粤北大宝山钼钨多金属矿床年代学研究及其意义

2012-11-09杜国民梅玉萍罗俊华

华南地质 2012年3期

杜国民，梅玉萍*，蔡红，罗俊华

（中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205）

大宝山钼钨多金属矿床位于南岭成矿带中段，是我国著名的大型矿床之一。前人①[1-13]对矿床的成矿地质背景、矿床特征、成岩成矿时代和矿床成因等作了不同程度的研究。其中关于大宝山的成岩成矿时代及矿床成因问题，长期以来争论不休。概括起来有以下两种观点:一种观点根据矿区花岗闪长斑岩年龄大致分布在155～97 Ma之间和次英安斑岩的年龄为196?～168 Ma，认为该矿床是与燕山期岩浆活动有关的中-高温热液交代矿床或斑岩矿床；另一种观点根据该矿床产出的地质环境、矿体产状、原生矿石结构构造、矿床金属分带的特征以及蚀变英安岩的锆石U-Pb年龄为441 Ma证据，认为大宝山矿床为泥盆纪海相火山岩热液沉积成因。由于前人早期在年龄测定方法和使用仪器以及样品的代表性等方面都存在一定的问题，致使对同一测定对象采用相同或不同的方法所获得的年龄差异性很大，这些因素直接制约了对该矿床的成因的深入的研究。近期王磊等[14-15]对采自大宝山矿区和船肚钻孔中花岗闪长斑岩体中锆石、以及钨钼矿体矿石中的辉钼矿，分别用LA-ICP-MS和Re-Os等时线法进行了精确测定，获得大宝山花岗闪长斑岩体176±2 Ma，船肚钻孔中花岗闪长斑岩体年龄为175±2 Ma，矿体的Re-Os年龄为165 Ma。据此表明，大宝山钨钼多金属矿床的成岩成矿发生在燕山早期。本文拟在前人研究工作的基础上，重点对大宝山矿床中的金属硫化物和与硫化物共生的脉石矿物石英，用Rb-Sr等时线定年方法进行了较系统研究，所获得成果为进一步精确厘定大宝山钨钼多金属矿床的成矿时代及成矿期次的划分以及进一步深入研究矿床成因提供可靠的年代学证据。

1 矿区地质概况

大宝山多金属矿床位于南岭成矿带中段，大地构造位置处于南岭东西构造带南侧，NNE向断裂与近E-W向大东山-贵东构造岩浆带的复合部位（图1）。据王磊等[14]资料，区内构造以断裂为主，主要有近E-W向船肚-大东山断裂（F1），NE-SN向九曲岭断裂（F2a、F2b）和徐屋断裂（F3）及 NNW 向的大宝山断裂（F4）和丘坝断裂（F5）。

图1 大宝山多金属矿区地质略图[14]Fig.1 Sketch geological map of Dabao mountain polymetallic ore deposit

%矿区内出露的地层主要有寒武系浅变质砂页岩及板岩，中下泥盆统桂头群砂砾岩及砂页岩，中泥盆统东岗组灰岩，上泥盆统天子岭组灰岩和下侏罗统兰塘群砂页岩。矿区出露的岩浆岩主要为次英安斑岩和花岗闪长斑岩。前者岩体沿NNW向的弧形构造带的断裂面及NE向断裂构造带侵入呈墙状，全4 km。由北向南由九曲岭、大宝山和徐屋三个岩体组成。中部大宝山岩体呈NNW向展布，南北两端的徐屋和九曲岭岩体呈NE向展布。花岗闪长斑岩体沿E-W向断裂侵入，其中大宝山花岗闪长斑岩侵入于次英安斑岩及侏罗系地层中，与成矿有关的岩体为大宝山次英安斑岩、大宝山花岗闪长斑岩和船肚花岗闪长斑岩。据前人研究表明①[2,10]，矿区两期岩浆的侵入伴随发生了两次成矿作用，与次英安斑岩有成因联系的黄铜矿、黄铁矿体、铅锌矿体及菱铁矿体分别分布在大宝山次英安斑岩墙东侧中泥盆统东岗岭组中，矿体呈层状、似层状和脉状分布。与花岗闪长斑岩有关的斑岩型、矽卡岩型钼钨矿体分布在大宝山和船肚花岗闪长斑岩体的内外接触带（如图1）。矿床围岩蚀变强烈，其主要蚀变类型为角岩化和矽卡岩化、长石化和黑云母化绢云母化等。

2 成矿作用年代学研究

2.1 样品地质特征及采集

铜铅锌矿床位于大宝山钼钨多金属矿床的南段，矿体产于次英安斑岩墙下盘与侏罗系接触带的断裂破碎带中，矿床由东西矿带组成。西矿带产于次英安斑岩底部，呈脉状产出，规模较小。东矿带产于中泥盆统东岗岭下亚组变质凝灰岩中，由大小不等的33个矿体组成，其中I号矿体规模最大。矿床的主要金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿和闪锌矿等，非金属矿物有石英、绢云母、钾长石、黑云母、透闪石、石榴石等；原生矿石的结构构造主要有胶状、半自形粒状、他形粒状、熔蚀交代结构和致密块状、条带状、层纹状、细脉浸染状构造。

大宝山斑岩型钨钼矿床主要产于船肚花岗闪长斑岩体南缘与天子岭灰岩接触交代的石榴石矽卡岩带中，多呈透镜体产出。其产状与斑岩体基本一致，在平面上可划分为南、东、北三个矿带。目前已发现9个工业矿体，其中以①、②、③号矿体为主矿体。东矿带①号矿体为本区已知规模最大的矿带，赋存于花岗闪长斑岩体的东侧；北矿带②号矿体赋存于花岗闪长斑岩体以北的接触带上，在平面上呈一弧形分布；南矿带③号矿体赋存于花岗闪长斑岩南部接触带上，呈NWW至近E-W向分布。矿石矿物组合比较简单，主要金属矿物有辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿，黑钨矿次之，非金属矿物主要有石英、绢云母、伊利石等；矿石的结构主要有他形晶粒结构、熔蚀交代结构、网格状结构，矿石构造主要以网脉状和浸染状为主。

图2 大宝山矿区不同类型矿石采样点照片Fig.2 Sampling photos of different types of ore in Dabao mountain deposit

大宝山矿床铜铁锌矿石采自南采场760台阶47线层纹状黄铁矿石，其野外采样点照片如图2a；黄铁矿-石英脉矿石采自南采场47线，其野外采样点照片如图2b；大宝山斑岩型钼钨矿床的辉钼矿石英脉采自大宝山矿区830台阶53线，其野外采样点照片如图2c。

2.2 分析方法及实验流程

石英矿物和黄铁矿Rb-Sr等时线年龄测定方法分别采用李华芹等[16]和杜国民等[17]所报导的方法，Rb-Sr含量及同位素比值采用同位素稀释法测定和计算比值。Rb-Sr同位素分析在中国地质调查局武汉地质调查中心同位素实验室的TRITON II上完成。用国际标准物质NBS987监控仪器工作状态，用NBS607和Rb-Sr年龄国家一级标准物质（GBW04411）监控分析流程，全部操作均在净化实验室内完成，与样品同时测定的Rb-Sr全流程空白为0.3ng，当样品中Rb、Sr含量低于10-6量级水平，均做了空白校正。

2.3 测定结果

大宝山层纹状黄铁矿中黄铁矿、黄铁矿石英脉矿石中石英矿物和辉钼矿石英脉中石英矿物Rb-Sr等时线年龄测定结果列于表1和作图3（a,b,c）。

表1 大宝山矿区不同类型矿石中黄铁矿及石英矿物Rb-Sr同位素测定结果Table 1 Rb-Sr isotope measuring results of pyrite and quartz minerals in different types of ore at Dabao mountain deposit

3 讨论

关于大宝山钼钨多金属矿床的成矿时代及期次的划分，不同的研究者的认识存在着分歧。上世纪60年代和90年代一些研究者根据对两类岩体矿石矿物的K-Ar、Rb-Sr年龄间接地推断大宝山钼钨多金属矿床存在两期成岩成矿作用。认为次英安斑岩的侵入以及伴随的铜铅锌矿化作用发生在195～168 Ma，即第一期成岩成矿作用发生在燕山早期；以花岗闪长斑岩侵入所伴随的钨钼矿化作用发生在155～136 Ma，即第二期成岩成矿作用发生在燕山中晚期。另一些研究者根据蚀变英安质火山岩中锆石U-Pb表面年龄为440 Ma，认为矿床为加里东晚期泥盆纪火山喷流沉积成因，其时代与赋矿地层时代一致，即成矿时代应归属为泥盆纪。

近年来，毛景文等[13]和王磊等[15]分别对层状铜矿体和辉钼矿-石英脉矿体以及矽卡岩型矿体矿石中的辉钼矿Re-Os模式年龄的加权平均值为164±1 Ma。本研究对采自大宝山钼钨多金属矿床760台阶47线层纹状黄铁矿石中，黄铁矿、黄铁矿-石英脉矿石中石英和辉钼矿石英脉矿石中的石英矿物，分别用Rb-Sr等时线法进行了精确测定，获得铜铅锌矿化阶段矿石中黄铁矿年龄为168Ma±5 Ma（95%可信度）。穿切黄铁矿体的石英脉年龄为162±4 Ma（95%可信度），而辉钼矿石英脉矿石中石英矿物Rb-Sr等时线年龄为164±3 Ma（95%可信度）。年龄测定结果与野外所观察到矿体之间与多期石英脉穿切矿体之间的关系的地质证据一致（图4）。从830台阶53线采样点的野外照片可以看出，层纹状黄铁矿体被辉钼矿石英脉所穿切，而辉钼矿石英脉又被黄铁矿石英脉所穿切，即大宝山钼钨多金属矿床成矿域在162～168 Ma之间，该成果与前人[13,15]所获得的层状铜锌矿石和脉状辉钼矿-石英脉中的辉钼矿Re-Os模式年龄为（164±1 Ma）的结果完全一致。进一步证明本研究年龄测定结果精确可靠，年代学证据表明大宝山层纹状铜锌矿体与矽卡岩型钼钨矿体是同期不同阶段的产物。

综上所述，根据前人采自大宝山矿区钻孔和地表的次英安斑岩和花岗闪长斑岩体锆石U-Pb年龄（175 Ma）[14]，以及金属硫化物黄铁矿、辉钼矿和共生脉石矿物石英的年龄证据，揭示大宝山矿区次英安斑岩和花岗闪长斑岩均形成于燕山早期。二者是同期不同阶段岩浆侵入活动的产物；鉴于铜铅锌和钼钨矿床在形成时间和空间上与次英安斑岩和花岗闪长斑岩具有明显的耦合关系，据此表明铜铅锌矿床和钨钼矿床均形成于燕山早期（162～168 Ma）；其成矿作用主要与燕山早期岩浆活动有关。