南嶺栗木金竹源與云英巖化花崗巖鋯石shrimpu-pb年代學研究

南嶺栗木金竹源與云英巖化花崗巖鋯石shrimpu-pb年代學研究

栗子錫錳礦床位于嶺南多金屬成礦帶的中段。自1935年發(fā)現(xiàn)以來，該礦先后在礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并勘探了三座大型花崗巖錫祿函數(shù)和一座長石石英脈錫祿函數(shù)，一座小型花崗偉晶巖脈錫祿函數(shù)和多座小型錫祿函數(shù)。此外，還發(fā)現(xiàn)了具有工業(yè)價值的含錫錳花崗巖礦床。這是國內(nèi)外著名的錫錫稀有金屬礦集區(qū)。其中,20世紀60年代礦區(qū)內(nèi)老虎頭大型鈮鉭花崗巖礦床的發(fā)現(xiàn)更是開啟了該類型礦床找礦的先河,此后南嶺地區(qū)同類型礦床不斷發(fā)現(xiàn),在找礦理論和勘查實踐上均具有里程碑的意義。由于栗木錫鈮鉭礦在南嶺鎢錫多金屬成礦帶中占有重要的地位,前人對該礦床及與其密切相關的栗木花崗巖巖體進行了大量的研究,對礦床的研究主要集中于礦床特征、控礦因素、找礦評價等方面;對栗木花崗巖體的研究則主要集中于花崗巖的成因、演化等方面。前人雖然對研究區(qū)成巖成礦年齡也進行了一定的研究,但由于所采用測試方法的精度和可信度較低,對該礦床的礦化年齡和栗木花崗巖體的形成時代一直存在爭議。本文報道了栗木含錫鈮鉭礦花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù),精確厘定了栗木花崗巖的成巖年代。1斷裂帶及礦床地質特征栗木礦區(qū)位于桂東北凹陷的北東緣,恭城復式向斜北部揚起端附近,大地構造位置上隸屬揚子板塊,靠近揚子與華夏板塊的拼接部位。礦區(qū)內(nèi)出露的地層可分為基底構造層和蓋層構造層2個部分。其中,基底由寒武系海相類復理石建造的碎屑巖組成,主要出露于礦區(qū)的西部;蓋層由中、下泥盆統(tǒng)碎屑巖,中、上泥盆統(tǒng)及下石炭統(tǒng)碳酸鹽巖組成,主要出露于礦區(qū)的中、東部。兩者呈角度不整合接觸關系。礦區(qū)內(nèi)構造行跡以SN向為主,褶皺和斷裂構造均較發(fā)育。寒武系基底以軸向NNE向褶皺為主;蓋層的褶皺主要表現(xiàn)為軸向SN向的恭城復式向斜,該復式向斜向北揚起、向南傾伏,兩翼次級褶皺較為發(fā)育,多為短軸開闊褶皺。區(qū)內(nèi)斷層以SN向和EW向為主,前者規(guī)模大、延伸長,多表現(xiàn)為先逆后正性質,為縱斷層;后者規(guī)模相對較小,主要表現(xiàn)為正斷層性質,為橫斷層;此外,還發(fā)育一些NW向和NE向斷層,屬斜斷層。上述斷層應主要形成于印支期,與恭城復式向斜存在明顯統(tǒng)一的幾何關系,是同一構造應力場作用的產(chǎn)物。礦區(qū)內(nèi)花崗巖呈零散、不規(guī)則的小巖株和巖鐘形式出露,主要有泡水嶺、香壇嶺、牛欄嶺、曬禾坪、老虎頭、天鵝嶺、虎頭嶺等十余處,總出露面積約1.5km2。此外,經(jīng)工程證實在水溪廟、金竹源、馬路橋、三個黃牛等地存在隱伏小巖體,鉆孔工程已控制的隱伏巖體面積約8km2,推測這些零散出露和隱伏的小巖體在深部是相連接的,故統(tǒng)稱為栗木花崗巖體,其主要巖性包括細粒似斑狀鐵云母花崗巖、中—中粗粒斑狀鋰鐵白云母花崗巖和中細粒含鋰云母花崗巖。巖體與寒武系、泥盆系、石炭系多呈陡傾斜的侵入接觸關系(深部或地表),外接觸帶熱接觸變質作用較弱,其中在碎屑巖地層中一般僅出現(xiàn)絹云母化和硅化;在碳酸鹽巖地層中僅出現(xiàn)褪色和大理巖化。栗木礦區(qū)礦產(chǎn)以內(nèi)生金屬礦為主,可劃分為4種礦床類型:花崗巖型錫鉭鈮礦床、錫鎢石英脈型礦床、錫鎢長石石英脈型礦床和花崗偉晶巖脈型錫鉭鈮礦床。其中含錫鉭鈮花崗巖型礦床分布于老虎頭、水溪廟、金竹源、獅子嶺,賦存于花崗巖邊緣隆起或隱伏于地下向圍巖凸起部位,其礦化除與鈉長石化有關外,還與云英巖化的關系更密切;鎢錫石英脈型礦床主要見于香檀嶺、牛欄嶺兩地,前者分布于栗木花崗巖體西南邊緣,后者在花崗巖體的東北側,相距約500m。鎢錫長石石英脈型礦床見于水溪廟、三個黃牛兩地,平行排列,相距600m;花崗偉晶巖脈型錫鉭鈮礦床分布在水溪廟,礦體產(chǎn)于鐵鋰云母(或鋰云母)鈉長石花崗巖脊部外接觸帶的上泥盆統(tǒng)融縣組灰?guī)r、大理巖構造裂隙中,呈脈狀產(chǎn)出(圖1)。2分析測試2.1shrimpu-pb年代學研究為了精確厘定栗木花崗巖體的形成年齡,本次研究在栗木金竹源和三個黃牛地區(qū)采集了2塊花崗巖樣品(LM-7和LM-8),挑選其中的鋯石進行SHRIMPU-Pb年代學研究?；◢弾r樣品呈灰白色,中細粒結構、塊狀構造,主要礦物有斜長石、鉀長石和石英,次要礦物有白云母,副礦物有錫石、鋯石、鐵鋰云母、綠柱石等,定名為白云母二長花崗巖(圖2)。2.2鋯石u-pb同位素分析先將新鮮的巖石樣品破碎至0.27mm以下,用常規(guī)的人工淘洗、電磁選及重液選方法處理樣品,分離出鋯石。然后在雙目鏡下挑純,選出晶形完好、無裂紋和無包裹體的鋯石進行年齡測試。制樣時先將鋯石樣品與標樣鋯石TEM(年齡為417Ma)在玻璃板上用環(huán)氧樹脂固定、拋光,將鋯石顆粒磨至約一半,以便觀察鋯石內(nèi)部結構。然后對其進行透射光、反射光和陰極發(fā)光掃描電鏡照相,以了解鋯石的內(nèi)部結構,選擇最佳的測試部位。鋯石的陰極發(fā)光圖像在中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室完成,最后再鍍上黃金膜以備上機測試。SHRIMP鋯石U-Pb同位素分析在北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ儀器上完成。樣品詳細分析流程和相關原理見參考文獻[21-22]。應用標準鋯石TEM(年齡為417Ma)進行元素間的分餾校正,Pb/U比值校正公式采用Pb/U=A(UO/U),鋯石的U、Th、Pb含量采用鋯石標準樣SL13(t=572Ma,U=238×10-6)進行標定。年齡計算和作圖采用Ludwig(1991)SQUID(1.02)和ISOPLOT程序。普通鉛校正根據(jù)實測的204Pb值進行,同位素比值誤差為1σ,加權平均年齡為95%置信度。分析結果列于表1和表2。3分析的結果3.1測點選擇及年齡值樣品LM-7和LM-8的SHRIMP鋯石U-Pb同位素分析結果分別列于表1和表2。樣品LM-7的鋯石顆粒以透明為主,局部半透明,裂紋不發(fā)育,為柱狀、長柱狀自形晶鋯石。在CL圖像上,鋯石具有明顯的震蕩韻律環(huán)帶結構,屬典型的巖漿鋯石(圖3);樣品LM-8的鋯石形態(tài)比較復雜,CL圖像顯示鋯石顆粒一般具柱狀、長柱狀,部分鋯石顆粒無規(guī)則形態(tài),且大部分鋯石顆粒顏色灰暗,看不到明顯的內(nèi)部結構,為了定年準確,測點均選擇晶型完好、震蕩韻律環(huán)帶相對清晰的鋯石(圖4)。從表1、表2可知,2個樣品的鋯石Th、U含量變化相對較小,且所測試鋯石的Th/U值均小于1,分別在0.15~0.92和0.04~0.97之間,具有巖漿成因鋯石的特點。為了保證測試數(shù)據(jù)的準確性,所有測點都選擇在韻律環(huán)帶結構清晰的部位,盡可能避開核部,樣品LM-7共計12個測試點,獲得較為一致的年齡值,在圖5中均位于諧和曲線上,加權平均年齡為218.3Ma±2.4Ma,MSWD=2.8,代表了巖漿的結晶年齡,表明栗木礦區(qū)金竹源花崗巖體形成于印支期;樣品LM-8共計11個測試點,其中10個測試點獲得了較為一致的年齡值,在圖6中均位于諧和曲線上,年齡加權平均值為214.0Ma±5.0Ma,MSWD=1.9,代表巖漿的結晶年齡,表明栗木礦區(qū)3個黃牛花崗巖體也形成于印支期,另外該樣品中LM-8-11.1測試點獲得了一個很老的年齡值1798.1Ma±67.4Ma,可能代表巖漿侵位過程中所捕獲的基底老鋯石的年齡。4討論4.1巖石學和微量元素有關栗木花崗巖體成巖年代學的研究主要集中在20世紀80年代和90年代的初期,其中史明魁等利用鋯石U-Pb法測得泡水嶺花崗巖的年齡為195Ma和184Ma,香壇嶺和水溪廟花崗巖的年齡分別為173Ma和159Ma,同時利用云母K-Ar法測得花崗巖3個階段的年齡分別為235Ma、185Ma和172~164Ma;林德松等利用Rb-Sr法測得金竹源花崗巖全巖等時線年齡為195.5Ma±4Ma;章錦統(tǒng)利用Rb-Sr法測得泡水嶺、牛欄坪和金竹源三地的花崗巖等時線年齡分別為201Ma±4Ma、204Ma±7Ma和183Ma±3Ma;甘曉春等測得水溪廟花崗巖體Rb-Sr等時線年齡為186Ma±12Ma。從這些已有的同位素年齡結果看,栗木花崗巖主要為印支晚期至燕山早期巖漿活動的產(chǎn)物,但已有數(shù)據(jù)時代跨度過大,且同一巖體不同學者、不同方法得出的結果相去甚遠。本次研究采用高精度SHRIMP鋯石U-Pb定年技術,對栗木金竹源和三個黃牛的花崗巖進行精確的年齡測試,獲得誤差范圍內(nèi)幾乎一致的2個年齡數(shù)據(jù),分別為214.0Ma±5.0Ma和218.3Ma±2.4Ma,表明栗木花崗巖體為印支期巖漿作用的產(chǎn)物。4.2巖漿作用與內(nèi)生金屬成礦研究華南處于近東西向的印支構造帶和燕山期與太平洋板塊俯沖有關的北北東向構造帶的疊加轉換部位,經(jīng)歷了加里東期、印支期及燕山期的多期次構造、巖漿作用,形成了中國乃至全球重要的鎢、錫多金屬成礦區(qū)———南嶺鎢、錫多金屬礦成礦區(qū)。燕山期作為南嶺大規(guī)模成礦作用或“成礦大爆發(fā)”的重要時期,在華南巖漿作用與內(nèi)生金屬成礦研究中占有重要的位置,前人對其投入了極大的熱情和注意力,并取得了大量的研究成果。與之相對應的是南嶺地區(qū)是否存在印支期的重要成礦事件?以往關于南嶺地區(qū)印支期成礦事件的報道頗少,并未引起礦床學界的足夠關注,這可能是因為印支期形成的巖體或礦床常受到后期構造-巖漿-熱液活動的改造或破壞,而難以得到完整的保存或記錄。最近華南印支期巖漿作用及成礦研究逐步得到重視,研究表明,華南地區(qū)大規(guī)模成礦作用分為多個階段,其中印支期成巖、成礦作用在華南地區(qū)普遍存在。楊鋒等測定的廣西栗木老虎頭錫礦床云英巖化花崗巖的白云母40Ar-39Ar年齡為214Ma左右,結合本研究在栗木金竹源云英巖化花崗巖中測定的白云母40Ar-39Ar年齡(212.4Ma±1.4Ma,另文發(fā)表),兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致,表明栗木錫鈮鉭礦床的成礦年代為晚三疊世,同時也證明印支期華南地區(qū)存在廣泛的鎢、錫成礦作用。5成巖、成礦年齡及成礦時代本文首次對栗木金竹源和三個黃?；◢弾r體進行了SHRIMP鋯石U-Pb年齡測試,年齡結果分別為214.0Ma±5.0Ma和218.3Ma±2.4Ma,兩者在誤差范圍內(nèi)一致,表明栗木花崗巖體為印支期巖漿作用的產(chǎn)物。結合