安徽省宿州欄桿輝綠巖型金剛石礦床斜鋯石Pb-Pb年齡及其地質(zhì)意義

馬玉廣，朱仁智

（1安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第二水文工程地質(zhì)勘查院， 安徽蕪湖 241000；2 南京大學(xué)，江蘇南京 210000）

0 引言

安徽省宿州欄桿金剛石礦區(qū)，位于我國“華北地臺郯廬金剛石重要成礦帶”的南部，該成礦帶包含了遼寧瓦房店、山東蒙陰、江蘇徐州和安徽宿州等區(qū)塊。自20世紀60、70年代開始，原地礦部、各省地礦局陸續(xù)以專項勘查經(jīng)費投入了大量的地質(zhì)、科研工作，先后在山東蒙陰和遼寧瓦房店發(fā)現(xiàn)了金伯利巖型金剛石礦床和蘇皖砂床點，已確定原生礦的時代遼寧瓦房店（455～460 Ma）、山東蒙陰（450～490 Ma）。2009年11月，安徽省國土資源廳啟動地勘基金項目“安徽省宿州市欄桿-褚欄地區(qū)金剛石普查（項目編號2009-20）”，于2010年5月首次在安徽境 內(nèi)發(fā)現(xiàn)原生金剛石礦，2017年6月提交小型輝綠巖型金剛石礦床1處。五十多年來，前人對宿州欄桿礦區(qū)也進行了大量的研究工作，但對于含礦“老寨山輝綠巖體”成巖年齡的研究相對較少，已有的結(jié)果主要有：“安徽省靈、宿、碭幅1∶20萬區(qū)調(diào)報告” K-Ar法年齡447.6 Ma；1987年的“安徽省區(qū)域地質(zhì)志”，則根據(jù)角閃石K-Ar法定齡706 Ma；王清海等（2011）認為欄桿地區(qū)的輝綠巖形成于890 Ma。三者年齡相差很大，有待進一步研究確認?；诖?，本文挑選7件輝綠巖樣品斜鋯石SIMS Pb-Pb定年測試，以期精確厘定宿州欄桿地區(qū)輝綠巖型金剛石礦的形成時代，進而對區(qū)內(nèi)及外圍找礦指明方向。

1 區(qū)域及礦床地質(zhì)概況

安徽省宿州欄桿金剛石礦區(qū)構(gòu)造位置，處于華北克拉通東部徐淮地塊東南緣，郯廬斷裂帶西側(cè)、宿州斷裂北側(cè)，是我國重要的金剛石成礦帶。區(qū)內(nèi)基底為古元古界—新太古界五河巖群和中元古界鳳陽群，同位素年齡為1878～2963Ma，總厚度大于6000 m。蓋層只發(fā)育新元古界青白口系、南華系、震旦系（史家組、望山組、金山寨組、溝后組）及古生界寒武系（猴家山組、昌平組、饅頭組、毛莊組、徐莊組、張夏組），下（早）奧陶統(tǒng)的石英巖、灰?guī)r、頁巖等，總厚達7000 m。

與宿州欄桿金剛石礦有關(guān)的“老寨山輝綠巖體”[1]位于寶光寺、貓頭山至老寨山、大堂山一帶（圖1），呈北北東向條帶狀展布，在區(qū)內(nèi)長度大于19 km（向北延入江蘇境內(nèi)），最寬1.6 km（貓頭山—老寨山一帶），面積約30km2。老寨山巖體呈巖床狀產(chǎn)出，順層侵入望山組、史家組圍巖中，接觸面產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，貓頭山處305°∠20°，老寨山西270°∠10°，老寨山東275°∠15°。

按巖體結(jié)構(gòu)可分為兩個相帶：邊緣相為細粒結(jié)構(gòu)，中部相為中粗粒結(jié)構(gòu)。輝綠巖呈灰綠、灰黑色，風化后呈深棕色，具輝綠結(jié)構(gòu)及含長結(jié)構(gòu)，礦物成分有拉長石60%～ 65%，普通輝石30%～40%，磁鐵礦5%，鈦磁鐵礦5%，局部含少量橄欖石、石榴子石、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、石英等。巖石化學(xué)成分：SiO245.59 %～ 47.96%，TiO21.50%～3.95%，F(xiàn)e2O33.52%～9.16%，F(xiàn)eO 6.67%～9.13%，MgO 3.97%～7.90%，Na2O 2.38%～2.88%，K2O 0.35%～1.76%，CaO 6.96 %～11.88%，MnO 0.12 %～ 0.23%。微量元素中，以親鐵元素為主， Ti、V最高達＞0.1%，Ni 0.015%，Cr 0.045%；親硫元素的Cu 0.01%～0.015%。目前已獲得金剛石（333+334）類礦物量25.92×104Ct（5184×104mg）（礦石量1637.08×104m3），礦床平均品位3.167mg/m3。

2 樣品采集與測試分析

圖1 安徽宿州欄桿金剛石礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Langan diamond field in Suzhou, Anhui Province

基性巖是研究深源巖漿活動的主要載體，但對其精確定年較難[2]，常見定年方法中：K-Ar定年容易受到Ar丟失和繼承Ar影響[3]，全巖Rb-Sr或者Sm-Nd定年易受到地殼物質(zhì)混染和變質(zhì)再平衡影響[4]，鋯石U-Pb定年中常出現(xiàn)繼承性鋯石和Pb丟失現(xiàn)象[5]，這些方法均很難獲得準確的年齡。相比較于這些方法，斜鋯石U-Pb和Pb-Pb定年被認為是目前基性巖定年中最可靠的方法[6]，這主要因為斜鋯石具有以下特征：①斜鋯石是巖漿晚期結(jié)晶的礦物；②斜鋯石具有高U值和可忽略的原始Pb含量；③斜鋯石幾乎無捕擄晶成因；④斜鋯石幾乎無Pb丟失。

本次取7件輝綠巖樣品，通過單礦物分選獲得斜鋯石，在鏡下挑選26顆代表性斜鋯石晶體，呈半透明，部分透明，黃棕色，半自形，短柱狀到長柱狀，粒徑30～ 100 μm，長/寬比為1∶1～4∶1。

本次斜鋯石SIMS Pb-Pb定年測試在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室完成。實驗儀器為Cameca IMS-1280 HR離子探針（SIMS）。該離子探針配備5個接收器和高精度核磁共振控制器，可精確控制磁場漂移。斜鋯石Pb-Pb法采用O-2一次離子，使用4000分辨率，傳輸效率可達75%以上；用NMR控制器將磁場漂移控制在± 2.5×10-6/16 h以內(nèi)；采用Cameca SIMS獨有的吹氧技術(shù)，可以使斜鋯石的二次Pb+產(chǎn)生率提高7倍；使用了4個EM接收器，同時測量204Pb、206Pb、207Pb、208Pb，有效地降低了一次束波動對測量結(jié)果的影響。

3 測定結(jié)果

本次選擇11DK04-5作為平行樣測試二遍，一致性較好。7件輝綠巖樣26個斜鋯石Pb-Pb同位素測試結(jié)果于表1，207Pb/206Pb年齡為898～920 Ma，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為913 ± 4 Ma (MSWD =0.72)（圖2、表1）。

4 地質(zhì)意義

本次斜鋯石Pb-Pb定年的結(jié)果表明，宿州欄桿賦金剛石礦的輝綠巖成巖年齡為（913±4Ma），形成于新元古代青白口紀（Qb）早中期，即鳳陽運動晚期。因此，宿州欄桿金剛石礦載體輝綠巖，為華北地臺基底形成、基性超基性巖漿侵位同一事件的產(chǎn)物，為本區(qū)及外圍金剛石找礦指明了方向。

圖2 11DK04中輝綠巖斜鋯石背散射（BSE）圖像和SIMS 207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡Fig.2 Back scattering (BSE) images of baddeleyite from diabase in 11DK04 and the weighted average age of SIMS 207Pb/206Pb

同時，本次同位素測定宿州欄桿地區(qū)輝綠巖成巖年齡為新元古代青白口紀（Qb）早中期，其侵入最新圍巖望山組至少為新元古代早期青白口系（Qb）。這為近年來一些學(xué)者提出的“望山組地層相當于我國華北青白口系上部”觀點提供了佐證。據(jù) ①楊杰東等[7]和鄭文武等[8]分別對望山組中石灰?guī)r進行了Sr,C同位素測試,并與其他新元古代地層進行對比,結(jié)果推測望山組的年齡可能為830Ma;②張丕浮[9]對蘇皖北部、遼東半島、本溪等地進行地層劃分時,將欄桿地區(qū)的望山組地層劃分到震旦系以前。這些研究成果，為后續(xù)“安徽省地質(zhì)志”修編，有關(guān)“望山組”地層年代界定提供了同位素測齡依據(jù)。

表1 11DK04中輝綠巖斜鋯石207Pb/206Pb年齡Table 1207Pb/206Pb age of baddeleyite from diabase in 11DK04

5 結(jié)論

安徽宿州欄桿金剛石賦礦輝綠巖成巖模式年齡為（913±4Ma），表明其形成于新元古代青白口紀（Qb）早中期鳳陽運動晚期，成礦作用與華北地臺基底形成或基性超基性侵位事件關(guān)系密切，為本區(qū)或外圍金剛石找礦指明了方向。