广西佛子冲矿区花岗闪长岩成岩时代讨论

2013-04-19蔡锦辉刘炜韦昌山江河张燕挥

华南地质 2013年4期

关键词：伟晶岩花岗闪长岩

蔡锦辉，刘炜，韦昌山，江河，张燕挥

CAI Jin-Hui1,LIU Wei2,WEI Chang-Shan3,JIANG He2,ZHANG Yan-Hui4

（1.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉430205；2.广西佛子冲铅锌矿，广西梧州 543003；3.中国地质科学院地质力学所，

北京 100081；4.山东省物化探勘查院，济南 250013）

（1.Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan 430205,China;2.Fuzichong Pb-Zn Ore,Wuzhou 543100,Guangxi,China;

3.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100081,China;

4.Shandong provincial Institute of geophysical and geochemical exploration,Ji’nan 250013,China）

广西佛子冲矿区花岗闪长岩成岩时代讨论

蔡锦辉1，刘炜2，韦昌山3，江河2，张燕挥4

CAI Jin-Hui1,LIU Wei2,WEI Chang-Shan3,JIANG He2,ZHANG Yan-Hui4

（1.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉430205；2.广西佛子冲铅锌矿，广西梧州 543003；3.中国地质科学院地质力学所，

北京 100081；4.山东省物化探勘查院，济南 250013）

（1.Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan 430205,China;2.Fuzichong Pb-Zn Ore,Wuzhou 543100,Guangxi,China;

3.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100081,China;

4.Shandong provincial Institute of geophysical and geochemical exploration,Ji’nan 250013,China）

广西佛子冲铅锌矿区岩浆岩发育，其中花岗闪长岩与矿化存在密切的空间分布关系，在花岗闪长岩与围岩接触带形成矽卡岩化，主要铅锌矿体分布于矽卡岩蚀变带中。本文通过对花岗闪长岩和伟晶岩中锆石的研究，并采用LA-ICP-MS对单颗锆石进行了年龄测定，分别获得～228 Ma和～248 Ma两组和谐年龄，以及一批锆石稀土元素数据。在空间上，伟晶岩脉仅仅分布于花岗闪长岩附近，在伟晶岩中有花岗闪长岩残留。两组锆石样品中的稀土配分特征十分相似，两者的单颗粒锆石同位素年龄值也基本一致，这一时间与广西钦防海槽开始闭合，华夏板块与扬子板块发生碰撞的时间一致；反映出在海西-印支早期沿岑溪-博白深大断裂有一次岩浆上侵于老地层中，形成侵入岩和铅锌矿床。

花岗闪长岩；LA-ICP-MS锆石年代学；海西-印支早期；佛子冲铅锌矿

佛子冲铅锌矿床是桂东最重要的铅锌矿床，自2007年佛子冲矿床危机矿山预测项目启动以来，该矿床的研究获得了极大关注；先后提出了佛子冲铅锌矿床为海底火山喷流沉积和燕山期岩浆热液成因的观点[1-2]，以及大冲花岗闪长岩与成矿有密切关系和与成矿无关的相互对立的观点[3-4]。但是对花岗闪长岩的形成时代，目前大量的测年资料证明在228～256 Ma之间，得出矿区的花岗闪长岩为海西末期-印支早期产物，这一结论与扬子与华夏板块的拼接时代一致，加之佛子冲铅锌矿床所处的大地构造位置就位于两板块接触带上，吻合于该地区在地史时期构造热事件发生时间。

1 矿区概况

广西佛子冲铅锌矿区位于杨子与华夏两板块的拼接上，广西合浦-博白-岑溪大断裂的北东端（图1）。区内出露地层为下古生界的奥陶-志留系浅海相沉积砂岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩、白云质灰岩等。区内断裂和褶皱构造十分发育，其中断裂构造主要有NNE向、NE向，次为NW向、E-W向和S-N向等。岩浆岩为一套花岗岩类岩石组合；岩体和铅锌矿体的展布受NE、NNE向断裂带和NNE向的佛子冲背斜控制[1-3]。在坑道中，花岗闪长岩岩体表现为呈岩枝或岩脉状产出，在与含钙质围岩接触处发生较强烈的矽卡岩化，矿体赋存在花岗闪长岩外接触带矽卡岩化的泥质灰岩和白云质灰岩中（图2A）[3-5]。花岗闪长岩内侧的矽卡岩化规模较小，宽度一般在1～1.6 m；在靠近原生花岗闪长岩处，矽卡岩化呈细脉状或网脉状沿花岗闪长岩中的裂隙交代（图2B）。岩体与泥质粉砂岩接触处的局部地方发生条带状矽卡岩化，铅锌矿化就位于团块状、不规则状或条带状矽卡岩化岩石中。

图1 广西佛子冲铅锌矿大地构造位置图Fig.1 Tectonic map of the Fuzichong lead-zinc deposit in Guangxi

图2 A-内矽卡岩与块状铅锌硫矿体的接触关系；B-内矽卡岩化与正常花岗闪长岩关系；C-伟晶岩脉边部残留花岗闪长岩成分；D-伟晶岩细脉切过矽卡岩化条带.Fig.2 A-contact relationship within the lead-zinc skarn and massive sulfide ore body;B-within skarn and granodiorite normalrelations;C-pegmatite veins edge residual granodiorite ingredients;D-pegmatite veinlets cutting through the skarn bands.

矿区内岩浆岩广泛发育，并以酸性、中酸性岩浆岩为主，次为中基性岩；主要是侵入岩，喷出岩次之。其中矿区北部分布的广平花岗岩岩基前人做过一些工作[3，7-8]，获得花岗岩全岩样品的铷-锶同位素年龄为326士5Ma（属海西期产物），也在广平花岗岩岩体中获得过锆石U-Th-Pb法同位素年龄值179 Ma（属燕山早期）；广平花岗岩中的岩石年龄信息反映出该岩基是个多期次岩浆叠加形成的复式岩体。

伟晶岩脉是最近才在坑道中发现的岩石类型，主要分布在佛子冲铅锌矿勘探2线-勘探18线一带的20中段、60中段和100中段，脉体宽5～40 cm，可见延长40 m，延深80 m，分布于张扭性的裂隙空间中；部分地段伟晶岩脉中见有花岗闪长岩与伟晶岩呈渐变关系（图2C），有的地段见伟晶岩细脉切过条带状矽卡岩（图2D）。

3 LA-ICP-MS法锆石定年

锆石样品来自佛子冲铅锌矿区20中段2线6线的花岗闪长岩（F001）和伟晶岩（F017）。锆石样品经过分选挑出透明、无裂隙且有代表性的锆石颗粒，进行制样。样品测试在西北大学完成，测试仪器及方法同文献[6]。

大冲花岗闪长岩是矿区内出露面积最大的岩体，前人也进行了年龄的厘定[9]，通过对佛子冲铅锌矿区地表和坑道观察，同位素样品（F001）布置在20中段2线6线的花岗闪长岩脉中，获得的测年锆石颗粒以短柱状为主，次为近等轴状，在阴极发光仪照射下，晶体呈柱状表现，除个别锆石有环带结构外，其它见不到内部环带（图3）。

图3 佛子冲矿区花岗闪长岩中单颗粒锆石阴极发光（CL）图像以及分析点结果Fig.3 Cathodoluminescence(CL)image and isotopic analysis results of zircons in granodiorites of Fuzichong deposit

通过对样品F001的100多颗锆石中25个点的年龄测定，结果列于表1及图3。图3A的12个分析点的锆石区域206Pb/238U年龄为（245±8）～（299±10）Ma，加权平均结果为（268±12）Ma（MSWD=3.1），锆石12个分析点LA-ICP-MS和谐曲线年龄228 Ma（图5A）。该年龄代表了佛子冲花岗闪长岩的成岩时代。图3B的10个分析点锆石区域206Pb/238U年龄为（500±16）～（1219±36）Ma，这组年龄均为继承锆石形成时代，可能代表花岗闪长岩上侵过程中熔蚀结晶基底扑获的锆石。图3C的3个分析点锆石区域206Pb/238U年龄分别为：（56±1）Ma、（2679±72）Ma、（3352±87）Ma，这三个特别的表面年龄，可能分别代表着最新的热活动事件和最老的重熔基底岩石年龄。

岩浆岩中锆石的Th/U比值大于0.1。而变质成因的锆石Th/U比值变化幅度较大，这是由于变质前锆石区域Th/U比的较大变化范围，一方面是由于原岩锆石本身U、Th组成有变化，另一个重要原因是这些锆石在变质阶段遭受了不同程度的不完全重结晶作用；一般来说，单纯的固相重结晶，只能造成U含量下降，不能增加，因而变质成因的锆石比原岩中的锆石Th/U比值增大。根据元素分配理论和花岗质岩石中U、Th的平均含量，Rowley等(1997)估算出从花岗质岩浆中晶出的锆石的Th/ U比接近1士0.3左右[10]。佛子冲矿区花岗闪长岩中代表成岩时代的锆石Th/U比值范围在0.1015-0.7283之间，继承锆石h/U比值范围在0.3451-1.798之间，显示花岗闪长岩中的定年锆石均为岩浆作用结晶来源。

在佛子冲矿区60中段至138中段的第2勘探线至第8勘探线之间见粗粒的石英云母伟晶岩脉（5-16cm）切过条带状矽卡岩；脉体中见中粒的花岗岩与石英云母伟晶岩脉呈渐变接触关系；作者为更好的研究伟晶岩的成岩时代，采集了石英云母伟晶岩脉中两个云母样品，获得钾-氩法年龄分别为165 Ma和167Ma（测试单位：武汉地质矿产研究所），该年龄大于前人用铷-锶法测定的花岗闪长岩的等时线年龄（157Ma）[3,5]。

伟晶岩锆石同位素样品（F017）采于在20中段2线6线，获得的测年锆石颗粒以柱状、短柱状为主，个别为长柱状或近等轴状，在阴极发光仪照射下，晶体呈柱状表现，部分锆石环带结构明显（图4），单颗粒锆石阴极发光（CL）图像表现与花岗闪长岩中的锆石有所差别。

图4 佛子冲矿区伟晶岩中单颗粒锆石阴极发光（CL）图像以及分析点结果Fig.4 Cathodoluminescence(CL)image and isotopic analysis results of zircons in pegmatite of Fuzichong deposit

图5 大冲花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄协和图Fig.5 LA-ICP-MS zircon U-Pb Concordia plot for Dachong granodiorite

通过对样品F017的70多颗锆石中20个点的年龄测定，结果列于表2及图4。图4A的5个分析点的锆石区域206Pb/238U年龄为（243±1）～（281± 1）Ma，锆石20个分析点LA-ICP-MS和谐曲线年龄下交点248 Ma（图6A），上交点1092 Ma；下交点年龄（248 Ma）大致与花岗闪长岩一致，上交点年龄（248 Ma）大致与花岗闪长岩中继承锆石年龄一致。

图3B的11个分析点锆石区域

206

Pb/

238

U年龄为（420±2）～（1078±5）Ma，锆石10个分析点LA-ICP-MS和谐曲线年龄436 Ma，这组年龄均为继承锆石形成时代，特别是单颗锆石内核的分析点F017-17的表面年龄为1078 Ma，外侧分析点F017-18的表面年龄为468 Ma，可能代表着花岗闪长岩岩浆上侵熔蚀结晶基底后就分异出伟晶岩岩浆，该伟晶岩岩浆从母体后，捕获了加里东晚期形成的岩石中锆石。图4C的3个分析点锆石区域

206

Pb/

238

U年龄为：（55±1）～（58±1）Ma，这三个年轻的表面年龄与花岗闪长岩一个样品（56±2）一致，暗示着佛子冲矿区可能存在喜山期热活动事件。

4 锆石稀土元素特征

花岗闪长岩和伟晶岩中的单颗锆石稀土测试结果（表3、表4）显示，在两类岩石中的锆石稀土元素配分曲线均为左倾式（图7），配分曲线大体形态也一致，明显贫轻稀土元素，而富集重稀土元素；具有明显的Eu负异常；细看在轻稀土配方曲线上略有差异。其中图7中花岗闪长岩（图6a、b、c）三个不同表面年龄的锆石稀土元素配分曲线变化特征非常一致，仅锆石表面年龄在240 Ma±和1000 Ma±的个别样品的轻稀土配方曲线有所变化，这可能与锆石熔融混染有一定关系。图7中伟晶岩（图7d、e、f）三个不同表面年龄的锆石稀土元素配分曲线变化特征较为明显，在图7d中，锆石的轻稀土呈发散状，主要的稀土配分曲线与花岗闪长岩中的个别现象一致，反映出锆石在结晶时，岩石发生了较强的熔融混染，这与伟晶岩生成后的环境相一致；表面年龄在440 Ma±的一组锆石稀土配分曲线除个别样品外，绝大多数与花岗闪长岩的一致（图7f）；图6e为伟晶岩中锆石稀土配分曲线对比图。上述花岗闪长岩和伟晶岩中锆石稀土配分曲线

极为相似，在曲线图上都有两种差异较大的锆石稀土配分曲线，反映出两种岩石具有同一来源和相近的侵入路径。

图6 佛子冲矿区伟晶岩中LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄协和图Fig.6 LA-ICP-MS zircon U-Pb Concordia plot for pegmatite in Fuzichong deposit

图7 佛子冲铅锌矿区花岗闪长岩和伟晶岩中单颗锆石稀土元素配分曲线Fig.7 Chondrite-normalized rare earth elements pattern of zircons in the Granodiorites and granitic pegmatite in the Fuzichong deposit

5 结论

通过佛子冲铅锌矿区花岗闪长岩和伟晶岩单颗锆石LA-IC-PMS法U-Pb年龄的测定和锆石稀土配分曲线特征对比研究，结合矿区佛子冲铅锌矿床构造-矿化蚀变与岩浆岩的空间关系，得出：①佛子冲铅锌矿床成矿与花岗闪长岩有着密切的成生联系，矿区的矽卡岩化是花岗闪长岩侵入所致；②花岗闪长岩的成岩时代是在海西末期-印支早期（230 Ma±），也就是在扬子板块与华夏板块碰撞时期；③伟晶岩与花岗闪长岩为同源岩浆，形成时代略晚于花岗闪长岩；④花岗闪长质岩浆在上侵过程中有过短暂的停留，并对周围结晶基底（1000 Ma±）进行了熔融混染；⑤佛子冲铅锌矿区主体成矿时代应属海西末期-印支早期。

在野外工作期间，曾得到佛子冲铅锌矿梁壮初矿长、邵文峰科长的大力支持，特此致谢。

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Zircon U-Pb geochronology and mineralization significance of granodiorites from Fuzichong Pb-Zn deposit,Guangxi,South China.

Cai J H,Liu W,Wei C S,Jiang H and Zhang Y H.

Granodiorite in Guangxi Fuzichong lead-zinc deposit are closely related to mineralization in spatial distribution,while the ore-bodies are mainly occurred in skarn zone between sedimentary rocks and granodiorite.LA-ICP-MS zircons U-Pb dating of granodiorite and pegmatite in Fuzichong deposit are yielded average ages of～228 Ma and～248 Ma respectively.In space,only the distribution of pegmatite veins near the granodiorite,granodiorite have left in the pegmatite.Two samples of zircon REE characteristics are very similar, single zircon isotopic ages of both are basically the same,and concordance with the time of Qingzhou-Fang cheng trough starting close and beginning collision of Yangtze and Cathysia plate,which indicated that Fuzichong deposit was formed by magma intrusion in old stratum along Cenxi-Bobai deep fault in Hercynianearlier Indosinian.

Granodiorite;LA-ICP-MS zircon geochronology;Hercynian-earlier Indosinian;Fuzichong Pb-Zn deposit,Guangxi

P588.12+1；P597+.3

1007-3701(2013)04-271-11

10.3969/j.issn.1007-3701.2013.04.002