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江西樂平塔前鉬(鎢)礦床成巖成礦時代及意義

2015-01-04 10:16胡正華劉善寶郎興海張家菁陳毓川施光海王藝云雷天浩聶龍敏龔良信劉戰(zhàn)慶
關(guān)鍵詞:花崗閃德興矽卡巖

胡正華,劉 棟,劉善寶,郎興海,張家菁,陳毓川,施光海王藝云,雷天浩,聶龍敏,沙 珉,龔良信,劉戰(zhàn)慶

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 國土資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室,成都610059;2.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院,南昌330001;3.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所,北京100037;4.江西省國土資源廳 執(zhí)法監(jiān)察總隊,南昌330001;5.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083;6.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林541004)

江西省樂平市塔前—賦春成礦帶,南鄰樂華—德興成礦帶,兩成礦帶呈北東-南西向平行展布,中間發(fā)育北東-南西向樂安江深斷裂。樂華—德興成礦帶在20世紀70~90年代已取得了豐碩的找礦成果,發(fā)現(xiàn)了一批大型、超大型銅多金屬礦床,如德興斑巖型銅礦床、金山韌性剪切帶型金礦床、銀山熱液型銅鉛鋅多金屬礦床、海底火山噴流-熱水沉積型樂華多金屬礦床等。目前對于樂華—德興成礦帶內(nèi)礦床類型、礦床特征、成巖成礦時代、成礦巖體地球化學(xué)特征等方面均有較為深入的研究[1-11]。塔前—賦春成礦帶的勘查工作始于20世紀60~70年代,發(fā)現(xiàn)了朱溪、彈嶺、塔前等礦(化)點。70~80年代進一步勘查工作發(fā)現(xiàn)了彈嶺、橫路、月形等中小型銅礦床以及塔前鉬(鎢)等礦化點。近年來在塔前—賦春成礦帶找礦效果顯著:在朱溪銅礦床的外圍及深部發(fā)現(xiàn)遠景達百萬噸級的超大型鎢多金屬礦床[12],塔前矽卡巖型鉬(鎢)礦床亦取得了較為顯著的找礦進展。在塔前—賦春成礦帶,目前僅主要針對朱溪、賦春礦床地質(zhì)特征、探礦因素以及塔前鉬(鎢)礦床成礦年代進行了少量的研究性工作[12-16];對于與成礦巖體年代學(xué)方面的研究工作尚未見相關(guān)報道。本文在對塔前鉬(鎢)礦床地質(zhì)特征詳細的研究基礎(chǔ)上,確定其成礦母巖為花崗閃長斑巖,并利用SIMS鋯石U-Pb測齡手段確定成礦母巖的形成時代。結(jié)合黃安杰等輝鉬礦Re-Os同位素測齡成果確定塔前礦床的成巖成礦時代[14],為賦春—塔前成礦帶的成礦規(guī)律及找礦方向提供年代學(xué)依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)位于揚子古板塊的東南緣,萍鄉(xiāng)—樂平拗陷帶東段(圖1),隸屬于欽杭成礦帶東段塔前—賦春成礦帶[15,17,18]。

礦區(qū)出露地層主要為中元古界雙橋山群(Pt2sh)千枚巖、板巖夾變余粉砂巖組成的淺變質(zhì)巖系(部分地段具角巖化);下二疊統(tǒng)茅口組(P1m)泥灰?guī)r、鈣鎂質(zhì)泥巖夾灰?guī)r及燧石條帶;上三疊統(tǒng)安源組(T3a)粉砂巖、頁巖、石英礫巖、碳質(zhì)頁巖;第四系全新統(tǒng)(Q)沖積物及殘坡積物。經(jīng)鉆孔揭露礦區(qū)有上石炭統(tǒng)船山組(C2c)灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r;下二疊統(tǒng)棲霞組(P1q)灰?guī)r,間夾黑色碳質(zhì)泥巖。茅口組可細分為上、中、下三段,上段(P1m1)為中厚層狀鈣鎂質(zhì)泥巖夾灰?guī)r,因受巖漿熱液作用而普遍具矽卡巖化,為礦區(qū)主要賦礦層位;中段(P1m2)為厚層狀含燧石灰?guī)r;上段(P1m3)為泥質(zhì)硅質(zhì)巖夾不純灰?guī)r。雙橋山群與船山組,安源組與茅口組均呈斷層接觸關(guān)系(圖2、圖3)。

礦區(qū)發(fā)育5條近于平行的斷裂(圖2、圖3),5條斷裂總體呈北東-南西向展布。就力學(xué)性質(zhì)而論,F(xiàn)1、F2、F5為壓扭性斷裂,F(xiàn)4為張性斷裂,F(xiàn)6為壓性斷裂。F1、F2為礦區(qū)主要導(dǎo)巖導(dǎo)礦構(gòu)造,傾向南東,傾角總體具上緩下陡的特征,平均60°~75°。F1地表延伸長度約1km,斷裂帶寬約10~30m,帶內(nèi)發(fā)育褐鐵礦化構(gòu)造角礫巖,北東及南西端被第四系覆蓋;F2地表均被第四系所覆蓋。F4總體傾向南東,傾角65°~80°,為F1派生的次級斷裂,下部與F1斷裂相交呈“入”字形;地表延伸長度約800m;斷裂帶寬為5~25m,帶內(nèi)發(fā)育褐鐵礦化硅化構(gòu)造角礫巖。F5為壓扭性斷裂,整體走向北東,于12線~16線間向南彎曲,地表僅出露于24線附近,長度約200m,下部與F1斷裂相交呈“入”字形;上部傾向北西,傾角30°~80°,中部呈弧形轉(zhuǎn)折,下部近于直立或向南東陡傾。F6傾向多變,12線以東傾向南東,12線以西傾向南南西,傾角60°~70°,斷裂兩側(cè)巖層產(chǎn)狀變化較大,14線~20線之間巖層倒轉(zhuǎn),地表延伸長度約900m。

侵入巖主要為呈巖枝、巖脈狀產(chǎn)出的花崗閃長斑巖,分布于礦區(qū)北東部,被后期F5斷層錯動;次為以巖脈形式產(chǎn)出的花崗斑巖。目前研究表明,巖漿巖含礦性較好的為花崗閃長斑巖。

1.1 礦體特征

塔前礦區(qū)主要發(fā)育5個礦體,均賦存于沿F1、F2斷層侵位的花崗閃長斑巖與茅口組下段灰?guī)r接觸帶的矽卡巖內(nèi),以M1礦體規(guī)模最大,M2次之,M3、M4、M5規(guī)模均較小(表1、圖3)。

1.2 礦石特征

就賦礦圍巖而論,區(qū)內(nèi)礦石以矽卡巖型為主,次為少量斑巖型。據(jù)礦石構(gòu)造可分為浸染狀-稀疏浸染狀礦石和細脈狀礦石,約占總資源(儲量)的75%;次為塊狀礦石。依據(jù)礦石主要有用礦物及組合進行分類,主要類型有:輝鉬礦、白鎢礦-輝鉬礦、輝鉬礦-黃銅礦-白鎢礦、白鎢礦礦石等四大類。據(jù)礦石有用組分進行分類主要有鉬礦石、鉬鎢礦石、鉬(鎢)礦石、鉬鎢銅礦石、鉬鎢(銅)礦石等四類。以鉬礦石和鉬(鎢)礦石為主。

圖2 江西樂平塔前鉬(鎢)礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological sketch map of the Taqian Mo(W)deposit in Leping County of Jiangxi Province

表1 塔前鉬(鎢)礦各礦體形態(tài)產(chǎn)狀和規(guī)模Table 1 Occurrence and scale of each orebody in the Taqian Mo(W)ore deposit

礦石礦物主要為白鎢礦、輝鉬礦,次為黃銅礦、銅藍、毒砂、磁鐵礦等。脈石礦物主要為石榴石、綠簾石、透輝石、綠泥石,次為石英、長石、云母、陽起石及方解石等。

1.3 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變主要有角巖化、硅化、矽卡巖化、大理巖化、絹云母化、黑云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、泥化。

花崗閃長斑巖順F1、F4斷層的侵位導(dǎo)致熱接觸圍巖蝕變,茅口組碳酸鹽巖產(chǎn)生大理巖化、矽卡巖化;安源組頁巖、粉砂巖與雙橋山群千枚巖、板巖夾變余粉砂巖發(fā)生硅化、角巖化。與成礦密切相關(guān)的是硅化、矽卡巖化。

在空間上,從上(安源組)至下(巖體),總的蝕變分布是:角巖化→大理巖化→矽卡巖化→青磐巖化→鉀化。角巖、矽卡巖、大理巖中均發(fā)育硅化。角巖和矽卡巖帶之間有過渡現(xiàn)象,大理巖中亦有矽卡巖化現(xiàn)象。

圖3 塔前鉬(鎢)礦區(qū)14號勘探線剖面圖Fig.3 Geological section along No.14exploration line of the Taqian Mo(W)deposit

2 實驗方法與結(jié)果

2.1 樣品采集及測試

在詳細了解礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,對14線ZK1405孔503m處M1矽卡巖礦體底板的花崗閃長斑巖進行采樣,樣品編號為2011LPZ-001(圖3、圖4-A)?;◢忛W長斑巖主要呈灰白色、淺灰色,斑狀結(jié)構(gòu)、自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物的含量(質(zhì)量分數(shù)):石英(10%~15%)、斜長石(45%~65%)、鉀長石(5%~15%)、黑云母(5%)、角閃石(<1%)。在斑晶礦物中,石英多呈他形粒狀、渾圓狀、港灣狀,部分發(fā)育次生加大邊,粒徑為1~3mm;斜長石呈自形至半自形的板狀,粒徑為2~5mm;鉀長石呈不規(guī)則板狀;黑云母呈片狀,多蝕變成絹云母(圖4-B)?;|(zhì)的礦物成分與斑晶的礦物成分相似,副礦物以磁鐵礦、鋯石為主,金屬礦物以輝鉬礦、白鎢礦為主。在廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成樣品破碎和鋯石的挑選,在鋯石陰極發(fā)光照片上選定測點。

SIMS鋯石U-Pb測齡在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所離子探針實驗室完成,所用儀器為Cameca IMS-1280型二次離子質(zhì)譜儀(SIMS),詳細的測試流程及數(shù)據(jù)處理方法見文獻[19-23]。

2.2 測試結(jié)果

圖4 塔前鉬(鎢)礦區(qū)花崗閃長斑巖照片F(xiàn)ig.4 A photo of granodiorite porphyry in Taqian Mo(W)deposit

所測鋯石樣品均無色透明,半自形-自形短柱狀或長柱狀,長寬比變化不大,以近等軸狀為主,少量長寬比可達3∶1,粒徑為52~200μm。陰極發(fā)光圖像(圖5)顯示,鋯石主要以振蕩環(huán)帶為主,部分鋯石核部呈塊狀、渾圓狀、不規(guī)則狀,亮度大??梢娚倭夸喪l(fā)育扇狀環(huán)帶現(xiàn)象。少數(shù)鋯石內(nèi)見細小的包裹體及裂紋,個別鋯石存在高亮度白邊,這可能與后期熱事件或流體作用有關(guān)[26,27]。

本次研究共選擇了17粒鋯石,部分鋯石具有明顯的殘留核,可能為繼承核或捕獲核。為了獲得更多的鋯石信息,我們盡量選擇鋯石的邊緣部位進行測試,避免繼承鋯石對測齡的干擾。所有測點 Th、U、Pb的質(zhì)量分數(shù)(w)分別為(13~1 213)×10-6、(163~2 343)×10-6、(4~156)×10-6。wTh/wU比值大多介于0.24~1.6,>0.1,顯示巖漿鋯石的特征[27]。17個測試結(jié)果中(表2),有11個年齡變化范圍較小,在誤差范圍內(nèi)有一致的w(207Pb)/w(206Pb)、w(207Pb)/w(235U)、w(206Pb)/w(238U)比值,其中206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為160.9±2.5Ma(MSWD=0.69,圖6),代表花崗閃長斑巖的結(jié)晶年齡[28]。另有4個年齡較老的鋯石(圖6):測點9(2 002.0±14.1 Ma)、測點10(779.9±12.6Ma)、測點13(494.6±10.5Ma)、測點14(443.7±6.5Ma)。這4個較老鋯石均具有巖漿震蕩環(huán)帶,其Th、U含量及比值較高,可能代表巖體捕獲或繼承的早期巖漿巖鋯石。測點5的鋯石U-Pb年齡偏小,為143.0±2.5Ma,可能由于鋯石晶格受U、Th放射性破壞較嚴重,導(dǎo)致放射性成因的Pb丟失所致[29]。測點4和測點15位于鋯石邊部,可能是由于外界206Pb的加入導(dǎo)致w(206Pb)/w(238U)比值偏高,造成年齡偏高[30]。

3 討論

3.1 矽卡巖型鉬(鎢)礦體的含礦母巖

圖5 塔前鉬(鎢)礦區(qū)巖漿巖鋯石陰極發(fā)光圖像及測試位置Fig.5 The magmatite zircon cathodoluminescent images and test positions of the Taqian Mo(W)deposit

表2 塔前礦區(qū)花崗閃長斑巖SIMS鋯石U-Pb同位素測齡Table 2 The granodiorite porphyry zircon SIMS U-Pb isotope chronometry of the Taqian mining area

圖6 塔前礦區(qū)花崗閃長斑巖SIMS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 The concordia plot of SIMI ziron U-Pb dating for the granodiorite porphyry from the Taqian deposit

塔前礦區(qū)花崗閃長斑巖和茅口組灰?guī)r接觸帶都發(fā)育矽卡巖或矽卡巖化,并且大都具不同程度的礦化,M1、M2號矽卡巖型礦體均受花崗閃長斑巖和大理巖接觸帶的矽卡巖所控制(圖3)。自茅口組灰?guī)r至花崗閃長斑巖具有大理巖化灰?guī)r→大理巖→石榴子石+透輝石矽卡巖→透輝石矽卡巖→矽卡巖化花崗閃長斑巖的蝕變分帶特征,各蝕變帶之間為漸變關(guān)系,這與大部分典型接觸交代矽卡巖礦床蝕變分帶特征相似[31],顯示花崗閃長斑巖體為區(qū)內(nèi)成礦母巖。石榴子石+透輝石矽卡巖與透輝石矽卡巖是區(qū)內(nèi)主要賦礦蝕變帶,以鉬、鎢(銅)礦化為主。在矽卡巖化花崗閃長斑巖上部見少量細脈-浸染狀鉬、鎢礦化,大理巖內(nèi)發(fā)育少量銅(鉬)礦化,成礦元素自巖體至圍巖表現(xiàn)為由高溫至中溫的變化趨勢,進一步表明花崗閃長斑巖為塔前礦區(qū)的成礦母巖。

3.2 成巖成礦時代

本文利用SIMS鋯石U-Pb測齡獲得塔前矽卡巖型礦體底部花崗閃長斑巖的結(jié)晶年齡為160.9±2.5Ma(MSWD=0.69),這與黃安杰等所測得礦區(qū)矽卡巖礦石中輝鉬礦Re-Os等時線年齡為162±2Ma(MSWD=1.7)[14],在誤差范圍內(nèi)基本一致。這2個年齡較好地界定了塔前礦區(qū)成礦母巖的結(jié)晶年齡(鋯石U-Pb年齡為160.9±2.5Ma)及矽卡巖型礦化的成礦時代(輝鉬礦Re-Os年齡為162±2Ma),表明此礦床形成于中侏羅世晚期。

3.3 區(qū)域構(gòu)造演化與成礦的關(guān)系

揚子克拉通可能存在3.8Ga B.P.的地殼物質(zhì),其初始生長可能在4.0Ga B.P.。在3.2~3.3Ga B.P.和2.95Ga B.P.±是揚子陸核的主要形成階段;1.8~2.0Ga B.P.的華南古元古代構(gòu)造熱事件是對揚子陸核的進一步再造和克拉通化,而廣泛的新元古代的巖漿活動則可能導(dǎo)致許多太古宙或古元古宙的巖石被重熔,并包含初生地殼的迅速再造[32-34]。揚子板塊不同地區(qū)的1.8~2.0Ga的鋯石U-Pb年齡分布于揚子板塊絕大多數(shù)地區(qū),揚子北部(峻嶺和京山)、揚子南部(益陽和寧鄉(xiāng))、揚子西南(龍勝和昆明)、揚子中東部(馬鞍山),以及代表揚子板塊俯沖然后折返到地表的揚子北緣大別-蘇魯造山帶[35,36]。塔前花崗閃長斑巖測點9鋯石U-Pb年齡為2 002.0±14.1Ma,表明塔前礦區(qū)可能受到華南古元古代構(gòu)造熱事件的影響。

欽杭結(jié)合帶與成礦帶是晉寧運動時期華南洋向揚子塊塊、華夏板塊發(fā)生雙向俯沖,引起洋殼消減、弧陸碰撞所形成的結(jié)合帶,進而導(dǎo)致華南地區(qū)在長期的地質(zhì)歷史過程中產(chǎn)生了“兩陸夾一盆”的構(gòu)造格局[18,37,38]。前人的研究表明,欽杭結(jié)合帶南北兩側(cè)地塊的碰撞時代為1 000~800Ma B.P.[39,40],2個板塊歷經(jīng)了晉寧期多次開裂與合并以及加里東期、印支期發(fā)生的碰撞造山,其中中生代構(gòu)造轉(zhuǎn)折事件使華南地區(qū)進入環(huán)太平洋構(gòu)造域,從而導(dǎo)致其構(gòu)造動力學(xué)背景從印支期以擠壓為主迅速調(diào)整為燕山期以伸展為主,以伸展為主的構(gòu)造背景直接導(dǎo)致燕山期成為欽杭成礦帶的主成礦期[41-44]。

燕山陸內(nèi)造山期(中晚侏羅世—早白堊世),北北東向構(gòu)造處于擠壓、壓扭(剪)狀態(tài),北西、北西西方向結(jié)構(gòu)面以張、張扭(剪)為主;而北北西、北北東向一對剪切斷裂帶,前者往往屬張扭(剪)性質(zhì),后者具壓扭特征,裂隙帶為剪(扭)張性質(zhì)[38]。構(gòu)造應(yīng)力作用引起了成礦巖體的侵位,張性構(gòu)造以及后期由壓扭性斷裂轉(zhuǎn)為張性的構(gòu)造為礦床的富集提供了場所,直接導(dǎo)致欽杭成礦帶內(nèi)形成了一批中晚侏羅世斑巖-矽卡巖-熱液脈狀銅多金屬礦床[44]。夾持于北東向贛東北大斷裂與樂安江大斷裂之間的樂華—德興成礦帶內(nèi)朱砂紅、銅廠、富家塢銅礦床沿北西向斷裂呈串珠狀產(chǎn)出,其成礦母巖均為花崗閃長斑巖,LA-MCICPMS鋯石 U-Pb年齡為171~173Ma[10]。朱砂紅、銅廠、富家塢銅礦床輝鉬礦的Re-Os年齡為169~173Ma[7,8]。位于北東向宜豐—景德鎮(zhèn)大斷裂與樂安江大斷裂之間的塔前—賦春成礦帶內(nèi)的塔前鉬(鎢)礦床的控巖控礦構(gòu)造為北東向,其花崗閃長斑巖(成礦母巖)SIMS鋯石U-Pb年齡為160.9±2.5Ma,輝鉬礦 Re-Os年齡為162±2Ma[14]。雖然樂華—德興成礦帶內(nèi)與塔前—賦春成礦帶內(nèi)礦床均形成于侏羅紀,但有一定的時空差。塔前—賦春成礦帶內(nèi)礦床產(chǎn)于北東向斷裂內(nèi)(塔前、月形、朱溪、橫路等),而樂華—德興成礦帶(朱砂紅、銅廠、富家塢)礦床形成于北西向斷裂內(nèi)。塔前—賦春成礦帶中礦床的成巖成礦時間(161Ma B.P.左右)明顯晚于樂華—德興成礦帶的礦床(170Ma B.P.左右)。究其原因,可能是兩者不同的成礦構(gòu)造背景所致。170Ma B.P.左右江西東部欽杭成礦帶內(nèi)控巖控礦構(gòu)造為以拉張為主的北西向構(gòu)造背景,此時北東向斷裂處于擠壓閉合狀態(tài),巖漿巖侵位空間有限,只有在北東向斷裂力學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿誀顟B(tài)或擠壓作用消減,北東向斷裂帶(如塔前賦春斷裂)才可能引起大規(guī)模的巖體侵位。中生代古太平洋板塊的漂移方向曾經(jīng)發(fā)生過多次轉(zhuǎn)折[43],每次轉(zhuǎn)折,華南地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力方向也隨之改變。區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的改變時代可通過構(gòu)造帶中巖體的形成時間來推斷。據(jù)此認為江西東部欽杭成礦帶內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力可能在170~161Ma B.P.發(fā)生過重大轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)論

a.塔前礦區(qū)花崗閃長斑巖和茅口組灰?guī)r接觸帶都發(fā)育矽卡巖或矽卡巖化,并且大都發(fā)育不同程度的鎢、鉬、銅礦化,由茅口組灰?guī)r至花崗閃長斑巖具有大理巖化灰?guī)r→大理巖→石榴子石+透輝石矽卡巖→透輝石矽卡巖→矽卡巖化花崗閃長斑巖的蝕變分帶特征;礦區(qū)主成礦元素自巖體至圍巖表現(xiàn)為由高溫至中溫的變化趨勢,總體表現(xiàn)為鎢、鉬→鎢、鉬(銅)→銅(鉬),指示出花崗閃長斑巖為塔前礦區(qū)的成礦母巖。

b.塔前花崗閃長斑巖(成礦母巖)SIMS鋯石U-Pb法測得206Pb/243U加權(quán)平均年齡為160.9±2.5Ma(MSWD=0.69),代表了巖體的結(jié)晶年齡。

c.塔前—賦春成礦帶的控巖控礦構(gòu)造以北東向為主,位于此構(gòu)造帶中的塔前鉬(鎢)礦床的成巖成礦年齡為161Ma左右。樂華—德興成礦帶控巖控礦構(gòu)造以北西向為主,成巖成礦年齡為170Ma左右,預(yù)示著塔前—賦春成礦帶與樂華—德興成礦帶在170~161Ma B.P.區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向可能發(fā)生過重大轉(zhuǎn)變。

作者得到了江西省地礦局物化探大隊賴志堅總工、劉獻滿副總工,江西省地質(zhì)調(diào)查研究院樓法生總工、李永明高級工程師、唐峰林教授級高工、劉細元高級工程師、張芳榮博士的幫助與指導(dǎo),在此向他們表示感謝。

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