周宇章，趙麗麗，金敏，陸三明，亓華勝，謝祖軍

（1安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心，安徽合肥 230001；2中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，安徽合肥 230026；3安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊(duì)，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

長江中下游地區(qū)是我國東部一條重要的鐵銅金成礦帶，該成礦帶在元古宙活動性基底上發(fā)育新元古代直至中生代早-中三疊世的穩(wěn)定蓋層沉積，印支-燕山期發(fā)生活化，尤其燕山期以來，強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動使該區(qū)受到巖漿熱液作用的疊加改造，為區(qū)內(nèi)礦床的形成創(chuàng)造了有利條件，形成了一系列鐵銅金礦床200 余處[1～3]。主要分布于鄂東南、九瑞、安慶-貴池、廬樅、銅陵、寧蕪、寧鎮(zhèn)等七個大型礦集區(qū)內(nèi)。近年來，隨著安徽省地質(zhì)勘查基金的持續(xù)投入，在長江中下游成礦帶的南東部南陵-宣城地區(qū)實(shí)現(xiàn)了重大找礦突破，形成長江中下游成礦帶內(nèi)第八個礦集區(qū)南陵-宣城礦集區(qū)（圖1）。

南陵-宣城礦集區(qū)內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)銅山-蕎麥山、馬尾山、麻姑山、茶亭等大小內(nèi)生金屬礦床10 多處，礦種涉及銅、鉛鋅、金、鉬，但其各礦床研究程度均不高，處于勘查程度高，研究程度低狀態(tài)，有限的勘查研究工作主要集中于礦床礦體方面[4～9]，而對成礦巖體的研究工作非常薄弱[10]。自20 世紀(jì)60 年代以來，研究區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了馬尾山高嶺土礦、銅山-蕎麥山銅硫礦、馬尾山鉛鋅礦等重要礦產(chǎn)資源，發(fā)現(xiàn)這些礦床的形成均與馬山埠巖體有關(guān)。而目前關(guān)于馬山埠巖體的研究，尤其成巖成礦時代等方面缺少精確的數(shù)據(jù)，從而阻礙了礦床與區(qū)域成礦的關(guān)系的綜合研究。本文在系統(tǒng)分析前人資料的基礎(chǔ)上，通過野外詳細(xì)考察，以馬山埠巖體為研究對象，選擇代表性樣品對其開展LA-ICPMS鋯石U-Pb測年，精確厘定馬山埠巖體時代，并結(jié)合區(qū)域資料，對其成巖成礦地質(zhì)背景進(jìn)行了探討。

圖1 長江中下游成礦帶區(qū)域地質(zhì)簡圖Figure 1.Regional geological sketch map of the metallogenic belt in the middle and lower reaches of the Yangtze River

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、下?lián)P子臺坳南部邊緣，處于長興-廣德凹斷褶束及寧蕪凹斷褶束兩個IV 級構(gòu)造的結(jié)合部位。區(qū)域地層大致由三套沉積建造組成：志留系-泥盆系海相碎屑巖建造；石炭系-三疊系中統(tǒng)中、下部的海相碳酸鹽建造；三疊系中統(tǒng)上部及二疊系陸相碎屑巖建造等。其中石炭系中上統(tǒng)黃龍組、船山組-二疊系下統(tǒng)棲霞組的碳酸鹽巖沉積建造與區(qū)內(nèi)的Cu、Au、S、Pb、Zn等礦床的關(guān)系密切，是區(qū)域內(nèi)重要的賦礦層位。

構(gòu)造以褶皺和斷裂為主。褶皺為敬亭山-貍橋復(fù)背斜，呈北東向展布，與本區(qū)銅多金屬礦密切相關(guān)。其可分為敬亭山不完整背斜、花山向斜、昆山復(fù)向斜（含昆山向斜、馬山埠背斜、陳家灣向斜三個次級褶皺）、新河莊背斜等次一級褶皺。研究區(qū)斷層主要分為兩組：北東向斷裂平行于褶皺分布，多表現(xiàn)為逆斷層，伴有巖體侵位和金屬礦化現(xiàn)象發(fā)生，既是容漿構(gòu)造又是容礦構(gòu)造，相對延伸較長；北西向斷裂對北東向斷裂起錯斷作用，逆斷層、正斷層均有，延伸較短（圖2、3）。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Figure 2.Geological sketch map of the study area

研究區(qū)巖漿巖主要為燕山期侵入巖，總體可分為三類。第一類侵入巖以中偏基性為主，巖性由輝石閃長巖、閃長巖等組成，以昆山巖體為代表，屬SiO2弱飽和的鈣堿系列，與區(qū)域S、Pb、Zn、Au成礦關(guān)系甚密；第二類侵入巖以中偏酸性為主，以馬山埠巖體為代表，巖性為花崗閃長（斑）巖，屬SiO2飽和的堿鈣系列，巖體與圍巖有強(qiáng)烈的接觸變質(zhì)和礦化蝕變現(xiàn)象，與Cu、S、W 礦床相關(guān)，如蕎麥山銅硫礦床就產(chǎn)于其上、下接觸帶中；第三類侵入巖以中偏酸性為主，代表性巖體為麻姑山巖體，巖性為花崗閃長斑巖，與Cu、Mo 礦床相關(guān)。

本次研究對象馬山埠巖體主體巖性為花崗閃長（斑）巖，通過野外調(diào)查，其侵位于馬山埠背斜核部，呈巖墻、巖枝狀產(chǎn)出。長2800m，寬300～400m，北東向延伸，面積約1km2。圍巖主要為石炭-二疊紀(jì)的黃龍組、船山組、棲霞組灰?guī)r。受巖體侵入影響，圍巖主要發(fā)生矽卡巖化、大理巖化、綠泥石化、黃鐵礦化等礦化蝕變，形成銅硫礦、鉛鋅礦等礦床。在風(fēng)化作用下，地表巖體形成灰白色高嶺土礦床，馬尾山高嶺土礦即發(fā)育于此。

圖3 馬山埠巖體剖面示意圖Figure 3.Section sketch map of Mashanbu rock mass

2 鋯石ICPMS測試情況

2.1 巖石學(xué)特征

樣品采集于馬尾山鉛鋅礦區(qū)鉆孔ZK20+02，新鮮巖石樣品呈淺灰色略帶肉紅色，塊狀構(gòu)造，斑狀及似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為石英、長石，呈微細(xì)粒結(jié)構(gòu)。主要礦物為斜長石（含量50%～60%）、石英（25%）、鉀長石（10%）；次要礦物為黑云母、角閃石（多已透輝石化、綠泥石化），約占10%；副礦物有磷灰石、榍石、鋯石。鏡下斜長石多呈聚片及卡納雙晶，環(huán)帶構(gòu)造清晰。蝕變主要為膏化、硅化、矽卡巖化以及鈉長石化。

2.2 分析方法

鋯石單礦物挑選制靶工作由廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。樣品首先經(jīng)過人工破碎,按常規(guī)重力和磁選等方法分選出鋯石。然后在雙目鏡下挑選出晶形完好、透明度和色澤度高的鋯石顆粒,將其與標(biāo)準(zhǔn)鋯石在玻璃板上用環(huán)氧樹脂固定、壓平、烘干、拋光、鍍金,制成樣品靶[11]。

陰極發(fā)光(CL)照相主要用于檢查鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)和選擇分析區(qū)域，由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所掃描電鏡室完成。所采用工作電壓15kV，電流4nA。

鋯石激光原位U-Pb同位素分析在合肥工業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用激光-電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-ICPMS)完成。分析測試方法原理同文獻(xiàn)[12]，實(shí)驗(yàn)使用激光器為GEOLAS，激光剝蝕系統(tǒng)波為193nm，工作參數(shù)：剝蝕物質(zhì)載He 為0.6L/min，激光脈沖頻率為5Hz，剝蝕孔徑為32μm，剝蝕時間為90s，背景測量時間為25s，脈沖能量密度為10J/cm2；測試質(zhì)譜儀為Agilent7500a，該儀器獨(dú)有的屏蔽炬可明顯提高分析靈敏度。工作參數(shù)：Rf 功率為1300W，進(jìn)樣深度為5.6mm，等離子氣體Ar 為15L/min，輔助氣體Ar 為1L/min，補(bǔ)償氣體Ar 為0.8～0.9L/min。使用nist610 玻璃作為元素外標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500 進(jìn)行同位素分餾校正，鋯石標(biāo)樣Plesovice 作為同位素監(jiān)控樣，本實(shí)驗(yàn)鋯石標(biāo)樣的測定結(jié)果與誤差與推薦值一致。數(shù)據(jù)處理采用中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)開發(fā)的ICPMSDataCal8.0 軟件完成，選取諧和度＞90%的樣品點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用ISOPlot軟件繪制諧和圖并計(jì)算加權(quán)平均年齡[12]。

2.3 分析測試結(jié)果

花崗閃長巖中的鋯石均透明，呈微黃色，棱柱狀，自形晶體，長150～300μm，寬60～150μm，長寬比大多2：1。在CL陰極發(fā)光照片中，均顯示清晰的震蕩環(huán)帶，內(nèi)部純凈，無礦物包裹體，表示鋯石為典型的巖漿鋯石成因，個別鋯石有繼承核（圖4）。U-Pb定年的測點(diǎn)主要選擇在鋯石邊緣、環(huán)帶完整清晰的部位進(jìn)行。

圖4 花崗閃長巖鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)igure 4.Zircon cathodoluminescence photos of granodiorite

本次測定的花崗閃長巖的13 個數(shù)據(jù)的Th/U 為0.71～1.31，均大于0.5（僅XC01-28 測點(diǎn)為0.31）（表1），且各樣品的Th、U之間呈顯著的正相關(guān)，表明本次鋯石均為巖漿成因，13 個測點(diǎn)給出130±3.6Ma-140±4.0Ma的206Pb/238U年齡，測點(diǎn)數(shù)據(jù)成群分布于U-Pb 諧和曲線圖中(圖5)，加權(quán)平均年齡為135.1±2.0Ma，代表了花崗閃長巖的侵位年齡。

表1 花崗閃長巖鋯石測齡Pb同位素分析結(jié)果Table1.Zircondating Pbisotopeanaly sisresults ofgranodiorite

圖5 花崗閃長巖LA-ICPMS鋯石U-Pb定年協(xié)和圖Figure 5.LA-ICPMS zircon U-Pb dating concordance map of granodiorite

3 討論

3.1 馬山埠巖體成巖時代

該區(qū)長期以來礦產(chǎn)勘查工作取得很大進(jìn)展，但一直以來對馬山埠巖體未開展年代學(xué)，有限的工作均圍繞礦體、礦床進(jìn)行，缺乏年代學(xué)資料。本次工作在詳細(xì)考察銅山-蕎麥山銅鉛鋅礦床的基礎(chǔ)上，通過巖心取樣，直接獲取與成礦息息相關(guān)的馬山埠巖體花崗閃長巖，采用鋯石LA-ICPMS 方法進(jìn)行年代學(xué)測試。得到成巖年代為135.1±2.0Ma，該年齡精確代表了巖體的成巖年齡，為礦床研究乃至區(qū)域成礦背景認(rèn)識的深入研究提供了有效數(shù)據(jù)。

3.2 區(qū)域成巖時代對比

作為我國重要的成礦帶之一，長江中下游地區(qū)的地質(zhì)研究工作一直以來就為各地質(zhì)學(xué)者、地質(zhì)學(xué)家們所重視。從構(gòu)造背景研究上，常印佛等提出中下?lián)P子“一蓋多底”的地殼結(jié)構(gòu)[13]，得到眾多學(xué)者的認(rèn)同。近年來隨著地球物理測深技術(shù)的進(jìn)步，該觀點(diǎn)得到了進(jìn)一步支持[14～18]。在淺部構(gòu)造特征研究中，筆者在野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)露頭的斷裂特征主要表現(xiàn)為由南東向北西逆沖的一系列逆斷層,前人認(rèn)為長江中下游成礦帶以長江斷裂為界，兩側(cè)表現(xiàn)為對沖構(gòu)造，但其活動的一致性，不同的學(xué)者具有不同的觀點(diǎn)[19～23]，研究區(qū)構(gòu)造特征很可能屬于對沖構(gòu)造的南翼，為晚侏羅世區(qū)域陸內(nèi)擠壓造山的結(jié)果。

董樹文通過重新厘定燕山運(yùn)動特征和時限，提出晚侏羅世-早白堊世，特提斯構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換階段對長江中下游地區(qū)成巖成礦起重要的控制作用[17、24]，此階段內(nèi)區(qū)域應(yīng)力由擠壓轉(zhuǎn)向拉伸，巖石圈由擠壓增厚而發(fā)生拆沉，這在深部地球物理探測工作中得到較好的印證[20、25～27]，另外區(qū)域內(nèi)大量的巖石地球化學(xué)數(shù)值分析也得出類似結(jié)論[4、10、28～29]。

前人研究表明，長江中下游成礦帶區(qū)域成巖成礦作用主要發(fā)生于145～120Ma之間[30]，而巖漿活動和成礦作用具有明顯的分區(qū)性和階段性特征[3、23、31-32]。隆起區(qū)侵入巖的成巖年齡在146～135Ma，屬于高堿鈣堿性系列[1、33]，與區(qū)域銅金礦成礦作用有關(guān)；凹陷區(qū)侵入巖主要成巖年齡為134～126Ma，屬于橄欖安粗巖系列，與區(qū)域鐵硫礦成礦作用密切相關(guān)；而與鈾、金礦化有關(guān)的A 型花崗巖主要集中于126～123Ma，屬于堿性（A型）花崗巖系列[34]，其在隆起區(qū)、凹陷區(qū)皆有產(chǎn)出。高鉀鈣堿性系列巖石成巖階段屬于區(qū)域內(nèi)由擠壓向伸展過渡時期的產(chǎn)物，橄欖玄粗巖系列巖石屬于區(qū)域伸展作用的產(chǎn)物，而堿性（A型）花崗巖系列巖石的形成表明區(qū)域伸展作用達(dá)到高潮[16]。

馬山埠花崗閃長巖年齡135.1Ma，對應(yīng)于長江中下游斷隆區(qū)巖漿活動系列，應(yīng)為區(qū)域應(yīng)力由擠壓轉(zhuǎn)向伸展構(gòu)造背景下的高鉀鈣堿性系列巖石，其源區(qū)應(yīng)為富集型地幔，并具有殼幔混合特征。根據(jù)野外調(diào)查，馬山埠巖體侵位于馬山埠背斜核部沿軸面發(fā)育的系列北東向斷層內(nèi)。燕山早期，強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力下，區(qū)域地層隆起褶皺，并沿褶皺軸面發(fā)育一系列北東向逆沖斷層，巖石圈增厚。而后隨著應(yīng)力減弱，導(dǎo)致增厚的富集巖石圈地幔的拆沉，軟流圈地幔物質(zhì)上涌并導(dǎo)致富集巖石圈地幔發(fā)生部分熔融，形成的基性巖漿上升到下地殼同化混染殼源物質(zhì)，形成的巖漿沿馬山埠背斜核部構(gòu)造裂隙貫入。

3.3 找礦方向預(yù)測

長江中下游成礦帶內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，但以鐵銅礦為主，前人通過多項(xiàng)研究對區(qū)內(nèi)鐵銅礦床特征進(jìn)行了多方面的研究。鐵礦主要形成于斷凹區(qū)的火山盆地中，形成時間為127～123Ma，形成于燕山期的區(qū)域拉伸背景下；區(qū)內(nèi)銅礦主要分為兩種，一種為形成于海西期拉張構(gòu)造背景下的層控型銅礦床，一種為145～135Ma主要形成于斷隆區(qū)的矽卡巖型、接觸交代型銅礦床[3、31、35]。根據(jù)區(qū)內(nèi)地層-構(gòu)造-巖漿巖活動特征對比，區(qū)內(nèi)類似于長江中下游成礦帶內(nèi)斷隆區(qū)銅金礦床成礦特征，在茶亭大型銅金礦勘查、研究過程中，更是說明銅金礦應(yīng)為本區(qū)的主攻礦種，但作為同一成礦系列，鉛鋅礦化在本區(qū)內(nèi)已有不同程度被揭示，因此銅礦外圍鉛鋅礦勘查工作也應(yīng)引起重視。

長江中下游成礦帶的控礦構(gòu)造為沿基底結(jié)合帶復(fù)活的網(wǎng)狀斷裂系統(tǒng)。長江中下游成礦帶處于特提斯、古亞洲、太平洋三大構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵地帶，“結(jié)點(diǎn)成礦”成為成礦帶內(nèi)的重要找礦方向[36～38]。長江中下游研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北東、北西向兩組斷裂構(gòu)造，深部地球物理探測表明現(xiàn)有礦床的深部多為該兩組斷裂交匯處，該處巖漿活動相對頻繁，地層活化程度較高[39]，因此結(jié)點(diǎn)成礦亦將成為一重要找礦方向。同時，根據(jù)近年來的找礦成果和勘查工作總結(jié)，結(jié)合本區(qū)成巖成礦研究新認(rèn)識，深部“棋盤式”構(gòu)造格架有利于礦質(zhì)巖漿的上涌，電法工作對本區(qū)找礦具有積極意義[40、41]。

4 結(jié)論

（1）通過野外調(diào)查和鋯石LA-ICPMS 測齡，馬埠山巖體花崗閃長巖的成巖年齡為135.1±2.0Ma，巖體侵位于馬山埠背斜核部。巖漿活動造成圍巖礦化蝕變，與區(qū)內(nèi)礦床的形成息息相關(guān)。

（2）馬山埠花崗閃長巖年齡表明，該巖體的形成可能為中國東部晚侏羅-早白堊世燕山運(yùn)動巖漿活動的產(chǎn)物，是特提斯構(gòu)造體制向環(huán)太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換早期的巖石圈伸展構(gòu)造背景下的產(chǎn)物；

（3）研究區(qū)內(nèi)找礦方向主要為深部構(gòu)造結(jié)點(diǎn)處，巖漿活動較活躍地區(qū)，主要通過電法等物探工作手段，結(jié)合深部鉆探驗(yàn)證，在了解深部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以銅金礦找礦為主，同時亦要重視鉛鋅等礦種的勘查工作。