湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学特征及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示.pdf

第 卷 第 期 年 月地 质 通 报 .收稿日期:修订日期:资助项目:中国地质调查局项目中国矿产地质志(编号:)作者简介:秦锦华()男博士矿物学、岩石学、矿床学专业:.:./.湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学特征及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示秦锦华王登红王成辉赵如意刘善宝 .自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室/中国地质科学院矿产资源研究所北京.东华理工大学/核资源与环境国家重点实验室江西 南昌././摘要:本文报道水口山矿田花岗闪长岩和英安玢岩的矿物学、同位素年代学、岩石地球化学和 同位素资料 电子探针分析结果显示花岗闪长岩中黑云母为富镁黑云母斜长石主要为中长石而英安玢岩中斜长石成分为奥钠长石 锆石 定年结果显示英安玢岩形成于.较花岗闪长岩晚近 石榴子石原位 定年结果显示康家湾矿区深部矽卡岩形成于.与花岗闪长岩形成时代一致 地球化学特征显示水口山岩浆岩均具有富、低、高/值特征为亚碱性、高钾钙碱性钾玄岩系列岩石 各类岩石富集、亏损、等 同位素特征显示花岗闪长岩和英安玢岩的(/)值分别为.和.()值分别为.和.值分别为.和.揭示英安玢岩和花岗闪长岩来自中元古代中下地壳变质杂砂岩玄武质英云闪长岩的部分熔融为不同期次不同深度岩浆作用的产物 成岩成矿时代、地球化学特征和矿物学特征综合表明花岗闪长岩与水口山多金属成矿作用关系密切且整个水口山矿田形成于燕山期早期晚阶段古太平洋板块俯冲背景下的陆内伸展环境关键词:水口山年代学花岗闪长岩伸展成矿作用地质调查工程中图分类号:.文献标志码:文章编号:()././.水口山大型铅锌金多金属矿田是华南地区重要的有色金属资源基地 矿田范围内产出铁、铜、铅、锌、银、铀、镉等多类型矿产其中铅锌和金矿均达到大型规模 矿田范围内矿床成因类型多样从高温接触交代型铁、铜、铅、锌矿(鸭公塘、中区)中低温热液充填型铅、锌、金、银矿(老鸦巢龙王山、康家湾)铁帽型金矿(龙王山、仙人岩)甚至还包括沉积、沉积改造型铜、铀矿(柏坊)大量的成岩成矿学资料证实矿田范围内的龙王山、老鸦巢、中区、鸭公塘等矿区发育的 多金属矿化与花岗闪长岩关系密切形成于 但是矿田东侧发育的康家湾大型铅锌金矿成矿母岩和成矿时代存在争议 李能强等()、喻亨祥等()研究认为水口山矿田接触交代型和热液交代型铁、铜、铅、锌、硫铁成矿与水口山岩体关系密切而低温热液型铅、锌、银、金成矿等与超浅成的老盟山英安玢岩具有成因关系 但公凡影()、屈金宝等()、秦锦华等()研究发现康家湾中低温热液矿床的深部多处发育有矽卡岩化表明其形成可能与中高温热液型为同一岩浆热液系统形成时间为 左右 由于缺乏年代学、地球化学和同位素资料的约束水口山矿田完整的成岩成矿系统难以建立 同时长期以来前人对矿区开展的勘查和研究工作主要集中于花岗闪长岩的地球化学和年代学特征对于矿区东侧的次火山岩研究则相对薄弱严重阻碍了对整个矿区成岩成矿关系的认识 本文对水口山矿田东侧老盟山英安玢岩和花岗闪长岩开展了系统的矿物学、岩石地球化学、锆石 年龄、同位素分析同时对康家湾矿区新发现的矽卡岩开展石榴子石原位年龄分析探讨矿区成岩成矿时代及其成岩成矿关系 区域地质水口山大型铅锌金银多金属矿田大地构造位置位于华夏地块与扬子地块之间的元古宙古构造带 钦州杭州(十万大山杭州)带的中段(杨明桂等毛景文等)耒阳临武 向褶断带北缘 该区域是华南地区最重要的铜铅锌金、钨锡铋钼和铁锰硫多金属成矿带之一(徐德明等)矿田范围内的地层从泥盆系到第四系均有出露 石炭系主要分布于矿田南部包括石磴子组()和壶天群()二叠系是矿田分布最广的层位 也是最重要的赋矿围岩 包括栖霞组()、当冲组()及斗岭组()此外区域还零星分布有三叠系大冶组()矿田北部主要出露中生界包括侏罗系高家田组()及白垩系东井组()的红色沉积地层 中生界虽然含矿性较差但为成矿提供了良好的屏蔽和储藏空间(图、图)矿田范围内发育基底构造为 向的羊角塘五峰仙基底深大断裂带该断裂为深部热液的上涌提供了通道 沿该断裂带自西向东分布有留书塘大型(铜)铅锌矿、柏坊铜(铀)矿、水口山大型铅锌银金多金属矿田 盖层构造则主要为 向、向和 向 受印支运动 向区域应力的挤压三叠纪之前地层形成了一系列大小不一的褶皱和与褶皱配套的 向性质不一的断层 燕山运动以来区域构造运动使褶皱地层进一步倒转部分断层互相沟通形成 向的倒转背斜和向斜组合以及叠瓦状的逆冲推覆构造形式在水口山矿田范围内沿推覆断层和构造虚脱部位发育多期岩浆岩 花岗闪长(斑)岩在地表出露 号岩体和 号岩体约.号岩体为隐伏岩体 在各岩体边部及其与围岩的接触带上出现多个矽卡岩型、中低温热液交代充填型、角砾岩型矿体 花岗斑岩零星出露于矿田中部南部的鹿牯岭一带 英安玢岩、安山质火山角砾岩和流纹斑岩发育于矿田东部老盟山新盟山一带为超浅成相喷溢相中酸性岩英安玢岩:发育于矿田东北侧出露地表氧化淋滤后变为红褐色新鲜面青灰色部分区域出现地 质 通 报 年图 水口山矿田地质图(秦锦华等).东井组高家田组大冶组长兴组斗岭组当冲组栖霞组壶天群石墱子组锡矿山组含角砾的爆发相英安质火山角砾岩角砾大小 成分十分复杂包括灰岩、硅化火山岩、绿泥石、炭质粉砂岩角砾角砾呈棱角状次棱角状角砾之间为基底式胶结胶结物为火山灰 英安玢岩主要为斑状结构块状构造 斑晶含量占 成分主要为斜长石少量石英、角闪石和黑云母基质成分为显微隐晶质含量约占 石英斑晶具有显著的溶蚀结构部分呈浑圆状呈波状消光粒径为.斜长石发育聚片双晶内部发生轻微的蚀变粒径为.黑云母和角闪石斑晶零星分布于岩石内部部分黑云母斑晶内部可见后期蚀变形成的大量榍石 基质中发育的副第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示图 水口山矿田地层综合柱状图.矿物包括锆石、磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、榍石、金红石等(图版)花岗闪长岩(号岩体):位于水口山矿田中部 岩体整体发生强烈的风化作用呈松散的土状长石颗粒发生强烈高岭土化 相对新鲜的花岗闪长岩见于鸭公塘和龙王山钻孔中岩体发生不同程度的钾长石化、泥化、矽卡岩化 花岗闪长岩主要呈中粗粒等粒结构块状构造极少数呈似斑状结构(有可能为蚀变改造)主要矿物为石英(半自形他形)、斜长石(约 大部分为假象被绿帘石和绿泥石替代自形程度较高)、钾长石(大部分原生少部分为钾化产物具有卡式双晶被高岭石和绢云母置换替代)和角闪石()次要矿物为黑云母()副矿物为磁铁矿、磷灰石、锆石等 次生矿物包括绿泥石、高岭石、绢云母、榍石等(图版)矿床地质老鸦巢铅、锌、金矿分布于老鸦巢倒转背斜和栖霞组、当冲组灰岩之间的接触带及其外侧 接触带内发育矽卡岩型矿化外侧发育破碎带充填型铅锌矿体矿体主体沿 向次级断裂带 展布并被后期的 向断裂截穿 花岗闪长岩内的蚀变主要包括矽卡岩化、钾长石化、绢英岩化、硅化、高岭土化等围岩蚀变为角岩化、大理岩化、方解石化、泥化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化 鸭公塘铁、铜、锌矿发育于花岗闪长岩体与栖霞组、当冲组灰岩的超覆接触带为典型的矽卡岩型矿床矿体的产状主要为 向和 向 花岗闪长岩内矿化蚀变复杂包括矽卡岩化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化、钾化等围岩主要发生大理岩化、绢云母化等 康家湾铅锌、金、银矿分布于侏罗系高家田组砂岩、二叠系栖霞组灰岩和陡岭组砂岩之间的构造破碎带之中 围岩蚀变主要为硅化、碳酸盐化、绢云母化、角岩化、迪开石化、泥化、冰长石化等详细的钻孔研究发现在矿区南部深部的栖霞组灰岩中可见弱矽卡岩化出现大量的钙铁榴石和少量的绿帘石地 质 通 报 年图版 、.花岗闪长岩野外照片、.英安玢岩野外照片.花岗闪长岩显微照片.英安玢岩显微照片 石英斜长石钾长石黑云母角闪石磁铁矿钛铁矿 整个矿田可划分为 期成矿作用其矿化系列见图()矽卡岩期:包括矽卡岩阶段和石英硫化物阶段 矿石类型主要为块状矿石、条带状矿石、浸染状矿石矿石矿物包括磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、赤铁矿、闪锌矿、方铅矿、砷黝铜矿还含少量辉钼矿、自然金、晶质铀矿、白钨矿、褐铁矿、孔雀石等 脉石矿物包括钙铁榴石、绿帘石、透辉石、硅灰石、阳起石、符山石、钾长石、方解石等()中低温热液期:包括石英黄铁矿阶段和多金属硫化物阶段石英黄铁矿阶段矿化不发育大量的黄铁矿充填于硅化破碎角砾岩带内 主矿化阶段为多金属硫化阶段矿石主要为角砾状、块状和浸染状矿石矿物包括磁铁矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、银黝铜矿还包含少量辉钼矿、磁黄铁矿、辉银矿、自然金、斑铜矿等 脉石矿物包括石英、方解石及少量迪开石、绿泥石、绢云母、萤石等()低温热液期:方解石硫化物阶段矿石类型主要为细脉状 主要的矿石矿物包括黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等闪锌矿和黄铁矿具有明显的胶状和球粒状 脉石矿物主要为方解石和绢云母()表生氧化期:主要发育于原生矿体的上部和接触断裂带内以红褐色蜂窝状褐铁矿型金矿石大量产出为特征主要发育褐铁矿和自然金针铁矿还包括少量针铁矿、孔雀石等 采样位置及其测试方法在水口山矿田南部龙王山钻孔中采集了 件较新鲜的花岗闪长岩样品()用于地球化学和 同位素分析测试 英安玢岩分布于矿田东侧的老盟山地区岩石较新鲜基本无矿化蚀变选取 件未经风化的 样品用于地球化学、年代学、同位素分析测试 同时选取发育于康家湾矿区坑内钻 深部新发现的矽卡岩带中的石榴子石样品开展原位 定年.锆石 定年锆石单矿物的分选在廊坊区域地质矿产调查研究所进行将样品碎样至 目淘洗过滤再通过重选和电磁选利用双目镜对单矿物颗粒进行挑选 将锆石单矿物粘到双面胶上用环氧树脂将锆石固定到靶脱然后磨平、抛光至颗粒露出平面并对制好的靶进行清洗和镀金最后进行透射光、反射光和阴极发光()图像观察和拍摄 锆石同位素年龄测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示图 水口山矿田矿物生成序列.实验室完成仪器为 型多接收电感耦合等离子体质谱仪()样品测试的方式为激光剥蚀激光斑束直径为 采用 和 为外部锆石年龄标准进行、同位素分馏校正 样品剥蚀点的分析采用 程序(.)每 个点分析 次 和 次 年龄计算采用软件 .完成锆石年龄谐和图及年龄分布频率直方图由(.版本)处理得到实验室详细的仪器配置和实验操作流程见李怀坤等()和侯可军().石榴子石 定年石榴子石原位 定年在合肥工业大学完成 将选定的石榴子石探针片(激光片)放置于 样品仓并进行初步的同位素值测试以确定符合测试要求的样品 由于石榴子石普通 含量较高所以需要筛选出普通 含量较低的样品更有利于形成良好的谐和年龄值 筛选具有较高 含量及较低普通 含量的样品以备详细测试 测试过程中激光束的输出波长为 激光的脉冲宽度小于 激光能量为 束斑直径为 频率 激光剥蚀时间 每一个测点时间包括 的空白信号和 的样品信号以及测点结束的 的空白信息所以单点测试时间约为 样品测试中以锆石标样 为外标对其同位素进行分馏校正并插入 锆石和 石榴子石进行年龄值的监控 .()采用锆石为外标分析石榴子石同位素比值结果表明 个矿物的 同位素分馏的基体效应不明显 每分析 个样品点分析一组标样(、)锆石标样 的 同位素比值参考()最后利用 软件对测试结果进行处理包括样品和空白型号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及 同位素比值和年龄值计算(.)并利用/.软件()对 年龄值进行谐和谱线绘制和年龄加权平均值计算最终获得石榴子石的结晶年龄.电子探针黑云母和斜长石的电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针室进行 使用地 质 通 报 年 硅胶和 研磨机对定向薄片进行抛光使用 扫描电镜 探头获取矿物晶格优选方位()组构分析使用 图 老盟山英安玢岩锆石 谐和年龄()和典型锆石阴极发光图像().()()软件进行 仪器的方位角分辨率为.空间分辨率为.测试的加速电压为 实际工作距离为 在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室进行了矿物的亚微构造特征观察 亚微构造分析应用 型高分辨率透射电子显微镜完成透射电镜分析过程使用 能谱对矿物成分进行鉴定并且分析成分变化 操作电压 电流 功 率 束 流 束 流 直 径.同位素、同位素在核工业北京地质研究院实验测试中心完成利用德国 公司的 型质谱计进行测定 将适量样品用酸完全溶解等分为 份溶液 其中一份添加稀释剂用于精确测定 和 的 含 量 具 体 方 法 参 见 .()另一份则不添加稀释剂用于精确测定、同位素比值 首先用稀释的盐酸洗提阳离子交换树脂将 和 与其他元素分离其次用带 涂层的离子交换树脂进一步分离出 测定过程中的质量分馏效应分别用/.和/.进行校正 在本文样品分析过程中 标准的/和 标准的/测定平均值与报道的平均值在误差范围内一致(.)测试结果.年龄特征.英安玢岩锆石年龄老盟山英安玢岩的 图像显示锆石呈柱状长宽比介于.之间(图)锆石粒径为 锆石晶体结构完整少部分柱面十分发育 锆石整体发育清晰的振荡环带环带细而密表明其为典型的岩浆环带 大部分锆石内部有继承核核部环带与边部明显有差异且继承核具有明显的溶蚀作用(图)英安玢岩锆石 年龄分析结果见表 含量为 含量为 /值为.均大于.表明其为典型的岩浆锆石/值为./年龄为.颗锆石的谐和年龄为.(.)英安玢岩中的锆石为典型的岩浆锆石虽然属于超浅成次火山相但内部没有出现捕获东侧岩体的锆石年龄()推测为原生锆石 因而水口山英安玢岩的锆石结晶年龄为.(图)第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示.石榴子石原位 年龄康家湾矿区的石榴子石粒径大小不一()晶形完整呈五角十二面体和四角三八面体 晶体之间被晚期方解石充填 单偏光镜下石榴子石呈浅棕色可见清晰的韵律环带 正交偏光镜下可见异常的一级干涉色(不完全消光现象)(图)本文利用 原位法对上述采集的石榴子石进行原位 定年结果见表 康家湾矿区共分析 个点其中 含量为.含量为.含量为.测试得到的石榴子石/年龄集中于.之间下交点年龄为.(.)(图).岩石地球化学特征地球化学测试结果见表 水口山矿田花岗闪长岩明显具有低硅碱富镁的特征含量介于.之间 为.含量为.值为 同时花岗闪长岩还表现出显著的强蚀变特征烧失量为./值为.出露于矿田东侧的英安玢岩相对新鲜具有低硅高碱富镁的特征其 含量介于.之间稍高于花岗闪长岩 为./值为.含量为.值为 在扣除烧失量后投图显示英安玢岩落入二长花岗闪长岩区域 而花岗闪长岩十分分散落入闪长岩花岗闪长岩区域 综合前人测试结果花岗闪长岩主要落入亚碱性花岗闪长岩石英闪长岩区域和高钾钙碱性区域(图)在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图、)上水口山矿田各岩石类型均富集、亏损、但花岗闪长岩较英安玢岩具有更强烈的、等亏损 所有岩石的/值介于.之间/值介于.之间/值介于.之间/值介于.之间 在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图、)上水口山矿田岩浆岩表现为右倾的轻稀土元素富集趋势 值为.(/).表明水口山花岗闪长岩和英安玢岩均发生了轻、重稀土元素分馏 晚期英安玢岩(.)的 值较均一(.)而早期花岗闪长岩()的 值范围较宽(.)表明水口山花岗闪长岩和英安玢岩可能经历了不同的演化过程(图、)图 水口山矿田石榴子石原位 年龄图()和石榴子石显微镜下图片(、).()()地 质 通 报 年表 水口山矿田英安玢岩锆石 及石榴子石原位 测试结果 测点元素含量/同位素比值同位素年龄/英安玢岩锆石.康家湾石榴子石.第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示续表 测点元素含量/同位素比值同位素年龄/.黑云母和斜长石成分特征水口山矿田花岗闪长岩中的黑云母呈层状与次生黑云母相比粒径粗大且晶形完整 黑云母粒径.单偏光镜下为浅黄色深棕色多色性发育一组极完全解理正低中突起 正交偏光镜下出现二级三级蓝绿干涉色平行消光边部有溶蚀现象(图、)电子探针分析结果(表)显示水口山岩体花岗闪长岩中黑云母的 为.为.为.为.经计算得到的 原子量为.含量为.原子量为.原子量为.原子量为.原子量为./().图 水口山矿田岩浆岩 图解()和 图解()(虚线圈为花岗闪长岩区域实线圈为英安玢岩区域其余点位受热液蚀变影响分散部分花岗闪长岩和英安玢岩数据据 .马丽艳等黄金川等左昌虎).()()分界线上方为碱性下方为亚碱性橄榄辉长岩碱性辉长岩亚碱性辉长岩辉长闪长岩闪长岩花岗闪长岩花岗岩硅英岩二长辉长岩二长闪长岩二长岩石英二长岩正长岩副长石辉长岩副长石二长闪长岩副长石二长正长岩副长正长岩副长深成岩霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩地 质 通 报 年表 水口山岩浆岩地球化学分析结果 元素英安玢岩花岗闪长岩.烧失量././.(/).第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示续表 元素英安玢岩花岗闪长岩.注:主量元素含量单位为微量和稀土元素含量单位为 水口山花岗闪长岩中斜长石晶形较好一般呈板柱状粒径集中于.之间且普遍发生热液蚀变 正交偏光镜下斜长石发育明显的卡钠复合双晶和聚片双晶(图)老盟山英安玢岩中的斜长石主要以斑晶形式产出斑晶粒径集中于.斜长石斑晶内部解理和裂隙中明显有暗化现象 斜长石呈现一级灰白干涉色发育聚片双晶 斜长石的形状往往呈板柱状且部分晶体发生溶蚀和变形现象(图)电子探针分析结果(表)显示花岗闪长岩中斜长石的 含量为.含量为.含量为.含量为.含量为.计算得到 .英安玢岩中斜长石斑晶的 含量为.含 量 为.含量为.含量为.含量为.计算得到.地 质 通 报 年表 水口山矿田岩浆岩中黑云母化学成分 样品号.总计./()./().样品号.第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示续表 样品号.总计./()./().注:主量元素含量单位为 黑云母原子量是以 个 原子为基准进行计算图 水口山矿田岩浆岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(、)和稀土元素球粒陨石标准化配分图(、)(标准化值据 .部分数据据马丽艳等黄金川等).()()地 质 通 报 年图 水口山矿田花岗闪长岩(、)和英安玢岩(、)中黑云母和长石显微照片.()()黑云母斜长石投图结果显示花岗闪长岩中的斜长石主要为中长石英安玢岩中的斜长石斑晶类型为钠长石奥长石(图).同位素水口山岩浆岩的 同位素分析计算结果见表 本次获得花岗闪长岩的/值为.利用其形成时代()计算得到的 值为.黄金川等()获得的/值为.笔者重新计算得到的(/)值为.图 水口山矿田岩浆岩中黑云母()和斜长石()类型判别图.()()第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示表 水口山矿田岩浆岩中斜长石化学成分 样品号.样品号.样品号.地 质 通 报 年续表 样品号.注:主量元素含量单位为英安玢岩的/值为.利用最新获得的锆石 年龄(.)计算得到的(/)值为.花岗闪长岩的/值为.以其形成年龄 计算得到的()值为.两阶段 亏损地幔模式年龄 值为.英安玢岩的/值为.以其形成年龄.计算得到的()值为.两阶段 亏损地幔模式年龄值为.利用黄金川等()获得的/值(.)及其形成年龄计算得到()值为.两阶段 亏损地幔模式年龄 值为.讨 论.水口山成岩成矿时代.成岩时代针对水口山矿田发育的岩浆岩前人利用黑云母 法获得其形成时代为.(李能强等)王岳军等()利用锆石 稀释法得到花岗闪长岩的形成时代为.近年来高精度的锆石 定年技术得到了极大表 水口山矿田岩浆岩 同位素分析结果 样品号成岩时代/岩性/()/来源花岗闪长岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.黄金川等花岗闪长岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.英安玢岩.英安玢岩.英安玢岩.花岗闪长岩.花岗闪长岩.本文第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示改进和发展基于 和 锆石 定年分析前人获得水口山花岗闪长岩的形成时代为 结果较一致为燕山早期岩浆活动的产物(马丽艳等左昌虎等黄金川等 .)对于发育于水口山矿田东部的次火山岩英安玢岩研究资料较匮乏 李能强等()认为其形成时代为 为燕山晚期产物 左昌虎()获得老盟山流纹英安岩形成时代为.本文通过对英安玢岩的 锆石 年龄分析得到的谐和年龄为.较之前的结论分别老了近 和年轻了近 镜下观察显示英安玢岩内的黑云母大多发生了蚀变分解长石斑晶的边部和内部也发生了明显的蚀变作用说明全岩的 同位素体系受到热液蚀变的改造可能难以准确地反映英安玢岩的形成年龄 同时康家湾矿深部出现的矽卡岩矿化指示深部可能存在隐伏的花岗闪长岩其形成时代应与矿区西侧一致()英安玢岩具有显著的斑状结构为超浅成次火山岩捕获(或继承)围岩(或源区)锆石的可能性较大且左昌虎()获得的锆石明显具有典型的核边结构形成时代跨度很大()其较老的锆石颗粒()代表对围岩的捕获 较新年龄的锆石颗粒()无论时代还是 同位素组分均与花岗闪长岩一致这与本文及其前人获得的 同位素组分具有显著差异极有可能代表捕获深部隐伏花岗闪长岩的锆石 综合上述分析本文获取的锆石 年龄.应为英安玢岩的形成年龄.成矿时代前人对水口山矿田中矿化形成的时代开展了一定研究但由于大量中低温矿化的发育且缺乏有效的成矿时代厘定手段因此其形成时代和成岩成矿关系具有明显的争议 .()获得老鸦巢矿区辉钼矿的 年龄为.与花岗闪长岩形成时代基本一致 左昌虎()对康家湾矿区的闪锌矿开展了深入研究获得深色闪锌矿形成时代为.浅色闪锌矿形成时代为.稍晚于花岗闪长岩 .()获得鸭公塘矿区黄铁矿的形成时代为 应为成矿后多期热液叠加的结果本文基于康家湾矿区南侧深部钻孔中发现的矽卡岩开展石榴子石原位 定年获得石榴子石的形成年龄为.代表成矿早期中高温热液成矿作用发生的时限 同时也证实矿区矽卡岩矿化发生于.之间中低温热液成矿作用则稍晚(.)成矿时代跨度较大 毛景文等()将华南地区中生代的大规模成矿作用划分为 个阶段:晚三叠世()、中晚侏罗世()、早中白垩世()水口山矿田铅锌多金属矿成矿时代为.形成于中生代第二期大规模成矿期 中晚侏罗世()该时期为华南地区与中酸性岩浆作用有关的铜、铅锌、钨、锡等多金属矿化时期发育巨量的铅锌多金属成矿作用如宝山铅锌矿、黄沙坪铅锌矿、大宝山铁铜铅锌多金属矿等(毛景文等姚军明等孔华等向建华等).岩浆岩成因黄金川等()获得花岗闪长岩的/值为.(/)值为.()值介于.之间两阶段模式年龄 为.左昌虎等()获得花岗闪长岩全岩的(/)值为.锆石()值为.平均.两阶段模式年龄为.()获得花岗闪长岩的()值为.()值为.初始(/)值为.值为.对于英安玢岩左昌虎()获得其全岩的初始 比值为.()值为.值为.锆石的()值为.两阶段模式年龄为.本文通过对 同位素的研究表明水口山花岗闪长岩的/值为.计算得到的(/)值为.()值为.两阶段 亏损地幔模式年龄 值为.英 安 玢 岩 的/值 为.计 算 得 到 的(/)值 为.()值为.值为.地 质 通 报 年表 水口山矿田岩浆岩形成时代 样品属性时代测年方法参考文献花岗闪长岩.李能强等花岗闪长岩.锆石 稀释法王岳军等花岗闪长岩 号岩体 锆石 黄金川等花岗闪长岩 号岩体.锆石 马丽艳等花岗闪长岩 号岩体.锆石 .花岗闪长岩.锆石 左昌虎等花岗斑岩.李能强等英安玢岩、安山质火山角砾岩.李能强等英安玢岩.锆石 左昌虎英安玢岩流纹斑岩岩.锆石 本文老鸦巢辉钼矿.鸭公塘黄铁矿 .康家湾深色闪锌矿.左昌虎康家湾浅色闪锌矿.左昌虎康家湾石榴子石.石榴子石 本文 综合前人的研究结果水口山矿田岩浆岩 同位素组分远大于幔源岩浆平均的(/)值具有强烈的壳源信息说明其形成过程中有大量地壳组分的参与 在(/)()和()判别图解(图)上水口山岩浆岩位于球粒陨石演化线和地壳演化线之间/()/()()判别图解(图)显示水口山花岗闪长岩和英安玢岩均来源于变玄武质英云闪长岩的部分熔融 这表明水口山矿田岩浆岩可能来自于中元古代变质结晶基底的部分熔融 同时本文获得的 同位素亏损地幔两阶段模式年龄与左昌虎等()获得的锆石两阶段 同位素模式年龄均小于华夏地块变质基底的 模式年龄(.(陈江峰等)同时在(/)()图解(图)上水口山花岗闪长岩和英安玢岩落入亏损地幔与古元古代副变质岩基底之间证实其源区具有显著的壳幔混合作用 .()研究表明水口山花岗闪长岩来源于江南造山带中下地壳的变基性岩部分熔融在演化后期发生了角闪石、黑云母、磷灰石等矿物的分离结晶作用 稀土元素/判别图解(图)显示水口山花岗闪长岩和英安玢岩的 含量和/值整体表现为正相关趋势部分样品/值具有平缓趋势表明花岗闪长岩和英安玢岩的原始岩浆均来自于中古元古代基底的部分熔融作用在演化过程中均发生了明显的分离结晶作用 但是花岗闪长岩和英安玢岩的 同位素表现为明显的差异 花岗闪长岩具有相对较高的()值(.)和较低的 值(.)英安玢岩表现为显著较低的()值(.)和较高的 值(.)指示两者源区地壳与地幔两端元的混合比例具有明显的差异花岗闪长岩源区地幔组分参与程度明显较英安玢岩强 虽然两者在空间上紧密共生地球化学特征也具有一定的相似性但并未表现出明显的演化趋势应为不同源区熔融的产物.成岩成矿关系矽卡岩矿化的形成往往为岩浆与围岩发生强烈的接触交代作用所致其形成与岩体的侵位密切相关因此二者的形成时限近乎一致 .()对老鸦巢矽卡岩矿体中的辉钼矿开展了定年获得其形成年龄为.本文对康家湾矿区新发现的矽卡岩开展了石榴子石原位定年获得其形成年龄为.表明整个矿区中高温成矿作用发生于.与花岗闪长岩的侵位时代大致一致(稍晚于成岩时第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示图 水口山矿田岩浆岩(/)()图解()和()图解()(虚线圈代表花岗闪长岩实线圈代表英安玢岩).()(/)()()()图 水口山矿田岩浆岩()图解和/图解().()/()代)左昌虎()获得中低温热液成矿作用发生于.代表岩浆期后热液作用的时限 无论是中高温成矿期还是中低温热液成矿期其形成时代均明显早于矿田东侧老盟山地区发育的英安玢岩郭娜欣等()对南岭与钨锡成矿相关岩石和与铜(钼)铅锌银金成矿相关岩石中的黑云母和斜长石进行了系统研究结果表明钨锡成矿相关岩石中的黑云母 值为.其类型组合主要为富铁黑云母铁叶云母铝铁叶云母斜长石具有较高的 含量和低的 含量 值较低以钠长石中长石为主而与铜(钼)铅锌银金成矿相关岩石中的黑云母显著富 .斜长石的 主要为中长石更长石 利用黑云母的()三元图解分析显示水口山花岗闪长岩中的黑云母为镁质黑云母并落入南岭地区与铜钼铅锌银金矿化相关的云母成分区域(图)水口山花岗闪长岩中的斜长石主要落入中长石区域其中极少数的点落入奥长石区域英安玢岩中的斜长石斑晶落地 质 通 报 年入钠长石区域(.)同时在黑云母的 三元图解中水口山花岗闪长岩明显落入造山带钙碱性花岗岩区域与陈培荣等()提出的非产铀花岗岩区域相重合表明水口山多金属矿田的铀可能为晚期叠加成矿(图)图 黑云母()()图解()和黑云母 图解().()()()()岩浆岩的氧化还原状态对成矿元素的富集具有重要意义().()研究表明随着氧逸度的递增元素的富集遵循()()的变化趋势 对铁含量的依赖度遵循()递增的变化趋势()通过对澳大利亚 褶皱带花岗岩的研究认为岩浆的氧化还原状态对花岗岩的成矿专属性具有显著的指示意义根据()提出并改进的氧逸度计算公式:/()(/).()其中.计算得到水口山花岗闪长岩的/值为.值为.英安玢岩的/值为.值为.表明花岗闪长岩较英安玢岩具有更高的氧逸度 黑云母化学成分计算投图显示花岗闪长岩样品大部分落入 缓冲线与 缓冲线之间部分样品甚至超出 缓冲线表明其具有较高的氧逸度(图)氧逸度分析表明相对于英安玢岩花岗闪长岩更具有成矿潜力 结合野外实际观察鸭公塘矽卡岩型铁、铜、锌(铀)多金属矿床和老鸦巢热液充填交代型铅锌金矿分别与 号岩体和 号岩体在空间上紧密共生均产于岩体与灰岩、泥灰岩的接触带及其附近 因此水口山矿田的成矿母岩更可能为花岗闪长岩.成岩成矿构造动力学背景早中三叠世印支地块与 地块发生强烈的碰撞并引起广泛的变质作用 该碰撞造山运动对欧亚大陆的东南部产生了深远影响(.)同时华南板块与华北地块之间的古特提斯洋的关闭导致华北地块呈 向俯冲与华南地块发生拼贴 使华南板块经历了多方向的挤压和大规模的缩短伴随大陆岩石圈的增厚最厚可达 (.孙涛等)燕山早中期以 向构造为主的特提斯构造域向燕山早期以 向构造为主的滨太平洋构造域转换区域将发生应力热释放及伸展作用(.舒良树)该时期由于东侧古太平洋板块的俯冲区域发生强烈的岩石圈伸展深部地幔持续作用于华南板块岩石圈并发生广泛的壳幔交互作用沿着钦杭带形成华南地区一条独具特色的低()、低 带并伴随一系列的中酸性岩浆侵位(.黄金川等)第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示图 黑云母 图解()和/()图解().()/()()水口山矿田位于钦杭带的中段精确的同位素年代学研究显示水口山矿田花岗闪长岩形成于 英安玢岩形成于.水口山矿区的铅锌多金属矿化形成于.图 水口山花岗闪长岩和英安玢岩()和 判别图解()(底图据 .).()()板内花岗岩同碰撞花岗岩火山弧花岗岩洋脊花岗岩均为燕山中期的产物 谢桂青()提出华南地区中生代的基性岩浆作用主要发育于 、三个阶段代表华南地区中生代 次大规模的岩石圈伸展事件 同时这三阶段成岩作用与区域成矿作用具有明显的相关性代表形成于同一地质动力学过程 岩石圈伸展(毛景文等)地球化学资料显示矿田内部的岩浆岩为高钾钙碱性 型花岗岩(马丽艳等黄金川等左昌虎 .)在 .()提出的 判别图解和 判别图解上花岗闪长岩和英安玢岩均投入火山弧和板内花岗岩区域之间的过渡部位(图)也证实其形成于华南地区中生代岩石圈伸展的背景下 但大量的 同位素资料表明水口山花岗闪长岩较英安玢岩具有更高的()值、低的 值且两者时差显著表明两者为多阶段岩石圈伸展背景下起源于不同源区的岩浆在同一空间就位的产物在整个区域岩石圈伸展背景下发生的强烈壳幔交互作用不仅提供了热量也为成矿提供了充足地 质 通 报 年的成矿物质 在岩浆作用晚期阶段伴随岩浆流体活动岩体外部与不同岩性的接触界面上发生了充分的接触交代(灰岩、泥灰岩)和交代充填(层间破碎带)在矿田东侧形成了普遍的角岩化、矽卡岩化、大理岩化、碳酸盐化形成鸭公塘、中区、老鸦巢矿床 在远离岩体的康家湾矿区二叠系泥灰岩、灰岩、粉砂岩与侏罗系高家田组砂岩之间的破碎带形成了良好的“硅钙界面”康家湾矿区深部存在多处隐伏断层两侧岩石发生了强烈的破碎和硅化为成矿流体向远端迁移沉淀提供了便利条件 在断裂带下部的灰岩、泥灰岩地带发生矽卡岩化而形成矽卡岩型矿体流体向上、向外运移过程中遇到“硅钙界面”发生交代和充填作用从而形成铅锌金(银)矿体 结 论()湖南水口山矿田老盟山英安玢岩锆石 年龄为.康家湾矽卡岩形成于.为燕山中期的产物 水口山矿田矿化时代与花岗闪长岩一致明显早于英安玢岩的形成时代()水口山矿田花岗闪长岩中的黑云母为富镁黑云母斜长石主要为奥中长石而英安玢岩中的斜长石成分为奥钠长石 矿区岩浆岩均具有较低的、/值为高钾钙碱性岩石并富集、亏损、等 水口山矿田发育的岩浆岩为不同岩浆源区多次部分熔融形成其源区可能发生了显著的壳幔混合()水口山花岗闪长岩与铅锌金多金属成矿作用密切相关形成于燕山期中期古太平洋板块俯冲背景下的陆内岩石圈伸展环境参考文献 ./././.第 卷 第 期秦锦华等:湖南水口山矿田成岩成矿时代、地球化学和矿物学及其对铅锌多金属矿成矿作用的指示 .陈江峰 郭新生 汤加富 等.中国东南地壳增长与 同位素模式年龄 .南京大学学报 自然科学版 .陈培荣 华仁民 章邦桐 等.南岭燕山早期后造山花岗岩类 岩石学制约和地球动力学背景 .中国科学 辑 .公凡影.湖南省康家湾铅锌金银矿床地质特征及矿床成因探讨 .中国地质大学 北京 硕士学位论文.郭娜欣 吕晓强 赵正 等.南岭地区中生代两种成矿花岗质岩的岩石学和矿物学特征探讨 .地质学报 .侯可军 李延河 田有荣.锆石微区原位 定年技术 .矿床地质 .黄金川 彭建堂 阳杰华 等.湖南水口山花岗闪长岩的地球化学特征及成因 .地球化学 .孔华 全铁军 奚小双 等.湖南宝山矿区煌斑岩的地球化学特征及地质意义 .中国有色金属学报 .李怀坤 朱士兴 相振群 等.北京延庆高于庄组凝灰岩的锆石 定年研究及其对华北北部中元古界划分新方案的进一步约束 .岩石学报 .李能强 彭超.湖南水口山铅锌金银矿床 .北京 地震出版社 .马丽艳 路远发 梅玉萍 等.湖南水口山矿区花岗闪长岩中的锆石 定年及其地质意义 .岩石学报 .毛景文 陈懋弘 袁顺达 等.华南地区钦杭成矿带地质特征和矿床时空分布规律 .地质学报 .毛景文 谢桂青 郭春丽 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