徐曉春, 吳 迪, 傅仲陽, 白茹玉, 2, 許心悅, 宋朝暉

安徽青陽高家塝鎢鉬礦床與獅金山鉬銅多金屬礦床的成巖成礦系統(tǒng)

徐曉春1, 吳 迪1, 傅仲陽1, 白茹玉1, 2, 許心悅1, 宋朝暉1

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 安徽 合肥 230009; 2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院, 安徽 合肥 230001)

安徽青陽高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床位于江南過渡帶北段, 均賦存于青陽?九華復(fù)式花崗巖體北緣的花崗閃長斑巖侵入體中, 兩者在空間上緊密相鄰, 成礦元素組合分別為W-Mo和Cu-Pb-Zn-Au。本文在系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查和巖相學(xué)工作基礎(chǔ)上, 對兩個礦床賦礦花崗閃長斑巖主量元素、微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素地球化學(xué)特征, 以及礦石礦物S、Pb同位素組成特征進(jìn)行分析, 并厘定了獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡和礦石中輝鉬礦Re-Os年齡。研究顯示, 高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床賦礦花崗閃長斑巖體地球化學(xué)特征相似, 結(jié)合年代學(xué)研究, 指示為同一期巖漿事件產(chǎn)物, 成巖物質(zhì)以殼源為主; 礦石礦物S、Pb同位素組成特征指示兩礦床受同一巖漿熱液體系控制, 其成礦物質(zhì)主要來源于深部巖漿; 成礦年齡與賦礦花崗閃長斑巖的成巖年齡顯示, 兩個礦床成巖、成礦作用基本同時, 且礦石類型、元素組合及其分帶與巖體產(chǎn)狀、巖體與圍巖接觸帶及斷裂構(gòu)造關(guān)系密切, 但流體包裹體均一溫度明顯不同, 反映礦質(zhì)富集和沉淀受控于地質(zhì)及物理化學(xué)條件。由此推測, 高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床屬于同一巖漿?熱液成巖成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物, 區(qū)內(nèi)隱伏花崗閃長斑巖侵入體與相關(guān)圍巖接觸帶部位是尋找此類鎢鉬銅多金屬礦床的有利部位。

成巖成礦系統(tǒng); 礦床地質(zhì)和地球化學(xué)特征; 高家塝鎢鉬礦床; 獅金山鉬銅多金屬礦床; 江南過渡帶

0 引 言

高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床位于安徽省南部池州市青陽縣境內(nèi), 是近年來在江南過渡帶北端新發(fā)現(xiàn)的鎢鉬銅多金屬礦床。江南過渡帶是高坦?周王斷裂與江南深斷裂之間的北東向長條狀區(qū)域(常印佛等, 1991), 其南側(cè)與皖南鎢鉬多金屬成礦帶相鄰, 北側(cè)為著名的長江中下游銅鐵硫金成礦帶(圖1a)。江南過渡帶成礦特點(diǎn)展現(xiàn)出其南北兩側(cè)成礦帶疊加和過渡的特征(徐曉春等, 2014; 張達(dá)玉等, 2017; 傅仲陽等, 2018), 既發(fā)育類似于皖南成礦帶的鎢鉬多金屬礦床, 如高家塝、雞頭山、百丈巖等大?中型鎢鉬礦床(蔣其勝等, 2009; Song et al., 2012, 2013; Zhang et al., 2017), 又發(fā)育類似于長江中下游成礦帶的銅、鉬、金、鉛鋅礦床, 如獅金山鉬銅多金屬礦床、馬頭銅鉬礦床、兆吉口鉛鋅礦床和查冊橋金礦床(Zhu et al., 2014; 徐曉春等, 2014; 聶張星等, 2016; 傅仲陽等, 2018)。

長期以來, 前人對江南過渡帶眾多礦床的地質(zhì)特征、成巖成礦時代、成巖成礦物質(zhì)來源、成礦流體性質(zhì)、成巖成礦機(jī)制進(jìn)行深入探討, 并取得了豐富的理論成果(常印佛等, 1991; 陳江峰等, 1993; 周濤發(fā)等, 2003; 李文慶和曹靜平, 2006; 張菲菲等, 2011; Wu et al., 2012; Song et al., 2014; 徐曉春等, 2014; Zhang et al., 2017), 但大多數(shù)研究集中于單個礦床, 缺乏對區(qū)域地質(zhì)背景的整體把握, 對帶內(nèi)發(fā)育的斑巖型(如獅金山礦床、馬頭礦床)、矽卡巖型(如高家塝、百丈巖、黃山嶺礦床)和脈型(如兆吉口礦床)等多類型礦床以及鎢?鉬礦床和銅?鉬?鉛?鋅?金礦床之間的成因聯(lián)系未予重視, 這制約了江南過渡帶巖漿作用和成礦作用理論的深化, 相應(yīng)地, 也制約了該帶后續(xù)找礦勘探工作的開展。本文旨在前人研究基礎(chǔ)上著重對帶內(nèi)兩個緊密相鄰的礦床——高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的地質(zhì)和地球化學(xué)研究, 以巖漿?流體?成礦演化為主線來探討兩個礦床的成因聯(lián)系及成巖成礦系統(tǒng), 以期深化對江南過渡帶區(qū)域巖漿作用和成礦作用的認(rèn)識。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

安徽青陽高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床大地構(gòu)造上位于江南過渡帶的北端, 緊鄰長江中下游成礦帶, 處在陽新?常州斷裂轉(zhuǎn)折部位——近東西向周王斷裂與北東向高坦斷裂交匯處的南側(cè)(圖1b)。

區(qū)內(nèi)地層出露較齊全, 除中?上三疊統(tǒng)和下白堊統(tǒng)外, 自寒武系至第四系均有出露。受印支運(yùn)動和燕山運(yùn)動的疊加影響, 區(qū)內(nèi)褶皺變動較頻繁, 主要表現(xiàn)為北東向線性褶皺, 以發(fā)育大型復(fù)式背斜和向斜為特征。區(qū)內(nèi)斷層以北東向、近東西向?yàn)橹? 大多具基底剪切性質(zhì), 斷裂之間相互交切, 形成了呈北東向展布的菱形構(gòu)造格架。區(qū)內(nèi)燕山期巖漿活動強(qiáng)烈, 主要發(fā)育中酸性侵入巖, 多呈巖基和巖株產(chǎn)出, 其中出露規(guī)模最大的為青陽?九華復(fù)式巖體, 主要為花崗閃長巖?二長花崗巖?鉀長花崗巖組合。前人根據(jù)侵入巖年齡將燕山期巖漿活動分為燕山晚期早階段(150～136 Ma)和燕山晚期晚階段(136～120 Ma) (Wu et al., 2012; Song et al., 2014; Yan et al., 2017)。已有研究表明, 與成礦相關(guān)的巖體主要為燕山晚期早階段侵入巖, 規(guī)模相對較小, 多為呈巖枝和巖脈等形式產(chǎn)出的花崗閃長斑巖、花崗斑巖、石英閃長玢巖等(Song et al., 2012; Yan et al., 2017)。區(qū)內(nèi)金屬礦產(chǎn)主要以鎢、鉬、鉛鋅、金為主, 銅、銀、銻等次之, 礦床成因類型以矽卡巖型為主, 斑巖型和脈型次之。

Ⅰ. 長江中下游成礦帶; Ⅱ. 江南過渡帶; Ⅲ. 皖南成礦帶; F1. 長江深斷裂; F2. 周王斷裂; F3. 高坦斷裂; F4. 江南深斷裂。礦床名稱: (1). 高家塝鎢鉬礦床; (2). 獅金山銅鉬多金屬礦床; (3). 百丈巖鎢鉬礦床; (4). 雞頭山鎢鉬礦床; (5). 銅礦里銅鉬礦床; (6). 安子山銅鉬礦床; (7). 馬頭銅鉬礦床; (8). 寶樹尖銅多金屬礦床。圖例: 1. 燕山晚期晚階段花崗巖; 2. 燕山晚期晚階段正長巖; 3. 燕山晚期早階段二長花崗巖; 4. 燕山晚期早階段花崗閃長巖; 5. 元古宙花崗巖; 6. 鎢鉬礦床; 7. 銅鉬礦床; 8. 斷裂及推測斷裂; 9. 長江; 10. 研究區(qū)。

2 礦床地質(zhì)特征

高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床產(chǎn)于青陽?九華巖體北緣, 兩者在空間上相距不到3 km(圖2)。

高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床均產(chǎn)于黃柏嶺復(fù)背斜北西翼之次級高家塝背斜的北東翼, 發(fā)育的斷裂構(gòu)造主要為北東向和近東西向, 其次為北西向和近南北向。兩礦區(qū)出露地層為下寒武統(tǒng)黃柏嶺組至下二疊統(tǒng)棲霞組, 以砂巖、泥巖、頁巖、灰?guī)r為主。其中, 高家塝礦床的主要含礦層位是寒武系黃柏嶺組中段碳酸鹽巖地層, 而獅金山礦床的主要含礦層位不僅有寒武系黃柏嶺組中段碳酸鹽巖地層, 志留系高家邊組粉砂巖也是重要的含礦層位。兩礦區(qū)主要出露花崗閃長巖和花崗閃長斑巖, 它們均是青陽?九華復(fù)式花崗巖基的組成部分。其中花崗閃長巖自西南方向侵位于礦區(qū)黃柏嶺組中, 為青陽?九華復(fù)式花崗巖體青陽巖基狀花崗閃長巖體的北緣部分, 因受第四系覆蓋巖體呈島狀出露, 未見明顯的蝕變和礦化; 花崗閃長斑巖則產(chǎn)于青陽花崗閃長巖體的邊緣, 呈巖枝狀或巖脈狀沿黃柏嶺組和高家邊組等順層侵位, 尤其在高家塝礦區(qū)呈近南北走向、向東彎曲和傾伏的陡立弧形產(chǎn)出(圖3)?；◢忛W長斑巖對成礦起著明顯的控制作用, 巖體中發(fā)育硅化、鉀化、(黃鐵)絹英巖化、綠泥石化、碳酸鹽化等蝕變, 在其與黃柏嶺組碳酸鹽巖地層接觸帶附近發(fā)育強(qiáng)烈的矽卡巖化和大理巖化。

1. 第四系; 2. 上白堊統(tǒng)赤山組; 3. 下二疊統(tǒng)孤峰組; 4. 中石炭統(tǒng)黃龍組; 5. 上泥盆統(tǒng)五通組; 6. 上志留統(tǒng)茅山組; 7. 下志留統(tǒng)高家邊組; 8. 下奧陶統(tǒng)侖山組; 9. 上寒武統(tǒng)青坑組; 10. 上寒武統(tǒng)團(tuán)山組; 11. 中寒武統(tǒng)楊柳崗組; 12. 下寒武統(tǒng)黃柏嶺組上段; 13. 花崗閃長巖; 14. 花崗閃長斑巖; 15. 條帶狀矽卡巖; 16. 斷層及推測斷層; 17. 勘探線。

(a) 高家塝鎢鉬礦床36號勘探線; (b) 獅金山鉬銅多金屬礦床86號勘探線; (c) 獅金山鉬銅多金屬礦床115號勘探線。1. 第四系; 2. 下志留統(tǒng)高家邊組; 3. 奧陶系; 4. 下寒武統(tǒng)黃柏嶺組; 5. 矽卡巖; 6. 花崗閃長斑巖; 7. 花崗閃長巖; 8. 鉬礦體; 9. 鎢礦體; 10. 銅礦體; 11. 鉛鋅礦體; 12. 斷層破碎帶; 13. 鉆孔。

高家塝鎢鉬礦床成礦元素主要為W, 伴生Mo以及少量的Cu, 現(xiàn)有鉆探工程控制的鎢金屬量已超過6.2萬噸, 達(dá)大型規(guī)模, 鉬金屬量為5400 t(Zhang et al., 2017)。該礦床Ⅰ號主礦體呈似層狀產(chǎn)于黃柏嶺組中段矽卡巖帶中(圖3a), 礦體產(chǎn)狀受矽卡巖帶控制, 長1800 m, 最大厚度48 m, 最小厚度1.61 m, 平均厚度13.87 m。在花崗閃長斑巖體內(nèi)產(chǎn)有透鏡狀鉬(鎢)礦體, 礦體受巖體內(nèi)部裂隙控制(圖3a)。礦石類型可分為矽卡巖型和斑巖型兩類, 主要發(fā)育白鎢礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦以及少量黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦等, 礦石呈浸染狀、細(xì)脈浸染狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出(圖4d、e、f)。

獅金山鉬銅多金屬礦床位于高家塝鎢鉬礦床的東側(cè), 成礦元素主要為Mo、Cu、Pb、Zn, 伴生W和Au, 已發(fā)現(xiàn)的鉬礦規(guī)模達(dá)中型, 銅、鉛、鋅礦為小型。該礦床的礦體主要受花崗閃長斑巖巖枝產(chǎn)狀和斷裂帶控制, 其中鉬礦體呈透鏡狀和脈狀產(chǎn)于花崗閃長斑巖體內(nèi)以及高家邊組粉砂巖中, 銅礦體和鉛、鋅礦體主要呈大脈狀產(chǎn)于高家邊組粉砂巖中(圖3b、c)。在巖體與黃柏嶺組圍巖接觸帶的矽卡巖帶中局部發(fā)育鎢銅礦體(圖3b)。礦石類型以斑巖型和脈狀充填型為主, 矽卡巖型次之(圖4g、h、i), 礦石礦物主要為輝鉬礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦以及少量白鎢礦, 礦石呈細(xì)脈浸染狀、細(xì)脈狀、大脈狀產(chǎn)出(圖4g、h、i)。

3 樣品采集與測試方法

3.1 樣品采集

本次研究的花崗閃長斑巖樣品和礦石樣品均采自高家塝礦區(qū)ZK366鉆孔和獅金山礦區(qū)ZK866鉆孔。用于主量、微量和稀土元素測試的花崗閃長斑巖樣品共6件(GJB-335、GJB-432、GJB-395、SJS-575、SJS-625、SJS-555), Sr-Nd同位素測試樣品有4件(GJB-355、GJB-300、SJS-575-3、SJS-580), 成巖年齡測試樣品1件(SJS-580)?；◢忛W長斑巖樣品蝕變和礦化相對較弱, 整體呈青灰?灰白色, 塊狀構(gòu)造(圖4a、b), 斑狀結(jié)構(gòu), 斑晶由石英、鉀長石、斜長石以及少量角閃石和黑云母組成, 均呈半自形?它形粒狀結(jié)構(gòu), 大小約0.5～2 mm, 基質(zhì)為長英質(zhì), 微粒?細(xì)粒結(jié)構(gòu)(圖4c), 局部可見暗色礦物如角閃石、黑云母等定向排列而呈片麻狀(圖4a)。用于S和Pb同位素測試和包裹體顯微測溫分析的礦石樣品采自這兩個鉆孔花崗閃長斑巖中的細(xì)脈浸染狀礦石(圖4d)、接觸帶中的透鏡狀礦石和粉砂巖中的脈狀礦石(圖4e、f、h、i)。用于成礦年齡測試的輝鉬礦樣品(SJS-1～SJS-5)采自獅金山礦床ZK866鉆孔, 輝鉬礦呈細(xì)脈浸染狀分布于花崗閃長斑巖中(圖4g)。

(a) 高家塝礦床賦礦花崗閃長斑巖, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(片理化); (b) 獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造; (c) 花崗閃長斑巖, 斑狀結(jié)構(gòu), 基質(zhì)微粒?細(xì)粒結(jié)構(gòu); (d) 高家塝斑巖型礦石, 白鎢礦和輝鉬礦分別呈細(xì)粒分散狀和細(xì)脈狀分布于花崗閃長斑巖中; (e) 高家塝矽卡巖型礦石, 磁黃鐵礦呈脈狀切穿矽卡巖; (f) 高家塝矽卡巖型礦石, 白鎢礦呈粒狀嵌布于石榴子石和輝石中; (g) 獅金山斑巖型礦石, 輝鉬礦呈細(xì)脈狀、細(xì)粒浸染狀分布于花崗閃長斑巖中; (h) 獅金山矽卡巖型礦石, 白鎢礦呈粒狀嵌布于石榴子石和透輝石中; (i) 獅金山脈型礦石, 黃銅礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦呈脈狀充填于圍巖高家邊組粉砂巖中。礦物代號: Amp. 角閃石; Bt. 黑云母; Cp. 黃銅礦; Gn. 方鉛礦; Kfs. 鉀長石; Mo. 輝鉬礦; Pl. 斜長石; Po. 磁黃鐵礦; Qtz. 石英; Sch. 白鎢礦; Sp. 閃鋅礦。

3.2 測試方法

全巖主量、微量元素和稀土元素分析在廣州澳實(shí)礦物分析實(shí)驗(yàn)室完成。主量、微量元素和稀土元素分別采用ME-XRF06(X-射線熒光光譜法)、ME-MS61、ME-MS81測試, 測試精度: 元素含量大于10×10?6誤差范圍小于5%, 元素含量小于10×10?6精度優(yōu)于10%。詳細(xì)流程參考澳實(shí)礦物分析實(shí)驗(yàn)室分析測試手冊(靳新娣和朱和平, 2000)。

Sr-Nd同位素測試在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。稱取100 g粉末樣品溶解于HF+HNO3混合酸中并通過陽離子交換樹脂法將Sr和Nd分離提純出來。分析儀器為MAT-262熱電離質(zhì)譜計(jì), 全流程空白Sr<1.5 ng, Nd<1.1 ng, 對樣品的影響可以忽略不計(jì), 同位素比值測量精度均優(yōu)于0.003%。詳細(xì)的同位素分析流程參見Chen et al. (2000)。數(shù)據(jù)處理采用ISOPLOT軟件。

S和Pb同位素分析在北京核工業(yè)地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。S同位素分析儀器為Delta V plu, 以V-CDT做標(biāo)準(zhǔn), 相對誤差小于0.2‰。Pb同位素分析儀器為ISOPROBE-T(TIMS), 采用國際標(biāo)樣NIST Pb-981進(jìn)行校正, 同位素比值精度優(yōu)于0.05%。

鋯石挑選在河北廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。U-Pb年齡測定在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室完成。采用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)并由Agilient7500a ICPMS和GeoLas2005(193 nm)激光器來進(jìn)行測定, 數(shù)據(jù)處理使用ICP-MS DataCal軟件(Liu et al., 2010), 年齡計(jì)算使用ISOPLOT軟件, 測試參數(shù)和詳細(xì)分析方法參見Liu et al. (2010)。

輝鉬礦挑選在河北地質(zhì)測繪院完成。樣品測試工作在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心Re-Os同位素實(shí)驗(yàn)室完成。采用Carius管封閉溶樣分解樣品, 測試儀器為TJAX-series電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)。Re-Os同位素分析原理及詳細(xì)分析流程參見文獻(xiàn)Shirey and Walker (1995)和Du et al. (2004)。

流體包裹體顯微測溫在合肥工業(yè)大學(xué)分析測試中心完成。測試儀器為冷熱臺THMSG 600, 測量范圍為?196～600 ℃, 精度和穩(wěn)定型為0.1 ℃。相關(guān)流程及數(shù)據(jù)處理可參考Huizenga et al. (2006)

4 測試結(jié)果

4.1 巖石主量和微量元素組成

高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖主量、微量測試結(jié)果見表1, 其中SiO2: 64.46%～ 69.16%(平均67.14%), Al2O3: 13.73%～15.86%(平均15.07%), TFeO: 1.90%～4.21%(平均2.99%), MgO: 0.72%～2.57%(平均1.34%), CaO: 2.34%～4.36%(平均3.45%), K2O: 2.35%～4.52%(平均3.49%), Na2O: 3.07%～4.43%(平均3.91%), A/CNK值介于0.85～ 0.96之間(表1)。在TAS圖解中樣品基本落在花崗閃長巖區(qū)域(圖5a), 在硅鉀圖解上顯示其屬于高鉀鈣堿性系列(圖5b)。

表1 高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖主量元素(%)和微量元素(×10?6)分析結(jié)果

續(xù)表1:

注: δEu=2EuN/(SmN+GdN), N表示球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor and McLennan (1985)。

高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖具有較為相似的微量元素組成, 在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中, 均表現(xiàn)出富集Rb、Sr、Ba、U等大離子親石元素, 虧損Th、Nb、P、Ti等高場強(qiáng)元素(表1, 圖5c)。稀土元素特征上, 其稀土元素總量相近且較低, ∑REE=129.49×10?6～180.21×10?6, 均值為160.20× 10?6; 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式也基本一致, 均具有弱負(fù)Eu異常(δEu=0.82～0.90), 輕稀土元素相對富集, 重稀土元素相對虧損的右傾配分型式, LREE/HREE介于3.82～6.73之間(表1, 圖5d)。

4.2 巖石Sr-Nd同位素組成

全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果見表2。高家塝礦床賦礦花崗閃長斑巖(GJB-355、GJB-300)的(87Sr/86Sr)i值為0.71019和0.70985, 平均0.71002;Nd()為?4.1和?6.3, 平均為?5.2。獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖(SJS-575、SJS-580)的(87Sr/86Sr)i值為0.70927和0.70945, 平均為0.70936;Nd()均為?6.2。

4.3 礦石礦物S、Pb同位素組成

高家塝礦床礦石中的磁黃鐵礦δ34SV-CDT為4.6‰, 黃鐵礦δ34SV-CDT平均5.6‰, 輝鉬礦δ34SV-CDT為6.1‰。獅金山礦床礦石中的磁黃鐵礦δ34SV-CDT平均4.9‰, 黃銅礦δ34SV-CDT為3.8‰, 黃鐵礦δ34SV-CDT平均6.0‰, 方鉛礦δ34SV-CDT為4.0‰, 閃鋅礦δ34SV-CDT為5.5‰, 輝鉬礦δ34SV-CDT為5.5‰(表3)。兩個礦床金屬硫化物礦物的S同位素組成平均值分別為5.5‰和5.2‰, 變化均較小。

高家塝礦床礦石礦物Pb同位素組成為:208Pb/204Pb為38.402～38.535(平均38.467),207Pb/204Pb為15.570～15.603(平均15.587),206Pb/204Pb為18.266～ 18.466(平均18.388)。獅金山礦床礦石礦物Pb同位素組成為:208Pb/204Pb為38.425～38.691(平均38.532),207Pb/204Pb為15.562～15.681(平均15.608),206Pb/204Pb為18.280～18.522(平均18.376)(表4)。兩個礦床的礦石礦物Pb同位素組成比較穩(wěn)定, 比值變化較小, 表明其來自穩(wěn)定統(tǒng)一的鉛源。

4.4 成巖年齡和成礦年齡

獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP MS U-Pb年齡測試結(jié)果見表5。其鋯石Th、U含量分別為(54.0～278)×10?6和(272～775)×10?6, Th/U值介于0.19～0.43之間(均值為0.32), 均大于0.1, 顯示為典型巖漿鋯石特征。29個有效測試點(diǎn)均落在諧和線上, 諧和年齡為145.8±2.1 Ma, 加權(quán)平均年齡為145.7± 1.5 Ma(MSWD=0.63)(圖6), 兩者基本一致, 代表了獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖的形成年齡。

球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor and McLennan (1985); 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough (1989)。

表2 高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖Sr-Nd同位素組成

*引自傅仲陽等(2019)。

獅金山礦床輝鉬礦Re-Os同位素測試結(jié)果見表6。由于輝鉬礦普Os遠(yuǎn)低于樣品的187Os, 反應(yīng)187Os主要是187Re衰變的產(chǎn)物, 符合計(jì)算模式年齡的條件。由此獲得的5件輝鉬礦Re-Os模式年齡分別為147.0±2.0 Ma、147.2±2.0 Ma、147.0±2.0 Ma、147.4±2.0 Ma、146.3±2.2 Ma, 它們在誤差范圍內(nèi)基本一致, 指示獅金山礦床的成礦年齡約為147.0± 1.8 Ma(圖7)。

表3 高家塝礦床和獅金山礦床礦石礦物S同位素分析結(jié)果

4.5 礦物流體包裹體均一溫度

高家塝鎢鉬礦床和獅金山礦床鉬銅多金屬礦床中礦物流體包裹體分布廣泛, 在石英、方解石及金屬硫化物中均有發(fā)現(xiàn)。根據(jù)礦脈穿切疊加關(guān)系和礦物共生組合特征, 可將礦床熱液成礦作用過程劃分為三期: 成礦早期主要形成大量石榴子石、透輝石等矽卡巖礦物, 未見明顯礦化; 成礦中期以出現(xiàn)大量金屬硫化物和石英為特征, 主要形成大量輝鉬礦和磁黃鐵礦以及黃銅礦、黃鐵礦和鉛鋅礦等; 成礦晚期主要形成大量方解石和少量石英等(肖鑫等, 2017)。

分別選取成礦早期石榴子石、成礦中期石英及成礦晚期方解石中流體包裹體進(jìn)行均一溫度測定, 獲得了112個數(shù)據(jù)(課題組未發(fā)表數(shù)據(jù))。測試結(jié)果顯示, 高家塝礦床成礦階段溫度介于480～270 ℃之間, 獅金山礦床主成礦階段溫度介于390～200 ℃之間。

表4 高家塝礦床和獅金山礦床礦石礦物Pb同位素分析結(jié)果

表5 獅金山鉬銅多金屬礦床花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果

續(xù)表5:

圖6 獅金山鉬銅多金屬礦床賦礦花崗閃長斑巖鋯石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)

表6 獅金山礦床輝鉬礦Re-Os同位素測試結(jié)果

圖7 獅金山鉬銅多金屬礦床輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡(a)和模式年齡加權(quán)平均值(b)

5 討 論

5.1 巖漿起源

高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床賦礦花崗閃長斑巖侵入體均沿地層順層侵位, 呈一系列大小不一的巖枝或巖脈, 空間上分別位于研究區(qū)西部和東部, 它們緊密相鄰, 且均為青陽?九華復(fù)式巖體的重要組成部分, 巖體長軸均呈北東向, 指示其深部巖漿可能來源于同一通道。兩個礦床賦礦巖石均為斑狀結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造, 礦物組成特征一致。前人研究顯示, 高家塝礦床賦礦花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為145.0±2.0 Ma～144.9±2.2 Ma (肖鑫等, 2017; 傅仲陽等, 2019), 與本次測定的獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡(145.8±2.1 Ma)在誤差范圍內(nèi)一致, 表明高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖可能為同一期巖漿事件的產(chǎn)物。范羽等(2016)通過對皖南地區(qū)巖漿巖分布特征研究認(rèn)為, 包括青陽?九華花崗巖體在內(nèi)的大多數(shù)復(fù)式巖體及單個巖體的分布方向均呈北東向展布, 受北東向基底斷裂控制明顯。前人測得高家塝礦區(qū)花崗閃長巖及其主巖體青陽花崗閃長巖的成巖年齡為142.0±1.1 Ma～138.3±1.4 Ma(Wu et al., 2012; Zhang et al., 2018; 傅仲陽等, 2019), 略晚于高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖侵位年齡, 而且無礦化或礦化不明顯。由此推測, 高家塝礦床賦礦花崗閃長斑巖及其圍巖中局部可見的片理化可能是后期大規(guī)?；◢忛W長巖漿侵位擠壓所致。

高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖主量元素均顯示富硅、富鉀、富堿、低鎂特征, A/CNK值介于0.85～0.96之間, 屬準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列。稀土元素元素特征相似, 均呈輕稀土元素富集、重稀土元素虧損(部分樣品間重稀土元素表現(xiàn)出明顯的分異現(xiàn)象可能是由于所選樣品具有不同成分含量的礦石礦物所導(dǎo)致), 具Eu弱負(fù)異常, 說明成巖物質(zhì)主要來源于地殼, 巖漿演化過程中斜長石的分離結(jié)晶作用不明顯(Taylor et al., 1985)。微量元素上, 賦礦花崗閃長斑巖均表現(xiàn)為富集Rb、K、Ba等大離子親石元素而虧損Th、Nb、P、Ti等高場強(qiáng)元素, 顯示殼源花崗巖的特征(Taylor and McLennan, 1985; Rudnick, 1995)。由于Nb和Ta屬于地球化學(xué)性質(zhì)非常相似的元素對, 在各種地質(zhì)過程中具有相似的化學(xué)行為, Nb/Ta值在各種地質(zhì)體系包括巖漿體系中基本恒定, 因此可以成為判斷物質(zhì)源區(qū)的化學(xué)指標(biāo)之一(趙振華等, 2008)。高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖Nb/Ta值分別在12.3～13.4和12.1～ 13.4之間, 與大陸地殼范圍重合(Nb/Ta=10～14; Taylor and McLennan, 1985; Rudnick et al., 2000), 也指示源區(qū)為成熟度較高的殼源物質(zhì)。

在Sr-Nd同位素組成圖解中, 高家塝礦床和獅金山礦床賦礦花崗閃長斑巖的數(shù)據(jù)點(diǎn)較為集中, 反映兩者具相同的成巖物質(zhì)來源。數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在地幔序列、揚(yáng)子上地殼和揚(yáng)子下地殼三者之間, 暗示巖漿起源于地幔, 但成巖物質(zhì)主要以殼源物質(zhì)尤其是揚(yáng)子上地殼為主, 與皖南地區(qū)同期的侵入巖相似(圖8)。揚(yáng)子上地殼物質(zhì)可能以皖南地區(qū)的上溪群為代表, 其作為區(qū)域變質(zhì)基底厚度巨大(13354 m以上), 為一套中?新元古代淺變質(zhì)火山?沉積巖系(陳江峰等, 1989, 2001; 邢鳳鳴等, 1989; 朱光和劉國生, 2000), 燕山期時Nd()值為?8.2～?7.3, 與區(qū)內(nèi)花崗閃長斑巖接近(陳江峰等, 1993; 邢鳳鳴和徐祥, 1993; Xue et al., 2009; 周翔等, 2012; 周潔等, 2015; Yan et al., 2017)。而且, 馬振東等(1998)測得上溪群中W的平均濃度達(dá)2.23×10?6, 在上溪群泥質(zhì)巖和碎屑巖中W的濃度甚至可達(dá)4.67×10?6和10.54×10?6, 有利于鎢礦床的形成。

皖南地區(qū)Sr-Nd同位素范圍據(jù)陳江峰等(1993)、邢鳳鳴和徐祥(1993)、Xue et al. (2009)、周翔等(2012)、周潔等(2015)、Yan et al. (2017); 高家塝巖體部分Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)引自傅仲陽等(2019); 揚(yáng)子上地殼據(jù)Chen and Jahn (1998); 揚(yáng)子下地殼據(jù)Yang et al. (2004)。

5.2 成礦物質(zhì)來源

硫是重要的成礦金屬元素之一, 而礦床礦石礦物S同位素組成對示蹤硫的來源乃至判定礦床成因有重要作用(Ohmoto, 1986; Hoefs, 1997)。高家塝礦床和獅金山礦床中的硫化物主要為磁黃鐵礦?黃鐵礦?輝鉬礦?黃銅礦, 礦物組合簡單且基本未見硫酸鹽礦物, 說明礦床是在較低氧逸度條件下形成的。而且, 礦石礦物S同位素組成總體表現(xiàn)為輝鉬礦>黃鐵礦>磁黃鐵礦>閃鋅礦>黃銅礦>方鉛礦, 顯示成礦熱液系統(tǒng)的S同位素基本上達(dá)到了平衡(鄭永飛和陳江峰, 2000), 因此硫化物的δ34S平均值基本可以代表成礦熱液中總硫的同位素組成。在各個地質(zhì)儲庫中, 海水硫δ34S值在20‰左右, 幔源硫δ34S值為0±3‰, 沉積硫多為負(fù)的δ34S值(Ohmoto, 1972)。高家塝礦床和獅金山礦床硫化物δ34SVCDT值集中在3‰～7‰之間, 與一般火成巖S同位素組成(0±5‰)接近, 且δ34SVCDT值離散度小, 明顯呈塔式分布, 顯示硫源較為均一(圖9)。因此, 高家塝礦床和獅金山礦床具有相同的深源巖漿硫源。

鉛是一種非常重要的地球化學(xué)示蹤體系, 能夠準(zhǔn)確提供礦床成礦物質(zhì)來源信息(Zartman et al., 1981; Macfarlane et al., 1990; Chiaradia et al., 2004)。高家塝礦床和獅金山礦床Pb同位素比值變化范圍較窄, 反映其Pb同位素組成比較穩(wěn)定, 計(jì)算獲得兩者Th/U和值基本一致, 顯示兩個礦床具有相同鉛源。其中Th/U值變化范圍為3.84～3.94, 介于中國大陸上地殼平均值(Th/U=3.47)和全球大陸上地殼平均值(Th/U=3.88)之間, 反映成礦物質(zhì)可能主要源于上地殼;值介于8.96～9.21之間, 均大于地幔鉛的值(= 8～9), 而又小于上地殼物質(zhì)的值(>9.58), 反映出殼?；旌香U的特征。為進(jìn)一步探討礦石鉛的來源, 將其與賦礦花崗閃長斑巖的Pb同位素組成進(jìn)行對比, 可見礦床礦石Pb同位素組成與花崗閃長斑巖基本一致, 兩者數(shù)據(jù)點(diǎn)相對集中, 大多落在造山帶演化線上及其附近(圖10), 暗示它們可能具有相同的來源, 均為地殼源和地幔源的混合鉛, 這也表明礦床成礦金屬元素鉛可能主要來源于巖漿或巖漿巖。

圖9 高家塝礦床和獅金山礦床硫化物S同位素分布直方圖

5.3 礦質(zhì)沉淀與成礦元素分帶

高家塝礦床與獅金山礦床均產(chǎn)于青陽?九華巖體的北緣, 相距不到3 km, 但成礦金屬元素組合不同, 前者以鎢為主伴有鉬及少量銅, 后者以鉬?銅?鉛?鋅為主伴有少量鎢和金。從礦體賦存部位及礦石類型來看, 高家塝礦床礦體主要賦存于巖枝狀花崗閃長斑巖體及其與寒武系黃柏嶺組碳酸鹽巖的接觸帶中, 礦石類型主要為斑巖型和矽卡巖型; 而獅金山礦床礦體主要賦存于貫穿寒武系黃柏嶺組中段的碳酸鹽巖以及志留系高家邊組粉砂巖中的花崗閃長斑巖脈及其接觸帶中, 相對遠(yuǎn)離侵入巖體。但是兩礦床賦礦花崗閃長斑巖巖石地球化學(xué)、年代學(xué)特征, 及礦石礦物的S、Pb同位素特征相似(表7), 顯示兩者受同一巖漿熱液流體系統(tǒng)控制, 且具有相同的成巖成礦物質(zhì)來源, 因此本文將兩者作為統(tǒng)一的整體進(jìn)行研究。流體包裹體測溫顯示, 高家塝礦床主成礦階段的均一溫度介于480～270 ℃之間, 獅金山礦床主成礦階段均一溫度介于390～200 ℃之間(圖11), 兩個礦床的主成礦階段溫度明顯不同, 正好對應(yīng)與兩個礦床分別沉淀高?中溫的W-Mo-Cu元素組合和中?低溫的Cu-Pb-Zn-Au元素組合, 顯示出兩礦床既共生又有一定分帶的特征。由此推測, 高家塝礦床和獅金山礦床形成受燕山晚期巖漿作用控制, 巖漿熱液攜帶成礦金屬元素在深部沿著深大斷裂控制的巖漿通道上升, 在地殼淺部則沿已固結(jié)巖漿巖與圍巖的接觸帶、已固結(jié)巖漿巖及其圍巖中的裂隙遷移并沉淀。在燕山晚期構(gòu)造應(yīng)力由強(qiáng)烈擠壓向伸展環(huán)境過渡的背景下(張旗等, 2001; 周濤發(fā)等, 2008), 深部地幔巖漿上涌、底侵下地殼并同化上地殼, 巖漿上升侵位固結(jié)后, 深部巖漿房中的巖漿繼續(xù)分異出熱液流體并沿接觸帶及斷裂裂隙上升。傅仲陽等(2019)通過對巖漿氧逸度及F、Cl含量的研究認(rèn)為, 高家塝花崗閃長斑巖形成于相對還原條件下, 演化早期偏還原性的巖漿以及其中較高的F、Cl含量更有利于鎢富集于巖漿期后熱液流體中; 而激光拉曼光譜分析顯示成礦流體為H2O-CH4-CO2-NaCl體系, 具有富CH4的特征(吳迪等, 2017), 且在矽卡巖?氧化物?鎢鉬礦化階段的流體包裹體以CH4為主, 而演化至硫化物礦化階段則以H2O為主。由此推測, 早期含CH4偏還原性質(zhì)的初始成礦流體從深部巖漿房不斷分異出來, 并攜帶了大量鎢、鉬等成礦金屬元素, 受巖體侵位形成的熱場影響, 在淺部巖體中發(fā)生強(qiáng)烈的堿質(zhì)交代作用, 并在較高溫度和較高氧逸度條件下形成斑巖型鎢礦化; 隨著巖漿房中的巖漿進(jìn)一步演化、并向著相對氧化的環(huán)境轉(zhuǎn)化, 成礦金屬元素富集于熱液流體并在巖體與圍巖接觸帶發(fā)生交代作用形成石榴子石、透輝石矽卡巖及鎢?鉬?銅礦化; 隨著成礦熱液流體遷移至巖體或巖脈遠(yuǎn)端及其圍巖裂隙中, 熱場影響小、熱量損失快, 伴隨溫度和氧逸度的下降以及大氣降水的混合等物理化學(xué)條件的改變, 熱液流體卸載成礦金屬元素形成以銅鉛鋅等成礦金屬元素為主的脈狀礦床, 而礦體則主要受圍巖斷裂和裂隙控制。因此, 巖漿?熱液流體的不斷演化和成礦環(huán)境的改變造成了研究區(qū)內(nèi)高?中溫鎢、鉬元素和中?低溫銅(金)、鉬、鉛、鋅等元素的共生和分帶。

圖10 高家塝礦床和獅金山礦床Pb同位素構(gòu)造模式圖(據(jù)Zartman and Doe, 1981)

表7 高家塝礦床和獅金山礦床特征對比簡表

圖11 高家塝礦床和獅金山礦床流體包裹體均一溫度直方圖

6 結(jié) 論

(1) 高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床賦礦花崗閃長斑巖均具有富硅、富堿、低鎂以及輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的特征, 且均富集Rb、K、Ba等大離子親石元素, 虧損Th、Nb、P、Ti等高場強(qiáng)元素, Sr-Nd同位素地球化學(xué)特征和成巖年齡也一致, 指示為同一期巖漿事件產(chǎn)物, 巖漿起源于地幔上涌引起的殼源物質(zhì)熔融。

(2) 高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床礦石礦物的S、Pb同位素組成特征相似, 其成礦物質(zhì)均來源于深部巖漿, 受同一巖漿流體系統(tǒng)控制。結(jié)合獅金山礦床輝鉬礦Re-Os同位素年齡和兩礦床賦礦花崗閃長斑巖年代學(xué)基本一致, 指示成巖、成礦作用基本同時。

(3) 高家塝鎢鉬礦床和獅金山鉬銅多金屬礦床的礦石類型、元素組合及其分帶與巖體產(chǎn)狀、巖體與圍巖接觸帶、斷裂構(gòu)造關(guān)系密切, 流體包裹體均一溫度顯示其主成礦溫度明顯不同, 反映礦質(zhì)富集和沉淀受控于的地質(zhì)及物理化學(xué)條件, 由此推測這兩個礦床屬于同一巖漿?熱液成巖成礦系統(tǒng)控制, 在其演化過程中顯示出既共生又有一定分帶的特征。

致謝:感謝華東冶金地質(zhì)勘查局八一二地質(zhì)隊(duì)韓長生總工程師在野外工作中的大力支持與幫助; 感謝合肥工業(yè)大學(xué)的袁峰教授和另一位匿名審稿專家提出寶貴而富有建設(shè)性的修改意見, 謹(jǐn)此一并表示衷心的感謝！

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Magmatic-hydrothermal Metallogenic System of the Gaojiabang Tungsten-molybdenum Deposit and Shijinshan Molybdenum-copper Polymetallic Deposit, Qingyang County, Anhui Province

XU Xiaochun1, WU Di1, FU Zhongyang1, BAI Ruyu1, 2, XU Xinyue1and SONG Chaohui1

(1. School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui, China; 2. Geological Survey of Anhui Province, Hefei 230001, Anhui, China)

TheGaojiabang W-Mo deposit and the Shijinshan Mo-Cu polymetallic deposit occur in the granodiorite porphyry intrusion at the north edge of the Qingyang-Jiuhua granitic batholith in the Jiangnan Transitional Belt. The two deposits show superimposed or transitional features of the Middle-Lower Yangtze Metallogenic Belt and the South Anhui Metallogenic Belt. Based on detailed field geological investigation and petrographic observation, the major and trace element compositions and Sr-Nd isotopes of the ore-bearing intrusive rocks and the S-Pb isotopic compositions of sulfides from the two deposits were determined, and the LA-ICP-MS zircon U-Pb age of the ore-bearing intrusive rocks and the molybdenite Re-Os isotopic age of the Shijinshan deposit were carried out. The results show that the ore-bearing granodiorite porphyries of the two deposits have almost the same geochemical characteristics and same zircon U-Pb ages, which means that the ore-bearing porphyries are coeval and originated from the same crust source. The two deposits have almost the same metallogenic ages which are in accordance with the U-Pb zircon ages of ore-bearing granodiorite porphyries. The S-Pb isotopic compositions of the sulfides imply the ore-forming material came from the magma. The ore types, element association and the zoning of the two deposits are closely related to the same intrusion. Thus, it may be inferred that the Gaojiabang W-Mo deposit and the Shijinshan Mo-Cu polymetallic deposit are products of the same magma-hydrothermal metallogenic system.

magmatic-hydrothermal metallogenic system; geology and geochemistry of the deposits; Gaojiabang W-Mo deposit; Shijinshan Mo-Cu polymetallic deposit; Jiangnan Transitional Belt

2020-01-13;

2020-03-21

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41472066)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0600209)聯(lián)合資助。

徐曉春(1961–), 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 從事礦物學(xué)巖石學(xué)礦床學(xué)方面研究。Email: xuxiaoch@sina.com

P612

A

1001-1552(2021)03-0492-017

10.16539/j.ddgzyckx.2021.03.003