炭質(zhì)泥巖Re-Os和碎屑鋯石U-Pb同位素定年對(duì)廣東大寶山銅礦床成礦時(shí)代的約束

劉武生， 趙鴻， 趙如意， 秦錦華， 張熊， 蔣金昌， 趙晨輝， 李挺杰， 王成輝

(1.廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關(guān) 512127；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查研究院， 湖北 武漢 430074；3.國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心， 北京 100037；4.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 300013；5.自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所， 北京100037)

傳統(tǒng)的地層時(shí)代厘定以層序地層學(xué)對(duì)比和古生物化石時(shí)代鑒定為依據(jù)。因?yàn)镽e、Os具有較強(qiáng)的親有機(jī)質(zhì)性質(zhì)，在富含有機(jī)質(zhì)的沉積物中含量較高，自20世紀(jì)80年代末起，有學(xué)者將Re-Os同位素定年開始應(yīng)用于富含有機(jī)質(zhì)的炭質(zhì)泥巖沉積時(shí)代測(cè)定[1]。隨著高精度分析儀器和測(cè)試技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使用Re-Os同位素體系直接測(cè)定炭質(zhì)泥巖沉積時(shí)代成功厘定地層時(shí)代實(shí)例越來(lái)越多[2-5]。鋯石原位U-Pb定年技術(shù)日趨成熟，沉積巖中碎屑鋯石年齡測(cè)試在約束沉積時(shí)代、反演沉積過(guò)程、追溯物質(zhì)來(lái)源等方面取得了豐碩成果[6-7]。

廣東省大寶山礦區(qū)英安斑巖成巖年齡和銅礦成礦年齡存在較大爭(zhēng)議。廣東省地礦局705地質(zhì)隊(duì)依據(jù)640平硐中所見(jiàn)英安斑巖脈侵入至侏羅系之中將大寶山礦區(qū)英安斑巖厘定為燕山期[8]，與全巖Rb-Sr法(195Ma)、K-Ar法(166Ma)測(cè)試的英安斑巖年齡一致[9]。隨著鋯石原位U-Pb同位素測(cè)年技術(shù)的發(fā)展，除王磊等[10]獲得了175Ma的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡外，其余SHRIMP和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡大多數(shù)為441～427Ma[11-14 ]。而銅礦的成礦時(shí)代有含礦石英脈Rb-Sr法獲得的169Ma和礦體圍巖中絹云母40Ar/39Ar法獲得的171.7Ma[15]。礦區(qū)北部九曲嶺礦帶塊狀硫化物磁黃鐵礦Re-Os等時(shí)線年齡為410Ma，黃銅礦Re-Os等時(shí)線年齡為243Ma[16]，英安斑巖中細(xì)脈狀硫化物的黃銅礦Re-Os等時(shí)線年齡為187Ma[17]。基于這些測(cè)試結(jié)果，前人提出了大寶山銅礦床加里東期火山噴流成因[12]、海西期熱液噴流成因[13]、燕山期巖漿熱液交代充填成因[9-11,15-19]和多期疊加成因[20]等多種成因機(jī)制。

大寶山礦區(qū)中南部英安斑巖墻下盤賦存一套石英砂巖、炭質(zhì)泥巖，有英安斑巖呈脈狀穿插其中[8]，其沉積時(shí)代存在寒武紀(jì)和侏羅紀(jì)之爭(zhēng)。因此，精準(zhǔn)測(cè)定侵入有英安斑巖脈的炭質(zhì)泥巖Re-Os等時(shí)線年齡和石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡，有望間接限定大寶山礦區(qū)英安斑巖和斑巖型銅礦的成巖成礦時(shí)代。本文在野外地質(zhì)調(diào)查和鉆探編錄的基礎(chǔ)上，明確了英安斑巖、斑巖型銅礦、鉬鎢礦與圍巖的接觸關(guān)系，通過(guò)測(cè)定英安斑巖下盤外接觸帶黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素年齡和石英砂巖碎屑鋯石U-Pb同位素年齡，間接限定大寶山礦區(qū)英安斑巖和斑巖型銅礦的形成時(shí)代。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與礦床概況

大寶山銅多金屬礦床行政上隸屬于廣東省韶關(guān)市沙溪鎮(zhèn)，區(qū)域大地構(gòu)造上位于欽杭結(jié)合帶中段南側(cè)(圖1a)。區(qū)域上出露的地層可以劃分為元古宙—早古生代基底、晚古生代—晚三疊世蓋層、中新生代盆地沉積三個(gè)大的構(gòu)造層[21-22]。礦床受東西向大東山—貴東(漳州)大斷裂帶和北東向吳川—四會(huì)深斷裂帶控制(圖1b)，區(qū)域地層受滃江弧形復(fù)式向斜控制，呈弧狀產(chǎn)出。區(qū)域上巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，形成了南嶺三大近東西向巖漿巖帶。燕山期花崗巖是這三大巖漿巖帶的主體，加里東期和印支期花崗巖也較發(fā)育，海西期巖漿巖呈小的巖株、巖枝或巖墻產(chǎn)出[23]。

圖1 廣東省大寶山礦床(a)大地構(gòu)造位置圖、(b)區(qū)域地質(zhì)和(c)礦區(qū)地質(zhì)圖[11]Fig.1 (a)Geotectonic location, (b)regional geology and (c)mining geology map of the Dabaoshan deposit in Guangdong Province[11]

大寶山銅礦床定位于貴東巖體西段南部(圖1b)。礦區(qū)出露最老的地層為寒武系高灘組，其分布于礦區(qū)西北部，是一套淺變質(zhì)復(fù)理石建造。泥盆系主要有中下泥盆統(tǒng)桂頭群(區(qū)域上稱為老虎頭組)、中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(區(qū)域上稱為棋子橋組)和上泥盆統(tǒng)天子嶺組，是一套濱海碎屑巖至淺海碳酸鹽巖建造。侏羅系產(chǎn)出于礦區(qū)中南部英安斑巖下部外接觸帶，以逆沖推覆構(gòu)造與之相接觸。巖性主要有黑色炭質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、中細(xì)粒石英砂巖等。受逆沖推覆構(gòu)造影響，其中所夾的泥巖構(gòu)造片理十分發(fā)育，而石英砂巖卻變形不明顯。廣東省地礦局705地質(zhì)隊(duì)以其中產(chǎn)出的化石為據(jù)，將之厘定為下侏羅統(tǒng)金雞組(J1j)[8]。礦區(qū)地層呈向斜產(chǎn)出，軸向北北西，夾持于兩條逆沖推覆構(gòu)造(Fa)之間。西部逆沖推覆構(gòu)造北北西向展布，泥盆系自北東向南西推覆至侏羅系之上。東部逆沖推覆構(gòu)造使得下泥盆統(tǒng)桂頭群石英砂巖逆沖至上泥盆統(tǒng)天子嶺組碳酸鹽巖之上。與逆沖推覆構(gòu)造相配套的還有一組北北西向正斷層，應(yīng)該是應(yīng)力松弛階段的產(chǎn)物。接著北部寒武系沿近東西向斷裂(Fb)逆沖至泥盆系之上，最后礦區(qū)整體被北東向陡傾斷裂穿切(Fc)。

礦區(qū)巖漿發(fā)育有英安斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖和基性巖脈。英安斑巖的侵位時(shí)代有加里東期[12-14]和燕山期[9-11]兩種觀點(diǎn)?；◢忛W長(zhǎng)斑巖于167～165Ma[24-26]侵位，產(chǎn)出了輝鉬礦和白鎢礦成礦作用。礦區(qū)基性巖脈穿切英安斑巖、矽卡巖和石英硫化物細(xì)脈，并發(fā)育有冷凝邊。雖然含有較多印支期巖漿鋯石，但40Ar-39Ar年齡為146.7±1.7Ma[14]。

受早期英安斑巖的影響，礦區(qū)蝕變礦化主要發(fā)育有與英安斑巖有關(guān)的早階段干矽卡巖化、晚階段濕矽卡巖化，伴生的礦石礦物有磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。大寶山礦區(qū)上覆褐鐵礦，次生氧化帶的底部發(fā)育有一層厚約1～6m的輝銅礦，其下為原生硫化物礦體，展布有塊狀、似層狀、細(xì)脈狀硫化物礦體，礦體特征已有較詳細(xì)記述[8-18]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣品采集與樣品特征

大寶山礦區(qū)侏羅系主要分布于礦區(qū)中南部英安斑巖墻下部外接觸帶。本文分析測(cè)試所取樣品避開了構(gòu)造片理化及石英硫化物細(xì)脈。本文測(cè)試的炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素樣品采集于36線地表者(圖1，圖2a)，編號(hào)為DBS-1、DBS-2。另外編號(hào)為DBS-3、DBS-4、DBS-5、DBS-6的樣品分別采集于鉆孔ZKB703中453～454m、507～508m、543～544m和569～570m(圖2b)。石英砂巖碎屑鋯石樣品(編號(hào)DBS-8)采集于12號(hào)勘探線721平臺(tái)(圖1)。炭質(zhì)泥巖呈黑色，熱液蝕變常使之褪色，靠近逆沖推覆構(gòu)造帶者因構(gòu)造應(yīng)力而發(fā)育片理化構(gòu)造(圖2c)。選取碎屑鋯石的石英砂巖樣品呈灰白色，層狀構(gòu)造發(fā)育，主要為0.1mm左右的石英顆粒組成。石英顆粒呈渾圓-次圓狀，含量約90%，其余為長(zhǎng)石和長(zhǎng)英質(zhì)碎屑顆粒(圖2d)。

a—大寶山礦區(qū)36線地表出露黑色炭質(zhì)泥巖； b—ZKB706鉆孔453～454m處黑色碳質(zhì)泥巖； c—大寶山西部礦帶12號(hào)勘探線721平臺(tái)侏羅系石英砂巖與構(gòu)造片理化泥巖； d—石英砂巖顯微照片(+)； Q—石英。圖2 廣東省大寶山礦區(qū)侏羅系(a，b)黑色炭質(zhì)泥巖與(c，d)石英砂巖巖石學(xué)特征Fig.2 Petrologic characteristics of Jurassic (a, b) black carbonaceous mudstone and (c, d) quartz sandstone from the Dabaoshan ore field in Guangdong Province

2.2 Re-Os同位素樣品制備、溶樣與測(cè)試

Re-Os同位素樣品制備、溶樣和測(cè)試分析都是在國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局錸-鋨同位素地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)完成。

樣品制備是經(jīng)顯微鏡下鑒定后,甄選出新鮮且不含熱液脈的巖心樣品，用干凈的濾紙包好。先用酒精擦試過(guò)的地質(zhì)錘對(duì)樣品外圍與金屬接觸部分剔除后再進(jìn)行初碎。再用瑪瑙球磨碎至200目,每個(gè)樣品碎完后，都需用酒精擦拭瑪瑙球以防止樣品交叉污染。

政府官員站在鐵軌邊，大聲道：“礦工同志們，攔截火車是非法的，有困難，有問(wèn)題，咱們協(xié)商解決，請(qǐng)你們立即撤走?！?/p>

溶樣是使用逆王水溶樣法在Carius管中完成。先稱取1g左右制備好的黑色炭質(zhì)泥巖粉末，使用細(xì)頸漏斗瓶加入至50mL Carius管的底部。再在液氮冷凝冰凍的情況下，向Carius管中加入12mol/L鹽酸1mL、16mol/L硝酸5mL和定量185Re190Os混合稀釋劑。在加試劑的過(guò)程中，使用液氮冷卻，保持Carius管內(nèi)試劑處于冰凍狀態(tài)。之后，待密封的Carius管恢復(fù)至常溫后，將其置于不銹鋼套管內(nèi)加熱至220℃，持續(xù)24h。最后，采用丙酮萃取法分離Re，直接蒸餾和微蒸餾法富集純化Os。該方法全流程空白：Re為2×10-12左右，Os為0.2×10-12，可以滿足低含量樣品Re-Os同位素測(cè)試要求。

將樣品置于已經(jīng)去氣的鉑帶上，加入發(fā)射劑，裝入樣品盤后使用高精度負(fù)離子熱電離質(zhì)譜儀(N-TIMS，美國(guó)ThermoFisher公司)進(jìn)行樣品測(cè)試。對(duì)于Re采用靜態(tài)Faraday模式同時(shí)測(cè)定185ReO4、187ReO4，對(duì)于Os則采用靜態(tài)Faraday模式同時(shí)測(cè)定234(186OsO3)、235(187OsO3)、236(188OsO3)、238(190OsO3)、240(192OsO3)以及233(185ReO3)，以扣除187ReO3對(duì)187OsO3的影響。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)利用氧同位素自然豐度和統(tǒng)計(jì)學(xué)中等概率模型采用逐級(jí)剝譜法進(jìn)行氧同位素干擾扣除。采用普通Re(85Re/187Re=0.59738)作為外標(biāo)進(jìn)行Re同位素質(zhì)量分餾校正，以尼爾值192Os/188Os=3.0827作為內(nèi)標(biāo)用迭代法對(duì)Os進(jìn)行質(zhì)量分餾校正[27-28]。

2.3 石英砂巖碎屑鋯石U-Pb同位素樣品制備與測(cè)試

石英砂巖碎屑鋯石樣品在碎樣后用常規(guī)重力和磁選法分選出鋯石，在雙目鏡下挑選其中保存完好、色澤明亮者置于環(huán)氧樹脂中制靶。將拋光后的鋯石靶進(jìn)行反射光、陰極發(fā)光照相后，在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局元素微區(qū)與形態(tài)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS同位素定年測(cè)試。實(shí)驗(yàn)使用Neptune型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀和Newwave UP213紫外激光剝蝕系統(tǒng)完成。激光剝蝕單點(diǎn)束斑30μm，頻率10Hz，能量2.5J/cm2，以高純Ar氣和He氣為載氣，使用的標(biāo)樣有SRM610、GJ-1和91500。數(shù)據(jù)離線處理所使用的軟件為ICPMSDataCal V4.6。具體的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理詳細(xì)過(guò)程等詳見(jiàn)文獻(xiàn)[29-30]。

表1 廣東省大寶山礦區(qū)侏羅系黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)

3 同位素定年測(cè)試分析結(jié)果

3.1 黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素年齡測(cè)試結(jié)果

Re-Os同位素具有親鐵性和親有機(jī)質(zhì)性，近年來(lái)在精準(zhǔn)厘定硫化物成礦年代和富有機(jī)質(zhì)沉積時(shí)代方面發(fā)揮了重要作用[3-5]。大寶山礦區(qū)英安斑巖上盤炭質(zhì)泥巖年齡測(cè)試結(jié)果為387.6Ma[20]，但是英安斑巖下盤黑色炭質(zhì)泥巖年齡未有精準(zhǔn)定年結(jié)果。本次研究測(cè)試獲得的大寶山英安斑巖下盤黑色炭質(zhì)泥巖的Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果列于表1。Re和Os含量范圍分別為0.976×10-9～2.997×10-9和0.067×10-9～0.115×10-9。187Re/188Os比值范圍為78.236～154.799，187Os/188Os比值范圍為1.642～1.885。全實(shí)驗(yàn)流程空白R(shí)e為(13±0.12)×10-12，Os為(1.4±0.2)×10-12, 遠(yuǎn)小于大寶山黑色炭質(zhì)泥巖樣品Re、Os含量，可忽略不計(jì)。本文使用Isoplot3軟件制作大寶山礦區(qū)英安斑巖下盤黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素等時(shí)線圖(圖3)。結(jié)果顯示該黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素等時(shí)線年齡為195±28Ma(n=6, MSWD=17)，Os初始值為(1.385±0.05)×10-9。表明大寶山礦區(qū)英安斑巖下盤黑色炭質(zhì)泥巖沉積成巖于早侏羅世，這與前人根據(jù)接觸關(guān)系和其中的古生物化石厘定的沉積時(shí)代一致[8-9]，所以本次研究獲得的Re-Os同位素等時(shí)線年齡較為可靠。

圖3 廣東省大寶山礦區(qū)侏羅系黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素等時(shí)線圖Fig.3 Re-Os isotope isochron diagram of the Jurassic black carbonaceous mudstone from the Dabaoshan ore field in Guangdong Province

3.2 石英砂巖LA-ICP-MS碎屑鋯石U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果

沉積巖中碎屑鋯石與碎屑物質(zhì)一起來(lái)自于蝕源區(qū)，碎屑鋯石的年齡分布特征在確定沉積時(shí)代、判別構(gòu)造環(huán)境和追溯物質(zhì)來(lái)源方面具有不可替代的作用[6-7]。大寶山礦區(qū)侏羅系石英砂巖中所含的鋯石多數(shù)為圓粒狀、渾圓狀-次圓狀，磨圓度較好，也有一部分呈長(zhǎng)柱狀，磨圓度稍差者，但總體具有碎屑鋯石的基本特征。從陰極發(fā)光圖像來(lái)看，大多數(shù)鋯石細(xì)密震蕩環(huán)帶發(fā)育(圖4a)，其主要來(lái)源于蝕源區(qū)的巖漿巖。本次研究所測(cè)得的碎屑鋯石有80個(gè)有效測(cè)點(diǎn)(表2)，所有測(cè)點(diǎn)Th含量為14.9×10-6～1009×10-6，平均值為186×10-6；U含量為34.8×10-6～2499×10-6，平均值為347×10-6；Th/U值為0.02～4.13，平均值為0.74，也具有花崗巖類鋯石含U量較高、Th/U值較大的特征。所以本文所測(cè)鋯石基本代表了蝕源區(qū)巖漿巖的活動(dòng)時(shí)間。從表2和圖4b看，大寶山礦區(qū)侏羅系石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡與粵東盆地金雞組碎屑鋯石U-Pb年齡特征一致[6]，測(cè)試結(jié)果十分可靠，同時(shí)，也印證了前人將之厘定為早侏羅世的準(zhǔn)確性[8-9]。

圖4 廣東省大寶山礦區(qū)侏羅系石英砂巖鋯石(a)206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖和(b)年齡直方圖Fig.4 (a)206Pb/238U-207Pb/235U diagram and (b) the age histogram of zircon in Jurassic quartz sandstone from the Dabaoshan ore field in Guangdong Province

表2 廣東省大寶山礦區(qū)侏羅系石英砂巖中碎屑鋯石LA-ICP-MS分析結(jié)果

(續(xù)表2)

大寶山礦區(qū)英安斑巖下盤石英砂巖中碎屑鋯石U-Pb年齡范圍寬泛、峰期較多。從具體結(jié)果來(lái)看，碎屑鋯石U-Pb年齡分布于2631～236Ma，其中中生代鋯石2顆(分別為247Ma和236Ma)，占鋯石總數(shù)量的2.50%；古生代鋯石19顆，占鋯石總數(shù)的23.8%；元古代鋯石58顆，占鋯石總數(shù)的73%；太古代鋯石1顆，占鋯石總數(shù)的1%。從碎屑鋯石U-Pb年齡分布來(lái)看，存在以下幾個(gè)峰期：450～422Ma的鋯石12顆，占鋯石總數(shù)的15%；520～515Ma的鋯石4顆，占鋯石總數(shù)的5%；782～770Ma的鋯石12顆，占鋯石總數(shù)的15%；1060～950Ma的鋯石15顆，占鋯石總數(shù)的19%；1850～1800Ma的鋯石4顆，占鋯石總數(shù)的5%。

4 炭質(zhì)泥巖Re-Os等時(shí)線年齡和石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡的地質(zhì)應(yīng)用

4.1 對(duì)沉積時(shí)代的限定

印支運(yùn)動(dòng)之后的華南地區(qū)，經(jīng)歷了較大范圍的海侵，沉積了上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)的海陸交互相含煤巖系。下侏羅統(tǒng)包括金雞組(J1j)和橋源組(J1q)，在粵北地區(qū)的曲江和翁源、粵東的河源—海豐—揭西一線，粵東北的大埔、梅縣一帶及粵中開平等地，均有分布[31-33]。大寶山礦區(qū)英安斑巖下部外接觸帶石英砂巖、構(gòu)造片理化泥巖和黑色炭質(zhì)泥巖是海陸交互相沉積巖系，廣東省地礦局705地質(zhì)隊(duì)依據(jù)其中的頭足類、瓣鰓類和植物化石將其厘定為侏羅系金雞組(J1j)[4]。該套地層除英安斑巖接觸帶附近發(fā)生了強(qiáng)烈接觸變質(zhì)作用和熱液蝕變作用外，遠(yuǎn)端受變質(zhì)作用和熱液蝕變作用較弱。本文獲得的大寶山英安斑巖下盤黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素等時(shí)線年齡為195±28Ma(n=6, MSWD=17)，明確了前人依據(jù)生物化石將其厘定為下侏羅統(tǒng)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，本次所取石英砂巖中含有兩顆來(lái)自中生代早期的巖漿成因鋯石，其年齡分別為247Ma和236Ma，這個(gè)結(jié)果將石英砂巖沉積時(shí)代約束在早中生代之后，進(jìn)一步驗(yàn)證了黑色炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素等時(shí)線年齡的可靠性。

4.2 對(duì)英安斑巖侵位時(shí)代的約束

大寶山礦區(qū)英安斑巖也是先被厘定為燕山期[8-9]，后因新獲得的原位鋯石U-Pb年齡將之改定為加里東期[12-14]。隨著褐鐵礦開采完畢，揭露出的大寶山礦區(qū)英安斑巖墻形貌特征如下：① 大寶山英安斑巖墻與其兩側(cè)圍巖均為北東向陡傾(65°～75°)，本文獲得大寶山英安斑巖墻下盤炭質(zhì)泥巖的Re-Os等時(shí)線年齡為195Ma，石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡最年輕者為247Ma和236Ma，明確了英安斑巖下伏地層為侏羅系，而上覆者為泥盆系[20]；②英安斑巖侵位于逆沖推覆構(gòu)造帶中，在12號(hào)勘探線721平臺(tái)和31號(hào)勘探線795平臺(tái)都可見(jiàn)清晰的侵入接觸關(guān)系，侵入面呈波狀起伏，傾角變化較大。③英安斑巖的侵位致使上下外接觸帶都有角巖、矽卡巖發(fā)育，上部大理巖化的范圍更是可達(dá)到幾百米，同時(shí)，在英安斑巖內(nèi)接觸帶發(fā)育厚度1～3m的混染巖帶。④在640平硐可見(jiàn)有英安斑巖脈侵入至侏羅系之中[8-9]，也見(jiàn)英安斑巖中有侏羅系泥巖與泥盆系石英砂巖及矽卡巖的捕擄體。⑤九曲嶺英安斑巖的有174.6±1.5Ma的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡[10]，矽卡巖中石榴石Sm-Nd同位素測(cè)試結(jié)果也擬合出175Ma(MSWD=2.4)的等時(shí)線年齡，與區(qū)域上發(fā)育的一套早侏羅世基性—中酸性雙峰式火山巖時(shí)代一致[34-35]。

綜上所述，大寶山礦區(qū)英安斑巖應(yīng)為燕山早期侵位于大寶山逆沖推覆構(gòu)造中。

4.3 對(duì)大寶山銅礦成礦時(shí)代的約束

大寶山銅礦床在早期勘查階段是以成礦流體來(lái)源于大寶山花崗閃長(zhǎng)斑巖進(jìn)行的[8]，后來(lái)也有研究者認(rèn)為大寶山鉬-鎢礦床與塊狀、層狀銅鉛鋅礦床屬同一巖漿-熱液事件的產(chǎn)物[26]；瞿泓瀅等[15]通過(guò)輝鉬礦Re-Os年齡和層狀礦體圍巖的絹云母Ar-Ar年齡研究認(rèn)為，輝鉬礦Re-Os模式年齡為165.7±2.3Ma～163.4±2.4Ma，加權(quán)平均年齡為164.8±0.8Ma，等時(shí)線擬合年齡為166.0±3.0Ma，而礦體圍巖中絹云母的40Ar-39Ar坪年齡為169.2±1.8Ma，反等時(shí)線年齡為164.0±1.9Ma，所以二者同為與花崗閃長(zhǎng)斑巖有關(guān)的巖漿熱液成礦系統(tǒng)；Mao等[26]通過(guò)對(duì)花崗閃長(zhǎng)斑巖、英安斑巖和泥盆系中含礦石英脈的流體包裹體、陰極發(fā)光照片和原位微量元素研究，認(rèn)為它們的均一溫度平均值都介于273～317℃之間，石英中的Ti、Li、Al和Ge四元素含量之間存在一定的線性關(guān)系，從而認(rèn)定鉬-鎢和銅-鉛-鋅屬與花崗閃長(zhǎng)斑巖相關(guān)的同一巖漿-熱液體系。

劉姤群等[9]從不同巖體的元素豐度入手，英安斑巖中的銅高出克拉克值4～8倍，而花崗閃長(zhǎng)斑巖中鉬的豐度平均值是世界酸性巖鉬豐度的2～9倍。綜合研究認(rèn)為銅、鉛、鋅、硫、鉍與英安斑巖的侵位相關(guān)，伴生有鎘、鎵、銦、金、銀等元素；鉬、鎢(錫、銅、鉍)則與花崗閃長(zhǎng)斑巖的侵位有關(guān)，伴生有錸、硒、碲等元素成礦。從產(chǎn)狀上看，白鎢礦石英脈穿切了矽卡巖中塊狀硫化物礦體(圖5中a，b)，也截切了英安斑巖中浸染狀和細(xì)脈狀產(chǎn)出的銅硫礦體。輝鉬礦產(chǎn)出于花崗閃長(zhǎng)斑巖周邊，見(jiàn)有輝鉬礦細(xì)脈穿切了矽卡巖中硫化物礦體(圖5c)，同時(shí)穿切了英安斑巖中的黃鐵礦和黃銅礦等銅硫礦物(圖5d)。顯微鏡下白鎢礦穿切硫化物的現(xiàn)象更加清晰(圖5中e，f)。所以，在輝鉬礦-白鎢礦產(chǎn)出之前有一期強(qiáng)烈的銅成礦作用。

a—含白鎢礦石英穿切矽卡巖中硫化物礦體； b—a圖中含白鎢礦石英脈狀中的白鎢礦特征； c—輝鉬礦細(xì)脈穿切矽卡巖中硫化物礦體； d—輝鉬礦穿切黃鐵礦； e—含白鎢礦石英脈穿切黃銅礦化綠泥石化英安斑巖(反光)； f—含白鎢礦石英脈穿切黃銅礦化綠泥石化英安斑巖(正交偏光)。Chl—綠泥石化； Cpy—黃銅礦； Mo—輝鉬礦； Mt—磁鐵礦； Py—黃鐵礦； Q—石英； Sch—白鎢礦； Skn—矽卡巖。圖5 廣東省大寶山礦區(qū)輝鉬礦、白鎢礦與銅硫礦體穿切關(guān)系Fig.5 Penetration relationship between molybdenite, scheelite and copper-sulfur orebody from the Dabaoshan ore field in Guangdong Province

如前所述，本文研究的大寶山礦區(qū)英安斑巖下盤石英砂巖和炭質(zhì)泥巖沉積時(shí)代為早侏羅世，約束的英安斑巖侵位時(shí)代為燕山早期。銅礦以脈狀灌入下侏羅統(tǒng)金雞組之中，或是膠結(jié)金雞組構(gòu)造角礫。結(jié)合英安斑巖中細(xì)脈狀黃銅礦Re-Os等時(shí)線年齡187.3±4.6Ma[17]，明顯早于與花崗閃長(zhǎng)斑巖相關(guān)的輝鉬礦、白鎢礦成礦時(shí)間(167～160Ma)[24-26]。因此，大寶山礦區(qū)斑巖型銅礦的成礦時(shí)代應(yīng)為燕山早期，其成因與英安斑巖相關(guān)。

4.4 侏羅系石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡對(duì)物源的指示

大寶山礦區(qū)下侏羅統(tǒng)金雞組石英砂巖中碎屑鋯石年齡分布范圍寬泛，出現(xiàn)有多個(gè)峰期。其中有3個(gè)峰期很強(qiáng)烈，即1060～950Ma、782～770Ma和450～422Ma，分別對(duì)應(yīng)了華南大陸早期拼合與華夏大陸內(nèi)部統(tǒng)一[22-23]、武夷—云開地區(qū)大陸裂谷雙峰式火山巖和加里東期臺(tái)開運(yùn)動(dòng)的時(shí)間[31]。此外，統(tǒng)一的華南大陸最終拼合(873～843Ma)、武夷山華夏陸核巖漿活動(dòng)(1852～1702Ma)等重要的區(qū)域構(gòu)造-巖漿事件的發(fā)生時(shí)間在本次測(cè)試所得的侏羅系石英砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡中均有顯示，表明大寶山礦區(qū)下侏羅統(tǒng)金雞組的蝕源區(qū)經(jīng)歷了多期次多階段構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，其中的碎屑物質(zhì)主要來(lái)自于古老的大陸基底。在區(qū)域上，侏羅系主要不整合于寒武系、奧陶系、泥盆系之上；粵北—贛南地區(qū)在燕山期近東西向花崗巖侵位之前主要受南北向構(gòu)造應(yīng)力控制；仁化—始興—南雄等地的寒武系—奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系地層呈北西西—近東向復(fù)式背斜產(chǎn)出；萬(wàn)洋山—諸廣山、大埠、陂頭、龍?jiān)磯?、魯溪等加里東—印支期花崗巖體呈近南北向展布為主。所以，下侏羅統(tǒng)金雞組石英砂巖中的中生代鋯石極少，且沒(méi)有同沉積時(shí)代鋯石，表明大寶山礦區(qū)侏羅系形成于穩(wěn)定大陸邊緣環(huán)境，而區(qū)域上廣泛分布的印支期巖漿巖，在彼時(shí)尚未出露地表遭受大規(guī)模剝蝕。

5 結(jié)論

N-TIMS法獲得的炭質(zhì)泥巖Re-Os同位素年齡較為可靠。本文使用液氮冷卻50mL Carius管，加入逆王水溶解炭質(zhì)泥巖樣品，經(jīng)N-TIMS測(cè)量Re-Os含量，獲得的Re-Os同位素等時(shí)線年齡為195Ma，此結(jié)果定量地驗(yàn)證了前人依據(jù)層序地層學(xué)和古生物化石厘定的侏羅系。LA-ICP-MS法獲得的碎屑鋯石U-Pb年齡準(zhǔn)確性較高。本文獲得的侏羅系石英砂巖中碎屑鋯石U-Pb年齡分布范圍寬泛，出現(xiàn)有多個(gè)峰期，最年輕的鋯石為247Ma和236Ma。測(cè)試結(jié)果共同約束了大寶山銅礦成巖成礦時(shí)代為燕山早期。本文的進(jìn)一步研究認(rèn)為下侏羅統(tǒng)金雞組(J1j)形成于穩(wěn)定大陸邊緣的海陸交互相環(huán)境，其物源為經(jīng)歷多期構(gòu)造巖漿活動(dòng)的華夏板塊的古老大陸基底。

本文將大寶山銅礦床的成巖成礦時(shí)代厘定為燕山早期，區(qū)域地質(zhì)背景正值碰撞后的陸內(nèi)伸展階段。大寶山礦床不僅是華南陸內(nèi)斑巖型銅礦的典型，也是南嶺成礦帶燕山期銅成礦系列重要的礦床式。因此，深入研究大寶山礦床的深部動(dòng)力地質(zhì)學(xué)機(jī)制，有望落實(shí)一個(gè)以燕山早期巖漿巖為母巖的斑巖型銅成礦帶。

致謝：本文撰寫過(guò)程中得到了中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所王登紅研究員的指導(dǎo)，國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心李超副研究員在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)論給予了建設(shè)性意見(jiàn)。審稿專家的意見(jiàn)和建議使作者受益匪淺，在此一并表示感謝！