),又與改造型花崗巖有關(guān)。Cu礦床主要發(fā)生在180～170 Ma、160～150 Ma以及105～90 Ma三個時期,W-Sn礦床集中于170～130 Ma和120～110 Ma,而Sn礦床則發(fā)育于170～150 Ma、130～110 Ma以及100～90 Ma三個時期。前人對粵東蓮花山斷裂帶中典型礦床錫多金屬礦的成礦年齡也做了相關(guān)測試工作,如梅縣玉水銅礦成礦年齡為150.04 Ma[5];惠來鐘丘洋銅錫多金屬礦成礦年齡為154.0 Ma[6];潮安厚婆坳錫多金屬礦成礦年齡為(145.44±1.88)Ma[7];揭西陶錫湖錫礦成礦年齡為139 Ma,海豐長埔錫礦成礦年齡為141 Ma,海豐塘尾錫礦成礦年齡為137 Ma。

本文通過對礦區(qū)巖漿巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和輝鉬礦Re-Os同位素測年,確定了金坑礦床的成巖和成礦年齡,該礦床成礦年齡為(141.3±1.0)Ma,細(xì)?；◢弾r的成巖年齡為(141.0±0.3)Ma。測試結(jié)果與華南地區(qū)和粵東地區(qū)中生代成巖成礦年齡相吻合。

5.2 成因討論

LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果顯示,礦區(qū)細(xì)粒花崗巖形成年齡為(141.3±1.0)Ma,與輝鉬礦成礦年齡(141.0±0.3)Ma在誤差范圍內(nèi)基本一致,也就是說金坑礦區(qū)的礦床成因類型為巖漿熱液型。地球化學(xué)特征表明細(xì)?；◢弾r具相對富集大離子親石元素(LILE)及相對虧損高場強(qiáng)元素(HFSE)的特征,與I型花崗巖比值相似。在Rb-(Y+Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖上(圖4),形成于早白堊世的金坑花崗質(zhì)巖體樣品均落入后碰撞花崗巖區(qū)域,早白堊世初期高分異的花崗巖株或巖脈,其一方面本身屬于巖漿演化晚期的產(chǎn)物,諸多成礦元素高度富集,能夠提供充足的礦物質(zhì);另外,巖漿侵入上供作用使得早期剪切作用形成的相對封閉壓扭性質(zhì)的斷層或者裂隙張開,造成層間滑脫,為成巖和成礦提供了必要的空間;再之,巖漿提供了巨量的熱源,成為某些先存“礦源層”(如地層等)中的成礦金屬元素被大量萃取的驅(qū)動力。綜上所述,金坑礦床成因主要為巖漿熱液主導(dǎo),受層間滑動構(gòu)造控制。

圖4 金坑礦區(qū)花崗巖類構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.4 Discriminant diagram of tectonic environment of granitoid in Jinkeng mining area

6 結(jié)論

細(xì)粒花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年成巖年齡為(141.0±0.3)Ma,輝鉬礦Re-Os同位素測年為(141.3±1.0)Ma,成巖作用形成于燕山晚期的晚侏羅—早白堊世初期,而成礦作用為早白堊世初期,成礦與細(xì)?；◢弾r關(guān)系最為密切,本區(qū)今后找礦工作部署應(yīng)圍繞該巖體進(jìn)行。

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