蔡宏明，劉桂萍，展新忠

（新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047）

目前，中國(guó)是世界第一大黃金生產(chǎn)國(guó)，金礦資源主要產(chǎn)于熱液成礦作用，約占金礦總儲(chǔ)量的90%。因此，熱液型金礦在金礦床研究中具有非常重要的作用。熱液礦床年代學(xué)的精細(xì)研究對(duì)探討礦床成因，區(qū)域成礦規(guī)律及指導(dǎo)找礦勘查具有重要意義。但是，對(duì)于熱液型金礦，由于其成礦期次較多，礦化階段間隔時(shí)間較長(zhǎng)，且早期礦化產(chǎn)物可能遭受后期改造并形成新的礦床，成礦時(shí)代較為復(fù)雜，對(duì)成礦年代學(xué)的研究帶來一定挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述問題，由于熱液鋯石抗擾動(dòng)能力較強(qiáng)，為通過U-Pb同位素分析，獲得熱液作用發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間和熱液礦床形成時(shí)代提供了可能。然而，由于缺乏系統(tǒng)研究，對(duì)其鑒定特征存有爭(zhēng)議，限制了其在熱液事件年代學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用。為此，本文在論述熱液鋯石形成機(jī)制的基礎(chǔ)上，對(duì)其形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、地球化學(xué)組成、包裹體特征及形成溫度方面的研究進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，并提出主要鑒定特征。在此基礎(chǔ)上，介紹熱液鋯石U-Pb定年在熱液型金礦床成礦年代學(xué)研究中的應(yīng)用實(shí)例，以期引起關(guān)注，促進(jìn)對(duì)熱液鋯石的進(jìn)一步研究。

1 形成機(jī)制

熱液鋯石的形成機(jī)制主要有三種：①低溫低壓條件下，鋯石因ZrSiO4飽和而從富鋯流體中結(jié)晶。②從圍巖中捕獲的鋯石由于流體作用溶解－再結(jié)晶，形成新生鋯石。③由于U和Th的α衰變，鋯石產(chǎn)生非晶質(zhì)區(qū)域，與流體發(fā)生離子交換。

2 形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征

熱液鋯石形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常有兩種：①流體中的ZrSiO4飽和而成核和結(jié)晶形成熱液鋯石，呈半透明到不透明，主要為短柱狀或等軸狀，自形程度從自形到它形。在CL圖像上，熱液結(jié)晶鋯石具模糊環(huán)帶-無環(huán)帶或具有扇形環(huán)帶。②被熱液疊加或改造的鋯石通常有復(fù)雜的次生內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)熱液鋯石以增生方式疊加在巖漿鋯石或碎屑鋯石之上，通常會(huì)顯示“雙層”結(jié)構(gòu)，CL圖像顯示核部具明顯的震蕩環(huán)帶，幔部陰極發(fā)光強(qiáng)度較大，無環(huán)帶結(jié)構(gòu)，且局部出現(xiàn)邊部穿插核部震蕩環(huán)帶的現(xiàn)象，表明鋯石邊部可能與形成石英脈的晚期熱液事件有關(guān)。掃描電鏡圖像也揭示出增生結(jié)構(gòu)，這種雙層結(jié)構(gòu)與熱液增生和巖漿演化過程中鋯石不同的形貌演化趨勢(shì)有關(guān)。當(dāng)熱液增生鋯石含有較多的包裹體時(shí)，幔部呈云霧狀。更進(jìn)一步的，流體改造作用更強(qiáng)烈時(shí)，熱液鋯石呈現(xiàn)溶解－重結(jié)晶結(jié)構(gòu)，典型的為海綿狀結(jié)構(gòu)，這是重結(jié)晶鋯石圈閉一定流體包裹體而形成。另外，熱液鋯石可出現(xiàn)骨架狀，可能是晚期結(jié)晶形成，與礦化作用有關(guān)。

3 地球化學(xué)特征

3.1 Th、U含量及Th/U比值

熱液鋯石Th、U含量及Th/U比值組成并沒有明顯的規(guī)律。烏茲別克斯坦Muruntau金礦區(qū)花崗巖鈉長(zhǎng)石化過程中產(chǎn)生的熱液增生鋯石與未蝕變巖漿鋯石相比較，具有極高的U、Th含量，可能和熱液中的U、Th的高活動(dòng)性及區(qū)域背景高U含量有關(guān)。較高的U、Th含量在其他與花崗巖有關(guān)的熱液鋯石中也有發(fā)現(xiàn)，如來自海南尖峰嶺巖體和東澳大利亞Boggy Plain侵入體的熱液鋯石。但是，并非所有的熱液鋯石都具有高U、Th含量。如來自于澳大利亞Mole花崗巖的熱液鋯石Th、U含量低于相關(guān)巖漿鋯石。另一方面，Muruntau金礦區(qū)熱液鋯石Th/U比值為0.06～0.1，低于正常的巖漿鋯石而與變質(zhì)鋯石相似，與Hoskin和Schaltegge所認(rèn)為的熱液鋯石Th/U比值＜0.1一致。來自于Boggy Plain侵入體和Mole花崗巖的熱液鋯石Th/U比值變化范圍較大（0.05～0.82），部分與巖漿鋯石的Th/U比值重合，說明Th/U比值并不能很好的區(qū)別熱液鋯石與巖漿鋯石。

3.2 稀土元素組成

稀土元素組成方面，熱液鋯石主要顯示兩種配分模式。以西班牙Iberian Aznalcollar礦區(qū)強(qiáng)烈蝕變的長(zhǎng)英質(zhì)火山／次火山巖中的熱液鋯石為代表，與巖漿鋯石相比較，稀土元素組成特征為總量較高，富集中稀土元素（TbN/YbN＞1），無明顯Ce或Eu異常，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖中顯示向上凸起的形狀。這一特征明顯區(qū)別于巖漿鋯石的正Ce異常及重稀土元素含量高于輕稀土含量的左傾模式。由此，通過輕重稀土元素的比值（如TbN／YbN、SmN/CeN）可區(qū)分巖漿鋯石和熱液鋯石。

另一種不常見但不可忽略的熱液鋯石稀土元素配分模式以來自澳大利亞Mole花崗巖的熱液鋯石為代表，相對(duì)巖漿鋯石，其REE總量低1個(gè)～3個(gè)數(shù)量級(jí)，顯示較強(qiáng)的Ce正異常。盡管Boggy Plain與Mole花崗巖有相似的地質(zhì)背景，但二者熱液鋯石具有截然不同的REE稀土配分模式，Hoskin等認(rèn)為這一現(xiàn)象可能和不同的熱液礦物共生組合有關(guān)系：前者與白鎢礦、鈦鐵礦、金紅石及含釔礦物共生；而后者與獨(dú)居石、釷石及磷釔礦共生。另一種可能的解釋是原始鋯石重結(jié)晶的過程中，其稀土元素在鋯石和流體相互作用過程中優(yōu)先進(jìn)入流體。

4 包裹體特征

熱液鋯石中通常含固相包裹體及流體包裹體，這也是熱液鋯石存在的主要證據(jù)之一。固相包裹體通常為熱液蝕變礦物和含礦硫化物組合，明顯不同于巖漿鋯石中的高溫巖漿巖礦物與熔體包裹體，也不同于變質(zhì)鋯石中的變質(zhì)礦物包裹體。如澳大利亞Gidginbung礦床中的熱液鋯石含有黃鐵礦、金紅石、砷黃鐵礦、重晶石、明礬石和氟磷灰石包裹體，明顯不同于同期侵入體巖漿鋯石中的熔體及長(zhǎng)石包裹體，說明這些鋯石在熱液流體中的生長(zhǎng)晚于這些礦物的形成，或與之同時(shí)。熱液鋯石中的流體包裹體主要是含CO2-H2O流體包裹體或富CO2包裹體，顯示其熱液成因。

5 形成溫度

Fu等對(duì)不同類型巖漿巖中449個(gè)巖漿鋯石進(jìn)行了Ti含量分析，并利用鋯石Ti溫度計(jì)得到巖漿鋯石的結(jié)晶溫度高于600℃。熱液鋯石的形成溫度可通過其中流體包裹體均一化溫度的測(cè)定而獲得。Kerrich等對(duì)Abitibi綠巖帶金礦床石英-電氣石脈中的熱液鋯石進(jìn)行了流體包裹體測(cè)溫，獲得CO2-H2O及富CO2流體包裹體均一化溫度為260℃～380℃，代表熱液鋯石形成溫度。這些結(jié)果與Watson等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，該實(shí)驗(yàn)認(rèn)為在磷飽和溶液中，鋯石可在低于500℃的條件下發(fā)生增生。由上可知，熱液鋯石的結(jié)晶溫度低于500℃，低于巖漿鋯石的結(jié)晶溫度（＞～600℃）。因此，鋯石的結(jié)晶溫度可以有效的區(qū)分熱液鋯石和巖漿鋯石。

6 熱液型金礦床中熱液鋯石U-Pb定年

對(duì)結(jié)晶成因熱液鋯石或熱液改造的鋯石區(qū)域進(jìn)行微區(qū)U-Pb定年，可以得到熱液活動(dòng)的時(shí)間，進(jìn)而獲得熱液礦床的成礦時(shí)代。目前，熱液鋯石已成為對(duì)熱液作用及相關(guān)礦化，尤其是金礦化定年的有效對(duì)象，國(guó)內(nèi)外均獲得了成功的先例。如Peter等對(duì)美國(guó)Adirondack高地Fe-（Cu-Au）礦床熱液鋯石U-Pb測(cè)年，獲得Fe礦化事件的時(shí)間。張小文等對(duì)海南抱倫金礦礦區(qū)熱液鋯石進(jìn)行U-Pb同位素分析，限定了該礦床熱液作用的時(shí)間及金礦床的成礦時(shí)代。

熱液鋯石U-Pb定年用于熱液型金礦床的年代學(xué)研究顯示出特有的優(yōu)勢(shì)。首先，熱液鋯石能夠與不同世代的礦石礦物共生，能夠?yàn)榫_刻畫成礦作用時(shí)間提供依據(jù)。其次，相對(duì)其他測(cè)年對(duì)象，熱液鋯石抗擾動(dòng)能力較強(qiáng)，可以有效識(shí)別早期成礦有關(guān)的熱液作用。例如，針對(duì)河北東坪金礦床，石英流體包裹體Rb-Sr法和鉀長(zhǎng)石K-Ar法測(cè)定成礦時(shí)代為103Ma～105 Ma，而通過含金石英脈，蝕變花崗巖及富金石英礦石中的熱液鋯石U-Pb同位素分析，識(shí)別出多期成礦事件（～380 Ma、～350 Ma，～140 Ma），對(duì)該礦床成因模式的建立提供了新的約束。

7 結(jié)論

熱液作用過程中可產(chǎn)生熱液鋯石，通過形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、Th/U比值準(zhǔn)確鑒定熱液鋯石存在困難。通過SmN/LaNLa和Ce/Ce*-SmN/LaN比值、普通Pb含量、包裹體組合及形成溫度可較好的識(shí)別熱液鋯石。在有效鑒別熱液鋯石的基礎(chǔ)上，可應(yīng)用U-Pb同位素定年技術(shù)精細(xì)確定熱液型金礦床成礦年代，對(duì)擴(kuò)展熱液型金礦床的年代學(xué)研究途徑具有重要意義。