江西修水莲花芯铜钼多金属矿床花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

杨春鹏， 夏 菲， 潘家永， 张 勇， 刘国奇

(东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330013)

江西修水莲花芯铜钼多金属矿床花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义

杨春鹏， 夏 菲， 潘家永， 张 勇， 刘国奇

(东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330013)

江西省莲花芯铜钼多金属矿床位于江南隆褶带西段，九岭成矿带西南部，前人对该矿床的研究程度较低。本文对矿床的赋矿主岩中细粒黑云母花岗岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定，获得其成岩年龄为(833±13) Ma，锆石稀土元素地球化学特征表明为典型的壳源岩浆锆石。通过与九岭岩体晋宁期花岗岩的成岩时代和地球化学特征进行对比，表明二者具有同期同源性。因此，笔者认为研究区的赋矿主岩中细粒黑云母花岗岩属于九岭岩体晋宁期花岗岩。

九岭岩体; 黑云母花岗岩; LA-ICP-MS; 稀土元素

杨春鹏，夏菲，潘家永，等.2014.江西修水莲花芯铜钼多金属矿床花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义[J].东华理工大学学报：自然科学版，37(2)：192-198.

Yang Chun-peng，Xia Fei，Pang Jia-yong，et al.2014.Single-zircon LA-ICP-MS U-Pb dating and their implications of the granite in the Lianhuaxin Copper molybdenum polymetallic deposit, Xiushui county, Jiangxi Province[J].Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 37(2)： 192-198.

九岭成矿带位于江西北部，是我国重要的有色金属生产基地，具有优越的锡、铜、金等多金属成矿地质构造环境。九岭花岗岩体是华南的一个巨大规模的复式岩基，是晋宁期和燕山期多期次岩浆侵入活动的产物(黄兰椿等，2012),分布于江西北部、江南隆起中段、九岭隆起带复式背斜的轴部, 出露面积较大,呈近东西向展布。修水莲花芯铜钼多金属矿床位于九岭成矿带内，属赣西北部地区，处于江南隆褶带西段，是一个以铜矿为主，钼、钨等金属伴生的多金属矿床，矿化特点独特，具有大型矿床规模远景，由于发现该矿床的时间短，研究程度低，对区内的成岩、成矿年代学研究还未有报导。本文首次对莲花芯矿床赋矿主岩中细粒黑云母花岗岩的锆石进行高精度的LA-ICP-MS U-Pb同位素测年，以期精准地厘定其成岩时代，并通过与九岭岩体在成岩时代与成岩物质上的对比研究，为进一步确认该矿床成矿时代与构造环境奠定基础。

1 区域地质背景

江西省修水县莲花芯铜钼多金属矿床位于九岭成矿带西南段，大地构造位置处于扬子古板块东南部，江南隆褶带西段。北部为下扬子坳褶带，包括九宫山隆起和修水-武宁滑覆坳褶带，均属扬子古板块的江南地块东南缘组成部分，基底由中元古代浅变质岩系组成；南部为武功山-北武夷隆褶带，属华夏古板块北缘；其间为钦-杭结合带北东段(暂称萍乐结合带)，包括九岭南缘推(滑)覆构造带、萍乡-上高拗褶带、万年地体等,均为扬子、华夏古板块结合带。本区地(块)体复杂、深大断裂与推(滑)覆构造发育、韧性剪切带及浅-超浅成岩体繁多，为区域成矿奠定了重要基础条件。

图1 江西北部区域构造单元划分略图Fig.1 The tectonic diagram of northern Jiangxi

研究区地层主要为中元古界双桥山群和第四系，大面积出露岩浆岩中细粒黑云母花岗岩。岩石呈灰白色，中粒结构，花岗结构，块状构造。主要矿物组成有石英(40%～45%)，斜长石(20%～25%)，钾长石(12%～15%)，黑云母(7%～10%)和少量白云母。成矿物质主要赋存于断裂破碎带、岩体构造裂隙内。石英脉型矿体受断裂构造控制，五条大的矿化石英脉两侧支脉发育。围岩与矿化界限明显，蚀变多见硅化、云英岩化、钾长石化和绿泥石化。

图2 莲花芯铜钼多金属矿床地质简图Fig.2 The generalized geologic map of Lianhuaxin copper molybdenum polymetallic deposit

2 岩体成岩年代学

2.1 分析方法

本次用于测年的样品LZ12-02为中细粒黑云母花岗岩，镜下图像见图3。为确保样品的新鲜性，在新打钻孔ZK2402孔深95 m处中进行了岩芯样品的采集, 取样位置见图2。

岩石呈灰白色，花岗结构，块状构造。主要由石英，斜长石，钾长石，黑云母和白云母组成。石英，无色，它形粒状，粒径0.2～1.2 mm,含量约为50%；斜长石，无色，半自形板状，粒径0.6～1.5 mm，含量约为20%；钾长石，无色，它形-半自形板状，粒径0.5～1.2 mm，含量约为15%；黑云母，自行片状，片径0.1～1 mm，含量约为7%；白云母，无色，片径0.2～0.8 mm，含量约为7%。副矿物锆石和少量不透明矿物约为1%。

图3 中细粒黑云母花岗岩镜下图像Fig.3 The microscopic features of the medium fine grained biotite granite

花岗岩样品先磨碎，浮选和磁选出比重较大的矿物颗粒，然后在显微镜下挑选出单颗粒锆石。本次锆石U-Pb年龄测定和微量元素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。采用激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICP-MS)联机技术。在双目镜下挑出晶形较完整，透明度和色泽度较好的锆石，粘于环氧树脂表面，制靶抛光, 拍摄反射光和透射光，镀金并拍摄阴极发光(CL)图像以研究锆石的内部结构。根据锆石的反射图像和CL图像, 选择合适锆石颗粒和测点位置以避开裂隙和包裹体。

进行锆石U-Pb同位素分析时,激光束斑直径设定为30 μm,测量程序按30～50 s气体空白、60 s剥蚀及数据采集进。分析过程中,每进行5～6次样品锆石U-Pb同位素测量后,便分析一次标准锆石样品91500,每进行10次样品锆石U-Pb同位素测量后, 便分析一次标准锆石样品NIST610、91500、GJ-1，每进行20次样品以上的锆石U-Pb同位素测量后,便加测样品QINGHU。采集数据用GJ-1标准锆石进行同位素质量分馏校正。U-Pb年龄和U，Th和Pb的计数由GLITTER4.4版软件在线获得。最后采用Isoplot(3.0版)进行年龄计算及谐和图的绘制工作，测试中的误差标准为1σ。详细的测试方法及仪器参数可参考袁洪林等(2003)。

LA-ICP-MS U-Pb同位素定年获得207Pb /206Pb、207Pb/235U、206Pb /238U三组表面年龄。位于谐和曲线上的谐和年龄反映岩浆结晶后未受后期地质事件影响而发生Pb丢失，因而谐和年龄代表岩浆结晶年龄。对于位于谐和曲线两侧206Pb/238U年龄接近而207Pb /235U年龄变化大的数据，一般是由于较年轻和铀含量较低的锆石放射成因207Pb积累较少，导致测定误差大而引起207Pb/235U年龄偏差，而206Pb同位素丰度较207Pb的丰度高得多，因而206Pb /238U年龄比207Pb /235U和207Pb /206Pb年龄更能反映锆石的结晶时间(Compston et al，1992)。因此，本文采用206Pb /238U加权平均年龄作为岩体结晶年龄。

2.2 分析结果

实验共分析了24粒锆石、24个分析点,每个打点位置都选择在锆石的边部区域以避免残留核影响到测年结果。阴极发光图像显示锆石自形程度较好，多为自形柱状、长柱状以及双锥状，长宽比较大，具有清晰的韵律环带结构(图4)，显示出了岩浆锆石的内部结构特征。锆石U-Th-Pb分析数据列于表1。分析点的U含量(184～2 063)×10-6，绝大多数变化于(246～781)×10-6之间，Th含量(34～207)×10-6，Th/U较大，大多数在0.4左右，具有典型的岩浆锆石成分特征(吴元保等，2004)。

表1 LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析数据Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb results

图4 样品CL图像及分析点位置示意图Fig.4 CL images and analysis spot site diagrams of samples

绝大部分锆石207Pb/235U年龄与206Pb/238U年龄之比在0.9～1.1之间，协和度较高，为协和年龄。剔除掉6组U含量较高、偏离谐和线较远的数据点，最终选取18组数据作U-Pb谐和图和加权平均图(图5)，得出加权平均年龄为(833±13)Ma(MSWD=3.3),对照地质年代表(郭丽娜等，2012)得出莲花芯铜钼多金属矿床中细粒黑云母花岗岩地质时代属于新元古代，属晋宁期岩浆活动的产物。图中数据点集中分布于谐和曲线和不一致曲线的上交点区域，位于谐和曲线上及其附近，表明锆石的U-Pb体系封闭,基本没有U或Pb同位素的丢失或加入，可以代表该岩体形成年龄(陈卫锋等，2006)。

图5 锆石U-Pb年龄谐和图Fig.5 Zircon U-Pb concordia diagrams

2.3 锆石稀土元素特征

样品锆石中稀土总含量变化较大，在(550～3 643)×10-6之间，LREE亏损，含量在(2.35～66.88)×10-6，HREE逐步富集，变化于(544.89～3614.24)×10-6，δEu较小，在0.03～0.23，δCe变化于1.19～59.08(表2)，球粒陨石标准化配分曲线显示出强烈Ce的正异常和Eu的负异常(图6)。图中16号锆石相对富集轻稀土，这可能是由于打点区域发生了强烈的蜕晶作用，锆石晶格遭到破坏使离子半径较大的轻稀土更多的进入了锆石。总体上与壳源岩浆锆石的稀土元素配分模式表现一致(图7)(雷玮琰等，2013)，佐证了样品锆石属于典型的壳源岩浆锆石，保证测年结果的准确性。

图6 样品锆石稀土元素球粒陨石标准配分图Fig.6 Chondrite-normalized REE diagram of Zircon samples

图7 壳源岩浆锆石(花岗岩)与幔源岩浆锆石(玄武岩、金伯利岩)球粒陨石标准化稀土配分模式(雷玮琰等，2013)Fig.7 Chondrite normalized REE patterns for crust-affinity and mantle-affinity igneous zircons

3 地质意义

笔者对近几年来有关九岭岩体的成岩年龄进行了统计，数据显示九岭岩体晋宁期花岗岩成岩年龄范围在805～846 Ma之间(表3)，本次实验测得的矿床赋矿主岩成岩年龄刚好落在该范围之内，说明其与九岭岩体晋宁期花岗岩属同期岩浆活动的产物。

韦新亚(2012)得出莲花芯矿床赋矿主岩样品的SiO2含量平均68.72%, K2O+Na2O为6.54%，K2O/Na2O为1.26，SiO2-K2O图解位于高钾钙碱性系列范围内；Al2O3含量为14.61%，A/NC-A/KNC图解显示样品均为过铝质；TFe(全铁)含量平均3.6%；TiO2含量为0.35%；CaO含量平均1.63%。总体表现出过铝质高钾钙碱性的特点；稀土元素特征变现为总量较高，轻稀土含量明显高于重稀土，具有明显的Eu亏损，Ce异常不明显，稀土分馏程度较好、富集度高，重稀土元素几乎不分馏；稀土元素球粒陨石标准化配分曲线为右倾斜的具有明显负Eu异常的“V”型曲线(图8)(韦新亚，2012)。这与九岭晋宁期超单元地球化学特征和稀土元素配分模式都表现一致(图9)(于成涛等，2006)，说明矿床赋矿主岩的成岩物质与九岭岩体具有同源性。综合研究区大地构造位置和上述同期岩浆活动产物的结论，得出莲花芯铜钼多金属矿床黑云母花岗岩属于九岭岩体晋宁期花岗岩。

表3 九岭岩体成岩年龄统计

图8 莲花芯矿床围岩稀土元素球粒陨石标准配分曲线(韦新亚，2012)Fig.8 The normalized spider diagram of rare earth elements in surrounding rock, Lianhuaxin deposit

图9 九岭超单元稀土元素配分曲线图(于成涛等，2006)Fig.9 REE distribution patterns of the Jiuling ultra unit

张玉芝等(2011)采用锆石U-Pb精确定年界定了林家湾组紫红色砾岩的沉积时间为864～835 Ma，代表了扬子与华夏陆块沿江南隆起带于新元古代碰撞作用结束的时间。九岭地区在853～811 Ma发生了强烈的碰撞造山事件，被视为晋宁期的造山年龄(袁媛等，2012)，从时序上，本文得出的莲花芯岩体成岩年龄(833±13)Ma刚好对应于碰撞后阶段,笔者认为矿床赋矿主岩中细粒黑云母花岗岩的成岩作用和扬子板块与华夏板块的板块碰撞造山作用密切相关。

4 结论

(1)莲花芯铜钼多金属矿床赋矿主岩中细粒黑云母花岗岩所含锆石均为自形柱状、长柱状以及双锥状，长宽比较大，具有清晰的韵律环带结构，显示出了岩浆锆石的内部结构特征，且Th/U值较高，稀土元素配分模式表明其属典型的壳源岩浆成因锆石，测试年龄可以代表岩浆结晶的年龄。

(2)采用LA-ICP-MS对赋矿主岩进行单颗粒锆石原位微区U-Pb同位素测年，获得其206Pb/238U加权平均年龄为(833±13)Ma，属新元古代晋宁期花岗岩。

(3)从时序上来说，本文得出的(833±13)Ma与前人认为九岭岩体的晋宁期造山年龄范围805～846 Ma相吻合；且矿床赋矿主岩与九岭岩体的地球化学特征都表现出过铝质高钾钙碱性的特点，稀土元素配分曲线均为右倾斜、具有明显负Eu异常的“V”型曲线，说明莲花芯铜钼多金属矿床赋矿主岩黑云母花岗岩与九岭岩体具有同期同源岩浆作用特征，确定为九岭复式花岗岩体的晋宁期花岗岩。

陈卫锋,陈培荣,周新民,等.2006.湖南阳明山岩体的La-ICP-MS锆石U-Pb定年及成因研究[J].地质学报，80(7):1065-1077.

黄兰椿,蒋少涌.2012.江西大湖塘钨矿床似斑状白云母花岗岩锆石 U-Pb年代学、地球化学及成因研究[J]. 岩石学报, 28(12),3887-3900.

郭丽娜,郭荣涛.2012.国际前寒武纪地质年代表划分方案研究进展[J]，地质学刊,36(1):1-7.

江西省地质矿产局.1984.江西省区域地质志[M].北京:地质出版社：399-408.

雷玮琰,施光海,刘迎新.2013.不同成因锆石的微量元素特征研究进展[J].地学前缘，19(4):1-12.

李献华,李正祥,葛文春,等.2001.华南新元古代花岗岩的锆石U-Pb年龄及其构造意义[J].矿物岩石地球化学通报，20(4):271-273.

韦新亚.2012.江西修水莲花芯铜钼多金属矿床成矿特征及成因分析[D].南昌：东华理工大学：19-32.

吴元保,郑永飞.2004.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报,49(16)：1589-1604.

于成涛,张芳荣,黄新曙.2006.九岭新元古代花岗岩侵位机制探讨[J].东华理工学报, 29(增刊)：143-148.

袁洪林，吴福元，高山,等.2003.东北地区新生代侵人体的错石激光探针U-Pb年龄测定与稀土元素成分分析[J].科学通报, 45(14):1511-1520.

袁媛，廖宗廷，王超.2012.江南隆起(九岭)多阶段构造演化的花岗岩记录[J].同济大学学报，40(9)：1414-1421.

张菲菲，王岳军, 范蔚茗,等.2011.江南隆起带中段新元古代花岗岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究[J].大地构造与成矿学，35(1):73-84.

张玉芝，王岳军,范蔚茗,等.2011.江南隆起带新元古代碰撞结束时间:沧水铺砾岩上下层位的U-Pb年代学证据[J].大地构造与成矿学，35(1):32-46.

钟玉芳,马昌前,佘振兵,等.2005.江西九岭花岗岩类复式岩基锆SHRIMP U-Pb年代学[J].地球科学—中国地质大学学报, 30(6):685-691.

Compston W, Williams I S, Kirschvink J L, et al.1992. Zircon U-Pbages for the Early Cambrian time-scale[J]. Geologica Science, 149: 171-184.

Li X H, Li Z X, Ge W C, et al.2003. Neoproterozoic granitoids in South China :Crustal melting above a mantleplume at Ca. 825 Ma[J]. Precambrian Res, 122 : 45-83.

Single-zirconLA-ICP-MSU-PbDatingandTheirImplicationsoftheGraniteintheLianhuaxinCopperMolybdenumPolymetallicDeposit,XiushuiCounty,JiangxiProvince

YANG Chun-peng， XIA Fei， PANG Jia-yong， ZHANG Yong， LIU Guo-qi

(Key Laboratory of Radioactive Geology and Exploration Technology Fundamental Science for National Defense，East China Institute of Technology，Nanchang，JX 330013, China)

Jiangxi Lianhuaxin copper molybdenum polymetallic deposit is located in the western part of Jiangnan uplift fold belt and the southwestern of Jiuling metallogenic belt, the study of the former is extremely low. In this paper, Single-zircon LA-ICP-MS U-Pb Dating Of the medium fine grained biotite granite in the Host rock deposit was tested, the diagenetic age of rock is (833±13) Ma,Zircon REE characteristics are typical crust source magmatic zircon. Through the comparison with the Jiuling rock of Jinling period granite rock forming age and Geochemical, found that the two have the same period homologous characteristics and obtained the study area are Jiuling rock of Jinling period granite.

Jiuling rock; biotite granite; LA-ICP-MS; REE

2013-09-06

国家自然科学基金资助项目(40872072、40963004)；国家科技支撑计划项目(2011BAB04B02)

杨春鹏(1990—)，男，硕士生，矿产普查与勘探方向。E-mail:564500639@qq.com

夏菲，博士，教授，从事矿床地球化学、同位素地球化学研究。E-mail:fxia@ecit.cn

10.3969/j.issn.1674-3504.2014.02.013

P617

A

1674-3504(2014)02-0192-07