闽中裂谷带梅仙铅锌矿区花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、成因及成矿效应

孙洪涛，王秋玲，雷如雄，陈世忠，陈 刚，吴昌志

1.南京大学地球科学与工程学院，南京 210093 2.江苏省有色金属华东地质勘查局，南京 210007 3.长安大学地球科学与资源学院，西安 710054 4.中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016

闽中裂谷带梅仙铅锌矿区花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、成因及成矿效应

孙洪涛1, 2，王秋玲1,2，雷如雄3，陈世忠4，陈 刚4，吴昌志1

1.南京大学地球科学与工程学院，南京 210093 2.江苏省有色金属华东地质勘查局，南京 210007 3.长安大学地球科学与资源学院，西安 710054 4.中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016

福建梅仙铅锌(银)矿床位于闽中裂谷带，是一大型多金属VMS型块状硫化物矿床。在详细野外地质考察基础上，通过对梅仙铅锌(银)矿区花岗斑岩2个样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究，确定其为燕山期花岗斑岩((148.9±1.4)Ma，(152.0±2.1) Ma)。全岩地球化学分析结果表明：所研究花岗斑岩具有高硅、富钾、中等含量的铝和全碱以及弱过铝质等特征。其稀土元素配分曲线普遍向右缓倾，且重稀土元素分配曲线比较平坦，富集大离子亲石元素和高强场元素，不具明显的Nb、Ta亏损，是产于碰撞后构造背景之下的高钾钙碱性I型花岗岩，其母岩浆形成后发生了角闪石、黑云母和斜长石等矿物高程度的的结晶分异作用。梅仙矿区花岗斑岩在空间上与铅锌硫化物矿体和赋矿层位关系密切，岩浆富含挥发分和大离子亲石元素，分异程度高，表明该燕山中期岩浆活动有利于矿区矽卡岩化成矿作用，并可对早期层控块状硫化物矿体进行强烈的叠加改造。

锆石U-Pb年代学；地球化学；燕山期花岗斑岩；梅仙铅锌矿；成矿效应

0 前言

福建梅仙铅锌(银)矿床位于闽中裂谷带南段，是一大型多金属火山岩容矿的块状硫化物矿床(volcanogenic massive sulfide deposit，VMS型)。该矿床发现于20世纪50年代，并于近年来取得找矿工作的重大进展和突破，陆续在矿区附近发现诸多重要的铅锌(银)产地，使闽中裂谷带成为具有很大找矿前景的铅锌(银)多金属成矿带[1-4]。因此，对于梅仙铅锌(银)矿床的研究不仅具有理论意义，更能带来重要的经济价值。该矿床自发现以来，一直备受地质学界的关注，许多学者对其进行了包括矿床地质、矿物学、赋矿变质岩岩石学、成矿物质来源以及矿床成因等方面的研究和探讨，并取得了可观的研究进展[1-2, 4-11]。前人的研究发现，梅仙铅锌矿床产于元古宇变质双峰式火山岩系内，是与裂谷火山活动有关的块状硫化物矿床，并经后期热液叠加改造[2]。但是由于缺乏高精度同位素年龄和地球化学等数据，目前对于矿区内花岗质岩石的形成时代、成岩作用以及与成矿作用的关系还缺乏有效约束，更没有关于后期热液叠加改造时间和过程的详细研究。

笔者在对梅仙铅锌(银)矿区详细野外地质考察基础上，通过对梅仙铅锌(银)矿区与成矿关系密切的花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩相学、地球化学等多方面研究，试图探讨该矿区花岗质岩石的成岩作用及其与铅锌(银)多金属成矿作用的相关性，同时为阐明研究区的大地构造背景、构造演化提供新的资料。

1 区域及矿区和矿床地质

闽中裂谷带地处欧亚大陆东南缘的华南大陆东部福建省中部，大地构造分区属古华夏构造域，经历了华夏古陆的形成与裂解、扬子与华夏板块的碰撞拼合、太平洋板块与欧亚大陆板块的相互作用(图1)。闽中地区分为3个不同时代的构造单元，即政和-南平晋宁期裂陷槽、尤溪-大田一带晚古生代坳陷区(又称永梅坳陷带)、屏南-德化中生代火山断坳带。区内地层出露较广，以元古宇最为广泛。古元古代麻源群为一套陆源碎屑沉积岩夹少量碳酸盐岩及中-基性火山岩的深变质(角闪岩相)岩系。中-新元古代马面山群为一套高绿片岩相-低角闪岩相的火山-沉积岩系，呈“天窗”出露于大范围分布的侏罗系长林组中，是梅仙式铅锌多金属矿床的重要容矿地层，岩性以变粒岩、片岩为主，夹条带状透辉石石英岩、薄层大理岩等。前人研究表明：马面山群变质火山岩主要形成于大陆裂谷环境拉斑系列为主的双峰式火山岩；大岭组原岩夹有基性、酸性“双峰式”火山岩[4, 12-13]。晚古生代地层零星出露于裂谷带的南部，中、新生界局限于零星散布并呈带状分布。区内燕山期花岗质岩浆侵入活动强烈。

1.江南古陆; 2.闽中裂谷带; 3.永梅坳陷带; 4.断裂; 5.推测断裂。图1 闽中裂谷区及邻区大地构造位置图(据文献[1]修编)Fig. 1 Sketch tectonic map of the central Fujian rift and its adjacent area (modified after reference[1])

梅仙铅锌矿区位于福建省尤溪县城北约13 km处，行政区划属尤溪县梅仙镇管辖。矿区内有丁家山、关兜、谢坑等铅锌矿床，地理坐标为东经118°12′02″-118°17′40″，北纬26°12′12″-26°17′07″，面积约35 km2。矿区出露地层主要为中-新元古代马面山群变质岩和中生代火山-碎屑沉积盖层。梅仙式铅锌银矿床主要赋存于中-新元古代马面山群火山-沉积岩系中，层位控制显著(图2)。矿区褶皱和断裂构造十分发育，断裂构造主要有NE、近EW和近SN向3组，以NE向为主[2]。矿区内燕山期中酸性岩浆侵入活动比较强烈，以呈NE向延伸的岩兜-关兜铅锌硫化物矿化带为边界，在其南东侧和北西侧分别出露，总体呈NE向延伸的带状或串珠状产出。

根据矿体的产状和分布特征，可将矿体分为两类：一类为严格受层位控制的层状矿体，另一类为接触交代型矿体。

层状矿体主要赋存于龙北溪组上段石榴子石绿帘石透辉石岩夹大理岩地层中。该类矿体数量多，规模大，为主要的矿体类型。矿体主要呈似层状，但矿化富集程度较高的矿体则主要呈透镜状、豆荚状(如Ⅲ-1号矿体)、部分小矿体呈囊状或巢状(图3)。该类型矿体均属中到大型规模。进一步按走向和倾向分别考察，则单个主矿体走向延伸规模均明显大于其倾向延伸规模，如Ⅲ-1、Ⅲ-2号矿体，其走向可达大型规模(>800 m)，但倾向只达中型规模(200～500 m)。不同矿床的矿体产状不一，即使是同一矿床，矿体的产状变化也较大。一般矿层多且稳定，矿体规模大、延伸长、矿石品位较高。丁家山矿床的主矿体长450～1 800 m，延深210～420 m，厚度1.29～25.77 m(图3)， Pb、Zn、Ag平均品位分别为0. 96%、4.21%和40.88×10-6，富矿品位Pb+Zn可大于20%，Ag品位变化大，部分可构成工业矿体。

接触交代型矿体规模为仅次于层状矿体的矿化类型，规模相对较小，主要呈似层状集中产出在震旦系龙北溪组上段中， “含矿层”顶、底板明显可见穿层现象，单个矿体也具有明显切层分布的特征(图4a-d)。

主要的矿石矿物有磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、黝铜矿及银矿物等；脉石矿物主要为透辉石、绿帘石、阳起石、绿泥石、石英、长石、方解石、磷灰石、石榴子石等。矿石呈块状、条带状，亦见细脉状、斑点-斑杂状构造、浸染状和团块状构造。主要矿石结构为半自形-他形微细粒结构、交代结构、交代包裹结构、固溶体分离乳浊结构、包含结构等。矿床围岩蚀变普遍，主要为绿帘石化、透辉石化、阳起石化、绿泥石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化等。其中，透辉石化、绿帘石化、硅化和碳酸盐化与成矿关系最密切。

1.第四系; 2.侏罗系火山岩; 3.石英斑岩; 4.花岗斑岩; 5.大岭组; 6.龙北溪组中段; 7.龙北溪组上段; 8.矿段范围; 9.矿体; 10.断层。图2 梅仙矿区地质平面图[2]Fig. 2 Simplified geological map of the Meixian ore deposit[2]

1.上侏罗统长林组；2.龙北溪组上段；3.龙北溪组中段；4.第四纪堆积物；5.矿体及编号；6.勘探线；7.不整合面；8钻孔位置及编号。图3 梅仙铅锌矿丁家山矿段勘探线纵剖面图(据文献[2]修编)Fig. 3 Cross-section map of the Dingjiashan section in the Meixian ore deposit (modified after reference[2])

2 岩体地质和岩相学

研究区内的花岗岩体在西侧侏罗系中呈北东向串珠状产出，规模较大，风化程度低。野外调查可见岩体与围岩接触界面上见有硫化物矿化和蚀变现象。本次研究以研究区西侧丁家山矿段地表出露的侵入于层状矿体的花岗斑岩岩株(图4e)和东侧寨头矿段与矽卡岩有关的花岗斑岩(图4f)为主要研究对象，对其进行较系统的年代学和地质地球化学研究。西侧丁家山矿段地表花岗斑岩岩株受较强的地表风化作用而呈黄褐色(图4e)，而东侧寨头矿段花岗斑岩为坑道所揭露，样品相对新鲜，局部可见闪长质包体(图4f)。

花岗斑岩呈浅灰色，块状构造，斑状结构，斑晶主要为石英(30%)、斜长石(20%)、钾长石(40%)、黑云母(6%)和少量角闪石(3%)，基质主要为钾长石(45%)、石英(35%)和斜长石(15%)，副矿物为榍石、磷石、铁氧化物和少量锆石。

3 分析测试方法

锆石分离在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。首先将样品粉碎后经常规的电磁分选和重力分选；然后在双目镜下仔细挑选透明、无裂隙和无包裹体之锆石粘在双面胶上；再将其用环氧树脂胶住，待环氧树脂充分固化后抛光至锆石露出核部。对抛光后的锆石进行透射光和反射光显微照相以及阴极发光图像分析，以观察研究锆石的内部结构和选定最佳的锆石颗粒进行LA-ICP-MS测年。

阴极发光图像在西北大学大陆动力学教育部重点实验室完成，采用安装有Mono CL3+型(Gatan，U.S.A.)阴极荧光探头的扫描电镜(Quanta 400FEG)进行。单颗粒锆石LA-ICP-MS定年在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。实验用Agilent 7500a型ICP-MS，激光剥蚀系统为New Wave UP213。工作参数为：等离子气体Ar16 L/min，辅助气体Ar 1 L/min，剥蚀物质载气He 0.9～1.2 L/min。激光脉冲频率5 Hz，宽度5 ns，剥蚀孔径35 μm，剥蚀时间80 s，背景测量时间40 s，脉冲能量为10～20 J/cm。实验原理和详细测试方法参见文献[14]。样品的同位素比值及元素含量计算采用 GLITTER(ver 4.0，Macquarie University)程序，普通铅校正采用Andersen[15]的方法进行，年龄及谐和图的的绘制采用Isoplot3.0[16]软件完成。

全岩地球化学样品先经详细的岩相学观察，挑选未蚀变的新鲜样品，将其细碎至200目以上后进行主量和微量元素分析。全岩的氧化物和烧失量(LIO)由南京大学现代分析中心用萤光光谱仪(XRF)分析，分析精度优于5%。微量元素由内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室(南京大学)采用Finnigan Element II型高分辨等离子质谱(ICP-MS)完成，测试精度大部分优于5%，总体优于10%。详细的分析流程参见文献[17]。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年代学

图5 梅仙矿区花岗斑岩锆石代表性CL图像Fig. 5 Cathodoluminescence (CL) images of repre-sentative zircon grains from the porphyry granite in the Meixian deposit

2个锆石样品(mx20和mx24)均采自梅仙矿区花岗斑岩(26°14′20″N，118°13′16″E)，分选出的锆石主要呈无色、浅褐色，透明-半透明，自形-半自形，棱柱状，长度为50～150 μm，长宽比为1∶2～1∶4。阴极发光图像具有清晰的振荡环带结构(图5)，结合其具有高的Th/U值(>0.4)，与变质成因锆石Th/U值(通常小于0.1)明显不同,而与典型岩浆锆石具高Th/U 值的特征一致[18-21]，表明研究锆石均为岩浆成因。本文总共对花岗斑岩2个样品中分选出的40颗锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定。测试结果如表 1所示。所得年龄均具有较高的谐和度，位于谐和线上或附近。样品mx20共23个测点,其中测点mx20-23的谐和度不好,数据没有使用,其余22个测点谐和年龄给出的206Pb/238U加权平均年龄为(148.9±1.4)Ma (95%的可信度，MSWD=2.2，图6a)；样品mx24的18个测点谐和年龄给出的206Pb/238U加权平均年龄为(152.0 ±2.1) Ma(95%的可信度，MSWD=3.8，图6b)。2个年龄在误差范围内一致， 可以解释为岩体形成的年龄， 表明梅仙矿区花岗斑岩形成于约150 Ma，为燕山中期花岗岩。

图6 梅仙矿区花岗斑岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 6 U-Pb concordia diagram for zircon grains from the porphyry granite in the Meixian deposit

表1 梅仙矿区花岗斑岩锆石U-Pb测年数据

Table 1 U-Pb dating results for zircons from the porphyry granite in the Meixian deposit

测点Th/U207Pb/206Pb比值1σ207Pb/235U比值1σ206Pb/238U比值1σ207Pb/206Pb年龄/Ma1σ207Pb/235U年龄/Ma1σ206Pb/238U年龄/Ma1σmx20-10．800．059060．001650．184590．004950．022670．000365693217241452mx20-20．740．051110．001270．160630．003870．022790．000342462915131452mx20-30．570．054950．001190．171390．003590．022620．000334102316131442mx20-40．480．052720．000890．165450．002770．022760．000323171715521452mx20-50．660．049490．004510．156910．013790．023020．00069171142148121474mx20-60．730．050070．001180．158860．003630．023010．000341982715031472mx20-70．660．048640．001370．161890．004400．024140．000371313615241542mx20-81．700．052900．001980．174900．006260．023980．000413255016451533mx20-90．720．064380．001550．209600．004850．023610．000367542519341502mx20-100．810．050140．000870．164260．002810．023760．000332011815421512mx20-110．890．058250．002730．187100．008370．023300．000455396417471483mx20-120．790．058460．001270．187620．003960．023280．000355472217531482mx20-131．270．065680．002290．219710．007430．024270．000417964320261553mx20-140．880．052530．000950．168580．003230．023280．000323092115831482mx20-150．940．052170．001060．171610．003680．023860．000352932416131522mx20-160．960．051360．000910．167460．003240．023650．000342572115731512mx20-171．800．067790．002160．213880．006790．022890．000398623819761462mx20-181．130．051490．001170．167230．003880．023560．000332632915731502mx20-190．880．050770．000940．165140．003270．023600．000332302215531502mx20-201．100．050320．002680．160900．008300．023200．000472108215171483mx20-210．770．051390．001780．163980．005570．023150．000372584915451482mx20-220．500．049190．001650．164320．005430．024240．000391574815451542mx20-231．210．071530．001490．246120．005370．024960．000379732222341592mx24-010．630．049240．000820．159580．003070．023510．000361592115031502mx24-020．770．050320．001530．179930．005550．025930．000442104116851653mx24-030．620．049230．001190．164850．004170．024290．000381593115541552mx24-040．820．055210．001100．178990．003920．023510．000374212416731502mx24-050．730．050300．001250．172540．004420．024880．000392093216241582mx24-060．690．049500．001180．166730．004160．024420．000391723015741562mx24-070．870．052800．001660．168350．005300．023130．000393204215851472mx24-080．730．051650．001620．173430．005490．024350．000412704216251553mx24-090．710．052920．001230．166570．004090．022830．000363252915641462mx24-100．650．049810．000860．174060．003350．025340．000371862116331612mx24-110．600．049970．002230．167080．007290．024240．000461946615761543mx24-120．790．052880．000870．173230．003290．023760．000353242016231512mx24-130．970．061140．001540．200700．005120．023810．000366443018641522mx24-140．620．050140．000980．162640．003460．023530．000352012415331502mx24-151．020．051430．001130．164810．003820．023240．000352602715531482mx24-160．880．050830．001140．166710．003980．023790．000372332815731522mx24-170．510．050100．000970．164410．003510．023810．000362002415531522mx24-180．820．051560．001170．167780．003950．023610．000352662815731502

注：mx20为采自丁家山矿段的样品；mx24为采自寨头矿段的样品。

4.2 全岩地球化学特征

梅仙矿区花岗斑岩的主量元素和微量元素数据分析结果列于表2。由分析数据可见，梅仙矿区花岗斑岩具有高的硅含量(w(SiO2)为72.28%～74.27%)和钾含量(w(K2O)为4.63%～5.02%)，中等的铝含量(w(Al2O3)为12.57%～13.66%)和全碱含量(7.82%～8.11%)，而有较低含量的钛、铁、锰、镁等。岩石的分异指数DI为87.20～90.90，说明岩体经历了较高程度的分异演化。岩石的K2O/Na2O为1.33～1.65，铝饱和指数ASI为1.02～1.10。主量元素特征指示岩石为弱过铝质高钾钙碱性花岗岩，在w(SiO2)-w(K2O)图解中，所有的样品也均落入高钾钙碱性岩石区域(图7)。

图7 梅仙矿区花岗斑岩w(SiO2)-w(K2O)图解Fig. 7 w(SiO2)-w(K2O) gram of the porphyry granite in the Meixian deposit

梅仙矿区花岗斑岩的稀土总量(w(∑REE))为(126.8～186.3)×10-6，(La/Yb)N值为1.64～6.84，(La/Sm)N值为3.48～4.04，表明轻稀土相对富集，轻重稀土分异明显，而重稀土分异不明显。Eu负异常明显(Eu/Eu*=0.38～0.74)，表明岩石可能经历了斜长石的分离结晶或源区存在斜长石残留。在稀土元素球粒陨石标准化配分图(图8a)上，样品总体呈现较明显的右倾型分配型式(除了样品mx22)，明显不同于典型S型花岗岩常表现出的“海鸥型”稀土配分型式[22]。微量元素原始地幔标准化蛛网图示于图8b。由表2和图8b 可知，梅仙矿区花岗斑岩总体上富集大离子亲石元素(Rb、Th等)、轻稀土元素(La、Ce、Nd等)以及高场强元素(Zr、Hf等)，而亏损Ba、Sr、Ti等，明显不同于典型岛弧岩浆岩大离子亲石元素富集、高场强元素Nb、Ta等强烈亏损的特征[25]。

表2 梅仙矿区花岗斑岩主量元素和微量元素分析数据

Table 2 Major elements and trace elements analysis results of the porphyry granite in the Meixian deposit

mx17mx18mx19mx21mx22mx23SiO274．1974．2773．7572．9672．2873．15Al2O312．6612．5712．7813．1813．6613．35Fe2O31．391．301．511．741．901．68CaO0．760．580．731．281．381．32MgO0．370．380．380．480．500．51Na2O3．133．073．093．223．053．48K2O4．694．944．804．735．024．63TiO20．180．180．220．200．210．22MnO0．030．030．030．070．080．08P2O50．020．020．030．030．040．04烧失量1．161．091．221．571．921．24合计98．6298．4798．5899．52100．199．77ASI1．091．101．101．031．051．02Ba333．00350．00332．00466．00455．00499．00Ce54．4055．7056．1052．6055．7059．20Cr10．0010．0010．0010．0020．0020．00Cs2．822．862．994．505．113．15Dy4．793．603．674．0114．954．21Er3．072．322．272．559．942．67Eu0．570．540．580．632．750．67Ga14．7014．1015．0015．2016．6016．00Gd4．223．413．633．8220．103．96Hf4．503．603．903．704．004．00Ho1．040．770．770．873．240．90La26．9028．2027．6026．1028．4030．30Lu0．570．440．420．461．860．49Nb22．7020．0021．6018．6020．1018．90Nd21．9021．7022．0020．9022．2023．10Pr6．496．556．526．186．516．79Rb258．00277．00267．00211．00225．00225．00Sm4．864．394．414．574．564．77Sn3．002．004．003．004．003．00Sr89．0074．8084．9089．7095．70120．50Ta3．502．104．202．003．401．90Tb0．740．590．600．642．690．67Th26．9030．8032．9025．0099．2027．80Tl1．101．101．201．204．701．30Tm0．520．390．370．431．700．44

表2(续)

注：mx17-mx19为采自丁家山矿段的样品；mx21-mx23为采自寨头矿段的样品。主量元素质量分数单位为%；微量元素质量分数单位为10-6。

球粒陨石标准值据文献[23]；原始地幔标准值据文献[24]。图8 梅仙矿区花岗斑岩稀土球粒陨石配分曲线(a)和微量元素蛛网图(b)Fig. 8 Chondrite-normalised REE distribution pattern and the primitive mantle normalized spidergram of the porphyry granite in the Meixian deposit

5 讨论

5.1 岩体成因和构造背景

研究的岩石具有高硅、高钾、相对中等含量的铝和全碱以及弱过铝质等主量元素特征，结合其发育角闪石等矿物学证据，表明梅仙矿区花岗斑岩为高钾钙碱性I型花岗岩。岩体的球粒陨石标准化稀土元素配分曲线普遍向右缓倾，且重稀土元素分配曲线比较平坦，不同于典型S型花岗岩的稀土配分特征。微量元素方面，梅仙矿区花岗斑岩总体上富集大离子亲石元素(Rb、Th等)、轻稀土元素(La、Ce、Nd等)以及高场强元素(Zr、Hf等)，而亏损Ba、Sr、Ti等，明显不同于典型的岛弧岩浆岩大离子亲石元素富集、高场强元素(Nb、Ta等)强烈亏损的特征。同时其10 000Ga/Al值以及Zr、Nb、Ce、Y 等高场强元素含量均低于典型的A 型花岗岩，在(Zr+Nb+Ce+Y)-10 000Ga/Al关系图(图略)上，样品点均未落入A型花岗岩区域，而是主要落在分异的I 型花岗岩区，表明梅仙矿区花岗斑岩为分异的I型花岗岩[26]。

图9 梅仙矿区花岗斑岩Harker图解Fig. 9 Harker plots of the porphyry granite in the Meixian deposit

研究的岩石Rb/Sr值(1.87～3.70)均高于中国东部地壳的平均值(0.2[27])，岩石的Nd/Th值(0.2～0.7)和Nb/Ta值(5.9～9.9)与壳源岩石相当(Nd/Th≈3；Nb/Ta≈12[28])，而明显低于幔源岩石(Nd/Th>15； Nb/Ta≈22[28])；岩石的Ti/Zr值(7.9～11.4)和Ti/Y值(34.6～57.8)也都分别落入陆壳源岩石的Ti/Zr值范围(Ti/Zr<30[29])和Ti/Y值范围(Ti/Y<200[29])，指示梅仙矿区花岗斑岩为壳源岩石。在Harker图解(图9)上，随着硅含量的增高，主量元素Fe、Al、P等以及微量元素Sr、Ga、Eu等明显呈降低趋势，暗示成岩过程中经历了这些元素主要载体矿物(如斜长石等)的结晶分离。斜长石的分离也一致于稀土元素特征及Eu的负异常。在微量元素Rb，Hf和Ta的构造判别图(图 10)上，研究样品均落入同碰撞/碰撞后构造区域内。

综合上述讨论，笔者认为梅仙矿区花岗斑岩的母岩浆为形成于碰撞后背景之下的高钾钙碱性I型花岗岩浆，其母岩浆形成后发生了角闪石、黑云母和斜长石等矿物高程度的结晶分异作用，并形成高分异I型花岗岩[31]。

图10 梅仙矿区花岗斑岩构造判别图解(底图据文献[30])Fig. 10 Rb/30-Hf-3Ta discrimination diagram of the porphyry granite in the Meixian deposit (base map modified after reference[30])

5.2 梅仙矿区花岗斑岩与成矿的关系

梅仙矿区花岗斑岩具有很高的分异程度，挥发分含量丰富，有利于对富含Pb-Zn的矿源层或赋矿地层进行热液交代和改造，促进成矿元素的活化转移和再富集[32]。矿区矿体与围岩接触带上广泛发育的矽卡岩化(图4a,b)便是花岗斑岩对已有层控矿体热液叠加改造的直接证据。此外，岩体边部广泛发育绿帘石化、绿泥石化、绢云母化及黏土化等蚀变，局部岩体中具有辉钼矿化，并可出现结晶粗大的铅锌硫化物富矿体(图4c, d)，更加确定了花岗岩体的含矿性及岩体与梅仙铅锌矿成矿的紧密联系。

野外调查发现，梅仙矿田中岩浆侵入活动强烈，常出现石英斑岩、花岗斑岩等岩脉或岩体，局部地段在花岗斑岩脉附近的层状铅锌矿体中见及叠加矽卡岩化和相关的铜矿化、沿断裂和裂隙充填脉状铅锌矿化以及铅锌矿脉交代大理岩等现象。同时，本文研究的矿区燕山中期花岗斑岩空间上与铅锌矿体伴生，局部亦见矿化的花岗斑岩脉，且花岗斑岩脉出现地段一般后期断裂活动强烈，矿石矿物粒度显著变粗，矿石品位变富。这也表明燕山期岩浆侵入活动对早期海底火山喷发沉积的矿源层产生强烈的岩浆-热液叠加和改造作用，造成矿质再富集。

6 结论

通过对梅仙铅锌矿区与层控铅锌矿体和矽卡岩型铅锌矿体空间关系密切的花岗斑岩的锆石U-Pb定年和全岩主量元素和微量元素的分析，得出以下结论：

1)梅仙铅锌矿区存在与花岗斑岩侵入有关的矽卡岩成矿作用及对早期层控块状硫化物矿体的叠加改造作用。

2)矿区花岗斑岩属产于碰撞后背景下的高钾钙碱性I型花岗岩，并经历了高程度的分异演化过程。

3)花岗斑岩的矽卡岩化和对早期矿层的叠加改造作用发生于燕山中期，约150 Ma。

[1] 叶水泉, 倪大平, 吴志强. 福建省梅仙式块状硫化物矿床[J]. 火山地质与矿产, 1999, 20(3): 172-179. Ye Shuiquan, Ni Daping, Wu Zhiqiang. Meixiantype Massive Sulfide Deposits in Fujian Province[J]. Volcanology and Mineral Resources, 1999, 20(3): 172-180.

[2] 周兵, 顾连兴. 论梅仙块状硫化物矿床的特征及成矿地质环境[J]. 矿床地质, 1999, 18(2): 99-109. Zhou Bing , Gu Lianxing. Geological Characteristics and Formation Environment of the Meixian Massive Sulfide Deposit[J]. Mineral Deposits, 1999, 18(2): 99-109.

[3] 林仟同. 福建建瓯八外洋铅锌矿床地质特征及其成因分析[J]. 福建地质, 2004, 23(4): 178-185. Lin Qiantong. Geologic Characteristics and Genesis of the Bawaiyang Lead-Zinc Deposit in Jian’ou County, Fujian Province[J]. Geology of Fujian, 2004, 23(4): 178-185.

[4] 丰成友, 丰耀东, 张德全, 等. 闽中梅仙式铅锌银矿床矿质来源的硫、铅同位素示踪及成矿时代[J]. 地质学报, 2007, 81(7): 906-917. Feng Chengyou, Feng Yaodong, Zhang Dequan, et al. Sulfur and Lead Isotope Tracing for Sources of Ore-Forming Material and Ore-Forming Age of the Meixian-Style Pb-Zn(-Ag)Deposits in the Central Fujian Rift, South East China[J]. Acta Geologica Sinica，2007, 81(7): 906-917.

[5] 陈小华. 福建省丁家山铅锌矿床地质特征及成因[J]. 福建地质, 2000, 19(2): 57-65. Chen Xiaohua. Geological Features and Genesis of Dingjiashan Pb-Zn Deposit in Fujian Province[J]. Geology of Fujian, 2000, 19(2): 57-65.

[6] 马春.福建屏南黛溪铅锌矿床地质特征与成因[J].福建地质, 2002, 21(1): 21-26. Ma Chun. On Geological Characteristics and Genesis of the Daixi Lead-Zinc Deposit in Pingnan County, Fujian Province[J]. Geology of Fujian, 2002, 21(1):21-26.

[7] 吴志强. 福建省梅仙铅锌银矿田成矿地质特征和成因模式[J]. 矿产与地质, 2003, 17(5): 606-609. Wu Zhiqiang. The Geological Characteristics and Genetic Model of Meixian Lead-Zinc-Silver ore Field in Fujian Province[J]. Mineral Resources and Geology, 2003, 22(5):606-609.

[8] 单业勇. 福建宁化溪源锌矿床的地质特征及其成因探讨[J]. 福建地质, 2004, 23(4): 169-177. Shan Yeyong. On the Geologic Characteristics and Genesis of the Xiyuan Zinc Deposit in Ninghua County, Fujian Province[J]. Geology of Fujian, 2004, 23(4): 169-177.

[9] 张生辉, 石建基, 狄永军，等. 闽中裂谷块状硫化物型铅锌矿床的地质特征及找矿意义[J]. 现代地质, 2005, 19(3): 375-384. Zhang Shenghui, Shi Jianji, Di Yongjun,et al. The Geological Characteristics of the Massive Sulfide Pb-Zn Mineral Deposits in the Central Fujian Rift and Its Implications for Deposit Exploration[J]. Geoscience, 2005, 19(3): 375-384.

[10] 张术根, 石得凤, 韩世礼, 等. 福建丁家山铅锌矿区磁黄铁矿成因矿物学特征研究[J]. 矿物岩石, 2011, 31(3): 11-17. Zhang Shugen, Shi Defeng, Han Shili, et al. Agenetic Mineralogical Study of Pyrrhotite in Dingjiashan Pn-Zn Ore District, Fujian Province[J]. Journal of Mineralogy and Petrology, 2011, 31(3): 11-17.

[11] 石得凤. 福建尤溪丁家山铅锌矿矿床成因、成矿机理及成矿规律研究[D]. 长沙：中南大学, 2012:1-141. Shi Defeng. Study on Metallogenesis, Metallogenic Mechanism and Regularities of Dingjiashan Pb-Zn Ore District[D]. Changsha:Central South University, 2012: 1-141.

[12] 王鹤年, 孙承辕. 闽中地区绿片岩的微量元素地球化学及其形成的构造背景[J]. 高校地质学报, 1998, 4(4): 383-392. Wang Henian, Sun Chengyuan. Trace Element Geochemistry and Tectonic Setting of Greenschists in the Central Part of Fujian Province[J].Geological Journal of China Universities,1998,4(4): 383-392.

[13] 张达, 吴淦国, 彭润民, 等. 闽中地区马面山群东岩组变质岩形成的古构造环境研究[J]. 地学前缘, 2005, 12(1): 310-320. Zhang Da, Wu Ganguo, Peng Runmin, et al. Paleotectonic Setting of the Dongyan Formation of the Mamianshan Group in Central Fujian Province, South-East China[J]. Earth Science Frontiers, 2005, 12(1): 310-320.

[14] Jackson S E, Pearson N J, Griffin W L, et al. The Application of Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry to In-Situ U-Pb Zircon Geochronology[J]. Chemical Geology, 2004, 211: 47-69.

[15] Andersen T. Correction of Common Pb in U-Pb Analyses that do not Report204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192: 59-79.

[16] Ludwig R K. User’s Manual for Isoplot 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[J]. Berkeley Geochronology Center Special Publication, 2003(4): 70.

[17] 高剑锋, 陆建军, 赖鸣远, 等．岩石样品中微量元素的高分辨率等离子质谱分析[J]. 南京大学学报:自然科学, 2003, 39(6): 844-850. Gao Jianfeng, Lu Jianjun, Lai Mingyuan, et al.Analysis of Trace Elements in Rock Samples Using HR-ICMPS[J]. Journal of Nanjing University: Natural Sciences, 2003, 39(6): 844-850.

[18] Vavra G,Schmid R,Gebauer D.Interanal Mor-phology,Habit and U-Th-P Microanalysis of Mmphibolite-to-Granulite Facies Zircons: Geochronology of the Ivrea Zone (Southern Alps)[J]. Contrib Mineral Petrol, 1999,134: 380-404.

[19] Rubatto D. Zircon Trace Element Geochemistry，Partitioning with Garnet and the Link Between U-Pb Ages and Metamorphism[J]. Chemical Geology, 2002, 184(1/2): 123-138.

[20] 江思宏, 聂凤军, 刘翼飞, 等. 内蒙古孟恩陶勒盖银多金属矿床及其附近侵入岩的年代学[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2011,41(6): 1755-1769. Jiang Sihong,Nie Fengjun,Liu Yifei, et al. Geochronology of Intrusive Rocks Occurring in and Around the Mengentaolegai Silver-Polymetallic Deposit, Inner Mongolia[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2011,41(6): 1755-1769.

[21] 段志明，李光明，张晖，等.色那金矿石英二长闪长岩锆石U-Pb年龄与地球化学特征及其对成矿背景的约束[J].吉林大学学报:地球科学版,2014,43(6):1864-1877. Duan Zhiming, Li Guangming, Zhang Hui,et al.Zircon U-Pb Age & Geochemical Characteristics of the Quartz Monzobiorite and Metallogenic BackGround of the Sena Gold Deposit in Duolong Metallogenic Concentrated Area, Tibet[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,43(6):1864-1877.

[22] 徐克勤, 朱金初, 刘昌实,等. 华南花岗岩的成因系列和物质来源[J]. 南京大学学报:地球科学,1989, 28(3): 1-18. Xu Keqin, Zhu Jinchu,Liu Changshi, et al. Genesis Series for Granite of Southern China and Its Material Origin[J]. Journal of Nanjing University:Earth Science,1989, 28(3): 1-18.

[23] Boynton W V. Geochemistry of the Rare Earth Elements: Meteorite Studies[C]//Henderson P. Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam: Elservier, 1984:63-114.

[24] Sun S S, McDonough W F. Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalt: Implication for Mantle Composition and Processes[J]. Geological Society of London Special Publication,1989,42:528-548.

[25] Pearce J A, Harris N B W, Tindle A G. Trace Element Discrimination Diagrams for the Tectonic Interpretation of Granitic Rocks[J]. Journal of Petrology, 1984, 25: 956-983.

[26] Chappell B W, Bryant C J, Wyborn D. Peraluminous I-Type Granites[J]. Lithos, 2012,153: 142-153.

[27] Gao Shan, Ling Wenli, Qiu Yumin, et al. Contrasting Geochemical and Sm-Nd Isotopic Compositions of Archean Metasediments from the Kongling High-Grade Terrain of the Yangtze Craton: Evidence for Cratonic Evolution and Redistribution of REE During Crustal Anatexis[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1999, 63(13): 2071-2088.

[28] Bea F, Arzamastsev A, Montero P, et al. Anomalous Alkaline Rocks of Soustov, Kola: Evidence of Mantle-Derived Metasomatic Fluids Affecting Crustal Materials[J]. Contrib Mineral Petrol, 2001, 140(5): 554-566.

[29] Wedepohl K H. The Composition of the Continental Crust[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, 59(7): 1217-1232.

[30] Harris N W B, Pearce J A, Tindle A G. Geochemical Characteristics of Collision-Zone Magmatism[J].Special Publications,1986, 19:67-81.

[31] Chappell B. Aluminium Gaturation in I-and S-Type Granites and the Characterization of Fractionated Haplogranites[J]. Lithos, 1999, 46(3): 535-551.

[32] 曾庆栋, 刘建明, 贾长顺, 等. 内蒙古赤峰市白音诺尔铅锌矿沉积喷流成因: 地质和硫同位素证据[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2007, 37(4): 659-667. Zeng Qingdong,Liu Jianming,Jia Changshun, et al. Sedimentary Exhalative Origin of the Baiyinnuoer Zinc-Lead Deposit, Chifeng, Inner Mongolia: Geological and Sulfur Isotope Evidence[J]. Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2007, 37(4): 659-667.

欢迎作者利用本刊“中国知网”学术期刊优先数字出版平台

为缩短学术论文发表周期，提高学术成果的认可、传播和利用价值，进一步提升期刊的学术影响力，本刊有“中国知网”学术期刊优先数字出版平台为作者服务。

优先数字出版期刊是以印刷版期刊录用的论文为出版内容，在印刷期刊出版日期之前，在网络上出版的数字期刊，一般以单篇文章的pdf形式出版。优先数字出版解决了学术论文发表时滞过长的问题，能快速实现期刊论文按篇即时在线出版，争取科研成果的首发权。自数字出版之日起，在中国知网(CNKI) 全文数据库可全文检索和下载优先出版的论文。

即日起，凡在《吉林大学学报(地球科学版)》投稿且稿件已通过终审的作者，若有优先出版的意向，均可与编辑部联系相关事宜。

本刊编辑部

2014年3月

LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age, Petrogenesis and Metallogenic Effect for Porphyry Granites from the Meixian Pb-Zn Deposit in the Central Fujian Rift, Southeast China

Sun Hongtao1,2， Wang Qiuling1,2, Lei Ruxiong3, Chen Shizhong4, Chen Gang4, Wu Changzhi1

1.SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210093,China2.EastChinaMineralExplorationandDevelopmentBureau，Nanjing210007,China3.SchoolofEarthScience&Resources,Chang’anUniversity,Xi’an710054,China4.NanjingInstituteofGeologyandMineralResources,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing210016,China

Located in the Central Fujian Rift, the Meixian Pb-Zn deposit is a large volcanogenic massive sulfide Pb-Zn (-Ag) deposit. Based on a detailed field study, the authors identify Yanshanian porphyry granite (148.9±1.4 Ma, 152.0±2.1 Ma) in the Meixian deposit by LA-ICP-MS zircon U-Pb dating. Geochemical analyses show the porphyry granites have high SiO2and potassium abundances, moderate Al2O3, alkaline contents, and weak peraluminous. Chondrite-normalized REE distribution pattern display right skewed shapes showing fractionation between LREE and HREE with flat HREE pattern. These granites are enriched in large ion lithophile elements (LILEs) and high field strength elements(HFSEs) without obvious depletion in Nb-Ta, indicating that they were high-potassium calc-alkaline I-type granite formed in post-collision environment. Their parental magma were experienced strongly fractional crystallization of amphibole, biotite, plagioclase and some other accessory minerals. These porphyry granites are spatially associated with lead-zinc bodies, their magma are enriched in volatile component, large ion lithophile elements and have underwent high degree differentiation by fractional crystallization, indicating the Later Jurassic magmatism in the study area is very favorable for the skarn mineralization and extensively superimposed and reformed the earlier stage massive sulfur lead-zinc ore bodies.

zircon U-Pb dating; geochemistry; Yanshanian porphyry granite; Meixian Pb-Zn deposit; metallogenic effect

10.13278/j.cnki.jjuese.201402111.

2013-08-21

国家自然科学基金项目(41272098)

孙洪涛(1974-)，男，工程师，主要从事矿床学方面研究，E-mail:sun197405@sina.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201402111

P618.51

A

孙洪涛，王秋玲，雷如雄,等.闽中裂谷带梅仙铅锌矿区花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、成因及成矿效应.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(2):527-539.

Sun Hongtao， Wang Qiuling, Lei Ruxiong,et al.LA-ICP-MS Zircon U-Pb Age, Petrogenesis and Metallogenic Effect for Porphyry Granites from the Meixian Pb-Zn Deposit in the Central Fujian Rift, Southeast China.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(2):527-539.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201402111.