江西冷水坑火山-侵入雜巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

江西冷水坑火山-侵入雜巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

余明剛1，2， 趙希林2*， 錢邁平2， 段政2， 張雪輝2， 萬浩章3， 肖茂章3， 孫建東2

(1.南京大學(xué)地球科學(xué)系， 江蘇 南京 210093；2.南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所， 江蘇 南京 210016；

3.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二大隊(duì)， 江西 鷹潭 335001)

摘要：江西冷水坑礦田是武夷山地區(qū)重要的銀鉛鋅礦集中區(qū)之一，以斑巖型礦床和火山沉積-熱液改造型礦床為特色，前人對冷水坑礦床的成巖成礦作用、控礦構(gòu)造、成礦模式等開展了大量的研究，但對不同地質(zhì)體與成礦的先后關(guān)系、巖漿活動期次與成礦作用的關(guān)系研究相對薄弱。本文對打鼓頂組火山巖和含礦花崗斑巖進(jìn)行了激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)鋯石U-Pb年代學(xué)研究，結(jié)果表明打鼓頂組底板、頂板晶屑凝灰?guī)r形成時代分別為161.3±1.3 Ma、160.75±0.96 Ma，含礦花崗斑巖形成時代為168.09±0.80 Ma，結(jié)合以往研究資料，將冷水坑礦田火山-侵入巖巖漿活動劃分為3個期次：第Ⅰ期火山-侵入巖漿活動形成于164～170 Ma；第Ⅱ期火山-侵入巖漿活動發(fā)生于157～161 Ma，為火山沉積-熱液改造型礦床和斑巖型礦體的主要成礦時代，巖漿活動和成礦時代基本一致；第Ⅲ期火山-侵入巖漿活動時限為140～146 Ma。也暗示華南冷水坑等地晚侏羅世火山巖形成于華南中生代構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期，為華南晚中生代構(gòu)造背景的研究提供了重要地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：打鼓頂組； 含礦花崗斑巖； 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)； 鋯石U-Pb定年； 構(gòu)造轉(zhuǎn)換； 江西冷水坑

DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.018

收稿日期：2014-04-28； 修回日期： 2014-08-01； 接受日期： 2014-12-12

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(12120113065200，1212011121099，12120113070800)

作者簡介：余明剛，在讀博士研究生，主要從事華南火山巖研究。E-mail： ymg1003@126.com。

通訊作者：趙希林，助理研究員，主要從事巖漿巖研究。E-mail： zxl24@126.com。

中圖分類號:O657.63; P588.121

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

Abstract:The Jiangxi Lengshuikeng ore field, characterized as porphyry deposits and volcanic sedimentary hydrothermal reworking deposits, is one of the major Ag-Pb-Zn ore concentration areas in Wuyi Mountain area. There has been much research carried out on mineralization, the metallogenic model, and ore-controlling structure of the Lengshuikeng deposit. However, it is still unclear about the relationship of different geological bodies with mineralization and magmatism. In this paper, a description of a zircon LA-ICP-MS U-Pb geochronology approach and its implementation on the volcanic rock of Daguding Formation and ore-bearing granite porphyry is given. The crystal tuffs from the top and bottom of Daguding Formation and ore bearing granite porphyry yield U-Pb age of 161.3±1.3 Ma, 160.75±0.96 Ma and 168.09±0.80 Ma, respectively. These results indicate that there were three stages of volcano-magmatic activities in the Lengshuikeng ore field with ages of 164-170 Ma, 157-161 Ma, and 140-146 Ma, respectively. The 157-161 Ma is the main metallogenic epoch of the volcanic sedimentary-hydrothermal reworking type deposit and porphyry type deposit. The discovery of the late Jurassic volcanic rocks in Lengshuikeng provides the important geological evidence for the detailed study of the Mesozoic tectonic regime transition in South China.

文章編號：0254-5357(2015)01-0150-11

冷水坑銀鉛鋅礦田位于江西省貴溪市境內(nèi)，地處環(huán)太平洋金屬成礦帶的外帶，中國東南部陸相火山巖帶的北西部。冷水坑特大型銀鉛鋅礦包含兩種不同成因類型的礦床：一類是斑巖型礦床，主要包括銀路嶺、鮑家、銀珠山3個礦區(qū)；另一類為火山沉積-熱液改造型礦床，主要包括下鮑、銀坑、營林、小源4個礦區(qū)[1-3]。前人對冷水坑斑巖型礦床作了系統(tǒng)的研究，如地質(zhì)特征、巖石地球化學(xué)、同位素特征、流體包裹體、熱液蝕變、礦床年代等[4-12]；同時，近年來隨著層狀礦體的發(fā)現(xiàn)和重視，對冷水坑地區(qū)火山沉積-熱液改造型礦床的研究程度也日益深入，特別是對層狀礦體的地質(zhì)特征、鐵錳碳酸鹽角礫巖成因、成礦模式、形成時代等作了詳細(xì)研究，積累了豐富的地質(zhì)資料[13-19]。最新研究結(jié)果表明，冷水坑礦區(qū)打鼓頂組和鵝湖嶺組年齡為146～160 Ma[3,11,16-19]，冷水坑礦田花崗斑巖年齡為150～163 Ma[8-12,16-18]，冷水坑礦床成礦年齡有兩組，分別為163 Ma[10]和127 Ma[3]，而盆地地表出露打鼓頂組和鵝湖嶺組火山巖年齡為137～144 Ma，與成礦密切相關(guān)的火山-次火山巖的成巖年齡為135～144 Ma[20]。針對同一地質(zhì)體運(yùn)用不同測試方法得出的年齡結(jié)果不盡相同，最大可差30 Ma，可能暗示著礦區(qū)存在多期巖漿活動，但不同地質(zhì)體與成礦先后關(guān)系、巖漿活動的期次與成礦作用關(guān)系尚不清楚。另外，與冷水坑礦床相鄰相山、大橋塢、石溪等盆地的打鼓頂組、鵝湖嶺組層型剖面年齡集中于134～140 Ma之間[21-24]，這與冷坑礦床打鼓頂組和鵝湖嶺組火山巖年齡相差甚大，火山活動的遷移性不能解釋這種同一層位較大的年齡差異性，因而冷水坑礦田火山巖地層歸于打鼓頂組和鵝湖嶺組是否合適，需要進(jìn)一步認(rèn)定。

針對上述問題，本文對斑巖型礦床和火山沉積-熱液改造型礦床進(jìn)行系統(tǒng)的研究，選擇下鮑礦段132勘探線穿脈打鼓頂組火山巖頂、底板巖石及130勘探線鉆孔(ZK13001)含礦花崗斑巖應(yīng)用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)技術(shù)進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)研究，結(jié)合前人資料，對冷水坑礦床多期巖漿活動的期次與成礦作用的關(guān)系、火山巖地層的區(qū)域?qū)Ρ鹊葐栴}開展研究，為礦床的形成機(jī)制及成因研究提供信息。

圖 1　冷水坑礦床地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[1]修改) Fig.1　Geological sketch map of the Lengshuikeng deposit (Modified from Reference [1]) 1—第四系；2—侏羅系打鼓石組；3—侏羅系鵝湖嶺組；4—石炭系黃龍組和梓山組；5—震旦系老虎塘組；6—流紋斑巖；7—鉀長花崗斑巖； 8—石英正長斑巖；9—含礦花崗斑巖；10—隱爆角礫巖；11—地層不整合界線；12—實(shí)測、推測斷層及編號；13—礦體；14—鋯石采樣位置。

1地質(zhì)背景

冷水坑超大型Ag-Pb-Zn礦田位于江西和福建交界的月鳳山地區(qū)，大地構(gòu)造位置處于萍鄉(xiāng)—江山—紹興結(jié)合帶南側(cè)，屬于北武夷山火山巖帶，由天臺山、月鳳山兩個火山盆地組成，其中冷水坑礦田位于月鳳山盆地的北西。區(qū)域上主要受NE向鷹潭—安遠(yuǎn)深斷裂及EW向廣豐—萍鄉(xiāng)深斷裂的復(fù)合控制(見圖1)。該盆地是在NE-NNE向構(gòu)造斷陷盆地的基礎(chǔ)上，由火山噴發(fā)進(jìn)一步沉積而形成的。研究區(qū)基底地層為震旦系老虎塘組(Z2l)，巖性主要為石英云母片巖、黑云斜長片麻巖等變質(zhì)巖；少量石炭系黃龍組(C2h)和梓山組(C1z)地層，巖性主要為石英砂礫巖、云母石英砂巖、粉砂巖夾頁巖等組成。盆地上部地層主要為一套侏羅系陸相火山巖，分為打鼓頂組(J3d)和鵝湖嶺組(J3e)，均為火山-沉積建造，打鼓頂組主要見于礦田深部，巖性組合為砂礫巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r為主，夾菱鐵錳礦層、硅質(zhì)巖等，打鼓頂組噴發(fā)不整合于石炭系或震旦系地層之上。鵝湖嶺組(J3e)廣泛分布于礦田中，巖性組合為晶屑凝灰?guī)r、流紋巖、砂巖夾菱鐵錳礦層，它們是冷水坑火山沉積-熱液改造型銀鉛鋅礦體的主要賦存層位[1-3]。此外，在該火山盆地中，特別是在冷水坑礦區(qū)及外圍侵入巖(或次火山巖)較為發(fā)育，巖性主要為早期的花崗斑巖，晚期的流紋斑巖、鉀長花崗斑巖及石英正長斑巖。

2巖石學(xué)特征

本次工作選擇下鮑礦段132勘探線打鼓頂組頂、底板晶屑凝灰?guī)r(樣品號分別為：11LS-1、11LS-3)及130勘探線鉆孔(樣品號：11ZK13001)含礦花崗斑巖進(jìn)行了系統(tǒng)采樣，主要巖石特征如下。

富晶屑凝灰?guī)r：晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，主要由晶屑(50%～70%)、剛性玻屑(5%～15%)、巖屑(5%～15%)及更細(xì)的火山塵(10%)和鉛鋅礦物(5%)組成。晶屑由石英(30%)、鉀長石(20%)、斜長石(15%)、黑云母(2%)組成。巖屑總體含量少，主要有粒狀石英集合體巖屑、碳酸鹽巖屑及石英巖巖屑3種類型。火山塵：普遍具不同程度絹云母化、黏土化、碳酸鹽化、硅化。巖石鉛鋅礦化明顯，有少量黃鐵礦化。

花崗斑巖：斑狀結(jié)構(gòu)，巖石由斑晶(20%±)和基質(zhì)(80%±)組成，斑晶由石英(12%)、鉀長石(5%)、黑云母(3%)組成?；|(zhì)具顯微花崗結(jié)構(gòu)，主要由長英質(zhì)礦物組成，絹云母化強(qiáng)烈，黃鐵礦浸染狀不均勻少量分布。

3鋯石U-Pb定年分析

3.1鋯石U-Pb定年分析方法

陰極發(fā)光圖像分析：鋯石分選采用重砂方法完成，首先將約10 kg巖石樣品破碎到80～100目，再經(jīng)重砂淘選和電磁選，分選出無磁性重礦物樣品，隨機(jī)挑選出約200顆鋯石顆粒，制成樣品靶。制靶后的鋯石樣品，在U-Pb定年之前先進(jìn)行陰極發(fā)光圖像分析。圖像分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用JEOL JXA-8100電子探針儀完成，工作條件為：加速電壓15 kV，束電流2×10-8A，束斑直徑1 μm。

鋯石U-Pb年齡測定：主要在南京大學(xué)成礦作用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)完成。ICP-MS儀器型號為Agilent 7500a，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP213激光器(λ=213 nm)。工作參數(shù)為：等離子氣體(Ar)流量1.6 L/min，輔助氣體(Ar)流量1 L/min，剝蝕物質(zhì)載氣(He)流量0.9～1.2 L/min，激光脈沖頻率5 Hz，激光束斑直徑30 μm，剝蝕時間90 s，背景測量時間40 s，脈沖能量10～20 J/cm2，用外標(biāo)鋯石GEMOC/GJ-1(609 Ma)[25]，ICP-MS的分析數(shù)據(jù)通過即時分析軟件GLITTER[26]計(jì)算獲得同位素比值、年齡和誤差，普通鉛按照Andersen[27]的方法進(jìn)行校正，校正后的數(shù)值應(yīng)用Isoplot/Ex Version 3.23[28]完成鋯石U-Pb年齡諧和圖及206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值。詳細(xì)的分析方法和流程見Jackson等[25]和Xu等[29]。

3.2U-Pb定年分析結(jié)果

樣品典型鋯石陰極發(fā)光圖像特征見圖2，鋯石U-Pb 定年結(jié)果列于表1。

底板晶屑凝灰?guī)r(11LS-1)：鋯石顆粒均自形，淺黃褐色，短柱狀、長柱狀，長度約70～200 μm。本次研究共對22顆鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS測試，測試結(jié)果顯示所有測點(diǎn)的Th/U比值介于0.85～1.75，且具有清晰的振蕩環(huán)帶，顯示巖漿鋯石的特征[30]。在207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖上，所有點(diǎn)都集中落在諧和曲線上，其中21個點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為161.3±1.3 Ma，MSWD=0.24(圖3)，代表了晶屑凝灰?guī)r的形成年齡；測點(diǎn)11LS1-03的年齡相對較大，年齡為208±4 Ma，可能為捕獲鋯石。

頂板晶屑凝灰?guī)r(11LS-3)：鋯石顆粒均自形，淺黃褐色，短柱狀、長柱狀，長度約100～200 μm。本次研究共對30顆鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS測試，測試結(jié)果顯示所有測點(diǎn)的Th/U比值介于0.85～3.85，且具有清晰的振蕩環(huán)帶，顯示巖漿鋯石的特征。其中28個點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為160.75±0.96 Ma，MSWD=0.54(圖3)，代表了晶屑凝灰?guī)r的形成年齡；測點(diǎn)11LS-3-05、11LS-3-10測點(diǎn)年齡相對較大，年齡分別為182±2 Ma和242±3 Ma，可能為捕獲鋯石。

圖 2　典型鋯陰極發(fā)光圖像分析 Fig.2　Typical cathodoluminescene images of zircons

含礦花崗斑巖(11ZK13001)：鋯石顆粒均自形，淺褐色，短柱狀、長柱狀，長度約60～150 μm。本次研究共對18顆鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS測試，測試結(jié)果顯示所有測點(diǎn)的Th/U比值介于0.43～2.09，振蕩環(huán)帶發(fā)育，顯示巖漿鋯石的特征。在207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖上，所有點(diǎn)都集中落在諧和曲線上，18個點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為168.09±0.80 Ma，MSWD=0.29(圖3)，代表了花崗斑巖的結(jié)晶年齡，表明冷水坑礦田存在中侏羅世的巖漿活動。

以上LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)結(jié)果表明，冷水坑打鼓頂組火山巖形成時限為晚侏羅世，火山巖和侵入巖年齡基本一致，表明160～168 Ma是火山沉積-熱液改造型礦床和斑巖型礦體的主要成礦時代。結(jié)合其他學(xué)者研究成果，準(zhǔn)確地厘定了冷水坑火山-侵入雜巖的形成時代，這為我們系統(tǒng)探討冷水坑礦床形成機(jī)制及成因提供了依據(jù)，同時冷水坑晚侏羅世火山巖的發(fā)現(xiàn)也為我們探討華南中生代構(gòu)造背景提供了信息，在此將逐一論述。

4冷水坑礦田巖漿巖活動期次與成礦作用關(guān)系

4.1冷水坑礦田巖漿活動

冷水坑礦田內(nèi)成礦作用與晚中生代巖漿活動密切相關(guān)，已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了冷水坑Ag-Pb-Zn礦密切相關(guān)的火山巖、含礦花崗斑巖以及次火山巖的年齡(表2)。這些高精度的同位素定年工作反映了該區(qū)中生代應(yīng)該經(jīng)歷了多期次、多巖性的復(fù)雜成巖-成礦過程。

邱駿挺等[16]測得天華山盆地冷水坑礦田鉆孔中打鼓頂組火山巖年齡集中于157～162 Ma，鵝湖嶺組含角礫熔結(jié)凝灰年齡為146.6 Ma。孟祥金等[11]獲得含礦打鼓頂組和鵝湖嶺組火山巖鋯石SHRIMP年齡約為158 Ma。而蘇慧敏等[20]獲得天華山盆地地表出露打鼓頂組和鵝湖嶺組火山巖年齡分別為142～144 Ma和137～140 Ma?？紤]到不同研究者所測樣品的空間關(guān)系，我們認(rèn)為打鼓頂組及鵝湖嶺組火山巖可能具有多期噴發(fā)的特征。冷水坑礦區(qū)內(nèi)打鼓頂組主體年齡應(yīng)該在161 Ma左右，這與Jiang等[31]以及楊水源等[23]報(bào)道的江西相山地區(qū)打鼓頂組年齡(158 Ma)基本一致，表明該區(qū)存在晚侏羅世火山巖。然而在冷水坑鄰區(qū)已報(bào)道梨子坑、仙霞嶺、黃崗山等火山盆地內(nèi)打鼓頂組、鵝湖嶺組層型剖面火山巖的成巖年齡均為132～144 Ma[32-33]。因此認(rèn)為冷水坑含礦打鼓頂組和鵝湖嶺組與礦區(qū)地表出露的火山巖(137～144 Ma)為不同期次的火山巖漿活動的產(chǎn)物，而地表出露的火山巖與鄰區(qū)打鼓頂組、鵝湖嶺組層型剖面火山巖為同一火山活動旋回的產(chǎn)物，冷水坑含礦火山巖歸入打鼓頂組和鵝湖嶺組是否合適還需要進(jìn)一步研究。

表 1江西冷水坑巖漿巖LA-CP-MS鋯石 U-Pb定年結(jié)果

Table 1LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic data of magmatic rocks in Lengshuikeng

分析點(diǎn)號含量(μg/g)PbThUThU同位素比值207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ208Pb/232Th1σ年齡(Ma)207Pb/206Pb207Pb/235U206Pb/238U208Pb/232Th11LS-1-0112.93262801.160.048550.001550.167240.005490.025280.000430.007650.00014128±71157±5161±3154±311LS-1-027.751641770.930.049410.001820.171620.006710.025200.000440.007590.00014169±85161±6160±3153±311LS1-0314.02202690.820.064750.002290.291350.010560.032830.000620.010770.00026766±69260±8208±4216±511LS-1-0413.72903410.850.048880.001350.170160.004880.025400.000410.007870.00013143±65160±4162±3159±311LS-1-0510.432682201.220.059340.001700.206300.006230.025370.000480.008150.00013589±61190±5161±3164±311LS-1-065.0913190.71.440.051850.004820.179160.016830.024900.000720.008140.00051280±215167±14159±5164±1011LS-1-076.141321400.950.050610.003660.171030.011010.025680.000680.008500.00030233±164160±10163±4171±611LS-1-085.21137.979.41.740.051870.003580.179560.011480.025720.000520.008570.00054280±155168±10164±3173±1111LS-1-094.0293.468.21.370.057730.004640.198430.015100.025660.000610.008320.00024520±178184±13163±4167±511LS-1-106.191501131.330.051030.002680.174400.008990.025040.000390.008060.00044243±125163±8159±2162±911LS-1-119.622092230.940.051460.001810.176380.006540.024920.000350.007990.00019261±75165±6159±2161±411LS-1-127.862141231.750.074970.005040.255510.017170.025110.000670.008230.000201133±135231±14160±4166±411LS-1-1310.621882070.910.090710.004520.311720.018090.025220.000470.011410.000421440±95276±14161±3229±811LS-1-144.9811085.51.280.050090.004510.174110.015240.025310.000870.008240.00029198±196163±13161±5166±611LS-1-154.3010980.51.350.053440.002560.188570.009380.025440.000400.008050.00018346±109175±8162±3162±411LS-1-166.531501201.250.051220.002950.178630.010170.025480.000510.008410.00019250±133167±9162±3169±411LS-1-175.1414592.41.570.050350.002910.171530.009200.025460.000550.007800.00022209±131161±8162±3157±411LS-1-184.2211271.31.570.063940.003860.222990.013750.025340.000470.008050.00024739±129204±11161±3162±511LS-1-197.751621730.930.053870.003380.190790.012830.025600.000470.008290.00018365±143177±11163±3167±411LS-1-205.5211598.71.160.050480.003090.175250.010260.025450.000460.010240.00141217±138164±9162±3206±2811LS-1-215.82153105.11.460.050410.002450.175490.008820.025660.000490.008270.00029213±113164±8163±3166±611LS-1-226.121491231.210.055150.002550.190290.008670.025280.000380.007940.00017417±97177±7161±160±311LS-3-015.881231410.880.04960.00170.17570.00620.026090.000670.00790.0002172±77164±5166±4159±511LS-3-027.062311181.960.04970.00210.17290.00700.025540.000360.00750.0001183±100162±6163±2152±311LS-3-0317.03684170.880.05130.00140.17990.00510.025530.000300.00800.0003257±65168±4163±2162±611LS-3-0427.39703682.640.04930.00160.17100.00560.025180.000350.00810.0001165±74160±5160±2162±211LS-3-053.7486.858.91.470.06050.00430.23450.01480.028630.000450.00950.0002620±156214±12182±3190±511LS-3-063.5569.581.80.850.05170.00270.17500.00870.025200.000590.00830.0004272±119164±8160±4167±911LS-3-079.93191751.830.04990.00310.17140.00970.025320.000410.00760.0001191±143161±8161±3153±311LS-3-0817.76992123.300.05340.00260.17890.00850.024410.000350.00750.0001346±109167±7155±2151±211LS-3-095.3415195.71.580.05190.00320.17450.00820.025370.000360.00810.0002280±106163±7161±2163±311LS-3-114.9512593.71.340.08420.00460.47040.03340.038260.000550.01410.00061298±106391±23242±3284±1311LS-3-1234.79517911.200.05390.00280.17980.00880.025030.000360.00840.0002365±117168±8159±2169±411LS-3-139.63071711.800.09200.00490.30620.01220.025880.000510.00740.00011533±101271±9165±3148±211LS-3-144.9114686.81.680.04920.00170.16800.00570.025040.000270.00750.0001167±80158±5159±2151±211LS-3-1514.53973331.190.05010.00210.17110.00730.025020.000340.00790.0001198±100160±6159±2159±311LS-3-163.4985.672.61.180.05020.00210.17250.00650.025320.000370.00790.0001206±98162±6161±2158±311LS-3-178.132661411.890.05690.00340.19610.01140.025390.000520.00790.0002487±130182±10162±3160±411LS-3-183.2072.270.01.030.05700.00280.19570.00930.025320.000400.00760.0001500±103181±8161±3152±211LS-3-193.7687.071.41.220.04970.00240.17290.00820.025330.000350.00790.0002189±118162±7161±2159±311LS-3-206.841951161.690.05300.00300.18130.00980.025180.000390.00870.0003328±130169±8160±2175±711LS-3-218.532141771.200.05190.00220.18190.00800.025510.000360.00840.0001283±100170±7162±2169±311LS-3-224.6514184.31.670.05110.00260.17330.00850.025210.000460.00760.0002243±123162±7160±3154±411LS-3-238.032161791.200.05390.00270.18540.00960.025230.000620.00740.0001369±110173±8161±4148±311LS-3-246.612131062.020.05150.00220.18160.00820.025450.000410.00790.0002261±94169±7162±3160±311LS-3-258.082441451.690.04790.00220.16280.00720.025020.000380.00780.0002100±98153±6159±2157±311LS-3-264.1310880.71.340.04940.00430.17260.01670.025450.000930.00780.0002165±202162±14162±6158±511LS-3-273.7893.475.51.240.05700.00380.19350.01250.025300.000760.00780.0002500±146180±11161±5157±411LS-3-2813.02923190.910.05100.00140.17750.00490.025410.000360.00800.0001243±56166±4162±2162±311LS-3-2951.220525323.850.05260.00180.18080.00700.024950.000430.00800.0001309±78169±6159±3161±211LS-3-305.011391001.380.05060.00310.17260.00890.025350.000640.00750.0002233±145162±8161±4151±511ZK13001-0152.388110890.810.07540.00230.28740.00860.02780.00030.00990.00071080±61257±7177±2199±14

(續(xù)表 1)

表 2冷水坑及鄰區(qū)火山巖含礦花崗斑巖同位素年齡

Table 2Isotopic data of volcanic rocks in Lengshuikeng and its adjacent area

參考文獻(xiàn)地層采樣地點(diǎn)巖石名稱測試方法年齡值(Ma)鵝湖嶺組三段天華山盆地流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb140±1蘇慧敏等,2013[20]鵝湖嶺組一段天華山盆地沉凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb137±1蘇慧敏等,2013[20]鵝湖嶺組上部天華山盆地晶屑凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb157.8±1.6孟祥金等,2012[11]鵝湖嶺組上部天華山盆地晶屑凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb157.2±1.5孟祥金等,2012[11]鵝湖嶺組天華山盆地含角礫熔結(jié)凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb146.6～159邱駿挺等,2013[16]打鼓頂組天華山盆地底板晶屑凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb161.3±1.3本文打鼓頂組天華山盆地頂板晶屑凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb160.58±0.98本文打鼓頂組天華山盆地晶屑凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb158.2±1.8孟祥金等,2012[11]打鼓頂組天華山盆地含角礫熔結(jié)凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb160.8±1.9邱駿挺等,2013[16]打鼓頂組天華山盆地含角礫熔結(jié)凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb155.1±1.2駱學(xué)全等,2013[18]打鼓頂組天華山盆地含角礫熔結(jié)凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb161.8±1.4徐貽贛等,2013[3]打鼓頂組上段天華山盆地上段安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb142±1蘇慧敏等,2013[20]打鼓頂組下段天華山盆地晶屑凝灰?guī)rLA-ICP-MS鋯石U-Pb144±1蘇慧敏等,2013[20]礦床時代天華山盆地蝕變礦物絹云母40Ar/39Ar法162.8±1.6孟祥金等,2009[10]天華山盆地閃鋅礦全巖Rb-Sr等時線126.9±7.1徐貽贛等,2013[3]侵入巖天華山盆地含礦花崗斑巖SHRIMP鋯石U-Pb157.6±1.3孟祥金等,2012[11]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb150.3±1.6駱學(xué)全等,2013[18]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb168.09±0.98本文天華山盆地含礦花崗斑巖SHRIMP鋯石U-Pb162±2左力艷等,2010[8]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb154.3～163.6邱駿挺等,2013[16]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb155王長明等,2011[12]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb158±1蘇慧敏等,2013[20]天華山盆地含礦花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb157±1蘇慧敏等,2013[20]天華山盆地石英正長斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb144±1蘇慧敏等,2013[20]天華山盆地堿長花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb140±1蘇慧敏等,2013[20]天華山盆地流紋斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb140±1蘇慧敏等,2013[20]天華山盆地花崗斑巖全巖Rb-Sr法159孟祥金等,2007[9]天華山盆地流紋斑巖全巖Rb-Sr法129.5孟祥金等,2007[9]天華山盆地堿長花崗斑巖全巖Rb-Sr法128.4孟祥金等,2007[9]天華山盆地石英正長斑巖K-Ar法121孟祥金等,2007[9]打鼓頂組天華山盆地花崗斑巖全巖Rb-Sr等時線131±5.1徐文炘等,2001[4]打鼓頂組天華山盆地火山巖全巖Rb-Sr等時線101.3±4.1徐文炘等,2001[4]打鼓頂組黃崗山盆地鉀質(zhì)粗面斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb138±1羅平等,2009[32]鵝湖嶺組三段仙霞嶺盆地流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb138.0±2.4張家菁等,2009[33] 7

圖 3冷水坑巖漿巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

Fig.3Zircon U-Pb concordia diagrams of magmatic rocks in Lengshuikeng

4.2冷水坑礦田成礦作用期次劃分

本文在對冷水坑礦田以往定年數(shù)據(jù)的仔細(xì)區(qū)分及甄別基礎(chǔ)上，結(jié)合本次研究成果，對冷水坑巖漿活動的期次與成礦關(guān)系作簡要總結(jié)，初步劃分了礦區(qū)內(nèi)巖漿活動的期次與成礦作用的關(guān)系。

(1)第一期：以侵入巖漿活動為主，其時間約為164～170 Ma。本次研究獲得冷水坑礦田內(nèi)花崗斑巖的年齡為168 Ma，而邱駿挺等[16]測得冷水坑礦田花崗斑巖年齡為163.6 Ma，另外在冷水坑礦田相鄰月子坑盆地也發(fā)現(xiàn)174 Ma火山巖年齡(余明剛等，未發(fā)表數(shù)據(jù))，這表明在冷水坑礦田存在170 Ma左右的巖漿事件，但還需要進(jìn)一步證實(shí)。

(2)第二期：火山-侵入巖漿活動發(fā)生于147～162 Ma，是礦區(qū)內(nèi)巖漿活動的峰期。礦區(qū)內(nèi)打鼓頂組火山巖形成年齡為161 Ma左右[3,11,16-19]，本文也測得打鼓頂組火山巖的形成時代為161 Ma，而鵝湖嶺組火山巖最初活動時間為159 Ma，而主體形成于147 Ma，其火山巖的時代也代表了火山沉積-熱液改造型礦體成礦主要時代；而含礦花崗斑巖的年齡為150～163 Ma[8-12,16-18]，含礦花崗斑巖中絹云母40Ar/39Ar年齡代表的成礦年齡為163 Ma，與含礦斑巖活動時間是一致。在該期內(nèi)，火山巖和花崗斑巖的形成時代與成礦時代基本一致。

(3)第三期：火山-侵入巖漿活動發(fā)生于137～144 Ma，火山巖和侵入巖都有，但相比第二期巖漿巖分布范圍明顯減少，發(fā)育大量次火山巖，代表了該區(qū)內(nèi)火山活動的結(jié)束。蘇慧敏等[20]測得天華山盆地地表出露鵝湖嶺組火山巖年齡為137～140 Ma，次火山巖相的石英正長斑巖、堿長花崗斑巖和流紋斑巖年齡分別為144、140、140 Ma。本期年齡與天華山盆地相鄰盆地與成礦密切相關(guān)的火山-次火山巖的成巖年齡135～144 Ma一致[32-33]，但冷水坑礦田內(nèi)該期巖漿活動目前還沒有發(fā)現(xiàn)成礦。另外，徐貽贛等[3]獲得閃鋅礦Rb-Sr同位素測成礦年齡為126.9 Ma，可能存在更晚一期的熱液活動。

此外，冷水坑礦田存有多期全巖Rb-Sr、K-Ar年齡。例如，孟祥金等[9]測得本區(qū)4種侵入巖全巖Rb-Sr法年齡為：花崗斑巖(159 Ma)，流紋斑巖(130 Ma)，堿長花崗斑巖(128 Ma)，石英正長斑巖(121 Ma)。徐文炘等[4]獲得冷水坑礦田火山巖和花崗斑巖Rb-Sr、K-Ar年齡值(83～138 Ma)，這可能代表多期流體熱事件年齡，而不是巖漿結(jié)晶年齡。由于不同同位素體系的封閉溫度存在明顯差異，對同一地質(zhì)體采用不同的測年方法，所得到的結(jié)果往往存在一定的差異，已有的大量研究均顯示全巖Rb-Sr、K-Ar、Ar-Ar法所獲得的年齡明顯比鋯石U-Pb年齡年輕[34-35]，Rb-Sr、K-Ar體系的封閉體系極容易受后期熱事件擾動的影響，其年齡可能代表不了巖石的結(jié)晶年齡，更可能代表后期熱事件或流體作用的年齡[4,9]。同樣在本區(qū)內(nèi)，對同一巖體,蘇慧敏等[20]測得的鋯石U-Pb年齡明顯老于孟祥金等[10]全巖Rb-Sr 等時線年齡也說明了這一問題。綜上所述，冷水坑礦田應(yīng)該存在多期流體活動，流體活動時間在121～159 Ma之間，但冷水坑是否還存在更晚一期的流體成礦事件還需要進(jìn)一步厘定。

5華南晚侏羅世火山巖厘定及其地質(zhì)意義

5.1區(qū)域晚侏羅世火山巖

華南大面積出露晚中生代火山-沉積地層，劃分為上、下火山巖系，其中下火山巖系出露最廣，與上火山巖系之間普遍存在區(qū)域性不整合。下火山巖系呈面狀分布，包括浙西建德群、浙東磨石山群、福建南園組和小溪組、江西武夷群、雞籠嶂組；上火山巖系出露面積有限，主要局限于火山-構(gòu)造盆地中，其火山機(jī)構(gòu)往往保存較好，主要有浙西衢江群、浙東永康群和天臺群、福建石帽山群[36-41]。對于上火山巖系的形成時代，大量的研究均得到了較一致的結(jié)果，其形成年齡大致在85～110 Ma，屬白堊紀(jì)噴發(fā)產(chǎn)物[36-41]。而不同于上火山巖系，下火山巖系的時代歷來有爭議，爭議的焦點(diǎn)在于它們屬晚侏羅世還是早白堊世。本文采用國際地層委員會2004年提出的晚侏羅世時代時限(145.5～161.2 Ma)討論此問題。

近年來隨著高精度鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)的積累，華南很多原屬于晚侏羅世的火山巖被劃歸到了早白堊世。例如，浙東地區(qū)下火山巖系火山活動時限為120～140 Ma[41]；浙西地區(qū)壽昌盆地建德群形成時限為115～134 Ma[42]；相山盆地、大橋塢盆地、石溪盆地鵝湖嶺組火山巖年齡為132～138 Ma[21-24]；峽江—廣豐、三南—尋烏火山巖帶的版石、蔡坊、三百山、長沙、石溪盆地雞籠嶂組形成時代為130～142 Ma[43]；浙閩交界高塢組年齡為133.2～136 Ma，西山頭組年齡為128～132 Ma，福建南園組形成于140～143 Ma，小溪組形成于126 Ma[44]；福建仙游園莊剖面南園組第一段年齡143 Ma、泉州德化赤水剖面南園組底部粗面巖年齡為142.1 Ma[45]。綜上所述，以往認(rèn)為的下火山巖系的火山巖形成時代多為早白堊世。

但近年來隨著地質(zhì)工作的深入，又新發(fā)現(xiàn)了一些晚侏羅世的火山巖信息。例如，邢光福等[39]、Li等[46]報(bào)道了福安市社口剖面下部的安山巖年齡為162 Ma，上部流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r年齡為150 Ma，這是迄今為止閩浙沿海發(fā)現(xiàn)的最可靠的上侏羅統(tǒng)火山地層，時代明顯早于福建其他南園組剖面火山巖，與大范圍展布的南園組火山巖屬不同火山活動旋回的產(chǎn)物。李祥輝等[42]發(fā)現(xiàn)了浙西地區(qū)壽昌盆地存在時代為151 Ma凝灰熔巖，浙東南巍山鎮(zhèn)獲得大爽組火山巖時代為155 Ma(陳榮，未發(fā)表)，Jiang等[31]報(bào)道的相山地區(qū)打鼓頂組火山巖時代為158 Ma，本文報(bào)道的冷水坑礦田打鼓頂組含礦火山巖主體年齡為160 Ma。上述這些研究成果均表明，華南地區(qū)確實(shí)存在晚侏羅世的火山活動，以往發(fā)現(xiàn)較少的原因可能是由于晚期火山巖覆蓋，地表出露較少所致。

5.2地質(zhì)意義

華南早侏羅世巖石的成因已經(jīng)有多種構(gòu)造模式被提出，分歧在于是印支造山運(yùn)動后的后造山伸展[47]或是古太平洋板塊俯沖誘發(fā)的板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境[48]，還是先存的俯沖板片折斷并拆沉產(chǎn)生的軟流圈上涌和巖石圈伸展[49-50]，但不論哪種觀點(diǎn)，均認(rèn)可其形成于伸展的構(gòu)造背景。已有研究表明，華南中侏羅世晚期-晚侏羅世處于擠壓隆升狀態(tài)，伴有變質(zhì)變形和推覆構(gòu)造等[51-52]，華南下火山巖系與下伏中侏羅統(tǒng)或更早的地層之間呈明顯角度不整合接觸。因此，中-晚侏羅世-早白堊世為華南構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期，邢光福等[39]、Li等[46]認(rèn)為閩東福安市社口和仙游縣圓莊火山巖形成于不同的火山活動旋回和構(gòu)造背景，兩者時代之差(142.3～149.8 Ma)即為華南晚中生代構(gòu)造體制最終結(jié)束的時限，從此華南進(jìn)入太平有構(gòu)造域體制。因此，華南冷水坑等地晚侏羅世火山巖的發(fā)現(xiàn)，為華南晚中生代構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)換的精細(xì)研究提供了重要地質(zhì)依據(jù)，冷水坑礦區(qū)內(nèi)晚侏羅-早白堊世多階段的巖漿活動，可能與區(qū)域的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變有密切聯(lián)系，對其巖石成因及構(gòu)造意義值得進(jìn)一步研究。

6結(jié)語

(1)本次研究對冷水坑銀鉛鋅礦床下鮑礦段打鼓頂組頂、底板晶屑凝灰?guī)r及含礦花崗斑巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，測年結(jié)果表明打鼓頂組底板、頂板晶屑凝灰?guī)r形成時代分別為161.3±1.3 Ma、160.75±0.96 Ma，含礦花崗斑巖形成時代為168.09±0.80 Ma，含礦花崗巖斑巖168.09±0.80 Ma的年齡表明冷水坑礦田存在中侏羅世巖漿活動。

(2)冷水坑礦田存在3期火山-侵入巖漿活動：第Ⅰ期火山-侵入巖漿活動形成于164～170 Ma；第Ⅱ期火山-侵入巖漿活動發(fā)生于157～161 Ma，為火山沉積-熱液改造型礦床和斑巖型礦體的主要成礦時代，巖漿活動和成礦時代基本一致；第Ⅲ期火山-侵入巖漿活動時限為140～146 Ma。另外，冷水坑存在更晚一期(126.9 Ma)成礦年齡，表明可能存在更晚一期的熱液活動，但沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)的巖漿活動。

(3)中-晚侏羅世-早白堊世為華南構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期，而華南冷水坑等地晚侏羅世火山巖的準(zhǔn)確厘定為華南晚中生代構(gòu)造體制大轉(zhuǎn)換的精細(xì)研究提供了重要地質(zhì)依據(jù)。

此研究工作仍然存在以下問題需要進(jìn)一步研究：①在相鄰月子坑盆地也發(fā)現(xiàn)174 Ma火山巖年齡，但冷水坑礦田是否存在早-中侏羅世火山巖及其與成礦作用的關(guān)系有待證實(shí)；②第Ⅲ期火山-侵入巖漿活動與成礦作用關(guān)系不清，需要進(jìn)一步研究。

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The Discovery of Late Jurassic Volcanic Rocks in Lengshuikeng, Jiangxi and Their Geological Significance

YUMing-gang1,2,ZHAOXi-lin2*,QIANMai-ping2,DUANZheng3，ZHANGXue-hui2，

WANHao-zhang3，XIAOMao-zhang3，SUNJian-dong2

(1.School of Earth Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China;

2.Nanjing Institute of Geology and Mineral Resources, Nanjing 210016, China;

3.No.912 Team, Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Yingtan 335001, China)

Key words: Daguding Formation; ore-bearing granite porphyry； Laser Ablation Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS)； zircon U-Pb dating; tectonic transition； Lengshuikeng in Jiangxi