黃沙坪礦區(qū)花崗巖類的鋯石U-Pb年齡、Hf同位素組成及其地質(zhì)意義**

原埡斌 袁順達(dá) 陳長江 霍然YUAN YaBin, YUAN ShunDa*, CHEN ChangJiang and HUO Ran

1. 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 1000832. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，國土資源部成礦作用與礦產(chǎn)資源評價重點實驗室,北京 1000373. 湖南省湘南地質(zhì)勘察院，郴州 4230001. School of Earth Sciences and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China2. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China3. Southern Hunan Institute of Geology and Survey, Chenzhou 423000, China2013-08-11 收稿, 2013-11-28 改回.

黃沙坪礦床是湘南地區(qū)一個以鉛鋅為主的大型Cu-Pb-Zn-W-Mo-Fe多金屬礦床(許以明等，2007)，礦區(qū)成巖成礦作用復(fù)雜，花崗質(zhì)巖石從中酸性至酸性均有發(fā)育，礦化類型齊全，不僅發(fā)育一套斑巖-矽卡巖-熱液脈型Cu-Pb-Zn-Ag多金屬礦床，最近在礦區(qū)深部還發(fā)現(xiàn)了大型矽卡巖型W-Sn-Mo多金屬礦床，這種多金屬復(fù)合成礦機制是亟待查明的重要科學(xué)問題，明確礦區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的不同花崗質(zhì)巖石的巖石類型、時空分布和源區(qū)特征是研究巖漿作用與多金屬成礦關(guān)系的關(guān)鍵。許多學(xué)者對該區(qū)礦床地質(zhì)特征(童潛明等，1986)、控巖控礦構(gòu)造(李石錦，1997; 祝新友等，2010)、成巖成礦時代(姚軍明等，2005, 2007；馬麗艷等，2007；雷澤恒等，2010)等方面進(jìn)行過大量的研究，對區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石類型和礦化類型進(jìn)行了系統(tǒng)劃分，并進(jìn)一步厘定了成巖成礦時代，為深入研究該區(qū)花崗質(zhì)巖漿演化對復(fù)雜的成礦元素組合制約機制奠定了良好的基礎(chǔ)。然而，就區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石的年代學(xué)格架及成因方面，盡管許多學(xué)者開展過大量年代學(xué)的研究，如通過鋯石LA-ICP-MS和SHRIMP U-Pb法，分別獲得了花崗斑巖(161.6±1.1Ma，姚軍明等，2005；150.1±0.4Ma，艾昊，2013)和石英斑巖(152±3.0Ma，雷澤恒等，2010；155.3±0.7Ma，艾昊，2013)的年齡，與礦區(qū)輝鉬礦Re-Os年齡(154.8±1.9Ma，姚軍明等，2007；153.8±4.8Ma，馬麗艷等，2007；157.5～159.4Ma，雷澤恒等，2010)在誤差范圍內(nèi)較為接近。但不同學(xué)者根據(jù)不同的鋯石U-Pb年齡和Hf同位素數(shù)據(jù)對區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石源區(qū)特征的認(rèn)識大相徑庭(童潛明等，1995；姚軍明等，2007；全鐵軍等，2012；艾昊，2013)。另外，礦區(qū)出露的超淺成英安斑巖還一直缺乏高精度的同位素年齡；最近，我們在野外地質(zhì)調(diào)查時還發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)石英斑巖體內(nèi)發(fā)育大量的花崗質(zhì)巖石包體，與圍巖界限截然且發(fā)育反應(yīng)邊，可能指示該區(qū)深部存在早期的隱伏巖體。因而，進(jìn)一步明確礦區(qū)花崗質(zhì)巖石的年代學(xué)格架及其源區(qū)特征是研究礦區(qū)花崗質(zhì)巖漿作用與多金屬復(fù)合成礦關(guān)系的重要前提。

在現(xiàn)有資料和詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，本文利用高精度LA-(MC)-ICP-MS 鋯石U-Pb測年及Hf同位素分析手段，系統(tǒng)開展區(qū)內(nèi)不同花崗質(zhì)巖石及巖石包體鋯石U-Pb測年及Hf同位素組成分析，進(jìn)一步精確構(gòu)建區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石的年代學(xué)格架，深入探討不同巖石類型的源區(qū)特征及其成因聯(lián)系，為深入理解該區(qū)復(fù)雜的成巖成礦作用提供重要的科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及礦區(qū)概況

湘南地區(qū)在構(gòu)造上處在揚子板塊與華夏板塊的對接帶上，同時位于EW向“南嶺成礦帶”與NE向“欽杭成礦帶”的結(jié)合部位。由于其特殊的大地構(gòu)造位置，且長期以來經(jīng)歷了多期次復(fù)雜的構(gòu)造巖漿活動，在該區(qū)發(fā)育了一系列花崗巖體，并相伴產(chǎn)出了一系列鎢錫鉛鋅銅鉬多金屬礦床，構(gòu)成了一個大型多金屬礦集區(qū)。黃沙坪多金屬礦床位于湘南鎢錫多金屬礦集區(qū)的西緣，在大地構(gòu)造位置上處于(耒)陽-臨(武)南北向構(gòu)造帶的中段(圖1)，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列近南北向的復(fù)式褶皺和逆沖斷層(圖2)。其中，褶皺構(gòu)造主要為坪寶復(fù)式向斜的一部分，主要由寶嶺-觀音打座復(fù)式倒轉(zhuǎn)背斜、上銀山向斜和上銀山背斜組成。區(qū)內(nèi)斷裂按其走向可分為近南北向(F1、F2、F3)、東西向(F0、F6、F9)、北東向、北西向四組。這些褶皺、斷裂構(gòu)造既控制了巖體的產(chǎn)出，同時也是重要的控礦構(gòu)造(雷澤恒等，2010)。礦區(qū)出露的地層比較簡單，除部分泥盆系上統(tǒng)外，主要為石炭系下統(tǒng)的一套海相-淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖沉積建造，巖性以灰?guī)r為主，含少量的砂頁巖。容礦地層為石磴子組和測水組，石磴子組巖性為灰?guī)r，自下而上依次為層狀致密灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，測水組為一套鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r和砂頁巖(童潛明等，1986)。區(qū)內(nèi)巖漿作用強烈，總體侵位較淺，產(chǎn)出面積較小，但分布廣泛，巖石類型從酸性至中酸性均有發(fā)育，主要有石英斑巖、花崗斑巖、花斑巖和英安斑巖，其中英安斑巖與石英斑巖出露于地表，花崗斑巖、花斑巖為隱伏巖體?？臻g上，石英斑巖主要與Cu-Pb-Zn礦化關(guān)系密切，巖體內(nèi)部局部發(fā)育斑巖型銅礦化，接觸帶出現(xiàn)矽卡巖型Cu-Pb-Zn礦化，而花崗斑巖和花斑巖外接觸帶則發(fā)育一套矽卡巖型W-Mo-Pb-Zn礦化。石英斑巖中含有大量巖石包體，以往認(rèn)為是隱爆角礫巖，角礫成分主要為碳酸鹽巖圍巖，但我們的野外觀察發(fā)現(xiàn)，巖石包體與巖體接觸界線清楚，有明顯的反應(yīng)邊，多呈橢球、渾圓狀分布，并有從深部往淺部包體逐漸變大的趨勢，局部肉眼可見長石斑晶已發(fā)生蝕變，因而可能為花崗質(zhì)巖石包體。

圖1 湘南地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)略圖(據(jù)Peng et al., 2006改編)Fig.1 Sketch map of nonferrous metal deposits in southern Hunan Province (modified after Peng et al., 2006)

圖2 黃沙坪礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)雷澤恒等，2010改編)Fig.2 Geological sketch map of the Huangshaping polymetallic deposit (modified after Lei et al., 2010)

2 巖石巖相學(xué)特征

本次系統(tǒng)的野外地質(zhì)觀察及鏡下顯微鑒定分析(圖3)表明，此次所采集的不同巖石樣品分別為石英斑巖、二長花崗斑巖和英安斑巖以及石英斑巖中的花崗質(zhì)巖石包體。英安斑巖(HSP-1)采自地表，石英斑巖(HSP-7)采自礦區(qū)坑道-96中段5線石門3附近，全巖樣品呈肉紅色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，其中斑晶主要為石英，粒徑0.3～1mm，含量約5%～10%，內(nèi)部可見熔蝕現(xiàn)象，基質(zhì)為隱晶質(zhì)(圖3a，d)。二長花崗斑巖樣品(HSP-2) 分別采自礦區(qū)坑道-96中段111線和56中段石門8，分別對應(yīng)前人認(rèn)定的花崗斑巖和花斑巖巖體產(chǎn)出位置。通過對比二者手標(biāo)本和顯微鏡下特征發(fā)現(xiàn)，除了花斑巖內(nèi)局部發(fā)育顯微文象結(jié)構(gòu)之外，其他巖相學(xué)特征基本一致。全巖樣品為淺灰色-淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造(圖3b)，其淺色礦物為長石、石英，暗色礦物以黑云母為主，斑晶含量約為20%～25%，粒徑一般為1～3mm，主要由鉀長石(8%～10%)、斜長石(7%)和石英(6%～8%)組成，基質(zhì)為顯微花崗結(jié)構(gòu)，礦物組分有石英(20%～25%)、鉀長石(10%～20%)、斜長石(15%～20%)和黑云母(3%)。副礦物主要為鋯石、磁鐵礦等。鏡下斜長石呈自形的條狀，絹云母化蝕變強烈，黑云母也發(fā)生了不同程度的綠泥石化，局部可見顯微文象結(jié)構(gòu)(圖3e-g)。礦區(qū)已有的巖石地球化學(xué)資料(姚軍明等，2005; 劉旭等，2009; 全鐵軍等，2012；圖4)和野外接觸關(guān)系顯示，花斑巖與花崗斑巖可能屬同一巖體，只是侵位高度和蝕變程度不同(祝新友等，2010)，均為二長花崗斑巖。而在地表(N25°38′59″，E112°40′59″)出露的英安斑巖由于遭到強烈的風(fēng)化作用，無法采集到新鮮的巖石樣品，因而只能根據(jù)已有的資料對其認(rèn)定分析。另外，本次研究還對石英斑巖中的巖石包體進(jìn)行了系統(tǒng)采集，樣品(HSP-12)采自坑道165中段豎井旁(圖3c)，包體外形多呈灰色橢球狀，少數(shù)呈不規(guī)則狀，其大小不均一，直徑一般為5～20cm，其邊緣清晰，有明顯的接觸反應(yīng)邊；包體鏡下可見斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶可能為長英質(zhì)礦物，因而可能為花崗質(zhì)巖石(圖3h, i)。

圖3 黃沙坪礦區(qū)花崗質(zhì)巖石和包體的野外及顯微照片(a)-石英斑巖；(b)-二長花崗斑巖；(c)-石英斑巖內(nèi)包體；(d)-石英斑巖(HSP-7，正交偏光)；(e)-二長花崗斑巖中，斜長石遭受蝕變(HSP-2，正交偏光)；(f)-二長花崗斑巖中局部有顯微文象結(jié)構(gòu)出現(xiàn)(HSP-2，正交偏光)；(g)-二長花崗斑巖(HSP-2，正交偏光)；(h)-石英斑巖與包體接觸界線(HSP-12，正交偏光)；(i)-包體內(nèi)部結(jié)構(gòu)(HSP-12，正交偏光)Fig.3 Photos and photomicrographs for the granites and enclaves from the Huashaping deposit(a)-quartz porphyry; (b)-monzogranite porphyry; (c)-the enclaves hosted in the quartz porphyry; (d)-quartz porphyry (HSP-7, crossed light); (e)-altered plagioclase in monzogranite porphyry (HSP-2, crossed light); (f)-graphic texture partly appeared in the monzogranite porphyry (HSP-2, crossed light); (g)-monzogranite porphyry (HSP-2, crossed light); (h)-contact boundary of quartz porphyry and the enclaves (HSP-12, crossed light); (i)-the texture of the quartz porphyry enclaves (HSP-12, crossed light)

3 分析測試方法

用于鋯石測年研究的樣品共有4件，分別為英安斑巖、二長花崗斑巖、石英斑巖及石英斑巖內(nèi)包體。先將樣品粉碎至80～100目，再先后采用常規(guī)浮選和電磁選方法進(jìn)行分選，然后在雙目鏡下挑選出晶型和透明度較好的鋯石顆粒，接著將這些有代表性的鋯石顆粒固定在無色透明的環(huán)氧樹脂上，對環(huán)氧樹脂表面拋光使鋯石完全暴露以待測試。在固化于樣品靶上的鋯石顆粒當(dāng)中選取測試點時，分別進(jìn)行了陰極發(fā)光(CL)和透、反射光照相，反復(fù)對比CL圖像和顯微鏡下鋯石照片，力求避開其內(nèi)部裂隙和包裹體等干擾因素，據(jù)此選定鋯石測試點位，以期獲得較準(zhǔn)確的年齡信息。

鋯石U-Pb定年測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所MC-ICP-MS實驗室完成，鋯石定年分析所用儀器為 Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用的斑束直徑為25μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5J/cm2，以He為載氣。信號較小的207Pb，206Pb，204Pb(+204Hg)，202Hg用離子計數(shù)器接收，208Pb，232Th，238U信號用法拉第杯接收，實現(xiàn)了所有目標(biāo)同位素信號的同時接收并且不同質(zhì)量數(shù)的峰基本上都是平坦的，進(jìn)而可以獲得高精度的數(shù)據(jù)，均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb，206Pb/238U，207Pb/235U的測試精度(2σ)均為2%左右。LA-MC-ICP-MS激光剝蝕采樣采用單點剝蝕的方式，數(shù)據(jù)分析前用鋯石GJ-1進(jìn)行調(diào)試儀器，使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)，U, Th含量以鋯石M127為外標(biāo)進(jìn)行校正。測試過程中在每測定10個樣品前后重復(fù)測定兩個鋯石GJ-1對樣品進(jìn)行校正，并測量一個鋯石標(biāo)樣Plesovice，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 4.3程序(Liuetal.，2008)。測量過程中206Pb/204Pb>1000的分析結(jié)果未進(jìn)行普通鉛校正，而204Pb含量異常高的分析點可能受到包體等普通Pb的影響，在計算時剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.2程序獲得。詳細(xì)實驗測試過程參照侯可軍等(2009)。

鋯石Hf同位素分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗測試室激光剝蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)上進(jìn)行測定，激光束斑直徑為50μm，激光剝蝕時間26s，測試時采用鋯石GJ-1標(biāo)準(zhǔn)，實驗分析流程和校正參見文獻(xiàn)(耿建珍等，2011)。為使Hf同位素分析與鋯石U-Pb年齡分析相對應(yīng)，此次鋯石Hf同位素的分析點與鋯石U-Pb年齡分析點位于同一顆鋯石晶體內(nèi)。在計算176Lu的衰變常數(shù)時采用1.867×10-11a-1(吳福元等，2007；S?derlundetal., 2004)。球粒隕石的176Lu /177Hf和176Hf/177Hf的比值分別為0.0332和0.282772 (Blichert and Albarède, 1997)，虧損地幔的176Lu /177Hf和176Hf/177Hf的比值分別為0.0384和0.28325(Griffinetal., 2002)，(176Lu /177Hf)平均地殼為0.015。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

黃沙坪礦區(qū)巖體的LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果見表1。

圖5 黃沙坪巖體代表性鋯石CL圖像Fig.5 CL images of representative zircons from the Huangshaping granites

圖4 黃沙坪礦區(qū)部分花斑巖與花崗斑巖樣品礦物成分分類定名圖解(底圖據(jù)Le Maitre, 1989)Fig.4 Diagram showing classification and naming of rocks for parts of porphyry samples in Huangshaping area (base map after Le Maitre, 1989)

英安斑巖鋯石的陰極發(fā)光圖像(HSP-1, 圖5)顯示，鋯石呈灰色短柱或長柱狀，顆粒較大，長度為100～200μm，長寬比一般在1.5～3范圍內(nèi)，裂隙少，晶體自形程度較好，大部分具有密集而清晰的振蕩環(huán)帶，鋯石點Th/U比值為0.4～1.4，具有巖漿鋯石的特點。此次選取20個點進(jìn)行測試，除1個分析點Th、U、Pb含量異常高、諧和度很低外，其余19個數(shù)據(jù)點都分布在諧和線上及其附近，年齡比較集中，諧和度較高，這19個測點的206Pb/238U年齡值變化于156.4～162.7Ma之間，加權(quán)平均值為158.5±0.9Ma，MSWD=1.6(圖6)，可以代表英安斑巖的形成年齡。

圖6 黃沙坪礦區(qū)巖體鋯石U-Pb一致曲線圖Fig.6 U-Pb concordia diagrams of zircons from Huangshaping granites

CL圖像顯示，石英斑巖(HSP-7)和二長花崗斑巖(HSP-2)中的鋯石大部分呈短柱或長柱狀，顏色較暗，晶型比較完整，透反射圖像中裂紋不發(fā)育，且部分巖漿環(huán)帶發(fā)育。同時，在二長花崗斑巖中，明顯看到一部分振蕩環(huán)帶清晰密集的淺色鋯石發(fā)育，自形較好。石英斑巖樣品共分析了13個鋯石顆粒測點，除去諧和度較低的4個點外，其余9個有效測點的206Pb/238U年齡集中分布于158.7～162.0Ma，加權(quán)平均值為160.8±1.0Ma，MSWD=1.9(圖6)，可以代表石英斑巖的形成年齡。二長花崗斑巖樣品的16個鋯石測點的年齡值諧和有效，但年齡相當(dāng)分散，出現(xiàn)了多組年齡區(qū)間。其中年齡最新的一組6個206Pb/238U測值變化范圍為152.6～157.0Ma，加權(quán)平均值為155.2±0.4Ma，MSWD=2.0(圖6)，與前人所測的花崗斑巖年齡(161.6±1.1Ma，姚軍明等，2005；150.1±0.4Ma，艾昊，2013)接近，可代表二長花崗斑巖的形成年齡。其余鋯石的年齡數(shù)據(jù)也基本擬合分布于一條諧和曲線上(圖6)，按時間順序大致可分為五組，點HSP-2.15近于諧和的207Pb/206Pb年齡為2650±12Ma，屬新太古代；其他鋯石測點年齡均屬古元古代，點HSP-2.8和HSP-2.9給出的207Pb/206Pb諧和年齡為2452Ma、2457Ma，加權(quán)平均年齡為2457±8Ma，MSWD=0.13；點HSP-2.5和HSP-2.14207Pb/206Pb諧和年齡為2374Ma、2376Ma，加權(quán)平均為2375±8Ma，MSWD=0.031；點HSP-2.13的207Pb/206Pb年齡為2202±19Ma；點HSP-2.7、HSP-2.11、HSP-2.12、HSP-2.16的207Pb/206Pb諧和年齡在1824～1853Ma之間，加權(quán)平均為1836±20Ma。以上五組鋯石年齡從1842Ma變化到2650Ma，可能為原巖部分熔融過程中的殘留鋯石或巖漿上升及就位過程中捕獲了圍巖中的鋯石。

包體樣品(HSP-12, 圖5)中鋯石顆粒多呈灰色長柱或短柱狀，晶形較完整，大部分振蕩環(huán)帶清晰，Th/U比值均在0.3以上，為巖漿成因。此次通過對13個有效數(shù)據(jù)點測試，得出兩組諧和年齡，除兩個分析點由于U、Th含量異常高、諧和度很低外， 7個點的206Pb/238U年齡集中分布于153.6～157.6Ma之間，加權(quán)平均年齡為155.9±1.5Ma，MSWD=3.1。其余4個點的206Pb/238U年齡范圍為219.3～222.1Ma，加權(quán)平均年齡為220.4±1.2Ma，MSWD=0.55?？紤]到采樣或鋯石分選過程中可能混入部分石英斑巖圍巖，以及155.9Ma的加權(quán)平均年齡與寄主巖石石英斑巖的成巖年齡接近，可能代表石英斑巖的年齡，而所得220.4Ma的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡可能代表包體的形成年齡。

4.2 鋯石的Hf同位素組成

黃沙坪礦區(qū)花崗巖類的Lu-Hf同位素分析結(jié)果見表2。對已完成U-Pb測年的17顆英安斑巖中鋯石的微區(qū)原位Hf同位素分析得出，初始176Hf/177Hf比值較一致，分布在 0.282463～0.282588之間，平均值為0.282511，εHf(t)值為-7.6～-3.2， 平均值為-5.9， 二階段模式年齡 (tDM2) 為1411～1691Ma。石英斑巖中的9個鋯石測點的初始176Hf/177Hf組成較均一，為 0.282494～0.282585，平均值為0.282553，εHf(t)值為-6.6～-3.6，平均值為-4.6，二階段

表2黃沙坪礦區(qū)巖體鋯石Lu-Hf同位素組成

Table 2 Zircon Lu-Hf isotopic compositions for the Huangshaping granites

測點號176Hf/177Hf2sigma176Lu/177Hf176Yb/177Hf年齡(Ma)εHf(t)tDM2(Ma)HSP-1.30.2825070.0000180.00200.0754158.5-6.0981595HSP-1.40.2825880.0000160.00150.0547158.5-3.1921411HSP-1.50.2824890.0000170.00160.0596158.5-6.6921633HSP-1.60.2825370.0000160.00100.0351158.5-4.9281521HSP-1.70.2824640.0000150.00140.0512158.5-7.5791689HSP-1.90.2825350.0000140.00100.0408158.5-5.0101526HSP-1.100.2824740.0000170.00130.0472158.5-7.1891665HSP-1.110.2825070.0000170.00130.0502158.5-7.1581591HSP-1.120.2824990.0000140.00070.0234158.5-6.2621606HSP-1.130.2824630.0000160.00140.0542158.5-3.1921691HSP-1.140.2825200.0000190.00100.0347158.5-7.6011560HSP-1.150.2825420.0000160.00130.0467158.5-5.5341513HSP-1.160.2824750.0000160.00130.0503158.5-4.7971663HSP-1.170.2825460.0000110.00090.0292158.5-4.6141501HSP-1.180.2825010.0000170.00220.0978158.5-6.0301610HSP-1.190.2825040.0000180.00150.0618158.5-6.3341599HSP-1.200.2825300.0000180.00230.0920158.5-6.1491546HSP-2.10.2825310.0000150.00180.0741155.2-5.3081543HSP-2.20.2824800.0000220.00340.1605155.2-7.2581666HSP-2.30.2825280.0000160.00300.1236155.2-5.5131555HSP-2.40.2825800.0000210.00240.0921155.2-3.6421437HSP-2.60.2825240.0000130.00100.0365155.2-5.4511552HSP-2.70.2816390.0000200.00120.04041824.4-0.4962525HSP-2.100.2825360.0000180.00110.0366155.2-5.0511526HSP-2.120.2816280.0000140.00090.03541842.6-0.4402522HSP-2.130.2816180.0000320.00130.03922202.26.5492368HSP-2.140.2813520.0000290.00160.04462375.60.4672876HSP-2.150.2812710.0000170.00070.02292650.35.2352796HSP-2.160.2816050.0000140.00090.03371833.-1.5212581HSP-7.10.2825410.0000180.00380.1134160.8-5.0541530HSP-7.20.2825670.0000120.00330.1199160.8-4.0721468HSP-7.40.2825410.0000180.00300.1092160.8-4.9521524HSP-7.60.2825470.0000210.00350.1163160.8-4.7991514HSP-7.70.2825850.0000220.00490.1937160.8-3.6161439HSP-7.80.2825690.0000170.00350.1324160.8-4.0311465HSP-7.90.2825810.0000170.00360.1185160.8-3.5931437HSP-7.120.2824940.0000170.00300.1170160.8-6.6351631HSP-7.130.2825490.0000170.00320.1285160.8-4.6791506HSP-12.20.2824940.0000160.00120.0416155.9-6.5381621HSP-12.50.2825470.0000160.00250.0822155.9-4.7921510HSP-12.60.2825470.0000160.00250.0822155.9-4.7921510HSP-12.70.2825190.0000210.00170.0498155.9-5.6831567HSP-12.80.2824930.0000180.00170.0530155.9-6.6341627HSP-12.100.2825340.0000160.00110.0391220.4-3.7381492HSP-12.120.2825260.0000160.00170.0603220.4-4.1211517HSP-12.130.2824230.0000190.00180.0556220.4-7.7731748

模式年齡(tDM2)為1437～1631Ma。二長花崗斑巖中6個晚侏羅世的巖漿結(jié)晶鋯石測點的初始176Hf/177Hf比值范圍為0.282480～0.282580，平均值為0.282530，εHf(t)值為-7.2～-3.6，平均值為-5.4，二階段模式年齡(tDM2)為1437～1666Ma。另外，對已測年的6顆古老鋯石的Hf同位素分析得出，初始176Hf/177Hf比值偏小(0.281271～0.281639)，平均值為0.281519，εHf(t)值正負(fù)均有出現(xiàn)。3個年齡在1833～1843Ma的鋯石176Hf/177Hf比值較小，對應(yīng)其年齡計算的εHf(t)值分別為-1.5、-0.5、-0.4，接近于0，兩階段Hf模式年齡為變化于2.52～2.58Ga。另外3個更老鋯石(2202Ma、2375Ma、2650Ma)的176Hf/177Hf比值更小，具有正的εHf(t)值(0.5～6.5)，它們的兩階段Hf模式年齡分別為2.67Ga、2.88Ga和2.80Ga。

5 討論

5.1 礦區(qū)花崗巖年代學(xué)及其指示意義

本文獲得的黃沙坪礦區(qū)石英斑巖、二長花崗斑巖和英安斑巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡結(jié)果表明，三類巖石年齡接近，位于155～160Ma之間，與前人獲得的花崗斑巖(161.6±1.1Ma，姚軍明等，2005；150.1±0.4Ma，艾昊，2013)和石英斑巖(152±3.0Ma，雷澤恒等，2010；155.3±0.7Ma，艾昊，2013)的年齡接近，考慮到礦區(qū)花崗巖類部分鋯石顆粒U含量較高以及測年的分析誤差，我們認(rèn)為該區(qū)不同類型的花崗質(zhì)巖石的年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致。并且，花崗質(zhì)巖石的鋯石U-Pb年齡與礦床內(nèi)輝鉬礦Re-Os年齡(154.8±1.9Ma，姚軍明等，2007；153.8±4.8Ma，馬麗艷等，2007；157.5～159.4Ma，雷澤恒等，2010)在誤差范圍內(nèi)相一致，指示該區(qū)花崗質(zhì)巖石的侵位與區(qū)內(nèi)多金屬成礦作用均發(fā)生于中-晚侏羅世，與區(qū)域上千里山巖體(Ar-Ar法162.6±3.3Ma，劉義茂等，1997；鋯石U-Pb法152±2Ma，Lietal.，2004)、騎田嶺巖體(鋯石U-Pb法160±2Ma，朱金初等，2005；付建明等，2004a；黑云母Ar-Ar法157.5±0.3Ma，毛景文等，2004)、瑤崗仙巖體(鋯石U-Pb法155.4～158.4Ma，李順庭等，2011)以及相關(guān)的柿竹園鎢錫鉬鉍多金屬礦、金船塘錫鉍礦、芙蓉錫礦、新田嶺鎢礦、香花嶺錫礦、瑤崗仙鎢礦、白云仙鎢礦等的成巖成礦時限一致(160～150Ma，李紅艷等，1996；毛景文等，2004，2007；Pengetal., 2006; 彭建堂等，2008；Yuanetal., 2007, 2008, 2011；劉曉菲等，2012；袁順達(dá)等，2012a, b)，為南嶺地區(qū)中生代大規(guī)模成巖成礦作用的組成部分(毛景文等，2007, 2008；華仁民等，2010；Maoetal., 2011)。

繼承/捕獲鋯石的年齡為我們提供了黃沙坪地區(qū)花崗質(zhì)巖石的源區(qū)及不同時期巖漿活動的信息。二長花崗斑巖中測得一顆繼承鋯石的207Pb/206Pb年齡為2650±12Ma，是迄今該區(qū)測得的最古老的鋯石年齡，結(jié)合華南地區(qū)其它中酸性侵入巖中相關(guān)繼承鋯石年齡的資料(袁忠信和張宗清，1992；甘曉春等，1996；付建明等，2004b；王彥斌等，2010)，指示該區(qū)可能存在太古代的古老地殼。年齡為2456Ma、2375Ma、1836Ma的繼承鋯石與區(qū)域上已研究的騎田嶺芙蓉巖體(2445Ma、1708Ma，趙葵東等，2006)、九嶷山復(fù)式花崗巖體(1579Ma、2108Ma，付建明等，2004b)、汝城高坳背黑云母二長花崗巖(1666Ma，王彥斌等，2010)以及王仙嶺云英巖化電氣石花崗巖(2440Ma，鄭佳浩和郭春麗，2012)中的殘留古老鋯石反映可能源自區(qū)內(nèi)古、中元古代基底。此外，石英斑巖中巖石包體220.4Ma的年齡指示礦區(qū)深部可能發(fā)育有印支期的隱伏巖體，這與區(qū)域上廣泛出露印支期花崗巖體相吻合。綜上，此次獲得的多組鋯石年齡數(shù)據(jù)暗示了礦區(qū)內(nèi)經(jīng)歷過復(fù)雜的巖漿活動，這可能是該區(qū)Cu-Pb-Zn-W-Mo-Fe多金屬復(fù)合成礦的重要條件之一。

5.2 巖漿源區(qū)示蹤

前人通過Sr同位素(童潛明等，1995)和巖石地球化學(xué)特征(姚軍明等，2005)分析認(rèn)為，黃沙坪巖體來源于地殼，為以沉積巖為主的地殼物質(zhì)部分熔融形成。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，鋯石原位Hf同位素分析是揭示地殼演化和示蹤巖漿源區(qū)的重要手段(Vervoort and Patchett，1996；Schereretal.，2000；Griffinetal.，2002；Zhangetal., 2012)，最近，艾昊(2013)通過Hf同位素分析指出，與銅礦化有關(guān)的石英斑巖主要來源于地殼，而與鎢鉬礦化有關(guān)的花崗斑巖形成過程中有幔源物質(zhì)的加入，是殼幔混合的產(chǎn)物，這與通常認(rèn)為銅主要來自地幔，而鎢主要來自地殼的認(rèn)識相悖(毛景文等，2008，2011)。并且，全鐵軍等(2012)和艾昊(2013)獲得區(qū)內(nèi)同一類型的巖石Hf同位素數(shù)據(jù)(表3)存在較大差別。因而，我們此次重新測定了黃沙坪礦區(qū)石英斑巖、二長花崗斑巖、英安斑巖的鋯石Hf同位素組成，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)各花崗質(zhì)巖石的初始176Hf/177Hf比值集中分布在0.2825附近，εHf(t)值在-7.6～-3.2之間，二階段模式年齡(tDM2)峰值約為1.69～1.41Ga，表明這三類巖石可能主要來源于地殼(圖7)，為中元古代的古老地殼部分熔融形成。其中，石英斑巖的εHf(t)(平均值為-4.6)較花崗斑巖(平均值為-5.4)略大。但對礦區(qū)花崗巖類鋯石Hf同位素數(shù)據(jù)統(tǒng)計(圖8)顯示，石英斑巖、花崗斑巖及英安斑巖的Hf同位素組成接近，并相互重疊。由于礦區(qū)不同類型的花崗質(zhì)巖石具有相近的鋯石U-Pb年齡及Hf同位素組成，指示其可能為同一巖漿不同演化階段的產(chǎn)物。對比區(qū)域上典型的桂東南殼源花崗巖的Hf同位素組成(-11～-9, 祁昌實等，2007)發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石的εHf(t)偏大，可能指示該區(qū)巖漿演化過程中有少量地幔物質(zhì)的混入。

花崗質(zhì)巖石中繼承鋯石核的存在為巖漿起源的研究提供了重要線索(Belousovaetal., 2002)，黃沙坪二長花崗斑巖大量的繼承鋯石核的存在表明燕山期巖漿活動可能與太古代至元古代時期地殼物質(zhì)的部分熔融有關(guān)。1.8Ga左右的繼承鋯石εHf(t)值為接近0的負(fù)值，更古老的鋯石εHf(t)值出現(xiàn)正值(圖8)，暗示與新太古代、古元古代的虧損地幔物質(zhì)加入有關(guān) (圖7)， 這些繼承鋯石相應(yīng)的Hf同位素地殼模式年齡分別為1.43Ga、2.58～2.52Ga、2.67Ga、2.88Ga和2.80Ga，代表了該區(qū)新生地殼的生長時間(Amelinetal.，2000)。Yuetal.(2010)認(rèn)為南嶺地區(qū)的新生地殼生長主要發(fā)生在約3.6Ga、3.3Ga、2.6～2.5Ga、1.6Ga、1.0Ga和0.8～0.7Ga， Xuetal.(2005) 獲得的華夏地塊地殼生長期主要為三期：2.7～2.5Ga、1.8Ga、1.5～1.3Ga。本文利用鋯石Hf同位素分析獲得的中晚侏羅世花崗巖類二階段模式年齡主體峰值約為1.69～1.41Ga，結(jié)合本次研究獲得的新太古代地殼生長期的證據(jù)，顯示研究區(qū)的地殼增生事件主要發(fā)生在2.9～2.8Ga、2.7～2.5Ga、1.7～1.4Ga三個時間段。

表3黃沙坪礦區(qū)不同花崗質(zhì)巖石的Hf同位素資料總結(jié)

Table 3 Summary of the former Hf isotopic data for the Huangshaping granites

巖性176Hf/177HfεHf(t)tDM2(Ma)資料來源花斑巖0.282700～0.282774-19.7～-15.842220～2459全鐵軍等,2012花崗斑巖花斑巖石英斑巖0.282503～0.2825920.282526～0.2825880.282539～0.282432-7.3～-3.7-5.8～-3.5-11.3～-8.71240～12711263～13871556～1679艾昊,2013

圖7 黃沙坪礦區(qū)花崗質(zhì)巖石中鋯石的Hf同位素特征Fig.7 Hf isotopic features of zircons from the Huangshaping granitic rocks

圖8 黃沙坪礦區(qū)巖體的Hf同位素組成直方圖Fig.8 Histograms of εHf(t) values of zircons from Huangshaping pluton

6 結(jié)論

(1)黃沙坪礦區(qū)石英斑巖、二長花崗斑巖和英安斑巖的鋯石的LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡分別為160.8±1.0Ma、155.2±0.4Ma和158.5±0.9Ma，在誤差范圍內(nèi)基本一致，花崗質(zhì)巖石的侵位與礦區(qū)多金屬成礦作用時限一致，均形成于中-晚侏羅世，與整個湘南地區(qū)大規(guī)模成巖成礦時限(160～150Ma)一致。

(2)石英斑巖內(nèi)巖石包體的鋯石U-Pb年齡為220.4±1.2Ma，指示礦區(qū)深部可能發(fā)育有印支期的隱伏巖體。

(3)礦區(qū)花崗巖類存在中生代、古元古代、新太古代的多組巖漿鋯石及繼承鋯石；鋯石Hf同位素組成特征顯示，礦區(qū)三種類型花崗巖可能為同源巖漿演化的產(chǎn)物，主要源于中元古代古老地殼物質(zhì)的部分熔融，演化過程中可能有部分地幔物質(zhì)的加入；礦區(qū)及區(qū)域上花崗質(zhì)巖石中發(fā)現(xiàn)元古代、新太古代的繼承鋯石可能指示南嶺地區(qū)曾經(jīng)存在較為古老的陸殼；花崗巖中繼承鋯石的εHf(t)特征可能記錄了該區(qū)經(jīng)歷過多期次的地殼增生作用；鋯石兩階段Hf模式年齡表明，研究區(qū)的地殼增生事件主要發(fā)生在2.9～2.8Ga、2.7～2.5Ga、1.7～1.4Ga。區(qū)內(nèi)長期以來經(jīng)歷的復(fù)雜巖漿作用及地殼增生歷史可能是黃沙坪Cu-Pb-Zn-W-Mo-Fe多金屬復(fù)合型礦床形成的重要條件。

致謝湘南地質(zhì)勘察院張怡軍高級工程師、中國地質(zhì)科學(xué)院王曉霞研究員和侯可軍博士分別在野外樣品采集、巖石巖相學(xué)特征鑒定和鋯石同位素分析過程中提供了指導(dǎo)和幫助；資料收集和成文過程中得到了中國地質(zhì)科學(xué)院吳勝華博士和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)劉曉菲、鄭偉、楊陽、趙辛敏、薛志強、呂星球、彌佳茹、軒一撒的幫助；審稿專家提出了許多建設(shè)性的意見；在此一并表示感謝。

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