楊春鵬， 夏 菲， 潘家永， 張 勇， 劉國(guó)奇

(東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013)

江西修水蓮花芯銅鉬多金屬礦床花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義

楊春鵬， 夏 菲， 潘家永， 張 勇， 劉國(guó)奇

(東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013)

江西省蓮花芯銅鉬多金屬礦床位于江南隆褶帶西段，九嶺成礦帶西南部，前人對(duì)該礦床的研究程度較低。本文對(duì)礦床的賦礦主巖中細(xì)粒黑云母花崗巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測(cè)定，獲得其成巖年齡為(833±13) Ma，鋯石稀土元素地球化學(xué)特征表明為典型的殼源巖漿鋯石。通過與九嶺巖體晉寧期花崗巖的成巖時(shí)代和地球化學(xué)特征進(jìn)行對(duì)比，表明二者具有同期同源性。因此，筆者認(rèn)為研究區(qū)的賦礦主巖中細(xì)粒黑云母花崗巖屬于九嶺巖體晉寧期花崗巖。

九嶺巖體; 黑云母花崗巖; LA-ICP-MS; 稀土元素

楊春鵬，夏菲，潘家永，等.2014.江西修水蓮花芯銅鉬多金屬礦床花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，37(2)：192-198.

Yang Chun-peng，Xia Fei，Pang Jia-yong，et al.2014.Single-zircon LA-ICP-MS U-Pb dating and their implications of the granite in the Lianhuaxin Copper molybdenum polymetallic deposit, Xiushui county, Jiangxi Province[J].Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 37(2)： 192-198.

九嶺成礦帶位于江西北部，是我國(guó)重要的有色金屬生產(chǎn)基地，具有優(yōu)越的錫、銅、金等多金屬成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。九嶺花崗巖體是華南的一個(gè)巨大規(guī)模的復(fù)式巖基，是晉寧期和燕山期多期次巖漿侵入活動(dòng)的產(chǎn)物(黃蘭椿等，2012),分布于江西北部、江南隆起中段、九嶺隆起帶復(fù)式背斜的軸部, 出露面積較大,呈近東西向展布。修水蓮花芯銅鉬多金屬礦床位于九嶺成礦帶內(nèi)，屬贛西北部地區(qū)，處于江南隆褶帶西段，是一個(gè)以銅礦為主，鉬、鎢等金屬伴生的多金屬礦床，礦化特點(diǎn)獨(dú)特，具有大型礦床規(guī)模遠(yuǎn)景，由于發(fā)現(xiàn)該礦床的時(shí)間短，研究程度低，對(duì)區(qū)內(nèi)的成巖、成礦年代學(xué)研究還未有報(bào)導(dǎo)。本文首次對(duì)蓮花芯礦床賦礦主巖中細(xì)粒黑云母花崗巖的鋯石進(jìn)行高精度的LA-ICP-MS U-Pb同位素測(cè)年，以期精準(zhǔn)地厘定其成巖時(shí)代，并通過與九嶺巖體在成巖時(shí)代與成巖物質(zhì)上的對(duì)比研究，為進(jìn)一步確認(rèn)該礦床成礦時(shí)代與構(gòu)造環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

江西省修水縣蓮花芯銅鉬多金屬礦床位于九嶺成礦帶西南段，大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子古板塊東南部，江南隆褶帶西段。北部為下?lián)P子坳褶帶，包括九宮山隆起和修水-武寧滑覆坳褶帶，均屬揚(yáng)子古板塊的江南地塊東南緣組成部分，基底由中元古代淺變質(zhì)巖系組成；南部為武功山-北武夷隆褶帶，屬華夏古板塊北緣；其間為欽-杭結(jié)合帶北東段(暫稱萍樂結(jié)合帶)，包括九嶺南緣推(滑)覆構(gòu)造帶、萍鄉(xiāng)-上高拗褶帶、萬年地體等,均為揚(yáng)子、華夏古板塊結(jié)合帶。本區(qū)地(塊)體復(fù)雜、深大斷裂與推(滑)覆構(gòu)造發(fā)育、韌性剪切帶及淺-超淺成巖體繁多，為區(qū)域成礦奠定了重要基礎(chǔ)條件。

圖1 江西北部區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐致詧DFig.1 The tectonic diagram of northern Jiangxi

研究區(qū)地層主要為中元古界雙橋山群和第四系，大面積出露巖漿巖中細(xì)粒黑云母花崗巖。巖石呈灰白色，中粒結(jié)構(gòu)，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物組成有石英(40%～45%)，斜長(zhǎng)石(20%～25%)，鉀長(zhǎng)石(12%～15%)，黑云母(7%～10%)和少量白云母。成礦物質(zhì)主要賦存于斷裂破碎帶、巖體構(gòu)造裂隙內(nèi)。石英脈型礦體受斷裂構(gòu)造控制，五條大的礦化石英脈兩側(cè)支脈發(fā)育。圍巖與礦化界限明顯，蝕變多見硅化、云英巖化、鉀長(zhǎng)石化和綠泥石化。

圖2 蓮花芯銅鉬多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 The generalized geologic map of Lianhuaxin copper molybdenum polymetallic deposit

2 巖體成巖年代學(xué)

2.1 分析方法

本次用于測(cè)年的樣品LZ12-02為中細(xì)粒黑云母花崗巖，鏡下圖像見圖3。為確保樣品的新鮮性，在新打鉆孔ZK2402孔深95 m處中進(jìn)行了巖芯樣品的采集, 取樣位置見圖2。

巖石呈灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由石英，斜長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石，黑云母和白云母組成。石英，無色，它形粒狀，粒徑0.2～1.2 mm,含量約為50%；斜長(zhǎng)石，無色，半自形板狀，粒徑0.6～1.5 mm，含量約為20%；鉀長(zhǎng)石，無色，它形-半自形板狀，粒徑0.5～1.2 mm，含量約為15%；黑云母，自行片狀，片徑0.1～1 mm，含量約為7%；白云母，無色，片徑0.2～0.8 mm，含量約為7%。副礦物鋯石和少量不透明礦物約為1%。

圖3 中細(xì)粒黑云母花崗巖鏡下圖像Fig.3 The microscopic features of the medium fine grained biotite granite

花崗巖樣品先磨碎，浮選和磁選出比重較大的礦物顆粒，然后在顯微鏡下挑選出單顆粒鋯石。本次鋯石U-Pb年齡測(cè)定和微量元素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用激光剝蝕-等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)聯(lián)機(jī)技術(shù)。在雙目鏡下挑出晶形較完整，透明度和色澤度較好的鋯石，粘于環(huán)氧樹脂表面，制靶拋光, 拍攝反射光和透射光，鍍金并拍攝陰極發(fā)光(CL)圖像以研究鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。根據(jù)鋯石的反射圖像和CL圖像, 選擇合適鋯石顆粒和測(cè)點(diǎn)位置以避開裂隙和包裹體。

進(jìn)行鋯石U-Pb同位素分析時(shí),激光束斑直徑設(shè)定為30 μm,測(cè)量程序按30～50 s氣體空白、60 s剝蝕及數(shù)據(jù)采集進(jìn)。分析過程中,每進(jìn)行5～6次樣品鋯石U-Pb同位素測(cè)量后,便分析一次標(biāo)準(zhǔn)鋯石樣品91500,每進(jìn)行10次樣品鋯石U-Pb同位素測(cè)量后, 便分析一次標(biāo)準(zhǔn)鋯石樣品NIST610、91500、GJ-1，每進(jìn)行20次樣品以上的鋯石U-Pb同位素測(cè)量后,便加測(cè)樣品QINGHU。采集數(shù)據(jù)用GJ-1標(biāo)準(zhǔn)鋯石進(jìn)行同位素質(zhì)量分餾校正。U-Pb年齡和U，Th和Pb的計(jì)數(shù)由GLITTER4.4版軟件在線獲得。最后采用Isoplot(3.0版)進(jìn)行年齡計(jì)算及諧和圖的繪制工作，測(cè)試中的誤差標(biāo)準(zhǔn)為1σ。詳細(xì)的測(cè)試方法及儀器參數(shù)可參考袁洪林等(2003)。

LA-ICP-MS U-Pb同位素定年獲得207Pb /206Pb、207Pb/235U、206Pb /238U三組表面年齡。位于諧和曲線上的諧和年齡反映巖漿結(jié)晶后未受后期地質(zhì)事件影響而發(fā)生Pb丟失，因而諧和年齡代表巖漿結(jié)晶年齡。對(duì)于位于諧和曲線兩側(cè)206Pb/238U年齡接近而207Pb /235U年齡變化大的數(shù)據(jù)，一般是由于較年輕和鈾含量較低的鋯石放射成因207Pb積累較少，導(dǎo)致測(cè)定誤差大而引起207Pb/235U年齡偏差，而206Pb同位素豐度較207Pb的豐度高得多，因而206Pb /238U年齡比207Pb /235U和207Pb /206Pb年齡更能反映鋯石的結(jié)晶時(shí)間(Compston et al，1992)。因此，本文采用206Pb /238U加權(quán)平均年齡作為巖體結(jié)晶年齡。

2.2 分析結(jié)果

實(shí)驗(yàn)共分析了24粒鋯石、24個(gè)分析點(diǎn),每個(gè)打點(diǎn)位置都選擇在鋯石的邊部區(qū)域以避免殘留核影響到測(cè)年結(jié)果。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石自形程度較好，多為自形柱狀、長(zhǎng)柱狀以及雙錐狀，長(zhǎng)寬比較大，具有清晰的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖4)，顯示出了巖漿鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。鋯石U-Th-Pb分析數(shù)據(jù)列于表1。分析點(diǎn)的U含量(184～2 063)×10-6，絕大多數(shù)變化于(246～781)×10-6之間，Th含量(34～207)×10-6，Th/U較大，大多數(shù)在0.4左右，具有典型的巖漿鋯石成分特征(吳元保等，2004)。

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析數(shù)據(jù)Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results

圖4 樣品CL圖像及分析點(diǎn)位置示意圖Fig.4 CL images and analysis spot site diagrams of samples

絕大部分鋯石207Pb/235U年齡與206Pb/238U年齡之比在0.9～1.1之間，協(xié)和度較高，為協(xié)和年齡。剔除掉6組U含量較高、偏離諧和線較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，最終選取18組數(shù)據(jù)作U-Pb諧和圖和加權(quán)平均圖(圖5)，得出加權(quán)平均年齡為(833±13)Ma(MSWD=3.3),對(duì)照地質(zhì)年代表(郭麗娜等，2012)得出蓮花芯銅鉬多金屬礦床中細(xì)粒黑云母花崗巖地質(zhì)時(shí)代屬于新元古代，屬晉寧期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布于諧和曲線和不一致曲線的上交點(diǎn)區(qū)域，位于諧和曲線上及其附近，表明鋯石的U-Pb體系封閉,基本沒有U或Pb同位素的丟失或加入，可以代表該巖體形成年齡(陳衛(wèi)鋒等，2006)。

圖5 鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 Zircon U-Pb concordia diagrams

2.3 鋯石稀土元素特征

樣品鋯石中稀土總含量變化較大，在(550～3 643)×10-6之間，LREE虧損，含量在(2.35～66.88)×10-6，HREE逐步富集，變化于(544.89～3614.24)×10-6，δEu較小，在0.03～0.23，δCe變化于1.19～59.08(表2)，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線顯示出強(qiáng)烈Ce的正異常和Eu的負(fù)異常(圖6)。圖中16號(hào)鋯石相對(duì)富集輕稀土，這可能是由于打點(diǎn)區(qū)域發(fā)生了強(qiáng)烈的蛻晶作用，鋯石晶格遭到破壞使離子半徑較大的輕稀土更多的進(jìn)入了鋯石?？傮w上與殼源巖漿鋯石的稀土元素配分模式表現(xiàn)一致(圖7)(雷瑋琰等，2013)，佐證了樣品鋯石屬于典型的殼源巖漿鋯石，保證測(cè)年結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖6 樣品鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)配分圖Fig.6 Chondrite-normalized REE diagram of Zircon samples

圖7 殼源巖漿鋯石(花崗巖)與幔源巖漿鋯石(玄武巖、金伯利巖)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分模式(雷瑋琰等，2013)Fig.7 Chondrite normalized REE patterns for crust-affinity and mantle-affinity igneous zircons

3 地質(zhì)意義

筆者對(duì)近幾年來有關(guān)九嶺巖體的成巖年齡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)顯示九嶺巖體晉寧期花崗巖成巖年齡范圍在805～846 Ma之間(表3)，本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的礦床賦礦主巖成巖年齡剛好落在該范圍之內(nèi)，說明其與九嶺巖體晉寧期花崗巖屬同期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

韋新亞(2012)得出蓮花芯礦床賦礦主巖樣品的SiO2含量平均68.72%, K2O+Na2O為6.54%，K2O/Na2O為1.26，SiO2-K2O圖解位于高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)；Al2O3含量為14.61%，A/NC-A/KNC圖解顯示樣品均為過鋁質(zhì)；TFe(全鐵)含量平均3.6%；TiO2含量為0.35%；CaO含量平均1.63%?？傮w表現(xiàn)出過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性的特點(diǎn)；稀土元素特征變現(xiàn)為總量較高，輕稀土含量明顯高于重稀土，具有明顯的Eu虧損，Ce異常不明顯，稀土分餾程度較好、富集度高，重稀土元素幾乎不分餾；稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為右傾斜的具有明顯負(fù)Eu異常的“V”型曲線(圖8)(韋新亞，2012)。這與九嶺晉寧期超單元地球化學(xué)特征和稀土元素配分模式都表現(xiàn)一致(圖9)(于成濤等，2006)，說明礦床賦礦主巖的成巖物質(zhì)與九嶺巖體具有同源性。綜合研究區(qū)大地構(gòu)造位置和上述同期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物的結(jié)論，得出蓮花芯銅鉬多金屬礦床黑云母花崗巖屬于九嶺巖體晉寧期花崗巖。

表3 九嶺巖體成巖年齡統(tǒng)計(jì)

圖8 蓮花芯礦床圍巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)配分曲線(韋新亞，2012)Fig.8 The normalized spider diagram of rare earth elements in surrounding rock, Lianhuaxin deposit

圖9 九嶺超單元稀土元素配分曲線圖(于成濤等，2006)Fig.9 REE distribution patterns of the Jiuling ultra unit

張玉芝等(2011)采用鋯石U-Pb精確定年界定了林家灣組紫紅色礫巖的沉積時(shí)間為864～835 Ma，代表了揚(yáng)子與華夏陸塊沿江南隆起帶于新元古代碰撞作用結(jié)束的時(shí)間。九嶺地區(qū)在853～811 Ma發(fā)生了強(qiáng)烈的碰撞造山事件，被視為晉寧期的造山年齡(袁媛等，2012)，從時(shí)序上，本文得出的蓮花芯巖體成巖年齡(833±13)Ma剛好對(duì)應(yīng)于碰撞后階段,筆者認(rèn)為礦床賦礦主巖中細(xì)粒黑云母花崗巖的成巖作用和揚(yáng)子板塊與華夏板塊的板塊碰撞造山作用密切相關(guān)。

4 結(jié)論

(1)蓮花芯銅鉬多金屬礦床賦礦主巖中細(xì)粒黑云母花崗巖所含鋯石均為自形柱狀、長(zhǎng)柱狀以及雙錐狀，長(zhǎng)寬比較大，具有清晰的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，顯示出了巖漿鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，且Th/U值較高，稀土元素配分模式表明其屬典型的殼源巖漿成因鋯石，測(cè)試年齡可以代表巖漿結(jié)晶的年齡。

(2)采用LA-ICP-MS對(duì)賦礦主巖進(jìn)行單顆粒鋯石原位微區(qū)U-Pb同位素測(cè)年，獲得其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(833±13)Ma，屬新元古代晉寧期花崗巖。

(3)從時(shí)序上來說，本文得出的(833±13)Ma與前人認(rèn)為九嶺巖體的晉寧期造山年齡范圍805～846 Ma相吻合；且礦床賦礦主巖與九嶺巖體的地球化學(xué)特征都表現(xiàn)出過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性的特點(diǎn)，稀土元素配分曲線均為右傾斜、具有明顯負(fù)Eu異常的“V”型曲線，說明蓮花芯銅鉬多金屬礦床賦礦主巖黑云母花崗巖與九嶺巖體具有同期同源巖漿作用特征，確定為九嶺復(fù)式花崗巖體的晉寧期花崗巖。

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Single-zirconLA-ICP-MSU-PbDatingandTheirImplicationsoftheGraniteintheLianhuaxinCopperMolybdenumPolymetallicDeposit,XiushuiCounty,JiangxiProvince

YANG Chun-peng， XIA Fei， PANG Jia-yong， ZHANG Yong， LIU Guo-qi

(Key Laboratory of Radioactive Geology and Exploration Technology Fundamental Science for National Defense，East China Institute of Technology，Nanchang，JX 330013, China)

Jiangxi Lianhuaxin copper molybdenum polymetallic deposit is located in the western part of Jiangnan uplift fold belt and the southwestern of Jiuling metallogenic belt, the study of the former is extremely low. In this paper, Single-zircon LA-ICP-MS U-Pb Dating Of the medium fine grained biotite granite in the Host rock deposit was tested, the diagenetic age of rock is (833±13) Ma,Zircon REE characteristics are typical crust source magmatic zircon. Through the comparison with the Jiuling rock of Jinling period granite rock forming age and Geochemical, found that the two have the same period homologous characteristics and obtained the study area are Jiuling rock of Jinling period granite.

Jiuling rock; biotite granite; LA-ICP-MS; REE

2013-09-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40872072、40963004)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAB04B02)

楊春鵬(1990—)，男，碩士生，礦產(chǎn)普查與勘探方向。E-mail:564500639@qq.com

夏菲，博士，教授，從事礦床地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)研究。E-mail:fxia@ecit.cn

10.3969/j.issn.1674-3504.2014.02.013

P617

A

1674-3504(2014)02-0192-07