北淮陽構(gòu)造帶鮮花嶺找礦遠景區(qū)銅鉛鋅礦化相關(guān)侵入巖的鋯石U-Pb年齡和Hf同位素特征

（1 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊， 安徽六安 237010；2 南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，地質(zhì)流體研究所，地球科學(xué)與工程學(xué)院， 江蘇南京 210046）

0 引言

北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）是一個以Mo、Au、Pb、Zn、Cu為主的多金屬成礦帶，區(qū)域成礦條件優(yōu)越。近年來，在安徽金寨縣地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了銅鉛鋅、鉬多金屬礦床、礦（化）點，比較有代表意義的有：①沙坪溝鉬礦床（斑巖型）；②銀山鉛鋅礦床（巖漿熱液型）；③汞洞沖鉛鋅礦床（隱爆角礫巖型）；④銀水寺鉛鋅礦（矽卡巖型）；⑤青山鉬礦點； ⑥古碑鉬礦點；⑦郞嶺灣金礦（火山巖內(nèi)構(gòu)造破碎帶型、石英細(xì)脈型）；⑧戴家河金礦（石英脈型）；⑨東溪金礦（火山巖型）；⑩新店河金礦化點；鮮花嶺銅鉛鋅成礦遠景區(qū)。相對于與本區(qū)毗鄰的北淮陽構(gòu)造帶（河南段）發(fā)現(xiàn)的星羅棋布的大中型金（銀）、鉬多金屬礦床，北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）顯得礦床稀少，尤其是銅鉛鋅礦化規(guī)模不大，與區(qū)內(nèi)所處的成礦有利位置極不相稱。因此，有必要加強成礦規(guī)律、礦床成因的研究，為下一步找礦勘查提供思路。

北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）廣泛發(fā)育晚中生代的火山巖和侵入巖，同時區(qū)域上有鉬、銅鉛鋅、金等多金屬礦化。前人對區(qū)域成礦地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)進行了一定的研究[1]，另外對新發(fā)現(xiàn)的沙坪溝斑巖鉬礦和曉天盆地的金礦取得了較深入的認(rèn)識[2～5]。但是，目前關(guān)于北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）與銅鉛鋅礦化有關(guān)的年代學(xué)研究還很薄弱，影響了對研究區(qū)成礦規(guī)律的認(rèn)識。因此，迫切需要開展精確的成礦相關(guān)侵入巖的鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素研究，深入探討巖石形成年代、巖漿源區(qū)和成礦地質(zhì)背景，進行成礦條件研究，對下一步北淮陽構(gòu)造帶銅鉛鋅找礦工作具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

圖1 北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻[5]）Fig.1 Geological schematic diagram of the Northern Huaiyang tectonic belt (Anhui section) (according to Reference[5])

鮮花嶺找礦遠景區(qū)構(gòu)造位置屬于大別造山帶東北緣的北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）（圖1）。北淮陽構(gòu)造帶是強烈的構(gòu)造-巖漿活動帶，時代為晚中生代，廣泛發(fā)育各類巖漿巖，主要為侵入巖，次為噴出巖。晚中生代的巖漿作用可分為早、晚兩期。早期主要以大規(guī)模的噴發(fā)伴隨深成作用為特征，深成巖體表現(xiàn)為擠壓特點，多為長軸近東西向的橢圓形，火山巖則沿NW-NWW向呈帶狀分布，屬高鉀鈣堿和鉀玄巖系列，與區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn及Au、Ag多金屬礦化成因關(guān)系密切。晚期巖漿活動以堿性巖和高分異花崗巖為主，表現(xiàn)為被動型的巖墻充填或者淺就位花崗斑巖為特點，呈NE-NNE向穿切早期巖體或火山巖，成因上與NE向構(gòu)造緊密相關(guān)，與區(qū)內(nèi)Mo礦化密切相關(guān)。

鮮花嶺找礦遠景區(qū)下伏下古生界佛子嶺巖群的中淺變質(zhì)巖系地(巖)層，原巖為一套砂-砂泥-泥質(zhì)沉積，屬大陸邊緣半深海-深海槽盆相類復(fù)理石建造。上覆地層為中生界白堊系下統(tǒng)毛坦石組，為一套以中酸性火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖為主體的火山巖地層，呈蓋層不整合于佛子嶺巖群之上（圖2）。

遠景區(qū)侵入巖主要為燕山中晚期的淺成-超淺成巖體，有鮑沖石英二長巖-花崗閃長巖體、柴角沖正長斑巖體、響洪甸雜巖體。據(jù)各巖體的巖石學(xué)特征和地球化學(xué)特征，本區(qū)巖漿巖自西向東具有中酸性-中性-偏堿性-堿性的變化趨勢。

圖2 鮮花嶺地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2Geological sketch of the Xianhualing area

圖3 鮑沖二長巖鏡下顯微照片（正交偏光）Fig.3 Microscopic view of the Baochong monzonite (under cross-polarized light)

此外，區(qū)內(nèi)還廣泛分布有閃長巖-石英閃長巖及閃長玢巖等中（偏酸）和石英二長巖-閃長巖類的小巖體，主要見于孫沖、戈家沖、東沖、何沖、獅子山及石門沖等地。

研究區(qū)內(nèi)的已知的礦化類型有:隱爆角礫巖型鉛鋅-（銅）金礦化、裂隙充填浸染型金-鉛鋅礦化、（石英-黃鐵礦）細(xì)脈浸染型金-鉛鋅礦化、線型蝕變破碎帶（構(gòu)造角礫巖）型金礦化等?，F(xiàn)有資料表明，區(qū)內(nèi)礦化共有的特征：一是礦化對圍巖無選擇性，礦化體可以穿切不同巖石的界線；二是礦化受構(gòu)造制約明顯。礦化與較晚期的構(gòu)造-巖漿熱液活動有關(guān)。

2 樣品采集和測試方法

2.1 樣品采集和描述

本文選擇鮮花嶺地區(qū)鮑沖巖體作為研究對象；樣品采集的地理坐標(biāo)為：N 31°37′40.2″ E 116°01′13.8″。鮑沖巖體主要由斜長石、鉀長石和黑云母組成，具典型的二長結(jié)構(gòu)。斜長石自形程度高于鉀長石，自形板狀的斜長石晶體嵌在他形鉀長石晶體中，斜長石半自形板條狀產(chǎn)出，發(fā)育聚片雙晶，常具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)；鉀長石為半自形粒狀結(jié)構(gòu)（圖3）。根據(jù)巖相學(xué)特征，將其定名為二長巖。

2.2 鋯石U-Pb年代學(xué)

巖石樣品經(jīng)人工破碎后，按常規(guī)的重力和磁選方法分選出鋯石。將分選出的鋯石顆粒用混有固化劑的環(huán)氧樹脂膠結(jié)制成鋯石靶，然后將盡量多的鋯石顆粒磨至最大出露截面面積，再進行單偏光、反射光及陰極發(fā)光（CL）的拍照，以獲取鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋯石單偏光和反射光圖像在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制國家重點實驗室完成，鋯石CL圖像分析在西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室完成。

鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在內(nèi)生金屬礦床成礦機制國家重點實驗室(南京大學(xué))完成。使用儀器為Agilent 7500a ICP-MS，激光剝蝕系統(tǒng)為213 nm New Wave固體激光剝蝕系統(tǒng)。分析過程詳見文獻[6]。采用Andersen的方法進行鋯石U-Pb數(shù)據(jù)的普通Pb校正[7]，校正后的結(jié)果利用Isoplot程序[8]計算鋯石U-Pb年齡及諧和曲線。

2.3 Hf同位素

鋯石Hf測試在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。使用儀器為Thermo Neptune Plus 多接收等離子質(zhì)譜和New Wave UP193激光剝蝕系統(tǒng)（MC-ICP-MS）。實驗條件和數(shù)據(jù)采集詳見文獻[9]。Hf同位素分析的位置為U-Pb同位素分析的相同結(jié)構(gòu)處，根據(jù)鋯石的大小和儀器條件，激光剝蝕的束斑選為44μm，測定過程中采用鋯石MT作為外部標(biāo)樣，本次實驗獲得的標(biāo)樣的176Hf/177Hf比值為0.282495±0.000007（n=20, 2σ）。76Lu衰變常數(shù)采用文獻[10]中的1.865×10-11a-1，在εHf(t)值計算中，球粒隕石的176Hf/177Hf和176Lu/177Hf采用文獻[11]中的推薦值：0.282772和0.0332, 單階段模式年齡（TDM）計算采用文獻[12]中推薦的虧損地幔值：176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384。兩階段模式年齡計算采用文獻[12]中推薦的平均大陸地殼176Lu/177Hf=0.015進行計算。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石巖相學(xué)和U-Pb年代學(xué)

鮮花嶺地區(qū)鮑沖二長巖的鋯石U-Pb結(jié)果見表1和圖4。鋯石CL圖像顯示，鋯石顆粒長度為200～500 μm，長寬比為1∶1～1∶4。多數(shù)鋯石具有典型的巖漿鋯石震蕩環(huán)帶。鋯石U含量338×10-6～4713×10-6，Th含量312×10-6～4964 ×10-6，Th/U比值介于0.54～1.33之間（表1）。Th/U比值與典型的巖漿成因鋯石一致。

大多數(shù)U-Pb定年結(jié)果集中在諧和線附近。鮑沖二長巖206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為124±2 Ma（圖4）。結(jié)合自形鋯石和韻律環(huán)帶發(fā)育等特點，該年齡為鮑沖二長巖的結(jié)晶年齡。

3.2 Hf同位素

鮑沖二長巖的鋯石Lu-Hf同位素結(jié)果見表2和圖5。鮑沖二長巖的176Hf/177Hf比值分布在0.2822470～0.2824039之間；按照鋯石LA-ICP-MS U-Pb單點年齡計算，εHf（t）值為-15.7～-10.2；二階段模式年齡（）變化范圍為1.82～2.17Ga（圖5）。本次研究的鮑沖二長巖的鋯石Hf同位素組成與同時代的花崗質(zhì)巖石結(jié)果一致[6]。

4 討論

4.1 銅鉛鋅礦化時代

圖4 鮑沖二長巖鋯石CL圖（標(biāo)有206Pb/238U年齡和εHf(t)）和LAICP-MS U-Pb諧和圖Fig.4 CL diagram of zircon from the Baochong monzonite (marked by the 206Pb/238U age and εHf(t) )and LA-ICP-MS U-Pb concordia plot

北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）發(fā)育強烈的巖漿活動，前人用K-Ar法獲得年齡范圍廣，巖漿活動時間長達33 Ma（116～149Ma），跨越晚侏羅世到早白堊世。然而，由于K-Ar體系具有較低的封閉體系，因此可能會有誤差較大的年齡數(shù)據(jù)[13～14]。鋯石U-Pb同位素系統(tǒng)具有較高的封閉溫度，受到后期熱液活動的影響小，年齡數(shù)據(jù)可靠[15]。本次分析測試的鮮花嶺找礦遠景區(qū)鮑沖二長巖的年齡為124 Ma。結(jié)合近期高精度定年結(jié)果，北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）發(fā)育強烈的巖漿活動集中在早白堊世，巖漿活動時限集中在138～114 Ma[2,6],[本文]。因此，北淮陽構(gòu)造帶（安徽段）晚中生代礦化作用存在三期，第一期曉天火山盆地的火山熱液型金礦化為130 Ma，第二期鮮花嶺地區(qū)銅鉛鋅礦化大約124 Ma，第三期沙坪溝斑巖型鉬礦化，其成巖成礦年齡大約為114 Ma[4～5]。

4.2 巖漿源區(qū)特征與礦化類型

由于鋯石中的Lu/Hf比值很低（176Lu/177Hf一般低于0.002），并且由176Lu衰變產(chǎn)生的176Hf非常少。所以，鋯石的176Lu/177Hf比值常常被用來表示鋯石形成時的176Lu/177Hf比值，進而為討論鋯石所產(chǎn)出的巖石成因提供關(guān)鍵的源區(qū)信息[16]。εHf(t)值的變化也可以指示這巖漿源區(qū)的變化過程，對于示蹤不同巖體的源區(qū)特征和識別地球動力學(xué)背景的轉(zhuǎn)換具有重要意義[17]。

前人研究表明大別造山帶在后碰撞巖漿作用前存在三層地殼結(jié)構(gòu)：具有年輕的中-新元古代Hf模式年齡的上地殼；，以中元古代Hf模式年齡為主大別地區(qū)中地殼； Hf模式年齡為古元古代-新太古代的下地殼[18～19]。大別地區(qū)廣泛發(fā)育的白堊紀(jì)花崗巖是來自于古元古代-新太古代的下地殼的部分熔融。

表1 鮑沖二長巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results of the Baochong monzonite

表2 鮑沖二長巖鋯石Lu-Hf分析結(jié)果Table 2 Lu-Hf analysis of zircon from the Baochong monzonite

圖5 鮑沖二長巖鋯石Hf同位素組成和模式年齡統(tǒng)計直方圖Fig.5 Hf isotope composition and histogram of model age statistics of zircon from the Baochong monzonite

在本文研究中，二長巖的εHf（t）值為-15.7～-10.2，二階段模式年齡（）變化范圍為1.82～2.17Ga，指示鮑沖二長巖主要為古元古代巖石圈基底部分熔融而成。本次研究的鮑沖二長巖的鋯石Hf同位素組成與所得同時代廣泛發(fā)育的花崗巖結(jié)果不同[4]，表明其具有顯著不同的巖漿源區(qū)。由于銅鉛鋅礦化相關(guān)的鮑沖巖體具有特征性的鋯石Hf同位素組成，因此鋯石Hf可以作為區(qū)域找銅鉛鋅礦化成礦巖體的潛在地球化學(xué)指標(biāo)。

4.3 造山帶垮塌背景與金屬成礦作用

大量研究表明，大別造山帶的超高壓變質(zhì)巖形成于三疊紀(jì)（245～210 Ma）的超高壓-高壓變質(zhì)作用，是華南向華北大陸深俯沖的產(chǎn)物[14]。連續(xù)的俯沖事件可以造成明顯的地殼增厚，并且會導(dǎo)致鐵鎂質(zhì)下地殼變成榴輝巖[20]。北淮陽構(gòu)造帶的沙坪溝鉬礦附近侵入巖的詳細(xì)研究表明，早期（大于130 Ma）低鎂埃達克質(zhì)花崗巖可能形成于大別造山帶榴輝巖為巖漿源區(qū)的增厚下地殼。在130 Ma以后，大別造山帶的增厚下地殼發(fā)生減薄，形成正常厚度的下地殼[4]。很多研究表明，在大約130 Ma，大別地區(qū)巖石圈發(fā)生深刻變化，造山帶發(fā)生強烈垮塌作用，形成了大量伴生的基性巖脈以及高鎂埃達克巖[21～24]。

本次研究表明，鮑沖二長巖形成于124Ma，與大別地區(qū)后碰撞侵入巖形成年代一致，屬于三疊紀(jì)華南板塊向華北板塊大陸碰撞造山后伸展背景的產(chǎn)物。同時，鮑沖巖體的巖漿源區(qū)與稍早的巖漿巖具有明顯不同的鋯石Hf同位素組成，指示了在大約124 Ma，深部巖石圈和地殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了劇烈的轉(zhuǎn)變。造山帶強烈伸展、深部地幔上涌和地殼結(jié)構(gòu)、組成的劇烈變化均有利于銅鉛鋅礦化的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

鮑沖巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)分析結(jié)果表明，其結(jié)晶年齡為124 Ma。鋯石Lu-Hf同位素結(jié)果表明，其εHf（t）值為-15.7～-10.2，二階段模式年齡（）變化范圍為1.82～2.17Ga，指示其巖漿源區(qū)為古元古代巖石圈基底部分熔融。因此，鮮花嶺地區(qū)銅鉛鋅礦化的巖漿源區(qū)與區(qū)域的130 Ma金礦化火山巖具有源區(qū)不同，指示著銅鉛鋅礦化是大別造山帶構(gòu)造垮塌環(huán)境下巖漿活動的產(chǎn)物。