北淮阳构造带鲜花岭找矿远景区铜铅锌矿化相关侵入岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

（1 安徽省地质矿产勘查局313地质队， 安徽六安 237010；2 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，地质流体研究所，地球科学与工程学院， 江苏南京 210046）

0 引言

北淮阳构造带（安徽段）是一个以Mo、Au、Pb、Zn、Cu为主的多金属成矿带，区域成矿条件优越。近年来，在安徽金寨县地区相继发现了铜铅锌、钼多金属矿床、矿（化）点，比较有代表意义的有：①沙坪沟钼矿床（斑岩型）；②银山铅锌矿床（岩浆热液型）；③汞洞冲铅锌矿床（隐爆角砾岩型）；④银水寺铅锌矿（矽卡岩型）；⑤青山钼矿点； ⑥古碑钼矿点；⑦郞岭湾金矿（火山岩内构造破碎带型、石英细脉型）；⑧戴家河金矿（石英脉型）；⑨东溪金矿（火山岩型）；⑩新店河金矿化点；鲜花岭铜铅锌成矿远景区。相对于与本区毗邻的北淮阳构造带（河南段）发现的星罗棋布的大中型金（银）、钼多金属矿床，北淮阳构造带（安徽段）显得矿床稀少，尤其是铜铅锌矿化规模不大，与区内所处的成矿有利位置极不相称。因此，有必要加强成矿规律、矿床成因的研究，为下一步找矿勘查提供思路。

北淮阳构造带（安徽段）广泛发育晚中生代的火山岩和侵入岩，同时区域上有钼、铜铅锌、金等多金属矿化。前人对区域成矿地质、矿区地质进行了一定的研究[1]，另外对新发现的沙坪沟斑岩钼矿和晓天盆地的金矿取得了较深入的认识[2～5]。但是，目前关于北淮阳构造带（安徽段）与铜铅锌矿化有关的年代学研究还很薄弱，影响了对研究区成矿规律的认识。因此，迫切需要开展精确的成矿相关侵入岩的锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究，深入探讨岩石形成年代、岩浆源区和成矿地质背景，进行成矿条件研究，对下一步北淮阳构造带铜铅锌找矿工作具有重要意义。

1 地质概况

图1 北淮阳构造带（安徽段）地质简图（据文献[5]）Fig.1 Geological schematic diagram of the Northern Huaiyang tectonic belt (Anhui section) (according to Reference[5])

鲜花岭找矿远景区构造位置属于大别造山带东北缘的北淮阳构造带（安徽段）（图1）。北淮阳构造带是强烈的构造-岩浆活动带，时代为晚中生代，广泛发育各类岩浆岩，主要为侵入岩，次为喷出岩。晚中生代的岩浆作用可分为早、晚两期。早期主要以大规模的喷发伴随深成作用为特征，深成岩体表现为挤压特点，多为长轴近东西向的椭圆形，火山岩则沿NW-NWW向呈带状分布，属高钾钙碱和钾玄岩系列，与区内Cu、Pb、Zn及Au、Ag多金属矿化成因关系密切。晚期岩浆活动以碱性岩和高分异花岗岩为主，表现为被动型的岩墙充填或者浅就位花岗斑岩为特点，呈NE-NNE向穿切早期岩体或火山岩，成因上与NE向构造紧密相关，与区内Mo矿化密切相关。

鲜花岭找矿远景区下伏下古生界佛子岭岩群的中浅变质岩系地(岩)层，原岩为一套砂-砂泥-泥质沉积，属大陆边缘半深海-深海槽盆相类复理石建造。上覆地层为中生界白垩系下统毛坦石组，为一套以中酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩为主体的火山岩地层，呈盖层不整合于佛子岭岩群之上（图2）。

远景区侵入岩主要为燕山中晚期的浅成-超浅成岩体，有鲍冲石英二长岩-花岗闪长岩体、柴角冲正长斑岩体、响洪甸杂岩体。据各岩体的岩石学特征和地球化学特征，本区岩浆岩自西向东具有中酸性-中性-偏碱性-碱性的变化趋势。

图2 鲜花岭地区地质简图Fig.2Geological sketch of the Xianhualing area

图3 鲍冲二长岩镜下显微照片（正交偏光）Fig.3 Microscopic view of the Baochong monzonite (under cross-polarized light)

此外，区内还广泛分布有闪长岩-石英闪长岩及闪长玢岩等中（偏酸）和石英二长岩-闪长岩类的小岩体，主要见于孙冲、戈家冲、东冲、何冲、狮子山及石门冲等地。

研究区内的已知的矿化类型有:隐爆角砾岩型铅锌-（铜）金矿化、裂隙充填浸染型金-铅锌矿化、（石英-黄铁矿）细脉浸染型金-铅锌矿化、线型蚀变破碎带（构造角砾岩）型金矿化等。现有资料表明，区内矿化共有的特征：一是矿化对围岩无选择性，矿化体可以穿切不同岩石的界线；二是矿化受构造制约明显。矿化与较晚期的构造-岩浆热液活动有关。

2 样品采集和测试方法

2.1 样品采集和描述

本文选择鲜花岭地区鲍冲岩体作为研究对象；样品采集的地理坐标为：N 31°37′40.2″ E 116°01′13.8″。鲍冲岩体主要由斜长石、钾长石和黑云母组成，具典型的二长结构。斜长石自形程度高于钾长石，自形板状的斜长石晶体嵌在他形钾长石晶体中，斜长石半自形板条状产出，发育聚片双晶，常具有环带结构；钾长石为半自形粒状结构（图3）。根据岩相学特征，将其定名为二长岩。

2.2 锆石U-Pb年代学

岩石样品经人工破碎后，按常规的重力和磁选方法分选出锆石。将分选出的锆石颗粒用混有固化剂的环氧树脂胶结制成锆石靶，然后将尽量多的锆石颗粒磨至最大出露截面面积，再进行单偏光、反射光及阴极发光（CL）的拍照，以获取锆石内部结构。锆石单偏光和反射光图像在南京大学内生金属矿床成矿机制国家重点实验室完成，锆石CL图像分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。

锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在内生金属矿床成矿机制国家重点实验室(南京大学)完成。使用仪器为Agilent 7500a ICP-MS，激光剥蚀系统为213 nm New Wave固体激光剥蚀系统。分析过程详见文献[6]。采用Andersen的方法进行锆石U-Pb数据的普通Pb校正[7]，校正后的结果利用Isoplot程序[8]计算锆石U-Pb年龄及谐和曲线。

2.3 Hf同位素

锆石Hf测试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。使用仪器为Thermo Neptune Plus 多接收等离子质谱和New Wave UP193激光剥蚀系统（MC-ICP-MS）。实验条件和数据采集详见文献[9]。Hf同位素分析的位置为U-Pb同位素分析的相同结构处，根据锆石的大小和仪器条件，激光剥蚀的束斑选为44μm，测定过程中采用锆石MT作为外部标样，本次实验获得的标样的176Hf/177Hf比值为0.282495±0.000007（n=20, 2σ）。76Lu衰变常数采用文献[10]中的1.865×10-11a-1，在εHf(t)值计算中，球粒陨石的176Hf/177Hf和176Lu/177Hf采用文献[11]中的推荐值：0.282772和0.0332, 单阶段模式年龄（TDM）计算采用文献[12]中推荐的亏损地幔值：176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384。两阶段模式年龄计算采用文献[12]中推荐的平均大陆地壳176Lu/177Hf=0.015进行计算。

3 分析结果

3.1 锆石岩相学和U-Pb年代学

鲜花岭地区鲍冲二长岩的锆石U-Pb结果见表1和图4。锆石CL图像显示，锆石颗粒长度为200～500 μm，长宽比为1∶1～1∶4。多数锆石具有典型的岩浆锆石震荡环带。锆石U含量338×10-6～4713×10-6，Th含量312×10-6～4964 ×10-6，Th/U比值介于0.54～1.33之间（表1）。Th/U比值与典型的岩浆成因锆石一致。

大多数U-Pb定年结果集中在谐和线附近。鲍冲二长岩206Pb/238U年龄加权平均值为124±2 Ma（图4）。结合自形锆石和韵律环带发育等特点，该年龄为鲍冲二长岩的结晶年龄。

3.2 Hf同位素

鲍冲二长岩的锆石Lu-Hf同位素结果见表2和图5。鲍冲二长岩的176Hf/177Hf比值分布在0.2822470～0.2824039之间；按照锆石LA-ICP-MS U-Pb单点年龄计算，εHf（t）值为-15.7～-10.2；二阶段模式年龄（）变化范围为1.82～2.17Ga（图5）。本次研究的鲍冲二长岩的锆石Hf同位素组成与同时代的花岗质岩石结果一致[6]。

4 讨论

4.1 铜铅锌矿化时代

图4 鲍冲二长岩锆石CL图（标有206Pb/238U年龄和εHf(t)）和LAICP-MS U-Pb谐和图Fig.4 CL diagram of zircon from the Baochong monzonite (marked by the 206Pb/238U age and εHf(t) )and LA-ICP-MS U-Pb concordia plot

北淮阳构造带（安徽段）发育强烈的岩浆活动，前人用K-Ar法获得年龄范围广，岩浆活动时间长达33 Ma（116～149Ma），跨越晚侏罗世到早白垩世。然而，由于K-Ar体系具有较低的封闭体系，因此可能会有误差较大的年龄数据[13～14]。锆石U-Pb同位素系统具有较高的封闭温度，受到后期热液活动的影响小，年龄数据可靠[15]。本次分析测试的鲜花岭找矿远景区鲍冲二长岩的年龄为124 Ma。结合近期高精度定年结果，北淮阳构造带（安徽段）发育强烈的岩浆活动集中在早白垩世，岩浆活动时限集中在138～114 Ma[2,6],[本文]。因此，北淮阳构造带（安徽段）晚中生代矿化作用存在三期，第一期晓天火山盆地的火山热液型金矿化为130 Ma，第二期鲜花岭地区铜铅锌矿化大约124 Ma，第三期沙坪沟斑岩型钼矿化，其成岩成矿年龄大约为114 Ma[4～5]。

4.2 岩浆源区特征与矿化类型

由于锆石中的Lu/Hf比值很低（176Lu/177Hf一般低于0.002），并且由176Lu衰变产生的176Hf非常少。所以，锆石的176Lu/177Hf比值常常被用来表示锆石形成时的176Lu/177Hf比值，进而为讨论锆石所产出的岩石成因提供关键的源区信息[16]。εHf(t)值的变化也可以指示这岩浆源区的变化过程，对于示踪不同岩体的源区特征和识别地球动力学背景的转换具有重要意义[17]。

前人研究表明大别造山带在后碰撞岩浆作用前存在三层地壳结构：具有年轻的中-新元古代Hf模式年龄的上地壳；，以中元古代Hf模式年龄为主大别地区中地壳； Hf模式年龄为古元古代-新太古代的下地壳[18～19]。大别地区广泛发育的白垩纪花岗岩是来自于古元古代-新太古代的下地壳的部分熔融。

表1 鲍冲二长岩的LA-ICP-MS 锆石U-Pb分析结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results of the Baochong monzonite

表2 鲍冲二长岩锆石Lu-Hf分析结果Table 2 Lu-Hf analysis of zircon from the Baochong monzonite

图5 鲍冲二长岩锆石Hf同位素组成和模式年龄统计直方图Fig.5 Hf isotope composition and histogram of model age statistics of zircon from the Baochong monzonite

在本文研究中，二长岩的εHf（t）值为-15.7～-10.2，二阶段模式年龄（）变化范围为1.82～2.17Ga，指示鲍冲二长岩主要为古元古代岩石圈基底部分熔融而成。本次研究的鲍冲二长岩的锆石Hf同位素组成与所得同时代广泛发育的花岗岩结果不同[4]，表明其具有显著不同的岩浆源区。由于铜铅锌矿化相关的鲍冲岩体具有特征性的锆石Hf同位素组成，因此锆石Hf可以作为区域找铜铅锌矿化成矿岩体的潜在地球化学指标。

4.3 造山带垮塌背景与金属成矿作用

大量研究表明，大别造山带的超高压变质岩形成于三叠纪（245～210 Ma）的超高压-高压变质作用，是华南向华北大陆深俯冲的产物[14]。连续的俯冲事件可以造成明显的地壳增厚，并且会导致铁镁质下地壳变成榴辉岩[20]。北淮阳构造带的沙坪沟钼矿附近侵入岩的详细研究表明，早期（大于130 Ma）低镁埃达克质花岗岩可能形成于大别造山带榴辉岩为岩浆源区的增厚下地壳。在130 Ma以后，大别造山带的增厚下地壳发生减薄，形成正常厚度的下地壳[4]。很多研究表明，在大约130 Ma，大别地区岩石圈发生深刻变化，造山带发生强烈垮塌作用，形成了大量伴生的基性岩脉以及高镁埃达克岩[21～24]。

本次研究表明，鲍冲二长岩形成于124Ma，与大别地区后碰撞侵入岩形成年代一致，属于三叠纪华南板块向华北板块大陆碰撞造山后伸展背景的产物。同时，鲍冲岩体的岩浆源区与稍早的岩浆岩具有明显不同的锆石Hf同位素组成，指示了在大约124 Ma，深部岩石圈和地壳结构发生了剧烈的转变。造山带强烈伸展、深部地幔上涌和地壳结构、组成的剧烈变化均有利于铜铅锌矿化的产生。

5 结论

鲍冲岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果表明，其结晶年龄为124 Ma。锆石Lu-Hf同位素结果表明，其εHf（t）值为-15.7～-10.2，二阶段模式年龄（）变化范围为1.82～2.17Ga，指示其岩浆源区为古元古代岩石圈基底部分熔融。因此，鲜花岭地区铜铅锌矿化的岩浆源区与区域的130 Ma金矿化火山岩具有源区不同，指示着铜铅锌矿化是大别造山带构造垮塌环境下岩浆活动的产物。