遼寧移除性鉛鋅礦集區(qū)金、銀成礦時代來自rbsr和40ar39ar同位素測年的約束

遼寧移除性鉛鋅礦集區(qū)金、銀成礦時代來自rbsr和40ar39ar同位素測年的約束

遼寧省阜城市銀礦已有100多年的開采歷史。最近，在小雙包子大型金礦床、高家寶子大型銀礦區(qū)、安家、柳樹、新嶺、桃園等中部金、銀礦區(qū)（點(diǎn)）。同時，大型銀礦床、大型金礦床和大型銀礦床同時生產(chǎn)。它是遼寧省東部一個重要的顏色和黃金礦床（圖1）。目前,對該區(qū)金、銀成礦作用和礦床類型存在多種認(rèn)識,如古元古代噴流_沉積礦床?、微細(xì)浸染(卡林)型金礦床(劉國平等,1998)、火山噴流_韌性剪切_巖漿熱液疊加礦床(劉先利等,2000)、中生代地下熱鹵水滲濾型金礦床(王文清等,2000)、濁積巖型金礦床?等。厘定礦床成因,精確測定成礦時代是關(guān)鍵,同位素年代學(xué)的進(jìn)步,使其成為可能(桑海清等,1994;Mcdougalletal.,1999)。研究表明,中國東部,尤其是東偏南部金礦床主要形成于燕山中_晚期(胡受奚等,1998),而東北部的情況是否也如此?劉國平等(2002)應(yīng)用40Ar/39Ar法測得小佟家堡子金礦床的成礦年齡為167Ma,但本文聯(lián)合采用Rb_Sr和40Ar/39Ar同位素測年方法研究了青城子礦集區(qū)金、銀的成礦時代,獲得了一組十分集中的印支中期成礦年齡,現(xiàn)報道之以便共同討論。1成巖時代及微量元素青城子礦集區(qū)位于遼東古元古代裂谷軸部凹陷帶。遼東裂谷是在華北太古代克拉通基礎(chǔ)上形成的陸間裂谷,經(jīng)歷了地殼拉張裂陷—快速沉降—慢速沉降—回返擠壓—收縮上隆的演化過程,古元古代早期裂谷形成過程中沉積了巨厚的遼河群,其下部為于家堡子組和浪子山組火山巖_碎屑巖建造,產(chǎn)有Cu_Co礦床;中部為大石橋組碳酸鹽巖建造,產(chǎn)有Pb_Zn礦床;上部為蓋縣組碎屑巖_火山碎屑巖建造,產(chǎn)有Au_Ag礦床。這些裂谷沉積在距今大約18億年時經(jīng)受了角閃巖相到綠片巖相變質(zhì),形成斜長角閃巖、變粒巖、多種片巖和大理巖,變質(zhì)程度從下到上降低。古元古代中晚期,裂谷消亡,地殼重熔形成鈉質(zhì)花崗巖,分布在水泉、連山關(guān)、石家?guī)X、大頂子等地。大頂子巖體為鈉質(zhì)黑云母斜長花崗巖,片麻狀構(gòu)造,侵位時代為1740～1621Ma(K_Ar法,芮宗瑤等,1994),伴隨明顯的逆沖推覆構(gòu)造活動。中生代區(qū)域構(gòu)造_巖漿活動強(qiáng)烈。青城子礦集區(qū)幾乎被侵入巖包圍(圖1),以中酸性巖體(株)為主,北側(cè)有新嶺巖體和姚家溝巖株,南側(cè)有雙頂溝巖體。航磁重力等地球物理資料反映為巖漿巖田,礦集區(qū)被花崗巖體兜底(芮宗瑤等,1994)。新嶺似斑狀黑云母花崗巖體的侵位(K_Ar法)年齡是226.7～217.6Ma,雙頂溝似斑狀黑云母花崗巖形成的(K_Ar法)年齡是(230.7±5)Ma,姚家溝花崗斑巖與此同源同時代(芮宗瑤等,1994)。礦集區(qū)可見211～130Ma(K_Ar法,劉國平等,2002)的煌斑巖脈及140Ma(K_Ar法,芮宗瑤等,1994)的閃長巖脈。2礦床成分、成分小佟家堡子金礦床和高家堡子銀礦床產(chǎn)出在青城子鉛鋅礦床外圍Pb_Zn_Au_Ag元素分帶的Au,Ag帶中(圖1)。金、銀礦體受遼河群蓋縣組片巖與大石橋組大理巖之間的過渡層(上、下100～200m范圍)內(nèi)層間滑動構(gòu)造(剝離、破碎)帶的控制,容礦巖石為云母片巖、黑云母變粒巖和大理巖。成礦作用伴隨著強(qiáng)烈的硅化和鉀化,晚期有碳酸鹽化,礦床類型為構(gòu)造蝕變巖型。礦體全部隱伏(地表200m以下,圖1),呈似層狀、扁豆?fàn)?與圍巖沒有嚴(yán)格界線。小佟家堡子金礦床的礦石主要是含金硅化巖(原巖為變粒巖和大理巖),礦物成分簡單,硫化物較少(小于5%),主要是黃鐵礦和毒砂,有用礦物是金銀礦和銀金礦,脈石礦物主要是石英、白云石及少量絹云母和石墨。礦石中可見金占20%,粒度一般0.001～0.01mm,最大0.03mm;不可見金占80%,主要賦存在硫化物(尤其是毒砂)中【注文1】。礦床中少部分礦石構(gòu)成富硫化物金_銀_鉛_鋅礦體。高家堡子銀礦床具2種類型的礦石。一類為含銀石英網(wǎng)脈,表現(xiàn)為大理巖破碎后被石英、白云石膠結(jié),角礫構(gòu)造明顯,石英晶洞_晶簇發(fā)育,礦石礦物主要是自然銀、銀黝銅礦、深紅銀礦,可見極少量棕色閃鋅礦、細(xì)粒方鉛礦和黃鐵礦。另一類是金_銀_鉛_鋅破碎大理巖,表現(xiàn)為白云石大理巖破碎成角礫狀,充填有細(xì)脈浸染狀方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦,有時見自然銀和深紅銀礦等;破碎帶有硅化和碳酸鹽化。3流體包裹體中fy12和40asr小佟家堡子金礦床測年樣品取自占礦床金儲量80%的Ⅱ號礦帶內(nèi)不同位置的富礦石,為含金硅化黑云母變粒巖,強(qiáng)烈硅化已使其形成硅質(zhì)團(tuán)塊,礦石中硫化物含量極低(僅4.1%)。Rb_Sr等時線法測年樣品為含金硅化巖,即金礦石全巖,方法為常規(guī)的Rb_Sr測年法(樣品制備、質(zhì)譜分析和流程本底監(jiān)控等略)。40Ar/39Ar法測年樣品(DY_17)為從強(qiáng)硅化礦石標(biāo)本中選出的蝕變硅質(zhì)團(tuán)塊,破碎至60～80目,鏡下挑選出石英樣品,純度99%以上。高家堡子銀礦床測年樣品取自占全礦床銀儲量63%的Ⅰ號礦帶不同位置的含銀石英網(wǎng)脈型礦石,是從粉碎(60～80目)樣品中在鏡下挑選出的熱液石英,樣品純度99%以上。Rb_Sr等時線法測年對象是銀礦體不同位置礦石中石英包裹體內(nèi)的一組流體樣品,顯微鏡下觀察可見礦石中熱液石英半自形_自形晶,粒度0.07～0.8mm,純凈無雜質(zhì),顏色和干涉色均勻;40Ar/39Ar法測年樣品是該組Rb_Sr測年石英樣品中的FY_12樣品。采用分步加熱法獲得礦石中熱液石英流體包裹體內(nèi)的流體樣品,進(jìn)行Rb_Sr定年實(shí)驗。首先將純凈的石英樣品用丙酮溶液洗凈并烘干,然后放入加熱裝置內(nèi)在80℃的溫度下烘烤48h,以除去表面吸附物,并使次生包裹體爆裂;再將加熱和提取系統(tǒng)抽真空至壓力約為10-8MPa,在此條件下加熱樣品至500℃,使礦物內(nèi)流體包裹體爆裂,流體釋放到提取系統(tǒng);繼而送入質(zhì)譜儀分析流體組分的銣、鍶同位素組成,獲得等時線年齡。純凈的自形石英晶格中理論上不含Rb,Sr,對本次實(shí)驗樣品的石英礦物和石英流體包裹體所做的顯微激光等離子質(zhì)譜、同位素稀釋質(zhì)譜和氣相色譜等分析(西北大學(xué)大陸動力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室),發(fā)現(xiàn)Rb/Sr值及Rb,Sr含量的變化與流體包裹體中水的含量呈正相關(guān)關(guān)系,說明質(zhì)譜分析的Rb,Sr組分主要存在于石英流體包裹體內(nèi)。Rb_Sr等時線年齡應(yīng)代表成礦流體被石英晶體捕獲的年齡。40Ar/39Ar測年采用快中子活化階段加熱法進(jìn)行。將標(biāo)樣(法國B600黑云母)和洗凈并烘干的待測樣品一一稱重,分別放入特制的石英瓶內(nèi)并抽真空后,用火焰封死瓶口;再用0.5mm厚的鎘皮包裹石英瓶(屏蔽慢中子干擾),然后裝進(jìn)鋁制反應(yīng)罐,在中國原子能科學(xué)研究院49_2反應(yīng)堆中進(jìn)行快中子輻照3620min;樣品在反應(yīng)堆內(nèi)冷卻到放射性安全劑量(小于5微倫/秒)后,取出進(jìn)行階段加熱實(shí)驗。將樣品置于與析氬儀聯(lián)機(jī)的石英熔樣器歧管中,用半導(dǎo)體化高頻感應(yīng)器加熱熔樣,每階段保持20min,釋放出的氣體經(jīng)分子篩、海綿鈦及鈦升華泵純化活性氣體,然后將惰性氣體Ar轉(zhuǎn)移到RGA10質(zhì)譜儀中作靜態(tài)氬同位素分析。RGA10質(zhì)譜儀為英國VSS公司所產(chǎn),氬同位素測量誤差為0.5%～1%,全系統(tǒng)靜態(tài)本底為:40Ar=1.6×10-14mol,39Ar=4.9×10-6mol,38Ar=3.8×10-6mol,37Ar=3.2×10-16mol,36Ar=1.2×10-16mol。每個40Ar*/39Ar比值、坪年齡及等時線年齡數(shù)值均經(jīng)過回歸,記憶效應(yīng),分餾效應(yīng),本底,大氣Ar及K、Ca、Cl誘發(fā)同位素,37Ar放射性衰變等校正。4等時線和u3000年代學(xué)小佟家堡子金礦床金礦石(含金硅化巖)全巖Rb_Sr法測年同位素數(shù)據(jù)見表1,87Rb/86Sr與87Sr/86Sr表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系(圖2),等時線年齡為(233±31)Ma(具有95%以上的置信度)。高家堡子銀礦石中石英流體包裹體的Rb_Sr同位素測定結(jié)果見表2,所測的7個樣品呈現(xiàn)出很好的Rb_Sr等時線(圖3),年齡為(234±14)Ma。對小佟家堡子金礦Rb_Sr法測年樣品中的DY_17同時采用了40Ar/39Ar快中子活化法測年,其氬同位素組成見表3,獲得坪年齡tp=(238.78±0.74)Ma(占總析出39Ar的51.22%,圖4),構(gòu)成坪年齡的4組數(shù)據(jù)的40Ar/36Ar與39Ar/36Ar具有極好的相關(guān)性(r=0.99996),等時線年齡ti=(239.46±1.13)Ma(圖5)。對高家堡子銀礦Rb_Sr法測年樣品中的FY_12也采用了40Ar/39Ar快中子活化法測年,其同位素組成見表4,獲得坪年齡tp=(238.80±0.60)Ma(占總析出39Ar的54.01%,圖6),構(gòu)成坪年齡的4組數(shù)據(jù)的40Ar/36Ar與39Ar/36Ar具有極好的相關(guān)性(r=0.99998),顯示等時線年齡ti=(240.35±0.88)Ma(圖7)。5熱液硅化等蝕變時代的特征Rb_Sr法測年結(jié)果(表1、2和圖2、3)表明,小佟家堡子金礦床的5個樣品具有較好的相關(guān)性(r=0.9977),形成良好的等時線,t=(233±31)Ma;高家堡子銀礦床7個樣品的相關(guān)系數(shù)r=0.9986,構(gòu)成了更好的等時線,t=(234±14)Ma。良好的Rb_Sr等時線說明所測的兩組樣品的同位素系統(tǒng)均分別在同一時間段內(nèi)被徹底改造,達(dá)到了均一化,并且在封閉系統(tǒng)中演化,母、子體元素比值有大的變化。礦石或礦物Rb_Sr等時線一般代表巖石和礦物經(jīng)受最后一次能夠使鍶同位素均一化的地質(zhì)熱事件的時間,t=(233±31)Ma～(234±14)Ma可能代表了青城子礦集區(qū)金、銀成礦的時代。但是,Rb_Sr法定年誤差多在10Ma左右,并且Rb易流動,Rb_Sr同位素系統(tǒng)容易被改造,Rb_Sr等時線年齡應(yīng)該與等精度或精度更高的同位素年代學(xué)方法給出的相應(yīng)年齡數(shù)據(jù)一致。從小佟家堡子金礦床和高家堡子銀礦床Rb_Sr法測年的兩組樣品中分別任選的一個為對象進(jìn)行的更高精度的40Ar/39Ar法測年結(jié)果(表3、4和圖4、5、6、7)與Rb_Sr等時線年齡基本一致,說明本文Rb_Sr測年結(jié)果具有確切的地質(zhì)時代意義,應(yīng)是伴隨熱液硅化等蝕變的Au,Ag成礦時代。40Ar/39Ar法測年中的過剩Ar與Ar丟失都是值得慎重研究的問題。小佟家堡子金礦床和高家堡子銀礦床的40Ar/39Ar法年齡譜(圖4、圖6)均呈“馬鞍型”,反映階段加熱實(shí)驗過程中低溫和高溫階段分別存在過剩Ar。一般來說,樣品中的過剩Ar要么是捕獲外來Ar,要么是繼承性Ar。按照熱體積擴(kuò)散理論,階段升溫過程中釋放出的Ar的分布,應(yīng)按先后從礦物顆粒外部到礦物顆粒內(nèi)部(張宗清,1997)。圖4和圖6所示低溫階段的過剩Ar很可能是礦物捕獲外來Ar所致,高溫階段的過剩Ar更可能是(礦物顆粒內(nèi)部未徹底硅化和同位素均一化的)繼承性Ar,而中溫各階段(表3和表5中的2～5階段)不顯示過剩Ar,坪年齡應(yīng)代表礦物形成的年齡(張宗清,1997)。小佟家堡子金礦床和高家堡子銀礦床的tp=(238.78±0.74)Ma～(238.80±0.60)Ma,與Rb_Sr法測年結(jié)果基本一致,而且代表坪年齡4個加熱階段的40Ar/36Ar與39Ar/36Ar相關(guān)性好(r=0.99996～0.99998),等時線年齡ti=(239.46±1.13)Ma～(240.35±0.88)Ma(圖5、圖7),與坪年齡吻合,代表了青城子礦集區(qū)Au,Ag的成礦時代。所以,印支中期應(yīng)是青城子礦集區(qū)金、銀大規(guī)模成礦的主要時期。最近,劉國平等(2002)應(yīng)用40Ar/39Ar法,對小佟家堡子水云母_絹云母蝕變金礦石中的絹云母樣品進(jìn)行了測定,測得成礦時代為167Ma,與本文結(jié)果有較大區(qū)別,這很可能是由絹云母蝕變礦物顆粒微細(xì)而造成的Ar丟失所致。因為利用40Ar/39Ar法測年時,在39K轉(zhuǎn)化成39Ar的核反應(yīng)過程中,如果樣品顆粒太小(<4μm),那么核反沖作用將可能使Ar丟失,因此,微細(xì)礦物的40Ar/39Ar法測年結(jié)果與真實(shí)年齡就相差較大(張宗清,1997)。另外,本文40Ar/39Ar法測年樣品與劉國平等(2002)的40Ar/39Ar法測年樣品不同,測年結(jié)果的差別應(yīng)在情理之中,水云母_絹云母等蝕變發(fā)生在晚期(167Ma),而與金、銀成礦關(guān)系密切的硅化等圍巖蝕變可能主要發(fā)生在印支中期。青城子礦集區(qū)印支中期的金、銀成礦時代與本區(qū)內(nèi)印支期的構(gòu)造_巖漿事件時代相對應(yīng)。據(jù)航磁和重力資料推測青城子礦集區(qū)存在巖漿巖田,可能被花崗巖兜底(芮宗瑤等,1994)。礦集區(qū)出露的巖體包括北側(cè)的新嶺巖體和姚家溝巖株、南側(cè)的雙頂溝巖體,它們均形成于印支中期(圖1),測年結(jié)果分別是226.7～217.6Ma和(230.7±5)Ma(芮宗瑤等,1994)。金、銀成礦時代與印支期構(gòu)造_巖漿活動時代一致,反映印支期構(gòu)造_巖漿作用可能是礦集區(qū)Au,Ag成礦的主要控制因素。礦集區(qū)也見印支_燕山期煌斑巖脈(211～130Ma,K_Ar法,劉國平等,2002)和燕山期閃長巖脈(140Ma,K_Ar法,芮宗瑤等,1994),但燕山期巖漿活動并沒有使印支期金、銀礦石中均一化的同位素體系徹底改變,其對金、銀成礦的貢獻(xiàn)有限。中國東部內(nèi)生成礦作用時代多發(fā)生在燕山中_晚期,而遼東青城子礦集區(qū)金、銀成礦時代為印支中期,與東部區(qū)域,尤其是東部中段和南段的情況明顯不同?？磥碇袊鴸|部南北有別,用統(tǒng)一的背景認(rèn)識中國東部的