寧蕪盆地凹山鐵礦床黃鐵礦Re-Os同位素定年及其地質(zhì)意義

徐益龍，黃德志，劉 震，鄭 濤，周煒鑒

(中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410083; 中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410083)

寧蕪中生代火山盆地是我國(guó)著名的長(zhǎng)江中下游成礦帶的7個(gè)礦集區(qū)之一，位于長(zhǎng)江中下游成礦帶的東段(圖1)，以中生代火山巖和玢巖鐵礦的廣泛發(fā)育為特征。前人對(duì)該地區(qū)成巖成礦作用進(jìn)行了總結(jié)，提出了著名的玢巖鐵礦理論，并建立了成礦模式(寧蕪研究項(xiàng)目編寫小組， 1978)。自20世紀(jì)70年代以來，人們對(duì)寧蕪玢巖型鐵礦床進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)的研究(寧蕪項(xiàng)目編寫小組， 1978； 李秉倫等， 1984； 盧冰等， 1990； 段超等， 2012)，對(duì)寧蕪地區(qū)鐵礦床的成因、地球動(dòng)力學(xué)背景等也進(jìn)行了探討(薛懷民等， 2010； 袁順達(dá)等， 2010； 段超等， 2012)。關(guān)于玢巖鐵礦的成因，主要存在3種不同的觀點(diǎn)： 礦漿或巖漿型(寧蕪項(xiàng)目編寫小組， 1978； 吳言昌等， 1999 ； Houetal., 2009, 2010)、熱液型(盧冰等， 1990)、巖漿熱液型(林新多等， 1998)。研究表明該地區(qū)在成巖成礦過程中可能經(jīng)歷了巖石圈伸展-減薄、軟流圈物質(zhì)上涌及殼幔相互作用的動(dòng)力學(xué)演化過程(毛景文等， 2005； 段超等， 2011)。

近年來，眾多學(xué)者對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了大量的年代學(xué)研究，積累了大量的年代學(xué)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些年齡資料，寧蕪火山巖盆地的成巖成礦年代被限定為早白堊世，成巖年代為131.1～127.6 Ma(范裕等， 2010a； 薛懷民等， 2010； 侯可軍等， 2010； 段超等， 2011； 張燕等， 2013)，而成礦年代學(xué)研究卻得出一個(gè)相對(duì)寬泛的年齡134.9～122.9 Ma(Yu and Mao， 2004； 馬芳等， 2010； 袁順達(dá)等， 2010； 范裕等， 2011)。寧蕪礦集區(qū)成礦年代的精確厘定對(duì)于該地區(qū)成巖成礦作用的深入研究具有重要的意義。段超等(2011)通過對(duì)寧蕪鐵礦輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖的鋯石測(cè)年研究得出一個(gè)較為狹窄的年齡(131～126 Ma)，并以此代表成礦年齡。然而，目前針對(duì)礦床金屬礦物進(jìn)行直接的成礦年齡測(cè)定尚較缺乏。凹山鐵礦床是寧蕪盆地玢巖型鐵礦床的重要代表之一，位于盆地中部。本文在野外工作基礎(chǔ)上，對(duì)凹山鐵礦床中黃鐵礦開展了Re-Os同位素年代學(xué)研究，以期得出一個(gè)精確的成礦年齡，并試探討凹山鐵礦床的成礦物質(zhì)來源。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶是中國(guó)東部中生代大規(guī)模成礦的重要地區(qū)之一，位于揚(yáng)子板塊北緣的長(zhǎng)江斷裂帶內(nèi)，長(zhǎng)期的構(gòu)造作用、巖漿活動(dòng)和成礦作用形成了斷隆區(qū)和斷凹區(qū)的次級(jí)構(gòu)造格局及豐富多樣的多金屬礦床組合(王存智等， 2018)。該地區(qū)金屬礦床(點(diǎn))共計(jì)有200余處，包括7個(gè)大型礦集區(qū)，由北東向南西，依次為寧鎮(zhèn)Cu-Fe-Pb-Zn礦集區(qū)、寧蕪Fe礦集區(qū)、銅陵Cu-Au礦集區(qū)、廬樅Fe-Cu礦集區(qū)、安慶-貴池Cu礦集區(qū)、九瑞Cu-Au礦集區(qū)和鄂東南Fe-Cu礦集區(qū)。主要的礦床類型包括與高鉀鈣堿性花崗巖類有關(guān)的矽卡巖-斑巖型Cu-Fe-Au-Mo礦床和與富鈉鈣堿性閃長(zhǎng)巖類有關(guān)的玢巖型Fe礦床，這兩類礦床分別主要位于長(zhǎng)江中下游成礦帶的斷隆區(qū)和斷凹區(qū)。

寧蕪盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶東部斷凹區(qū)，東臨方山-小丹陽斷裂，西依長(zhǎng)江斷裂帶，南、北分別以蕪湖斷裂和南京-湖熟斷裂為界，是一個(gè)繼承式的中生代斷陷型火山盆地(圖1)。盆地內(nèi)主要發(fā)育有NNE向和NWW向兩組斷裂，構(gòu)成盆地內(nèi)部的主要構(gòu)造格架。其中NNE向斷裂大多呈25°～35°方向延伸，對(duì)火山巖分布和礦化具重要的控制作用；NWW斷裂大多呈300°～330°方向延伸，切割火山巖系及NNE向斷裂。

盆地內(nèi)出露的基底地層自上而下有青龍組(T2q)海相石灰?guī)r、黃馬青組(T3h)陸相砂頁巖、象山群(J1-2xn)陸相碎屑巖和西橫山組(J3x)類磨拉石建造。發(fā)育的火山巖地層從老至新為龍王山組(134.8±1.8 Ma)、大王山組(132.2±1.6 Ma)、姑山組(129.5±0.8 Ma)和娘娘山組(126.8±0.6 Ma)(Zhouetal.,2011)，組成4個(gè)火山巖旋回。各火山巖旋回均以爆發(fā)相開始，隨后溢流相增多，最終以火山沉積相結(jié)束(范裕等， 2010b； 段超等， 2011)。其中龍王山組、大王山組和姑山組以安山質(zhì)巖石為主，娘娘山組是以白榴石響巖為主的堿性火山巖，總體為一套偏堿性的中基性-堿性巖石組合。盆地內(nèi)出露的巖體主要為花崗巖和閃長(zhǎng)巖類。花崗巖類巖石主要產(chǎn)于盆地中段，出露零星，大多呈小巖體產(chǎn)出，主要為石英二長(zhǎng)巖類和花崗質(zhì)巖，形成于130～126 Ma之間(侯可軍等， 2010； 段超等， 2011； 袁峰等， 2011)。閃長(zhǎng)巖類出露面積大小不一，約為0.01～10 km2，呈帶狀分布，受NNE和NWW向斷裂控制，主要為輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，其中輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖與鐵礦的形成密切相關(guān)，為盆地內(nèi)鐵礦床的富礦巖石，形成于131.1～127.6 Ma之間(范裕等， 2010a； 薛懷民等， 2010； 侯可軍等， 2010； 段超等， 2011； 張燕等， 2013)。

圖 1 寧蕪盆地地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)寧蕪項(xiàng)目編寫小組， 1978修改)Fig. 1 Geological sketch map of the Ningwu Basin (modified after Ningwu Research Group, 1978)1—火山巖基底地層; 2—龍王山火山巖; 3—大王山火山巖; 4—姑山火山巖; 5—娘娘山火山巖; 6—花崗巖; 7—閃長(zhǎng)玢巖; 8—背斜; 9—斷裂; 10—凹山鐵礦床1—volcanic basement; 2—Longwangshan volcanic rocks; 3—Dawangshan volcanic rocks; 4—Gushan volcanic rocks; 5—Niangniangshan volcanic rocks; 6—granite; 7—diorite porphyrite; 8—anticlines; 9—fault; 10—Washan iron deposit

2 礦床地質(zhì)特征

凹山鐵礦床位于盆地中段，為寧蕪礦集區(qū)發(fā)育的3個(gè)礦田之一，同時(shí)也是玢巖型鐵礦床的重要代表之一。區(qū)內(nèi)出露地層為龍王山組和大王山組，它們均由一套火山碎屑巖(下段)、火山熔巖(中段)和火山沉積巖(上段)組成，總厚約千余米，巖性為富堿質(zhì)偏基性的粗安巖-安山巖系列。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有3組斷裂，分別為NE-NNE向的縱向斷裂、NW-NWW向的橫向斷裂和NW向的斷裂，這3組斷裂對(duì)礦化的分布均有一定的控制作用。區(qū)內(nèi)侵入巖主要分為兩期，第1期為中基性-中性超淺成侵入巖，包括輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、輝石閃長(zhǎng)玢巖和閃長(zhǎng)玢巖等，與鐵礦的形成密切相關(guān)；第2期為酸性-中酸性侵入巖，包括石英二長(zhǎng)巖、花崗巖等，大多呈小巖體產(chǎn)出，并穿切早期形成的閃長(zhǎng)玢巖。

凹山鐵礦床的主要賦礦圍巖為輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，礦體形態(tài)復(fù)雜，主要呈囊狀、透鏡狀、脈狀、環(huán)狀等，受巖體冷凝收縮時(shí)的原生節(jié)理和隱爆角礫巖筒控制(圖2a)(寧蕪研究項(xiàng)目編寫小組，1978)。區(qū)內(nèi)曾發(fā)生過廣泛而強(qiáng)烈的熱液蝕變作用，且垂直分帶明顯，從上向下可分為3帶：上部淺色蝕變帶，主要蝕變礦物為高嶺石、絹云母、石英、黃鐵礦等；中部深色蝕變帶，主要蝕變礦物為陽起石、鈉長(zhǎng)石、磷灰石、磁鐵礦、綠泥石等，為主要的鐵礦化帶；下部淺色蝕變帶，主要蝕變礦物為鈉長(zhǎng)石、方柱石、硬石膏等。在上述各種蝕變中，鈉長(zhǎng)石化與鐵礦關(guān)系最為密切。

礦床的成礦階段比較復(fù)雜，根據(jù)不同類型礦石間的穿插關(guān)系、礦石成分和構(gòu)造結(jié)構(gòu)特征可將其分為晚期巖漿期、氣化-熱液期和表生作用期這3個(gè)成礦期。其中，氣化-熱液期為主要的礦化期，主要發(fā)育有磁鐵礦化，礦石種類可分為浸染狀磁鐵礦礦石、角礫狀磁鐵礦礦石、網(wǎng)脈狀磁鐵礦礦石、偉晶狀磁鐵礦礦石等4種類型。其中浸染狀磁鐵礦礦石分布于礦體下部，發(fā)育于輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖中；角礫狀磁鐵礦礦石產(chǎn)出于礦體的中下部，膠結(jié)輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖或含浸染狀磁鐵礦輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，角礫多發(fā)育綠泥石化、陽起石化和鈉長(zhǎng)石化；網(wǎng)脈狀磁鐵礦礦石分布于礦體的中部，礦物組合為鈉長(zhǎng)石-陽起石-磁鐵礦，陽起石含量較多，脈體圍巖多發(fā)育鈉長(zhǎng)石化；偉晶狀磁鐵礦礦石分布于礦體上部，礦物組合為陽起石-磷灰石-磁鐵礦，磁鐵礦含量較大，呈偉晶狀(圖2b)。黃鐵礦、黃銅礦、鏡鐵礦等是氣化-熱液期后期的礦化產(chǎn)物，穿插交代早期形成的磁鐵礦及其它蝕變礦物(圖3a)。本地區(qū)成礦過程具脈動(dòng)式、多階段性的特征(段超等， 2010)。

圖 2 凹山鐵礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a， 據(jù)寧蕪項(xiàng)目編寫小組， 1978)和凹山鐵礦床剖面圖(b， 據(jù)段超等， 2010)Fig. 2 Geological sketch map of the Washan iron deposit (a， modified after Ningwu Research Group， 1978) and simplified geological map of the Washan iron deposit (b, modified after Duan Chao et al., 2010)1—第四系沉積物; 2—輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖; 3—安山巖; 4—凝灰?guī)r; 5—角礫巖; 6—礦體; 7—富鐵礦脈; 8—黃鐵礦礦石1—Quaternary; 2—gabbro diorite porphyrite; 3—andesite; 4—tuff; 5—breccia; 6—orebody; 7—iron rich vein; 8—pyrite ore

圖 3 凹山鐵礦床礦石樣品手標(biāo)本(a、b)和顯微鏡下照片(c、d，單偏光)Fig. 3 Hand specimen photographs (a， b) and microphotographs(c， d， plainlight)of ores in the Washan iron depositMag—磁鐵礦; Hem—赤鐵礦; Py—黃鐵礦; Ccp—黃銅礦Mag—magnetite; Hem—hematite; Py—pyrite; Ccp—chalcopyrite

3 樣品和分析方法

本次用于Re-Os同位素測(cè)試的5件黃鐵礦樣品采自寧蕪地區(qū)凹山玢巖鐵礦床的黃鐵礦化帶，黃鐵礦呈細(xì)脈狀、浸染狀發(fā)育，并穿切早期形成的磁鐵礦(圖3a、3b)。礦石主要由磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦及黃銅礦組成，其中磁鐵礦為自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，并沿邊緣發(fā)生赤鐵礦化(圖3c)。黃鐵礦為半自形粒狀結(jié)構(gòu)，并可見部分黃鐵礦呈細(xì)脈浸染狀穿切早期形成的磁鐵礦(圖3d)。還可見少量黃銅礦，呈他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖3c)。黃鐵礦單礦物挑選由廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)公司完成，黃鐵礦Re-Os同位素測(cè)試由廣州澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司完成。采用的測(cè)試方法為N-TIMS法，所用儀器為Triton型熱電離質(zhì)譜儀，實(shí)驗(yàn)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04436(JDC)為標(biāo)樣，監(jiān)控化學(xué)流程和分析數(shù)據(jù)的可靠性。采用Isoplot軟件對(duì)得到的Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用的衰變常數(shù)為λ(187Re)=1.666×10-11/a。

4 結(jié)果

凹山鐵礦黃鐵礦Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果列于表1。由表1可看出，Re含量為5 550.48×10-12～13 135.86×10-12，187Re含量為3 488.67×10-12～8 256.34×10-12，187Os含量為8.09×10-12～17.86×10-12，187Re/188Os同位素比值為5 606.18～104 828.74，187Os/188Os同位素比值為13.52～225.66。黃鐵礦的Re-Os模式年齡為138.98～128.57 Ma，加權(quán)平均年齡為132.37±5.4 Ma。利用ISOPLOT軟件做187Re/188Os-187Os/188Os等時(shí)線圖(圖4)，得到黃鐵礦的187Os/188Os初始值為1.73，平均權(quán)重方差MSWD為0.66，獲得等時(shí)線年齡為127.7±2.6 Ma。該等時(shí)線年齡擬合度較高，并且MSWD值較小，與加權(quán)平均年齡在誤差范圍內(nèi)一致，說明該測(cè)年數(shù)據(jù)是可靠的，可直接代表凹山鐵礦床的成礦年齡。

表 1 凹山鐵礦黃鐵礦Re-Os同位素測(cè)試數(shù)據(jù) wB/10-12Table 1 Re-Os isotopic data of pyrite from the Washan iron deposit

說明： 模式年齡t按t=1/λln(1+187Os/187Re)計(jì)算， 其中λ(187Re)=1.666×10-11/a； 表中誤差為相對(duì)誤差(2σ)。

圖 4 凹山鐵礦床黃鐵礦Re-Os等時(shí)線圖Fig. 4 Re-Os isochron line of pyrite in the Washan iron deposit

5 討論

5.1 成礦時(shí)代

近年來，研究者對(duì)寧蕪地區(qū)玢巖型鐵礦進(jìn)行了大量的成巖成礦年代學(xué)研究，對(duì)于與成礦作用密切相關(guān)的閃長(zhǎng)玢巖的年代學(xué)研究更是取得了一大批較為精確的年齡數(shù)據(jù)。范裕等(2010a)通過對(duì)寧蕪盆地凹山巖體、陶村巖體、和尚橋巖體、東山巖體、姑山巖體、白象山巖體、和睦山巖體中的閃長(zhǎng)玢巖進(jìn)行了系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)研究，得出寧蕪盆地閃長(zhǎng)玢巖的成巖時(shí)代為131.1±3.1～129.2±1.7 Ma。侯可軍等(2010)通過對(duì)吉山礦床的主要賦礦母巖輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年，得出其成巖時(shí)代為128.2±1 Ma。薛懷民等(2010)對(duì)陰山輝石閃長(zhǎng)玢巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年，得出其成巖時(shí)代為127.8±1.8 Ma。對(duì)凹山鐵礦床成礦母巖的定年也獲得了較為精確的年齡數(shù)據(jù)，Hou等(2012)通過對(duì)凹山鐵礦床賦礦母巖閃長(zhǎng)玢巖的鋯石U-Pb定年測(cè)試，得出其成巖時(shí)代為130.8±0.9 Ma。之后，張燕等(2013)也對(duì)凹山閃長(zhǎng)玢巖進(jìn)行了鋯石U-Pb定年，得出其成巖時(shí)代為127.6±4.4 Ma。總結(jié)以上定年數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)寧蕪地區(qū)閃長(zhǎng)玢巖同位素測(cè)年結(jié)果較為集中，寧蕪地區(qū)鐵礦床賦礦圍巖的總體成巖時(shí)代為131.1±3.1～127.6±4.4 Ma。

在成礦年代方面也進(jìn)行了一些研究。筆者總結(jié)了近年來對(duì)于寧蕪地區(qū)玢巖型鐵礦床所做的成礦年代學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)其研究對(duì)象均為非金屬蝕變礦物，大致有金云母、陽起石、鈉長(zhǎng)石等。袁順達(dá)等(2010)通過對(duì)寧蕪地區(qū)陶村、白象山、和睦山3個(gè)礦床的金云母Ar-Ar法定年測(cè)試，得出這3個(gè)礦床的成礦年齡分別為128±14、134.9±1.1和132.9±1.1 Ma。范裕等(2011)在陶村、白象山、和睦山這3個(gè)礦床做了金云母Ar-Ar法定年測(cè)試，獲得的成礦年齡分別為129.3±1.1、130.7±1.1和129.1±0.9 Ma，與袁順達(dá)等(2010)所得年齡結(jié)果雖有誤差，但基本一致。馬芳等(2010)通過對(duì)東山鐵礦床的陽起石Ar-Ar法定年測(cè)試，得到東山鐵礦床的成礦年齡為129.5±2～126±1.7 Ma。Yu 和Mao(2004)通過對(duì)陶村和梅山鐵礦床的鈉長(zhǎng)石Ar-Ar法定年測(cè)試，得出成礦年齡分別為124.89±0.3和122.9±0.16 Ma，要明顯晚于通過金云母、陽起石定年得出的數(shù)據(jù)。這可能是由于斜長(zhǎng)石系列Ar同位素體系的封閉溫度較低(225～300℃，Cassataetal., 2009)而寧蕪地區(qū)玢巖型鐵礦床的形成溫度較高(馬芳等， 2006a)所致，故而鈉長(zhǎng)石Ar-Ar法得出的年齡可能比鐵礦化的真實(shí)年齡小。筆者在剔除了鈉長(zhǎng)石Ar-Ar法定年數(shù)據(jù)后，總結(jié)以上定年數(shù)據(jù)認(rèn)為寧蕪地區(qū)的總體成礦年齡為134.9±1.1～126±1.7 Ma。

綜合上述寧蕪地區(qū)的成巖成礦年齡發(fā)現(xiàn)，寧蕪玢巖型鐵礦的成巖年齡與成礦年齡雖被限定在了一定的范圍之內(nèi)，但是兩者之間并不統(tǒng)一，且較為寬泛(圖5)，這為精確厘定凹山玢巖型鐵礦床的成礦時(shí)代帶來了一定的困擾。段超等(2011)在對(duì)凹山鐵礦的成礦時(shí)代進(jìn)行研究時(shí)認(rèn)為，閃長(zhǎng)玢巖作為本地區(qū)的主要賦礦圍巖，其年齡可以代表凹山鐵礦床成礦時(shí)代的上限(131.7±0.7～127.6±0.5 Ma)；而花崗閃長(zhǎng)斑巖作為后期穿切礦體發(fā)育的巖體，可以代表凹山鐵礦床成礦時(shí)代的下限(128.3±0.6～126.1±0.5 Ma)，從而得出了一個(gè)相對(duì)狹窄的成礦年代范圍：131.1±0.7～126.1±0.5 Ma。

圖 5 寧蕪盆地鐵礦床成巖成礦年齡分布直方圖Fig. 5 Histogram of petrogenetic and metallogenic ages of the iron deposits in Ningwu Basin

雖然礦床的成礦時(shí)代被限定在了較小的范圍之內(nèi)，但是在近10年里并沒有學(xué)者對(duì)寧蕪地區(qū)礦床的金屬礦物做過直接的定年測(cè)試，筆者所收集到的寧蕪地區(qū)成礦年齡數(shù)據(jù)均為與磁鐵礦密切共生的非金屬蝕變礦物(表2)，雖可間接代表寧蕪玢巖型鐵礦的成礦年齡，但始終缺少能夠直接代表本地區(qū)鐵礦床成礦年齡的金屬礦物定年數(shù)據(jù)，這為精確厘定凹山鐵礦的成礦年齡造成了一定的困擾。Re-Os同位素定年是目前能夠直接測(cè)定金屬礦床礦化年齡的唯一成熟方法(陳文等， 2011)。前文已述，凹山鐵礦床的主要成礦期為氣化-熱液期，黃鐵礦為該成礦期晚階段的礦化產(chǎn)物。本次研究工作測(cè)得的凹山鐵礦床黃鐵礦Re-Os同位素年齡為127.7±2.6 Ma，與寧蕪地區(qū)前人所做非金屬礦物成礦時(shí)代結(jié)果134.9±1.1～126±1.7 Ma相一致，略晚于閃長(zhǎng)玢巖的形成，且187Re/188Os-187Os/188Os等時(shí)線圖擬合度較高，MSWD值較低(圖4)。因此，本文黃鐵礦Re-Os定年結(jié)果可直接代表凹山鐵礦床氣化-熱液期黃鐵礦礦化階段的成礦年齡，并限制了主要礦體磁鐵礦的成礦年齡。

表 2 寧蕪盆地鐵礦床成巖成礦年齡統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of petrogenetic and metallogenic ages of the iron deposits in Ningwu Basin

5.2 成礦物質(zhì)來源

Re-Os同位素體系封閉性好，一般很難被后期地質(zhì)過程重置破壞，并且源于地幔的巖石具有類似于球粒隕石的187Os/188Os值，而地殼具有異常高的放射性成因187Os/188Os值，因此初始187Os/188Os值是判斷幔源巖石和殼源巖石的很好的示蹤劑(杜安道等，2012)。本次分析得出凹山礦床黃鐵礦Re-Os同位素體系的初始187Os/188Os值為1.73±0.56，明顯高于各類地幔的187Os/188Os值0.105～0.152，低于平均大陸地殼的187Os/188Os值3.63，介于二者之間(表3)，表明凹山鐵礦床黃鐵礦的成礦物質(zhì)應(yīng)源自地幔，同時(shí)有殼源物質(zhì)的加入。

表 3 某些地幔和地殼巖石儲(chǔ)庫的187Os/188Os值和γOs(t)值Table 3 187Os/188Os and γOs(t) values of various mantle and crust reservoirs

γOs是樣品 Os 同位素初始值相對(duì)于成礦時(shí)球粒隕石 Os 同位素值的百分差異，是指示地殼物質(zhì)加入成礦體系更靈敏的一個(gè)參數(shù)(段士剛等，2017)。γOs的計(jì)算公式為：γOs(t)=100[(187Os/188Os)樣品(t)/(187Os/188Os)球粒隕石(t)-1]，其中(187Os/188Os)球粒隕石(t)=(187Os/188Os)i+(187Re/188Os)(eλT-eλt)，(187Os/188Os)i=0.095 31，187Re/188Os=0.401 86，地球形成年齡T=4.558×109a(Shirey and Walker， 1998； 張作衡等， 2005)。據(jù)以上公式得出5件黃鐵礦的γOs(t)值為527.18～535.93，高于各類地幔的γOs(t)值1.6～19.7，低于平均大陸地殼的γOs(t)值2 758(表3)，進(jìn)一步揭示了黃鐵礦的成礦物質(zhì)來源并非是單一的幔源或者殼源。

本次黃鐵礦樣品Re-Os同位素測(cè)試得出的初始187Os/188Os值與γOs(t)值均反映出凹山鐵礦床成礦物質(zhì)來源的殼幔混合特征。地殼物質(zhì)加入的途徑有地殼混染、下地殼拆沉、板塊俯沖等。綜合研究認(rèn)為，寧蕪地區(qū)玢巖型鐵礦的成礦與本地區(qū)火山巖、次火山巖關(guān)系密切。凹山鐵礦床礦石中Pb同位素，磷灰石C、Sr同位素的特征表明成礦流體主要來自巖漿熱液，并與圍巖同源，其成礦所需鐵質(zhì)主要來源于巖漿(馬芳等， 2005， 2006b)。余金杰(2003)對(duì)凹山和太山礦床的巖漿巖進(jìn)行的Sr同位素研究發(fā)現(xiàn)，ISr值介于0.704 0～0.707 7之間，認(rèn)為這是由地幔巖漿受到地殼物質(zhì)混染所致。其后陳長(zhǎng)健等(2017)對(duì)寧蕪地區(qū)凹山、陶村礦床的中生代火山巖進(jìn)行的Sr-Nd同位素研究發(fā)現(xiàn)，εNd值為-8.2～-4.1，ISr值為0.705 25～0.707 74，在εNd(t)-ISr(t)關(guān)系圖上呈反相關(guān)關(guān)系，同樣表明起源于富集地幔的巖漿與下地殼發(fā)生了混染作用。同時(shí)，寧蕪地區(qū)火山巖、次火山的鋯石Hf同位素特征均顯示出巖漿源區(qū)為富集地幔并受到了地殼物質(zhì)混染的特點(diǎn)(胡勁平， 2010； 袁峰， 2011)。

綜合前人研究成果與本次Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為凹山玢巖型鐵礦的成礦物質(zhì)主要來源于富集地幔，并受到了地殼物質(zhì)的混染。

6 結(jié)論

(1) 凹山鐵礦床的黃鐵礦Re-Os等時(shí)線年齡為127.7±2.6 Ma，礦床形成時(shí)代為中生代早白堊世，略晚于賦礦圍巖輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖的成巖年齡，可代表凹山鐵礦床氣化-熱液期晚階段的黃鐵礦成礦時(shí)代。

(2) 凹山鐵礦床黃鐵礦的初始187Os/188Os值為1.73±0.56，γOs(t)值為527.18～535.93，介于各類地幔與平均大陸地殼的187Os/188Os值和γOs(t)值之間，結(jié)合前人已有研究，認(rèn)為凹山玢巖型鐵礦的成礦物質(zhì)來源為富集地幔，部分來自地殼。

致謝本文在撰寫期間得到了中南大學(xué)唐韜、白龍峰等同學(xué)的支持與幫助，在此致以誠(chéng)摯的感謝。