滇東南官房鎢礦床石榴子石原位LA-SF-ICP-MS U-Pb定年及地質(zhì)意義*

劉益 孔志崗 陳港 邵鳳麗 唐燕文 孫濱 楊光樹 蔡金定

1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明 6500932.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 1000373.臨沂大學(xué)地質(zhì)與古生物研究所，臨沂 2760004.中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所，礦床地球化學(xué)國家重點實驗室，貴陽 550081

滇東南自東向西發(fā)育老君山、薄竹山、個舊三個花崗巖體(圖1a)，圍繞三個巖體形成了三個著名的礦集區(qū)，構(gòu)成滇東南W-Sn 多金屬成礦帶，是華南西部巖漿-成礦帶的重要組成部分(涂光熾，2002；張洪培等，2006；毛景文等，2008a，2020；Lietal.，2019b；Maoetal.，2019)。薄竹山巖體東南官房一帶的官房鎢礦，包括菖蒲塘、腰店或團(tuán)山、官房、二河溝、山水等五個礦段(大型，張亞輝和張世濤，2011)，礦體多產(chǎn)于遠(yuǎn)離接觸帶的碳酸鹽巖、碎屑巖的構(gòu)造裂隙中，賦礦圍巖主要為矽卡巖，以往研究多認(rèn)為成巖成礦作用與薄竹山巖體相關(guān)，但長期以來花崗巖年代學(xué)的研究存在爭議：張世濤和陳國昌(1997)根據(jù)巖體侵入接觸關(guān)系，結(jié)合Rb-Sr 定年結(jié)果，將23個侵入體建立了7個單元，歸并為2個序列和1個獨立單元，認(rèn)為該巖體為多期次的復(fù)式巖體；程彥博等(2010)、李建德(2018)應(yīng)用LA-ICP-MS 鋯石 U-Pb 定年方法，獲得近于一致的年齡(約88Ma)；張亞輝(2013)獲得的輝鉬礦Re-Os 等時線年齡91.55±3.4Ma，從而認(rèn)為成巖成礦年代一致，為同一期巖漿作用的產(chǎn)物。近年來在官房一帶深部和外圍找礦實踐表明，區(qū)內(nèi)存在兩類產(chǎn)狀不同、礦物組合不同的矽卡巖，且含礦具有明顯的差異，那么官房鎢礦附近是否存在不同期次的成巖成礦作用導(dǎo)致成礦差異顯著？因此急需加強(qiáng)該區(qū)年代學(xué)研究，更好地指導(dǎo)找礦實踐。

圖1 滇東南地區(qū)大地構(gòu)造略圖(a,據(jù)李建康等，2013)和官房礦區(qū)地質(zhì)簡圖(b，據(jù)張亞輝和張世濤，2011修改)Fig.1 Simplified geological map of southeastern Yunnan Province showing distribution of major tectonic units (a,modified after Li et al.,2013) and geological sketch map of the Guanfang mining district (b,Zhang and Zhang,2011)

石榴子石是矽卡巖中常見的礦物，具有較高的U-Pb 同位素體系封閉溫度(>850℃；Mezgeretal.，1989)，因而其U-Pb同位素年齡可用于限定變質(zhì)和巖漿作用時間(Barrie，1990；Burton and O’Nions，1991)。但由于自然界中的石榴子石通常含有較低的U，較高的普通Pb 和富U 的包裹體等，導(dǎo)致石榴子石U-Pb 定年沒有得到廣泛應(yīng)用(Vanceetal.，1998；Limaetal.，2012；Baxter and Scherer，2013;張立中等，2020)。近年來得益于激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)分析技術(shù)的發(fā)展，為成功獲得石榴子石這一低U礦物高分辨率定年提供了可能，現(xiàn)可以對U含量低于1×10-6的樣品進(jìn)行定年(Tangetal.,2021)，結(jié)合礦物學(xué)研究，可精確限定矽卡巖礦床成巖成礦時代。但目前，主要應(yīng)用于矽卡巖型Fe-Cu-Ag-Pb-Zn礦床精確定年研究，針對矽卡巖型W多金屬礦床的定年研究鮮有報道(Dengetal.，2017，2019；Semanetal.，2017；Fuetal.，2018；Gevedonetal.，2018；Waffornetal.，2018；Yangetal.，2018；Zhangetal.，2018，2019;Lietal.，2019a；Luoetal.，2019；Zangetal.，2019；楊超等，2019；Duanetal.，2020；林彬等，2020；張立中等，2020；張小波等，2020；Tangetal.，2021)。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，嘗試對官房鎢礦床矽卡巖中的石榴子石進(jìn)行原位LA-SF-ICP-MS U-Pb 定年，精確測定矽卡巖成巖年齡，結(jié)合區(qū)內(nèi)矽卡巖型鎢礦床的特征，從而獲取鎢礦的成礦年代上限，這對于構(gòu)建區(qū)域W-Sn成巖成礦的時間格架，正確認(rèn)識礦床成因，掌握成礦規(guī)律，推動區(qū)域W-Sn找礦勘查突破具有重要意義(袁順達(dá)等，2020)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

滇東南大地構(gòu)造上處于揚子地塊、華夏地塊、印支地塊三大構(gòu)造單元的接合部位(圖1a)，是環(huán)太平洋與特提斯兩大構(gòu)造域復(fù)合作用的產(chǎn)物(周建平等，1998；Rogeretal.，2000；Yanetal.，2006；Chengetal.，2013a)。官房鎢礦所在的薄竹山礦集區(qū)與老君山礦集區(qū)、個舊礦集區(qū)等構(gòu)成滇東南W-Sn多金屬成礦帶(涂光熾,2002；張洪培等，2006；毛景文等，2008b，2020；Lietal.2019b)。

滇東南古生界沉積建造主要表現(xiàn)為砂泥質(zhì)建造和碳酸鹽建造，根據(jù)沉積界面一般可分為上、下兩個構(gòu)造層，寒武系-奧陶系為下構(gòu)造層，為類復(fù)理石沉積，由下往上沉積特征趨于穩(wěn)定；加里東運動之后泥盆系不整合面之上為上構(gòu)造層。薄竹山礦集區(qū)位于滇東南W-Sn多金屬成礦帶中部，總體以薄竹山花崗巖體為中心，巖體南部、東部主要出露寒武系和奧陶系，西北部白牛廠一帶寒武系出露也相對集中。薄竹山一帶寒武系由下往上，由淺海陸棚相砂泥質(zhì)沉積逐漸轉(zhuǎn)化為濱海潮坪相白云質(zhì)碳酸鹽巖和砂泥質(zhì)的沉積；奧陶系僅出露下統(tǒng)，巖性為淺海陸棚相砂巖、頁巖、灰?guī)r互層，地層被泥盆系超覆，缺失志留系。薄竹山巖體西部和巖體以北主要出露上古生界，中生界集中分布在巖體外圍東北老回龍一帶，且多缺失侏羅系、白堊系(張世濤和陳國昌，1997；張亞輝等，2014)。

滇東南構(gòu)造格架以發(fā)育不同方向深大斷裂為主要特征，根據(jù)其活動程度可分為兩類：一是長期演化運動的哀牢山斷裂、紅河斷裂，該組斷裂形成于中元古代，控制著一系列巖漿活動；二是形成于古生代并于海西期再次活動的同生大斷裂，包括南盤江斷裂、文麻斷裂、彌勒-師宗斷裂等，具繼承性多期次特點。上述兩種深大斷裂控制了老君山、薄竹山、個舊三個礦集區(qū)的時空分布(圖1a)。區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造線方向為北東向，其次為北西向。薄竹山一帶褶皺與斷裂較為發(fā)育，薄竹山穹窿、白牛廠背斜、大黑山-老回龍向斜為區(qū)內(nèi)主要褶皺；斷裂分為北東、北西向斷層，其中以北東向斷層規(guī)模最大，多時空、多期次的褶皺斷層相互疊加改造，使得成礦元素的運移更為有利(張世濤和陳國昌，1997)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動較為強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為二疊紀(jì)玄武巖的大面積噴發(fā)與燕山期酸性巖漿侵入，另外見有輝綠巖脈，輝長巖脈零星分布。二疊紀(jì)峨眉山玄武巖廣泛分布于川滇黔地區(qū)，分布面積大于25×104km2，為一套大陸裂谷型拉斑玄武巖系列組合，噴發(fā)期大致為～260Ma，薄竹山巖體外圍以北見有分布。較大的燕山期巖體包括老君山花崗巖體、薄竹山花崗巖體、個舊花崗巖體，其中薄竹山花崗巖體位于文山縣城以西約30km 處，呈紡錘狀沿300°～320°方向展布，長約20km，寬2～10km，出露面積約120km2，主要巖性為黑云二長花崗巖，巖體侵入于古生界寒武系、奧陶系和泥盆系地層中，外接觸帶發(fā)育各種接觸變質(zhì)作用，如矽卡巖化、角巖化、大理巖化和硅化等(張世濤和陳國昌，1997；解洪晶等，2009)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)東側(cè)出露薄竹山巖體所作底單元(K1-2S)，巖性主要為黑云二長花崗巖，與礦區(qū)內(nèi)地層呈侵入接觸，近年來施工的鉆探工程深部揭露花崗巖體(圖2)，PD4坑道工程也揭穿花崗巖脈。地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，薄竹山花崗巖主要呈準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)，輕稀土富集，具中等負(fù) Eu 異常，富集 Rb、Th、La、Nd 等大離子親石元素，虧損 Ta、Nb、P、Ti 等高場強(qiáng)元素，屬高分異S 型花崗巖(程彥博等，2010；李建德，2018)。

圖2 官房礦區(qū)Ⅵ勘探線剖面圖Fig.2 Geological sections along exploration line Ⅵ of the Guanfang mining district

礦區(qū)位于薄竹山花崗巖體南側(cè)(圖1b)，薄竹山穹窿的南翼總體為傾向南南東的單斜構(gòu)造，傾角25°～53°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育近東西、北東、北西向三組斷裂，其中F1斷裂規(guī)模相對較大，為一正斷層，走向近東西向，長度大于3.5km，傾向延深大于160m，斷層傾向340°～8°，傾角60°～80°，局部向南陡傾。斷層上盤地層主要為2t1-2、2t1-3，下盤地層主要為2t1-3，向東延入花崗巖體中。斷層破碎帶寬1m～5m不等。破碎帶由斷層角礫、斷層泥等組成，角礫成分以炭質(zhì)板巖、角巖為主，其次為大理巖(灰?guī)r)、石英、方解石等，角礫呈次棱角狀，大小不一，膠結(jié)物為泥質(zhì)、方解石細(xì)脈及少量金屬硫化物組成，見摩擦鏡面，局部可見斷層上盤為矽卡巖，下盤為花崗巖，說明斷層為鎢礦成礦后形成，鉛鋅礦體(KT11)賦存于該斷裂帶中。

2.2 礦體、礦石特征及圍巖蝕變

目前官房鎢礦經(jīng)地表工程、地下穿脈平坑和鉆孔控制11條礦體，包括10條鎢礦體，1條鉛鋅礦體，鎢礦體以KT1、KT3、KT5、KT6、KT9 為主礦體，其余鎢礦體規(guī)模較小，鉛鋅礦體為KT11(據(jù)2011年官房鎢礦資源儲量核實報告)。本次采樣的KT5 隱伏礦體分布于礦區(qū)中部偏南，走向近東西，長約165m，傾向北，傾角55°～66°，延深60m，礦體由PD4 的三個穿脈控制，礦體產(chǎn)出標(biāo)高1592～1642m，厚1.34～14.04m，平均5.90m，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦石為矽卡巖型白鎢礦，WO3含量0.25%～0.94%，平均0.80%；礦石礦物主要為白鎢礦，脈石礦物為石榴子石、輝石、符山石等矽卡巖礦物；礦石主要呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造，偶見團(tuán)塊狀構(gòu)造，手標(biāo)本中可見白鎢礦、石榴子石、輝石共生的團(tuán)塊狀礦石等。礦區(qū)內(nèi)近礦圍巖蝕變明顯，主要有矽卡巖化、大理巖化、角巖化、硅化等，尤以矽卡巖化最為常見，且與礦化關(guān)系密切，矽卡巖多見于層間破碎帶，呈似層狀、透鏡狀和脈狀，多不與花崗巖體接觸而形成遠(yuǎn)端矽卡巖，主要為(石榴子石)輝石矽卡巖，PD4 中局部揭露花崗巖與碳酸鹽巖接觸帶上的矽卡巖(圖2)。

根據(jù)礦區(qū)礦體地質(zhì)特征、礦物共生組合及礦物的穿插關(guān)系(圖3)，KT5所對應(yīng)的成礦作用可劃分為4個成礦階段(圖4)：(1)矽卡巖階段：主要生成硅灰石、石榴子石、輝石等無水硅酸鹽礦物，并伴隨有白鎢礦、磁鐵礦生成，其中白鎢礦多以半自形-他形細(xì)粒狀分布于細(xì)-中粒輝石顆粒之間 (圖3d)。(2)退化蝕變階段：早期的矽卡巖礦物被交代，形成透閃石、陽起石、綠泥石和綠簾石等含水硅酸鹽礦物。隨著早期硅酸鹽礦物被交代，大量的中-大顆粒白鎢礦及磁鐵礦開始析出(圖3e,f)。(3)石英-硫化物階段：以石英+輝鉬礦+少量其他硫化物(包括黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等)組合為特征，依據(jù)礦物間相互穿插關(guān)系，硫化物的形成順序為早期黃鐵礦-輝鉬礦-磁黃鐵礦→晚期黃鐵礦-閃鋅礦-黃銅礦，其中黃鐵礦多呈自形-半自形粒狀產(chǎn)出，而黃銅礦往往為他形晶。(4)碳酸鹽-螢石階段：主要礦物有石英、方解石、螢石、綠泥石等，發(fā)育石英-螢石-碳酸鹽脈、螢石-方解石脈、無礦石英脈，基本不含硫化物，無鎢礦化。石榴子石主要形成于矽卡巖階段，白鎢礦生長于矽卡巖階段后期及退化蝕變階段，多呈半自形-他形粒狀，常嵌在輝石、符山石或陽起石、透閃石顆粒之間(圖3e,f)。

圖3 官房礦區(qū)石榴子石手標(biāo)本及顯微照片(a)石榴子石-輝石矽卡巖(GF2020-25，GrtⅠ)；(b)發(fā)育在灰?guī)r中的輝石矽卡巖條帶(鉆孔CK13，GrtⅠ)；(c)含鎢石榴子石-輝石矽卡巖(GF2020-20，GrtⅡ)；(d)石榴子石與輝石緊密共生(GF2020-19，GrtⅠ，單偏光)；(e)中-大顆粒白鎢礦與纖柱狀陽起石共生(GF2020-23，GrtⅡ，單偏光)；(f)白鎢礦與透閃石共生(GF2020-23，GrtⅡ，正交偏光).Grt-石榴子石；Px-輝石；Act-陽起石；Tre-透閃石；Sch-白鎢礦Fig.3 Hand samples and micrographs of typical garnets in the Guanfang deposit(a) garnet pyroxene skarn(GF2020-25，GrtⅠ);(b) pyroxene skarn band developed in limestone (Drilling CK13，GrtⅠ);(c)W-bearing garnet pyroxene skarn(GF2020-20,GrtⅡ);(d) garnets and pyroxene are closely paragenetic in the skarn(GF2020-19,GrtⅠ,plane-polarized light);(e) paragenesis of medium to large particle scheelite with fibrous columnar actinolite (GF2020-23,GrtⅡ,plane-polarized light);(f) scheelite associated with tremolite (GF2020-23,GrtⅡ,cross-polarized light).Grt-garnet；Px-pyroxene；Act-ctinolite；Tre-tremolite；Sch-scheelite

圖4 官房鎢礦床主要礦物生成順序表Fig.4 Formation sequence of main minerals of the Guanfang mining district

依據(jù)詳細(xì)的野外調(diào)查和鏡下觀察，可見兩類產(chǎn)狀不同和礦物組合不同的矽卡巖，第一類矽卡巖僅見矽卡巖階段礦物組合，見少量白鎢礦，巖石多呈層狀產(chǎn)于灰?guī)r或大理巖層間裂隙中，局部呈脈狀產(chǎn)于灰?guī)r裂隙中，大理巖化較弱(圖3b)，主要為淺褐色-淺灰色石榴子石-輝石矽卡巖、輝石矽卡巖(GrtⅠ)，石榴子石多呈淺褐色，呈細(xì)粒狀，單偏光下半自形-他形晶，正高突起，糙面較為顯著，無環(huán)帶結(jié)構(gòu)，正交鏡下具均質(zhì)性，具一級灰干涉色，輝石多呈團(tuán)塊狀與石榴子石共生(圖3a,b,d)。第二類矽卡巖呈層狀產(chǎn)于大理巖層間破碎帶中，主要為棕色-淺灰綠色石榴子石-輝石矽卡巖(圖3c)、符山石-輝石矽卡巖(GrtⅡ)，常見陽起石、透閃石等退蝕變階段礦物，見大量白鎢礦，晚期見方解石、石英細(xì)脈穿插。石榴子石呈四角三八面體或菱形十二面體產(chǎn)出，半自形-他形晶，少量自形晶，粒徑中等，正高突起，糙面較為顯著，無環(huán)帶結(jié)構(gòu)，正交鏡下具均質(zhì)性，少量的錳鋁榴石顯示光性異常。

3 采樣及分析方法

3.1 樣品采集

樣品采自官房鎢礦的平硐PD4及鉆孔CK13中，探礦工程主要揭露薄竹山花崗巖體所作底單元、寒武系下統(tǒng)田蓬組第一段第三亞段(2t1-3)。第一類矽卡巖在KT5 附近的PD4矽卡巖帶中采取石榴子石-輝石矽卡巖 (GF2020-19)，鉆孔CK13采取輝石矽卡巖(GF2020-25、26、27)；第二類矽卡巖在標(biāo)高1616m的PD4中采取，采樣點處為KT5的穿脈工程，沿礦體厚度方向間隔1m 采樣，巖性為含鎢石榴子石-輝石矽卡巖(GF2020-20)、含鎢符山石-輝石矽卡巖(GF2020-21、22、23、24)，具體位置見圖2。本次采取的樣品新鮮，9件樣品均制成薄片觀察，另外制成厚0.04mm 的探針片以便分析：電子探針分析、U-Pb定年的樣品從GF2020-19、GF2020-20切取，另外從GF2020-23、GF2020-25、GF2020-27中切取的樣品，連同前2個樣品進(jìn)行激光微區(qū)單礦物分析。

3.2 分析方法

電子探針分析在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點實驗室完成，采用JEOL 公司JXA-8230M電子探針分析。工作條件為加速電壓為15kV，電流為 20nA，束斑直徑 1～2μm。標(biāo)樣采用美國 SPI 公司的礦物標(biāo)樣，主要為：金紅石(Ti)、透輝石(Ca、Si)、鎂鋁榴石(Al、Fe)、鐵鋁榴石(Si、Mg)、薔薇輝石(Mn)?；|(zhì)效應(yīng)通過ZAF 校正，分析精度一般優(yōu)于1%～5%，分析流程及詳細(xì)步驟參考Heetal.(2021)。

石榴子石微量元素分析在中國科學(xué)院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動力學(xué)超凈實驗室完成，采用Photo Machine 193nm的ArF 準(zhǔn)分子激光發(fā)生器與Agilent 7900聯(lián)機(jī)測試?？紤]到石榴子石相對均一的物質(zhì)成份，本次采用較大的激光剝蝕束斑(直徑40μm)與較小的激光能量密度(4.72J/cm2)以確保單礦物不被擊穿。單個測點一次分析53個元素，包括主量、微量元素，測試時間包括25秒的背景采集時間、50秒的激光剝蝕時間以及35秒清洗時間。分析流程及詳細(xì)步驟參考Xiaoetal.(2020)，離線數(shù)據(jù)處理使用ICPMSDataCal(Liuetal.，2008；Linetal.，2016)。

石榴子石U-Pb定年在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點實驗室完成。在進(jìn)行測試之前，挑選合適的樣品磨制約0.04mm 厚的探針片，并結(jié)合偏光顯微鏡下石榴子石晶體特征以及主量元素測定結(jié)果，圈定晶體結(jié)構(gòu)良好的鈣鐵榴石顆粒進(jìn)行分析，測試時盡量避開礦物裂隙、包裹體及其它雜質(zhì)部位，減少普通鉛的影響。本次分析儀器為Thermo Element XR型高分辨磁質(zhì)譜(HR-ICP-MS)和準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(GeoLasPro 193nm)聯(lián)機(jī)。激光剝蝕束斑直徑設(shè)置為32μm，激光能量密度為3J/cm2，剝蝕頻率為5Hz，采用 He 作為剝蝕物質(zhì)的載氣(0.45L/S)，Ar 為輔助氣。單點剝蝕采樣用時90秒，包括背景采集時間20秒、激光剝蝕時間35秒以及清洗時間35秒。樣品測試之前按NIST SRM 612、91500、Willsboro、QC04順序各分析2次，每分析10～15個樣品點后，重復(fù)上述標(biāo)樣順序各分析2次，最終結(jié)束時，以與開始測試分析時相反的順序各分析2次。分析時以標(biāo)準(zhǔn)鋯石 91500(1062Ma)為主標(biāo)樣，石榴子石標(biāo)樣QC04為質(zhì)控樣進(jìn)行同位素分餾校正，QC04的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為132.8±1.9Ma(MSWD=0.6，n=14)，與推薦值在誤差范圍內(nèi)一致(130±1Ma；Dengetal.，2017)。分析流程及詳細(xì)步驟參考Tangetal.(2020,2021)，QC04、Willsboro的詳細(xì)描述見Tangetal.(2021)，鋯石標(biāo)樣91500的U-Th-Pb 同位素比值參考Wiedenbecketal.(1995)。分析結(jié)果利用ICPMSDataCal 軟件進(jìn)行處理(Liuetal.，2008；Linetal.，2016)，所有樣品的U-Pb 年齡諧和圖繪制利用Isoplot 4.5軟件完成(Ludwig，2012)。

4 分析結(jié)果

4.1 主量元素分析結(jié)果

本次對官房鎢礦采樣的GF2020-19、GF2020-20兩件樣品，進(jìn)行電子探針分析，分析結(jié)果詳見表1、表2。

4.1.1 石榴子石

Grt Ⅰ(樣品GF2020-19)：SiO2、CaO和MgO含量分別為35.67%～36.35%、32.96%～33.78%和0.42%～0.76%，Al2O3、TiO2和FeOT含量分別為8.57%～10.09%、0.24%～0.61%和17.59%～20.13%，MnO含量較低(<0.1%)。化學(xué)成分計算表明，GrtⅠ屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石(And53.08Gro41.39～And60.15Gro32.73)，含鎂鋁榴石(1.63%～2.98%)、鐵鋁榴石(2.57%～4.21%)和錳鋁榴石(0.01%～0.07%)(表1)。

Grt Ⅱ(樣品GF2020-20)：相對于GrtⅠ，其SiO2(35.48%～36.07%)和Al2O3(5.88%～8.49%)的含量相對減少，而TiO2(0.14%～0.69%)、MnO(0.01%～0.24%)、CaO(32.90%～33.77%)、MgO(0.35%～0.87%)和FeOT含量(19.93%～22.45%)相對增加。GrtⅡ?qū)兮}鐵榴石-鈣鋁榴石(And60.56Gro33.57～And72.18Gro23.04)，另有鎂鋁榴石(1.41%～3.42%)、鐵鋁榴石(1.81%～3.37%)和錳鋁榴石(0.03%～0.54%)(表1)。

表1 官房鎢礦床石榴子石電子探針分析結(jié)果(wt%)及端元組分Table 1 Components(wt%)and endmember compositions of garnets from the Guanfang tungsten deposit

分析表明，兩期石榴子石均屬鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列，早期石榴子石具有的鈣鐵榴石組分相對更低。在石榴子石三角分類圖中，Grt Ⅰ、Grt Ⅱ均落入全球氧化型W矽卡巖型礦床范圍(圖5)。

圖5 滇東南官房礦區(qū)石榴子石分類三角圖解(底圖據(jù)Meinert,1992)Fig.5 Triangular classification diagram of garnet from the Guanfang mining district in southeastern Yunnan Province (base map after Meinert,1992)

4.1.2 輝石

與Grt Ⅰ共生的輝石，SiO2含量為49.37%～52.01%，CaO為23.12%～24.46%，F(xiàn)eOT為10.97%～19.81%，MnO為0.92%～1.70%，MgO為4.87%～11.00%，Al2O3、TiO2、Cr2O3、Na2O和K2O含量均小于1%，其輝石端元組分以透輝石(Di)和錳鈣輝石(Jo)為主，少量鈣鐵輝石(Hd)，透輝石含量為29.86%～64.12%，鈣鐵輝石含量為31.48%～64.97%，鈣錳輝石含量為3.11%～5.78%(表2)。

與Grt Ⅱ共生的輝石，SiO2含量為50.91%～54.79%，CaO為24.18%～25.97%，F(xiàn)eOT為2.07%～13.89%，MgO為9.41%～17.30%，MnO、Al2O3、TiO2、Cr2O3、Na2O和K2O含量均小于1%，其輝石端元組分以透輝石(Di)和錳鈣輝石(Jo)為主，少量鈣鐵輝石(Hd)，透輝石含量為55.66%～96.52%，鈣鐵輝石含量為2.03%～42.31%，錳鈣輝石含量為1.44%～2.43%(表2)。

表2 官房鎢礦床輝石電子探針分析結(jié)果(wt%)及端元組分Table 2 Components(wt%)and endmember compositions of pyroxenes from the Guanfang tungsten deposit

分析表明，與石榴子石共生的輝石均以透輝石和鈣鐵輝石為主，與第一期石榴子石(GrtⅠ)共生的輝石鈣鐵輝石端元含量較高；而與第二期石榴子石(GrtⅡ)共生的輝石透輝石端元含量較高。

4.2 微量元素分析結(jié)果

GrtⅠ石榴子石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈M 型(圖6a)，輕重稀土元素有一定的分異。ΣREE 為50.14×10-6～81.19×10-6，LREE 為40.81×10-6～69.89×10-6，HREE 為9.33×10-6～17.96×10-6，LREE/HREE 比值在2.39～6.19之間，(La/Yb)N=0.14～0.55，具有較明顯的Eu 正異常(δEu=1.22～1.40)，具有明顯的Ce 異常，δCe=0.69～0.79(圖6a、表3)。高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf含量分別為1.64×10-6～14.99×10-6、0.12×10-6～0.68×10-6、17.58×10-6～115.8×10-6、0.40×10-6～2.65×10-6。

圖6 官房礦區(qū)石榴子石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and PM-normalized trace elements patterns (b) of the garnets from the Guanfang Mining district(normalization values after Sun and McDonough,1989)

Grt Ⅱ石榴子石配分曲線與Grt Ⅰ相似，輕重稀土分異減弱，ΣREE 為54.65×10-6～91.95×10-6，LREE 為35.97×10-6～64.09×10-6，HREE 為13.36×10-6～27.86×10-6，LREE/HREE 比值在1.93～3.44之間，呈現(xiàn)出Eu 負(fù)異常特征(δEu = 0.55～0.64)，具有明顯的Ce 異常，δCe = 1.11～1.31(圖6a、表3)。高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf含量分別為6.97×10-6～30.18×10-6、0.51×10-6～1.89×10-6、126.1×10-6～235.2×10-6、3.19×10-6～7.03×10-6。

表3 官房鎢礦床石榴子石微量元素(×10-6)組成Table 3 Content of trace elements (×10-6) of garnets in the Guanfang tungsten deposit

微量元素數(shù)據(jù)表明，所有的石榴子石具有極其虧損Rb、Ba、Sr、K 等大離子親石元素，2個樣品的石榴子石虧損高場強(qiáng)元素(HFSE)且含量有較大的差異，另外稀土元素(REE) 差異也較大，主要體現(xiàn)在Eu 異常(圖6a)。

續(xù)表4Continued Table 4

4.3 石榴子石U-Pb年齡

LA-SF-ICP-MS 獲得的主要同位素信號，包括238U、206Pb、207Pb、202Hg、204Pb、232Th 等在40秒信號采集區(qū)，數(shù)據(jù)整體平穩(wěn)(圖7a,7b)，另外除輝石中存在少量的包裹體外，本次也沒有在石榴子石中發(fā)現(xiàn)較大的流體包裹體，這些特征暗示石榴子石中的U主要來自礦物晶格中，因而石榴子石U-Pb 年齡能夠代表礦物的形成年齡。

圖7 官房礦區(qū)石榴子石LA-SF-ICP-MS U-Pb定年數(shù)據(jù)譜線Fig.7 Date curves of LA-SF-ICP-MS U-Pb dating of garnet from the Guanfang mining district

本次對GF2020-20(GrtⅡ)樣品分析了25個U-Pb 同位素測點，除測試過程中，可能剝蝕到細(xì)小的包裹體或者其他裂隙導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號差，不穩(wěn)定外，共獲得22個有效數(shù)據(jù)點(表4、圖8)，其Th 含量為0.3×10-6～16.7×10-6，平均值為8.9×10-6；U 含量為0.5×10-6～15.8×10-6，平均值為8.3×10-6；Pb 含量為0.2×10-6～11.3×10-6，平均值為1.9×10-6，207Pb/206Pb 比值變化為0.10～0.87，207Pb/235U 比值變化為0.03～43.63，206Pb/238U 比值變化為0.01～0.93。因普通Pb含量較高，采用T-W反諧和圖法進(jìn)行普通鉛校正(Yuanetal.，2008；崔玉榮等,2012；郝爽等，2016;Tangetal.,2020,2021)獲得石榴子石樣品T-W (207Pb/206Pb-238U/206Pb )圖下交點年齡為87.6±2.3Ma(MSWD=1.5，n=22)。

圖8 官房礦區(qū)石榴子石 LA-SF-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果Fig.8 Result of LA-SF-ICP-MS U-Pb dating of garnet from the Guanfang mining district

表4 官房鎢礦床石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb定年分析結(jié)果Table 4 LA-ICP-MS U-Pb dating of the garnets in the Guanfang tungsten deposit

另外對GF2020-19(Grt Ⅰ)樣品分析了42個U-Pb 同位素測點，共獲得32個有效數(shù)據(jù)點(表4、圖8)。其Th 含量為0.1×10-6～1.7×10-6，平均值為0.9×10-6；U 含量為0.03×10-6～2.6×10-6，平均值為1.4×10-6；Pb 含量為0.2×10-6～7.5×10-6，平均值為2.5×10-6，207Pb/206Pb 比值變化為0.44～0.94，207Pb/235U 比值變化為0.01～0.93，206Pb/238U 比值變化為0.03～43.63。T-W圖下交點年齡為101.3±5.4Ma(MSWD=2.0，n=32)。

5 討論

5.1 成巖成礦時代

官房鎢礦床多產(chǎn)于遠(yuǎn)離接觸帶的碳酸鹽巖、碎屑巖的構(gòu)造裂隙中，賦礦圍巖主要為矽卡巖，因此獲得成巖成礦時代是正確理解成礦作用的關(guān)鍵(宋世偉等，2018)。以往對矽卡巖型礦床，通過巖體鋯石U-Pb年齡與硫化物的Re-Os 年齡約束成巖成礦年齡，但對矽卡巖的形成時代卻鮮有精確的年代學(xué)制約。本次獲得Grt Ⅱ石榴子石樣品T-W圖下交點年齡為87.6±2.3Ma(MSWD=1.5，n=22)，代表了本期矽卡巖的成巖時代。程彥博等(2010)獲得3個鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡分別為86.51±0.52Ma、87.54±0.65Ma和87.83±0.39Ma；李建德(2018)獲得7個鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡介于87.33～91.17Ma之間，二者在誤差范圍內(nèi)一致，限定了薄竹山花崗巖體的成巖時代。張亞輝(2013)通過對官房礦段PD4(1664m標(biāo)高)矽卡巖內(nèi)與白鎢礦共生的含輝鉬礦矽卡巖礦石采樣，獲得的輝鉬礦Re-Os 等時線年齡91.55±3.4Ma，限定了白鎢礦成礦時代。三者在誤差范圍內(nèi)一致，因此認(rèn)為，～88Ma 的花崗巖侵位、矽卡巖的成巖、白鎢礦的成礦時代一致，代表了同一期的成巖成礦作用，也說明本次石榴子石U-Pb 年齡可靠。根據(jù)官房矽卡巖型鎢礦床的成礦特征，Grt Ⅱ石榴子石貫穿矽卡巖階段，白鎢礦在矽卡巖階段后期生成，嵌布于石榴子石、輝石、透閃石、陽起石等礦物中(圖3d,e)，矽卡巖成巖時代與白鎢礦成礦近于一致，獲得了石榴子石U-Pb 年齡，也間接限定了白鎢礦的成礦時代。

另外本次對KT5 附近不含礦的矽卡巖采樣分析，獲得Grt Ⅰ石榴子石樣品T-W圖下交點年齡為101.3±5.4Ma(MSWD=2，n=32)，～101Ma的矽卡巖成巖時代是首次報道的，外圍薄竹山巖體尚未發(fā)現(xiàn)同期次花崗巖，暗示區(qū)內(nèi)可能存在另一期的巖漿-熱液活動。

5.2 滇東南W-Sn成礦作用期次

華南地區(qū)中生代成礦事件分為三個階段，其中晚白堊世(第三期)鎢錫銅多金屬礦床主成礦期為 100～90Ma(毛景文等，2008b；Maoetal.，2021)。前人的研究表明，薄竹山與老君山、個舊等成巖成礦年齡多集中在～90Ma，說明該區(qū)巖漿-熱液活動和W-Sn成礦作用的高峰期發(fā)生在 77～94Ma(Yanetal.，2006；劉玉平等，2007，2011；程彥博等，2010；程彥博，2012；張娟等，2012；Fengetal.，2013；李進(jìn)文等，2013；李開文等，2013；王小娟，2013，2014；劉艷賓等，2014；Xuetal.，2015；Zhangetal.2016；藍(lán)江波等，2016；趙震宇，2017；李建德，2018；王禮兵和艾金彪，2018；郭佳，2019；許賽華等，2019)。藍(lán)江波等(2016)首次在都龍錫鋅多金屬礦金石坡礦段獲得含斑二云母花崗巖鋯石U-Pb 加權(quán)平均年齡103.5±1.1Ma，95.9±0.9Ma，117.1±0.9Ma，說明區(qū)內(nèi)存在更早的巖漿活動，綜合已有研究成果，他將這一復(fù)式巖體形成年齡劃分為80～88Ma、90～98Ma、100～118Ma 等三幕。本次獲得石榴子石樣品T-W圖下交點年齡101.3±5.4Ma、87.6±2.3Ma，分別對應(yīng)第一、第三幕(圖9)，因而認(rèn)為其代表了兩期獨立的矽卡巖成巖事件，暗示滇東南地區(qū)至少存在～101Ma 和～88Ma兩期巖漿-熱液事件，其中～88Ma為該區(qū)W-Sn多金屬礦主要成礦期，成礦作用與同期花崗巖密切相關(guān)。野外觀察和鏡下鑒定結(jié)果顯示，官房礦區(qū)～101Ma的矽卡巖中見微弱W礦化，說明該區(qū)早期可能存在一期與W成礦有關(guān)的巖漿-熱液-成礦事件，但礦化較弱，這一認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)對于區(qū)域找礦部署有很強(qiáng)的實踐意義。

圖9 滇東南燕山晚期成巖成礦年齡譜系圖數(shù)據(jù)來源：Yan et al.，2006；劉玉平等，2007，2011；程彥博等，2010；程彥博，2012；Feng et al.，2013；張娟等，2012；李進(jìn)文等，2013；李開文等，2013；王小娟，2013，2014；劉艷賓等，2014；Xu et al.，2015；藍(lán)江波等，2016；Zhang et al.，2016；趙震宇，2017；李建德，2018；王禮兵和艾金彪，2018；許賽華等，2019；郭佳，2019Fig.9 Age spectrum of Late Yanshanian diagenesis and mineralization in southeastern YunnanData sources:Yan et al.，2006；Liu et al.,2007,2011;Cheng et al.,2010;Cheng,2012;Feng et al.,2013；Zhang et al.,2012;Li et al.,2013a；Li et al.,2013b；Wang et al.,2013,2014;Liu et al.,2014；Xu et al.，2015,2019；Lan et al.,2016;Zhang et al.,2016；Zhao,2017;Li,2018;Wang and Ai,2018;Guo,2019

6 結(jié)論

(1)電子探針分析結(jié)果表明，官房矽卡巖鎢礦床石榴子石屬鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列，石榴子石特征暗示流體具有弱氧化性。

(2)官房鎢礦床石榴子石U-Pb年齡為101.3±5.4Ma、87.6±2.3Ma，官房鎢礦區(qū)存在早白堊世(GrtⅠ)和晚白堊世(GrtⅡ)兩期矽卡巖成巖事件。

(3)綜合區(qū)域上的成巖成礦年齡譜系，～88Ma為該區(qū)W-Sn多金屬礦主要成礦期，成礦作用與同期花崗巖密切相關(guān)；～101Ma可能為另外一期矽卡巖成巖事件。

致謝野外工作得到了云南省玉溪市天馬金屬制品有限公司李杰等的大力支持；研究工作得到了昆明理工大學(xué)朱杰勇教授、朱俊講師、白光順博士，中國科學(xué)院海洋研究所孫普助理研究員，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所陳應(yīng)華博士等的幫助；審稿人對論文的進(jìn)一步修改建議對提高論文質(zhì)量大有裨益；在此一并表示衷心的感謝。