羅 平， 黃鴻新， 張 達(dá)， 黃衛(wèi)平， 狄永軍

(1.江西省地礦局贛東北大隊(duì)，江西 上饒 334000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083 )

江西鐵砂街銅礦區(qū)位于欽杭結(jié)合帶東段(江西)浙西地體南西部，是與海底火山熱液噴發(fā)沉積作用有關(guān)的典型VMS型礦床(賀菊瑞等，2008)。欽杭成礦帶是我國(guó)最重要的銅多金屬成礦帶，也是近年來(lái)我國(guó)取得重要找礦突破的區(qū)帶之一(倪培等，2017；鄭偉等，2018)。欽杭成礦帶北東段內(nèi)主要礦床為：①與中新元古代海底火山噴流沉積作用有關(guān)的VMS型礦床(鐵砂街、平水、興源沖、羅城等礦床)；②與新元古代造山作用有關(guān)的韌性剪切帶型金礦床(金山)；③與早古生代造山作用有關(guān)的金礦床(璜山)；④與燕山期殼幔混染型中酸性巖有關(guān)的銅多金屬礦床(德興、永平、銀山、東鄉(xiāng)、楓林等礦床)。欽杭成礦帶北東段一系列礦床產(chǎn)出表明，帶內(nèi)先后發(fā)生中新元古代、加里東期和燕山期多期次銅多金屬成礦作用(倪培等，2017；李均良等，2012；劉婷等，2013)。

前人對(duì)鐵砂街銅礦床地質(zhì)特征、成巖成礦年代學(xué)、礦床成因等方面進(jìn)行了大量研究，總結(jié)了礦床大地構(gòu)造背景、地層含礦建造、噴流沉積巖石地球化學(xué)等方面的特征，認(rèn)為該礦床是與海底火山噴流作用有關(guān)的VMS型礦床(羅平，2010)。前人測(cè)得銅礦石中Re-Os同位素等時(shí)線年齡為(858±150)Ma，為中元古代晚期，成礦年齡與中元古代雙峰式火山巖年齡接近(賀菊瑞等，2008)。鐵砂街巖組內(nèi)綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖是礦區(qū)重要賦礦圍巖，位于礦體頂、底板，與成礦關(guān)系密切，然而其成巖年齡仍未精確測(cè)得。賦礦巖石成巖年齡的測(cè)定對(duì)探討區(qū)域構(gòu)造演化和礦床成因等問題具有重要意義。因此，筆者針對(duì)江西鐵砂街銅礦賦礦圍巖綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖，采用SHRIMP U-Pb鋯石定年方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)年，揭示江西弋陽(yáng)地區(qū)鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖的成巖時(shí)代和區(qū)域構(gòu)造演化，為區(qū)域上同類型礦床找礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于欽杭結(jié)合帶東段(江西)浙西地體南西部(楊明桂等，1997；毛景文等，2011；曾勇等，2002)，如圖1所示。區(qū)域出露中元古代、新元古代和中生代地層；區(qū)域構(gòu)造上基底地層表現(xiàn)為近東西向緊密同斜褶皺，蓋層以北東向復(fù)式向斜為主；區(qū)域巖漿巖主要有燕山期“S”型花崗巖、花崗斑巖和石英斑巖脈等。區(qū)內(nèi)中元古界為鐵砂街巖組，條帶狀，呈近EW向展布，該組屬裂陷槽盆砂頁(yè)巖相、基性及酸性海底火山噴發(fā)相，巖石普遍受綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用，層內(nèi)細(xì)碧巖-角斑巖火山復(fù)理石巖系為區(qū)內(nèi)銅多金屬礦含礦建造(羅平，2010；曾勇等，2002；楊明桂等，2012)。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層以中元古代鐵砂街組為主，上覆侏羅統(tǒng)水北組(圖2)。鐵砂街巖組為海相變細(xì)碧角斑巖系，屬砂頁(yè)巖相和基性至酸性海底噴流相沉積建造。該套海相火山巖系的Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、S等成礦元素豐度較高，為礦區(qū)重要含銅層位。礦區(qū)為一走向近東西、總體向南陡傾的單斜構(gòu)造。由于受褶皺和一系列疊瓦狀斷裂的影響，導(dǎo)致構(gòu)造的復(fù)雜化。斷裂構(gòu)造以近東西向斷裂最為發(fā)育，其次為近南北向斷裂，且后者切割前者。礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，晉寧期海底火山噴發(fā)，形成了中元古代鐵砂街巖組變細(xì)碧巖-角斑巖系；燕山期花崗巖侵入于鐵砂街巖組，形成招賓等花崗巖基(株)(羅平，2010)。

礦床賦存于鐵砂街巖組海相細(xì)碧巖系中上部，有2個(gè)含礦層位，該組第Ⅱ旋回基性熔巖-泥質(zhì)巖組合中分布少量分礦體；第Ⅱ旋回含火山碎屑巖-硅質(zhì)巖組合中分布有主要礦體。礦區(qū)由銹水塢及火麻塢兩個(gè)礦段組成，共有26個(gè)礦體，可分為13個(gè)礦帶，其中銹水塢區(qū)段礦體集中分布。礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)出。主礦體(帶)與地層產(chǎn)狀一致，礦體呈近平行狀沿東西向展布。受后期褶皺影響，礦體隨地層同步發(fā)生褶皺，形成一系列不規(guī)則的透鏡狀(體)。

礦石結(jié)構(gòu)以他形粒狀、交代溶蝕等結(jié)構(gòu)為主；礦石構(gòu)造主要為浸染狀、塊狀、似條帶狀構(gòu)造；礦石主要金屬礦物為黃銅礦、毒砂、黃鐵礦，次為方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物主要有石英、陽(yáng)起石、透閃石、方解石等。按礦石自然類型分為黃銅礦石、黃鐵黃銅礦石、毒砂黃銅礦石、黃銅黃鐵毒砂礦石、菱鐵黃銅礦石、閃鋅礦黃銅礦石及含銅褐鐵礦石等。按礦石工業(yè)類型分為氧化礦石、混合礦石和硫化礦石，其中以硫化礦石為主。

3 樣品采集和測(cè)試方法

3.1 樣品采集和描述

本次選擇礦體賦礦地層鐵砂街巖組作為研究對(duì)象，巖石樣品采自礦區(qū)-90 m中段礦體頂板位置，樣品經(jīng)巖礦鑒定屬于綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖，具有顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，殘余斑狀結(jié)構(gòu)；發(fā)育片狀構(gòu)造；礦物組合以陽(yáng)起石(40%)、鉀長(zhǎng)石(40%～50%)為主。巖石樣品陽(yáng)起石化(局部透閃石化)普遍發(fā)育，后期又被石英和鉀長(zhǎng)石交代(圖3,表1)。

3.2 測(cè)試方法

鋯石的分離是在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，樣品人工破碎，經(jīng)重力和磁選挑出無(wú)磁性重礦物，并借助雙目鏡手工挑出鋯石。將分選出的待測(cè)鋯石置于環(huán)氧樹脂中磨至一半，用于陰極發(fā)光成像。鋯石CL圖像和U-Pb測(cè)年，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心完成。陰極發(fā)光圖像拍攝采用HITACHI(日立)S-3000N掃描電鏡，U-Pb定年采用SHRIMP-Ⅱ儀器。鋯石中選擇沒有裂隙、包裹體結(jié)構(gòu)單一的位置進(jìn)行同位素分析測(cè)定(宋彪等，2002)。一次離子流O-2強(qiáng)度為7.5 nA，加速電壓約10 kV，離子束斑大小為30 μm左右。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(年齡417 Ma)進(jìn)行元素間分餾校正。應(yīng)用RSES標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13(年齡572 Ma；U含量238 μg/g)標(biāo)定所測(cè)鋯石的U、Th、Pb含量，應(yīng)用SQUID1.02和ISOPLOT2.49程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(簡(jiǎn)平等，2003)，普通Pb根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb進(jìn)行校正，表2單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)誤差均為1σ，年齡數(shù)據(jù)采用206Pb/238U年齡，樣品加權(quán)平均年齡誤差為2σ，其加權(quán)平均值為95%的置信度。

表1 鐵砂街銅礦床蝕變礦物電子探針分析結(jié)果

表2 鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖鋯石 SHRIMP U-Th-Pb同位素測(cè)定結(jié)果

3.3 測(cè)定結(jié)果

SHRIMP鋯石U-Pb定年的樣品為綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖。鋯石定年結(jié)果見表2和圖4、5。

鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖樣品中(TSJ05-04)的鋯石形態(tài)呈不完整粒狀，粒徑大小為30～80 μm。陰極發(fā)光(CL)圖像(圖4)顯示鋯石存在兩種類型，大部分鋯石結(jié)構(gòu)均一，環(huán)帶不明顯，少部分鋯石顯示出明顯的巖漿生長(zhǎng)震蕩環(huán)帶和韻律結(jié)構(gòu)。這些特征表明鋯石在高溫環(huán)境下結(jié)晶，是基性巖漿巖中鋯石的典型特征。依據(jù)靶臺(tái)上鋯石樣品在可見光下顯示的特征，并與鋯石的CL圖像對(duì)照進(jìn)行選樣，排除有較多包裹體和裂隙發(fā)育的鋯石。選擇晶型完好、淺黃色—無(wú)色透明粒狀或柱狀鋯石晶體。

對(duì)TSJ05-04樣品的鋯石共測(cè)試了15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，鋯石具有U含量123×10-6～1 056×10-6，Th含量39×10-6～315×10-6，Th/U比值為0.10～0.92(表2)。Th/U比值明顯高于0.1，為典型的巖漿鋯石。其中11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)鋯石樣品U-Pb定年結(jié)果集中投影在諧和曲線上及其附近；1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(14.1)時(shí)代較老，推測(cè)為巖漿活動(dòng)時(shí)捕獲的早期鋯石；另3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(8.1、10.1、12.1)與主群不一致，時(shí)代較新，可能受后期熱事件影響。綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖206Pb/238U鋯石年齡加權(quán)平均值為(1 153±38) Ma (n=11，MSWD=3.38)，如圖5所示，代表鐵砂街組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖的形成年齡。

4 討論與認(rèn)識(shí)

4.1 成巖時(shí)代

江西鐵砂街巖組主要出露于弋陽(yáng)鐵砂街、橫峰至上饒強(qiáng)盜山一帶。該組上部以灰綠、青灰色千枚巖為主，間夾變粉砂巖、巖屑雜砂巖、含炭千枚巖和大理巖以及銅礦層；中、下部夾含細(xì)碧巖、石英角斑巖，上與青白口紀(jì)早期的周潭巖組呈斷層接觸，又被晚白堊世紅色礫巖不整合覆蓋。巖石普遍受綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用，所夾火山熔巖具銅多金屬礦化。

高林志等(2013)測(cè)得鐵砂街巖組變流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(1 172±10) Ma、(1 143±9) Ma、(1 140±7) Ma和(1 132±8) Ma；張恒等(2015)測(cè)得鐵砂街巖組石英角斑巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(1 154±5) Ma；本研究測(cè)得鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(1 153.4±38.4) Ma，方法可靠，年齡精確。因此，通過(guò)本次詳細(xì)的鋯石年代學(xué)研究，確定鐵砂街組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖的成巖年齡為1 150 Ma左右，為區(qū)內(nèi)首次測(cè)得雙峰式火山巖中基性巖成巖年齡數(shù)據(jù)，鐵砂街巖組的地層年代得到了進(jìn)一步厘定。

海底火山噴流沉積作用有關(guān)的VMS型礦床主要以層狀形式沉淀于海底火山巖地層中，時(shí)空關(guān)系和成礦作用與同沉積的雙峰式火山巖成因密切；礦體嚴(yán)格受火山巖地層控制，呈整合接觸，屬同期成因，地層中火山巖成巖年齡可限定成礦年齡。因此鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖的成巖年齡可以代表鐵砂街銅礦成礦年齡，其成礦年代為新元古代(1 150 Ma左右)，成礦物質(zhì)隨海底火山巖噴發(fā)沉積，進(jìn)而呈似層狀礦體產(chǎn)出于火山巖地層中，鐵砂街巖組為礦體重要賦礦圍巖。

4.2 構(gòu)造背景

欽杭結(jié)合帶將華南分為揚(yáng)子地塊和華夏地塊，該帶是中-新元古代形成的大型構(gòu)造縫合帶。近年來(lái)巖石學(xué)、地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)的研究表明，該結(jié)合帶內(nèi)出露一系列中-新元古代構(gòu)造事件形成的巖漿巖、淺變質(zhì)巖和礦床(賀菊瑞等，2008；倪培等，2017；李均良等，2012；王守營(yíng)，2015)。

在1 150 Ma左右，區(qū)域上處于中元古代晚期—新元古代早期欽杭結(jié)合帶兩側(cè)多島洋演化階段，在島弧俯沖環(huán)境下形成細(xì)碧巖-石英角斑巖建造，與泥砂質(zhì)沉積物共同構(gòu)成火山復(fù)理石巖系，鐵砂街巖組是目前欽杭結(jié)合帶內(nèi)已知最老的海底雙峰式火山-沉積巖建造。欽杭成礦帶北東段在中新元古代產(chǎn)出一系列海底火山噴流沉積作用有關(guān)的VMS型礦床(鐵砂街、平水、興源沖、羅城等礦床)，沿欽杭成礦帶呈帶分布。本次對(duì)鐵砂街巖組中變基性巖的精確定年為鐵砂街銅礦成巖成礦年齡提供了可靠的年齡數(shù)據(jù)，對(duì)深入了解鐵砂街銅礦的成因和演化具有重要地質(zhì)意義，同時(shí)將對(duì)在欽杭結(jié)合帶內(nèi)尋找中-新元古代與細(xì)碧角斑巖系伴生的VMS型銅礦有著重要構(gòu)造地層學(xué)意義。

5 結(jié)論

(1)欽杭結(jié)合帶鐵砂街巖組綠泥石陽(yáng)起石化變基性巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(1 153±38) Ma。結(jié)合前人已獲得一系列鐵砂街巖組內(nèi)巖石鋯石U-Pb年齡，鐵砂街巖組的地層年代得到了進(jìn)一步厘定，屬于中元古代晚期。

(2)鐵砂街巖組屬于中元古代晚期華夏地塊北部島弧俯沖環(huán)境下形成的細(xì)碧巖-石英角斑巖建造，與泥砂質(zhì)沉積物共同構(gòu)成火山復(fù)理石巖系。本次對(duì)鐵砂街巖組中變基性巖的精確定年，為鐵砂街銅礦成巖成礦年齡提供了可靠年齡數(shù)據(jù)，為在欽杭結(jié)合帶內(nèi)尋找中-新元古代VMS型銅礦有著重要意義。