小秦嶺東桐峪金礦Q8501脈鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義

張國瑞,徐九華,林龍華, ,魏 浩,吳曉貴,惠德鋒

(1.北京科技大學(xué) 資源工程系,北京 100083;2.中國五礦集團(tuán)公司,北京 100010;3.潼關(guān)中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 潼關(guān)714300)

0 引言

華北陸塊南緣的小秦嶺金礦田,賦礦圍巖主要是太華群變質(zhì)巖系。過去多數(shù)文獻(xiàn)將太華群歸入新太古界(王亨治,1987;林寶欽等,1989;晁援和衛(wèi)旭晨,1989;黎世美等,1996),但近年來的鋯石 U-Pb定年結(jié)果表明太華群可分為新太古界和古元古界兩部分,太華群黑云斜長片麻巖中的鋯石特征及U-Pb年齡分析結(jié)果顯示,小秦嶺地區(qū)的太華群在~1.91 Ga經(jīng)歷了一期重要的變質(zhì)熱事件(時(shí)毓等,2011)。小秦嶺地區(qū)花崗片麻巖、花崗偉晶巖中鋯石及含金石英脈中殘留鋯石U-Pb年齡分別為2462 Ma、1955 Ma和 1995 Ma,代表了第一期和第二期變質(zhì)作用的年齡(李厚民等,2007a)?？臻g上與金成礦有關(guān)的二長花崗巖體中巖漿鋯石的U-Pb年齡為135 Ma(文峪巖體)和139 Ma(娘娘山巖體)(高昕宇等,2012)。

小秦嶺地區(qū)金礦床屬陸陸(華北與揚(yáng)子板塊)碰撞造山過程中形成的造山型金礦(陳衍景,2006;蔣少涌等,2009),金成礦時(shí)代是關(guān)注的熱題。李華芹等(1993)獲得脈石英包裹體Rb-Sr等時(shí)線年齡161 Ma;徐啟東等(1998)獲得東闖金礦V507的I階段石英脈旁絹云母 Ar-Ar年齡 132 Ma;王義天等(2002)得到Q875礦化糜棱巖黑云母的40Ar-39Ar年齡126~128 Ma。但是,薛良偉等(1999)得到銅溝 303號(hào)脈包裹體Rb-Sr、40Ar-39Ar年齡為 2005~2382 Ma;盧欣祥等(2004)獲得金洞岔9號(hào)脈鋯石U-Pb年齡1812 Ma、661 Ma、511 Ma,認(rèn)為不是成礦年齡。在輝鉬礦Re-Os同位素定年方面,主要進(jìn)展有大湖金(鉬)礦床S35號(hào)脈輝鉬礦Re-Os模式年齡223.0~232.9 Ma及泉家峪金鉬礦 129.1~130.8 Ma(李厚民等,2007b)、S35號(hào)脈的另一組數(shù)據(jù) 215.4~255.6 Ma(李諾等,2008)、馬家洼金鉬礦等時(shí)線年齡232 Ma(王義天等,2010)。強(qiáng)山峰等(2013)應(yīng)用LA-ICP-MS方法獲得秦南金礦床13顆熱液獨(dú)居石的U-Th-Pb加權(quán)平均年齡分別為120.9 Ma和122.6 Ma。這些數(shù)據(jù)表明小秦嶺地區(qū)金礦存在多期的成礦作用,主要發(fā)生在燕山期和印支期。至于更早期的成礦作用是否存在,仍然是一個(gè)爭議的論題。

東桐峪金礦 Q8501石英脈樣品中存在大量鋯石,本文對(duì)其進(jìn)行了鋯石微區(qū)U-Pb定年研究和微量元素特征分析,探討了鋯石的成因和U-Pb年齡的地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)概況

小秦嶺金礦田是我國僅次于膠東半島的金成礦省,位于華北克拉通古元古代中部造山帶的南端(Yu et al.,2013)。礦田南北以小河斷裂(山后邊界斷裂)和太要斷裂(山前邊界斷裂)為界,構(gòu)成軸向東西的狹長地帶(圖1)。已發(fā)現(xiàn)含金石英脈1000余條,金儲(chǔ)量超過500噸(Mao et al.,2002;畢詩健等,2011)。區(qū)內(nèi)出露地層主要是太華群,位于小秦嶺古老隆起中心部位。太華群下部原巖為鎂鐵質(zhì)火山熔巖,主要由斜長角閃巖和角閃斜長片麻巖組成,頂部有少量黑云變粒巖呈層狀、條帶狀和透鏡狀分布,該層是含金石英脈分布的最主要層位,東桐峪、文峪、東闖、楊砦峪和金銅岔等著名金礦均產(chǎn)于其中。中生代侵入巖自西至東依次為華山、文峪和娘娘山黑云母二長花崗巖體,其出露面積分別為130 km2、65 km2和33 km2。礦田內(nèi)絕大部分金礦床圍繞文峪巖體分布,燕山期巖漿活動(dòng)對(duì)金成礦有重要控制作用。

圖1 小秦嶺金礦田區(qū)域地質(zhì)及主要金礦分布略圖(據(jù)王亨治,1987;黎世美等,1996綜合修編)Fig.1 Sketch geologic map and distribution of the gold deposits of the Xiaoqinling area

東桐峪金礦位于陜西省潼關(guān)縣境內(nèi),是小秦嶺礦田內(nèi)主要的大型金礦之一。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,控制著含金石英脈的分布。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)金品位大于1.0×10–6礦脈近 40條,絕大多數(shù)為東西向和北東向構(gòu)造。主礦脈 Q8號(hào)礦脈走向 60°~90°,傾向南,長度為4430 m;Q12號(hào)礦脈走向50°,傾向SE,長度為1546 m。Q12與Q8在礦區(qū)中部呈“X”相交。Q8501(Q10)號(hào)脈走向東西,傾向南,長約2000 m。礦脈內(nèi)相間出現(xiàn)石英脈和糜棱巖,石英脈在構(gòu)造帶內(nèi)斷續(xù)分布,長7~280 m,厚0.05~3.0 m。在含礦構(gòu)造帶內(nèi),金礦體走向和傾向上具有膨脹、收縮、尖滅再現(xiàn)和礦化中心有等距分布特點(diǎn)。Q8脈礦體還有明顯側(cè)伏規(guī)律。

礦脈兩側(cè)圍巖蝕變的主要類型有:絹云母化、硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化(包括鐵白云石化和方解石化)、綠泥石化、綠簾石化、黝簾石化和黑云母化。按剪切帶構(gòu)造巖發(fā)育程度和蝕變巖礦物組合特點(diǎn)可分出以下幾帶:(1)原巖帶(0帶):包括斜長角閃巖/斜長角閃片麻巖等(A 類)和混合巖/黑云斜長片麻巖等(B類);(2)弱蝕變帶(Ⅰ帶):該帶 A類巖石中的角閃石,開始被綠簾石、綠泥石交代,斜長石出現(xiàn)黝簾石化。B類巖石中,更長石開始被絹云母交代,黑云母被綠泥石交代;(3)強(qiáng)蝕變帶(Ⅱ帶):該帶出現(xiàn)強(qiáng)烈的碳酸鹽化,主要為鐵白云石化,次為方解石化。在強(qiáng)烈擠壓地段,表現(xiàn)為綠泥石化、綠簾石化糜棱巖、糜棱片巖,殘留斜長石或微斜長石碎斑。絹云母化、硅化、黃鐵礦化大量發(fā)育。局部地段角閃石產(chǎn)生黑云母化,繼而為綠泥石化取代;(4)黃鐵絹英巖帶(Ⅲ帶):最靠近斷裂帶(韌性剪切帶)。其特征可分兩種情況:①在強(qiáng)烈擠壓地段,糜棱巖發(fā)育,熱液蝕變疊加在構(gòu)造形變之上。表現(xiàn)為碎基的強(qiáng)烈絹云母化、細(xì)粒石英化、碳酸鹽化及眼球狀石英透鏡體內(nèi)微裂縫的動(dòng)力重結(jié)晶。與Ⅱ帶中的糜棱巖比較,黑云母、綠泥石、鐵白云石等中期蝕變礦物減少乃至消失,斜長石、微斜長石碎斑不復(fù)存在;②在構(gòu)造活動(dòng)較弱地段,常發(fā)育黃鐵絹英巖,碳酸鹽、綠泥石等礦物逐漸消失,為絹云母、石英、黃鐵礦組合代替。該帶的共同特征是黃鐵絹英巖化強(qiáng)烈。

與文峪–東闖金礦相似(Xu et al.,1998),東桐峪金礦的熱液成礦期可分四個(gè)構(gòu)造–成礦階段:Ⅰ.黃鐵礦–白色石英階段:在壓扭性斷裂的引張地段形成乳白色石英 Q,含少量浸染狀黃鐵礦(圖2a、2b);Ⅱ.金–灰色石英–黃鐵礦階段:主要形成粗–細(xì)粒黃鐵礦(PyⅡ),充填在石英脈內(nèi)再次張開的裂隙中,呈單礦物條帶沿石英脈頂、底板或脈中再次張開裂隙分布(圖2b、2c),或直接充填在糜棱巖帶中,有少量灰白色石英伴生。本階段含金較富,為金的主礦化階段之一。Ⅲ.金–石英–多金屬硫化物階段:形成較多的黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等硫化物,在其富集地段常見早階段白色石英呈角礫被膠結(jié)(圖2d)。晚期亦生成透明度較好的石英,有時(shí)在晶洞中呈晶簇出現(xiàn)。本階段也是重要的金礦化階段。Ⅳ.石英–碳酸鹽階段:主要形成細(xì)粒石英和方解石,呈細(xì)脈狀穿插早期礦物組合,基本不含礦。

2 樣品特征和實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品特征

研究樣品 TY054采自東桐峪金礦 Q8501號(hào)脈1300 m 標(biāo)高,地理坐標(biāo) N34°26′19.5″,E110°21′31.6″。Q8501號(hào)脈是東桐峪金礦的主礦脈之一,總體呈近EW 向分布,傾向 170°~185°,傾角 35°~63°。礦脈延長1200 m,延深大于650 m,厚度0.5~4.3 m,富金石英脈多分布在西側(cè)偏上部,貧金石英脈多分布在東側(cè)偏下部位。Q8501號(hào)脈的Ⅱ、Ⅲ階段硫化物都較發(fā)育,井下常見黃銅礦、閃鋅礦呈單礦物細(xì)脈充填于早期白色石英脈中。Q8501脈含金石英脈的近礦圍巖為太華群大月坪組變質(zhì)巖系,主要巖性為角閃斜長片麻巖和混合巖。樣品TY054為出露地表的褐鐵礦化石英脈(圖2a),厚30 cm左右,褐鐵礦為Ⅱ階段黃鐵礦細(xì)脈氧化后的產(chǎn)物,呈細(xì)脈–網(wǎng)脈狀分布于第Ⅰ階段形成的白色石英脈中。上下盤圍巖為硅化的斜長片麻巖。鏡下觀察表明,主要礦物有斜長石、微斜長石、角閃石和石英等。斜長石表面絹云母化、黝簾石化強(qiáng),但聚片雙晶可見,An=27%~28%,屬更長石,含量約50%;微斜長石格狀雙晶發(fā)育,含量 20%;角閃石多已蝕變,閃石式解理仍可見,含量18%;石英為熱液蝕變產(chǎn)物,不規(guī)則狀、穿孔狀交代斜長石、微斜長石和角閃石等礦物;副礦物主要為鋯石,多產(chǎn)于斜長石的邊緣或粒間(圖3a),或被包圍于熱液石英內(nèi)(圖3b),或產(chǎn)于已蝕變的角閃石粒間(圖3c)。石英脈和近礦蝕變圍巖中的鋯石,形態(tài)多為渾圓粒狀、橢圓粒狀、長圓粒狀或不規(guī)則狀(圖3d、3e、3f),與巖漿鋯石的四方雙錐或復(fù)四方雙錐錐面、柱面發(fā)育的特點(diǎn)不同,無分帶結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。均表現(xiàn)為變質(zhì)成因的典型特征(簡平等,2001;吳元保和鄭永飛,2004),石英脈樣品中沒有發(fā)現(xiàn)熱液鋯石,鋯石中常見固體包裹體和次生的流體包裹體,可能是從圍巖中捕獲的(圖3f、3g)。

圖2 東桐峪金礦床構(gòu)造–成礦階段野外特征Fig.2 Characteristics of structure-mineralizing stages in the Dongtongyu gold deposit

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

鋯石的挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究院完成。首先在雙目顯微鏡挑選鋯石顆粒,將其粘在雙面膠上,用環(huán)氧樹脂和固化劑配制的膠固定,高度拋光至鋯石顆粒大約一半的厚度。為了區(qū)分鋯石類型和分析鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu),在西北大學(xué)掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋯石陰極發(fā)光圖像照相(CL)。根據(jù)CL圖像,并結(jié)合鋯石的反射光和透射光圖像,避開其內(nèi)部的裂隙和包裹體,選擇用于鋯石微區(qū)定年的鋯石顆粒和位置。

圖3 Q8501脈旁蝕變片麻巖及熱液石英中的鋯石特征Fig.3 Characteristics of zircons in the altered gneiss and hydrothermal quartz near to vein Q8501

LA-ICP-MS 鋯石U-Pb同位素測年在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石 U-Pb 定年所用儀器及具體參數(shù)見柳小明等(2007)和 Yuan et al.(2008)。年齡測定時(shí)的激光束斑直徑控制在30 μm,激光剝蝕深度控制在 20~40 μm,采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為標(biāo)樣,鋯石中微量元素含量分析以 Si作為內(nèi)標(biāo)元素,以 NIST610作為標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì),每測定5個(gè)樣品點(diǎn)測定一個(gè)鋯石91500 和一個(gè)NIST610。數(shù)據(jù)處理采用 GLITTER (ver 4.0)程序,采用Andersen (2002)方法對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行普通鉛校正,樣品的加權(quán)平均年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用ISOPLOT ver 3.7(Ludwig,2008)。分析及計(jì)算誤差均為 1σ。

3 測試結(jié)果與年代學(xué)研究

3.1 鋯石CL圖像特征

樣品TY054中的鋯石CL圖像顯示,大多數(shù)鋯石顆粒呈半自形–它形(圖4)。且大多數(shù)鋯石具有均一的深色區(qū)域(圖4a中18號(hào)、22號(hào)鋯石);圖4b中1號(hào)、20號(hào)鋯石具有深色和淺色兩種區(qū)域,可能是由于鋯石在變質(zhì)作用過程中 U含量不同所導(dǎo)致(李長民,2009);鋯石明顯不同于巖漿成因的柱狀+錐形的緊閉振蕩環(huán)帶構(gòu)造(時(shí)毓等,2009,2011)。有的鋯石顆粒雖具柱狀、長柱狀外形,但其晶棱已變得圓滑,這些鋯石可能是在長柱狀巖漿鋯石的基礎(chǔ)上形成的重結(jié)晶或增生的變質(zhì)鋯石(Buick et al.,1995;Rizvanova et al.,2000;Geisler et al.,2001),表明它們是在變質(zhì)作用過程中形成的(吳元保和鄭永飛,2004)。而變質(zhì)重結(jié)晶鋯石常為自形到半自形,外形與原巖巖漿鋯石環(huán)帶形狀相似(李長民,2009),圖4中有些變質(zhì)鋯石邊部均勻切割原巖鋯石,核部隱約可見振蕩環(huán)帶殘留(如圖4a中5,22等),因此,從鋯石的形態(tài)看,圖4中大部分可能為變質(zhì)重結(jié)晶鋯石,而一些干凈無分帶的鋯石可能為變質(zhì)新生鋯石(如圖4c中2,3等)。

3.2 鋯石稀土元素特征

根據(jù)207Pb/206Pb表觀年齡結(jié)果,Q8501脈石英中鋯石可分為4組。鋯石的稀土元素分析結(jié)果見表1。ΣREE=106.44~1568.47 μg/g;重 稀 土 明 顯 富 集(LREE/HREE=0.02~0.14,圖5);具明顯的Ce正異常(δCe=5.6~96.3),和 Eu 負(fù)異常(δEu=0.04~0.77)。鋯石的稀土元素配分模式圖與 Rubatto (2002)描述的深熔變質(zhì)鋯石和變質(zhì)石英脈中鋯石的稀土元素組成特征非常相似,詳見后面討論。

3.3 鋯石U-Pb年齡

本次實(shí)驗(yàn)共對(duì)22粒鋯石進(jìn)行了U-Pb微區(qū)定年,測試結(jié)果見表2。根據(jù)207Pb/206Pb表觀年齡可分為4組:第1組10顆鋯石207Pb/206Pb=1776~1877 Ma,加權(quán)平均年齡為1810±17 Ma,MSWD=0.57;第2組6顆鋯石207Pb/206Pb=1899~1922 Ma,加權(quán)平均年齡為1910±11 Ma,MSWD=0.52)。這些測點(diǎn)都分布在U-Pb年齡諧和曲線上或其附近(圖6),其顯示了很好的諧和性(圖6)。第 3組和第 4組鋯石的年齡明顯比第 1、2組的年齡大,其范圍為分別為2008~2071 Ma(第 3組4顆鋯石);2196~2250 Ma(第4組2顆鋯石)。

4 討論

4.1 鋯石成因

確定含金石英脈中捕獲的鋯石成因,對(duì)于解釋鋯石U-Pb年齡的地質(zhì)意義至關(guān)重要。上述鋯石的巖相學(xué)和 CL圖像特征表明,Q8501脈中單礦物鋯石具有 HREE相對(duì)虧損和明顯 Eu負(fù)異常的特征(Whitehouse and Platt,2003;吳元保和鄭永飛,2004)。但在角閃巖相變質(zhì)條件下,石榴石不能穩(wěn)定存在,而長石類礦物可穩(wěn)定存在,使角閃巖相變質(zhì)增生鋯石具有HREE相對(duì)富集和Eu負(fù)異常明顯的特征(Hermann et al.,2001;吳元保和鄭永飛,2004)。就熱液鋯石而言,稀土元素特征具有 ΣREE高、但LREE相對(duì)富集、弱的Ce正異常等特征(Hanchar and Westrenen,2007)。從Q8501脈鋯石的稀土元素組成總體特征看,可以排除熱液和巖漿成因,第 1、2組可能為變質(zhì)鋯石,而第3、4組可能為繼承鋯石。

圖4 Q8501脈石英中鋯石CL圖像Fig.4 CL images of zircons from the quartz vein Q8501

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圖5 Q8501脈石英中鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(樣品號(hào)TY054)Fig.5 Chondrite–normalized REE patterns of zircons in the quartz vein Q8501

表2 Q8501脈石英中LA-ICP-MS鋯石微區(qū)定年U-Pb年齡分析結(jié)果Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb results for the quartz vein Q8501

圖6 Q8501脈石英中LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 Concordia diagrams of zircons from the quartz vein Q8501

Th/U比值可作為區(qū)分巖漿鋯石與變質(zhì)鋯石的依據(jù)之一,低于麻粒巖相變質(zhì)條件下形成的鋯石具有很低的Th/U比值(Hirdes and Davis,2002)。上述第1組鋯石的Th/U比值范圍0.12~0.56(表3),平均0.30;第 2組 0.28~2.44,平均 0.87;第 3、4組0.71~1.32。一般認(rèn)為,巖漿鋯石的Th、U含量較高,Th/U 比值較大(一般>0.4),但通常 Th/U 比值接近 1(Geisler et al.,2001,2003)。變質(zhì)鋯石的Th、U含量低,Th/U比值小(一般<0.1)(Hermann et al.,2001;李長民,2009),Q8501石英脈中,特別是第1組的鋯石Th/U比值較小,符合變質(zhì)鋯石的特點(diǎn)。

表3 Q8501石英脈中鋯石的普通鉛含量(%)及Th/U、Nb/Ta比值Table 3 Common lead concentrations of zircons from the gold-bearing vein Q8501

Nb、Ta含量及Nb/Ta 比值也是區(qū)分巖漿鋯石與變質(zhì)鋯石的很好指標(biāo),變質(zhì)鋯石的 Nb、Ta含量及Nb/Ta比值均低于巖漿鋯石。例如,大別山地區(qū)巖漿鋯石的Nb/Ta比值1.0~4.6,變質(zhì)鋯石的Nb/Ta比值0.3~1.3(李長民,2009)。本文研究的四組鋯石Nb/Ta比值分別為0.08~0.18,0.06~0.31,0.21~0.25和0.19~0.24(表3),均很低,反映了變質(zhì)鋯石特點(diǎn)。

另外,鋯石的普通鉛含量可作為鋯石區(qū)分的重要依據(jù)之一,熱液鋯石往往富集普通鉛(Watson et al.,1997;李秋立等,2004;畢詩健等,2008),如膠東乳山金礦中熱液鋯石206Pb含量為2.0%~15.3% (胡芳芳等,2004)。本次獲得22粒鋯石微區(qū)的206Pb含量較低(表 3),第 1組 10顆鋯石中2顆為 0.0%,其余8顆為1.27%~6.53%,其他3組的206Pb含量均為0.0%,不具有熱液鋯石普通鉛含量較高的特點(diǎn)。

綜上所述,Q8501脈中的鋯石Th/U變化大,δCe高和 HREE富集等特征,說明大部分鋯石為變質(zhì)鋯石,可能為變質(zhì)重結(jié)晶成因(吳元保和鄭永飛 2004;李長民,2009),是石英脈形成時(shí)從脈側(cè)蝕變片麻巖中捕獲的。

4.2 鋯石U-Pb年齡地質(zhì)意義

小秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了三次大規(guī)模的深源物質(zhì)貫入,其中前兩次為區(qū)域變質(zhì)–重熔混合巖化作用(黎世美等,1996)。

第一期為新太古代花崗–綠巖帶形成時(shí)期(阜平期),代表性的年齡數(shù)據(jù)有:太華巖群的鋯石 U-Pb年齡2411 Ma(胡受奚等,1989),角閃斜長片麻巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡 2549 Ma(黎世美等,1996)或2500~2217 Ma(胡受奚等,1989),角閃斜長片麻巖的角閃石40Ar/39Ar坪年齡2372 Ma和等時(shí)線年齡2349 Ma (倪志耀等,2003),以及花崗片麻巖中鋯石的變質(zhì)成因“?！钡腟HRIMP U-Pb年齡2400~2600 Ma(李厚民等,2007a)。最近Yu et al.(2013)的LA-ICP-MS研究獲得太華群花崗質(zhì)片麻巖中鋯石 U-Pb年齡2346±28 Ma和侵入太華群的小河花崗巖鋯石 U-Pb年齡 2328±14 Ma。

第二期變質(zhì)事件大約為五臺(tái)–中岳期(黎世美等,1996),小秦嶺邊界韌性剪切帶在此時(shí)期形成。該時(shí)期主要的年齡數(shù)據(jù)有:遭受混合巖化的角閃斜長片麻巖Rb-Sr等時(shí)線年齡2030~1935 Ma和偉晶巖的鋯石U-Pb年齡1975 Ma(胡受奚等,1989),花崗偉晶巖中巖漿鋯石的U-Pb年齡1955 Ma(李厚民等,2007a),太華群黑云斜長片麻巖中的鋯石207Pb/206Pb年齡加權(quán)平均值1909 Ma(時(shí)毓等,2011)。這些數(shù)據(jù)表明,在2030~1900 Ma左右小秦嶺地區(qū)又經(jīng)歷了一期重要的變質(zhì)熱事件,這一事件與 Columbia 超大陸拼合時(shí)的全球性碰撞造山事件(2100~1800 Ma)有關(guān)。本次對(duì)東桐峪金礦Q8501脈早階段石英中捕獲的變質(zhì)鋯石研究獲得第 2組207Pb/206Pb表觀年齡為 1899~1922 Ma,加權(quán)平均年齡為 1910±11 Ma,與時(shí)毓等(2011)的數(shù)據(jù)一致。李厚民等(2007a)也獲得大湖金礦S35號(hào)含金石英脈中殘留鋯石U-Pb年齡1995 Ma,并認(rèn)為該脈沒有大量熱液鋯石的形成,其年齡代表了小秦嶺地區(qū)第二期變質(zhì)作用的年齡。因此,本文得到的東桐峪金礦Q8501脈中捕獲的第2組變質(zhì)鋯石也反映了古元古代末的一次區(qū)域變質(zhì)事件。

本文得到的Q8501脈第1組207Pb/206Pb表觀年齡1776~1877 Ma,加權(quán)平均年齡1810±17 Ma,其很可能是石英脈捕獲了代表華北克拉通中部造山帶與碰撞后伸展作用有關(guān)的變質(zhì)鋯石。小秦嶺金洞岔、槍馬峪等地侵位于太華群變質(zhì)巖中的4件輝綠巖墻樣品的 SHRIMP鋯石 U-Pb諧和年齡分別 1827、1848、1851和1839 Ma(王團(tuán)華等,2008),侵位于燕山期文峪花崗巖中的斜閃煌巖的鋯石207Pb/206Pb年齡也在1805~1860 Ma(15顆鋯石),作者認(rèn)為這些鋯石為繼承鋯石。畢詩健等(2011)獲得東闖金礦基性脈巖中鋯石 U-Pb年齡的207Pb/206Pb表觀年齡 1811~1839 Ma(6顆鋯石),加權(quán)平均年齡為 1822±16 Ma,從論文的描述看可能也是變質(zhì)繼承鋯石。小秦嶺地區(qū)大量產(chǎn)出的這類基性脈巖多被含金石英脈穿插,所以基性巖脈中 1811~1839 Ma的繼承鋯石也可被石英脈捕獲。

本文獲得的第3組和第4組鋯石的U-Pb年齡分別為2008~2071 Ma(4顆鋯石)和2196~2250 Ma,這些鋯石推測可能為捕獲自太華群地層中更老的繼承鋯石。

雖然在含金石英脈中沒有找到熱液鋯石,無法確定 Q8501脈形成的確切年代,但可以借鑒近年來Re-Os、Ar-Ar年齡等研究成果來說明含金石英脈的形成演化歷史。目前,關(guān)于成礦年齡的40Ar-39Ar年齡數(shù)據(jù)主要有東闖V507的Ⅱ階段蝕變巖絹云母132 Ma(徐啟東等,1998)、文峪巖體東南Q875礦化糜棱巖黑云母 126~128 Ma(王義天等,2002),以及東闖V507號(hào)脈Ⅰ階段石英Ar-Ar坪年齡142.9±2.9 Ma、Ⅱ階段絹云母 Ar-Ar坪年齡 132.2±2.6 Ma、Ⅲ階段石英Ar-Ar坪年齡128.3±6.2 Ma(李強(qiáng)之等,2002)。輝鉬礦 Re-Os年齡相對(duì)大一些,包括大湖金(鉬)礦床 S35號(hào)脈 223.0~232.9 Ma(李厚民等,2007b)和215.4~255.6 Ma(李諾等,2008)、馬家洼 232 Ma(王義天等,2010),但也有較年輕的,如泉家峪金鉬礦129.1~130.8 Ma(李厚民等,2007b)。根據(jù)輝鉬礦常呈薄膜狀、團(tuán)塊狀等產(chǎn)于脈石英裂隙中的特點(diǎn),可認(rèn)為鉬礦化是晚于石英脈主體形成的熱液事件。石英脈作為礦化的載體,至少在 256 Ma前已經(jīng)形成了。陸松年等(轉(zhuǎn)引自盧欣祥等,2004)曾在1997年對(duì)金洞岔 9號(hào)脈石英中鋯石進(jìn)行了 U-Pb年齡研究,其中2顆鋯石的年齡為661±17 Ma和511.1±1.2 Ma。由于石英脈穿切了 U-Pb年齡為498.7±7.5 Ma的輝長輝綠巖脈,所以石英脈中鋯石年齡不能看做成礦年齡,所以早階段白色石英脈形成年齡應(yīng)該在498.7 Ma之后。小秦嶺含金石英脈的形成可能跨越了很長的地質(zhì)年代,金(鉬)礦化主要發(fā)生在中生代,而載體石英脈有些可能在古生代就形成了。

5 結(jié)論

(1) Q8501脈石英中鋯石的巖相學(xué)、CL圖像特征表明,其類型應(yīng)該為變質(zhì)成因。這些鋯石具有很低的 LREE/HREE(0.02~0.14),表現(xiàn)為陡直的重稀土富集模型;顯著的Ce正異常(δCe=5.6~96.3)和Eu負(fù)異常(δEu=0.04~0.77);大部分鋯石的Th/U比值較小,特別是第1組的Th/U為0.14~0.56,平均0.30;Nb/Ta比值很小(0.06~0.31),普通鉛含量也很低。因此,鋯石的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和微量元素特征均表明其成因?qū)僮冑|(zhì)鋯石,是石英脈形成過程從脈側(cè)蝕變片麻巖中捕獲的。

(2) LA-ICP-MS鋯石微區(qū)定年U-Pb年齡分析表明,Q8501脈第1組鋯石207Pb/206Pb表觀年齡1776~ 1877 Ma,U-Pb加權(quán)平均年齡1810±17 Ma,其地質(zhì)意義是石英脈中捕獲了代表華北克拉通中部造山帶與碰撞后伸展作用有關(guān)的變質(zhì)鋯石;第 2組鋯石207Pb/206Pb表觀年齡 1899~1922 Ma,加權(quán)平均年齡為1910±11 Ma,這些鋯石紀(jì)錄了小秦嶺地區(qū)相當(dāng)于五臺(tái)–中岳期的第二期區(qū)域變質(zhì)事件。而含金石英脈的形成可能跨越了很長的地質(zhì)年代,金(鉬)礦化主要發(fā)生在中生代,載體石英脈有些可能在古生代就形成了。

致謝:野外工作得到東桐峪金礦地質(zhì)技術(shù)人員的支持,鋯石U-Pb年齡測試得到西北大學(xué)柳小明、弓化棟的協(xié)助,審稿專家和責(zé)任編輯提出了十分寶貴的意見,在此一并表示衷心感謝！

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