江西會昌縣巖背錫礦地質(zhì)特征及成因分析

江西會昌縣巖背錫礦地質(zhì)特征及成因分析

江西巖背巖錫礦位于武夷山南部稀有金屬錫祿成礦帶。這是1984年地質(zhì)科學研究院和物理勘探局發(fā)現(xiàn)的大型獨立錫礦床。自1996年以來,前人(朱正書,1990;梅勇文,1994;熊小林等,1994;王德滋等,1994;劉昌實等,1994;沈渭洲等,1996;唐維新等,1997)的研究成果表明,該礦床的形成與火山巖期后巖漿侵入活動密切相關,并指出其成巖成礦的母巖漿可能來源于未出露的元古代變質(zhì)沉積巖。前人的年代學研究工作主要集中在成巖時代上,而且所采用的方法各異,得出的年齡也相差較大,特別是對成礦時代的確定是采用巖體的時代而間接推斷的,不能精確提供哪期巖漿活動與成礦作用有明顯的耦合關系。本文在前人研究工作的基礎上,采用全巖和含礦石英脈的石英礦物的Rb-Sr等時線法,重點開展了巖背錫礦成巖成礦時代的精確定年,該成果為深入研究巖漿演化與成礦作用和建立巖背式斑巖錫礦的成礦和找礦模式有重要的理論和實際意義。1晚侏羅世至晚白堊世巖背斑巖錫礦位于石城—尋烏NN向斷裂帶與會昌環(huán)狀構造復合部位的西側(cè),屬武夷山南段稀有金屬—錫鎢成礦帶。石城—尋烏斷裂是紹武—河源大斷裂在江西境內(nèi)的延伸部分,后者被普遍認為是華南兩個不同大地構造單元(華夏地塊和華南加里東褶皺帶)的拼貼帶(水濤,1987;徐克勤等,1991)。它經(jīng)歷了自加里東期以來的長期活動,尤以燕山期活動最為強烈,形成區(qū)內(nèi)廣泛分布的陸殼重熔型花崗巖類和火山—侵入雜巖,在其晚階段分異產(chǎn)物中富集成礦。目前區(qū)域上已知的成錫花崗巖有松嶺石英斑巖、巖背及鳳凰崠淺成花崗巖、銅坑嶂花崗斑巖,皆形成于燕山中期第二階段,其Rb-Sr同位素年齡在119～128Ma之間,受區(qū)域NNE向構造控制,整體呈NE向展布。它們與晚侏羅世火山活動有一定的聯(lián)系,表現(xiàn)為時間上接近,空間上相伴,是火山活動期后侵入的花崗巖演化到晚階段的產(chǎn)物(黃常立等,1997)。礦區(qū)內(nèi)出露的巖石以晚侏羅世—早白堊世流紋質(zhì)火山—侵入雜巖為主,它們在空間上呈典型的中心式火山機構(圖1)。沈渭州等(1994)根據(jù)野外和室內(nèi)研究,將其劃分三個旋回,第一旋回又進一步劃分為四個階段:①灰流相流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r和少量角礫凝灰?guī)r;②噴溢—侵入相流紋斑巖;③淺成相含黃玉花崗斑巖和中深成相含黃玉花崗巖;④云母黃英巖或黃英斑巖。第二旋回為英安流紋巖。第三旋回為閃長斑巖,屬成礦后巖漿活動。2錫礦床成礦作用巖背斑巖錫礦床由三個礦體組成。其中1號礦體為主礦體,礦體厚度大,礦化均勻,產(chǎn)于花崗斑巖與流紋斑巖接觸帶部位。其中礦體的42%在內(nèi)接觸帶,58%在外接觸帶(圖2)。構成礦床的礦石礦物種類多達50余種,但金屬礦物的組成以錫石、黃鐵礦、黃銅礦為主,而閃鋅礦、方鉛礦次之,并含有少量菱鐵礦、黑云母、輝鉬礦、黝錫礦和含錫輝鉍礦等。脈石礦物主要為石英、螢石、黃玉、綠泥石和絹云母等。礦石礦物分類屬錫石—硫化物—黃玉、石英、綠泥石、絹云母型。全礦錫平均品位0.843%,最高達23.27%。錫的賦存狀態(tài)以錫石相為主,占96.77%;硫化物含量很低,多以黝錫礦形式出現(xiàn)。與礦化有關的蝕變可分為氣熱蝕變和熱液蝕變,前者系與花崗斑巖有關的面型蝕變,其類型有黃玉—硅化、絹云母化、綠泥石化、高嶺土化、碳酸鹽化,錫礦化主要與絹云母、綠泥石化關系密切,為浸染狀礦化蝕變期;后者為裂隙型蝕變,有黃玉石英化、絹云母化、綠泥石化和碳酸鹽化,錫礦化與黃玉化、綠泥石化關系密切。礦石圍巖蝕變在空間上具有較明顯的分帶現(xiàn)象,熊小林等(1994)將該礦床的蝕變劃分為三個帶:自花崗斑巖體向外依次為黃英巖化帶、綠泥石化帶和絹云巖化帶(圖2)。從蝕變帶產(chǎn)出的空間部位可知,黃玉石英巖在內(nèi)外接觸帶均有發(fā)育,綠泥石黃玉石英巖和絹英巖則主要發(fā)育外接觸帶鉀長流紋斑巖中。根據(jù)礦脈穿插和礦物之間的交代關系,并結(jié)合礦物組合及其空間分布,沈渭洲等(1994)將巖背錫礦的成礦作用從早到晚劃分為以下四個階段:即石英—黃玉—錫石—硫化物階段;石英—綠泥石—錫石—硫化物階段;石英—絹云母—硫化物階段和碳酸鹽階段。礦石結(jié)構主要為浸染狀、細脈浸染狀為主,部分礦段發(fā)育有角礫團塊狀。礦石構造類型以細脈—浸染狀和浸染狀為主,其次是角礫狀構造,局部出現(xiàn)斑點狀構造、晶簇構造和團塊狀構造等。3測量單因素法3.1巖漿成因與斑狀結(jié)構巖背花崗斑巖定年樣品采自巖背錫礦區(qū)的東經(jīng)115°39′58.9″,北緯25°15′43.2″,巖石以富含巖漿成因的黃玉為特征,屬燕山期第一旋回第二階段淺成相巖漿活動產(chǎn)物。巖石主要由鉀長石、石英、斜長石和少量黑云母組成;巖石具斑狀結(jié)構,斑晶含量約30%,主要有石英(16%)、鉀長石(10%)和斜長石(4%)。礦石樣品采自巖背錫礦床1號礦體的石英—黃玉—錫石硫化物階段的礦脈,并從礦石中分離純凈的石英礦物作為測年對象。3.2儀器工作狀態(tài)全巖和石英礦物Rb-Sr等時線年齡測定方法采用李華芹等(1998)所報道的流程。Rb-Sr含量及同位素比值采用同位素稀釋法和質(zhì)譜直接測定。Rb-Sr同位素分析在宜昌地礦所同位素實驗室的FinniginMAT-261可調(diào)多接受固體質(zhì)譜計上完成。用國際標準物質(zhì)NBS987監(jiān)控儀器工作狀態(tài),用NBS607和Rb-Sr國家一級標準物質(zhì)(GBW0411)監(jiān)控分析流程,全部化學操作均在凈化實驗室內(nèi)進行,與樣品同時測定的Rb-Sr全流程空白為0.3ng;當樣品中Rb、Sr含量低于10-6量級水平,均做了空白校正。上述標準物質(zhì)測定值分別為NBS987:87Sr/86Sr值為0.71025±0.00006(2σ),NBS607:Rb/10-6為523.22,Sr/10-6為65.56,87Sr/86Sr為1.20035±10(2σ);GBW04411:Rb/10-6為249.08,Sr/10-6為158.39;87Sr/86Sr為0.76006±15(2σ)。等時線年齡計算的設定誤差:全巖87Rb/86Sr=1.5%,87Sr/86Sr=0.01%;石英礦物87Rb/86Sr=3.0%,87Sr/86Sr=0.03%。4巖背斑巖錫礦的rb-sr同位素采自巖背錫礦區(qū)內(nèi)含黃玉花崗斑巖全巖Rb-Sr等時線的測定結(jié)果如表1和圖3所示。7個巖性基本相同的全巖樣品所擬合的等時線,具有良好的線性關系(MSWD=1.07),用Isoplot程序處理測定數(shù)據(jù),求得相應的等時線年齡為(128.1±3.3)Ma(95%可信度),初始(87Sr/86Sr)比值為0.7163±0.0052(2σ);巖背斑巖錫礦形成的主成礦階段,即石英—黃玉—錫石—硫化物階段與錫石共生的石英礦物的Rb-Sr同位素年齡測定結(jié)果列入表2,并作等時線圖4。測定結(jié)果表明,同一成礦階段的不同空間部位的8個石英礦物所組成的等時線具有很好的線性關系(MWSD=1.5),求得相應的等時線年齡為(125.5±6.1)Ma(95%可信度),初始(87Sr/86Sr)比值為0.7130±0.0050(2σ)。兩組樣品的測定結(jié)果,在1/Sr-87Sr/86Sr圖中均未表現(xiàn)出明顯的線性分布特征。據(jù)此表明,所測花崗斑巖和石英礦物樣品是同時同源形成的,且真實可靠,因此上述年齡可分別解釋為花崗斑巖的結(jié)晶年齡和斑巖錫礦形成的時間,即成巖成礦時間均發(fā)生在晚白堊世早期。5成巖年齡及成礦作用的年齡巖背錫礦所處的武夷山隆起帶南端,是構造巖漿活動長期多次強烈活動的地區(qū)。晚侏羅世英安—流紋質(zhì)火山巖噴出后,接踵而來的是早白堊世花崗巖漿復式侵入,并形成與之有關的錫多金屬礦床。復式花崗巖晚期階段形成的含黃玉花崗巖及花崗斑巖是巖背錫礦的直接成礦母巖。其成礦時代,前人曾做過一些研究。如沈渭洲等(1994)對巖背和塌山含錫花崗斑巖的同位素地球化學特征和物質(zhì)來源進行過研究,分別獲得巖背花崗斑巖Rb-Sr等時線年齡為(114.1±0.6)Ma,塌山花崗斑巖的Rb-Sr等時線年齡為(117.5±5.6)Ma;黃常立等(1997)對巖背錫礦田內(nèi)的火山巖、清溪花崗巖、巖背花崗巖和礦化蝕變絹英巖的年代學研究,獲得的年齡分別為(138±1)Ma、(134±2)Ma、(128±1)Ma、118Ma(K-Ar法)。從上述兩位研究者采用同一定年方法對礦區(qū)含礦斑巖的研究結(jié)果看,二者的年齡相差約10Ma。鑒于蝕變絹英巖的K-Ar年齡已與前者花崗斑巖的全巖Rb-Sr年齡接近,顯然前者所獲得的花崗斑巖年齡結(jié)果有可能偏低。因此,根據(jù)前人對巖背錫礦含錫花崗斑巖,礦化蝕變絹英巖的年代學研究成果,可推斷巖背斑巖錫礦的成巖成礦時間域應在128～118Ma之間,即成巖成礦作用的時間均發(fā)生在白堊世,其巖漿作用與成礦作用的時差約8Ma。本文通過對巖背含錫花崗斑巖體和石英—黃玉—錫石—硫化物脈的年代學研究,獲得含黃玉花崗斑巖全巖Rb-Sr等時線年齡為(128±3.3)Ma(95%可信度),與前人的測定結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致,說明巖背含錫花崗斑巖形成于早白堊世晚期;獲得巖背錫礦床主成礦階段形成的石英—黃玉—錫石—硫化物脈石英Rb-Sr等時線的年齡為(125.5±6.1)Ma(95%可信度)。鑒于本研究對成礦年齡的厘定是選擇了與主成礦階段中的錫石共生的石英礦物作為Rb-Sr測年對象,據(jù)Rossman等(1987)的專文研究,石英中Rb、Sr以及Sm、Nd等稀土元素,主要賦存在石英的流體包裹體之中,而不存在于晶格之中;同時,礦石礦物或脈石礦物中的流體包裹體是作為成礦流體的樣品保存下來的,成礦之后既沒有物質(zhì)加入,也沒有物質(zhì)逸出,是一個封閉地球化學體系;因此,石英礦物的年齡可代表巖背錫礦的成礦時間。本次獲得巖背錫礦1號礦體主成礦階段的8個石英礦物Rb-Sr等時線年齡為(125.5±6.1)Ma(95%可信度),與含黃玉花崗斑巖年齡(128±3)Ma在實驗誤差范圍內(nèi)完全一致。這一結(jié)果表明,斑巖型錫礦的成巖成礦作用幾乎同時或成礦滯后3～5Ma。這與礦化集中于花崗斑巖接觸帶、成礦受花崗斑巖控制的地質(zhì)特征相吻合。根據(jù)筆者和前人對巖背錫礦區(qū)火山—侵入雜巖的年代學研究,巖漿活動發(fā)生在晚侏羅世—早白堊世,推斷巖背斑巖錫礦成巖成礦的動力學背景應為碰撞后拉張松馳階段(陳富文等,2005)。由于巖背錫礦位于云開—武夷成礦帶與南嶺成礦帶的交匯部位,而云開—武夷成礦帶是一個在中生代長期隆起的“熱帶”(陳毓川等,1989;王登紅等,2005),幔源的熱量和成礦流體在此長期積累,有助于形成大型多金屬礦床,并且成礦時間跨度更大,