廣西蒼梧縣社垌鎢多金屬礦床中輝鉬礦年齡及其地質(zhì)意義

吳雄兵，彭火坤，趙久軍

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物探隊(duì)，四川 成都 610072)

廣西大瑤山地區(qū)社垌鎢多金屬礦床位于廣西壯族自治區(qū)東部、梧州市西北58 km處。該礦床于2011年由廣西地球物理勘察院發(fā)現(xiàn)，已達(dá)大型規(guī)模，主要由平頭山鎢鉬礦段、社山鎢鉬礦段以及寶山銅礦段等三部分組成。前人研究表明，礦區(qū)鎢鉬礦化與礦區(qū)古生代巖體關(guān)系密切，而銅礦化與礦區(qū)燕山期巖體關(guān)系密切。由于缺乏成礦年齡數(shù)據(jù)，礦區(qū)是否存在多期成礦事件一直未能確定，嚴(yán)重阻礙了對(duì)該區(qū)成礦規(guī)律的研究以及進(jìn)一步找礦勘查的突破。本文選取平頭背礦段、社山礦段及寶山礦段的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素定年，探討社垌礦區(qū)成礦事件及成礦規(guī)律，為進(jìn)一步找礦工作提供參考資料。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

欽州灣—杭州灣結(jié)合帶(簡(jiǎn)稱欽杭帶)，南起廣西欽州灣，經(jīng)湘東和贛中延伸到浙江杭州灣地區(qū)，全長(zhǎng)近2000 km，寬100～150 km，是揚(yáng)子與華夏兩大古陸塊碰撞拼貼形成的巨型板塊結(jié)合帶。社垌鎢多金屬礦床所在的大瑤山地區(qū)，位于欽杭成礦帶的西南、桂中—桂東與粵西的交界處，面積近18 000 km2(圖1a)。區(qū)內(nèi)主要出露有震旦系—志留系、泥盆系，其中震旦系—志留系主要為一套類復(fù)理石砂頁(yè)巖、硅質(zhì)巖建造，厚度大于10 000 m，其中分布有多層雜砂巖、含粒砂巖，鮑馬層序特征明顯；泥盆系為淺海相碎屑巖、石英砂巖等，與下部地層呈不整合接觸[1]。

受加里東期、燕山期等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，區(qū)域內(nèi)褶皺及斷裂發(fā)育。主要以近EW向的大瑤山復(fù)式背斜為格架，后期疊加有NE、近EW向及近SN向斷裂，這些斷層為區(qū)內(nèi)后期成礦提供了空間，控制著區(qū)內(nèi)鎢、錫、金、銀、鋅、鉛等礦床的分布。

區(qū)內(nèi)中—酸性巖漿巖較為發(fā)育，主要形成于加里東期和燕山期。前者多呈巖枝、巖株、巖墻等產(chǎn)出，巖性主要有閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖等；后者多呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出，巖性主要有花崗閃長(zhǎng)(斑)巖、二長(zhǎng)花崗巖、石英斑巖和花崗斑巖等[2-3]。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為寒武系黃洞口組a、b、c、d四段(圖1b)。其中，a～c段分布在礦區(qū)的西側(cè)，主要為一套淺海相復(fù)理石砂泥質(zhì)沉積巖，巖性主要為粉砂巖—細(xì)砂巖，夾有頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖薄層；d段分布在礦區(qū)東部，為紋層理發(fā)育的灰色薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾少量薄層粉砂質(zhì)泥巖，斜層理、包卷層理發(fā)育。

圖1 (a)大瑤山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[4])與(b)社垌鎢多金屬礦床地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[5])

Fig.1 (a) Regional and geological map of the Dayaoshan district and (b) Geological map of Shedong W-polymetallic deposit

受西側(cè)憑祥—大黎深大斷裂的影響，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，以NW、SN向斷裂最為發(fā)育，NW向的斷裂對(duì)礦區(qū)成礦有著重要的意義。其中，F(xiàn)7斷裂對(duì)平頭背鎢鉬礦體有控制作用，而F4對(duì)寶山銅礦體有控制作用。

區(qū)內(nèi)巖漿巖以社山復(fù)式巖體為主，巖體沿NW向展布，與區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方向一致。巖體長(zhǎng)約3 km，寬約1.5 km，巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，其形成年齡為(435.8±1.3)Ma[1]?；◢忛W長(zhǎng)巖內(nèi)出露有兩個(gè)面積約0.15 km2的燕山期花崗斑巖巖體，其形成年齡約為95～94 Ma[5]。社山礦段分布在社山花崗閃長(zhǎng)巖西北部；寶山礦段分布在社山復(fù)式巖體的中部，礦區(qū)除了花崗閃長(zhǎng)巖及花崗斑巖外，還有少量的燕山期石英斑巖巖脈，其形成年齡約為95 Ma[5]。在平頭背礦段，發(fā)現(xiàn)有少量NW向的花崗閃長(zhǎng)斑巖巖脈，其同樣形成于古生代(432.0±1.7)Ma[1]。

礦區(qū)存在兩種類型的礦化：與加里東期巖體相關(guān)的石英脈型鎢鉬礦化，以及與燕山期巖體相關(guān)的銅礦化。前者主要分布在平頭背花崗閃長(zhǎng)斑巖中以及社山花崗閃長(zhǎng)巖中，鎢鉬礦化有三種產(chǎn)出形式：下部呈隱伏的斑巖型礦化，含礦石英脈呈0.2～4 cm的網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，主要分布在花崗閃長(zhǎng)巖中；中—下部局部可見不規(guī)則的隱伏矽卡巖型礦化，分布在與花崗閃長(zhǎng)巖接觸的矽卡巖中；上部為石英脈型礦化，含礦石英脈寬度為1～20 cm，主要沿花崗閃長(zhǎng)巖及其圍巖中的裂隙分布。該類礦化伴隨的主要金屬礦物有白鎢礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，主要蝕變類型有硅化、黃鐵礦化、絹云母化及綠泥石化等[1]。輝鉬礦常呈石英脈的形式與白鎢礦共生產(chǎn)出。后者主要分布在寶山礦段，燕山期的石英斑巖、花崗斑巖巖枝、巖脈在該礦段侵入加里東期的社山花崗閃長(zhǎng)巖中(圖1b)。該礦段以銅礦化為主，受石英斑巖及構(gòu)造作用的控制，呈不規(guī)則脈狀、浸染狀產(chǎn)出。其中，浸染狀礦化主要分布在石英斑巖中，以黃銅礦-黃鐵礦-磁黃鐵礦組合產(chǎn)出，與絹云母化、鉀長(zhǎng)石化、硅化等關(guān)系密切；花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖中主要分布著細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀石英-(磁)黃鐵礦-黃銅礦化，與絹云母化關(guān)系密切，且受斷裂控制明顯[4]。在該礦段，鉀長(zhǎng)石化主要分布在石英斑巖中，絹云母化分布在石英斑巖及其附近的花崗閃長(zhǎng)巖中，表明礦化很可能由石英斑巖導(dǎo)致。局部有輝鉬礦產(chǎn)出，主要呈浸染狀、細(xì)脈浸染狀與黃銅礦等伴生出現(xiàn)。

3 輝鉬礦Re-Os年齡測(cè)試

本研究中，共選取4塊平頭背礦段(SD-3，SD-5，SD-10，SD-16)、2塊社山礦段(SD-22，SD-24)及5塊寶山礦段(BS-17，BS-24，BS-30，BS-34，BS-51)的輝鉬礦樣品進(jìn)行Re-Os同位素測(cè)試。樣品粉碎到200目，經(jīng)過浮選后在雙目鏡下挑選輝鉬礦樣品，其純度>99%。測(cè)試儀器為TJA X型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)，實(shí)驗(yàn)過程中所用的標(biāo)樣為GBW 04436[6]。

11件輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)試結(jié)果見表1及圖2。平頭背和社山6件樣品中w(Re)為8.2×10-6～183.2×10-6，w(187Re)為5.2×10-6～115.2×10-6，w(187Os)為37.7×10-9～846.0×10-9。Re-Os模式年齡為(435.3±6.1)Ma～(438.5±8.7)Ma，加權(quán)平均值為(437±11)Ma，MSWD為0.09。由ISOPLOT軟件計(jì)算出了的等時(shí)線年齡為(439.1±3.5)Ma，MSWD為0.56。5件寶山礦段輝鉬礦中，w(Re)、w(187Re)及w(187Os)分別為3.27×10-6～10.17×10-6、2.01×10-6～6.39×10-6及3.04×10-9～37.11×10-9，模式年齡為(91.6±0.9)Ma～(93.1±1.4)Ma，加權(quán)平均年齡為(92.5±0.5)Ma(MSWD=0.34)，等時(shí)線年齡為(101.7±4.6)Ma(MSED=0.06)。

表1 社垌礦床輝鉬礦Re-Os年齡數(shù)據(jù)

圖2 平頭背、社山礦段(a，b)與寶山礦段(c，d)輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡及加權(quán)平均年齡

4 討論

4.1 成礦時(shí)代的確定

成礦年齡的確定已成為礦床成因研究的重要途徑。特別的對(duì)于構(gòu)造-巖漿作用復(fù)雜的地區(qū)，礦床通常是有多期成礦作用相互疊加而成，成礦年齡的精確測(cè)定能夠直接指示多期成礦，對(duì)于研究礦床成因、揭示成礦規(guī)律具有重要的意義。由于封閉溫度高(500℃±50℃)[7]、體系不易受后期熱事件影響，輝鉬礦Re-Os定年已成為金屬硫化物礦床成礦年齡研究的首選。然而在經(jīng)過長(zhǎng)期應(yīng)用后，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)輝鉬礦定年有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失耦現(xiàn)象，年齡的一致性、可靠性與輝鉬礦顆粒大小密切相關(guān)[8-9]。當(dāng)顆粒較粗大時(shí)，輝鉬礦Re-Os年齡的可靠性、可重復(fù)性較差；當(dāng)輝鉬礦較為細(xì)小時(shí)(<2 mm)[10]，失耦現(xiàn)象不明顯，所得年齡數(shù)據(jù)較為可靠。

雖然平頭背和社山礦段輝鉬礦顆粒較為粗大，但粒徑多小于1 mm，寶山礦段輝鉬礦粒徑通常為0.1～0.5 mm，因此所得輝鉬礦Re-Os定年結(jié)果真實(shí)可靠。6個(gè)古生代輝鉬礦樣品、5個(gè)燕山期的輝鉬礦樣品模式年齡在誤差范圍內(nèi)各自一致，也說明了社垌地區(qū)輝鉬礦Re-Os體系失耦現(xiàn)象不明顯，輝鉬礦Re-Os年齡真實(shí)可靠。

輝鉬礦Re-Os研究結(jié)果表明，社垌鎢多金屬礦區(qū)存在兩期成礦作用，第一期成礦以鎢鉬礦化為主，形成于439～437 Ma(圖2a、2b)；石英-白鎢礦-輝鉬礦脈主要分布在社山花崗閃長(zhǎng)巖、平頭背花崗閃長(zhǎng)斑巖脈體內(nèi)部及其附近圍巖中，表明兩者具有密切的成因關(guān)系。Jiang等[3]測(cè)得花崗閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖的鋯石LA-ICP-MS年齡分別為(439.8±3.2)Ma和(441.1±2.2)Ma；李巍等[11]測(cè)得花崗閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS年齡為(438.7±3.0)Ma，花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石LA-ICP-MS年齡為(438.1±2.6)Ma；陳懋弘等[4]測(cè)得花崗閃長(zhǎng)巖及花崗閃長(zhǎng)斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為(435.8±1.3)Ma和(432.0±1.7)Ma。這些研究表明，平頭背和社垌礦段的鎢鉬礦化不但與古生代花崗閃長(zhǎng)(斑)巖(441～432 Ma)有著密切的空間關(guān)系，且成巖成礦年齡在誤差范圍內(nèi)一致，表明社垌礦區(qū)鎢鉬礦化是由礦區(qū)古生代巖體引起。

第二期成礦以銅礦化為主，形成于102～93 Ma(圖2c、2d)；黃銅礦以石英-硫化物網(wǎng)脈的形式分布在石英斑巖及其與圍巖接觸帶中。與平頭背及社山礦段礦化不同，寶山礦段并沒有出現(xiàn)鎢礦化及石英-白鎢礦-輝鉬礦脈脈體，鉬礦化較弱，輝鉬礦僅在局部出現(xiàn)；該礦段以銅礦化的出現(xiàn)為特征，主要以石英-網(wǎng)脈狀-細(xì)脈浸染狀石英-(磁)黃鐵礦-黃銅礦化脈為主，顯示出其與社山、平頭背礦段的明顯不同。蔣興洲等[5]測(cè)得石英斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(93.9±0.4)Ma；楊鋒等[2]測(cè)得石英斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為95.4～92.5 Ma。此外，由于銅礦化主要分布在石英斑巖及其周圍的花崗閃長(zhǎng)巖中，且鉀化、絹云母化等蝕變均以石英斑巖為中心，顯示出明顯的空間聯(lián)系，表明石英斑巖為該期銅礦化的致礦巖體。

4.2 區(qū)域成礦動(dòng)力學(xué)背景

陳懋弘等[4]認(rèn)為廣西大瑤山地區(qū)的成礦事件主要有三期：加里東期(～430 Ma)斑巖-矽卡巖-石英脈型鎢鉬礦化、燕山早期(165～150 Ma)斑巖銅鉬礦化以及燕山晚期(120～80 Ma)斑巖-破碎帶蝕變巖型多金屬礦化。其中，加里東期成礦以社垌(441～432 Ma)、武界(438～435 Ma)為代表[1]，該期礦化與該區(qū)廣泛出露的早古生代中—酸性巖體具有成因關(guān)系。巖石地球化學(xué)研究表明，受揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞的影響，這些巖體形成于碰撞后伸展環(huán)境下，由殼幔物質(zhì)混合而形成[3]。在大瑤山地區(qū)，深部存在一個(gè)面積超過1500 km2的巖基，其可能為該區(qū)早古生代成礦提供了充足的物質(zhì)來源[3]。燕山早期成礦以圓珠頂(157～155 Ma)[12]、古袍(～148 Ma)[13]礦床為特征，是整個(gè)華南地區(qū)最主要的成礦期之一，該期成礦被認(rèn)為是由太平洋板塊斜向俯沖作用而引起[4]。燕山晚期(120～80 Ma)成礦以大黎鉬礦(103～102 Ma)、寶山銅礦(102～93 Ma)[14]為代表。該期成礦作用廣泛分布于大瑤山地區(qū)，與礦化相關(guān)的巖體既有鈣堿性準(zhǔn)鋁質(zhì)I型花崗巖，又有富鈉的過鋁質(zhì)S型花崗巖，表明該區(qū)在燕山晚期可能處于陸內(nèi)拉張環(huán)境[4]。復(fù)雜的構(gòu)造-巖漿作用，導(dǎo)致大瑤山地區(qū)多期成礦相互疊加，形成多種金屬礦化相互伴生的現(xiàn)象。該過程通常能夠提高礦床儲(chǔ)量及品位，使其更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，多種構(gòu)造-巖漿相互疊加的部位，應(yīng)是今后找礦的重點(diǎn)區(qū)域之一。

5 結(jié)論

在社垌鎢多金屬礦床存在兩期成礦事件：早期為鎢鉬礦化，形成于439～437 Ma，主要分布在平頭背、社山礦段，是由早古生代花崗閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖侵入而形成；晚期為銅礦化，形成于102～93 Ma，主要分布于寶山礦段，是由燕山晚期石英斑巖侵入而形成。從早古生代至燕山晚期，大瑤山地區(qū)經(jīng)歷了揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞后伸展、太平洋俯沖及陸內(nèi)拉張的構(gòu)造環(huán)境，相應(yīng)地形成了多期礦化并相互疊加。

致謝：本研究在野外工作期間，得到了廣西地球物理勘察院的幫助；寫作過程中得到了成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院丁楓副教授、龍訓(xùn)榮副教授的指導(dǎo)；審稿過程中得到審稿專家的指點(diǎn)，在此一并表示感謝。