福建紫金山矿田晚中生代英安玢岩形成时代及其成矿意义

胡春杰，黄文婷，包志伟，梁华英，王春龙

(1.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州510640;2.中国科学院 研究生院，北京100049)

福建紫金山矿田晚中生代英安玢岩形成时代及其成矿意义

胡春杰1，2，黄文婷1，2，包志伟1，梁华英1，王春龙1，2

(1.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州510640;2.中国科学院 研究生院，北京100049)

福建紫金山Cu-Mo-Au-Ag多金属矿田是一个完整的斑岩-浅成低温热液矿床成矿体系。英安玢岩主要分布在紫金山Au-Cu矿床内火山机构及其附近，与高品位Au-Cu矿体空间上联系密切，是矿田内火山-侵入岩浆过程的一个重要环节。采自矿区的两个英安玢岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为(105.0±0.7)Ma(MSWD=0.83)和(105.0±2.2)Ma(MSWD=1.70)，其形成时代与区内Mo-Cu矿化的萝卜岭和四方岩体形成时代相近。三个岩体形成时代及地球化学特征的相似性表明它们应为同源岩浆演化的产物，它们均具有较高的锆石Ce4+/Ce3+值，即岩浆体系具有较高的氧逸度，与区内斑岩成矿体系巨量金属堆积的地质事实相一致。英安玢岩的精确定年表明，紫金山Cu-Au矿与萝卜岭Mo-Cu矿及四方岩体有关的Mo矿床为同一斑岩成矿体系的产物。

年代学;英安玢岩;锆石Ce4+/Ce3+;氧逸度;紫金山矿田

0 引 言

紫金山Cu-Mo-Au-Ag多金属矿田位于福建省上杭县境内。区内紫金山高硫型铜金矿床、萝卜岭斑岩型钼铜矿床、悦洋低硫型银多金属矿床及五子骑龙铜矿、龙江亭铜矿等共同构成了紫金山斑岩-浅成低温热液成矿系统，是国内外罕见的矿化类型齐全的斑岩-浅成低温热液成矿系统(So et al.，1998;高天钧，1999;张德全等，2001，2002;黄仁生，2008;Sillitoe，2010;邱小平等，2010;陈世忠等，2010)。

紫金山地区火山-侵入岩浆活动经历了爆发-喷溢-隐爆-浅成-深成侵入体形成等几个不同的阶段，构成了一个比较完整的火山-侵入岩浆活动旋回。紫金山矿田内发育有早白垩世中酸性火山岩、英安玢岩、浅成相花岗闪长斑岩和中深成相花岗闪长岩，构成中酸性火山-侵入岩系列。现存的火山机构由复式斑岩筒(上部为英安玢岩、下部为花岗闪长斑岩)、隐爆角砾岩环和外侧的热液角砾岩脉组成，蚀变、矿化，特别是富矿体主要分布在英安玢岩内部及附近。尽管英安玢岩与矿田内的铜金矿化空间关系密切，但由于缺少精确的同位素定年资料，其与成矿作用的关系一直存在争议(石礼炎和李子林，1989;张万良，2001;张德全等，2002;毛建仁等，2002a，2006;林全胜，2006;赵希林等，2007，2008)。因而对矿田内英安玢岩精确的同位素定年成为制约矿床成因研究的重要因素之一。

本文对英安玢岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb精确定年，并进行了岩浆氧逸度条件研究，该成果为区内中生代岩浆岩时空演化、成矿序列研究以及深入探讨中生代东南沿海区域火山-侵入岩浆作用和金属成矿作用提供了新的依据。

1 地质背景

紫金山矿田位于华南褶皱带闽西南海西-印支坳陷带的西南部，北西向上杭早白垩世陆相火山-沉积盆地的东北缘，北东向宣和复式背斜与北西向上杭-云霄深大断裂的交汇部位。矿田内出露地层主要为下震旦统楼子坝群、上泥盆统天瓦岽组和桃子坑组、下石炭统林地组、下白垩统石帽山群及第四系(图1)。区内主要构造包括宣和复式背斜和广泛发育的以NE向、NW向为主的断裂系统。NW向断裂是紫金山地区早白垩世火山-侵入岩浆活动及Cu、Au矿化的最重要的控岩和控矿构造(王少怀等，2009;黄仁生，2008;王少怀，2011)。

图1 紫金山矿田地质简图Fig.1 Sketch geological map of the Zijinshan ore field

矿田内中生代岩浆活动强烈，发育多期次的中酸性岩浆活动，从早到晚依次为:紫金山复式岩体(包括迳美似斑状碎裂中粗粒花岗岩、五龙寺中细粒花岗岩和金龙桥细粒白云母花岗岩三个岩体)、才溪二长花岗岩、四方花岗闪长岩及萝卜岭花岗闪长斑岩。白垩系石帽山群火山岩系不整合覆盖于紫金山花岗岩之上，萝卜岭岩体侵入才溪二长花岗岩体。以上火山-侵入岩浆岩的同位素年龄数据见表1。

矿田火山机构中心发育隐爆角砾岩、英安玢岩和石英斑岩，前二者在空间上与浅成低温热液型铜金矿床关系密切，英安玢岩的形成年代仅有一个全岩Rb-Sr等时线年龄数据，但由于岩石经历了强烈的蚀变作用，可靠性较低(陈好寿，1996)。

2 英安玢岩地质特征

次火山相英安玢岩分布于紫金山矿田火山机构及其邻近大笈岗、二庙沟地区，呈 NW或 NE向脉状侵入火山机构周围的燕山早期花岗岩中。在火山机构中心分布最为集中，充填于火山管道中的英安玢岩体呈上大下小的漏斗状，地表直径200～400 m，向北西和北东凸出，出露总面积为1.5 km2，和深部浅成斑岩构成复式斑岩筒，在玢岩附近发育有约0.5 km2的隐爆角砾岩，其密集程度随着远离火山口而变小，侵入于紫金山复式岩体(图1)。英安玢岩与铜矿化在空间上密切相关。自英安玢岩向外蚀变分带依次为:低温硅化带→石英-地开石-明矾石带→石英-地开石-绢云母带→石英-绢云母带。

英安玢岩呈灰白色，斑状结构，斑晶含量10%～40%，粒径为1～5 cm，基质为微晶质或隐晶质。英安玢岩蚀变十分强烈，原岩的矿物成分、化学成分、结构、构造均发生了重大变化，除石英外，其他造岩矿物几乎全部为蚀变矿物所代替，推测斑晶主要为斜长石，次为钾长石和黑云母(图2)，黑云母仅保留假象，长石普遍高岭土化或绢云母化;基质成分因蚀变强烈无法鉴别，可见细小的石英;主要蚀变类型为石英绢云母化、石英明矾石化、硅化、绿泥石绿帘石化;副矿物组合为磁铁矿-锆石-金红石(黄仁生，2008);金属矿物除了黄铁矿，还可见蓝辉铜矿，常见细脉浸染状黄铁矿、石英黄铁矿细脉(图2d);英安玢岩中常见有早期形成的细粒花岗岩捕掳体。

表1 紫金山矿田不同岩体和矿体的同位素年龄Table 1 The ages of the igneous rocks and ore deposit in the Zijinshan ore field

图2 英安玢岩显微照片Fig.2 Micrographs of the dacite porphyry

3 分析方法及结果

对采自紫金山矿田的两个英安玢岩样品进行常规破碎、磁选及电磁选后手工挑纯锆石，制成环氧树脂样品靶并抛磨到锆石核心充分暴露。样品采样位置:E116°24′55.1″，N25°10′54.5″(ZJO-03 样品);E116°24′55.6 ″，N25°10′54.0″(ZJO-06 样品)。经光学显微镜和阴极发光(CL)图像研究，挑选没有裂纹及包裹体不发育的锆石晶体进行LA-ICP-MS定年。锆石CL图像及LA-ICP-MS U-Pb分析在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。详细的的分析流程见Harris et al.(2004)。通过测定标准锆石Temora以及玻璃标样NIST610的207Pb/206Pb、206Pb/238U、208Pb/232Th 比值变化确定校正参数，用校正参数对每个测试点同时进行仪器质量偏差、元素以及同位素分馏校正。在测定208Pb/232Th条件下，据测定的及计算的208Pb/206Pb值差异对普通铅进行校正。

为了减少继承铅、铅丢失对年龄的影响，在207Pb/235U-206Pb/238U图中谐和度低于80%的年龄数据以及观测误差值/预期误差值大于2的分析数据点将被排除掉。考虑到该岩体形成时代为晚中生代，年龄比较新，故在数据处理时保留了谐和度低于90%而高于80%的锆石点数据。为了获得较精确的年龄值，我们分析了较多锆石颗粒，用累积概率统计分析锆石年龄。正态分布数据在累积概率统计图上是一条斜率为正值的直线，分布在直线延伸方向上方较大年龄被解释为继承锆石年龄，而分布在直线延伸方向下方较小年龄被解释为铅丢失锆石年龄;在累积概率统计图上呈线性分布的年龄代表锆石主群年龄，主群岩浆锆石年龄代表岩体锆石结晶年龄(梁华英等，2009)。

本次所选两个英安玢岩测年样品锆石均为无色透明，以自形柱状为主，CL图像显示大部分锆石具有韵律生长震荡环带，显示了岩浆锆石的特征(图3);两个样品均具有较高的Th、U含量，ZJO-06含量变化范围分别为 148～412 μg/g和 412～1469 μg/g，Th/U 比值为0.31～0.45;ZJO-03样品含量变化范围分别为163～2150 μg/g和 463～1841 μg/g，Th/U 比值为0.30～0.71，二者均为岩浆成因锆石(表2)。

图3 紫金山矿田次火山相英安玢岩样品ZJO-06(a)和ZJO-03(b)锆石CL图Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from the dacite porphyry samples ZJO-06(a)and ZJO-03(b)

英安玢岩两个样品锆石U-Pb年龄谐和图见图4。ZJO-06 样品年龄为(105.0 ±0.7)Ma，MSWD=0.83;ZJO-03 样品年龄为(105.0 ±2.2)Ma，MSWD=1.70。

通过测定锆石以及全岩稀土元素含量，用Ballard et al.(2002)的方法计算锆石的Ce4+/Ce3+值。为了排除锆石中磷灰石包体及其它地质事件对锆石Ce4+/Ce3+值影响，只计算表2中没有删除的具有效锆石年龄的Ce4+/Ce3+值。计算结果表明，ZJO-06样品的锆石 Ce4+/Ce3+值为1032.21～56.46，平均值为411.94;ZJO-03样品的锆石 Ce4+/Ce3+值为840.37～18.49，平均值为468.58(表2，图5)。

4 讨 论

4.1 年代学

英安玢岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明，其形成时代应为105 Ma，与相邻的四方岩体((104.8 ±1.7)Ma，MSWD=0.93)和萝卜岭岩体((103±0.2)Ma，黄文婷待发表数据)的形成时代相近。而陈好寿(1996)用全岩Rb-Sr等时线法获得的年龄(73±6)Ma，是由于岩石遭受强烈的蚀变作用、同位素封闭体系遭到破坏，导致所给的年龄值显著偏低。英安玢岩成岩年龄与紫金Cu-Au矿床成矿年龄相近(辉钼矿 Re-Os模式年龄为103～97 Ma，李晶个人通讯)。

4.2 Ce4+/Ce3+值对比研究

才溪岩体的锆石Ce4+/Ce3+在18～417之间，平均值为182;英安玢岩的两个样品锆石Ce4+/Ce3+分别为56～1032和162～840，平均值分别 412和490;四方岩体的锆石Ce4+/Ce3+在90～1647之间，平均值为882;萝卜岭岩体两个样品的锆石Ce4+/Ce3+为179～6184，平均值为1286。Ballard et al.(2002)认为锆石Ce4+/Ce3+值大于300有利于斑岩铜矿的形成，Liang et al.(2006)的研究发现不同地区成矿岩体锆石Ce4+/Ce3+变化范围可能略有不同。通过图5可以看出，才溪岩体形成时代明显早于其他三个岩体且氧逸度最低，与才溪岩体为区内非含矿岩体的地质事实相符;而形成时代相近的英安玢岩、四方岩体和萝卜岭岩体的锆石Ce4+/Ce3+平均值均大于400，较高的岩浆氧逸度条件与它们强烈的Cu、Au、Mo成矿作用相一致。

图4 英安玢岩样品ZJO-06和ZJO-03锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图Fig.4 Concordia plots showing the zircon U-Pb results of the two dacite porphyry samples(ZJO-06 and ZJO-03)

图5 紫金山矿田四个花岗岩体的锆石Ce4+/Ce3+与年龄关系图Fig.5 Zircon Ce4+/Ce3+ratios of the four intrusives in the Zijinshan ore field

4.3 岩石化学

紫金山矿田内三个主要的成矿岩体:英安玢岩、四方和萝卜岭岩体具有相近的形成时代，其主、微量元素、同位素地球化学特征相似(相关数据另文发表)。Nb-Ta、Zr-Hf具相似地球化学特征，且不容易受后期蚀变影响而发生分异，因此，我们选择Nb-Ta，Zr-Hf作图(包志伟，2007;赵振华，2007)，分析不同岩体的关系，从图可见(图6)，三个岩体两个元素对具很好的正相关关系，表明它们属同源岩浆演化的产物。对英安玢岩的精确同位素定年进一步表明，矿田内不同类型的Cu、Mo、Au矿化不仅具有密切的空间联系而且成因上密切联系，它们在时间、空间上连续演化，为同源含矿中酸性岩浆在同一成矿背景下不同演化阶段的产物。

图6 紫金山三个岩体的Nb-Ta和Zr-Hf组成Fig.6 The Nb vs Ta and Zr vs Hf diagrams of the three intrusives in the Zijinshan orefield

矿田内与成矿有关的英安玢岩-花岗斑岩的形成及华南广泛分布的白垩纪花岗岩类可能与中国东部岩石圈减薄有关(Wang et al.，2006;Mao et al.，2006;Sun et al.，2007;Li and Li，2007;沈晓明等，2008;张旗等，2011)。成矿岩体源岩可能包含大量的新生地幔物质(毛建仁等，2002b;赵希林和毛建仁，2007)，因而具有较高的氧逸度，有利于Cu、Mo、Au等成矿元素的富集成矿。

5 结 论

(1)LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明，紫金山矿田英安玢岩的形成时代为105 Ma，形成时代与矿田内四方岩体、萝卜岭岩体两个含矿岩体相近，可能是同源岩浆演化的产物。

(2)英岩玢岩与其它两个含矿岩体具有较高的氧逸度，这种高氧化的同源岩浆演化体系是区内斑岩成矿系统大规模成矿的重要条件。

致谢:野外工作得到紫金矿业集团公司的大力支持，中国科学院广州地球化学研究所张玉泉研究员协助进行了锆石分选，北京大学地质系钟军同学在此文撰写过程中给予了大力支持，中国科学院广州地球化学研究所赵振华研究员和另一位评审专家对本文提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢!

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of the Dacite Porphyry from Zijinshan Cu-Au Deposit and its Metallogenetic Implications

HU Chunjie1，2，HUANG Wenting1，2，BAO Zhiwei1，LIANG Huaying1and WANG Chunlong1，2
(1.CAS Key Laboratory for Mineralogy and Metallogeney，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510640，Guangdong，China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China)

The dacite porphyry occurs in the volcanic caldera of Zijinshan ore field and closely associates with the Cu-Au mineralization.The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of two dacite porphyry samples yields weighted mean ages of(105.0 ±0.7)Ma and(105.0 ±2.2)Ma，respectively.These results suggest that the dacite porphyry was formed proximately contemporarily with the other two Mo and Cu mineralized granite porphyries，i.e.，the Sifang and Luoboling granite porphyries.The dacite and granite intrusives are characterized by high Ce4+/Ce3+ratios，which indicates that the magmatic system was of oxidative and therefore consistent with the huge Cu-Mo-Au oreforming potential of the dacite and granite porphyries.Moreover，the similarities of age，geochemical characteristics and mineralization demonstrate that the Cu-Mo-Au mineralization in the Zijinshan ore field is most likely a unified porphyry ore-forming system.

dacite porphyry;chronology;zircon Ce4+/Ce3+;oxygen fugacity;Zijinshan

P597

A

1001-1552(2012)02-0284-009

2011-10-11;改回日期:2011-12-06

项目资助:国土资源部深部矿产资源立体探测技术及实验研究(SinoProbe-03-01)、中国科学院重大项目(KZCX1-YW-15-3)及国家自然科学基金项目(41172080，41121002)资助。

胡春杰(1986-)，女，硕士研究生，矿床学专业。Email:565026832@qq.com 通信作者:包志伟，Email:baozw@gig.ac.cn