浙江省桐村钼矿床Re-Os同位素年龄及地质意义

张世铭，肖渊甫，王 强，张雪辉，杨 玲，王瑜亮，张春茂

(1.成都理工大学，四川成都 610059;2.南京地质矿产研究所，江苏南京 210016;3.江西省地质矿产勘查开发局，江西南昌 33000)

开化桐村斑岩型钼矿床位于浙江省西部邻近浙皖赣三省交界处，区域上位于萍乡－绍兴结合带北段，处于扬子、华夏两个古陆块的碰撞拼贴地带(杨明桂等，1997)，Ⅲ级大地构造位置属于怀玉山－天目山被动边缘盆地(浙江省地质矿产局，1989)。矿床由浙江省区测队于1966年发现，先后进行了地质填图、物化探工作和普查工作(侯翠霞，2010;陈帅奇，2011)。由于矿床成因类型具有代表性，众多研究者对矿床进行了矿床产出特征、含矿岩体地球化学特征、岩石年代学、成矿地质背景等方面的研究(陈帅奇等，2011;龚日祥等，2008;邱骏挺等，2011;朱安庆等，2009)。但是矿床的成矿年龄至今还未有精确地确定，制约了矿床成因等方面的研究。本文针对这一研究空白，对桐村钼矿床三件矿石中辉钼矿样品进行了Re-Os成矿模式年龄的测定，为确定矿床成因提供了可靠的年代学方面的依据。

1 成矿地质背景

矿区内褶皱、断裂极为发育，以区域复背斜为基本构造格架，形成一系列北东向背向斜构造，与其相应北东向断裂极为发育，表现为走向约50°～60°的褶皱和逆断层、挤压带及片理化带(俞国华，1996)。其次为北西向断裂，两个方向断裂的交结点控岩、控矿，北北东向构造零星发育。北西向构造和北北东向构造形成较晚，错切北东向构造。

开化地区整体地层展布受区域构造影响呈北东向展布(图1)，多数地层被断层错断呈断块，变质基底主要为中元古代双溪坞群和新元古代河上镇群(南京大学地质系，1981)。双溪坞群为一套基性、中基性火山岩，为细碧角斑岩建造。河上镇群的骆家门组、虹赤村组为硬砂岩、复理石建造，上墅组为安山岩－流纹岩建造基底。震旦系、奥陶系为该区内主要出露地层，分布于中部及北西部，主要以碳酸盐岩、碎屑岩为主。志留纪、泥盆纪地层仅在南东部有少量分布，其它时代地层零星分布。

奥陶系在桐村地区出露地层中约占80%以上，以深水沉积为主，黑色笔石页岩为代表。黄泥岗组为海相含灰岩结核钙质泥岩，砚瓦山组为灰绿色瘤状灰岩夹薄层灰岩。胡乐组为海相硅质岩建造:黑色硅质岩、硅质页岩及粘土页岩;宁国组为海相含炭－硅质页岩建造(灰黑色含炭页岩、硅质页岩);印渚埠组为浅海相沉积，岩性含灰岩透镜体和灰岩瘤的纹层状泥灰岩、泥晶灰岩，上部夹有钙质泥岩(浙江省地质矿产局，1989;南京大学地质系，1981)。

区内燕山期岩浆活动较强烈，以中酸性岩浆的浅成侵入活动为主。燕山早期的花岗岩主要在北西向的碰撞挤压环境下形成，浙江燕山晚期构造应力以伸展为主，燕山期同熔型花岗岩主要成矿元素平均含量相对于维氏值Mo为7.2倍、Sn为2.9倍、Pb为3.2倍(浙江省地质矿产局，1989)。

2 矿区地质

2.1 成矿地质条件

(1)地层:主要赋矿地层为奥陶纪的印渚埠组(O1y)和长坞组(O3c)，为岩体侵入的直接围岩，围岩的岩性主要为含灰岩瘤和钙质结核的泥岩、粉砂岩。斑岩型铜矿化主要与泥岩中的蚀变有关，矽卡岩型矿化主要与印渚埠组中的灰岩瘤和钙质泥岩的矽卡岩化有关(图2)。

图2 桐村斑岩型钼矿床矿区地质图①Fig.2 Geological sketch map of the Tongcun deposit①

(2)构造:桐村矿区区域构造位于萧(山)－球(川)深大断裂与下庄－石柱大断裂之间，属南华山－东坑头－来龙山复背斜南西端南东翼的次级向斜构造。南华山背斜轴向北东东，仅出露向斜的北西翼，表现为单斜的形式。

断层主要方向为NE向、NNE、NW、EW向。矿段主要位于北北东向F301的东盘，北西向F201的北东盘。区域北东向燕山早期的压性断裂和配套的燕山晚期北西向张性断裂的结点是区内的主要岩体侵入和储岩空间，黄柏坑、将军坞、桐村岩体的侵位与此有关。

矿区内的断层主要为成矿同期与控岩断裂伴生的次级断裂或成矿后产生的断裂，对成岩、成矿的贡献不大。

(3)岩浆岩:区内自北西－南东出露的岩体主要有桐村岩体、将军坞岩体和黄柏坑岩体，三者总体呈串珠状展布，与区域其它期次侵入岩构成北东向侵入岩带。另有少量酸性和基性岩脉。

将军坞岩体分布于将军坞沟的中西部两侧，面积约0.16km2，岩性为蚀变二长花岗斑岩，风化呈灰白、灰黄色，斑状结构，块状构造。斑晶约占45%，其中石英约为15%，粒径1～4mm，它形晶;其余为绢云母化强烈的长石(30%)，长石溶蚀蚀变强烈，已不具规则外形。基质为细粒的石英、长石，约占55%，长石均已蚀变，以高岭石化、绿泥石化、绢云母化、叶腊石化为主。宋家庄矿段内，主要岩体为将军坞岩体，及桐村岩体的西侧边缘，另有少量脉岩分布。

黄柏坑岩体出露面积0.2km2，岩体平面形态呈不规则状，在岩体的北东和南西侧发育较多的枝叉，枝叉总体走向NNE向，剖面形态呈钟形，岩性主要为蚀变二长花岗斑岩。

桐村岩体多被第四系覆盖，出露面积较小，岩性以花岗岩和花岗闪长岩为主。将军坞、黄柏坑、桐村、三岩体在深部可能为同一岩基。岩体特征总体具有高SiO2、富K2O，富铝，低CaO和TiO2的特点。

桐村花岗斑岩岩体的(La/Yb)N在28.27～47.22之间、ΣLREE/ΣHREE 值16.78～23.43，稀土配分模式显示轻稀土富集的特征，δEu值在0.69～0.96，具轻微的铕负异常;δCe值变化范围较小，为0.91～0.97，反映岩石基本未经历斜长石的分离结晶(陈帅奇等，2011)。稀土配分模式与同熔型花岗斑岩(I型)一致，该类花岗岩介于壳源型和幔源型花岗岩之间，岩浆在就位时受到不同程度的地壳物质的混染。岩浆形成部位深、定位浅，成岩时温压条件变化剧烈，斑状结构和高温石英发育(徐克勤等，1983)。

2.2 矿体特征

桐村钼矿床主要由宋家庄、将军坞、大鱼塘、花山底和黄柏坑等五个矿段组成，其中宋家庄矿段达到详查阶段，圈定两个矿体。其他矿段仅有少数工程，矿体未得到完全控制，本次工作重点为宋家庄矿段。

图3 辉钼矿主要镜下结构(反射偏光显微镜)Fig.3 Photos showing texture of molybdenite under microscope

(1)Ⅰ号矿化体特征

矿体形态主要呈似层状、透镜状，矿体总体产状为:倾向 95°～ 105°;倾角 20°～ 25°，并向北侧伏。矿体走向大致与北东向断裂一致，地表形态呈长条状，产出于长坞组和印渚埠组的泥岩中。地表控制走向长度约260m，控制斜深620m，岩体与钙质泥岩的接触部位发生矽卡岩化。另外在岩体的内外接触带中围岩蚀变较强烈，与矿化关系密切的主要为石英绢云母化。在石英脉或石英团块周边，矿化也较明显，裂隙面上有钼矿化。

(2)Ⅱ号钼矿(化)体特征

Ⅱ号矿体主要分布在将军坞岩体南东侧内、外接触带，平均Mo品位0.048% ～0.051%。含矿岩石为二长花岗斑岩、细粒闪长岩和压碎角岩。该矿化带厚度大，控制程度低。

矿石构造主要为:浸染状构造、细脉浸染状构造、块状构造。矿石中主要金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿。非金属矿物主要是石榴子石、透辉石、石英、方解石、绢云母。

金属硫化物矿物发育结晶结构，可见黄铁矿呈脉状交代磁铁矿形成的交代结构、赤铁矿完全交代磁铁矿呈假象结构，辉钼矿呈显微鳞片状、纤维状、发丝状、放射状结构(图3)，黄铁矿压碎结构普遍。成矿期分为热液期和表生期，热液期氧化物阶段形成赤铁矿、磁铁矿、石英，硫化物阶段形成黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、方解石。表生期形成少量铜蓝、钼华、褐铁矿等。

围岩蚀变有:角岩化、千枚岩化，硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、大理岩化、矽卡岩化等，分布在岩体的中心和接触带。与成矿有关的围岩蚀变是硅化、矽卡岩化。

角岩分布较广，呈深灰－灰色，风化呈灰黄色，角岩结构，块状构造，主要由绿泥石、绢云母、石英组成，在成矿中起到了重要的地球化学屏障作用。

3 样品测试

辉钼矿Re-Os同位素体系测年的原理与其它同位素体系相似，但相对来说Re-Os体系的封闭温度高(500℃)(Suzuki et al.，1996)，该体系自封闭以来很少受后期热液活动的影响，是目前应用广泛的高精度测年方法之一。而且Re由于其本身原子结构特征易于置换辉钼矿中的Mo元素而产生类质同像，因而辉钼矿中Re的含量足以达到质谱测定的检出限(杨宗锋等，2011)。Re-Os同位素年龄指示与辉钼矿伴生的硫化物矿床的成矿时代，近十年来随着质谱技术精度的不断提高，使得除辉钼矿以外的部分硫化物和矿石中Re和Os同位素含量测定成为可能(杨刚等，2005)，这将使Re-Os年龄测定应用的范围更加广泛。

3.1 测试原理方法

成矿年龄测试样品均为辉钼矿采自宋家庄矿段，TCU1－1样品呈浸染状产于岩体内部。TCU2－1和TCU2－3样品产出于接触带附近，沿裂隙充填，呈细脉浸染状，采样位置附近见矽卡岩化、碳酸盐化(表1)。在双目镜下人工进行了辉钼矿单矿物挑纯，镜下矿物颗粒主要呈银灰色鳞片状或粉末状，单矿物纯度达98%～99%。所选辉钼矿样品新鲜未见次生变化，三个样品取样位置不同，符合测试样品要求(蒋少涌等，2000)。

表1 桐村钼矿床取样位置与样品特征Table1 Sampling location and molybdenite sample characteristics of the Tongcun molybdenum deposit

表2 桐村钼矿床辉钼矿Re-Os同位素数据Table 2 Re-Os isotope data for molybdenite from the Tongcun porphyry molybdenum deposit

样品委托国家地质实验测试中心进行Re-Os同位素测定，测试仪器为电感耦合等离子体质谱仪TJA X-series ICP-MS，Re、Os含量不确定度(2δ)包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差。模式年龄的不确定度还包括衰变常数的不确定度(1.02%)，置信水平95%。本次试验的空白水平为 Re为 0.0051±0.0011ng、Os为 0.0002±0.0001ng、普 Os为 0.0002 ±0.0000ng，187Os为0.0002±0.0000ng。本实验的标准物质为GBW04435(JDC)其年龄测定值与标准值一致(标准年龄139.6±3.8Ma，测定年龄140.1±2.0Ma)，符合测试精度要求。

Re-Os定年法是基于187Re的衰变产生187Os来计算地质年龄的。测年公式如下:初始w(Re)接近为0，其中 λ(187Re衰变常数)=1.666 ×10－11a－1。

铼锇化学分离步骤和质谱测定请参照文献(杜安道等，1994;Andao Du et al.，2004;杜安道等，2001;2007;屈文俊，2003;黄典豪，1994;2009)，在本实验中测试矿物样品采用Carius管法溶解，Os将其以OsO4的形式通过常规分馏法分离，Re的分离采用丙酮萃取。

3.2 测试结果

通过上述测试，分别得到桐村钼矿床三件辉钼矿样品 Re的含量在 28.50×10－6～94.75×10－6，与我国著名的东秦岭钼矿带，一般为斑岩－矽卡岩钼矿床(Re平均为110×10－6～244×10－6)(黄典豪等，1994)比较，含量偏低。187Os含量在48.58×10－9～160.9×10－9(表2)。

三件样品有很好的相关性(相关系数为0.99998)，利用ISOPLOT软件拟合出一条等时线，三个样品数据都落在等时线上，初始187Os的含量为0.2±1.1×10－9，一般认为187Os全由187Re衰变而来，其值接近于零，近年来有些学者认为在Re-Os体系中有一定量的初始187Os，但其含量在现有的精度内对该体系影响可以忽略(蒋少涌等，2000)。

三件样品的等时线年龄为161.8±2.2Ma，MSWD为0.009(图4)。三件样品的模式年龄介于162.0～162.6Ma之间，其模式年龄的加权平均值为162.2±1.3Ma，MSWD为0.063，置信水平为95%(图5)。

图4 浙江省桐村钼矿中辉钼矿Re-Os同位素等时线Fig.4 Re-Os isochron age for molybdenite from the Tongcun deposit

图5 浙江省桐村钼矿床辉钼矿Re-Os模式年龄加权平均值Fig.5 Weighted mean values of Re-Os model ages for molybdenite from the Tongcun deposit

三件样品因采集位置不同其模式年龄值也有一定的差异，其中TCU2－1、TCU2－3都为岩裂隙或节理充填的细脉状矿石，TCU1－1为岩体内呈细脉浸染状的矿石，说明热液在岩体内成矿早于其运移到裂隙中成矿，桐村钼矿的成矿热液活动时限至少为0.6Ma。

4 讨论

4.1 成矿物质来源

辉钼矿中Re和Os的含量相对较高，自20世纪90年代引进我国以来，已有了大量的测试数据，本次试验从样品采集、Re-Os同位素测试及数据处理都严格按照相关标准要求，实验误差也控制在合理水平之内，实验结果真实、可信。

Re-Os同位素体系是硫化物矿床形成的强有力的示踪剂和成矿过程中地壳物质混入程度的高度灵敏的指示剂(Foster G et al.，1996)。Re是中等不相容性元素，Os是相容性元素，在壳幔作用中Re更易进入熔体，使地壳相对富Re，而Os更多保留在地幔中(谢智等，1998)。因此，辉钼矿中的w(Re)可指示成矿来源:①辉钼矿w(Re)在100～1 000μg/g，成矿物质以幔源为主;②辉钼矿中w(Re)在十几～几十μg/g，成矿物质具壳幔混合源的特征;③辉钼矿w(Re)为1～nμg/g或更低，成矿物质完全来自壳源的矿床(Mao et al.，1999;李厚民等，2007)。另外87Sr/86Sr初始值也可指示物质来源，其值小于0.710主要起源于地幔－下地壳或有幔源物质混入，大于0.710主要来自硅铝质陆壳重熔(王联魁等，1982)。

综上所述，桐村钼矿床的桐村钼矿床的初始87Sr/86Sr为 0.70865(胡永和等，1994)，w(Re)在28.5 ～94.75μg/g，其样品平均值为 68.03μg/g，指示其矿床成矿物质来源于壳幔混源的可能性较大。

4.2 成矿机制简析

前人测的的桐村花岗斑岩岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄在165～168Ma(邱俊挺等，2011)之间，金华地质大队曾测得桐村岩体的黑云母K-Ar年龄为147.6Ma(胡永和等，1995)，K-Ar体系测的的年龄相对偏小，一般指示热液蚀变的时期。成岩成矿年龄测试误差都在3Ma内，桐村斑岩型钼矿主要钼矿化发生时间相对于岩体形成时间晚3～6Ma。

桐村钼矿所在的钦杭成矿带，同时受扬子地台和华夏板块的影响，处于两大板块之间的凹陷带，带内发育一系列北东向的深大断裂和褶皱，北东段自印支－燕山期抬升隆起。与成矿有关的桐村花岗斑岩体的成因，陈帅奇(2011)认为该岩体形成于造山阶段陆缘弧环境下，并认为其由于碰撞俯冲使得下地壳加厚发生重熔产生岩浆沿断裂侵入形成(陈帅奇等，2011)。但部分学者认为包括桐村岩体在内的浙西燕山早期岩体是由于太平洋板块向亚洲板块俯冲形成(浙江省地质矿产局，1989)。

结合以上观点，印支运动后，由于太平洋板块向欧亚板块俯冲，造成扬子地台向华夏板块的俯冲碰撞，使得固化地台再次活动，北东向的基底断裂活化并产生了北西方向的次级断裂，上述强烈的碰撞造山挤压造成地壳加厚，加上俯冲板块带来的热量和动力使下地壳发生重熔，由于上述作用形成的有幔源物质混染的岩浆沿断裂侵入奥陶纪地层，岩浆热液混合其它来源的热液在有利部位成矿。

5 结论

(1)桐村辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为161.8Ma、其同位素等时线年龄为162.2Ma，含矿岩体的成岩年龄165～168Ma(邱骏挺等，2011)，成岩成矿年龄具有很好的继承性。桐村钼矿形成与华南地区燕山期(165～139Ma)成矿作用有关(华仁民等，2005)。

(2)Re-Os同位素体系w(Re)和87Sr/86Sr均指示成矿物质具有壳－幔混源的特征，结合对成矿机制的分析，推断铜村岩体在燕山早期陆缘碰撞造山环境下形成，其岩浆通过加厚陆壳重熔作用形成，成矿物质主要来源于沿北东向深大断裂侵入的中酸性有地幔物质混染的岩浆热液。

致谢项目得到南京地质调查中心在资料和技术方面大力支持，在研究工作中受到骆学全研究员、张雪辉工程师的帮助，并提出了宝贵的意见;浙江省地质三队在样品采集过程中提供了方便，在此致以诚挚的谢意。

［注释］

① 浙江省第三地质大队.2010.浙江省开化县桐村镇桐村矿区宋家庄矿段铜钼矿普查地质报告［R］.

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