張 舒,周濤發(fā),張贊贊,呂 博,施立勝,汪 晶,吳明安1,

(1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院 自然資源部覆蓋區(qū)深部資源勘查工程技術(shù)創(chuàng)新中心，安徽 合肥 230001; 2. 安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所，安徽 合肥 230001; 3. 合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009; 4. 安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241000)

0 引 言

長江中下游成礦帶是中國重要的鐵銅多金屬成礦帶，燕山期經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造巖漿活動，形成了類型多樣的金屬礦床。前人對區(qū)內(nèi)的巖漿活動及成礦作用開展了大量的研究工作，明確劃分了5個成巖成礦作用階段：①與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的斑巖-矽卡巖型銅鉬金礦床，成巖成礦時代集中在146～135 Ma；②與橄欖玄粗質(zhì)火山—次火山巖有關(guān)的玢巖型鐵礦床，成巖成礦時代集中在135～127 Ma；③與A型花崗巖有關(guān)的熱液脈狀鈾礦床，成巖時代集中在128～124 Ma，成礦時代則集中在114～108 Ma；④與寧鎮(zhèn)地區(qū)埃達克質(zhì)侵入巖有關(guān)的斑巖型銅金礦床，成巖成礦時代集中在109～102 Ma；⑤廬江東顧山地區(qū)與高鉀鈣堿性花崗巖有關(guān)的矽卡巖型鎢多金屬礦床，成巖成礦時代集中在99～96 Ma。相較其他階段，針對A型花崗巖及與之有關(guān)的熱液脈狀鈾礦床研究主要集中在20世紀八九十年代，分析測試方法精度較差，研究程度不高，成巖成礦之間的成因聯(lián)系有待深化。

黃梅尖復(fù)式巖體是長江中下游成礦帶A型花崗巖的代表，亦是區(qū)內(nèi)重要的產(chǎn)鈾巖體。前人工作已明確，黃梅尖復(fù)式巖體由早到晚可以劃分為黑云母石英正長巖、正長斑巖、石英正長巖及堿性長石花崗巖4個侵入階段。丁家山、徐村中型鈾礦床及大量鈾礦化點均定位于第Ⅰ階段黑云母石英正長巖與侏羅紀碎屑巖地層的接觸帶上。第Ⅱ階段正長斑巖及第Ⅲ階段石英正長巖已有高精度鋯石U-Pb年齡的報道，但第Ⅰ階段黑云母石英正長巖及第Ⅳ階段呈巖株狀侵位的堿性長石花崗巖還沒有可靠的年齡數(shù)據(jù)。然而，與中酸性復(fù)式侵入體有關(guān)的熱液脈狀鈾礦床多與末階段侵位的小巖體有成因聯(lián)系。這不僅制約了對黃梅尖復(fù)式巖體形成演化的認識，也使得在研究鈾成礦作用與賦礦巖體之間的成因聯(lián)系時，缺乏高精度年齡數(shù)據(jù)的支撐。基于此，本文以黃梅尖復(fù)式巖體各侵入階段的鋯石為研究對象，在顯微結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，進行了稀土元素分析及鋯石U-Pb定年，精確厘定了黃梅尖復(fù)式巖體各侵入階段的成巖年齡，探討了巖漿活動與鈾礦化之間的成因聯(lián)系，并結(jié)合已有的年代學(xué)數(shù)據(jù)，對長江中下游成礦帶A型花崗巖的成巖期次進行了初步劃分。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及主要巖石學(xué)特征

黃梅尖復(fù)式巖體位于揚子板塊北緣的長江中下游成礦帶中段、廬樅中生代火山巖盆地東南緣，是江北A型花崗巖帶的重要組成巖體(圖1)。長江中下游地區(qū)的A型花崗巖呈NE向帶狀分布于長江兩岸。江北A型花崗巖帶從安慶大龍山巖體經(jīng)樅陽城山巖體至黃梅尖巖體，長約75 km；江南A型花崗巖帶由石臺譚山巖體經(jīng)貴池花園鞏巖體、茅坦巖體至繁昌浮山巖體，長約100 km。A型花崗巖帶主要由復(fù)式侵入體組成，主體多為石英正長巖與正長花崗巖，晚階段有堿性長石花崗巖呈巖株、巖脈狀侵入。已報道的年齡數(shù)據(jù)顯示，沿江A型花崗巖主要形成于128～124 Ma，屬于長江中下游地區(qū)地殼伸展階段的產(chǎn)物。

圖件引自文獻[38]，有所修改圖1 長江中下游成礦帶巖漿巖和礦床分布Fig.1 Distribution of Magmatic Rocks and Deposits in Middle-lower Yangtze River Valley Metallogenic Belt

長江中下游地區(qū)是中國東部9個熱液型鈾成礦帶之一?；◢弾r型鈾礦床是區(qū)內(nèi)主要的鈾礦化類型，大龍山巖體、黃梅尖巖體、城山巖體是重要的產(chǎn)鈾巖體，巖體與圍巖地層的接觸帶、巖體內(nèi)部殘留的地層捕擄體是主要的鈾礦化部位。丁家山鈾礦床、8412鈾礦床和徐村鈾礦床，均產(chǎn)出于黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅰ階段黑云母石英正長巖與早—中侏羅世碎屑巖地層的接觸帶附近(圖2)；礦體呈層狀—似層狀、透鏡狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀平緩，受到侵入接觸構(gòu)造、斷裂構(gòu)造及層間構(gòu)造的控制。

圖2 黃梅尖復(fù)式巖體地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological Sketch Map of Huangmeijian Composite Pluton

黃梅尖復(fù)式巖體呈東寬西窄的次橢圓狀巖基，出露面積約為90 km。巖體周緣分布有早—中侏羅世砂巖(磨山組、羅嶺組)、早白堊世火山巖(龍門院組、磚橋組)，巖體與地層為侵入接觸關(guān)系，圍巖地層發(fā)育不同程度的接觸熱變質(zhì)與交代蝕變。黃梅尖巖體為多階段侵入的復(fù)式巖體，根據(jù)各類巖石之間的相互接觸關(guān)系，可以劃分為4個侵入階段，由早到晚分別為第Ⅰ階段黑云母石英正長巖、第Ⅱ階段正長斑巖、第Ⅲ階段石英正長巖、第Ⅳ階段堿性長石花崗巖(圖2)。

第Ⅰ階黑云母石英正長巖呈半環(huán)狀圍繞復(fù)式巖體東北部及中南部邊緣分布。巖石呈淺灰紅色，具半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖3(a)]。巖石主要由條紋長石、石英組成，含少量黑云母及斜長石，偶見角閃石，副礦物主要為榍石、鋯石及磷灰石[圖3(b)、(c)]。條紋長石呈自形—半自形短柱狀，簡單雙晶發(fā)育，粒度為0.5 mm×0.5 mm～1.5 mm×2.5 mm，體積分數(shù)約為85%；石英呈他形粒狀填隙產(chǎn)出，粒度為0.2 mm×0.2 mm～0.8 mm×0.8 mm，體積分數(shù)約為6%；斜長石呈自形長柱狀，聚片雙晶發(fā)育，粒度為0.5 mm×0.8 mm，體積分數(shù)約為3%；黑云母呈片狀集合體產(chǎn)出，粒度為0.3 mm×0.5 mm，體積分數(shù)約為5%；角閃石呈半自形粒狀，角閃石式解理發(fā)育，粒度約為0.2 mm×0.2 mm，體積分數(shù)不高于1%；榍石呈自形信封狀，粒度約為0.3 mm×0.3 mm，體積分數(shù)不高于1%。

Qtz為石英;Pl為斜長石;Bt為黑云母;Hbl為角閃石;Spn為榍石;Zr為鋯石;Pth為條紋長石;Kf為鉀長石圖3 黃梅尖復(fù)式巖體手標本及顯微照片F(xiàn)ig.3 Hand Specimens and Microscopic Photos of Huangmeijian Composite Pluton

第Ⅱ階段正長斑巖呈不規(guī)則巖株狀產(chǎn)出于復(fù)式巖體的西部，其東側(cè)與第Ⅲ階段石英正長巖相鄰，西側(cè)與磚橋組、雙廟組火山巖呈侵入接觸關(guān)系。正長斑巖呈肉紅色[圖3(d)]，具似斑狀—斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要由鉀長石、斜長石及少量石英組成。斑晶主要為斜長石[圖3(e)]，呈半自形—自形柱狀，粒度約為1.5 mm×2.0 mm；基質(zhì)主要為細粒鉀長石與斜長石。巖石整體發(fā)育不均勻的高嶺石化、絹云母化蝕變。

第Ⅲ階段石英正長巖構(gòu)成復(fù)式巖體的主體，出露面積約為80 km，呈EW向延伸的次橢圓狀巖基。巖基中心的巖石具有粗粒結(jié)構(gòu)，向邊部逐漸過渡為中細粒結(jié)構(gòu)。石英正長巖呈淺肉紅色，具半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖3(f)]。巖石主要由條紋長石組成，石英次之[圖3(g)]，偶見黑云母與斜長石，副礦物主要為鋯石、磷灰石。條紋長石呈自形—半自形短柱狀，簡單雙晶發(fā)育，粒度為0.8 mm×0.8 mm～2.0 mm×2.5 mm，體積分數(shù)約為85%；石英呈他形粒狀填隙產(chǎn)出，粒度為0.3 mm×0.3 mm～1.0 mm×1.0 mm，體積分數(shù)約為12%；斜長石呈自形長柱狀，聚片雙晶發(fā)育，粒度為0.2 mm×0.6 mm，體積分數(shù)約為2%；黑云母呈片狀集合體產(chǎn)出，粒度為0.2 mm×0.2 mm，體積分數(shù)約為1%。

第Ⅳ階段堿性長石花崗巖主要呈巖株狀侵位于第Ⅲ階段石英正長巖中，巖石呈淺肉紅色，具細粒半自形結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造[圖3(h)]。巖石主要由條紋長石與石英組成，偶見黑云母，副礦物主要為鋯石與磷灰石[圖3(i)]。條紋長石呈半自形—自形短柱狀，簡單雙晶發(fā)育，粒度為0.2 mm×0.4 mm～0.4 mm×0.8 mm，體積分數(shù)約為75%；石英呈他形粒狀填隙產(chǎn)出，粒度為0.2 mm×0.2 mm～0.5 mm×0.5 mm，體積分數(shù)約為25%；黑云母呈片狀集合體，粒度為0.3 mm×0.3 mm，體積分數(shù)不高于1%。

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅰ階段黑云母石英正長巖年代學(xué)樣品ZK17-20-B92采自徐村鈾礦鉆孔中，第Ⅱ階段正長斑巖年代學(xué)樣品FHS-07、第Ⅲ階段石英正長巖年代學(xué)樣品HMJ17-06與第Ⅳ階段堿性長石花崗巖年代學(xué)樣品HMJ17-03采自地表。

2.2 分析方法

用于U-Pb定年的鋯石分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，經(jīng)過破碎、淘洗、重選、磁選等流程，在雙目鏡下挑選出晶形、透明度、色澤較好的鋯石顆粒，粘貼于環(huán)氧樹脂之上，并打磨拋光。鋯石靶的陰極發(fā)光(CL)圖像采集及透反射照片拍攝在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成。

樣品ZK17-20-B92、FHS-07的分析測試在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成，實驗所用的質(zhì)譜儀為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為德國MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas 2005。樣品HMJ17-03、HMJ-17-06的分析測試在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院完成，實驗所用的質(zhì)譜儀為美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro。實驗過程中，激光束斑直徑為32 μm，使用氦氣作為載氣，采用標準鋯石91500作為外標對同位素進行校正。儀器配置和實驗流程詳見文獻[39]。數(shù)據(jù)處理及制圖分別采用ICPMSDataCal程序和Isoplot 3.00程序完成，同時采用Pb進行普通鉛校正。

3 鋯石成因

3.1 黑云母石英正長巖(樣品ZK17-20-B92)

黑云母石英正長巖的鋯石多為自形—半自形短柱狀，粒徑為100～300 μm(圖4)。陰極發(fā)光圖像中，鋯石發(fā)光強度較高，具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶；部分鋯石出現(xiàn)扇形分帶結(jié)構(gòu)，這可能是鋯石結(jié)晶時外部環(huán)境的變化導(dǎo)致各晶面生長速率差異形成的。樣品ZK17-20-B92共19個有效分析點，獲得鋯石中Th含量(質(zhì)量分數(shù)，下同)為(76～505)×10，平均值為225×10，U含量為(124～555)×10，平均值為261×10，Th/U值為0.6～1.3，平均值為0.8(表1)。鋯石稀土元素總含量為(511～1 071)×10，平均值為710×10，具有強烈的Ce正異常(平均值為83)及Eu負異常(平均值為0.13)(表2)。鋯石強烈富集重稀土元素，輕、重稀土元素比值為0.05～0.10，平均值為0.06，球粒隕石標準化稀土元素配分模式表現(xiàn)出左傾的特征[圖5(a)]。樣品ZK17-20-B92鋯石的稀土元素特征與典型巖漿鋯石的稀土元素特征一致，結(jié)合陰極發(fā)光圖像特征判斷其為巖漿成因。

3.2 正長斑巖(樣品FHS-07)

正長斑巖的鋯石多為自形柱狀，長軸長度為70～100 μm。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖4)。樣品FHS-07共17個有效分析點，獲得鋯石Th含量為(330～6 711)×10，平均值為2 303×10，U含量為(412～5 349)×10，平均值為1 961×10，Th/U值為0.8～1.8，平均值為1.2(表1)。鋯石稀土元素總含量為(1 197～8 561)×10，平均值為4 227×10，具有強烈的Ce正異常(平均值為21)及Eu負異常(平均值為0.14)(表2)。鋯石強烈富集重稀土元素，輕、重稀土元素比值為0.04～0.11，平均值為0.08，球粒隕石標準化稀土元素配分模式表現(xiàn)出左傾的特征[圖5(b)]。上述特征表明，樣品FHS-07的鋯石均為巖漿成因。

3.3 石英正長巖(樣品HMJ17-06)

石英正長巖的鋯石均為自形長柱狀，長軸長度為150～200 μm，發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖4)。樣品HMJ17-06共22個有效分析點，獲得鋯石Th含量為(121～1 299)×10，平均值為606×10，U含量為(146～2 801)×10，平均值為924×10，Th/U值為0.4～1.7，平均值為0.7(表1)。鋯石稀土元素總含量為(456～3 369)×10，平均值為1 230×10，具有強烈的Ce正異常(平均值為41)及Eu負異常(平均值為0.04)(表2)。鋯石強烈富集重稀土元素，輕、重稀土元素比值為0.03～0.09，平均值為0.06，球粒隕石標準化稀土元素配分模式表現(xiàn)出左傾的特征[圖5(c)]。上述特征表明，樣品HMJ17-06的鋯石均為巖漿成因。

表1 鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Analysis Results of Zircon U-Pb Isotopes

續(xù)表 1

表2 鋯石稀土元素分析結(jié)果Table 2 Analysis Results of Rare Earth Elements of Zircon

續(xù)表 2

3.4 堿性長石花崗巖(樣品HMJ17-03)

堿性長石花崗巖的鋯石普遍具有較好的晶形，為四方柱狀、四方雙錐狀，長軸長度為200～350 μm，長、短軸比值為1∶1～3∶1(圖4)。陰極發(fā)光圖像顯示，鋯石具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)。鋯石核部基本不顯示陰極發(fā)光，少數(shù)鋯石核部可見到不明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)[圖4(d)中分析點HMJ17-03-03]；鋯石邊部陰極發(fā)光較暗，但均具有明暗相間的環(huán)帶，環(huán)帶平行于晶面及核部鋯石環(huán)帶的方向[圖4(d)中分析點HMJ17-03-02、03、10]。在背散射(BSE)圖像中，鋯石的核邊結(jié)構(gòu)也較為明顯：核部多為明亮的均質(zhì)體[圖4(e)中分析點HMJ17-03-11、21、24、26]，部分核部可見到明顯的環(huán)帶[圖4(e)中分析點HMJ17-03-02、03、10]；邊部相對于核部亮度稍暗，表現(xiàn)出與陰極發(fā)光一致的環(huán)帶特點，且環(huán)帶在結(jié)構(gòu)上與核部環(huán)帶平行。背散射圖像中還可見到鋯石發(fā)育放射狀裂隙，裂隙由鋯石核部向邊部延伸[圖4(e)]。裂隙的產(chǎn)生可能是由于富含U、Th的鋯石發(fā)生放射性衰變，引起鋯石的蛻晶質(zhì)化造成體積膨脹，使得鋯石發(fā)生破碎；另外，蛻晶質(zhì)化也可能是造成核部鋯石不顯示或弱陰極發(fā)光的原因。在陰極發(fā)光及背散射圖像中可明顯觀察到，后期流體沿著放射狀裂隙對核部鋯石交代溶蝕的現(xiàn)象，形成斑雜狀分帶[圖4(d)、(e)中分析點HMJ17-03-21]、云霧狀分帶[圖4(d)、(e)中分析點HMJ17-03-12]、海綿狀分帶[圖4(d)、(e)中分析點HMJ17-03-11]、枝杈狀分帶[圖4(d)、(e)中分析點HMJ17-03-15]。鋯石邊部與核部在接觸面上具有較為明顯的流體溶蝕前鋒[圖4(d)]，可能是流體由外及內(nèi)對鋯石進行交代溶蝕所致。邊部鋯石可能在流體的作用下發(fā)生了重結(jié)晶作用，使得邊部鋯石具有相對核部更強的陰極發(fā)光強度及明暗相間的環(huán)帶[圖4(d)]。邊部鋯石的環(huán)帶與部分蛻晶質(zhì)化不徹底的核部鋯石巖漿環(huán)帶平行[圖4(d)中分析點HMJ17-03-02、03、10、25]，可能是流體交代邊部鋯石過程中繼承了巖漿期鋯石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

鋯石中的圓圈和數(shù)字分別代表年齡分析點及編號圖4 典型鋯石陰極發(fā)光圖像、背散射圖像及對應(yīng)年齡Fig.4 CL and BSE Images of Typical Zircons and Their Corresponding Ages

樣品HMJ17-03共29個有效分析點，鋯石核部區(qū)域20個，鋯石邊部區(qū)域9個。鋯石核部區(qū)域Th含量為(553～6 045)×10，平均值為3 601×10；U含量為(1 786～6 697)×10，平均值為4 862×10；Th/U值為0.3～0.9，平均值為0.7(表1)。鋯石核部區(qū)域稀土元素總含量為(1 224～8 184)×10，平均值為4 847×10(表2)，具有強烈的Ce正異常(平均值為25)及Eu負異常(平均值為0.03)。鋯石核部區(qū)域強烈富集重稀土元素，輕、重稀土元素比值為0.03～0.11，平均值為0.05，(Sm/La)值為5～975，平均值為244，球粒隕石標準化稀土元素配分模式表現(xiàn)出左傾的特征[圖5(d)]。鋯石核部區(qū)域的元素地球化學(xué)特征顯示其具有巖漿成因鋯石的特點。在稀土元素地球化學(xué)散點圖中，鋯石核部區(qū)域也呈現(xiàn)出與黃梅尖復(fù)式巖體前三階段巖漿成因鋯石相似的特征(圖6)。鋯石邊部區(qū)域Th含量為(665～15 896)×10，平均值為3 550×10；U含量為(1 419～10 114)×10，平均值為3 409×10，Th/U值為0.5～1.6，平均值為0.7。相對鋯石核部區(qū)域及黃梅尖復(fù)式巖體前三階段的巖漿成因鋯石，樣品HMJ17-03鋯石邊部區(qū)域輕稀土元素較為富集(LREE/HREE平均值為0.11)，特別強烈富集La、Pr、Nd等3種輕稀土元素，Ce具有弱的正異常(平均值為2)；其球粒隕石標準化輕稀土元素配分模式也相對較為平緩，表現(xiàn)為(Sm/Nd)、(Sm/La)、(Pr/Ce)值趨近于1。在稀土元素配分模式[圖5(e)、(f)]及散點圖(圖6)中，堿性長石花崗巖鋯石邊部區(qū)域展示了與巖漿成因鋯石不同的特點，暗示其可能為變質(zhì)成因鋯石。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；同一圖中相同線條對應(yīng)不同樣品；球粒隕石標準化值引自文獻[48]圖5 鋯石球粒隕石標準化稀土元素配分模式Fig.5 Chondrite-normalized REE Patterns of Zircon

球粒隕石標準化值引自文獻[48]圖6 δCe-LREE/HREE圖解、(Sm/Nd)N-(Pr/Ce)N圖解、δCe-(Sm/La)N圖解和(Sm/Nd)N-La圖解Fig.6 Diagrams of δCe-LREE/HREE, (Sm/Nd)N-(Pr/Ce)N, δCe-(Sm/La)N and (Sm/Nd)N-La

變質(zhì)成因鋯石主要有5種形成機制：①深熔過程從熔體中結(jié)晶；②固相礦物分解產(chǎn)生的Zr、Si結(jié)晶成核；③熱液流體中直接結(jié)晶；④原鋯石發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶作用；⑤熱液流體對原鋯石的交代溶蝕作用。樣品HMJ17-03采自復(fù)式巖體中的花崗質(zhì)巖株，區(qū)域變質(zhì)作用不明顯，且鏡下未見到長英質(zhì)礦物的分解，因此，其鋯石變質(zhì)邊不可能是在深熔過程從熔體中結(jié)晶產(chǎn)生或是固相礦物分解出的Zr、Si結(jié)晶形成。變質(zhì)重結(jié)晶過程是鋯石晶格的重新調(diào)整，沒有元素的帶入帶出，而樣品HMJ17-03鋯石邊部具有與核部不同的稀土元素特征，說明鋯石邊部不可能是原鋯石單純的變質(zhì)重結(jié)晶所形成。熱液流體直接結(jié)晶形成的鋯石多產(chǎn)出于開放空間中的熱液脈體內(nèi)，其既可以是獨立形成的新生顆粒，又可以是在原鋯石基礎(chǔ)上結(jié)晶形成的新生邊。樣品HMJ17-03鋯石核部和邊部具有不同的結(jié)構(gòu)特點，且核部和邊部稀土元素差異較大，不可能是熱液獨立形成的新生顆粒；邊部鋯石的環(huán)帶與部分蛻晶質(zhì)化不完全的核部鋯石的環(huán)帶連續(xù)平行，蛻晶質(zhì)化作用引發(fā)鋯石膨脹進而產(chǎn)生的放射狀裂隙貫通核部與邊部，說明樣品HMJ17-03鋯石核部與邊部應(yīng)為同一地質(zhì)過程中形成，鋯石核部與邊部的結(jié)構(gòu)與稀土元素差異極有可能是后期流體對鋯石邊部交代溶蝕所致。

綜上所述，樣品HMJ17-03鋯石所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)及稀土元素特征，是經(jīng)歷了巖漿結(jié)晶作用、蛻晶化作用、流體交代溶蝕作用的結(jié)果。這說明該鋯石的形成始于堿性長石花崗巖的巖漿結(jié)晶冷凝階段，現(xiàn)在所觀察到的鋯石基本保留了早期巖漿晶出鋯石的形態(tài)，同時早期鋯石應(yīng)具有巖漿振蕩環(huán)帶。由于鋯石具有較高的U、Th含量，使得鋯石發(fā)生蛻晶質(zhì)化，進而發(fā)生體積膨脹產(chǎn)生放射狀裂隙，蛻晶質(zhì)化還造成鋯石變“黑”，部分鋯石蛻晶質(zhì)化不完全，在陰極發(fā)光和背散射圖像中還保留有巖漿振蕩環(huán)帶特征[圖4(d)、(e)中分析點HMJ17-03-02、03、10]。蛻晶質(zhì)化作用并不會改變原鋯石中微量元素的組成，因此，樣品HMJ17-03的核部鋯石依舊保留了與黃梅尖復(fù)式巖體前三階段基本一致的巖漿鋯石稀土元素特征。蛻晶質(zhì)化作用后，鋯石經(jīng)歷了一次熱液作用過程，熱液沿著鋯石中的放射狀裂隙進行交代，形成斑雜狀分帶、云霧狀分帶、海綿狀分帶、枝杈狀分帶[圖4(d)、(e)]；熱液還沿著鋯石邊部由外及內(nèi)對鋯石進行交代溶蝕，在鋯石邊部與核部的接觸面上可觀察到較為明顯的流體溶蝕前鋒。已有實驗結(jié)果表明，受蛻晶質(zhì)化作用影響的鋯石，在流體作用的影響下可以很快地發(fā)生重結(jié)晶作用。樣品HMJ17-03的鋯石邊部可能在流體的作用下發(fā)生了重結(jié)晶作用，使得邊部鋯石具有相對核部更強的陰極發(fā)光強度及更明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。鋯石邊部明暗相間的環(huán)帶極有可能是流體交代過程中，繼承了早期巖漿鋯石的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。熱液流體一般富集輕稀土元素，流體對樣品HMJ17-03鋯石邊部的交代溶蝕作用也使得輕稀土元素含量明顯升高，表現(xiàn)出熱液鋯石的特點。

4 巖體年齡

鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，樣品ZK17-20-B92的Pb/U加權(quán)平均年齡為(131.8±1.1)Ma(平均標準權(quán)重偏差(MSWD)為0.63)，樣品FHS-07的Pb/U加權(quán)平均年齡為(129.7±1.6)Ma(MSWD值為2.3)，樣品HMJ17-06的Pb/U加權(quán)平均年齡為(124.7±1.6)Ma(MSWD值為1.0)，樣品HMJ17-03鋯石核部的Pb/U加權(quán)平均年齡為(111.5±1.3)Ma(MSWD值為0.65)，樣品HMJ17-03鋯石邊部的Pb/U加權(quán)平均年齡為(107.6±2.1)Ma(MSWD值為0.94)(圖7、8)。

圖7 鋯石U-Pb年齡諧和曲線Fig.7 Condordia Diagrams of Zircon U-Pb Ages

圖8 鋯石U-Pb年齡分布Fig.8 Distributions of Zircon U-Pb Ages

樣品ZK17-20-B92、FHS-07、HMJ17-06的鋯石均為典型的巖漿成因鋯石，Pb/U加權(quán)平均年齡可以代表巖漿巖的形成時代。樣品HMJ17-03鋯石邊部區(qū)域受流體交代溶蝕作用，Pidgeon等對該類型的鋯石開展大量定年研究表明，變質(zhì)均勻區(qū)域的鋯石U-Pb年齡可以代表變質(zhì)重結(jié)晶發(fā)生的時代。在對樣品HMJ17-03鋯石邊部開展定年時，結(jié)合背散射及陰極發(fā)光圖像，避開邊部的隱伏裂隙，選擇結(jié)構(gòu)均勻穩(wěn)定的區(qū)域進行分析，獲得的Pb/U與Pb/U年齡諧和度較高且未出現(xiàn)“高鈾效應(yīng)”(圖9)，可以代表重結(jié)晶發(fā)生的時代，即流體交代溶蝕的時間。樣品HMJ17-03鋯石核部(不包括裂隙附近受流體交代的區(qū)域)為蛻晶質(zhì)化的巖漿鋯石，具有高U、Th含量，且存在大量的放射性裂隙。高U、Th含量的鋯石易受到放射性衰變影響而產(chǎn)生晶格破壞，造成放射性成因Pb易于丟失；裂隙的存在也會使得其周圍鋯石中放射性成因Pb的活性增強而加劇上述過程，導(dǎo)致定年獲得的Pb/U年齡隨著U含量的升高而變老。已有的定年研究顯示，通過物理磨蝕去掉鋯石顆粒的外層，避開鋯石中裂隙及結(jié)構(gòu)不均勻區(qū)域，可以獲得較為諧和可靠的年齡數(shù)據(jù)。在對樣品HMJ17-03鋯石核部開展定年時，結(jié)合背散射及陰極發(fā)光圖像，避開隱伏裂隙及流體交代區(qū)域，選擇結(jié)構(gòu)均勻穩(wěn)定的區(qū)域，特別是具有巖漿振蕩環(huán)帶的區(qū)域進行測試，所獲得的Pb/U年齡諧和度高且未出現(xiàn)“高鈾效應(yīng)”(圖9)，可以代表巖漿鋯石的形成年齡，即堿性長石花崗巖的形成年齡。

圖9 堿性長石花崗巖鋯石U含量與206Pb/238U年齡圖解Fig.9 Diagram of U Contents-206Pb/238U Ages of Alkali Feldspar Granite

前人僅對黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅱ階段正長斑巖、第Ⅲ階段石英正長巖開展了高精度鋯石U-Pb年代學(xué)研究工作。周濤發(fā)等對正長斑巖開展了LA-ICPMS鋯石U-Pb定年，分別獲得成巖年齡為(128.4±0.9)Ma與(129.4±1.4)Ma；范裕等對石英正長巖開展了LA-ICPMS鋯石U-Pb定年，分別獲得成巖年齡為(125.4±1.7)、(125.7±2.3)、(127.1±1.4)Ma；周偉偉等利用SHRIMP鋯石U-Pb定年技術(shù)，分別獲得石英正長巖成巖年齡為(129.3±1.4)、(130.0±1.0)Ma。本次工作獲得黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅰ階段黑云母石英正長巖鋯石U-Pb年齡為(131.8±1.1)Ma，第Ⅱ階段正長斑巖鋯石U-Pb年齡為(129.7±1.6)Ma，第Ⅲ階段石英正長巖鋯石U-Pb年齡為(124.7±1.6)Ma，第Ⅳ階段堿性長石花崗巖鋯石U-Pb年齡為(111.5±1.3)Ma，其中第Ⅰ、Ⅳ階段年齡為首次報道，第Ⅱ、Ⅲ階段年齡與前人結(jié)果基本一致。綜上所述，黃梅尖復(fù)式巖體的形成開始于131 Ma，前三次巖漿侵入活動間隔較短(2～5 Ma)，最后一期堿性長石花崗巖的侵位與主體巖石相隔約13 Ma，且堿性長石花崗巖就位后，還發(fā)生了一次(107.6±2.1)Ma的熱液活動。

5 成巖成礦年代學(xué)啟示

長江中下游地區(qū)的A型花崗巖多為復(fù)式巖體，呈NE向帶狀分布在沿江地區(qū)。其中，早期侵入體以黑云母石英正長巖、正長斑巖為主，分布在巖體的邊部區(qū)域，如圍繞黃梅尖復(fù)式巖體邊部分布的黑云母石英正長巖與正長斑巖、大龍山巖體邊部分布的黑云母石英正長巖、城山巖體邊部的正長斑巖。復(fù)式巖體主體以石英正長巖與正長花崗巖為主，如黃梅尖復(fù)式巖體與大龍山巖體的主體為石英正長巖，花園鞏巖體、茅坦巖體的主體為正長花崗巖，樅陽—城山巖體的主體為石英正長巖與正長花崗巖；部分復(fù)式巖體主體為二長花崗巖與石英二長巖，如譚山巖體主體為二長花崗巖，板石嶺巖體主體為石英二長巖。復(fù)式巖體末階段侵入體多呈株狀、脈狀，巖性包括細粒堿性長石花崗巖、花崗閃長巖及花崗二長巖，如黃梅尖復(fù)式巖體及茅坦巖體中心呈巖株狀侵位的細粒堿性長石花崗巖，花園鞏巖體邊部的花崗閃長巖及花崗二長巖巖株。雖然已有文獻報道了大量的A型花崗巖鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)，但前人開展的定年工作基本都圍繞著復(fù)式巖體的主體展開，極少有末階段侵入體的年齡報道。安徽沿江及皖南地區(qū)的復(fù)式巖體一般活動持續(xù)時間較長，如青陽—九華復(fù)式巖體的巖漿活動持續(xù)約13 Ma，太平—黃山復(fù)式巖體巖漿活動持續(xù)15 Ma，復(fù)式巖體末階段的小巖株往往與主體巖石具有一定的時間間隔。Song等對池州地區(qū)的A型花崗巖開展了精細的鋯石U-Pb年代學(xué)研究，分別于花園鞏巖體、茅坦巖體中發(fā)現(xiàn)了115～110 Ma的末階段小巖株；本次工作對黃梅尖復(fù)式巖體中末階段侵位的花崗質(zhì)巖株開展了鋯石U-Pb定年，獲得了111.5 Ma的成巖年齡。綜合前人的定年結(jié)果，可以初步將長江中下游地區(qū)燕山期A型花崗巖巖漿活動分為3個階段(圖10)：早階段集中在132～129 Ma，巖性以黑云母石英正長巖、正長斑巖為主，分布于巖體邊部；主體階段集中在128～124 Ma，巖性以石英正長巖與正長花崗巖為主，形成出露面積較大的巖基；末階段集中在115～110 Ma，呈株狀、脈狀侵位于復(fù)式巖體的主體中，巖性包括細粒堿性長石花崗巖、花崗閃長巖及花崗二長巖。A型花崗巖是伸展構(gòu)造背景下巖漿活動的產(chǎn)物，前人根據(jù)區(qū)內(nèi)A型花崗巖活動的時限，將長江中下游伸展構(gòu)造背景限定在128～124 Ma；黃梅尖復(fù)式巖體、花園鞏巖體及茅坦巖體中末階段巖株的發(fā)現(xiàn)，暗示區(qū)域伸展體制可能持續(xù)到110 Ma。

數(shù)據(jù)引自文獻[4]、[6]、[7]、[9]～[15]、[23]～[26]、[35]、[36]、[68]～[78]圖10 長江中下游成礦帶A型花崗巖成巖年齡及相關(guān)鈾礦床成礦年齡直方圖Fig.10 Age Histogram of A-type Granites and Related Uranium Deposits in Middle-lower Yangtze River Valley Metallogenic Belt

與黃梅尖復(fù)式巖體有關(guān)的熱液脈型鈾礦床主要定位于黑云母石英正長巖與圍巖地層接觸帶的內(nèi)外側(cè)，受到侵入接觸構(gòu)造、斷裂構(gòu)造及層間構(gòu)造的控制，具有中低溫?zé)嵋撼涮畛傻V的特征。這些鈾礦床與南嶺地區(qū)的熱液脈型鈾礦床具有較為相似的礦化地質(zhì)特征，同屬于花崗巖型鈾礦床。南嶺地區(qū)的花崗巖型鈾礦床成礦熱液主要來自于地表氧化性流體，賦礦巖體可能僅提供了鈾源，成巖與成礦年齡較大的時差也支持上述觀點。黃梅尖復(fù)式巖體周緣的熱液脈型鈾礦床成礦年齡集中在114～108 Ma，之前報道的黃梅尖復(fù)式巖體形成年齡集中在128～124 Ma，成巖與成礦年齡存在較大的時差，鈾成礦事件也應(yīng)與巖漿活動及隨后的巖漿熱液無關(guān)。但對黃梅尖復(fù)式巖體周緣鈾礦床開展的穩(wěn)定同位素研究顯示，除深循環(huán)大氣降水外，巖漿熱液也參與了鈾成礦作用過程；結(jié)合本次工作新發(fā)現(xiàn)的與鈾成礦近同時的堿性長石花崗巖及(107.6±2.1)Ma的熱液活動，推斷這期熱液可能是末階段堿性長石花崗巖就位后，由于壓力釋放及溫度下降而出熔的巖漿熱液；巖漿熱液與沿斷裂下滲的大氣降水混合，在堿性長石花崗巖的熱驅(qū)動下循環(huán)萃取黃梅尖復(fù)式巖體中的U，并在構(gòu)造裂隙的開放空間內(nèi)沉淀成礦。

6 結(jié) 語

(1)鋯石陰極發(fā)光和背散射圖像及稀土元素特征顯示，長江中下游成礦帶黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅰ階段黑云母石英正長巖、第Ⅱ階段正長斑巖、第Ⅲ階段石英正長巖中的鋯石為典型的巖漿成因鋯石；第Ⅳ階段堿性長石花崗巖中的鋯石具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)，核部為巖漿成因鋯石，經(jīng)歷了蛻晶質(zhì)化作用，邊部鋯石受到流體的交代并發(fā)生了變質(zhì)重結(jié)晶作用。

(2)鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅰ階段黑云母石英正長巖年齡為(131.8±1.1)Ma，第Ⅱ階段正長斑巖年齡為(129.7±1.6)Ma，第Ⅲ階段石英正長巖年齡為(124.7±1.6)Ma，第Ⅳ階段堿性長石花崗巖年齡為(111.5±1.3)Ma。堿性長石花崗巖就位后，還發(fā)生了一次(107.6±2.1)Ma的熱液活動。

(3)結(jié)合前人的年代學(xué)研究成果，將長江中下游地區(qū)燕山期A型花崗巖巖漿活動初步劃分為3個階段：早階段集中在132～129 Ma，巖性以黑云母石英正長巖、正長斑巖為主，分布于巖體邊部；主體階段集中在128～124 Ma，巖性以石英正長巖與正長花崗巖為主，形成面積較大的巖基；末階段集中在115～110 Ma，巖性以堿性長石花崗巖為主，呈株狀、脈狀侵位于主體巖基中。

(4)黃梅尖復(fù)式巖體第Ⅳ階段堿性長石花崗巖的成巖年齡及隨后的熱液活動時間同區(qū)域上熱液脈狀鈾礦床成礦年齡接近；結(jié)合鈾礦床穩(wěn)定同位素特征，推斷末階段堿性長石花崗巖可能為鈾成礦提供了熱液及驅(qū)動力。

恰逢西安地質(zhì)調(diào)查中心組建六十周年，我和我的學(xué)生張舒博士共同撰寫這篇論文表達我們的衷心祝賀！“八五”以來，我們長期在西北地區(qū)從事礦床學(xué)研究，得到了西安地質(zhì)調(diào)查中心(原西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所)李文淵先生等多位同行的大力支持和幫助。我所在的合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院與西安地質(zhì)調(diào)查中心在專項地質(zhì)填圖、科學(xué)研究和人才培養(yǎng)等方面開展了很多富有成效的深入合作。祝愿西安地質(zhì)調(diào)查中心在西北地區(qū)地質(zhì)調(diào)查與科技創(chuàng)新中取得更大的成績！