胡春杰，黃文婷，包志偉，梁華英，王春龍

(1.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州510640;2.中國科學(xué)院 研究生院，北京100049)

福建紫金山礦田晚中生代英安玢巖形成時代及其成礦意義

胡春杰1，2，黃文婷1，2，包志偉1，梁華英1，王春龍1，2

(1.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州510640;2.中國科學(xué)院 研究生院，北京100049)

福建紫金山Cu-Mo-Au-Ag多金屬礦田是一個完整的斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床成礦體系。英安玢巖主要分布在紫金山Au-Cu礦床內(nèi)火山機構(gòu)及其附近，與高品位Au-Cu礦體空間上聯(lián)系密切，是礦田內(nèi)火山-侵入巖漿過程的一個重要環(huán)節(jié)。采自礦區(qū)的兩個英安玢巖樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果分別為(105.0±0.7)Ma(MSWD=0.83)和(105.0±2.2)Ma(MSWD=1.70)，其形成時代與區(qū)內(nèi)Mo-Cu礦化的蘿卜嶺和四方巖體形成時代相近。三個巖體形成時代及地球化學(xué)特征的相似性表明它們應(yīng)為同源巖漿演化的產(chǎn)物，它們均具有較高的鋯石Ce4+/Ce3+值，即巖漿體系具有較高的氧逸度，與區(qū)內(nèi)斑巖成礦體系巨量金屬堆積的地質(zhì)事實相一致。英安玢巖的精確定年表明，紫金山Cu-Au礦與蘿卜嶺Mo-Cu礦及四方巖體有關(guān)的Mo礦床為同一斑巖成礦體系的產(chǎn)物。

年代學(xué);英安玢巖;鋯石Ce4+/Ce3+;氧逸度;紫金山礦田

0 引 言

紫金山Cu-Mo-Au-Ag多金屬礦田位于福建省上杭縣境內(nèi)。區(qū)內(nèi)紫金山高硫型銅金礦床、蘿卜嶺斑巖型鉬銅礦床、悅洋低硫型銀多金屬礦床及五子騎龍銅礦、龍江亭銅礦等共同構(gòu)成了紫金山斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)，是國內(nèi)外罕見的礦化類型齊全的斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)(So et al.，1998;高天鈞，1999;張德全等，2001，2002;黃仁生，2008;Sillitoe，2010;邱小平等，2010;陳世忠等，2010)。

紫金山地區(qū)火山-侵入巖漿活動經(jīng)歷了爆發(fā)-噴溢-隱爆-淺成-深成侵入體形成等幾個不同的階段，構(gòu)成了一個比較完整的火山-侵入巖漿活動旋回。紫金山礦田內(nèi)發(fā)育有早白堊世中酸性火山巖、英安玢巖、淺成相花崗閃長斑巖和中深成相花崗閃長巖，構(gòu)成中酸性火山-侵入巖系列。現(xiàn)存的火山機構(gòu)由復(fù)式斑巖筒(上部為英安玢巖、下部為花崗閃長斑巖)、隱爆角礫巖環(huán)和外側(cè)的熱液角礫巖脈組成，蝕變、礦化，特別是富礦體主要分布在英安玢巖內(nèi)部及附近。盡管英安玢巖與礦田內(nèi)的銅金礦化空間關(guān)系密切，但由于缺少精確的同位素定年資料，其與成礦作用的關(guān)系一直存在爭議(石禮炎和李子林，1989;張萬良，2001;張德全等，2002;毛建仁等，2002a，2006;林全勝，2006;趙希林等，2007，2008)。因而對礦田內(nèi)英安玢巖精確的同位素定年成為制約礦床成因研究的重要因素之一。

本文對英安玢巖進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb精確定年，并進行了巖漿氧逸度條件研究，該成果為區(qū)內(nèi)中生代巖漿巖時空演化、成礦序列研究以及深入探討中生代東南沿海區(qū)域火山-侵入巖漿作用和金屬成礦作用提供了新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

紫金山礦田位于華南褶皺帶閩西南海西-印支坳陷帶的西南部，北西向上杭早白堊世陸相火山-沉積盆地的東北緣，北東向宣和復(fù)式背斜與北西向上杭-云霄深大斷裂的交匯部位。礦田內(nèi)出露地層主要為下震旦統(tǒng)樓子壩群、上泥盆統(tǒng)天瓦崠組和桃子坑組、下石炭統(tǒng)林地組、下白堊統(tǒng)石帽山群及第四系(圖1)。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造包括宣和復(fù)式背斜和廣泛發(fā)育的以NE向、NW向為主的斷裂系統(tǒng)。NW向斷裂是紫金山地區(qū)早白堊世火山-侵入巖漿活動及Cu、Au礦化的最重要的控巖和控礦構(gòu)造(王少懷等，2009;黃仁生，2008;王少懷，2011)。

圖1 紫金山礦田地質(zhì)簡圖Fig.1 Sketch geological map of the Zijinshan ore field

礦田內(nèi)中生代巖漿活動強烈，發(fā)育多期次的中酸性巖漿活動，從早到晚依次為:紫金山復(fù)式巖體(包括逕美似斑狀碎裂中粗?；◢弾r、五龍寺中細粒花崗巖和金龍橋細粒白云母花崗巖三個巖體)、才溪二長花崗巖、四方花崗閃長巖及蘿卜嶺花崗閃長斑巖。白堊系石帽山群火山巖系不整合覆蓋于紫金山花崗巖之上，蘿卜嶺巖體侵入才溪二長花崗巖體。以上火山-侵入巖漿巖的同位素年齡數(shù)據(jù)見表1。

礦田火山機構(gòu)中心發(fā)育隱爆角礫巖、英安玢巖和石英斑巖，前二者在空間上與淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床關(guān)系密切，英安玢巖的形成年代僅有一個全巖Rb-Sr等時線年齡數(shù)據(jù)，但由于巖石經(jīng)歷了強烈的蝕變作用，可靠性較低(陳好壽，1996)。

2 英安玢巖地質(zhì)特征

次火山相英安玢巖分布于紫金山礦田火山機構(gòu)及其鄰近大笈崗、二廟溝地區(qū)，呈 NW或 NE向脈狀侵入火山機構(gòu)周圍的燕山早期花崗巖中。在火山機構(gòu)中心分布最為集中，充填于火山管道中的英安玢巖體呈上大下小的漏斗狀，地表直徑200～400 m，向北西和北東凸出，出露總面積為1.5 km2，和深部淺成斑巖構(gòu)成復(fù)式斑巖筒，在玢巖附近發(fā)育有約0.5 km2的隱爆角礫巖，其密集程度隨著遠離火山口而變小，侵入于紫金山復(fù)式巖體(圖1)。英安玢巖與銅礦化在空間上密切相關(guān)。自英安玢巖向外蝕變分帶依次為:低溫硅化帶→石英-地開石-明礬石帶→石英-地開石-絹云母帶→石英-絹云母帶。

英安玢巖呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量10%～40%，粒徑為1～5 cm，基質(zhì)為微晶質(zhì)或隱晶質(zhì)。英安玢巖蝕變十分強烈，原巖的礦物成分、化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均發(fā)生了重大變化，除石英外，其他造巖礦物幾乎全部為蝕變礦物所代替，推測斑晶主要為斜長石，次為鉀長石和黑云母(圖2)，黑云母僅保留假象，長石普遍高嶺土化或絹云母化;基質(zhì)成分因蝕變強烈無法鑒別，可見細小的石英;主要蝕變類型為石英絹云母化、石英明礬石化、硅化、綠泥石綠簾石化;副礦物組合為磁鐵礦-鋯石-金紅石(黃仁生，2008);金屬礦物除了黃鐵礦，還可見藍輝銅礦，常見細脈浸染狀黃鐵礦、石英黃鐵礦細脈(圖2d);英安玢巖中常見有早期形成的細?；◢弾r捕擄體。

表1 紫金山礦田不同巖體和礦體的同位素年齡Table 1 The ages of the igneous rocks and ore deposit in the Zijinshan ore field

圖2 英安玢巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrographs of the dacite porphyry

3 分析方法及結(jié)果

對采自紫金山礦田的兩個英安玢巖樣品進行常規(guī)破碎、磁選及電磁選后手工挑純鋯石，制成環(huán)氧樹脂樣品靶并拋磨到鋯石核心充分暴露。樣品采樣位置:E116°24′55.1″，N25°10′54.5″(ZJO-03 樣品);E116°24′55.6 ″，N25°10′54.0″(ZJO-06 樣品)。經(jīng)光學(xué)顯微鏡和陰極發(fā)光(CL)圖像研究，挑選沒有裂紋及包裹體不發(fā)育的鋯石晶體進行LA-ICP-MS定年。鋯石CL圖像及LA-ICP-MS U-Pb分析在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室完成。詳細的的分析流程見Harris et al.(2004)。通過測定標準鋯石Temora以及玻璃標樣NIST610的207Pb/206Pb、206Pb/238U、208Pb/232Th 比值變化確定校正參數(shù)，用校正參數(shù)對每個測試點同時進行儀器質(zhì)量偏差、元素以及同位素分餾校正。在測定208Pb/232Th條件下，據(jù)測定的及計算的208Pb/206Pb值差異對普通鉛進行校正。

為了減少繼承鉛、鉛丟失對年齡的影響，在207Pb/235U-206Pb/238U圖中諧和度低于80%的年齡數(shù)據(jù)以及觀測誤差值/預(yù)期誤差值大于2的分析數(shù)據(jù)點將被排除掉?？紤]到該巖體形成時代為晚中生代，年齡比較新，故在數(shù)據(jù)處理時保留了諧和度低于90%而高于80%的鋯石點數(shù)據(jù)。為了獲得較精確的年齡值，我們分析了較多鋯石顆粒，用累積概率統(tǒng)計分析鋯石年齡。正態(tài)分布數(shù)據(jù)在累積概率統(tǒng)計圖上是一條斜率為正值的直線，分布在直線延伸方向上方較大年齡被解釋為繼承鋯石年齡，而分布在直線延伸方向下方較小年齡被解釋為鉛丟失鋯石年齡;在累積概率統(tǒng)計圖上呈線性分布的年齡代表鋯石主群年齡，主群巖漿鋯石年齡代表巖體鋯石結(jié)晶年齡(梁華英等，2009)。

本次所選兩個英安玢巖測年樣品鋯石均為無色透明，以自形柱狀為主，CL圖像顯示大部分鋯石具有韻律生長震蕩環(huán)帶，顯示了巖漿鋯石的特征(圖3);兩個樣品均具有較高的Th、U含量，ZJO-06含量變化范圍分別為 148～412 μg/g和 412～1469 μg/g，Th/U 比值為0.31～0.45;ZJO-03樣品含量變化范圍分別為163～2150 μg/g和 463～1841 μg/g，Th/U 比值為0.30～0.71，二者均為巖漿成因鋯石(表2)。

圖3 紫金山礦田次火山相英安玢巖樣品ZJO-06(a)和ZJO-03(b)鋯石CL圖Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from the dacite porphyry samples ZJO-06(a)and ZJO-03(b)

英安玢巖兩個樣品鋯石U-Pb年齡諧和圖見圖4。ZJO-06 樣品年齡為(105.0 ±0.7)Ma，MSWD=0.83;ZJO-03 樣品年齡為(105.0 ±2.2)Ma，MSWD=1.70。

通過測定鋯石以及全巖稀土元素含量，用Ballard et al.(2002)的方法計算鋯石的Ce4+/Ce3+值。為了排除鋯石中磷灰石包體及其它地質(zhì)事件對鋯石Ce4+/Ce3+值影響，只計算表2中沒有刪除的具有效鋯石年齡的Ce4+/Ce3+值。計算結(jié)果表明，ZJO-06樣品的鋯石 Ce4+/Ce3+值為1032.21～56.46，平均值為411.94;ZJO-03樣品的鋯石 Ce4+/Ce3+值為840.37～18.49，平均值為468.58(表2，圖5)。

4 討 論

4.1 年代學(xué)

英安玢巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，其形成時代應(yīng)為105 Ma，與相鄰的四方巖體((104.8 ±1.7)Ma，MSWD=0.93)和蘿卜嶺巖體((103±0.2)Ma，黃文婷待發(fā)表數(shù)據(jù))的形成時代相近。而陳好壽(1996)用全巖Rb-Sr等時線法獲得的年齡(73±6)Ma，是由于巖石遭受強烈的蝕變作用、同位素封閉體系遭到破壞，導(dǎo)致所給的年齡值顯著偏低。英安玢巖成巖年齡與紫金Cu-Au礦床成礦年齡相近(輝鉬礦 Re-Os模式年齡為103～97 Ma，李晶個人通訊)。

4.2 Ce4+/Ce3+值對比研究

才溪巖體的鋯石Ce4+/Ce3+在18～417之間，平均值為182;英安玢巖的兩個樣品鋯石Ce4+/Ce3+分別為56～1032和162～840，平均值分別 412和490;四方巖體的鋯石Ce4+/Ce3+在90～1647之間，平均值為882;蘿卜嶺巖體兩個樣品的鋯石Ce4+/Ce3+為179～6184，平均值為1286。Ballard et al.(2002)認為鋯石Ce4+/Ce3+值大于300有利于斑巖銅礦的形成，Liang et al.(2006)的研究發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)成礦巖體鋯石Ce4+/Ce3+變化范圍可能略有不同。通過圖5可以看出，才溪巖體形成時代明顯早于其他三個巖體且氧逸度最低，與才溪巖體為區(qū)內(nèi)非含礦巖體的地質(zhì)事實相符;而形成時代相近的英安玢巖、四方巖體和蘿卜嶺巖體的鋯石Ce4+/Ce3+平均值均大于400，較高的巖漿氧逸度條件與它們強烈的Cu、Au、Mo成礦作用相一致。

圖4 英安玢巖樣品ZJO-06和ZJO-03鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Concordia plots showing the zircon U-Pb results of the two dacite porphyry samples(ZJO-06 and ZJO-03)

圖5 紫金山礦田四個花崗巖體的鋯石Ce4+/Ce3+與年齡關(guān)系圖Fig.5 Zircon Ce4+/Ce3+ratios of the four intrusives in the Zijinshan ore field

4.3 巖石化學(xué)

紫金山礦田內(nèi)三個主要的成礦巖體:英安玢巖、四方和蘿卜嶺巖體具有相近的形成時代，其主、微量元素、同位素地球化學(xué)特征相似(相關(guān)數(shù)據(jù)另文發(fā)表)。Nb-Ta、Zr-Hf具相似地球化學(xué)特征，且不容易受后期蝕變影響而發(fā)生分異，因此，我們選擇Nb-Ta，Zr-Hf作圖(包志偉，2007;趙振華，2007)，分析不同巖體的關(guān)系，從圖可見(圖6)，三個巖體兩個元素對具很好的正相關(guān)關(guān)系，表明它們屬同源巖漿演化的產(chǎn)物。對英安玢巖的精確同位素定年進一步表明，礦田內(nèi)不同類型的Cu、Mo、Au礦化不僅具有密切的空間聯(lián)系而且成因上密切聯(lián)系，它們在時間、空間上連續(xù)演化，為同源含礦中酸性巖漿在同一成礦背景下不同演化階段的產(chǎn)物。

圖6 紫金山三個巖體的Nb-Ta和Zr-Hf組成Fig.6 The Nb vs Ta and Zr vs Hf diagrams of the three intrusives in the Zijinshan orefield

礦田內(nèi)與成礦有關(guān)的英安玢巖-花崗斑巖的形成及華南廣泛分布的白堊紀花崗巖類可能與中國東部巖石圈減薄有關(guān)(Wang et al.，2006;Mao et al.，2006;Sun et al.，2007;Li and Li，2007;沈曉明等，2008;張旗等，2011)。成礦巖體源巖可能包含大量的新生地幔物質(zhì)(毛建仁等，2002b;趙希林和毛建仁，2007)，因而具有較高的氧逸度，有利于Cu、Mo、Au等成礦元素的富集成礦。

5 結(jié) 論

(1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，紫金山礦田英安玢巖的形成時代為105 Ma，形成時代與礦田內(nèi)四方巖體、蘿卜嶺巖體兩個含礦巖體相近，可能是同源巖漿演化的產(chǎn)物。

(2)英巖玢巖與其它兩個含礦巖體具有較高的氧逸度，這種高氧化的同源巖漿演化體系是區(qū)內(nèi)斑巖成礦系統(tǒng)大規(guī)模成礦的重要條件。

致謝:野外工作得到紫金礦業(yè)集團公司的大力支持，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所張玉泉研究員協(xié)助進行了鋯石分選，北京大學(xué)地質(zhì)系鐘軍同學(xué)在此文撰寫過程中給予了大力支持，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所趙振華研究員和另一位評審專家對本文提出了寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝!

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LA-ICP-MS Zircon U-Pb Dating of the Dacite Porphyry from Zijinshan Cu-Au Deposit and its Metallogenetic Implications

HU Chunjie1，2，HUANG Wenting1，2，BAO Zhiwei1，LIANG Huaying1and WANG Chunlong1，2
(1.CAS Key Laboratory for Mineralogy and Metallogeney，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510640，Guangdong，China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China)

The dacite porphyry occurs in the volcanic caldera of Zijinshan ore field and closely associates with the Cu-Au mineralization.The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of two dacite porphyry samples yields weighted mean ages of(105.0 ±0.7)Ma and(105.0 ±2.2)Ma，respectively.These results suggest that the dacite porphyry was formed proximately contemporarily with the other two Mo and Cu mineralized granite porphyries，i.e.，the Sifang and Luoboling granite porphyries.The dacite and granite intrusives are characterized by high Ce4+/Ce3+ratios，which indicates that the magmatic system was of oxidative and therefore consistent with the huge Cu-Mo-Au oreforming potential of the dacite and granite porphyries.Moreover，the similarities of age，geochemical characteristics and mineralization demonstrate that the Cu-Mo-Au mineralization in the Zijinshan ore field is most likely a unified porphyry ore-forming system.

dacite porphyry;chronology;zircon Ce4+/Ce3+;oxygen fugacity;Zijinshan

P597

A

1001-1552(2012)02-0284-009

2011-10-11;改回日期:2011-12-06

項目資助:國土資源部深部礦產(chǎn)資源立體探測技術(shù)及實驗研究(SinoProbe-03-01)、中國科學(xué)院重大項目(KZCX1-YW-15-3)及國家自然科學(xué)基金項目(41172080，41121002)資助。

胡春杰(1986-)，女，碩士研究生，礦床學(xué)專業(yè)。Email:565026832@qq.com 通信作者:包志偉，Email:baozw@gig.ac.cn