安徽西峰寺鉬礦化區(qū)正長巖類鋯石的地質(zhì)意義
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作者：鄭曉蒙
六安西峰寺鉬礦化區(qū)正長巖類鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義內(nèi)容簡介。.
1 區(qū)域地質(zhì)背景
礦區(qū)地處大別造山帶東部（圖1）。大別造山帶是秦嶺造山帶的東延部分，是華北板塊南部活動(dòng)大陸邊緣和揚(yáng)子板塊北部被動(dòng)大陸邊緣經(jīng)長期演化、地體拼貼和最終大陸碰撞的結(jié)果，是長期發(fā)育的大陸內(nèi)部復(fù)合型造山帶。大別造山帶被郯廬斷裂截于東部，西部經(jīng)南陽盆地與秦嶺造山帶相連，其南、北邊界分別為襄樊一廣濟(jì)斷裂以及欒川一明港一固始斷裂，總體上呈東寬西窄的楔形。大別造山帶形成于三疊紀(jì)揚(yáng)子古板塊向華北古板塊的俯沖碰撞作用，經(jīng)歷了與造山作用有關(guān)的多次聚合一拼貼過程，是一個(gè)發(fā)生了復(fù)雜變形變質(zhì)作用的構(gòu)造帶。
大別造山帶經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的地質(zhì)演化。三疊紀(jì)華北和揚(yáng)子板塊相互碰撞，晚三疊世末至早中侏羅世經(jīng)歷了強(qiáng)烈的擠壓和陸內(nèi)俯沖，造山帶地殼和巖石圈縮短增厚。晚侏羅世開始，構(gòu)造體制由擠壓向伸展轉(zhuǎn)變，早白堊世末期伸展作用深入地幔，碰撞造山作用結(jié)束。此外，通過前人的研究，大別造山帶與中生代鉬礦床有關(guān)的巖漿作用主要起源于古老地殼，在伸展背景下軟流圈上涌，加熱下地殼熔融而成。
在大別造山帶內(nèi)出露的主要地層有：新太古代至古元古代大別一桐柏變質(zhì)核雜巖，中元古代秦嶺群變質(zhì)雜巖，中元古代龜山巖群，新元古代至早古生代二郎坪群淺變質(zhì)火山一沉積巖系，震旦紀(jì)一奧陶紀(jì)的濱海一淺海相碎屑巖一碳酸鹽巖建造以及泥盆紀(jì)南灣組。區(qū)內(nèi)的構(gòu)造主要以NWW向以及NNE向斷裂為主，呈網(wǎng)格狀，NWW向斷裂由北向南分別為欒川一明港一固始斷裂、朱一夏斷裂、龜一梅斷裂、桐一商斷裂、曉天一磨子潭斷裂和襄樊一廣濟(jì)斷裂等。NNE向斷裂由西到東分別為大悟一澀港斷裂、陡山河斷裂和商麻斷裂。大別造山帶巖漿作用強(qiáng)烈，主要發(fā)育燕山期中酸性侵入巖、陸相火山巖、少量基性一超基性巖以及晉寧期中酸性侵入巖。陸相火山巖沿大別造山帶北緣信陽一商城一霍山一帶分布，時(shí)代為晚侏羅世一早白堊世，巖性組合為英安巖一流紋巖。燕山期侵入巖為主要分布于區(qū)域南部的靈山、新縣和商城三大花崗巖基，以及分布于區(qū)域中部桐一商斷裂附近的眾多中酸性小巖體，巖體多為酸性富堿的花崗斑巖、似斑狀花崗巖、石英正長斑巖等。
2礦化區(qū)地質(zhì)特征
礦區(qū)地處響洪甸盆地西部，響洪甸背斜南西翼，地層單一，構(gòu)造較復(fù)雜，巖漿巖廣泛分布（圖2）。
區(qū)內(nèi)沉積地層不發(fā)育，僅發(fā)育白堊系響洪甸組和第四系豐樂鎮(zhèn)組地層。地層總體上呈單斜層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀緩，傾向南西，傾角100～200，自北向南呈長條狀展布。地層與巖體呈超動(dòng)式接觸關(guān)系，接觸面多為風(fēng)化層覆蓋；構(gòu)造上，礦區(qū)處于響洪甸背斜南西翼，次級(jí)褶皺不發(fā)育。礦區(qū)位于區(qū)域龍門沖到南港斷裂破碎帶中，區(qū)內(nèi)顯性斷裂構(gòu)造出露不明顯，斷層錯(cuò)距一般不大，大多以擠壓碎裂、隱爆角礫和巖脈充填為主要表現(xiàn)特征。礦區(qū)斷層多為隱伏斷裂，由于地表植被覆蓋嚴(yán)重，部分?jǐn)鄬拥乇硇污E不明顯，只能通過鉆孑L揭露結(jié)合地形地貌特征來推測斷層的出露位置和延伸方向。礦區(qū)內(nèi)較為明顯的斷層有2條。
區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較為劇烈，主要巖體為燕山晚期同興寺超單元堿性雜巖體，該巖體位于區(qū)域龍門沖一南港斷裂破碎帶中，屬深源淺成型侵入體。巖石組合主要為霞石正長巖、白榴石正長巖、霓輝正長巖、正長巖。巖漿巖均為堿性一過堿性系列，富堿貧硅，K20>Na20。
礦區(qū)中主要侵入巖為細(xì)晶正長巖、正長斑巖、粗晶正長巖、似斑狀正長巖。在鉆孔中，可見到正長斑巖穿插似斑狀正長巖(圖3-A)，野外露頭則可見到粗晶正長巖穿插正長斑巖（圖3-B），而細(xì)晶正長巖與其他巖性巖石關(guān)系不明顯，由此可初步推測各巖性的巖漿巖從早到晚為似斑狀正長巖、細(xì)晶正長巖、正長斑巖、粗晶正長巖。
各巖性特征分述如下：
①細(xì)晶正長巖：肉紅色，細(xì)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，幾乎全由鉀長石組成，局部可見有石英、方解石、螢石、黃鐵礦共同呈脈狀產(chǎn)出。鉀長石，肉紅色，顆粒大小1mm左右，他形。
②正長斑巖：斑晶主要由鉀長石（約40%）、斜長石（約5%）、角閃石（約2%）、黃鐵礦（約2%）組成�；|(zhì)（約50%）由隱晶質(zhì)的長石、石英組成。鉀長石：肉紅色，他形，粒徑為0.1～1mm。斜長石：無色透明，自形，中長柱狀，1～10mm。黑云母：黑色，他形，0.5～2mm。黃鐵礦：淺銅黃色，金屬光澤，粒徑0.1 mm左右，星點(diǎn)狀分布。
③粗晶正長巖：青灰色，粗晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由鉀長石（約90%）、綠簾石（約3%）、黑云母(約3%)、磁鐵礦（約3%）組成。鉀長石肉紅色，玻璃光澤，粒徑為2～10mm，半自形一他形。綠簾石為黑色，自形，中短柱狀，玻璃光澤，粒徑為2～10 mm。角閃石為黑色，粒徑1mm左右，半自形一自形。黑云母為黑色，片狀，顆粒大小1mm左右，自形。磁鐵礦為黑色，他形浸染狀分布，具磁性，粒徑0.1～1mm。
④似斑狀正長巖：肉紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶（約40%）幾乎全由鉀長石組成，肉紅色，粒狀，玻璃光澤，顆粒大小為2～6 mm，大者可達(dá)1cm。基質(zhì)由顯晶質(zhì)的鉀長石（約40%）和黑云母(約10%)及少量的角閃石（約2%）組成。
本區(qū)輝鉬礦化主要與后期正長斑巖脈侵入和后期斷裂構(gòu)造熱液活動(dòng)相關(guān)，其礦化具有不均勻、局部富集的特點(diǎn)。礦床內(nèi)近礦圍巖蝕變強(qiáng)烈，且表現(xiàn)為一定的水平環(huán)狀分帶，局部為線型分帶的特征，自礦化中心向外依次為鉀化、黃鐵礦化一硅化、絹云母化一碳酸巖化、螢石化一粘土（高嶺土）化一綠泥石、綠簾石化，其中，鉀化、硅化最為發(fā)育，碳酸巖化、螢石化次之，其余蝕變僅局部發(fā)育，鉀化和硅化與輝鉬礦化關(guān)系緊密，礦體往往即產(chǎn)于鉀化帶與硅化帶接觸部位。這些特征與斑巖型鉬礦的特征基本相吻合，所以西峰寺鉬礦應(yīng)屬于斑巖型鉬礦。此外，由于后期侵入斑巖脈能量較大，在淺部局部發(fā)育引爆角礫巖，膠結(jié)物可見有浸染狀輝鉬礦。
經(jīng)過野外觀察及室內(nèi)的鑒定可發(fā)現(xiàn)，輝鉬礦多呈細(xì)脈狀或浸染狀發(fā)育于正長斑巖中(如圖3-C、D)，即本區(qū)的控礦侵入巖主要為正長斑巖。本區(qū)中，正長斑巖呈巖脈、巖枝狀產(chǎn)出，為本區(qū)燕山晚期巖漿演化最后一期侵入脈巖。地表呈多條規(guī)模較小、獨(dú)立的巖枝狀出露，產(chǎn)狀多較陡，深部有復(fù)合膨大變粗呈巖株的趨勢，表現(xiàn)為半隱伏巖體的特征。平面上，正長斑巖脈集中分布于礦區(qū)中部，沿北西、北東和近東西方向斷裂侵入充填，其中，北西方向的一條斑巖脈是本礦區(qū)規(guī)模最大、與成礦關(guān)系最緊密的控礦巖體，該巖體地表呈脈狀延伸，控制最大延長約650m，控制巖脈寬2～75m，巖脈邊緣巖枝發(fā)育，分支復(fù)合現(xiàn)象極為常見。巖脈走向135°～150°，傾向北東，傾角55°～75°。
3樣品與分析方法
礦區(qū)主要侵入巖（圖2）的特征如表1所示。
3.1樣品制備和分析方法
測年樣品首先經(jīng)過破碎、浮選和電磁選等方法挑選出單顆粒鋯石，然后在雙目顯微鏡下挑純，選樣工作在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石制靶在合肥工業(yè)大學(xué)LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，將完整和典型的鋯石顆粒用雙面膠粘在載玻片上，放上PVC環(huán)，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑進(jìn)行充分混合后注入PVC環(huán)中，待樹脂充分固化后將樣品從載玻片上剝離，并對其進(jìn)行打磨、拋光。樣品測定之前用酒精清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。然后拍攝鋯石的反射光、透射光和陰極發(fā)光(CL)顯微圖像（圖4），此部分工作在北京鋯年科技領(lǐng)航公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素和微量元素分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院進(jìn)行，由ICP-MS和激光剝蝕系統(tǒng)聯(lián)機(jī)完成。ICP-MS為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，該儀器獨(dú)有的屏蔽炬(ShieldTorch)可明顯提高分析靈敏度。激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent Inc.公司生產(chǎn)的GeoLasPro。
分析數(shù)據(jù)的離線處理采用ICPMSDataCal軟件(V8.6)完成。鋯石樣品的U-Pb諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算均采用Isoplot(V2.49)完成。單個(gè)數(shù)據(jù)的同位素比值、年齡誤差為1σ，加權(quán)平均值的誤差為2σ。普通Pb的校正采用Anderson的方法完成。
3.2分析結(jié)果
各巖漿巖的鋯石年齡（表2）從老到新為：似斑狀正長巖(128.2土1.7)Ma、細(xì)晶正長巖(12 8.1士1.5)Ma、正長斑巖（126.8土1.6）Ma、粗晶正長巖(124.2士1.6)Ma。結(jié)合野外及鉆孔各巖性之間的穿插關(guān)系，即鉆孔中正長斑巖穿插似斑狀正長巖(圖3-A)，野外露頭可見粗晶正長巖穿插正長斑巖（圖3-B），而細(xì)晶正長巖與其他巖性巖石關(guān)系不明顯，說明礦區(qū)主要侵入巖的結(jié)晶順序由早至晚為似斑狀正長巖、細(xì)晶正長巖、正長斑巖、粗晶正長巖（圖3）。
4討論
前人對東秦嶺一大別鉬礦帶鉬礦床的成巖成礦年齡做了詳細(xì)的研究，得到了大量的研究成果。成巖年齡方面，前人對礦帶中含礦巖體進(jìn)行了鋯石U-Pb測年，如：南泥湖(149.56±0.36)Ma、上房溝(135.38±0.39)Ma、雷門溝(136.2士l.5)Ma、金堆城（140.95土0.45）Ma;金堆城（143.7土3）Ma；沙坪溝二長花崗巖、花崗閃長巖、正長巖分別為（136.3土1.6）Ma，（127.5土2.9）Ma，（117.2土1.2）Ma；千鵝沖花崗斑巖（128.8土2.6）Ma。成礦年齡方面，對礦床中的輝鉬礦開展了Re-Os同位素測年，如金堆城（139士3.0）Ma、南泥湖（141.8士2.1）Ma、三道莊（145.0土2.2）Ma、上房溝（144.8±2.1）Ma、雷門溝（132.4士1.9）Ma、沙坪溝(113.21士0.53) Ma，千鵝沖（127.82土0.87）Ma�？梢钥闯�，東秦嶺一大別成礦帶鉬礦床的成巖成礦時(shí)代主要集中在中生代，且含礦巖體的成巖作用與成礦作用發(fā)生時(shí)間經(jīng)過粗略統(tǒng)計(jì)，一般相差1～9Ma，即含礦巖體的成巖作用與成礦作用發(fā)生時(shí)間一致或略晚。通過前人的研究，華北克拉通及其鄰區(qū)（包括長江中下游地區(qū)），中生代金屬礦床大規(guī)模成礦作用可以分為200—160 Ma、140 Ma左右及130～110 Ma三個(gè)時(shí)期，以Mo、Cu為主的三疊紀(jì)礦床形成時(shí)代則集中在233～211 Ma。
本礦區(qū)所處的大別造山帶東部，前人同樣進(jìn)行了許多的研究。如鉀質(zhì)巖漿作用的研究，巖漿巖地球化學(xué)特征及其年代學(xué)研究，區(qū)域構(gòu)造作用的研究。但是堿性侵入巖的研究相對來說則比較薄弱。而堿性巖的作用又不可忽略。我們知道堿性巖具有富鉀、鈉及稀土元素的地球化學(xué)特征，其礦物組成通常含有似長石或堿性鐵鎂礦物。此外，其還具有深源性及顯著的幔源特征。一般來說，堿性巖產(chǎn)出于拉張構(gòu)造環(huán)境，其深源淺成屬性及其所指示的特殊構(gòu)造環(huán)境使其成為探索地球深部物質(zhì)組成特征及演化過程、地球動(dòng)力學(xué)、構(gòu)造和物理化學(xué)環(huán)境的重要巖石。在年代學(xué)研究方面，早期測年所采用的全巖Rb-Sr等時(shí)線法、角閃石Ar- Ar法、鉀長石Ar-Ar法等，受樣品的代表性和測試方法所限，所得的年齡結(jié)果具有一定程度的不確定性。近年來，雖然已獲得響洪甸堿性侵入巖中霞石正長巖的LA-ICP- MS鋯石U- Pb年齡(135.1 Ma和堿性正長巖的單顆粒鋯石U-Pb年齡(122.3 Ma)以及似斑狀正長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡((125士1) Ma），但是對于與成礦有關(guān)的主要侵入巖的年代學(xué)工作，仍然顯得不足。
利用LA-ICP-MS技術(shù)，對礦區(qū)主要侵入巖中的鋯石進(jìn)行了U-Th-Pb同位素測定，得到礦區(qū)主要侵入巖206Pb/208U年齡為（128.2士1.7）Ma~(124.2士1.6)Ma，主要控礦侵入巖正長斑巖的年齡為(126.8土1.6)Ma，與東秦嶺一大別成礦帶主要的含礦巖體相比，成巖作用時(shí)間基本一致，同處于中生代。前已述及東秦嶺一大別成礦帶含礦巖體的成巖作用與成礦作用發(fā)生時(shí)間一致或略晚，由此可推斷礦區(qū)的成礦作用時(shí)間為123～115 Ma，屬于東秦嶺成礦階段的第三個(gè)時(shí)期。
結(jié)合前文所述，礦區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)特征與斑巖型鉬礦的特征基本吻合，西峰寺鉬礦應(yīng)屬于斑巖型鉬礦，其成礦作用應(yīng)與礦區(qū)中正長斑巖的侵入有密切關(guān)系。過程大致為：早白堊世時(shí)期，整個(gè)華北及其鄰區(qū)主要處在巖石圈伸展減薄的背景下，此時(shí)大別造山帶很有可能因?yàn)槭艿綆r石圈拆沉的影響，而發(fā)生了大規(guī)模的成礦作用，并且伴隨著深變質(zhì)作用、殼幔深熔和地殼重熔、巖漿侵位和火山噴發(fā)。在此背景下，西峰寺鉬礦化區(qū)隨著下地殼的加熱熔融，形成含鉬正長斑巖巖漿，在伸展構(gòu)造環(huán)境下，沿著礦區(qū)的構(gòu)造裂隙上涌并與地下水循環(huán)及圍巖相互作用。在此過程中巖漿結(jié)晶分異，含礦流體與圍巖強(qiáng)烈交代，自礦化中心向外為鉀化、黃鐵礦化一硅化、絹云母化一碳酸巖化、螢石化一粘土（高嶺土）化一綠泥石化、綠簾石化等蝕變環(huán)帶，其中，鉀化一硅化與鉬礦化密切相關(guān)，輝鉬礦常常以浸染狀及脈狀的形式產(chǎn)于此帶中，最終形成了西峰寺鉬礦化區(qū)斑巖型鉬礦。在相同的背景下，還形成了沙坪溝、千鵝沖等多個(gè)大型一超大型的鉬礦床。西峰寺鉬礦與這些礦床具有類似的特點(diǎn)，即主要的含礦巖體的成巖時(shí)代基本相同，且同為斑巖型鉬礦，具有相似的圍巖蝕變特征。類比之下，不難看出，西峰寺具有與沙坪溝、千鵝沖等大型一超大型鉬礦床同等的鉬成礦潛力。
5結(jié)語
西峰寺礦區(qū)中礦區(qū)中主要侵入巖為細(xì)晶正長巖、正長斑巖、粗晶正長巖、似斑狀正長巖。礦區(qū)輝鉬礦化主要與后期正長斑巖脈侵入密切相關(guān)。
結(jié)合野外及鉆孔各巖性之間的穿插關(guān)系以及相對應(yīng)的LA-ICP-MS鋯石U-Th- Pb同位素分析結(jié)果，礦區(qū)主要侵入巖結(jié)晶順序從老至新依次為似斑狀正長巖（128.2±1.7Ma）、細(xì)晶正長巖(128.1土1.5Ma)、正長斑巖（126.8土1.6Ma）、粗晶正長巖（124.2士1.6Ma），均形成于早白堊世。
西峰寺鉬礦化區(qū)在早白堊世時(shí)期，隨著下地殼的加熱熔融，形成含鉬的正長斑巖巖漿。在伸展構(gòu)造環(huán)境下，沿著礦區(qū)的構(gòu)造裂隙上涌并與地下水循環(huán)及圍巖相互作用，巖漿結(jié)晶分異，含礦流體與圍巖強(qiáng)烈交代，最終形成了西峰寺鉬礦化區(qū)斑巖型鉬礦。類比相同背景下形成的與西峰寺鉬礦具有類似特點(diǎn)的沙坪溝、千鵝沖等多個(gè)大型一超大型的鉬礦床，認(rèn)為西峰寺礦區(qū)的成礦作用時(shí)間大致處于中生代123～115 Ma，整體屬于東秦嶺的成礦階段的第三個(gè)時(shí)期。
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