赣南九龙脑矿田东南部不同类型钨矿的辉钼矿Re-Os年龄及地质意义

丰成友，黄 凡，屈文俊，曾载淋，丁 明

（1.中国地质科学院 矿产资源研究所，国土资源部 成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037；2.国家地质实验测试中心，北京 100037；3.江西省地质矿产勘查开发局 赣南地质调查大队，江西 赣州 341000）

南岭地区与中生代花岗岩有关的钨锡成矿作用历来是研究的热点［1-6］。随着地质科技手段的发展，高精度同位素测年技术已经取得了相当大的进展。特别是近年来SHRIMP锆石U-Pb和辉钼矿Re-Os同位素测年技术的发展和成熟，在南岭地区，国内学者已经取得了众多的最新测年资料，为探讨成岩成矿时代、区域地质构造演化史、成岩成矿动力学背景等提供了更为详细的年代学约束。同时，不同矿种间的成矿差异性［7］及其相关岩体的成岩成矿时差问题［8］也引起广大学者的广泛注意，存在有不同的观点：一种观点认为成岩成矿之间在误差范围内存在一个时间段或者几乎同时［9-10］，为同一成岩成矿系统作用的结果；另一种观点认为虽然大规模的成矿作用可能发育于相同的动力学背景，但成岩成矿可能依然存在较为明显的时间差，往往成矿作用要晚于成岩作用，两者在物质来源、形成背景和条件等方面的根本性差异［8］。

基于上述认识，本文选取位于南岭东段崇（义）—（大）余—（上）犹矿集区内九龙脑矿田东南部与九龙脑岩体有关的3个不同类型钨（锡）矿床（洪水寨云英岩型、九龙脑内带石英脉型和樟东坑外带石英脉型）为例，采用高精度的辉钼矿Re-Os同位素测年方法对矿床进行精细定年研究，并与九龙脑岩体成岩年龄对比，据此探讨成岩成矿时差问题。

1 区域地质概况

崇（义）—（大）余—（上）犹矿集区位于江西省西南部，涵盖崇义、大余、上犹全境及南康西部地区（见图1）。与湖南、广东邻接。该矿集区是南岭中、东段石英脉型黑钨矿的重要产地，包括4个Ⅴ级成矿区带：①营前矿田。主要矿化类型是夕卡岩型钨银多金属，如焦里钨银矿；②淘锡坑—高坌矿田。主要矿化类型是石英脉—蚀变岩型钨锡矿，以淘锡坑为代表；③天门山—红桃岭矿田。主要矿化类型是岩体—石英脉蚀变岩型钨锡铅锌多金属矿，如茅坪钨锡矿、牛岭钨锡矿、老庵里锡多金属矿；④九龙脑矿田。主要矿化类型是石英脉—夕卡岩型钨锡多金属矿。

九龙脑钨矿田位于南岭成矿带东段，隶属崇（义）—（大）余—（上）犹钨多金属矿矿集区（见图1），地处赣南东西向构造带大余—瑞金EW向构造亚带中的大余—信丰褶断带与赣南NE向构造带中的大余—宁都黄陂深断裂的复合交汇处。区内古生代地层广布，燕山期多次活动的中酸性花岗岩体呈岩株、岩滴状出露，断裂构造发育。

图1 赣南崇（义）—（大）余—（上）犹矿集区区域地质矿产简图

九龙脑钨矿田与九龙脑岩体（洪水寨-园洞岩体）密切相关，南起洪水寨，北至园洞，东西宽15km，南北长12km，面积约105km2。岩体与地层呈侵入接触，接触线具波状弯曲，近EW向展布，向南倾伏，倾角40°～50°，局部较陡达70°左右。九龙脑岩体围岩主要为震旦系-奥陶系基底地层，有少量志留系-二叠系盖层分布。区内构造变形强烈，褶皱、断裂发育，NE向的断裂和穿切岩体的硅化破碎带较发育。根据前人资料，该岩体共有4期，从早到晚分别为细-细中粒（斑状）黑云母花岗岩、中细粒斑状黑云母花岗岩、中细粒斑状二云母花岗岩和细粒斑状黑云母花岗岩。丰成友等［10］获得九龙脑岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄为（155.8±1.2）Ma，形成于晚侏罗世。

围绕岩体内、外接触带，分布有黑钨矿-石英脉型矿床、云英岩型矿床、云英岩型-石英细脉带型矿床、夕卡岩型白钨矿矿床，构成重要的钨锡矿田，其中产有包括较著名的淘锡坑、宝山、洪水寨、樟东坑、九龙脑、柯树岭等在内的钨锡矿区10余处（图1）。

2 矿床地质特征

2.1 洪水寨云英岩型钨矿

洪水寨钨锡矿位于九龙脑花岗岩体东南缘之内接触带中，矿化面积约为1.5km2，矿床类型主要为云英岩-石英细脉带型。矿区地层比较单一，以震旦系浅变质岩为主，主要分布在矿区中部、北部及东部边缘一带，常呈岛屿状态残留体顶盖于花岗岩之上，岩性由变质石英砂岩、细砂岩、砂质页岩组成。岩浆岩以斑状中粒黑云母花岗岩为主，并有少数的长英岩脉、伟晶岩脉等侵入其中。

矿体赋存于斑状中粒黑云母花岗岩中，主要工业矿床类型为云英岩细脉带型，矿体出露于大水坑、上坳、中坳一带，全区共有10条细脉带，均呈狭长条带产出，走向NW，倾向SW，倾角60°～80°。其中以Ⅰ号矿带为主，最长990m、最宽50m，横贯矿区中部，其余9条矿带多分布于Ⅰ号矿带的两端及两侧，尤以西端分布最密，成平行排列，构成雁行状。总体上，矿体沿走向在厚度变化上呈两端小中间大的透镜产出，与云英岩细脉带体的走向、形态变化相似。在垂直方向上随着深度的增加，云英岩化显著减弱，渐次向下为云英岩化花岗岩、硅化花岗岩所代替，而其中之石英脉在数量、幅度上亦显具减少和变大，矿化强度、品位富集亦随着深度的增加而变贫，矿带向下均成若干小枝渐次或急剧变小尖灭。

云英岩细脉带均由矿化的云英岩化岩石及形态不同的石英脉构成，以云英岩最为重要，而石英细脉仅为其中的细部构造。带中云英岩化强烈，是该区最重要的工业矿石。云英岩组成矿物主要有石英、白云母、铁锂云母、黄玉、萤石、长石、绿泥石等；金属矿物有黑钨矿、锡石、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿等矿物浸染其内，呈致密半自形至他形粒状结构，也有时云母片成定向排列而构成片麻状构造。云英岩中石英细脉其构造形态极为复杂，多呈密集平行排列，分枝复合、膨大缩小、相互交替及不规则出现。在云英岩细脉带中，石英脉最大密度1m有9条，一般是1～4条，石英脉在水平方向和垂直方向上均变化很大，由于云英岩中石英细脉的产出，也增强了云英岩的矿化强度和有用矿物的集中结晶析出。

矿脉中矿物共生组合十分复杂，锡石浸染于云英岩和石英脉中，被黑钨矿穿插其中，并且有熔蚀现象，黑钨矿被辉铋矿和黄铜矿穿插，交代熔蚀黄铜矿，被闪锌矿交代或被包裹，而又在辉铋矿中成滴状出现；自然铋被黄铜矿包裹。按矿物的共生组合、矿石性质及结构构造以及各种岩脉的穿插关系等因素，可分为3个成矿阶段：（1）石英-锡石-黑钨矿阶段，为该区的最主要的成矿阶段，云英岩化强烈，主要矿物有黄玉、萤石、白云母、黑云母、正长石、石英、锡石、黑钨矿、辉钼矿等；（2）石英-硫化物阶段，以石英大脉和大量硫化物为标志，钨锡矿化减弱；（3）碳酸盐阶段，几乎没有金属矿物出现。矿区内围岩蚀变有云英岩化、硅化、绿泥石化、钾长石化及弱的绢云母化，其中以云英岩化对成矿最为重要。

2.2 九龙脑内带石英脉型钨矿

九龙脑钨矿东距洪水寨钨矿区3km，矿区面积4.2km2，地处过埠复背斜南端、小龙坑复向斜西翼、九龙脑岩体的东南缘。矿区出露地层主要为震旦系上统老虎塘组变质石英砂岩、板岩，侵入岩包括斑状中粒黑云母花岗岩和斑状细粒黑云母花岗岩。

产有两种矿化类型：（1）黑钨矿-石英脉型。石英脉以50°～70°走向成群成带平行分布于岩体之中，单个石英脉长100～200m，宽0.1～0.2m，最大延深200m，一般为100m左右，工业矿化深度则只有60m。矿石矿物主要为黑钨矿，其次有锡石、辉钼矿、黄铜矿等。（2）云英岩化石英细脉带型。共有脉带22条，走向70°左右，倾向北西，倾角50°～75°，平行分布。其中1号带为主要工业矿体，长820m，最大宽度118m，平均80m；延深30m，沿接触带内带分布。矿带主要由多期次石英细脉、网脉及两侧的云英岩构成，石英细脉宽1～2cm，密度每米1～10条。主要金属矿物为黑钨矿，矿石WO3平均含量为0.42％，伴生有锡、铋、铍、钼、铜和铅锌等矿化。西段的隐伏矿体实为1号云英岩带向西的伸展部分，埋深在地下100～300m的变质岩之下，控制长度700m，最大宽度60m，特征与1号云英岩带相似。矿石多为浸染状构造，另有晶洞状或梳状构造、角砾状构造和条带状构造，黑钨矿多呈中细粒嵌布且以细粒为主。矿石结构主要有自形—半自形、他形晶粒结构，交代残余结构。

根据矿物共生组合、生成序次、交代等特征，矿床成岩成矿作用大致分为3期6个成矿阶段，即：①成岩期——主要包括岩浆阶段、成岩及热变质阶段；②成矿期——主要包括钨成矿阶段、硫化物生成阶段及碳酸盐阶段；③表生期——矿床生成后，表露矿体在大气、生物等作用下，进入风化、氧化作用，生成钨华、褐铁矿、铜蓝、钼华等表生矿物。

2.3 樟东坑外带石英脉型钨矿

樟东坑钨矿直接产于九龙脑花岗岩体南缘外接触带的中上寒武统浅变质岩系之横向断裂带中，矿区面积1.44km2，矿化面积仅0.45km2。区内出露的是单一的中、上寒武统浅变质岩系。主要构造线是呈NE 40°轴向樟东坑复式背斜和NEE向（70°～80°）斜冲断层，破碎带发育，矿床产出严格受断裂控制。含钨石英脉垂直于主褶皱轴线，呈NW向展布于复式背斜两翼的剪切断裂带中。闪长玢岩、长英岩脉和细粒花岗岩脉零星可见。

矿体主要为黑钨矿—石英脉型，共有大小矿脉225条，其中工业矿脉52条，依其产出的空间位置和展布特点划分为北组、中组和南组3个脉组。矿脉走向NW，倾向NE，倾角70°～85°，矿脉间距2～7m，平均4.4m，平均厚度（脉幅）0.19m。矿脉形态变化复杂，沿走向尖灭重（侧）现，分枝复合、膨大缩小频繁，竖向呈侧幕状排列。矿脉既不是标准的单脉大脉型，也不是典型的细脉带，而是介于两者之间的过渡型—稀疏侧幕式脉组型，在钨矿山中比较特殊。在3组矿脉中，中组为主干脉组，工业矿脉最多，延深最大。

3 辉钼矿Re-Os同位素定年

3.1 样品与分析方法

辉钼矿样品分别采自3个正在生产矿山的露天采坑或采矿巷道中。HSZ01～HSZ07样品采于洪水寨矿区Ⅰ号矿带2号云英岩型钨矿体露天采坑，辉钼矿呈团块浸染状；JLN01～JLN03、JLN07样品采自九龙脑矿区825m中段平巷内带石英脉型钨矿脉，辉钼矿呈团块状，片径较大；ZDK01、ZDK02、ZDK04～ZDK07采自樟东坑矿区370m中段平巷外带石英脉型钨矿脉，辉钼矿呈团块浸染状。

将野外采集到的矿石样品首先粉碎过筛，再从0.147mm以上的样品中用重力分离、电磁分离等方法和在实体显微镜下挑选获得辉钼矿，辉钼矿质纯，无氧化、无污染，纯度在98％以上，为避免大颗粒辉钼矿中由于Re和Os的失耦而引起的测年误差［11-12］，测试前将辉钼矿样品研磨到0.05～0.1mm。样品分析和测试在国家地质实验测试中心Re-Os同位素实验室进行，分析仪器是PQ Excell ICP-MS，Re-Os同位素分析的原理和详细分析方法参见文献［13-15］。

3.2 分析结果

表1列出了3个矿床的辉钼矿Re、Os同位素测试结果。

表1 九龙脑矿田东南部钨矿床辉钼矿Re-Os同位素测试结果

洪水寨云英岩型钨矿床辉钼矿的Re含量变化范围为47.33～302.9×10-9，获得的7个模式年龄比较一致，介于（154.4±2.5）～（157.9±2.3）Ma，加权平均年龄为（156.3±1.3）Ma（MSWD=1.5），见图2（a）。将7个模式年龄进行等时线年龄计算，获得一条相关性较好的187Re-187Os等时线，计算得到辉钼矿Re-Os等时线年龄为（157.0±3.3）Ma（MSWD=2.5），与加权平均年龄一致，可代表辉钼矿的形成年龄。

九龙脑内带石英脉型钨矿床辉钼矿的Re含量变化范围为216.2～493.5×10-9，获得4件辉钼矿样品Re-Os模式年龄介于（149.9±2.3）～（152.7±2.2）Ma之间，加权平均年龄为（151.5±1.1）Ma（MSWD=1.12），见图2（b）。将4个模式年龄进行等时线年龄计算，计算得到辉钼矿Re-Os等时线年龄为（150±11）（MSWD=2.0）。由于辉钼矿187Re的含量变化范围较小（135.9～310.1×10-9），在等时线图上4个样品点分布相对较集中，其等时线年龄的误差较大，而其模式年龄分布集中，所以加权平均年龄更能代表该矿床的成矿年龄。

图2 九龙脑矿田东南部钨矿床辉钼矿的Re-Os等时线年龄和加权平均年龄图

樟东坑外带石英脉型钨矿床含有一定量的Os背景值，可能系样品中混有黄铁矿等硫化物或其他未知因素影响，模式年龄为扣除普Os后重新计算所得，7件样品模式年龄介于（148.5±9.0）～（154.0±7.2）Ma，加权平均年龄为（151.3±1.7）Ma（MSWD=0.35），见图2（c）。采用187Re/188Os-187Os/188Os同位素比值进行等时线年龄计算，得到等时线年龄为（153.6±7.8）Ma（MSWD=1.04）。

4 结果讨论

4.1 成矿时代

赣南崇（义）—（大）余—（上）犹矿集区内九龙脑矿田东南部与九龙脑岩体有关的3个钨（锡）矿床的成矿年龄分别为：洪水寨云英岩型钨矿床（156.3±1.3）Ma、九龙脑内带石英脉型钨矿床（151.5±1.1）Ma、樟东坑外带石英脉型钨矿床（151.3±1.7）Ma，均为晚侏罗世。近年来，随着高精度测年技术的迅猛发展和广泛应用，在我国华南地区积累了一大批年代学数据，据此，华仁民等［3］和毛景文等［4-6］分别概括总结了其大规模成矿作用时限。毛景文等［4］认为华南金属矿床成矿作用主要集中在170～150Ma，140～126Ma和110～80Ma；而华仁民等［3］提出华南地区中生代发生了3次大规模成矿作用，分别是燕山早期（180～170Ma），燕山中期（170～139Ma）和燕山晚期（125～98Ma）。毛景文等［6］基于近几年的高精度成岩成矿测年资料，总结提出华南地区中生代主要金属矿床出现于3个阶段：晚三叠世（230～210Ma）、中晚侏罗世（170～150Ma）和早中白垩世（134～80Ma）。本次测年结果显示，九龙脑矿田东南部钨矿成矿年龄集中在150～160Ma之间，属于华南中生代第二次大规模成矿作用的产物。

4.2 成岩成矿时差讨论

九龙脑岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄为（155.8±1.2）Ma［10］。九龙脑矿田东南部与九龙脑岩体有关的3个钨（锡）矿床的成矿年龄分别为：洪水寨（156.3±1.3）Ma、九龙脑（151.5±1.1）Ma、樟东坑（151.3±1.7）Ma。总体上，矿田成岩成矿存在最小4Ma的时差。九龙脑岩体成岩年龄与洪水寨钨矿床成矿年龄最接近，明显大于九龙脑和樟东坑的成矿年龄，成岩成矿年龄呈现出由岩体向外变年轻的趋势。考虑到3个矿床与九龙脑岩体的空间关系，即3个矿床按与花岗岩的接触关系分属于3个不同类型：洪水寨为内接触带矿床、九龙脑为接触带矿床、樟东坑为外接触带矿床；按成因类型3个矿床分别为：洪水寨为云英岩型矿床、九龙脑为内带石英脉型矿床、樟东坑为外带石英脉型矿床，并且樟东坑的含矿石英脉脉幅要大于九龙脑的含矿石英脉。所以，可以推断3个矿床为同一成岩成矿体系作用的结果，反映了成矿流体以九龙脑岩体为中心向外逃逸成矿的趋势。

研究表明，崇（义）—（大）余—（上）犹矿集区在燕山中期进入全面的板内拉张环境，地幔物质上涌产生的玄武质岩浆底侵引发了地壳熔融［8］，导致了区内九龙脑A型花岗岩［10］和天门山与红桃岭A型花岗岩［16］的形成，岩浆活动的发育触发了深部成矿流体，两者共同上升到上部地壳，成矿流体在不同的环境形成不同类型钨矿床，并呈现脉动式成矿的特点。在九龙脑岩体内部，成矿流体造成九龙脑中粒黑云母花岗岩发生云英岩化，成矿物质沉淀产生洪水寨云英岩型钨锡矿床；在岩体边缘，九龙脑钨矿不仅发育有云英岩化石英细脉带型，同时发育黑钨矿石英大脉型钨矿，表明成矿流体在岩体边缘引起岩体云英岩化的同时沿断裂（带）沉淀成矿；在岩体外接触带，成矿流体成矿主要受地层中先期的断裂、破碎带、褶皱等构造控制，形成樟东坑外带石英脉型钨矿床。

5 结语

（1）利用高精度的辉钼矿Re-Os同位素测年技术，分别获得九龙脑矿田东南部与九龙脑花岗岩岩体密切相关的洪水寨云英岩型钨矿、九龙脑内带石英脉型钨矿和樟东坑外带石英脉型钨矿等3个不同类型钨矿床的辉钼矿Re-Os模式年龄加权平均值为（156.3±1.3）Ma（MSWD=1.5）、（151.5±1.1）Ma（MSWD=1.12）和（151.3±1.7）Ma（MSWD=0.35），厘定了它们的成矿年龄均为晚侏罗世，为华南中生代第二次大规模成矿作用的产物。

（2）九龙脑矿田东南部不同类型钨矿床的成矿年龄和与之有密切成因关系的九龙脑花岗岩体成岩年龄存在至少4Ma的时差，且成矿年龄由岩体内部向外有逐渐变小的趋势，反映了3个矿床为同一岩浆-流体体系作用的产物，成矿流体以九龙脑岩体为中心向外逃逸，并呈现脉动式成矿的特点。

［1］陈毓川，裴荣富，张宏良，等.南岭地区与中生代花岗岩类有关的有色及稀有金属矿床地质［M］.北京：地质出版社，1989，1-506.

［2］裴荣富，王永磊，李 莉，等.华南大花岗岩省及其与钨锡多金属区域成矿系列［J］.中国钨业，2008，23（1）：10-13.

［3］华仁民，陈培荣，张文兰，等.论华南地区中生代3次大规模成矿作用［J］.矿床地质，2005，24（2）：99-107.

［4］毛景文，谢桂青，李晓峰，等.华南地区中生代大规模成矿作用与岩石圈多阶段伸展［J］.地学前缘，2004，11（1）：45-55.

［5］毛景文，谢桂青，郭春丽，等.南岭地区大规模钨锡多金属成矿作用：成矿时限及地球动力学背景［J］.岩石学报，2007，23（10）：2329-2338.

［6］毛景文，谢桂青，郭春丽，等.华南地区中生代主要金属矿床时空分布规律和成矿环境［J］.高校地质学报，2008，14（4）：510-526.

［7］华仁民，李光来，张文兰，等.华南钨和锡大规模成矿作用的差异及其原因初探［J］.矿床地质，2010，29（1）：9-23.

［8］华仁民.南岭中生代陆壳重熔型花岗岩类成岩-成矿的时间差及其地质意义［J］.地质论评，2005，51（6）：633-639.

［9］丰成友，丰耀东，许建祥，等.赣南张天堂地区岩体型钨矿晚侏罗世成岩成矿的同位素年代学证据［J］.中国地质，2007，34（4）：642-650.

［10］丰成友，黄 凡，曾载淋，等.赣南九龙脑岩体及洪水寨云英岩型钨矿年代学［J］.吉林大学学报：地球科学版，2011，41（1）：111-121.

［11］Stein H J，Seherst N A，Hannah J，et al.Subgrainseale deeoupling of Re and187Os and assessment of laserablation ICP-MS spot dating in molybdenite［J］.Geoehimica et Cosmoehimica Acta，2003，67：3673-3686.

［12］Selby D，Creaster R A.Maeroseale NTIMS and mieroseale LAMC-ICP-MS Re-Os isotopic analysis of molybdenite：Testing spatial rest rictions for reliable Re-Os age determinations，and implications for the decoupling of Re and Os within molybdenite［J］.Geoehimica et Cosmoehimica Acta，2004，68：3897-3908.

［13］Du A D，Wu S Q，Sun D Z，et al.Preparation and Certification of Re-Os Dating ReferenceMaterials：Molybdenite HLP and JDC［J］.Geostandard and Geoanalytical Research，2004，28（1）：41-52.

［14］杜安道，何红蓼，殷宁万.辉钼矿的铼-锇同位素地质年龄测定方法研究［J］.地质学报，1994，68（4）：339-347.

［15］杜安道，赵敦敏，王淑贤.Carius管溶样和负离子热表面电离质谱准确测定辉钼矿铼-锇同位素地质年龄［J］.岩矿测试，2001，20（4）：247-252.

［16］丰成友，许建祥，曾载淋，等.赣南天门山-红桃岭钨锡矿田成岩成矿时代精细测定及其地质意义［J］.地质学报，2007，81（7）：952-963.