安徽庐枞盆地黄寅冲铅锌矿床闪长玢岩锆石U-Pb年龄及其地质意义*

李玉松,蔡晓兵，汪　晶，3，岳运华，张　舒,4

(1 安徽省地球物理地球化学勘查技术院，合肥 230001)(2 安徽省地质调查院，合肥 230001)(3 中国科学与技术大学地球和空间科学学院，合肥 230026)(4 合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230009)



安徽庐枞盆地黄寅冲铅锌矿床闪长玢岩锆石U-Pb年龄及其地质意义*

李玉松1,蔡晓兵2，汪晶2，3，岳运华2，张舒2,4

(1 安徽省地球物理地球化学勘查技术院，合肥 230001)(2 安徽省地质调查院，合肥 230001)(3 中国科学与技术大学地球和空间科学学院，合肥 230026)(4 合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230009)

摘要：庐枞盆地是长江中下游成矿带中最重要的铁(铜)矿集区之一，盆地内早白垩世闪长玢岩与成矿作用关系密切，但目前对庐枞盆地闪长玢岩的形成时代仍存在争议。本文对庐枞盆地内黄寅冲铅锌矿区钻孔深部的两块闪长玢岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，结果显示这两块闪长玢岩样品中锆石的206Pb/238U加权平均年龄结果在误差范围内一致，分别为135±1 Ma和134.9±0.5 Ma，表明庐枞盆地内黄寅冲铅锌矿区内闪长玢岩的形成时代在135 Ma左右，进一步证实了庐枞盆地可能存在一期较早的岩浆活动。该期岩浆作用形成于庐枞盆地由挤压向拉张转换的构造背景下，形成于138～132 Ma，并在135 Ma左右最为活跃，同时在庐枞盆地不同位置形成了一系列与闪长玢岩相关的铁—铜—铅—锌矿产。

关键词：庐枞盆地；黄寅冲铅锌矿；闪长玢岩；锆石U-Pb定年

庐枞盆地位于长江中下游断陷带内，地处扬子地块北缘，西邻郯庐断裂，区内构造、岩浆活动强烈，是长江中下游成矿带中重要的火山岩盆地和矿集区之一[1-4]。20世纪60年代以来，广泛开展了庐枞盆地基础地质及矿床地质研究工作，对庐枞盆地地质特征及成岩成矿作用的研究取得了全面进展，尤其是同位素年代学研究取得了大量成果。因测试方法及技术条件的限制，早期的Rb-Sr、K-Ar等同位素体系的测年结果仅具有参考价值，近年来较精确的锆石U-Pb定年技术方法在庐枞盆地岩浆岩年代学研究中得到广泛应用。较早的锆石U-Pb定年结果显示庐枞盆地内岩浆岩形成时代大多晚于135 Ma[5-6]，但最近在泥河铁矿及汪庄铜矿深部含矿闪长玢岩获得的U-Pb定年结果显示这些含矿闪长玢岩形成时代最早可达138 Ma左右[7]。目前针对庐枞盆地深部含矿岩浆岩的同位素年代学研究仍相对较少，盆地内是否存在一期相对较早的与盆地深部成矿作用密切相关的二长—闪长质岩浆活动，有待通过更多的、高精度的同位素年代学数据验证。

近年来，安徽省地质调查院在庐枞盆地内开展大量地质矿产勘查及综合研究工作，先后发现了泥河大型铁矿及黄寅冲大型铅锌矿。泥河铁矿及黄寅冲铅锌矿的赋矿围岩均为盆地深部的闪长玢岩，因此对庐枞盆地内闪长玢岩形成时代的精确研究能为确立庐枞盆地闪长玢岩与成矿作用之间时空关系提供重要的年代学证据，对庐枞盆地成矿模式及成矿预测具有指导意义。前人关于泥河铁矿成岩成矿作用研究的成果较丰富，但有关黄寅冲铅锌矿的矿床地质、地球化学及年代学研究仍相对缺乏。因此，本次研究采集了庐枞盆地黄寅冲铅锌矿深部的两块闪长玢岩样品，通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定，确定黄寅冲铅锌矿闪长玢岩形成时代，探讨庐枞盆地内早期闪长质岩浆活动与成矿作用之间的关系。

1区域地质特征

庐枞火山岩盆地位于安徽省庐江县和枞阳县之间，构造位置上处于扬子地块东北缘。庐枞盆地被多个深大断裂控制(图1)，总面积约800 km2，北宽南窄、隆凹相间，是一个总体呈耳壳状的继承式或基底坳陷型火山盆地[8]。

伴随着燕山期构造岩浆活动，盆地内形成了一套橄榄安粗岩系的火山碎屑岩、火山熔岩、次火山岩及侵入岩。其中，火山岩由老至新可分为两个阶段四个旋回，即较早的龙门院旋回—砖桥旋回和相对较晚的双庙旋回—浮山旋回。不同旋回形成的火山岩呈喷发不整合接触，平面上呈半环状分布，火山活动中心随时间从盆地周边向盆地中心迁移。

庐枞地区的侵入岩主要包括盆地北部的沙溪岩体、冶父山岩体及盆地内部几十个大小不同的岩体(图1)。庐枞盆地共有34个侵入体出露，侵入体分布受基底构造、火山构造共同控制，呈北东向分布。已知的侵入体多分布于盆地南缘及北东缘，以二长—正长岩、钾长花岗岩为主。随着庐枞盆地深部找矿工作的开展，安徽省地矿局、中国地质科学院等单位在盆地中北部施工了大量的超1000m，甚至是超3000m的钻孔，这些钻孔揭示了盆地中北部火山岩盖层之下广泛分布的侵入岩岩基，可能覆盖盆地大部分区域。这些岩体自北向南主要分为闪长质岩体、二长质岩体、正长质岩体及A型花岗岩4种类型。其中，闪长质岩体主要分布于庐枞盆地北东缘，其侵位代表了庐枞盆地最早一期岩浆的侵入活动，侵入体主要为闪长质岩石，以黄屯闪长玢岩、泥河深部闪长玢岩、罗河深部闪长玢岩、杨山深部闪长玢岩和大鲍庄深部闪长玢岩为代表。

图1　安徽庐枞盆地地质简图(据文献[9] 和文献[10]修编)Fig.1　Generalized geologic map of the Luzong basin in Anhui Province1-早白垩世浮山旋回；2-早白垩世双庙旋回；3-早白垩世砖桥旋回；4-早白垩世龙门院旋回；5-中侏罗世罗岭组；6-闪长岩类；7-二长岩类；8-正长岩类；9-正长岩类A型花岗岩；10-钾长花岗岩类A型花岗岩类；11-推测的基底断裂及编号；12-研究区位置；①滁河断裂；②庐江—皇姑闸—铜陵拆离断层；③沿江冲断带；④陶家湾—施家湾断裂；⑤罗河—缺口断裂；⑥义津—陶家巷断裂；⑦塘家园—砖桥断裂；⑧枞阳—黄屯断裂。

2成矿地质特征

研究区内出露的地层较少(图2)，第四系芜湖组大片覆盖，火山岩地层仅白垩系下统龙门院组(K1l)和砖桥组(K1z)出露于研究区南西部，少量侏罗系下统磨山组(J1m)出露于研究区北东部。区内深部钻孔见侏罗系中统罗岭组(J2l)、三叠世上统拉犁尖组(T3l)、三叠世中统铜头尖组(T2t)，在龙桥铁矿深部、杨山铁矿区深部的粗安玢岩体中见中三叠统东马鞍山组(T2d)。区内构造相对简单，目前仅发育单斜构造、局部小型断裂构造、节理及小型破碎带、侵入接触构造等。

图2　庐枞盆地黄寅冲铅锌矿区地质简图(据安徽地调院内部资料改编)Fig.2　Simplified geologic map of the Huangyinchong Zn-Pb deposit in the Luzong basin

研究区内岩浆岩主要有超浅成相的黄屯闪长玢岩、浅成相的焦冲正长斑岩，以及龙门院旋回的次火山岩(岳山粗安斑岩)和喷发岩等。黄屯闪长玢岩分布于黄屯周围，长轴为北北西，岩体属超浅成相，呈岩株状产出，出露形态大体呈椭圆形，出露面积为2 km2，是区内最重要的岩浆岩。焦冲正长斑岩分布于铜盘山南东—雄鸡山—美人献花山，长轴方向为东西向，属浅成相，呈较大的岩株产出，出露面积为5 km2，岩体相带不明显，但由中心向边缘其矿物特征稍有变化。岳山粗安斑岩主要分布于铜盘山—岳山北麓，延伸5 km，呈北北东向展布，出露面积1 km2。野外地质调查发现岳山粗安斑岩形成时间最早，其后是黄屯闪长玢岩上侵，最后上侵的是焦冲正长斑岩。岳山粗安斑岩、黄屯闪长玢岩与本区铅锌矿关系密切，是主要的控矿围岩，而焦冲正长斑岩为晚期浅成侵入岩，局部对铅锌矿体具有破坏作用。

3样品、分析方法和结果

3.1样品

本次研究选取两块较典型的闪长玢岩样品，分别采于黄寅冲铅锌矿区ZK0501钻孔及ZK0704钻孔深部350～400 m段岩芯，两块样品岩石学特征基本一致。

图3　黄寅冲铅锌矿闪长玢岩岩心样品照片Fig.3　Photo of diorite-porphyrites in the Huangyinchong Zn-Pb deposit

图4　黄寅冲铅锌矿闪长分岩岩心样品薄片镜下显微特征Fig.4　Microscopic features of diorite-porphyrites in the Huangyinchong Zn-Pb depositHb-角闪石；PI(Ser)-斜长石(高岭石化)

黄屯闪长玢岩样品(C.HYCZK0501-1、C.HYCZK0704-3)呈灰—深灰色，风化后呈黄褐色、黄绿色，斑状结构，块状构造。矿物成分主要为斜长石(中、更长石，少量钠长石)和角闪石(图3、图4)。斑晶主要由斜长石和角闪石组成，偶见少量钾长石、辉石和黑云母，局部见少量石英，斑晶含量35%～40%。斜长石斑晶被基质熔蚀成半自形板状，少见聚片双晶，但双晶带不连续，大小1 mm×2 mm左右。角闪石斑晶含量5%～10%，局部可达15%，大小为(0.5 mm×1.5 mm)～(1 mm×2.5 mm)。基质多呈微晶结构，局部微晶交织结构，微晶斜长石粒径为0.01～0.03 mm，部分为0.1～0.2 mm，基质中常见微晶次生石英和少量绿泥石。岩石中的副矿物主要为磷灰石、榍石等。岩体局部见流动构造，长条形、板柱状的角闪石和斜长石定向排列，岩体相带不发育。岩石普遍发生蚀变，主要为水云母化、绿泥石化，次为绿帘石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化和高岭石化。岩石矿化蚀变总体较强(图5)，其中黄铁矿化较普遍，深部矿化明显，主要为铅锌矿化，次为黄铁矿化，有不均匀的黄铜矿化。

图5　黄寅冲铅锌矿闪长玢岩矿化蚀变特征Fig.5　Photomicrograph showing mineralized alteration features of diorite-porphyrites in the Huangyinchong Zn-Pb depositSph-闪锌矿，呈浸染状、细脉状构造；Pyl-早世代黄铁矿，Py2-晚世代黄铁矿；Gn-方铅矿，黄铁矿与方铅矿形成交代侵蚀结构

3.2分析方法

锆石颗粒均选自于较新鲜的岩石样品，样品重约5 kg。首先采用磁选和重液分选等技术分选，然后利用双目镜选择透明且具有代表性的锆石颗粒并制成环氧树脂样品靶，磨至锆石颗粒中心部位后抛光，进行CL 显微结构观察后挑选合适的锆石颗粒和/或区域准备进行U-Pb年龄测定。锆石CL显微结构照像工作在中科院地质与地球物理研究所电子探针和扫描电镜实验室完成。锆石原位微区U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用LA-ICP-MS完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS为Agilent 7500 a。激光剥蚀过程中采用载气为氦气，激光剥蚀孔径为32 μm，激光脉冲为6 Hz，激光能量为50 mJ。U-Pb同位素定年采用锆石91500作为外标校正，元素含量用NIST610作外标、29Si作内标进行标定。对分析数据的离线处理采用软件ICPMSDataCal完成[10]。详细的仪器操作条件和数据处理方法见参考文献[12-13]。

3.3U-Pb定年结果

庐枞盆地黄寅冲铅锌矿区两块闪长玢岩样品(C.HYCZK0501-1、C.HYCZK0704-3)中的锆石自形程度总体较差，多为半自形—他形不规则状，仅少数锆石呈较自形短柱状，锆石长度多为100 ～200 μm，长/宽为1∶1～2∶1。锆石CL图像显示大部分锆石具典型的岩浆锆石特征[14-15]，具有较宽的岩浆振荡环带，但阴极发光强度不一，少数锆石环带特征不明显，具面状或扇状分带(图6)。

图6　黄寅冲铅锌矿闪长玢岩样品锆石CL图像Fig.6　CL images of zircons from diorite porphyrites in the Huangyinchong Zn-Pb deposit

对黄寅冲铅锌矿闪长玢岩样品(CHYCZK0501-1)中11颗锆石进行U-Pb年龄测定 (表1)。分析点具有较高的Th含量及较高的Th/U(0.39～1.05，平均0.66)。11个点的206Pb/238U年龄结果集中在134±6 Ma～136±5 Ma之间，加权平均年龄为135±1 Ma(图6)，代表了该闪长玢岩的形成年龄。

对闪长玢岩样品(CHYCZK00704-3)中的24个颗锆石进行U-Pb年龄测定(表1)。分析点位于具有较明显的岩浆振荡环带区域，分析点具有极高的Th含量及较高的Th/U(除1个分析点Th/U为0.26外，其余分析点Th/U为0.78～2.43，平均为1.16)。这些分析点的年龄结果中，除1个点的年龄结果较老外(142±2 Ma)，其余23个点的206Pb/238U年龄结果协和度较高，206Pb/238U年龄在134±5 Ma～137±4 Ma之间，加权平均年龄为134.9±0.5 Ma(图7)。该年龄结果与样品CHYCZK0501-1获得的锆石U-Pb年龄结果在误差范围内基本一致，说明庐枞盆地黄寅冲铅锌矿内含矿闪长玢岩的形成时代约为135 Ma。

图7　黄寅冲铅锌矿闪长玢岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄一致曲线图Fig.7　LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagrams for diorite-porphyrites from the Huangyinchong Zn-Pb deposit

4讨论

4.1庐枞盆地闪长玢岩形成时代

在黄寅冲铅锌矿区地表的黄屯闪长玢岩岩体中，周涛发等研究结果显示该岩体形成时代为134.4±2.2 Ma[5]，江满荣等获得的锆石U-Pb年龄为134.8±2 Ma[16]，二者样品分析结果中有效点均较少(少于10个点)。本次工作挑选了2块黄寅冲铅锌矿深部闪长玢岩进行LA-ICPMS锆石U-Pb年龄测定，得到的206Pb/238U加权平均年龄分别为135±1 Ma和134.9±0.5 Ma，除少数分析点年龄结果不协和外，大多数点年龄结果与前人研究结果在误差范围基本一致，表明黄屯闪长玢岩的形成时代在135 Ma左右。

表1　黄寅冲铅锌矿闪长玢岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄结果

自上世纪末以来，庐枞盆地岩浆岩的地球化学研究及同位素测年工作取得了显著进展[16-25]，显示庐枞盆地岩浆作用的时代基本在138～118 Ma之间，但对于庐枞盆地内是否存在一期早白垩世的与深部成矿作用相关的闪长质岩浆作用仍存在争议。近年来有关庐枞盆地内较早的二长—闪长质岩浆岩的年代学报道逐渐增多(表2)，Wang等(2006)[24]，获得沙溪石英闪长斑岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为136±3 Ma。在巴家滩辉石二长岩的含铜闪长质包体中，刘珺等获得的锆石SHRIMP U-Pb年龄为135 Ma[23]；覃永军等对罗河矿床与泥河矿床含矿岩体进行锆石U-Pb年龄测定，3个样品的年龄结果均为140±2 Ma～148±3 Ma[6]；汪晶等对泥河铁矿及汪庄铜矿深部的5块闪长玢岩进行LA-ICPMS锆石U-Pb定年，年龄结果为138～134 Ma[7]。结合本次研究可知，庐枞盆地闪长质岩浆活动最早可能在138 Ma开始，在134～135 Ma左右集中侵位，并一直持续到约132 Ma左右。

表2庐枞盆地闪长玢岩的锆石U-Pb年龄

Table 2Zircon U-Pb ages of diorite porphyrites in the Luzong basin

名称测试对象年龄/Ma数据来源黄屯岩体泥河深部汪庄铜矿罗河深部大鲍庄深部大岭深部杨山深部沙溪岩体闪长玢岩石英闪长玢岩134.9±2.1134.8±2135±1134.9±0.5132.8±0.6132.4±1.5133±2138±1134±2136±2138±2133.3±0.6133.2±1.1133.8±3.4132.0±1.9132.1±2.4136±3135133.5±2.2文献[5]文献[16]本文本文文献[6]文献[25]文献[7]文献[6]文献[25]文献[24]文献[5]文献[6]

4.2庐枞盆地闪长质岩浆作用与成矿

庐枞盆地作为长江中下游成矿带的一个重要矿集区，其岩浆作用属于中国东南部燕山期岩浆活动的一部分。前人对中国东部燕山期构造、岩浆及成矿作用的研究表明，燕山运动基本可分为主挤压造山阶段、过渡阶段、主伸展阶段、次挤压阶段、再伸展阶段等多个阶段，而长江中下游燕山期成矿主要发生在其中的过渡阶段(约145～130 Ma)[2-3,26-28]。

作为泥河铁矿、罗河铁矿、汪庄铜矿及黄寅冲铅锌矿矿床的赋矿围岩，盆地深部早白垩世闪长质岩浆作用与区内成矿作用密切相关。综合前人研究结果[7,29-30]，庐枞盆地内闪长玢岩形成时代应在138～132 Ma之间，处于挤压—拉张的构造转换背景之下，庐枞盆地内岩浆源区为成分接近EMI富集地幔的交代地幔，俯冲造成岩石圈的拉张减薄、软流圈上涌，减压作用导致交代地幔发生部分熔融，熔体上升进入岩石圈地幔，部分软流圈地幔来源的岩浆与岩石圈地幔中富集组分相互作用，形成了富钾的岩浆并底侵至壳幔边界，在下地壳形成岩浆房，在岩浆房发生了岩浆分异、分离结晶作用。在早白垩世，岩浆通过深部断裂上升侵位，在上升侵位过程中受一定程度的陆壳同化混染。在岩浆不断演化中，成矿物质及成矿热液从岩浆中分异和富集，成矿流体在运移过程中与围岩发生反应，并在庐枞盆地不同位置形成了一系列与闪长玢岩相关的铁—铜—铅—锌矿产。

5结论

(1)庐枞盆地黄寅冲铅锌矿内两块闪长玢岩样品的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为135±1 Ma和134.9±0.5 Ma，说明庐枞盆地黄寅冲铅锌矿闪长玢岩的形成时代约为135Ma。

(2)庐枞盆地内存在一期较早的闪长质岩浆活动，该期岩浆作用与盆地内早白垩世早期的铁—铜—铅—锌矿床密切相关。

致谢：本文得到了中国科技大学壳幔物质与环境重点实验室陈福坤教授、中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室胡兆初教授的帮助，在此表示衷心感谢!

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DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.01.003

* 收稿日期：2015-06-03改回日期：2015-09-12责任编辑：谭桂丽

基金项目:中国地质调查局地质调查项目(项目编号：12120114038001、1212011120862、12120113069600)和安徽省地勘局地质科研项目(项目编号：KJ2014-02)联合资助。

第一作者简介：李玉松，1963年生，男，高级工程师，矿产地质勘查专业，从事地质矿产勘查、地球化学勘查和技术管理工作。

中图分类号：P618．4

文献标识码：A

文章编号：2096-1871(2016)01-019-09

Zircon U-Pb age of diorite-porphyrites of the Huangyinchong Zn-Pb deposit in the Luzong basin, Anhui Province and its geological implications

LI Yu-song1, CAI Xiao-bing2， WANG Jing2,3， YUE Yun-hua2， ZHANG Shu2,4

(1InstituteofGeophysicalandGeochemicalprospectingTechnologyofAnhuiProvince,Hefei230001,China)(2AnhuiInstituteofGeologicalSurvey,Hefei230001,China)(3SchoolofEarthandSpaceSciences,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)(4SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)

Abstract：The Luzong basin is one of the most important Fe-Cu ore concentration regions in the metallogenic belts along the middle and lower reaches of the Yangtze River. The early Cretaceous diorite-porphyrites are closely associated with metallization in the Luzong basin, but its diagenetic age is still controversial. The zircon LA-ICP-MS U-Pb dating for two diorite-porphyrite samples from deep holes in the Huangyinchong Zn-Pb deposit yielded the weighted mean206Pb /238U ages of 135±1 Ma and 134.9±0.5 Ma, respectively, suggesting the diagenetic age of the diorite-porphyrites in the Huangyinchong Zn-Pb deposit is about 135 Ma. It further confirms existence of an earlier magmatic activity in the Luzong basin, which might result from the tectonic setting from extrusion to tension during the period of 138～132 Ma, with the most active period at ca. 135 Ma. At the same time, a series of the Fe-Au-Zn-Pb deposits related to diorite-porphyrite were formed at different positions of the Luzong basin.

Key words:Luzong basin; Huangyinchong Zn-Pb deposit; diorite-porphyrite; zircon U-Pb dating