寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖鋯石U-Pb年齡及其成巖成礦指示意義

關(guān)俊朋, 韋福彪, 孫國曦, 黃建平, 王麗娟

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院, 江蘇 南京 210049)

寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖鋯石U-Pb年齡及其成巖成礦指示意義

關(guān)俊朋, 韋福彪, 孫國曦, 黃建平, 王麗娟

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院, 江蘇 南京 210049)

寧鎮(zhèn)礦集區(qū)是長江中下游成礦帶的重要組成部分, 廣泛發(fā)育中生代巖漿活動及成礦作用, 然而有關(guān)該地區(qū)中酸性侵入巖的高精度年代學(xué)研究十分薄弱。本文選取寧鎮(zhèn)中段與成礦關(guān)系密切的3個中酸性巖體, 即安基山雜巖體、新橋巖體、石馬雜巖體為研究對象, 運用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年技術(shù), 對上述巖體進行年代學(xué)研究。測試結(jié)果顯示, 上述三個巖體的鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為107.0±1.1 Ma～108.0±1.6 Ma、108.0±1.3 Ma、102.5±1.1 Ma, 均為早白堊世晚期巖漿活動的產(chǎn)物。結(jié)合該地區(qū)斑巖型銅礦的輝鉬礦Re-Os同位素年齡(106～108 Ma), 認(rèn)為寧鎮(zhèn)地區(qū)在102.5～108.0 Ma之間經(jīng)歷了強烈的成巖成礦熱事件, 明顯晚于長江中下游其他礦集區(qū)內(nèi)的巖漿活動年齡(124～148 Ma), 而與華南中生代第三次大規(guī)模成礦作用時間一致。結(jié)合長江中下游地區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化背景認(rèn)為, 寧鎮(zhèn)地區(qū)早白堊世晚期構(gòu)造巖漿熱事件形成于巖石圈伸展環(huán)境。

寧鎮(zhèn)地區(qū); 中酸性侵入巖; 鋯石U-Pb年齡; 成巖成礦作用

長江中下游地區(qū)是我國東部重要的銅、鐵多金屬成礦帶之一, 中生代經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化、強烈的巖漿活動, 并伴隨著大規(guī)模成礦作用, 被稱為研究陸內(nèi)動力學(xué)過程及多金屬成礦作用的天然實驗室(周濤發(fā)等, 2008; 毛景文等, 2009; 董樹文等, 2011)。該成礦帶內(nèi)共發(fā)育各類銅、鐵、金礦床200余處, 自西向東依次劃分為7個各具特色的大型礦集區(qū), 即鄂東南、九瑞、安慶–貴池、銅陵、廬樅、寧蕪和寧鎮(zhèn)礦集區(qū)(圖1)。近年來, 長江中下游各大礦集區(qū)內(nèi)陸續(xù)報道了大量高精度成巖、成礦年齡,基本建立了該地區(qū)的構(gòu)造巖漿演化格架, 為研究礦床成因及成礦動力學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)(毛景文等, 2004a; 吳才來等, 2008; 侯可軍和袁順達, 2010)。

寧鎮(zhèn)地區(qū)位于長江中下游成礦帶的最東端。中生代巖漿活動強烈, 成礦作用廣泛發(fā)育, 是長江中下游地區(qū)重要的斑巖型–矽卡巖型銅、鐵多金屬礦產(chǎn)地之一, 也是我國較早開展同位素地質(zhì)年代學(xué)研究的地區(qū)之一。前人于20世紀(jì)七八十年代, 對該地區(qū)侵入巖開展了單礦物或全巖的K-Ar法定年工作, 結(jié)果顯示, 其年齡變化范圍為82.8～123.1 Ma, 為燕山晚期巖漿活動的產(chǎn)物, 且?guī)r漿活動具有自西向東逐漸變新的趨勢(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; Xu et al., 2002)。然而, 限于當(dāng)時的測試手段, 這些K-Ar年齡數(shù)據(jù)精度較低, 且該方法可能存在過剩Ar或Ar丟失的問題, 不宜采用這些年齡結(jié)果作為巖體的成巖年齡。有關(guān)該地區(qū)中酸性侵入巖的高精度年代學(xué)數(shù)據(jù)相對較少, 尤其缺乏能代表巖漿結(jié)晶事件的鋯石U-Pb年齡(曾鍵年等, 2013), 這嚴(yán)重制約了對該地區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化以及成巖成礦作用的深入研究。

圖1 長江中下游成礦帶主要礦集區(qū)及礦床分布略圖(據(jù)Mao et al., 2011)Fig.1 Sketch map showing the distribution of the main ore districts and deposits in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt

本文通過對寧鎮(zhèn)中段與成礦有關(guān)的中酸性侵入巖鋯石U-Pb年代學(xué)研究, 探討該區(qū)大規(guī)模巖漿活動的時代, 并結(jié)合相關(guān)的成礦年齡, 探討該地區(qū)成巖成礦過程的耦合關(guān)系及其成巖成礦動力學(xué)背景。

1 地質(zhì)背景

寧鎮(zhèn)地區(qū)位于揚子板塊東北緣, 屬于下?lián)P子褶皺帶的一部分。西接寧蕪火山巖凹陷盆地, 東南側(cè)為句容凹陷盆地。地層出露齊全, 自震旦系到第四系廣泛出露。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 其中褶皺構(gòu)造——“寧鎮(zhèn)褶皺束”近東西向展布, 由一系列近東西向大致平行的“三背二向”復(fù)式褶皺組成。斷裂構(gòu)造主要由近EW向縱向斷裂、NW向、NE向、NNW向、NNE向斷裂組成, 縱向斷裂主要發(fā)育于復(fù)背斜的兩翼,是區(qū)內(nèi)重要的控巖控礦構(gòu)造。巖漿活動頻繁且強烈,主要發(fā)生在燕山期。其中侵入巖具有多旋回、多期次、多樣化的特點, 形成一套由基性–中酸性–酸性的演化系列; 根據(jù)區(qū)域構(gòu)造背景及巖漿巖的空間分布特征, 大致以方山–小丹陽斷裂和茅山斷裂為界,將寧鎮(zhèn)地區(qū)巖漿巖劃分為西(紫金山地區(qū))、中(湯山–鎮(zhèn)江地區(qū))、東(鎮(zhèn)江–諫壁地區(qū))三段。

寧鎮(zhèn)中段位于南京市湯山鎮(zhèn)至鎮(zhèn)江市之間。中生代經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造巖漿活動。其中火山巖為早白堊世上黨旋回, 主要為一套石英安山巖–石英粗安斑巖–石英粗面斑巖–英安流紋巖系列, 分布在上黨火山巖盆地、句容斷陷盆地北緣等地區(qū)。侵入巖以燕山期中–酸性巖石為主, 分布廣泛, 根據(jù)其巖性組合及構(gòu)造背景, 自西向東依次分為4個雜巖體:即安基山雜巖體、新橋巖體、下蜀–高資雜巖體、石馬雜巖體(圖2)(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 夏嘉生, 2000)。該段是寧鎮(zhèn)地區(qū)鐵、銅、多金屬礦產(chǎn)資源分布最為集中的地區(qū)。內(nèi)生金屬礦床、礦點星羅棋布,已發(fā)現(xiàn)的金屬礦床、礦(化)點39個, 其中中型礦床2個, 小型礦床3個。礦床(點)常圍繞巖漿侵入活動中心展布, 礦化類型主要為巖體內(nèi)部的斑巖型, 接觸帶矽卡巖型到遠離巖體的似層狀熱液充填交代型。區(qū)內(nèi)主要的成巖成礦中心有西部的安基山雜巖體和東部的石馬雜巖體(圖2)。

各巖體特征分述如下:

圖2 寧鎮(zhèn)中段地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖及樣品分布(據(jù)江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989修改)Fig.2 Sketch map of geology and mineral resources in the middle section of the Ningzhen area and the locations of the samples

安基山巖體: 位于寧鎮(zhèn)中段的西部, 分布于南京市江寧區(qū)東陽–安基山–伏牛山–螺絲宕–亭子一帶。巖體受近EW向、NE向、NW向三組斷裂的聯(lián)合控制, 形態(tài)復(fù)雜, 斷續(xù)出露地表, 基巖面積近40 km2。巖體侵位于志留系到白堊系中。巖石類型主要為石英閃長斑(玢)巖, 其次為花崗閃長斑巖和閃長玢巖。石英閃長玢巖分布范圍較廣, 花崗閃長斑巖主要分布于安基山銅礦礦區(qū)附近。安基山雜巖體是區(qū)內(nèi)重要的成礦母巖, 礦化類型為斑巖–矽卡巖–脈型銅多金屬礦化。該區(qū)目前已查明的銅及多金屬礦床(點)十余處, 以安基山銅鉬礦(中型)、伏牛山銅金礦(小型)為代表(江蘇省地方志編纂委員會, 1999)。根據(jù)前人同位素測年結(jié)果知, 石英閃長玢巖中黑云母的K-Ar年齡為116～117 Ma, 角閃石的K-Ar年齡為106 Ma?；◢忛W長斑巖的黑云母K-Ar年齡為123.1 Ma(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。

下蜀–高資巖體: 位于寧鎮(zhèn)中段的中部, 主要分布在句容市下蜀鎮(zhèn)到鎮(zhèn)江市高資鎮(zhèn)之間, 呈近EW向帶狀展布, 基巖面積約120 km2, 侵位于奧陶系到白堊系中。在西部下蜀鎮(zhèn)附近巖體相帶發(fā)育, 內(nèi)部相為等粒狀二長花崗巖和花崗閃長巖, 過渡相為斑狀花崗閃長巖, 邊緣相為花崗閃長斑巖和石英閃長斑巖。在局部地段與安基山巖體和石馬巖體相連。前人獲得的單礦物K-Ar法年齡為106～117 Ma。與之有關(guān)的礦化類型有矽卡巖型鐵礦和巖漿熱液充填交代型銅、鉬、鉛鋅礦(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。

新橋巖體: 位于寧鎮(zhèn)中段的中部, 分布于饅頭山至姊妹橋一帶, 呈EW向展布, 形態(tài)不規(guī)則, 總體呈西寬、東窄的楔形體, 基巖面積約5.6 km2。侵位于下白堊統(tǒng)楊沖組和上黨組火山巖內(nèi)。局部地段見新橋巖體的(石英)閃長玢巖與上黨組火山巖接觸帶呈過渡關(guān)系, 接觸面平行于流面, 局部閃長玢巖內(nèi)見火山巖角礫, 說明巖體是在上黨組火山巖噴發(fā)之后而侵入的。前人研究認(rèn)為, 新橋巖體為區(qū)域內(nèi)不成礦的中酸性侵入巖(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。

石馬巖體: 位于寧鎮(zhèn)中段的東部, 分布于鎮(zhèn)江市西南石頭崗–石馬–韋崗–徐灣–巢鳳山一帶。巖體略呈NEE向延伸, 形狀不規(guī)則, 侵位于志留紀(jì)到白堊紀(jì)地層中; 巖石類型多樣, 相帶發(fā)育, 內(nèi)部相為花崗閃長巖, 過渡相為石英二長巖、石英閃長巖, 邊緣相為花崗閃長斑巖、石英閃長斑巖。石馬巖體是寧鎮(zhèn)中段重要的鐵多金屬礦化的成礦母巖。圍繞該巖體已發(fā)現(xiàn)的礦床(點)近十處, 主要有韋崗礦(中型)、徐灣鐵礦(礦點)、巢鳳山鐵礦(礦點)等。前人于20世紀(jì)七八十年代, 通過單礦物K-Ar法和鋯石U-Pb法測得石馬雜巖體的同位素年齡為92～109 Ma (江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。

2 鋯石LA-ICP-MS定年

2.1 定年樣品描述

本次共采集4件樣品用以LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年, 其中安基山巖體2件(TWS-1, TWS-2), 石馬巖體1件(TWS-3), 新橋巖體1件(TWS-4), 具體位置如圖2所示, 樣品詳細描述如下:

樣品TWS-1: 采自安基山銅礦礦區(qū)附近地表采坑內(nèi)(坐標(biāo)為: N32°6′13″, E119°4′24″)。巖性為花崗閃長斑巖, 淺灰色, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。斑晶含量約40%, 主要由斜長石、鉀長石和少量黑云母、角閃石組成。基質(zhì)呈微嵌晶結(jié)構(gòu), 主要由長英質(zhì)礦物組成。

樣品TWS-2: 采自伏牛山銅礦附近鉆孔ZK2010-1孔深1167 m處(坐標(biāo)為: N32°04′56″, E119°05′05″)。巖性為石英閃長(玢)巖, 暗灰色, 中粒粒狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造, 主要礦物組成有斜長石(60%～65%), 石英(10%～15%), 角閃石(10 %), 鉀長石(5%～10%), 黑云母(＜5%), 副礦物為磁鐵礦、鋯石、磷灰石。在鉆孔中見龍?zhí)督M和棲霞組呈捕虜體狀分布于巖體中。龍?zhí)督M粉砂巖與巖體的接觸帶附近(625.5 m), 發(fā)育輝鉬礦(化)體; 下部石英閃長(玢)巖體內(nèi)(847.5～1114.5 m), 斷續(xù)發(fā)育斑巖型銅(鉬)礦(化)體。礦石類型為細脈狀, 寬約0.2～0.5 mm, 并伴隨鉀化、硅化等蝕變。

樣品TWS-3: 采自韋崗鐵礦太陽山礦段-100 m中段距磁鐵礦礦體50 m的圍巖(坐標(biāo)為: N32°6′13″, E119°17′41″)。巖性為石英閃長玢巖, 深灰色, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。斑晶約30%～35%, 主要為斜長石, 少量角閃石、黑云母, 偶見石英顆粒; 基質(zhì)呈顯微嵌晶結(jié)構(gòu), 主要由長英質(zhì)物質(zhì)組成。巖石發(fā)育弱綠簾石、綠泥石化。

樣品TWS-4: 采自新橋村附近地表采石坑附近(坐標(biāo)為: N32°6′35″, E119°13′14″)。巖性為蝕變閃長玢巖, 暗綠灰色, 斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。斑晶含量約30%, 主要由斜長石, 黑云母和角閃石組成; 暗色礦物斑晶已蝕變?yōu)榫G泥石、方解石。基質(zhì)由長英質(zhì)物質(zhì)組成, 多發(fā)育高嶺土化或絹云母化蝕變。

2.2 測試方法

首先將樣品破碎至80～120目, 經(jīng)浮選和電磁選等方法挑選出單顆粒鋯石, 然后在雙目鏡下挑純。選擇晶形完好、透明度和色澤度好的鋯石, 粘于環(huán)氧樹脂表面, 經(jīng)拋光后依次進行透射光、反射光照相以及陰極發(fā)光(CL) 圖像拍攝, 以揭示鋯石的外部形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。最后根據(jù)陰極發(fā)光照射結(jié)果, 選擇典型的巖漿鋯石進行LA-ICP-MS 測年分析。

鋯石U-Pb定年在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。采用Agilent 7500a型ICP-MS及New Wave公司生產(chǎn)的UP213激光剝蝕系統(tǒng)。分析工作主要參數(shù)為: 激光剝蝕系統(tǒng)波長213 nm, 激光脈沖頻率5 Hz, 寬度5 ns, 剝蝕孔徑40 μm, 剝蝕時間75 s, 背景測量時間35 s, 脈沖能量為10～20 J/cm2, 應(yīng)用鋯石國際標(biāo)樣GJ-1為外標(biāo)進行同位素分餾校正, 并在分析中加入標(biāo)樣Mud Tank,用于監(jiān)控測試的重現(xiàn)性和儀器的穩(wěn)定性。具體的實驗原理和流程參見Jackson et al. (2004)。分析結(jié)果通過普通鉛校正和計算得到相應(yīng)的同位素比值、年齡以及誤差(Andersen, 2002), 校正后的結(jié)果用Isoplot 3.23程序完成年齡加權(quán)平均計算和諧和圖的繪制(Ludwig, 2003)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石CL圖像

所有樣品中鋯石多為無色透明或淺黃色, 結(jié)晶較好, 長寬比一般1：1～1：3, 為典型的短柱狀晶形。由鋯石陰極發(fā)光圖像可以看出(圖3), 所有鋯石均具有典型的巖漿震蕩環(huán)帶, 且鋯石Th/U比值大于0.85(表1), 表明其為巖漿成因, 能代表巖漿冷卻結(jié)晶及巖體侵位的年齡。

圖3 寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖鋯石CL圖像及測點位置Fig.3 CL images of representative zircons and testing points from intermediate-acid intrusive rocks in the middle area of the Ningzhen district

3.2 鋯石測試結(jié)果

LA-ICP-MS法測年數(shù)據(jù)見表1, 諧和圖見圖4。樣品TWS-1共分析了12個鋯石點, U、Th含量的變化范圍分別為226×10–6～1035×10–6和215×10–6～ 1953×10–6, Th/U比值變化范圍為0.85～2.35, 屬于典型的巖漿鋯石(Belousova et al., 2002)。鋯石年齡基本位于U-Pb年齡諧和線上(圖4),206Pb/238U加權(quán)平均年齡為107.0±1.1 Ma, 代表了安基山雜巖體內(nèi)花崗閃長斑巖的結(jié)晶年齡。樣品TWS-2的16個鋯石分析點的U、Th含量變化范圍分別為208×10–6～ 471×10–6和412×10–6～1604×10–6, Th/U比值變化為1.98～3.40,206Pb/238U加權(quán)平均年齡為108.0±1.6 Ma,代表了安基山雜巖體內(nèi)石英閃長玢巖的結(jié)晶年齡。樣品TWS-3中13顆鋯石分析點的U、Th含量變化范圍分別為119×10–6～226×10–6和194×10–6～446×10–6, Th/U比值變化于1.3～2.1,206Pb/238U加權(quán)平均年齡為102.5±1.1 Ma, 代表了石馬雜巖體內(nèi)石英閃長玢巖的形成年齡。樣品TWS-4的10個鋯石分析點的U、Th含量的變化范圍分別為211×10–6～692×10–6和311×10–6～1688×10–6, Th/U比值變化于1.4～2.4,206Pb/238U加權(quán)平均年齡為108.0±1.3 Ma, 代表了新橋巖體內(nèi)閃長玢巖的形成年齡。以上測試結(jié)果顯示,本次研究的寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖的成巖年齡在102.5～108.0 Ma之間。

表1 寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS results for zircons from the intermediate-acid intrusive rocks in the middle section of Ningzhen area

圖4 寧鎮(zhèn)中段侵入巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams of the intrusive rocks in the Ningzhen area

4 討 論

4.1 侵入巖的成巖年齡

據(jù)上述測試結(jié)果可知, 安基山巖體、新橋巖體以及石馬巖體的結(jié)晶年齡分別為107～108 Ma、108 Ma、102.5 Ma, 說明本地區(qū)存在兩期巖漿活動, 分別為～108 Ma和～102 Ma, 兩次之間的間隔在4～6 Ma。表明寧鎮(zhèn)中段在早白堊世晚期經(jīng)歷了兩期較為廣泛的巖漿活動。

利用侵入巖與圍巖之間的接觸關(guān)系, 可以概略判斷其形成時代的上限。根據(jù)野外地質(zhì)觀察可知,安基山雜巖體形成時代與早白堊世上黨組火山巖旋回第二～四亞旋回大體一致(楊錕生等, 1991)。新橋巖體侵位于下白堊統(tǒng)楊沖組和上黨組火山巖內(nèi), 局部石英閃長玢巖中見火山巖角礫。石馬巖體位于上黨火山巖盆地(鎮(zhèn)江火山巖盆地)的西北側(cè), 局部與上黨組火山巖呈侵入接觸關(guān)系(圖2); 在韋崗礦區(qū)鉆孔中, 見石馬巖體內(nèi)有上黨組安山巖捕擄體(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。以上地質(zhì)現(xiàn)象表明, 上述中酸性侵入巖的侵位年齡應(yīng)略晚于上黨組火山巖的噴發(fā)時間。有關(guān)上黨組火山巖的年齡, 前人于20世紀(jì)七八十年代開展了一些同位素定年工作, 其全巖K-Ar年齡范圍為77～119 Ma (江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。由于該地區(qū)火山活動具有多旋回性, 其K-Ar年齡的變化范圍較大, 且精度較差, 詳細探討該地區(qū)中酸性侵入巖與火山的年代學(xué)關(guān)系, 需對火山巖進行更為詳細的定年工作。從上述成果初步推斷, 寧鎮(zhèn)中段中酸性侵入巖與上黨組火山巖可能均形成于早白堊世晚期。

4.2 巖漿活動與成礦的關(guān)系

近年來, 有關(guān)長江中下游地區(qū)侵入巖成巖時代及典型礦床的成礦時代的研究取得巨大進展, 基本確定了各礦集區(qū)內(nèi)巖漿–成礦事件的年代學(xué)格架(Mao et al., 2011; 周濤發(fā)等, 2012)。寧鎮(zhèn)地區(qū)由于缺乏與成巖–成礦作用有關(guān)的高精度年代學(xué)數(shù)據(jù), 其研究程度相對滯后。本文的研究結(jié)果, 為探討該問題奠定良好的基礎(chǔ)。

寧鎮(zhèn)中段斑巖型–矽卡巖型銅鉬(金)礦床(點)主要分布在該區(qū)的西部, 以安基山巖體附近及外圍的安基山銅(鉬)礦、伏牛山銅(金)礦、銅山銅(鉬)礦等為代表(圖2)。王立本等(1997)運用輝鉬礦Re-Os同位素定年法, 測得安基山銅礦和銅山銅(鉬)礦的成礦年齡分別為108±2 Ma和106±3 Ma。這與本文測得的安基山含礦巖體(～108 Ma)的成巖年齡基本一致, 也與斑巖型礦床的成礦年齡與含礦巖體的形成時間大體一致的規(guī)律吻合。因此, 寧鎮(zhèn)中段斑巖型–矽卡巖型銅鉬(金)礦化作用主要發(fā)育在106～108 Ma之間。值得注意的是, 石馬巖體雖然與安基山巖體近同時形成, 但迄今為止, 未發(fā)現(xiàn)明顯的礦化現(xiàn)象。該結(jié)果也說明, 同期形成的中酸性侵入巖在成礦潛力方面可存在顯著差異(徐耀明等, 2013)。

對成礦母巖鋯石U-Pb年齡或與礦體伴生的含鉀礦物Ar-Ar年齡的研究, 是確定矽卡巖型鐵礦成礦時代的有效方法(謝桂青等, 2008)。寧鎮(zhèn)中段矽卡巖型鐵礦主要圍繞東部的石馬巖體分布, 以韋崗鐵礦(中型)、徐灣鐵礦點、巢鳳山鐵礦點為代表(圖2)。本文TWS-3樣品采集自韋崗鐵礦太陽山礦段距磁鐵礦礦體50 m左右的石英閃長玢巖, 其鋯石U-Pb年齡為102.5±1.1 Ma, 指示韋崗鐵礦的成礦年齡約為102.5 Ma。因此, 寧鎮(zhèn)中段矽卡巖型鐵礦的形成時間約為102 Ma, 明顯晚于西部斑巖型–矽卡巖型銅(鉬、金)礦成礦時代, 兩者相差約4～6 Ma。

綜上所述, 寧鎮(zhèn)中段的成礦作用不僅在空間上具有自西向東的分帶性和專屬性的特征, 而且在時間上也具有自西向東變年輕的趨勢, 這一特征與整個寧鎮(zhèn)地區(qū)的成巖–成礦作用演化規(guī)律一致(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。目前, 有關(guān)寧鎮(zhèn)中段巖漿巖及多金屬成礦作用的高精度年齡數(shù)據(jù)相對較少, 今后仍值得進一步的深入研究。

4.3 區(qū)域成巖成礦時代的對比及意義

近年來, 對長江中下游成礦帶內(nèi)巖漿巖地球化特征、同位素年代學(xué)以及成礦作用等方面的研究取得了豐碩的成果(毛建仁等, 1990; 毛景文等, 2004a;周濤發(fā)等, 2011; Pan and Dong, 1999; Wang et al., 2006b; Li et al., 2010; Mao et al., 2011; Wang et al., 2011)。研究認(rèn)為, 長江中下游地區(qū)中生代成巖成礦作用具有爆發(fā)性、階段性和專屬性等特點(華仁民等, 2005; 周濤發(fā)等, 2012; Mao et al., 2011), 主要可分為三個時期: 早期以高鉀鈣堿性中酸性侵入巖系列為主, 侵位時間為135～148 Ma, 發(fā)育矽卡巖–斑巖型銅金礦化; 中期以橄欖安粗巖系列為主, 形成年齡為127～135 Ma, 是玢巖型鐵礦的主要成礦期; 晚期以發(fā)育與金、鈾礦化有關(guān)的A型花崗巖系列為主,形成年齡為124～126 Ma(周濤發(fā)等, 2008; 范裕等, 2008; Mao et al., 2011)。本文所測的中酸性侵入巖的地球化學(xué)特征屬于高鉀鈣堿性系列(作者未發(fā)數(shù)據(jù)),并伴隨矽卡巖型–斑巖型鐵、銅金礦化, 形成時代為102.5～108.0 Ma, 說明寧鎮(zhèn)地區(qū)存在另一期明顯晚于長江中下游其他礦集區(qū)的成巖成礦事件(曾鍵年等, 2013)。

長江中下游地區(qū)成巖成礦作用是華南中生代大規(guī)模成礦作用的重要組成部分。然而兩者在成巖成礦時空分布、成礦專屬性等方面存在一定差異(華仁民等, 2005; 陳毓川和王登紅, 2012)。前人研究認(rèn)為,華南地區(qū)中生代主要發(fā)育150～170 Ma, 124～140 Ma和80～110 Ma三次大規(guī)模成礦作用(毛景文等, 2004a, 2004b; 陳江峰等, 2005; 周濤發(fā)等, 2008)。而長江中下游地區(qū)的成巖成礦作用主要發(fā)育于125～146 Ma之間, 與華南地區(qū)中生代第二期大規(guī)模成礦作用的時間基本一致, 而缺失與華南地區(qū)第三期大規(guī)模成礦作用相對應(yīng)的記錄。通過本文的研究發(fā)現(xiàn), 寧鎮(zhèn)地區(qū)存在與華南中生代第三次大規(guī)模成礦作用同期的巖漿成礦事件。此外, 周清(2011)通過對德興斑巖銅礦區(qū)大脈型含銅石英脈SHRIMP鋯石 U-Pb年代學(xué)研究, 也發(fā)現(xiàn)存在早白堊世晚期(～104.3 Ma)的成礦作用。因此, 該期成礦作用(102～108 Ma)可能在長江中下游及其鄰區(qū)均有一定程度的反映, 然而有關(guān)其空間分布特征、成巖成礦機制等方面今后仍需進一步研究。

中國東部在白堊紀(jì)經(jīng)歷了由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境的重大轉(zhuǎn)換(宋傳中等, 2011)。長江中下游地區(qū)巖漿巖地球化學(xué)特征的變化, 指示該地區(qū)在135 Ma左右經(jīng)歷了構(gòu)造環(huán)境和動力學(xué)機制的轉(zhuǎn)變(范裕等, 2008; 薛懷民等, 2012), 之后進入了典型的伸展構(gòu)造應(yīng)力場, 形成了沿郯廬斷裂帶斷續(xù)分布的火山巖盆地。A型花崗巖(124～126 Ma)的出現(xiàn)指示長江中下游地區(qū)進入地殼強烈伸展階段(范裕等, 2008)。張岳橋和董樹文(2008)通過構(gòu)造地層學(xué)和構(gòu)造應(yīng)力場的綜合分析, 認(rèn)為中國東部早白堊世經(jīng)歷了2期伸展階段: 早期120～135 Ma間NW-SE向的伸展階段和晚期100～120 Ma間WE向的伸展階段。前一階段與長江中下游地區(qū)橄欖安粗巖系列火山–次火山巖以及堿性花崗巖系列巖石在形成時間上具有一致性。而寧鎮(zhèn)地區(qū)中酸性侵入巖則屬于晚期伸展階段的產(chǎn)物。最近, Zhu et al. (2010)通過對郯廬斷裂帶南段的研究發(fā)現(xiàn), 在張八嶺隆起南部韌性剪切帶內(nèi)有2處未變形的A型花崗巖, 鋯石U-Pb年齡為分別為103 Ma、108 Ma。該結(jié)果也進一步證實了寧鎮(zhèn)地區(qū)中酸性侵入巖形成于區(qū)域伸展環(huán)境。這與控制安基山巖體侵位的具有地塹性質(zhì)的孟塘–東陽斷裂的性質(zhì)吻合(翟裕生等, 1999), 也與燕山期華南第三次大規(guī)模成礦作用的伸展構(gòu)造背景一致(毛景文等, 2004b; 華仁民等, 2005)。

前人研究表明, 中國東部燕山期大規(guī)模巖漿活動與巖石圈減薄、殼幔相互作用等深部動力學(xué)過程有關(guān)(孫金鳳和楊進輝, 2013; Wu et al., 2005), 長江中下游地區(qū)晚中生代巖漿巖是強烈的殼幔相互作用的產(chǎn)物(閆峻等, 2009; 周濤發(fā)等, 2012; Xu et al., 2002; Wang et al., 2006a), 然而有關(guān)成巖成礦的地球動力學(xué)背景, 仍存在一定分歧, 制約了對該地區(qū)成巖成礦機制的深入理解。近年來, 板塊俯沖作用對中國東部的影響日益受到重視(Li and Li, 2007; Sun et al., 2007)。孫衛(wèi)東等(2008)認(rèn)為中國東部白堊紀(jì)巖漿活動可以用太平洋板塊俯沖方向的變化來解釋:在125～140 Ma太平洋板塊向SW方向俯沖, 形成了中國東部巖石圈伸展環(huán)境, 并誘發(fā)了同期的大規(guī)模巖漿活動和成礦作用; 約125 Ma, 太平洋板塊俯沖方向發(fā)生重大轉(zhuǎn)折, 由SW向轉(zhuǎn)為NW向, 造成中國東部短暫的擠壓環(huán)境, 伴隨巖漿活動的寧靜期; 到110 Ma左右, 由于俯沖板塊后撤, 形成了弧后拉張環(huán)境,巖漿活動又重新開始。由上述討論可知, 長江中下游地區(qū)中生代巖漿活動與太平洋板塊的俯沖調(diào)整過程在時間上具有良好的耦合關(guān)系。據(jù)此推斷, 太平洋板塊俯沖作用是長江中下游乃至整個中國東部晚中生代的構(gòu)造演化、大規(guī)模巖漿活動的重要驅(qū)動力。值得注意的是, 地球物理資料表明, 長江中下游地區(qū)莫霍面沿郯廬斷裂帶呈鼻狀隆起(翟裕生等, 1999);此外, 寧鎮(zhèn)地區(qū)燕山期巖漿活動自西段(靠近郯廬斷裂帶一側(cè))至東段, 巖石類型出現(xiàn)由基性–中酸性–酸性的演化, 同時成巖年齡也由西向東變年輕(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 洪文濤等, 2010)。因此, 郯廬斷裂帶在控制長江中下游地區(qū)中生代巖石圈減薄、殼幔相互作用的機制和空間分布位置等方面同樣發(fā)揮著重要的作用(徐貴忠等, 2001; Yang et al., 2011)。

綜上所述, 長江中下游地區(qū)大規(guī)模巖漿活動是在太平洋板塊俯沖背景下, 巖石圈沿深大斷裂處減薄、減壓部分熔融以及軟流圈上涌等復(fù)雜殼幔相互作用的產(chǎn)物(孫衛(wèi)東等, 2008; 周濤發(fā)等, 2012; Mao et al., 2011)。寧鎮(zhèn)中段明顯晚于長江中下游其他礦集區(qū)的巖漿活動年齡, 指示該地區(qū)巖石圈減薄、殼幔相互作用具有時空不均一性(曾鍵年等, 2013)。

5 結(jié) 論

(1) 寧鎮(zhèn)中段安基山巖體、新橋巖體、石馬巖體的成巖年齡分別為107～108 Ma、108 Ma和102.5 Ma,為早白堊世晚期巖漿活動產(chǎn)物, 明顯晚于長江中下游礦集區(qū)已知的124～148 Ma的巖漿活動時間, 是相對獨立的一期構(gòu)造巖漿熱事件。

(2) 結(jié)合前人獲得的寧鎮(zhèn)中段斑巖型銅礦106～108 Ma的輝鉬礦Re-Os同位素年齡, 以及本次獲得的韋崗矽卡巖型鐵礦102.5 Ma(鋯石U-Pb年齡)的成礦年齡, 認(rèn)為寧鎮(zhèn)中段大規(guī)模成礦作用發(fā)生在102～108 Ma之間, 與華南中生代第三次大規(guī)模成礦作用的時間(80～110 Ma)一致, 且兩者均形成于巖石圈伸展的構(gòu)造動力學(xué)背景。

陳江峰, 喻鋼, 楊剛, 楊勝宏. 2005. 安徽沿江江南晚中生代巖漿–成礦年代學(xué)格架. 安徽地質(zhì), 15(3): 161–170.

陳毓川, 王登紅. 2012. 華南地區(qū)中生代巖漿成礦作用的四大問題. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 36(3): 315–321.

董樹文, 馬立成, 劉剛, 薛懷民, 施煒, 李建華. 2011. 論長江中下游成礦動力學(xué). 地質(zhì)學(xué)報, 85(5): 612–625.

范裕, 周濤發(fā), 袁峰, 錢存超, 陸三明, Cooke D. 2008. 安徽廬江–樅陽地區(qū)A型花崗巖的LA-ICP-MS定年及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報, 24(8): 1715–1724.

洪文濤, 徐夕生, 賀振宇, 閆峻. 2010. 南京蔣廟巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報, 26(5): 1577–1588.

侯可軍, 袁順達. 2010. 寧蕪盆地火山–次火山巖的鋯石U-Pb年齡、Hf同位素組成及其地質(zhì)意義. 巖石學(xué)報, 26(3): 888–902.

華仁民, 陳培榮, 張文蘭, 陸建軍. 2005. 論華南地區(qū)中生代3次大規(guī)模成礦作用. 礦床地質(zhì), 24(2): 99–107.

江蘇省地方志編纂委員會. 1999. 江蘇省志·地質(zhì)礦產(chǎn)志.南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社: 77–119.

江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1989. 寧鎮(zhèn)山脈地質(zhì)志. 南京: 江蘇科學(xué)技術(shù)出版杜: 182-283.

毛建仁, 蘇郁香, 陳三元. 1990. 長江中下游中酸性侵入巖與成礦. 北京: 地質(zhì)出版社: 1–191.

毛景文, Stein H, 杜安道, 周濤發(fā), 梅燕雄, 李永峰, 藏文栓, 李進文. 2004a. 長江中下游地區(qū)銅金(鉬)礦Re-Os年齡測定及其對成礦作用的指示. 地質(zhì)學(xué)報, 78(1): 121–131.

毛景文, 邵擁軍, 謝桂青, 張建東, 陳毓川. 2009. 長江中下游成礦帶銅陵礦集區(qū)銅多金屬礦床模型. 礦床地質(zhì), 28(2): 109–119.

毛景文, 謝桂青, 李曉峰, 張長青, 梅燕雄. 2004b. 華南地區(qū)中生代大規(guī)模成礦作用與巖石圈多階段伸展.地學(xué)前緣, 11(1): 45-55.

宋傳中, 張華, 任升蓮, 李加好, Lin, S F, 涂文傳, 張妍,王中. 2011. 長江中下游轉(zhuǎn)換構(gòu)造結(jié)與區(qū)域成礦背景分析. 地質(zhì)學(xué)報, 85(5): 778–788.

孫金鳳, 楊進輝. 2013. 華北中生代巖漿作用與去克拉通化. 巖石礦物學(xué)雜志, 32(5): 577–592.

孫衛(wèi)東, 凌明星, 汪方躍, 丁興, 胡艷華, 周繼彬, 楊曉勇. 2008. 太平洋板塊俯沖與中國東部中生代地質(zhì)事件. 礦物巖石地球化學(xué)通報, 27(3): 218–225.

王立本, 季克儉, 陳東. 1997. 安基山和銅山銅(鉬)礦床中輝鉬礦的錸–鋨同位素年齡及其意義. 巖石礦物學(xué)雜志, 16(2): 154–159.

吳才來, 董樹文, 國和平, 郭祥炎, 高前明, 劉良根, 陳其龍, 雷敏, Wooden J L, Mazadab F K , Mattinson C. 2008. 銅陵獅子山地區(qū)中酸性侵入巖鋯石SHRIMP U-Pb定年及巖漿作用的深部過程. 巖石學(xué)報, 24(8): 1801–1812.

夏嘉生. 2000. 寧鎮(zhèn)地區(qū)花崗巖類巖石譜系單位的初步劃分. 江蘇地質(zhì), 24(2): 81–86.

謝桂青, 毛景文, 李瑞玲, 蔣國豪, 趙財勝, 趙海杰, 侯可軍, 潘懷軍. 2008. 鄂東南地區(qū)大型矽卡巖型鐵礦床金云母40Ar-39Ar同位素年齡及其構(gòu)造背景初探. 巖石學(xué)報, 24(8): 1917–1927.

徐貴忠, 周瑞, 閆臻, 佘宏全, 王藝芬, 楊茂森, 李兵. 2001. 論膠東地區(qū)中生代巖石圈減薄的證據(jù)及及其動力學(xué)機制. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 25(4): 368–380.

徐耀明, 蔣少涌, 朱志勇, 周巍, 孔凡斌, 孫明志, 熊永根. 2013. 江西九瑞礦集區(qū)成礦與未成礦中酸性侵入巖年代學(xué)、巖石化學(xué)、礦物學(xué)特征的異同及地質(zhì)意義.巖石學(xué)報, 29(12): 4291–4310.

薛懷民, 董樹文, 馬芳. 2012. 長江中下游廬樅盆地火山巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡: 對揚子克拉通東部晚中生代巖石圈減薄機制的約束. 地質(zhì)學(xué)報, 86(10): 1569–1583.

閆峻, 劉海泉, 宋傳中, 徐夕生, 安亞軍, 劉佳, 戴立群. 2009. 長江中下游繁昌–寧蕪火山巖盆地火山巖鋯石U-Pb年代學(xué)及其地質(zhì)意義. 科學(xué)通報, 54(12): 1716–1724.

楊錕生, 杜祖憲, 楊?？? 1991. 江蘇省江寧縣安基山礦田大比例尺(1/10000)成礦預(yù)測報告: 1–207.

曾鍵年, 李錦偉, 陳津華, 陸建培. 2013. 寧鎮(zhèn)地區(qū)安基山侵入巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義. 地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報, 38(1): 57–67.

翟裕生, 姚書振, 周宗桂. 1999. 長江中下游銅金礦床礦田構(gòu)造. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué)出版社: 1–195.

張岳橋, 董樹文. 2008. 郯廬斷裂帶中生代構(gòu)造演化史:進展與新認(rèn)識. 地質(zhì)通報, 27(9): 1371–1390.

周清. 2011. 德興斑巖銅礦含礦斑巖成因及成礦機制. 南京: 南京大學(xué)博士論文: 1–99.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰, 張樂駿, 馬良, 錢兵, 謝杰. 2011.長江中下游成礦帶火山巖盆地的成巖成礦作用. 地質(zhì)學(xué)報, 85(5): 712–730.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰, 鐘國雄. 2012. 長江中下游成礦帶地質(zhì)與礦產(chǎn)研究進展. 巖石學(xué)報, 28(10): 3051–3066.

周濤發(fā), 范裕, 袁峰. 2008. 長江中下游成礦帶成巖成礦作用研究進展. 巖石學(xué)報, 24(8): 1665–1678.

Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report204Pb. Chemical Geology, 192(1–2): 59–79.

Belousova E A, Griffin W L, O’Reilly S Y and Fisher N I. 2002. Igneous zircon: Trace elements composition as an indicator of source rock type. Contributions to Mineralogy and Petrology, 143(5): 602–622.

Jackson S E, Pearson N J, Griffin W L and Belousova E A.2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 211(1-2): 47–69.

Li X H, Li W X, Wang X C, Li Q L, Liu Y, Tang G Q, Gao Y Y and Wu F Y. 2010. SIMS U-Pb zircon geochronology of porphyry Cu-Au-(Mo) deposits in the Yangtze River Metallogenic Belt, eastern China: Magmatic response to early Cretaceous lithospheric extension. Lithos, 119(3–4): 427–438.

Li Z X and Li X H. 2007. Formation of the 1300-km-wide intracontinental orogen and postorogenic magmatic province in Mesozoic South China: A flat-slab subduction model. Geology, 35(2): 179–182.

Ludwig K. 2003. ISOPLOT 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel: Berkeley Geochronology Centre, Special Publication: 1–32.

Mao J W, Xie G Q, Duan C, Pirajno F, Ishiyama D and Chen Y C. 2011. A tectono-genetic model for porphyryskarn-stratabound Cu-Au-Mo-Fe and magnetite-apatite deposits along the Middle-Lower Yangtze River Valley, Eastern China. Ore Geology Reviews, 43(1): 294–314.

Pan Y M and Dong P. 1999. The Lower Changjiang (Yangzi/Yangtze River) metallogenic belt, east central China: Intrusion- and wall rock-hosted Cu-Fe-Au, Mo, Zn, Pb, Ag deposits. Ore Geology Reviews, 15(4): 177–242.

Sun W D, Ding X, Hu Y H and Li X H. 2007. The golden transformation of the Cretaceous plate subduction in the west Pacific. Earth and Planetary Science Letters, 262: 533–542.

Wang F Y, Ling M X, Ding X, Hu Y H, Zhou J B, Yang X, Liang H Y, Fan W M and Sun W D. 2011. Mesozoic large magmatic events and mineralization in SE China: Oblique subduction of the Pacific plate. International Geology Review, 53(5): 704–726.

Wang Q, Wyman D A, Xu J F, Zhao Z H, Jian P, Xiong X L, Bao Z W, Li C F and Bai Z H. 2006a. Petrogenesis of Cretaceous adakitic and shoshonitic igneous rocks in the Luzong area, Anhui Province (eastern China): Implications for geodynamics and Cu-Au mineralization. Lithos, 89(3–4): 424–446.

Wang Q, Xu J F, Jian P, Bao Z W, Zhao Z H, Li C F, Xiong X L and Ma J L. 2006b. Petrogenesis of adakitic porphyries in an extensional tectonic setting, dexing, South China: Implications for the genesis of porphyry copper mineralization. Journal of Petrology, 47(1): 119–144.

Wu F Y, Lin J Q, Wilde S A, Zhang X O and Yang J H. 2005. Nature and significance of the Early Cretaceous giant igneous event in eastern China. Earth and Planetary Science Letters, 233(1–2): 103–119.

Xu J F, Shinjo R, Defant M J, Wang Q and Rapp R P. 2002. Origin of Mesozoic adakitic intrusive rocks in the Ningzhen area of east China: Partial melting of delaminated lower continental crust? Geology, 30(12): 1111–1114.

Yang S Y, Jiang S Y, Li l, Sun Y, Sun M Z, Bian L Z, Xiong Y G and Cao Z Q. 2011. Late Mesozoic magmatism of the Jiurui mineralization district in the Middle-Lower Yangtze River Metallogenic Belt, Eastern China: Precise U-Pb ages and geodynamic implications. Gondwana Research, 20(4): 831–843.

Zhu G, Niu M L, Xie C L and Wang Y S. 2010. Sinistral to normal faulting along the Tan-Lu Fault Zone: Evidence for geodynamic switching of the East China Continental Margin. Journal of geology, 118(30): 277–293.

Zircon U-Pb Dating of Intermediate-Acid Intrusive Rocks in the Middle Section of Ningzhen District and Their Metallogenic Implications

GUAN Junpeng, WEI Fubiao, SUN Guoxi, HUANG Jianping and WANG Lijuan
(Geological Survey of Jiangsu Province, Nanjing 210049, Jiangsu, China)

The Ningzhen metallogenic district is an important part of the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the three intermediate-acid intrusions, i.e., Anjishan, Xinqiao, andShima, in the central part of the Ningzhen district, indicates that those intrusions were emplaced in the Late Early Cretaceous, with ages of 107.0±1.1 Ma–108.0±1.6 Ma, 108.0±1.3 Ma, and 102.5±1.1 Ma, respectively. Combined with the molybdenite Re-Os isotope age (106–108 Ma) of porphyry copper deposit in this regions, the Ningzhen district exists an intensively magmatic-metallogenic-thermal event at 102.5–108.0 Ma. The age of this event is similar with the age of the third period of large scale mineralization in South China, however obviously later than the magmatic activity of other ore field (124–148 Ma) in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt. It is suggested that the tectonic-magmatic-thermal events in the Ningzhen area is formed under regional lithospheric extension environment, which is also consistent with the tectonic background of the third period of large scale mineralization in South China. The zircon U-Pb ages of the intrusions and the Re-Os ages of molybdenites from the porphyry deposits in the study area demonstrate that the Ningzhen district underwent intensive magmatism and hydrothermal mineralization during the period from 102.5 to 108.0 Ma, which is consistent with the third pulse of large scale mineralization in the South China.

Ningzhen area; intermediate-acid intrusive rocks; zircon U-Pb age; petrogenesis and metallogeny

P597; P612

A

1001-1552(2015)02-0344-011

2013-08-11; 改回日期: 2014-01-15

項目資助: 中國地質(zhì)調(diào)查局長江中下游成礦帶地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目(編號: 資[2010]礦評01-16-17、[2011]02-18-10、[2012]02-014-013)資助。

關(guān)俊朋(1983–), 男, 工程師, 主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評價工作。Email：734712922@qq.com