赣南葛藤垇钨钼多金属矿床ReOs同位素年龄及其地质意义

李海立 肖惠良 陈乐柱 范飞鹏

*收稿日期：20200403修订日期：20200810责任编辑：叶海敏

基金项目：中国地质调查局“钦杭成矿带武宁—平江地区钨铜多金属矿地质调查（编号：DD20190153）”项目资助。

第一作者简介：李海立，1990年生，男，硕士，主要从事矿产资源勘查及矿床地球化学研究工作。Email：njlihaili@163.com。

通信作者简介： ， 年生， ，，。

摘要： 葛藤垇钨钼多金属矿床为赣南地区典型的热液石英脉型矿床，矿体主要赋存于燕山期花岗岩中，受NW向及近EW向断裂带控制。通过对该矿床进行详细的野外地质调查，并对矿体中的6个辉钼矿样品进行ReOs同位素测试分析，获得了187Re187Os等时线年龄为（159.0±0.4） Ma，加权平均年龄为（162±2） Ma（MSWD=1.3），表明该矿床的成矿时代为燕山早期，与赣南区域成矿事件相吻合。Re/Os值（>4）及187Re含量（（69.0～625.4）×10-9）指示矿床成矿物质来源于地壳，为燕山早期第二阶段壳源花岗岩分异演化与岩浆晚期热液共同作用的产物。

关键词： 赣南地区;钨钼矿床;ReOs同位素年龄;辉钼矿

中图分类号：P618.67;P618.65

文献标识码：A

文章编号：20961871（2020）0435108

赣南地区位于欧亚大陆板块与滨西太平洋板块消减带内侧的华夏板块中，属于武夷山成矿带和南岭成矿带的交汇复合部位[12]，矿产资源丰富，是世界著名的钨、锡、钼、银、铜（金）等多金属矿集区，也是中外地质学家关注和研究的热点区域[311]。区内岩浆岩广泛分布，钨钼矿床的形成与该区燕山期花岗岩密切相关[12]。矿床的成矿母岩岩性主要为富含钨、锡、钼的黑云母花岗岩和二长花岗岩等，为高硅（SiO2>70%）、高碱（（Na2O+K2O）>8%）和富挥发分等特征的高分异花岗岩[13]。

近几十年来，ReOs同位素分析逐渐成为研究金属硫化物矿床成矿年代和成矿物质来源的有效手段[1416]。因辉钼矿具有较高的Re含量而几乎不含普通Os，其已成为目前应用最广泛的ReOs定年矿物[1719]，辉钼矿ReOs同位素测年技术也已成为直接测定不同类型钼矿床和含钼矿床成矿年龄的最有效方法[2024]。

葛藤垇钨钼多金属矿是该区发现的典型热液石英脉型矿床，精确测定该矿床的成矿时代，对于正确认识矿床成因和控矿因素、总结区域成矿规律并指导找矿勘探工作具有重要意义[14]。辉钼矿是葛藤垇矿区的主要矿石矿物之一，辉钼矿与黑钨矿密切共生，其形成时间可以代表矿床的成矿时间。

本文利用辉钼矿ReOs同位素定年法，首次对葛藤垇钨钼多金属矿床的成矿时代进行测试，对矿床的形成时代、成矿物质来源和形成机理进行探讨，并通过与区域其他矿床进行对比研究，阐述其地质意义，为区内成岩成矿年代学格架研究提供新信息，为指导该区找矿勘查提供科学依据。

1 地质背景

1.1 区域地质概况

按照最新成矿区（带）划分方案[25]，赣南地区处于滨西太平洋成矿域（Ⅰ级）—华南成矿省（Ⅱ）—南岭成矿带东段中生代钨锡银铅锌稀有稀土金属成矿区（Ⅲ）—赣南钨锡金属成矿亚区（Ⅳ）。中生代以来受滨西太平洋构造域活动影响，区域断裂以NE向、NNE及近EW向为主（图1（a）），深大断裂带主要有大余—南城断裂带和招携—大桥断裂带，控制了该区构造形态、加里东期与燕山期花岗岩的侵入，中生代盆地呈长条状沿NE向分布，最终形成该区以EW向构造岩浆岩带为主并叠加复合NNENE向构造的格局（图1（b））。

区内地层以前寒武系及寒武系為主，是该区的基底岩石，晚古生代和中新生代地层出露面积较小，叠加在基底构造之上。前寒武纪—寒武纪地层为该区最主要的地层，是地壳强烈下陷的产物，巨厚的沉积物反映了复理式建造特征及深海还原沉积环境;泥盆纪地层多呈宽阔的向斜盆地不整合在前寒武系、寒武系及加里东期花岗岩体之上，为海陆交互相沉积环境;石炭纪—二叠纪地层岩相变化较为显著，可见滨海沼泽相、浅海相及深海相沉积环境;白垩纪地层沿断陷盆地边缘分布，为类磨拉石建造、红色建造及火山岩建造，反映了该区强烈上升和干燥炎热的氧化环境。

区内主要出露燕山早期岩浆岩，岩浆侵入活动由强变弱，规模由大到小，岩体侵入深度自中深成相过渡到浅成相，反映了岩浆侵位过程的一般规律。由早到晚，岩性由略偏中性花岗岩—高酸偏碱性花岗岩—偏碱白云母花岗岩，形成了连续的变化过程。岩石化学成分由早到晚也体现出一定规律性：SiO2含量逐渐增高，酸度逐渐增强，MgO、FeO、MnO、CaO含量表现出与SiO2含量变化的相反趋势，而K2O/Na2O值在燕山早期呈现规律性的降低，反映了岩浆演化过程必然的地球化学趋势。 REE、Li、Be、Nb（Ta）、W、Sn、Bi、Mo含量随岩浆演化显著增高; Fe、Co、Ni、V、Cu、Pb、Zn含量与亲石元素含量呈消长关系。

该区燕山期岩浆活动与内生成矿作用关系十分密切，前人[26]认为在燕山期岩浆侵入作用后，矿质热液从前期及刚形成的岩体中分异出来，在运移过程中随着物理化学条件的变化，沉淀于岩体裂隙和岩脉附近，晚期岩脉在深部具有尖灭特征。根据该期岩浆岩与成矿母岩的地球化学特征，矿质与岩体具有一定的继承性，表明了成矿物质来源于燕山期岩浆岩。

1.2 矿区地质特征

葛藤垇矿区出露地层主要为寒武纪变质砂岩，分布面积较小，呈残余岩帽状出露于海拔较高的山脊上，与下伏粗粒似斑状黑云母花岗岩呈侵入接触（图2）。岩石呈灰黄色（风化色），新鲜面呈浅灰色，致密坚硬，倾向SE，变质砂状粉砂状结构，主要矿物为石英、白云母、蚀变长石及绿泥石等，石英含量约70%，白云母含量约10%，长石含量约10%，绿泥石含量约10%，可见少量褐铁矿及泥质成分。

矿区内岩浆岩主要为粗粒似斑状黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩及细晶花岗岩脉等，均为燕山期岩浆活动的产物。粗粒似斑状黑云母花岗岩形成于燕山早期第一阶段，岩石呈灰白色，似斑状结构，斑晶主要由钾长石、斜长石和石英组成，粒径为（3×10） mm～（8×30） mm。岩石中矿物成分为：钾长石（～40%），斜长石（～35%），石英（～20%）、黑云母（～5%）和少量白云母（<1%），镜下偶见Nb（Ta）、W、Sn的独立矿物。燕山早期第二阶段岩体呈岩株或岩瘤状侵入于第一阶段粗粒似斑状黑云母花岗岩（图2）中，侵入角度一般均较陡，岩性为细粒黑云母花岗岩，由钾长石（～35%）、斜长石（～30%）、石英（～25%）、黑云母（3%～5%）、白云母（3%～5%）及副矿物（1%～2%）组成，副矿物可见金红石、磷灰石、锆石、萤石、黄铁矿、独居石、电气石等，岩浆期后热液作用和自变质交代作用均较显著，主要发育云英岩化、绿泥石化、绢云母化等蚀变， SiO2、K2O和Na2O含量高。钨钼矿化与燕山早期第二阶段花岗岩有紧密联系，是矿区重要的成矿阶段。燕山早期晚阶段为成矿期后岩浆活动，岩性较为复杂，多以花岗岩脉形式产出，主要有细晶花岗岩脉、花岗斑岩脉及少量基性岩脉等，分布于矿区NW向、NNW向及NE向断裂带内，是Nb（Ta）等稀有金属的重要成矿阶段。

区内岩浆岩岩石地球化学特征显示，在燕山早期花岗岩体中W、Sn、Bi、Mo、Nb（Ta）等均出现异常高含量，同时与含钨石英脉中的元素组合基本一致，显示了它们的亲缘关系。

矿区内构造主要有NW向、NE向及近EW向3组断裂，其中NW向断裂控制了矿脉的展布，是主要控矿构造，NE向断裂多切穿矿脉，近EW向断裂为晚期构造活动形成的。

葛藤垇矿区矿化面积约4 km2，产于燕山早期细粒黑云母花岗岩体顶部，脉体以细脉或网脉状充填于由NW向断裂引起的破碎带或裂隙带中，NW向含钨钼裂隙带主要由断裂破碎带中的不规则裂隙和围岩层间裂隙组成，含矿脉体包括含钨钼小脉、石英细脉和石英长石脉等。矿体走向以NW向、NNW向为主，地表倾向N，深部倾向S，倾角70°～80°，矿化脉带最宽约33 m，走向延长500～1 000 m，倾斜深度300～400 m，最深700 m。含矿石英脉体自上而下逐渐增多，已知矿体的地表部分主要由厚约几毫米至几厘米的平行密集石英细脉夹少许大脉组成，深部细脉增厚，厚度一般为0.1 m以上，最厚可达1.5 m。目前钻孔对工业矿体的控制深度达150～200 m，矿体的深部特点是大脉与细脉互相伴生而呈大脉与细脉的交织带，且具更高的工业价值。

矿体围岩蚀变主要是硅化、电气石化、绢云母化和黄铁矿化，花岗岩中见云英岩化。矿石矿物以黑钨矿、辉钼矿为主，伴生锡石、辉铋矿、黄铜矿、黄铁矿等。WO3含量0.15%～2%，最高含量2.41%，平均含量1.40%，伴生组分有Nb、Ta、Bi、Zn、Sn等。其中Nb、Ta产于黑钨矿中，（Nb2O5+Ta2O5）含量>1%。

最近勘探成果表明，产于变质岩及沉积岩的钨多金属矿床，其深部有潜伏的花岗岩体存在，并且往往形成规模较大的矿床，例如盘古山钨铋矿、黄沙钨矿床和上坪—南坑山钨矿床等，说明矿床的分布与岩体发育空间具有一致性。

2 样品采集及分析方法

为确定葛藤垇钨钼多金属矿床的成矿时代，对该矿床进行系统野外调查后，在矿区采坑内采集了6个辉钼矿样品用于ReOs同位素测年，所采样品中辉钼矿呈浸染状、脉状、晶簇状产出于细粒黑云母花岗岩和细晶花岗岩中（图3）。

ReOs同位素测年在中国地质科学院国家地质实验测试中心同位素实验室完成，实验仪器为美国TJA公司生产的电感耦合等离子体质谱仪TJA Xseries ICPMS。Re选择质量数185、187，用190监测Os。Os选择质量数为186、187、188、189、190、192，用185監测Re。全流程空白Re为3.995×10-3 ng，普通Os为0.2×10-6ng，187Os为90×10-6 ng，Re、Os空白远低于样品含量，对测试结果无显著影响。

准确称取0.1～0.4 g待测样品加入到Carius管中，用2～3 mL超纯浓HCl把185Re和190Os混合稀释剂转入Carius管底部，再依次加入适量浓HNO3和30% 的H2O2。用液化石油气和氧气火焰加热封好Carius管细颈部分，逐渐升温到200 ℃保温24 h取出。加入超纯水，100 ℃加热40～60 min，蒸馏分离Os，所得OsO4水吸收液可直接用于ICPMS测定Os同位素比值，将蒸馏残液转入150 mL Teflon烧杯中待分离Re。将蒸馏残液置于电热板上，加热近干，重复2次以上，转入Teflon离心管中加入4～10 mL丙酮，振荡1 min萃取Re，用滴管直接取上层液体，在电热板上加热除去丙酮，加数滴浓硝酸和30%的过氧化氢，用数滴HNO3溶解残渣，用ICPMS测定Re同位素比值，最后完成质谱测定。具体实验操作步骤及注意事项参照文献[2734]。

3 成矿时代

葛藤垇钨钼多金属矿辉钼矿样品ReOs同位素模式年龄测试结果见表1，辉钼矿ReOs等时线年龄及加权平均年龄见图4。辉钼矿Re含量为（109.8～995.0）×10-9，Os含量为（0.014 9～0.117 0）×10-9;放射性187Re含量为（69.0～625.4）×10-9，187Os含量为（0.191～1.670）×10-9。辉钼矿模式年龄集中于159.6～165.6 Ma，在误差范围内一致，代表了葛藤垇钨钼多金属矿的成矿年龄。

6件辉钼矿样品的Re总含量、187Re和187Os含量差距不大（在同一数量级范围内），且模式年龄值也相近。利用Isotope19.0软件[35]对数据进行了等时线拟合，获得等时线年龄为（159.0±0.4） Ma，加权平均年龄为（162±2） Ma，MSWD=1.3（图4）。等时线年龄、加权平均年龄及模式年龄结果一致，因此ReOs等时线年龄（159.0±0.4） Ma能够代表该矿床的成矿年龄，该年龄为葛藤垇钨钼多金属矿床提供了准确的形成时限，即燕山早期第二阶段。

4 讨论

4.1 成矿物质来源

由于辉钼矿ReOs同位素体系封闭性好，受后期改造影响弱，不仅可以直接准确测定成矿年龄，且ReOs体系是硫化物矿床形成的有力示踪剂[36]。由于Os是高度相容元素，而Re是中度不相容元素[37]，导致地幔与地壳的Re/Os值存在较大差异，地幔Re/Os值<0.13，地壳Re/Os值>1，而大陆地壳Re/Os值>4[20]。本文Re/Os值远>4，指示其成矿物质来源于大陆地壳。MAO J W等[14]通过对比部分辉钼矿Re含量，认为从幔源、壳幔混源到壳源，Re含量依次递降1个数量级。葛藤垇矿床辉钼矿Re含量为（109.8～995.0）×10-9，指示了其成矿物质来源于壳源，而矿床形成于燕山期岩体，这与区内大规模分布的高分异花岗岩[12]具有时空吻合性。

此外，花岗岩分异演化与钨钼多金属矿成矿关系密切[12，38]，前人对大埠岩体进行了岩石化学研究，其特征表现为高硅富碱，贫铁、镁、钙，总体属亚碱性系列高分异花岗岩。SiO2含量与TiO2、A12O3、FeO、CaO、MgO含量呈负相关，岩浆向富钾，贫铁、钠演化。在原始地幔标准化微量元素蛛网图（图略）上，岩体富集Rb、U、Zr、Hf、La，有明显的Ba、Nb、Sr、P、Ti和Eu亏损，显示了较强的结晶分异作用。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线为右缓倾的“海鸥”型，轻稀土元素相对富集型，具中等强负Eu异常，δEu<0.61，表明该区岩浆为上地壳部分熔融形成的，可能为矿床的形成提供了丰富的成矿物质。

从葛藤垇钨钼多金属矿床矿脉围岩、控矿构造、成矿物质来源、围岩蚀变以及矿脉的赋存状态看，该矿床形成与岩浆侵位同时发生[26]，在造岩矿物的结晶和挥发组分向上运移和富集过程中，岩浆完成了从熔体逐渐向熔体溶液和汽化的过渡。随着温度、压力的降低，矿石矿物主要在岩浆晚期分异阶段伴随长石和石英晶出，或通过交代早结晶造岩矿物的方式晶出[39]，逐渐富集形成钨钼多金属矿床。

4.2 区域成岩成矿特征

近年来，对南岭地区各类型矿床成矿时代及成矿规律的研究不断深入，毛景文等[12]认为区内金属矿床成矿作用时间主要集中在170～150 Ma、140～126 Ma和110～80 Ma。赣南地区中生代成矿作用的最大特点是绝大多数W、Sn、Mo多金属矿化的形成与花岗质岩浆活动关系密切，且多形成于燕山早期。葛藤垇钨钼多金属矿床成矿时代与此次成矿事件吻合，成矿背景为165～150 Ma的华南岩石圈伸展岩浆活动大规模成矿的动力学环境[13，40]。

研究区及其邻近矿床的成岩成矿、年龄统计结果（表2）表明，该区成岩、成矿年龄时限为151～161 Ma，均属燕山早期成矿事件。近年来，关于赣南地区燕山期成岩成矿的时差问题，一些学者认为成岩成矿作用同时进行，几乎没有时间差，分析结果略有差异是由于花岗岩成岩成矿经历了岩浆冷凝、挥发分聚集、热液运移及金属矿物沉淀等过程。因此，笔者推测葛藤垇钨钼矿成矿作用发生于粗粒黑云母花岗岩形成后的岩浆分异演化阶段，与细粒黑云母花岗岩同时形成，是岩浆及期后热液共同作用的结果，矿床成矿物质可能与燕山期壳源型高分异花岗岩有直接的成因关系。

5 结论

（1）赣南葛藤垇钨钼多金属矿床ReOs同位素等时线年龄为（159.0±0.4） Ma，加权平均年龄为（162±2） Ma，形成于燕山运动早期。

（2）葛藤垇矿床的成矿物质主要来源于地壳，是该区燕山期黑云母花岗岩高分异演化及期后热液共同作用的产物。

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ReOs isotope age of Getengao TungstenMolybdenum polymetallic deposit， Southern Jiangxi Province and its geological significance

LI Haili，XIAO Huiliang，CHEN Lezhu，FAN Feipeng

（Nanjing Center， China Geological Survey， Nanjing 210016， China）

Abstract：The Getengao TungstenMolybdenum polymetallic deposit in southern Jiangxi Province is a typical hydrothermal quartz vein type deposit. The ore bodies of Getengao deposit are mainly occured in the Yanshanian granite and controlled by NW and EW striking faults. In this paper， the ReOs isotopic dating of six molybdenite samples which collected from the main ore body in Getengao deposit was carried out. the results yield a 187Re187Os isochron age of （159.0±0.4） Ma， with a weighted average age of （162±2） Ma （MSWD=1.3）， representing the mineralization age is early Yanshan Period， which is concurrent with the regional metallogenic events. The high Re/Os ratio （>4） and low 187Re content（（69.0～625.4）×10-9） indicate that the metallogenic material was derived from the crust. We suggest that the formation of the deposit is genetically related to the interaction between differentiation and evolution of the crustalderived granites of the second stage Yanshanian and the hydrothermal process of the granites during lithosphere extension in South China.

Key words：Southern Jiangxi Province; TungstenMolybdenum deposit; ReOs isotope age; molybdenite