越南大慈縣金山銅錫礦花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質意義

朱永清，余紅平，袁明偉，李 帥，江國文

(1.云南昊龍實業(yè)集團有限公司，云南魯甸，657100；2.云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司勘查分公司，云南 昆明，650299)

大慈縣金山銅錫礦位于越南太原省大慈縣東1km，距離越南首都河內約50km。礦區(qū)位于華南地塊[1]南東或華南褶皺系南西部，中生代后受燕山期變形和巖漿作用影響，受太平洋板塊向歐亞板塊俯沖及印度板塊與歐亞板塊碰撞(特提斯構造域)的聯(lián)合作用，形成了環(huán)太平洋北東向剪切帶和與之配套的北西向構造格架[2～3]。

華南地塊國內部分研究程度比較高，而越南東北部則文獻不多，對越南地區(qū)典型礦床的報道也較少。該地區(qū)花崗質巖石在年齡上被認為是三疊紀[4]和白堊紀[5]。Nui Phao花崗巖體中粗粒花崗巖鋯石LA-ICPMS U-Pb法年齡為243.34 Ma～250.7Ma[4，6]。北部相鄰Da Lien花崗巖40Ar/39Ar增量加熱法年齡為85.5 Ma～81.5 Ma[5，6]，以往研究認為與多金屬礦化有關的花崗巖凝固發(fā)生在該年齡，對Nui Phao及Da Lien巖體進行了年齡測定，但微量元素測試不足。以往研究多集中于北部Nui Phao礦山，對南部金山銅錫礦研究不足。

本文在對越南太原省大慈縣金山銅錫礦nui phao花崗巖體中細?；◢忛W長巖進行詳細野外地質調查基礎上，通過對礦體圍巖及銅錫礦石進行巖相學、主微量元素分析研究，對中細粒花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb測年分析研究，確定花崗閃長巖地球化學特征及侵位年齡，從而限定銅錫礦成礦時代，對認識區(qū)域銅錫礦的形成具有重要意義。

1 地質背景

區(qū)域上構造單元通常按紅河斷裂劃分[1]：馬江斷裂南西為印支地塊，奠邊俯斷裂以西為思茅地塊，馬江斷裂與紅河斷裂之間自西向東分別為馬江地體，黑水河裂谷帶，秀麗盆地及元古帶變質巖。紅河斷裂以東為齋河斷裂，齋河斷裂以東為華南地塊。礦區(qū)位于華南地塊南東(圖1)。成礦區(qū)帶位于越北成礦區(qū)，越北隆起鐵-錫-鉛鋅成礦亞區(qū)與謙河(淵河)成礦亞帶交界處[9]。

圖1 越南東北部大地構造及金山銅錫礦位置圖(據[1]、[2-3]、[10]、[11]修編)Fig 1.Map of Tectonics and Jinshan Cu-Sn Deposit Distribution of NE Vietnam

2 礦床特征

金山銅錫礦位于東西向炮山斷裂南部。目前發(fā)現銅錫礦體20余個，主要開采3個(TQ16、TQ11、TQ10)(圖2，圖3)。均賦存于中細粒花崗巖斷裂(裂隙)石英脈中。

圖2 金山銅錫礦地質簡圖(據1：20萬太原幅，結合礦區(qū)地質圖修改)Fig 2.Geological Sketch Map of Jinshan Cu-Sn Deposit

圖3 金山銅錫礦A-B剖面示意圖Fig 3.Sketch Map of Section A-B of Jinshan Cu-Sn Deposit

TQ16銅錫礦體：走向北北東，傾向89°～121°，平均105°；傾角46°～74°，平均60°；走向長451m，斜深139m，由LB4兩個中段控制，單工程礦體厚度0.61m～8.11m，平均3.58m，厚度變化系數74.01%；單樣Cu品位0.007ω%～4.13ω%，平均0.61ω%，Cu品位變化系數125.48%；單樣Sn品位0.029ω%～3.16ω%，平均0.36ω%，Sn品位變化系數159.84%。一般上部為銅、下部為錫。

TQ11銅錫礦體：走向北北東，傾向78°～92°，平均85°；傾角53°～79°，平均66°；由LB2四個采樣點及2個鉆孔控制，控制走向長446m，斜深123m。單工程礦體厚度1.06 m～9.74m，平均厚3.28m，厚度變化系數85.11%；單樣Cu品位0.01ω%～2.63ω%，平均0.60ω%，品位變化系數114.68%；單樣Sn品位0.03ω%～3.58ω%，平均0.42ω%，品位變化系數158.36%。該礦體以銅錫礦體為主，單銅或單錫礦體零星分布，一般上部為錫礦、下部為銅礦。

TQ10銅錫礦體：走向北北東，傾向73°～95°，平均84°；傾角45°～59°，平均52°；由LB1四個采樣點及2個鉆孔控制，控制走向長353m，斜深162m。單工程礦體厚度1.66 m～5.09m，平均厚3.18m，厚度變化系數32.44%；單樣Cu品位0.004ω%～4.80ω%，平均0.70ω%，品位變化系數146.15%；單樣Sn品位0.035ω%～2.87ω%，平均0.35ω%，品位變化系數194.90%。上部為銅礦、下部為錫礦。

礦石呈網脈狀、塊狀、細脈狀和細脈浸染狀構造，粒狀結晶和交代結構，礦石礦物有：黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、錫石等，少量閃鋅礦、方鉛礦、自然鉍、斑銅礦、銅藍、孔雀石等。脈石礦物主要為石英、方解石、黑云母。據以往資料，主元素為Cu，共伴生Sn、Bi、Au、Pb、Sn等有益組分(表1)，主要有害雜質為As，含量較高。

表1 礦石組合分析結果表Tab 1.Ore Combinatory Analysis Result

3 樣品采集與分析方法

3.1 樣品采集

樣品采自礦區(qū)中三疊紀nui phao斑狀花崗巖復合體一段(γπT2nd1)。礦石樣品采集自坑道中TQ16礦體?；◢忛W長巖主要由斑晶、基質組成。斑晶為斜長石(10%～15%)、鉀長石(<10%)。斜長石半自形板狀，粒度10mm±，星散狀分布。內有鉀長石、石英小包體。主要被絹云母交代，偶顯鈉化，呈假象產出，部分邊部模糊不清或消失。鉀長石近半自形板狀，一般5mm～10mm，星散狀分布。常見格子雙晶、卡氏雙晶、鈉質條紋。條紋微細脈狀為固溶體出溶產物，屬出溶條紋。微斜條紋長石內常有半自形斜長石包體。局部與石英文象交生，可見波狀消光；基質為斜長石(35%～40%)、鉀長石(15%～20%)、石英(20%～25%)、黑云母(5%～10%)，大小1mm～2mm，部分0.5 mm～1mm、2 mm～5mm，雜亂分布。斜長石呈半自形板狀。可見聚片雙晶，少見卡鈉復合雙晶。雙晶模糊不清或消失。鉀長石呈近半自形-它形粒狀，填隙狀、雜亂分布。內可見格子雙晶、卡氏雙晶、鈉質條紋。條紋微細脈狀為固溶體出溶產物。內常有半自形斜長石包體。局部與石英文象交生。鉀長石種屬：微斜條紋長石(斜長石包體半自形板狀，大小一般0.5 mm～1mm，星散狀、包體狀分布鉀長石內。殘留者內常見聚片雙晶，雙晶模糊不清)。石英呈多它形粒狀，星散狀、填隙狀分布于長石之間；少量呈象形文字狀、蠕蟲狀等，與鉀長石交生。交生體大小不一。因受力常見波狀消光，部分可見斑塊狀消光。表面新鮮干凈。黑云母呈片狀，星散狀分布。內可見解理彎曲痕跡。黑云母顯多色性：Ng’=棕褐色，Np’=淺褐黃色，巖石碎裂明顯，巖石內常見0.01mm～0.05mm的裂隙。呈網狀分布，使其內有少量碎粒、碎粉分布。副礦物有：磁鐵礦、鋯石、磷灰石、金紅石。

3.2 鋯石U-Pb年齡分析方法

3.3 地球化學分析方法

樣品粉碎至200目送云南黃金礦業(yè)集團貴金屬檢測有限公司做主量、微量和稀土元素分析。(1)試樣用硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸分解，趕盡高氯酸，用(1+1)HCL溶解后，制備成10ml分析溶液，ICP-AES法測定主量元素CaO、Al2O3、K2O、MgO、Na2O、P2O5、MnO、TiO2次量及痕量元素Rb、Ba、Nb、Sr；(2)試樣置于已灼燒至恒量的瓷坩堝中，半開蓋子，放入不超過200℃的高溫爐中，升溫至900℃～950℃，保持1h，取出，加蓋，稍冷后放入硫酸干燥器中，冷卻30min，稱量；再灼燒至恒量為止測定LOI；(3)試料用碳酸鈉熔融，鹽酸浸取，蒸發(fā)至小體積，加聚環(huán)氧乙烷凝聚硅酸，過濾，灼燒，稱重，加氫氟酸、硫酸處理，使硅以四氟化硅形式除去，再灼燒稱重。處理前后質量之差即為沉淀中的二氧化硅量。殘渣用焦硫酸鉀熔融，水提取并入二氧化硅濾液中，經解聚后用鉬藍光度法測定濾液中的殘余二氧化硅，兩者之和即為試料中的二氧化硅量；(4)在有二氧化碳氣體保護下，試樣以鹽酸和氟化鈉在高溫電熱板上溶解。錐形瓶口塞以封閉漏斗，使與空氣隔絕。溶解完全后，加硼酸除去氟的干擾。加入硫-磷混合酸和指示劑，用重鉻酸鉀標準溶液滴定FeO。ω(Fe2O3)=1.4297×[ω(TFe)-ω(FeO)×0.07773]；(5)試樣用偏硼酸鋰熔融，以熔融流動狀態(tài)倒入稀酸，在超聲波水浴中快速溶解后，直接用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定Ta、Nb元素；(6)試樣用氫氟酸、硝酸、硫酸分解并趕盡硫酸，用王水溶解，(3+97)HNO3稀釋后，在等離子體質譜儀(ICP-MS)上測定Y、La、U、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素。(7)主元素分析結果中Na2O檢出限0.001，K2O檢出限0.003，Al2O3、MgO、CaO的檢出限0.01。稀土、微量元素檢出限：Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Yb(10-6)，Nb 0.01×10-6，Ta 0.05×10-6，Tb、Ho、Er、Tm、Lu、U0.002×10-6，Sr、Ba 2×10-6。

4 分析結果

4.1 鋯石U-Pb年齡

樣品中鋯石為淺黃色-黃褐色、半透明、長柱狀-短柱狀自形晶體。長120μm～220μm、寬60μm～100μm，陰極發(fā)光圖像顯示其具韻律環(huán)帶的巖漿巖鋯石特征(圖4)。10個鋯石SHRIMP U-Pb數據點顯示其Th、U含量較高且具較大變化范圍。Th含量54×10-6～212×10-6；U為226×10-6～407×10-6；ω(Th)/ω(U)值為0.25～0.57(表2)。10個數據點的n(206Pb)/n(238U)加權平均年齡為(249.2±2.8)Ma，平均標準權重偏差(MSWD)為0.27(圖5)。為炮山nui phao花崗巖體的侵位年齡。

圖4 代表性鋯石顆粒陰極發(fā)光圖像Fig 4.Representative CL Image of Zircon Grain

表2 花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb同位素分析結果Tab 2.SHRIMP Zircon U-Pb Isotopic Analysis of Granodiorite

圖5 花崗閃長巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig 5.Shrimp Zircon U-Pb Concordia and Age Distribution of Granodiorite

4.2 地球化學

據巖體及礦石主要氧化物含量及主要巖石化學結果，巖體鋁飽和指數A/CNK>1，Na2O含量較低，總堿度Na2O+K2O為5.99%～9.08%，花崗閃長巖K2O/Na2O>1，相對富鉀貧鈉，巖體中A/NK>1，具過鋁質花崗巖特征(圖6)，巖體及礦石LOI 分別為1.74%及11.17%，表明巖體中含有較多富揮發(fā)分的流體，而礦體中更多，巖體在SiO2-AR(圖6)中落在堿性區(qū)。

圖6 左：巖體TAS 圖解，右：A/NK-A/CNK巖石系列分類圖解Fig 6.Left TAS Diagram of Rock Body；Right A/NK-A/CNK Diagram of Rock Series

由表3，花崗閃長巖Ba、Rb含量較高，Sr含量低但Rb/Sr高，顯示巖體具有后造山花崗巖特征，源區(qū)深度較淺。LREE/HREE、(La/Yb)N標明輕重稀土之間有明顯分餾。在原始地幔及球粒隕石標準化的微量元素蛛網圖中(圖7)，花崗閃長巖不相容和輕稀土顯著富集，Rb、U、K、Nd顯示正異常，Nb、Sr、Ti顯示負異常，Rb正異常最為明顯。礦石與巖體有一定的相似性，可能為巖漿上升時受地殼混入，經過流體交代富集了輕稀土和大離子親石元素Rb、U等[19]，Eu負異常為巖漿分類結晶過程中斜長石大量晶出的結果。礦石的微量元素配分曲線與巖體有一定相似性，但總體較巖體低。稀土配分曲線與巖體差異大，總量也較巖體低，顯示了重稀土富集的特征，輕重稀土分餾不明顯(圖8)。

表3 花崗巖及銅礦石主量(wt%)、微量元素(×10-6)組成Tab 3.Major，Trace Element Composition of Granite and Cu Ore

續(xù)上表

圖7 稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖(球粒隕石標準化數值據Boynton[20])Fig 7.Chondrite-Normalized REE Pattern

利用R1-R2圖解對花崗閃長巖進行構造判別(圖8)，樣品點的分布多落在造山花崗巖區(qū)域，標明花崗巖可能形成于碰撞期。

圖8 金山銅錫礦花崗閃長巖R1-R2圖解(底圖據Batcheler and Bowden[21])Fig 8.Granodiorite R1-R2 Diagram of Jinshan Cu-Sn Deposit1.tholeiitic；2.Calc-alkaline and trondhjemitic；3.High-potassic calc-alkaline；4.Sub-alkaline monzonitic；5.Alkaline and peralkaline；6.anatectic；7.Mica leucogranites1-地幔分異的花崗巖；2-碰撞前花崗巖；3-碰撞后隆起的花崗巖；4-造山晚期-晚造山期花崗巖；5-非造山區(qū)的花崗巖；6-同碰撞花崗巖；7-造山期后的花崗巖

5 討論

5.1 花崗閃長巖形成時代

不同學者對該區(qū)域進行了年代學研究。Nui Phao粗粒花崗巖成巖鋯石LA-ICPMS U-Pb法年齡為250.7 Ma～243.34 Ma，屬于早三疊世。北部Da Lien巖體中黑云母及白云母的40Ar-39Ar法年齡為85.5 Ma～81.5 Ma，屬于晚白堊世。本次對礦區(qū)花崗閃長巖進行了SHRIMP鋯石U-Pb測年，獲得斑狀花崗閃長巖侵位年齡為249.2±2.8Ma，表明巖體在早三疊世發(fā)生侵位。

結合前人研究成果，該區(qū)在早三疊世-晚白堊世主要有2期巖漿活動：早期為250Ma～243.34Ma，主要為粗?；◢弾r，中細粒富鉀斑狀花崗閃長巖(二長花崗巖)(Nui Phao花崗巖，金山銅錫礦圍巖)；第二期為85.5 Ma～81.5 Ma，為細?；◢弾r(Da Lien花崗巖)。

5.2 花崗閃長巖成因類型

本區(qū)花崗閃長巖主量元素顯示富鉀貧鈉(K2O/Na2O=1.27-2.40)，過鋁(A/CNK=1.07-1.31)和堿性系列巖石的地球化學特征。微量元素樣品富集輕稀土(LREE)元素、大離子親石元素(Rb、K)和地球化學性質活潑的不相容元素(U)，相對虧損高場強元素(Nb)。巖體的主、微量元素地球化學特征均顯示具有同碰撞花崗巖的地球化學屬性。在R1-R2圖解中樣品點主要落在碰撞前至同碰撞花崗巖區(qū)域，Mg#值低(43)，表明巖體可能是減壓或流體加入引起的地殼重熔形成，相對較高的SiO2含量以及相對較強的輕重稀土分餾，顯示其成巖過程中可能存在沉積物的參與。Eu負異常為巖漿分類結晶過程中斜長石大量晶出的結果，巖石主微量元素及年齡特征顯示其為特提斯構造域成礦事件的一種響應[3]。

5.3 成礦作用探討

礦區(qū)地處特提斯構造域與太平洋構造域結合部，中生代之前主要隨特提斯的演化而演化，中生代早期受兩大構造域的共同作用，造成了該區(qū)中生代十分復雜的巖石構造組合及大規(guī)模成礦作用[22]。

三疊紀以來，新特提斯構造域完成了一個張開和閉合的過程，特提斯西部的俯沖帶向東遷移，巖漿-火山弧與東邊的大陸發(fā)生碰撞，造成大量巖漿侵位[3]，早三疊世侵入的Nui Phao粗?；◢弾r、富鉀斑狀花崗閃長巖為金山銅錫礦提供了銅元素[23]。進一步俯沖的結果，導致花崗巖、花崗閃長巖碎裂，在東西向擠壓作用下形成了東西向張性斷裂(裂隙)、在南西-北東向擠壓作用下形成北東向張性斷裂(裂隙)。

中三疊世-白堊紀，造山過程在華南地塊西南緣基本結束并開始向板內裂谷環(huán)境轉換[3]，伸展的構造環(huán)境是區(qū)內構造-巖漿-成礦作用發(fā)生的有利條件，與區(qū)域礦區(qū)相似，晚白堊世Da Lien細粒花崗巖侵位，帶來了富鎢-氟的流體進一步改造與疊置其上[23]，萃取了前期花崗巖中Cu、Sn元素，在礦區(qū)外圍北部，形成花崗巖北緣的錫石-石英-硫化物-白鎢礦脈狀礦化、云英巖型錫石浸染狀礦化和白鎢礦矽卡巖礦化。在本礦區(qū)形成含礦熱液沿著東西、北東及南北向張性斷裂(裂隙)充填，發(fā)生了銅錫礦化。

6 結 論

(1)金山銅錫礦斑狀花崗閃長巖主量元素顯示富鉀(K2O/Na2O=1.27-2.40)，過鋁(A/CNK=1.07-1.31)和堿性。微量元素樣品顯示富集輕稀土(LREE)及Rb、U，相對虧損Nb，弱負Eu異常，形成于同碰撞構造環(huán)境。

(2)金山銅錫礦斑狀花崗閃長巖侵位年齡為249.2±2.8Ma，屬早三疊世。

(3)巖石主微量元素及年齡特征顯示其可能為特提斯構造域成礦事件的一種響應。

(4)金山銅錫礦在早三疊世-晚白堊世主要有2期巖漿活動：早期巖漿活動時間為250 Ma～243.34Ma，屬早三疊世，主要為粗粒花崗巖、富鉀斑狀花崗巖、花崗閃長巖；第二期巖漿活動時間為85.5 Ma～81.5Ma，屬晚白堊世，為細粒花崗巖。

(5)花崗閃長巖體中北北東走向斷裂控制了銅錫礦體分布，結合以往資料，認為礦區(qū)銅礦化與早三疊世花崗閃長巖有關，錫礦化與晚白堊世細?；◢弾r有關。

越南太原省大慈縣金山銅錫礦、云南昊龍實業(yè)集團有限公司、中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心、云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司勘查院及云南黃金礦業(yè)集團貴金屬檢測有限公司為相關工作及實驗提供了幫助，在此一并致謝。