越南大慈县金山铜锡矿花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

2022-08-07朱永清余红平袁明伟江国文

云南地质 2022年2期

朱永清，余红平，袁明伟，李帅，江国文

(1.云南昊龙实业集团有限公司，云南鲁甸，657100；2.云南黄金矿业集团股份有限公司勘查分公司，云南昆明，650299)

大慈县金山铜锡矿位于越南太原省大慈县东1km，距离越南首都河内约50km。矿区位于华南地块[1]南东或华南褶皱系南西部，中生代后受燕山期变形和岩浆作用影响，受太平洋板块向欧亚板块俯冲及印度板块与欧亚板块碰撞(特提斯构造域)的联合作用，形成了环太平洋北东向剪切带和与之配套的北西向构造格架[2～3]。

华南地块国内部分研究程度比较高，而越南东北部则文献不多，对越南地区典型矿床的报道也较少。该地区花岗质岩石在年龄上被认为是三叠纪[4]和白垩纪[5]。Nui Phao花岗岩体中粗粒花岗岩锆石LA-ICPMS U-Pb法年龄为243.34 Ma～250.7Ma[4，6]。北部相邻Da Lien花岗岩40Ar/39Ar增量加热法年龄为85.5 Ma～81.5 Ma[5，6]，以往研究认为与多金属矿化有关的花岗岩凝固发生在该年龄，对Nui Phao及Da Lien岩体进行了年龄测定，但微量元素测试不足。以往研究多集中于北部Nui Phao矿山，对南部金山铜锡矿研究不足。

本文在对越南太原省大慈县金山铜锡矿nui phao花岗岩体中细粒花岗闪长岩进行详细野外地质调查基础上，通过对矿体围岩及铜锡矿石进行岩相学、主微量元素分析研究，对中细粒花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb测年分析研究，确定花岗闪长岩地球化学特征及侵位年龄，从而限定铜锡矿成矿时代，对认识区域铜锡矿的形成具有重要意义。

1 地质背景

区域上构造单元通常按红河断裂划分[1]：马江断裂南西为印支地块，奠边俯断裂以西为思茅地块，马江断裂与红河断裂之间自西向东分别为马江地体，黑水河裂谷带，秀丽盆地及元古带变质岩。红河断裂以东为斋河断裂，斋河断裂以东为华南地块。矿区位于华南地块南东(图1)。成矿区带位于越北成矿区，越北隆起铁-锡-铅锌成矿亚区与谦河(渊河)成矿亚带交界处[9]。

图1 越南东北部大地构造及金山铜锡矿位置图(据[1]、[2-3]、[10]、[11]修编)Fig 1.Map of Tectonics and Jinshan Cu-Sn Deposit Distribution of NE Vietnam

2 矿床特征

金山铜锡矿位于东西向炮山断裂南部。目前发现铜锡矿体20余个，主要开采3个(TQ16、TQ11、TQ10)(图2，图3)。均赋存于中细粒花岗岩断裂(裂隙)石英脉中。

图2 金山铜锡矿地质简图(据1：20万太原幅，结合矿区地质图修改)Fig 2.Geological Sketch Map of Jinshan Cu-Sn Deposit

图3 金山铜锡矿A-B剖面示意图Fig 3.Sketch Map of Section A-B of Jinshan Cu-Sn Deposit

TQ16铜锡矿体：走向北北东，倾向89°～121°，平均105°；倾角46°～74°，平均60°；走向长451m，斜深139m，由LB4两个中段控制，单工程矿体厚度0.61m～8.11m，平均3.58m，厚度变化系数74.01%；单样Cu品位0.007ω%～4.13ω%，平均0.61ω%，Cu品位变化系数125.48%；单样Sn品位0.029ω%～3.16ω%，平均0.36ω%，Sn品位变化系数159.84%。一般上部为铜、下部为锡。

TQ11铜锡矿体：走向北北东，倾向78°～92°，平均85°；倾角53°～79°，平均66°；由LB2四个采样点及2个钻孔控制，控制走向长446m，斜深123m。单工程矿体厚度1.06 m～9.74m，平均厚3.28m，厚度变化系数85.11%；单样Cu品位0.01ω%～2.63ω%，平均0.60ω%，品位变化系数114.68%；单样Sn品位0.03ω%～3.58ω%，平均0.42ω%，品位变化系数158.36%。该矿体以铜锡矿体为主，单铜或单锡矿体零星分布，一般上部为锡矿、下部为铜矿。

TQ10铜锡矿体：走向北北东，倾向73°～95°，平均84°；倾角45°～59°，平均52°；由LB1四个采样点及2个钻孔控制，控制走向长353m，斜深162m。单工程矿体厚度1.66 m～5.09m，平均厚3.18m，厚度变化系数32.44%；单样Cu品位0.004ω%～4.80ω%，平均0.70ω%，品位变化系数146.15%；单样Sn品位0.035ω%～2.87ω%，平均0.35ω%，品位变化系数194.90%。上部为铜矿、下部为锡矿。

矿石呈网脉状、块状、细脉状和细脉浸染状构造，粒状结晶和交代结构，矿石矿物有：黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、锡石等，少量闪锌矿、方铅矿、自然铋、斑铜矿、铜蓝、孔雀石等。脉石矿物主要为石英、方解石、黑云母。据以往资料，主元素为Cu，共伴生Sn、Bi、Au、Pb、Sn等有益组分(表1)，主要有害杂质为As，含量较高。

表1 矿石组合分析结果表Tab 1.Ore Combinatory Analysis Result

3 样品采集与分析方法

3.1 样品采集

样品采自矿区中三叠纪nui phao斑状花岗岩复合体一段(γπT2nd1)。矿石样品采集自坑道中TQ16矿体。花岗闪长岩主要由斑晶、基质组成。斑晶为斜长石(10%～15%)、钾长石(<10%)。斜长石半自形板状，粒度10mm±，星散状分布。内有钾长石、石英小包体。主要被绢云母交代，偶显钠化，呈假象产出，部分边部模糊不清或消失。钾长石近半自形板状，一般5mm～10mm，星散状分布。常见格子双晶、卡氏双晶、钠质条纹。条纹微细脉状为固溶体出溶产物，属出溶条纹。微斜条纹长石内常有半自形斜长石包体。局部与石英文象交生，可见波状消光；基质为斜长石(35%～40%)、钾长石(15%～20%)、石英(20%～25%)、黑云母(5%～10%)，大小1mm～2mm，部分0.5 mm～1mm、2 mm～5mm，杂乱分布。斜长石呈半自形板状。可见聚片双晶，少见卡钠复合双晶。双晶模糊不清或消失。钾长石呈近半自形-它形粒状，填隙状、杂乱分布。内可见格子双晶、卡氏双晶、钠质条纹。条纹微细脉状为固溶体出溶产物。内常有半自形斜长石包体。局部与石英文象交生。钾长石种属：微斜条纹长石(斜长石包体半自形板状，大小一般0.5 mm～1mm，星散状、包体状分布钾长石内。残留者内常见聚片双晶，双晶模糊不清)。石英呈多它形粒状，星散状、填隙状分布于长石之间；少量呈象形文字状、蠕虫状等，与钾长石交生。交生体大小不一。因受力常见波状消光，部分可见斑块状消光。表面新鲜干净。黑云母呈片状，星散状分布。内可见解理弯曲痕迹。黑云母显多色性：Ng’=棕褐色，Np’=浅褐黄色，岩石碎裂明显，岩石内常见0.01mm～0.05mm的裂隙。呈网状分布，使其内有少量碎粒、碎粉分布。副矿物有：磁铁矿、锆石、磷灰石、金红石。

3.2 锆石U-Pb年龄分析方法

3.3 地球化学分析方法

样品粉碎至200目送云南黄金矿业集团贵金属检测有限公司做主量、微量和稀土元素分析。(1)试样用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸分解，赶尽高氯酸，用(1+1)HCL溶解后，制备成10ml分析溶液，ICP-AES法测定主量元素CaO、Al2O3、K2O、MgO、Na2O、P2O5、MnO、TiO2次量及痕量元素Rb、Ba、Nb、Sr；(2)试样置于已灼烧至恒量的瓷坩埚中，半开盖子，放入不超过200℃的高温炉中，升温至900℃～950℃，保持1h，取出，加盖，稍冷后放入硫酸干燥器中，冷却30min，称量；再灼烧至恒量为止测定LOI；(3)试料用碳酸钠熔融，盐酸浸取，蒸发至小体积，加聚环氧乙烷凝聚硅酸，过滤，灼烧，称重，加氢氟酸、硫酸处理，使硅以四氟化硅形式除去，再灼烧称重。处理前后质量之差即为沉淀中的二氧化硅量。残渣用焦硫酸钾熔融，水提取并入二氧化硅滤液中，经解聚后用钼蓝光度法测定滤液中的残余二氧化硅，两者之和即为试料中的二氧化硅量；(4)在有二氧化碳气体保护下，试样以盐酸和氟化钠在高温电热板上溶解。锥形瓶口塞以封闭漏斗，使与空气隔绝。溶解完全后，加硼酸除去氟的干扰。加入硫-磷混合酸和指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定FeO。ω(Fe2O3)=1.4297×[ω(TFe)-ω(FeO)×0.07773]；(5)试样用偏硼酸锂熔融，以熔融流动状态倒入稀酸，在超声波水浴中快速溶解后，直接用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定Ta、Nb元素；(6)试样用氢氟酸、硝酸、硫酸分解并赶尽硫酸，用王水溶解，(3+97)HNO3稀释后，在等离子体质谱仪(ICP-MS)上测定Y、La、U、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等稀土元素。(7)主元素分析结果中Na2O检出限0.001，K2O检出限0.003，Al2O3、MgO、CaO的检出限0.01。稀土、微量元素检出限：Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Yb(10-6)，Nb 0.01×10-6，Ta 0.05×10-6，Tb、Ho、Er、Tm、Lu、U0.002×10-6，Sr、Ba 2×10-6。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

样品中锆石为浅黄色-黄褐色、半透明、长柱状-短柱状自形晶体。长120μm～220μm、宽60μm～100μm，阴极发光图像显示其具韵律环带的岩浆岩锆石特征(图4)。10个锆石SHRIMP U-Pb数据点显示其Th、U含量较高且具较大变化范围。Th含量54×10-6～212×10-6；U为226×10-6～407×10-6；ω(Th)/ω(U)值为0.25～0.57(表2)。10个数据点的n(206Pb)/n(238U)加权平均年龄为(249.2±2.8)Ma，平均标准权重偏差(MSWD)为0.27(图5)。为炮山nui phao花岗岩体的侵位年龄。

图4 代表性锆石颗粒阴极发光图像Fig 4.Representative CL Image of Zircon Grain

表2 花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb同位素分析结果Tab 2.SHRIMP Zircon U-Pb Isotopic Analysis of Granodiorite

图5 花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄谐和曲线和年龄分布Fig 5.Shrimp Zircon U-Pb Concordia and Age Distribution of Granodiorite

4.2 地球化学

据岩体及矿石主要氧化物含量及主要岩石化学结果，岩体铝饱和指数A/CNK>1，Na2O含量较低，总碱度Na2O+K2O为5.99%～9.08%，花岗闪长岩K2O/Na2O>1，相对富钾贫钠，岩体中A/NK>1，具过铝质花岗岩特征(图6)，岩体及矿石LOI 分别为1.74%及11.17%，表明岩体中含有较多富挥发分的流体，而矿体中更多，岩体在SiO2-AR(图6)中落在碱性区。

图6 左：岩体TAS 图解，右：A/NK-A/CNK岩石系列分类图解Fig 6.Left TAS Diagram of Rock Body；Right A/NK-A/CNK Diagram of Rock Series

由表3，花岗闪长岩Ba、Rb含量较高，Sr含量低但Rb/Sr高，显示岩体具有后造山花岗岩特征，源区深度较浅。LREE/HREE、(La/Yb)N标明轻重稀土之间有明显分馏。在原始地幔及球粒陨石标准化的微量元素蛛网图中(图7)，花岗闪长岩不相容和轻稀土显著富集，Rb、U、K、Nd显示正异常，Nb、Sr、Ti显示负异常，Rb正异常最为明显。矿石与岩体有一定的相似性，可能为岩浆上升时受地壳混入，经过流体交代富集了轻稀土和大离子亲石元素Rb、U等[19]，Eu负异常为岩浆分类结晶过程中斜长石大量晶出的结果。矿石的微量元素配分曲线与岩体有一定相似性，但总体较岩体低。稀土配分曲线与岩体差异大，总量也较岩体低，显示了重稀土富集的特征，轻重稀土分馏不明显(图8)。

表3 花岗岩及铜矿石主量(wt%)、微量元素(×10-6)组成Tab 3.Major，Trace Element Composition of Granite and Cu Ore

续上表

图7 稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图(球粒陨石标准化数值据Boynton[20])Fig 7.Chondrite-Normalized REE Pattern

利用R1-R2图解对花岗闪长岩进行构造判别(图8)，样品点的分布多落在造山花岗岩区域，标明花岗岩可能形成于碰撞期。

图8 金山铜锡矿花岗闪长岩R1-R2图解(底图据Batcheler and Bowden[21])Fig 8.Granodiorite R1-R2 Diagram of Jinshan Cu-Sn Deposit1.tholeiitic；2.Calc-alkaline and trondhjemitic；3.High-potassic calc-alkaline；4.Sub-alkaline monzonitic；5.Alkaline and peralkaline；6.anatectic；7.Mica leucogranites1-地幔分异的花岗岩；2-碰撞前花岗岩；3-碰撞后隆起的花岗岩；4-造山晚期-晚造山期花岗岩；5-非造山区的花岗岩；6-同碰撞花岗岩；7-造山期后的花岗岩

5 讨论

5.1 花岗闪长岩形成时代

不同学者对该区域进行了年代学研究。Nui Phao粗粒花岗岩成岩锆石LA-ICPMS U-Pb法年龄为250.7 Ma～243.34 Ma，属于早三叠世。北部Da Lien岩体中黑云母及白云母的40Ar-39Ar法年龄为85.5 Ma～81.5 Ma，属于晚白垩世。本次对矿区花岗闪长岩进行了SHRIMP锆石U-Pb测年，获得斑状花岗闪长岩侵位年龄为249.2±2.8Ma，表明岩体在早三叠世发生侵位。

结合前人研究成果，该区在早三叠世-晚白垩世主要有2期岩浆活动：早期为250Ma～243.34Ma，主要为粗粒花岗岩，中细粒富钾斑状花岗闪长岩(二长花岗岩)(Nui Phao花岗岩，金山铜锡矿围岩)；第二期为85.5 Ma～81.5 Ma，为细粒花岗岩(Da Lien花岗岩)。

5.2 花岗闪长岩成因类型

本区花岗闪长岩主量元素显示富钾贫钠(K2O/Na2O=1.27-2.40)，过铝(A/CNK=1.07-1.31)和碱性系列岩石的地球化学特征。微量元素样品富集轻稀土(LREE)元素、大离子亲石元素(Rb、K)和地球化学性质活泼的不相容元素(U)，相对亏损高场强元素(Nb)。岩体的主、微量元素地球化学特征均显示具有同碰撞花岗岩的地球化学属性。在R1-R2图解中样品点主要落在碰撞前至同碰撞花岗岩区域，Mg#值低(43)，表明岩体可能是减压或流体加入引起的地壳重熔形成，相对较高的SiO2含量以及相对较强的轻重稀土分馏，显示其成岩过程中可能存在沉积物的参与。Eu负异常为岩浆分类结晶过程中斜长石大量晶出的结果，岩石主微量元素及年龄特征显示其为特提斯构造域成矿事件的一种响应[3]。

5.3 成矿作用探讨

矿区地处特提斯构造域与太平洋构造域结合部，中生代之前主要随特提斯的演化而演化，中生代早期受两大构造域的共同作用，造成了该区中生代十分复杂的岩石构造组合及大规模成矿作用[22]。

三叠纪以来，新特提斯构造域完成了一个张开和闭合的过程，特提斯西部的俯冲带向东迁移，岩浆-火山弧与东边的大陆发生碰撞，造成大量岩浆侵位[3]，早三叠世侵入的Nui Phao粗粒花岗岩、富钾斑状花岗闪长岩为金山铜锡矿提供了铜元素[23]。进一步俯冲的结果，导致花岗岩、花岗闪长岩碎裂，在东西向挤压作用下形成了东西向张性断裂(裂隙)、在南西-北东向挤压作用下形成北东向张性断裂(裂隙)。

中三叠世-白垩纪，造山过程在华南地块西南缘基本结束并开始向板内裂谷环境转换[3]，伸展的构造环境是区内构造-岩浆-成矿作用发生的有利条件，与区域矿区相似，晚白垩世Da Lien细粒花岗岩侵位，带来了富钨-氟的流体进一步改造与叠置其上[23]，萃取了前期花岗岩中Cu、Sn元素，在矿区外围北部，形成花岗岩北缘的锡石-石英-硫化物-白钨矿脉状矿化、云英岩型锡石浸染状矿化和白钨矿矽卡岩矿化。在本矿区形成含矿热液沿着东西、北东及南北向张性断裂(裂隙)充填，发生了铜锡矿化。