南嶺栗木礦田水溪廟礦區(qū)花崗巖鋯石shrimpu-pb年代學(xué)研究

南嶺栗木礦田水溪廟礦區(qū)花崗巖鋯石shrimpu-pb年代學(xué)研究

李木礦區(qū)是中國南方的一個重要錫、鎘、鋯礦和錫礦。其采礦活動與花崗巖密切相關(guān)。前人在花崗巖成因及其與成礦關(guān)系方面做過大量的科學(xué)研究工作,取得了許多成果與進展;在成巖成礦年齡測試方面也有涉及:如史明魁等利用鋯石U-Pb法厘定栗木第一至第三階段花崗巖年齡分別為195~184Ma、173Ma和159Ma,利用云母K-Ar法測得了3個階段花崗巖年齡分別為235Ma、185Ma和172~164Ma。林德松等利用Rb-Sr法測得金竹源花崗巖全巖等時線年齡為195.5±4Ma。章錦統(tǒng)利用Rb-Sr法測得3個階段花崗巖等時線年齡分別為201±4Ma、204±7Ma和183±3Ma。甘曉春等測得水溪廟巖體Rb-Sr等時線年齡為186±12Ma,含礦螢石一鋰云母脈中鋰云母K-Ar年齡為185Ma。近年來,楊鋒等測得老虎頭礦區(qū)的云英巖化花崗巖中白云母的Ar-Ar坪年齡為214.1Ma。李曉峰等測得金竹源花崗巖蝕變白云母Ar-Ar坪年齡212.4±1.4Ma;金竹源花崗巖鋯石SHRIMPU-Pb年齡217.1±1.4Ma;三個黃牛含鈮鉭花崗巖鋯石SHRIMPU-Pb年齡214±5Ma。康志強等測得栗木金竹源和三個黃牛花崗巖體鋯石SHRIMPU-Pb年齡分別為214.0±5.0Ma和218.3Ma±2.4Ma。從已有的測年資料來看,不同學(xué)者之間得到的成巖成礦年齡數(shù)據(jù)(159~235Ma)相差較大,同一巖體不同測年方法所得出的年齡相差也較大,還存在印支期與燕山早期之爭。筆者在前人工作基礎(chǔ)上,通過對水溪廟礦區(qū)隱伏錫鎢礦化花崗巖中鋯石的SHPIMPU-Pb年齡測試,獲得212±1.8Ma的年齡值。結(jié)合其它資料分析,認(rèn)為栗木地區(qū)錫鈮鉭礦與花崗巖為印支期同一構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物,并且建議在南嶺地區(qū)下一步規(guī)劃部署中應(yīng)加強對印支期成礦巖體和印支期錫多金屬礦的尋找。1成礦巖體及構(gòu)造環(huán)境栗木礦田位于都龐嶺復(fù)式背斜的南東部,栗木—蓮花向斜北仰起端,E-W向斷裂切割S-N向斷裂,構(gòu)成特殊的“廿”字型構(gòu)造,其交匯部位或斷裂破碎帶常是巖體或巖株的定位場所(圖1),次級構(gòu)造裂隙和侵入巖體的冷縮裂隙是脈狀礦的容礦構(gòu)造;此外,尚出現(xiàn)一些NE向斷裂。區(qū)內(nèi)出露的地層,寒武系為一套淺變質(zhì)的淺海相復(fù)理石建造砂巖、板巖;下泥盆統(tǒng)為一套碎屑巖建造,中、上泥盆統(tǒng)及下石炭統(tǒng)主要為碳酸鹽巖建造。中泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)是鎢錫礦化和含錫鈮鉭花崗巖的主要圍巖。栗木花崗巖巖株群出露總面積約1.5km2(圖1);1︰1萬高精度磁測資料顯示,該區(qū)位于正、負(fù)磁異常相交部位,深部為隱伏含礦花崗巖體(深部工程已控制隱伏巖體面積約8km2,并連成一個整體,呈EW向展布,在剖面上呈不對稱的舒緩波狀。成礦巖體巖石有明顯的交代結(jié)構(gòu),往往有似層(殼)狀的交代分帶特征,由巖體向外為:黑云母花崗巖→鐵鋰云母化、鉀長石化花崗巖→鐵鋰云母化、鈉長石化花崗巖→云英巖化花崗巖→席狀似偉晶巖殼。該花崗巖具有高硅、富堿(Li、Na、K;Na﹥K,兩者比值為1.6-2.7)、富鋁、貧鎂、富高場強元素、富揮發(fā)分等特點,顯示鋁質(zhì)A型花崗巖的特征,在一系列地球化學(xué)圖解上主要位于A型花崗巖區(qū)和板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境區(qū)(1)。2礦床的地質(zhì)特征2.1礦床地質(zhì)特征該區(qū)發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)意義的原生礦床類型主要有:花崗巖型錫鈮鉭礦床、石英脈型鎢錫礦床、長石石英脈型錫鎢礦床和花崗偉晶巖脈型鉭鈮礦床等四種類型。(1)花崗巖型錫鈮鉭礦床:已發(fā)現(xiàn)4處,即老虎頭表露礦床、水溪廟隱伏礦床、金竹源隱伏礦床和獅子嶺隱伏礦床。礦體均產(chǎn)于含礦花崗巖體的頂凸部位或其較陡一側(cè)的過渡部位,呈厚薄不均的似層狀,局部有夾石表現(xiàn)為兩層礦。礦體地表出露面積為0.08~0.24km2,平均厚度為6~17m,平均品位Sn0.3%~0.4%,單樣最高Sn16%。在含礦巖體頂凸部位鉭、錫礦體融為一體彼此重疊,頂凸部位西側(cè)一般為鉭礦體,東側(cè)是錫礦體,兩者漸變過渡,中間重疊;在平面上,金竹源的錫礦體呈倒臥的瓶狀體鑲于鉭礦體東南側(cè),水溪廟錫礦體呈半月形鑲于鉭礦體的東南側(cè)。最近,覃宗光等新發(fā)現(xiàn)的魚菜礦床也屬于花崗巖型錫鈮鉭礦床。這類礦床都賦存在花崗巖邊緣隆起或隱伏于地下向圍巖凸起部位,其礦化與鈉長石化和云英巖化有關(guān)。錫礦體平均厚度為12~18.7m,平均品位為0.26%~0.339%。(2)石英脈型鎢錫礦床:該類型礦床具工業(yè)意義的僅見于牛欄坪、香壇嶺兩區(qū),礦體賦存于花崗巖內(nèi)接觸帶。礦脈約有60條,單脈厚0.3~1m,延伸60~80m,走向近S-N,傾向東,傾角陡(70°~75°)。礦脈體在走向上呈現(xiàn)尖滅再現(xiàn)、分支復(fù)合的現(xiàn)象。礦體隨巖體向南側(cè)伏而延深,礦體延長、延深短淺;礦化以鎢為主,錫次之,且具有上富下貧、南富北貧特點。(3)長石石英脈型錫鎢礦床:分布于水溪廟、三個黃牛礦區(qū),含礦脈體產(chǎn)于花崗巖凸起外帶的灰?guī)r、大理巖中,嚴(yán)格受近S-N向壓扭性裂隙和近E-W向張性裂隙控制。礦化以錫為主,鎢次之,具上富下貧、南富北貧特點。(4)花崗偉晶巖脈型鉭鈮礦床:僅分布在水溪廟礦區(qū),礦體產(chǎn)于鐵鋰云母(或鋰云母)鈉長石花崗巖脊部外接觸帶的上泥盆統(tǒng)融縣組灰?guī)r、大理巖的構(gòu)造裂隙中,呈脈狀產(chǎn)出。水溪廟錫鎢鈮鉭礦床屬巖漿演化晚期巖漿分異交代型礦床。2.2礦石礦物成分各礦體的礦石礦物組合基本相似,以含鈮鉭礦物、稀有元素和揮發(fā)性組分礦物為特征,常見的礦石礦物是錫石、黝錫礦、鉭鈮錳礦、鉭鐵錳礦、鈮鐵礦、鉭金紅石、富鉿鋯石、燒綠石-細(xì)晶石、天河石、黑稀金礦、獨居石、釷石、黑鎢礦、白鎢礦、毒砂、磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉍礦、輝鉬礦、閃鋅礦等;脈石礦物主要有微斜長石、鈉長石、石英、鐵鋰云母、黃玉、螢石和云母。錫石晶體短粗、柱面不發(fā)育,近于等軸,色偏深暗,多色性強,鈮鉭以類質(zhì)同象或子礦物形式賦存于錫石中,甚至形成含鉭錫石或鉭錫石的變種。礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)-中粒自形、半自形結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu),局部有雪球結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要以稀疏浸染狀為主,次為條帶狀構(gòu)造,局部地段可見稠密浸染狀礦石。2.3礦物化學(xué)圍巖蝕變有云英巖化、鈉長石化、鉀長石化、鐵鋰云母化、黃玉化、螢石化、大理巖化、電氣石化、黃鐵礦化等。其中,鈉長石化和云英巖化是巖體中錫鈮鉭成礦階段的主要交代蝕變作用。3測試測試和結(jié)果3.1進行樣品制備和數(shù)據(jù)校正用于年齡測定的巖石樣品破碎成粉末后,經(jīng)人工淘洗后保留重砂部分,將重砂部分進行電磁分選和重液分選,得到一定純度的鋯石樣品,然后在雙目鏡下人工挑選出晶形完好、透明度高的鋯石晶體。然后按照北京離子探針中心的要求進行樣品靶制備和鋯石SHRIMPU-Pb年齡測定。樣品靶制備和實驗條件見宋彪等的描述。制靶時,將待測樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品TEM一起安放。鋯石SHRIMPU-Pb年齡測定在北京離子探針中心的SHRIMPII上進行。由SHRIMP得到的未知樣品實驗數(shù)據(jù)用與其同時測定的標(biāo)準(zhǔn)樣品(SL13和TEM)的實驗數(shù)據(jù)進行校正,其中SL13用于校正U含量,TEM用于校正206Pb/238U比值。數(shù)據(jù)處理和U-Pb諧和圖繪制使用ISOPLOT3.0程序。稀土元素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心(原宜昌地質(zhì)調(diào)查中心)中南檢測中心完成,分析方法為:采用ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜法及AAS原子吸收光譜法、AES電弧發(fā)射光譜法等。3.2副礦物形式用于鋯石SHRIMPU-Pb法測試年齡的樣品(06LM3-1)采自地表以下-25m水溪廟隱伏花崗巖體,該花崗巖中偶見錫石和黑鎢礦以副礦物形式出現(xiàn),花崗巖本身也是礦石,即花崗巖型W、Sn礦石。進行年齡測試的鋯石為淺黃色,顆粒中等,粒徑為30×60μm2~90×150μm2,形態(tài)簡單,以柱狀為主,顆粒晶形較好,部分破碎,從被測鋯石的陰極發(fā)光圖像(圖2a)可以看出:所測鋯石環(huán)帶清晰,為典型的巖漿鋯石,少數(shù)鋯石內(nèi)部有明顯的它形繼承鋯石核存在,如2.1、7.1、10.1等顆粒,但外部生長環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰,測點均位于生長環(huán)帶上。3.3cu3000人的年齡本次共測試了14個鋯石點,其年齡測定結(jié)果見表1。其中2.1、10.1、14.1測點跨越巖漿鋯石和繼承鋯石顆粒,測試時可能部分打到核部的繼承鋯石上,而11.1測點的鋯石較小,晶形也為它形粒狀,環(huán)帶不很清楚,因此四個測點的207Pb*/235U、206Pb*/238U比值均異常偏大,206Pb/238U年齡(434.1、342.5、341.3、239Ma)可能為混合年齡而未參與計算,其余10個測點的206Pb/238U與207Pb/235U年齡和諧一致(圖2b),其206Pb/238U年齡值界于207.8~219.6Ma間,變化幅度較小,10個測點的206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為212.3±1.8Ma(98%可信度,MSWD=1.5)。3.4稀土及微量元素特征用于稀土元素分析的樣品06LM2-1-1、06LM3-1采自水溪廟礦區(qū),06LM5-1、06LM5-2采自牛欄坪礦區(qū)(圖1),巖性及稀土元素分析結(jié)果見表2。稀土元素數(shù)據(jù)處理用GeoKit軟件完成,處理結(jié)果及計算的參數(shù)一并列于表2,稀土元素配分型式圖見圖3。根據(jù)稀土元素含量及有關(guān)參數(shù)(表2),可以把樣品明顯分為兩組,第一組包括樣品06LM3-1、06LM5-2和06LM2-1-1,本組樣品顯著特征是稀土總量(ΣREE=5.841×10-6~16.627×10-6)低,它們的LREE/HREE和(La/Yb)N分別變化在5.18~12.64間和在9.16~35.92間,為輕稀土富集型,δEu在0.18~0.63間,為銪負(fù)異常。第二組樣品為06LM5-1,稀土總量(ΣREE=119.65×10-6)比第一組高出很多,LREE/HREE(15.95)和(La/Yb)N(44.85)也略高,δEu=0.53,在稀土配分曲線上位于第一組樣品的上方(圖3)。但總體來說,所有樣品均具有中到低負(fù)Eu異常,輕稀土分布較陡,重稀土分布較平緩的相似的稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分型式。這些特征說明含鎢錫細(xì)粒花崗巖、花崗巖型鎢錫礦石、含鎢石英脈、石英脈型錫石礦石之間存在聯(lián)系,暗示花崗巖與成礦作用關(guān)系密切。4討論和結(jié)論4.1地球化學(xué)和年代學(xué)上世紀(jì)80-90年代,栗木地區(qū)采用K-Ar法、Rb-Sr法、常規(guī)鋯石U-Pb法獲得了部分成巖成礦年齡在159~235Ma之間。從這些數(shù)據(jù)可以看出:不同的研究者所獲得的年齡并不一致,同一巖性的巖體不同的測年方法所給出的年齡也不同,導(dǎo)致無法對成巖成礦年齡進行準(zhǔn)確限定。另外以上年齡測試方法也主要為K-Ar法,全巖Rb-Sr法和單顆粒鋯石U-Pb法,其精度和可信度均較低。本文采用鋯石SHRIMPU-Pb法,獲得栗木水溪廟礦區(qū)隱伏含鎢錫花崗巖中的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為212.3±1.8Ma,其MSWD=1.5,接近1,數(shù)據(jù)十分可靠。由于用于測年的鋯石自形程度高,環(huán)帶清晰發(fā)育,為典型的巖漿鋯石,因此該年齡值即為花崗巖的侵位年齡,屬印支期。前已提及該含鎢錫花崗巖本身也是花崗巖型礦石,并且錫石和黑鎢礦在該花崗巖中以副礦物形式出現(xiàn),暗示鎢錫礦化年齡與花崗巖形成年齡接近,并且礦石、花崗巖的稀土元素分布特征也說明了這一點,因此,筆者初步認(rèn)為錫鈮鉭礦化作用也為印支期。近年來,栗木地區(qū)獲得的高精度成巖成礦年齡數(shù)據(jù)主要集中在212~218Ma范圍內(nèi),與我們獲得的年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)完全一致,并且成巖年齡與成礦年齡相差不大,據(jù)此分析,本文初步認(rèn)為栗木地區(qū)錫鈮鉭礦與花崗巖可能為印支期同一構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物。4.2礦床成礦年齡栗木礦田的高精度成巖成礦年齡數(shù)據(jù)主要分布在212~218Ma范圍內(nèi),屬印支期。近年來,在南嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)的印支期成礦作用越來越多,如湖南荷花坪錫礦Re-Os等時線年齡為224Ma;贛南仙鵝塘錫礦白云母Ar-Ar成礦年齡為232.5Ma;都龐嶺花崗巖體東體中的李貴福鎢錫礦床的輝鉬礦Re-Os年齡為211Ma;云頭界鉬鎢礦床的輝鉬礦Re-Os年齡為213.3±0.8Ma、226.2±4.1Ma、219.3±4.0Ma,云頭界黑云母花崗巖鋯石LA-ICP-MS年齡為216.8±4.9Ma;越城嶺-苗