湘东南锡田钨锡多金属矿床锡石40Ar/39Ar直接定年

王　敏， 白秀娟， 胡荣国， 程顺波， 蒲志平， 邱华宁

（1.中国科学院 广州地球化学研究所， 同位素地球化学国家重点实验室， 广东 广州510640； 2.中国地质大学（武汉） 资源学院， 构造与油气资源教育部重点实验， 湖北 武汉 430074； 3.中国地质调查局 武汉地质调查中心， 湖北 武汉430205）

湘东南锡田钨锡多金属矿床锡石40Ar/39Ar直接定年

王敏1， 白秀娟2， 胡荣国1， 程顺波3， 蒲志平1， 邱华宁1

（1.中国科学院 广州地球化学研究所， 同位素地球化学国家重点实验室， 广东 广州510640； 2.中国地质大学（武汉） 资源学院， 构造与油气资源教育部重点实验， 湖北 武汉 430074； 3.中国地质调查局 武汉地质调查中心， 湖北 武汉430205）

锡田矿床是近年来新发现的一个大型钨锡多金属矿床。为了探讨锡石直接定年的可能性， 拓宽流体包裹体40Ar/39Ar定年对象， 本文对锡田钨锡矿床一块矿石的共生白云母和锡石进行了40Ar/39Ar定年对比研究。白云母采用激光阶段加热分析， 锡石采用真空击碎法提取流体包裹体进行定年， 两者获得了非常一致的40Ar/39Ar年龄。白云母形成平坦的年龄谱， 坪年龄为155.6±1.7 Ma（2σ）。锡石真空击碎分析形成了下降型阶梯状年龄谱， 最初7个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降， 表明锡石中次生包裹体含有过剩氩； 第8～18阶段形成了年龄坪， 对应的39Ar释放量占83.8%， 坪年龄为154.3±3.0 Ma。锡石年龄坪数据点构成高度线性相关的等时线， 等时年龄为155.1±7.0 Ma， 代表了原生包裹体的年龄。锡石原生包裹体年龄与共生白云母年龄一致， 代表了锡田矿床的成矿年龄， 成矿作用发生在～155 Ma， 属华南晚侏罗世大规模钨锡多金属成矿高峰期。在K-Cl-40Ar相关图解上， 次生、原生包裹体数据点截然分开， 表明次生、原生包裹体的流体性质完全不同， 且根据这些图解可以获得锡石次生包裹体年龄约为104 Ma。

锡石； 流体包裹体；40Ar/39Ar法； 湖南锡田

卷（Volume）39， 期（Number）6， 总（SUM）149

页（Pages）1049～1060， 2015， 12（December， 2015）

0　引　言

成矿年龄是矿床成因分析的关键依据， 对于建立区域成矿模式以及找矿预测都具有十分重要意义。很多类型的矿床（例如SEDEX型和MVT型铅锌矿床、卡林型金矿等）的矿石矿物很少能够直接利用常规同位素定年方法获得可靠的年龄， 因此很多研究都采用间接方法限定成矿年龄。这种间接方法可分为两类： （1）与成矿密切相关岩体的年龄（最常见的是锆石U-Pb法）限定成矿年龄； （2）蚀变矿物和脉石矿物年龄代表成矿年龄， 如钾矿物（例如钾长石和云母）40Ar/39Ar年龄和Rb-Sr年龄， 钙矿物（例如方解石和萤石）Sm-Nd年龄，热液成因锆石、榍石、独居石和金红石的U-Pb法等。由于岩体侵入可能存在多期或者与成矿并非同期， 而热液成矿活动也可能存在不同的成矿期次的叠加， 因此这种间接年龄未必能准确代表成矿年龄。

近些年来， 随着低本底的化学处理方法和高灵敏度的同位素测试仪器的开发利用， 直接对矿石矿物进行定年方法取得了较大进展： （1）晶质铀矿和沥青铀矿等含铀矿物U-Pb定年（Richards et al.， 1988），锡石U-Pb同位素定年（Gulson and Jones， 1992； Yuan et al.， 2008）； （2）辉钼矿Re-Os定年已发展成熟（Stein et al.， 2001； Du et al.， 2004）， 有些学者也尝试其他硫化物Re-Os定年， 如黄铜矿（Barra et al.， 2003）、黄铁矿（Steinet al.， 1998）、闪锌矿（Stein et al.， 2000）等， 以及铜镍硫化物矿床的矿石Re-Os法（屈文俊等， 2012）； （3）硫化物Rb-Sr定年， 主要有黄铁矿Rb-Sr法（Yang and Zhou，2001； Li et al.， 2008）和闪锌矿Rb-Sr法（Nakai et al.， 1993；Christensen et al.， 1995； Schneider et al.， 2007）； （4）白钨矿Sm-Nd定年（Anglin et al.， 1996； Kempe et al.， 2001；Peng et al.， 2003）， 以及铅锌矿石Sm-Nd定年（Jiang et al.， 2000）。上述方法在矿床年代学研究方面取得了重要进展， 但各种方法都只适合于一些特定的矿物， 有较大的局限性， 需进一步探索， 提高成功率。

石英是在热液矿床中普遍存在的矿物， 为了寻找一种适用面广泛且普遍有效的矿床定年方法， 我们开始探索石英流体包裹体40Ar/39Ar定年的可能性。高精度40Ar/39Ar定年技术的发展， 使流体包裹体40Ar/39Ar定年成为可能。我们先后成功测定了云南泸水钨锡矿床（邱华宁和戴橦谟， 1989）、腾冲上芒岗金矿（邱华宁等， 1994）、东川铜矿（邱华宁等， 1997， 2002）等矿床的石英流体包裹体的年龄， 均获得了与地质事实相符的合理的成矿年龄。我们不断改进和完善流体包裹体提取技术（Qiu and Dai， 1989； Qiu and Wijbrans，2006a； Qiu and Jiang， 2007）， 减少样品用量， 逐步拓展应用对象， 探讨直接测定矿石矿物的可能性， 并取得了重要进展， 例如以闪锌矿流体包裹体为40Ar/39Ar定年测试对象对广东凡口铅锌矿的成矿年龄的研究取得了成功（蒋映德等， 2006； Jiang et al.， 2012）。

邱华宁和彭良（1997）根据石英流体包裹体定年的成功经验， 推断锡石也适合于流体包裹体40Ar/39Ar定年。白秀娟等（2011）的漂塘钨矿锡石40Ar/39Ar定年尝试取得了很好的结果， 目前仅此一例， 有待更多的实验测试进一步证实其普遍适用性。本文研究样品采自湘东南锡田钨锡矿床， 采用最新设计的全自动超高真空提取流体包裹体装置，对锡石进行流体包裹体40Ar/39Ar定年， 并与共生白云母40Ar/39Ar激光阶段加热定年结果进行对比， 进一步验证锡石直接定年的可行性。

1　矿床地质背景

锡田矿床位于湖南省东南部与江西省交界处，茶陵-永兴断陷盆地东缘， 属南岭多金属成矿带北缘， 钦杭成矿带中部东缘。

区内主要出露上古生界泥盆系和石炭系（图 1）。泥盆系为滨海相碎屑岩、浅海相碳酸盐岩， 石炭系以浅海相碳酸盐岩为主， 滨海相砂泥质岩为次。其中， 中泥盆统棋梓桥组、上泥盆统佘田桥组和锡矿山组分布广泛， 主要由一套化学性质活泼、有利于矿质交代和沉淀的不纯碳酸盐岩所组成， 在其与岩体的接触部位发育较强矽卡岩化和钨锡多金属矿化（付建明等， 2012）。

区内岩浆岩为锡田复式花岗岩岩体（图 1）， 地表出露的主体为印支期， 年龄为220～230 Ma（马铁球等， 2005； 付建明等， 2009； 姚远等， 2013）， 岩性为中-粗粒斑状黑云母二长花岗岩， 其与不纯碳酸盐岩接触处形成厚大的钨锡矿化矽卡岩。补充侵入体的岩性为细粒（少）斑状黑云母二（正）长花岗岩， 锆石U-Pb年龄为157～152 Ma （SHRIMP定年结果为152 Ma（陈迪等， 2013））、156 Ma（马铁球等， 2005），LA-ICP-MS定年结果为154 Ma（姚远等， 2013）、157 Ma（陈迪等， 2013）。补充侵入体在地表出露的面积较小，分布广， 多呈岩株、岩枝状穿插于主体花岗岩及接触带附近， 它们在深部常常连成一体， 构成较大的岩基。该期花岗岩导致早期矿化矽卡岩的叠加成矿，在岩体内外接触带形成了品位较富的钨锡矿体。

区内成矿作用显著， 已发现规模较大的锡多金属矿脉30多条， 主要分布在锡田花岗岩体哑铃柄地段东西两侧内外接触带的垄上矿区、晒禾岭矿区、桐木山矿区及荷树下矿区等地。矿化类型主要为矽卡岩型， 其次为破碎带蚀变岩型和云英岩型。矿石矿物主要为锡石、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿， 其次为闪锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿、毒砂等， 脉石矿物主要为石英、长石及云母等（伍式崇等， 2009）。

近年来， 对锡田钨锡多金属矿床的成矿时代的研究主要有： 马丽艳等（2008）利用40Ar/39Ar同位素定年方法， 测得垄上矽卡岩型矿床中21号矿体中两个白云母样品的40Ar/39Ar等时线年龄为155 Ma和157 Ma； 付建明等（2012）得到花里泉含矿云英岩-石英脉的Rb-Sr等时线年龄为153 Ma。刘国庆等（2008）采用辉钼矿Re-Os法， 获得锡田荷树下32号云英岩-石英脉型钨锡矿体形成年龄为150 Ma； 郭春丽等（2014）测得山田云英岩-石英脉型锡矿体和木山破碎带蚀变岩型锡矿体的两个辉钼矿Re-Os模式年龄分别为159 Ma和160 Ma。已有的年龄数据集中在150～160 Ma， 锡石是矿床的主要矿石矿物之一， 目前尚未见对该矿床中锡石直接进行同位素定年的报道。

本文测试样品10XT02采自锡田荷树下矿区云英岩型钨锡矿含矿石英脉， 矿石的矿物组合主要有白云母、锡石和石英， 含有少量黑钨矿。挑选其中的白云母和锡石， 进行40Ar/39Ar定年对比和验证。

图1　锡田矿床区域地质图（据伍式崇等， 2004； 姚远等， 2013修改）Fig.1　Regional geological map of the Xitian deposit

2　实验技术

2.1流体包裹体实验

锡石10XT02 Cst流体包裹体显微测温实验在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室红外显微包裹体测试实验室进行， 仪器为英国产Linkam MDS600显微冷热台， 其主体显微镜为Olympus BX51， 采用普通光源， 温度范围为-195～600 ℃。本次测试的均一温度和冷冻数据精确度分别为 ±1 ℃和 ±0.1 ℃。测试过程中， 开始时的升温速率一般为20～30 ℃/min， 在包裹体相转变点降为1～5 ℃/min； 降温速度开始时20～30 ℃/min直至-80～-100 ℃， 然后升温直至-22 ℃左右， 最后以1～5 ℃/min缓慢升温， 测定冰点温度。

2.240Ar/39Ar定年实验

2.2.140Ar/39Ar定年样品制备及中子照射

样品经过磨碎、分选、超声波清洗后， 在双目镜下手选出未见矿物连晶的锡石、白云母单矿物，纯度达99%。将所选单矿物用稀硝酸浸泡以去除碳酸盐等， 然后用去离子水超声波清洗， 80 ℃烘干。待测样品（单矿物）和标准样品ZBH-2506（北京房山花岗闪长岩黑云母， 其年龄为132.7 Ma）分别用铝箔和铜箔包装成直径为～5 mm 的小圆饼状， 装入小铝管中。为了准确获得样品的照射参数J值， 铝管两端装标样， 且每隔2～4个样品中间插放一个标样，尽量保持标样之间距离相近， 记录每个样品和标样的厚度和位置。这批照射样品共有10支小铝管， 密封的小铝管外层包裹0.5 mm厚的Cd皮以屏蔽热中子， 减少同位素干扰反应。样品装罐送到中国原子能科学研究院49-2 游泳池反应堆中照射50 h， 活化编号为GZ17。

标样用激光全熔进行质谱Ar同位素组成分析，得到J值。然后根据J值变化曲线的函数关系和样品的位置计算出每个样品的J值。干扰同位素的校正因子为（39Ar/37Ar）Ca=8.984×10-4， （36Ar/37Ar）Ca= 2.673×10-4， （40Ar/39Ar）K=5.97×10-3。

2.2.2激光阶段加热

激光阶段加热40Ar/39Ar测试分析在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室GVI5400®质谱计上完成。测试样品白云母10XT02 Ms， 样品量约为2 mg。

实验分析之前， 整个系统先使用加热带缠绕并在外面包裹锡箔（用以保温）， 同时对样品盘恒温加热， 烘烤10 h以除去样品表面吸附的气体， 降低系统本底。熔样采用50 W二氧化碳连续激光器， 波长10.6 μm， 激光窗口使用硫化锌晶体制作， 具有很好的透光性。激光实验时， 激光能量从4.5%开始到7.4%气体量达到最大， 最后到12%样品全部熔蚀。激光阶段加热释放出来的气体经过2个SAES NP10®Zr/Al吸气泵纯化5～8 min， 然后送入质谱计进行Ar同位素组成分析。样品分析时， 采用法拉第杯来测量40Ar和39Ar （通常信号高于50 mV， 超出电子倍增器量程）， 而38Ar～36Ar等Ar同位素采用电子倍增器接收， 本底分析时40Ar～36Ar全部Ar同位素采用电子倍增器测量。为了准确扣除系统本底对样品的贡献， 实验以本底分析开始和结束， 并且每做4个阶段样品分析间插做1个本底分析。然后， 用每个本底实验的分析值来扣除其前后各2个阶段样品分析中本底的贡献。本底分析的实验流程与样品分析流程完全一致（测量本底时不发射激光）。

图2　真空提取流体包裹体碎样管Fig.2　The crushing apparatus for extracting the fluid inclusion in vacuum

2.2.3真空击碎提取流体包裹体

锡石10XT02 Cst样品量为152.3 mg。流体包裹体40Ar/39Ar定年实验在经过多次改进的超高真空的碎样装置中进行（Qiu and Dai， 1989； Qiu and Wijbrans， 2006a； Qiu and Jiang， 2007）， 碎样管采用无磁不锈钢材料制作， 长170 mm， 外径36 mm， 内径28 mm （图2）。该装置通过金属波纹管与气体纯化系统连接， 作为与激光熔样系统并列的另一套进样系统。流体包裹体提取实验前， 整个提取系统用加热带缠绕烘烤， 并在加热带外层包裹锡箔保温，同时用温控电炉在150 ℃下对碎样管加热去气10 h，以降低系统本底。真空击碎实验时， 外置线圈通电（AC～90V）碎样管中的磁性钢杵被吸起， 断电时钢杵自由落下敲碎样品使包裹体释放。为了使样品尽可能均匀破碎， 获得更好的年龄结果， 在上下破碎样品的同时， 辅以左右敲击碎样管， 使样品颗粒震到碎样管中央。碎样装置能够使～100 mg级的矿物颗粒较均匀地破碎， 均匀提取流体包裹体。由于流体包裹体中存在大量水分， 真空击碎释出的气体先经过约-60 ℃冷阱（调节液氮液面与冷阱之间的距离以控制冷阱温度）， 再经过2个SAES NP10®Zr/Al吸气泵进行纯化， 获得纯净的惰性气体送入质谱计进行Ar同位素组成分析。

样品分析时，40Ar用法拉第杯接收， 其他Ar同位素用电子倍增器测定。实验以本底分析开始和结束， 在完成6个阶段样品分析后， 间插做1个本底分析， 用以扣除本底前后3个阶段的本底贡献。除碎样过程外， 本底分析的实验流程与样品分析一致（包括纯化、扩散转移和质谱分析等过程， 以及各个过程所占用的时间）。

图4　锡石10XT02 Cst显微照片， 原生包裹体（a）和次生包裹体（b）发育（透射光下）Fig.4　Photomicrograph of cassiterite 10XT02 Cst， showing the primary fluid inclusions （a） and secondary fluid inclusions （b）

3　实验结果

3.1锡石流体包裹体

锡石颗粒为黄棕色、半透明、自形-半自形， 显微镜透射光下可见深浅相间的平行环带（图3）。镜下观察发现原生包裹体发育， 大多为气液相流体包裹体， 可见次生包裹体（图4）。包裹体大小不一， 多在10～20 µm之间， 冷热台测得均一温度为325～355 ℃，冰点温度为-6.1～-13.0 ℃。通过盐度计算公式（Hall et al.， 1988； 卢焕章等， 2004））：

用冰点温度计算得到盐度为9.3%～16.9%NaCleq，适合进行40Ar/39Ar流体包裹体实验。

3.240Ar/39Ar分析结果

3.2.140Ar/39Ar年龄坪和等时线

10XT02白云母激光阶段加热和锡石真空击碎40Ar/39Ar定年分析结果见表1。采用专业软件ArArCALC （v.2.52）进行40Ar/39Ar年龄计算和作图（Koppers， 2002； 张凡等， 2009）。

图3　锡石10XT02 Cst显微照片（透射光下， 具浅黄棕-黄棕色相间的环带）Fig.3　Photomicrograph of cassiterite 10XT02 Cst

白云母10XT02 Ms激光阶段加热40Ar/39Ar定年实验得到了平坦的年龄谱（图5a）， 坪年龄为155.6±1.7 Ma （2σ， MSWD=1.7）， 对应的等时线年龄为155.9±1.9 Ma （2σ， MSWD=1.7） （图5b）。

锡石10XT02 Cst真空击碎提取流体包裹体40Ar/39Ar定年获得了单调递减的阶梯型年龄谱（图5a）。实验开始的前7个（1～7）阶段表观年龄明显偏老并快速下降， 年龄从第一个阶段的2843 Ma迅速降至第7个阶段的200 Ma。第8～18阶段表观年龄变化很小， 形成了平坦的年龄坪， 坪年龄为154.3±3.0 Ma（2σ， MSWD=0.2），39Ar的释出量占总量的83.8%， 对应的11个数据点构成了高度线性相关的等时线（图5b）， 等时线年龄为155.1±7.0 Ma （2σ， MSWD=0.2），40Ar/36Ar初始值294.8±4.8。

表1　样品10XT0240Ar/39Ar定年分析数据Table 1　40Ar/39Ar dating results of sample 10XT02

图5　10XT02白云母和锡石坪年龄谱图（a）和反等时线（b）Fig.5　Age spectra （a） and inverse isochrons （b） of muscovite （Ms） by laser stepwise heating and cassiterite （Cst） by progressive crushing

3.2.2K、Cl和40Ar的相关性

锡石10XT02 Cst有关的Ar同位素比值数据列于表2。

表2　锡石K-Cl-40Ar图解相关Ar同位素数据Table 2　Ar data of cassiterite

目前， 越来越多的学者对Cl诱发产物的干扰给予了关注， 主要是因为： （1）与K相比， Cl在某些矿物（燧石、脉石英以及蒸发盐灯）中的含量不容忽视。显然， 不对Cl诱发产物做校正就很难获得准确的矿物形成的年龄或矿物中原始大气氩（40Ar/36Ar）的比值；（2）人们发现样品中的Cl元素含量与过剩氩之间存在密切的联系， 通过对36ArCl和38ArCl的计算， 可获得样品中Cl的含量， 进而依据40Ar-Cl相关性， 可校正过剩40Ar对年龄计算的影响（Wang et al.， 1988），或者以Cl的含量计算Cl/K比值， 分析和判断样品中氩的来源（Landoll et al.， 1989； Foland et al.， 1993）。由于Cl和40Ar呈正相关析出， 我们可以绘制Cl/K（x轴）对40Ar/K（y轴）相关图， 数据形成一条直线， 其截距值的含义为： 当Cl=0时， 截距40Ar/K中的40Ar不再含有过剩氩， 同理绘制38ArCl/39ArKvs.40Ar*/39ArK相关图解， 根据截距值也可以计算年龄。

K、Cl和40Ar之间存在相关性（Turner and Wang，1992； 王松山， 1992）， 在K-Cl-40Ar的图解上， 次生、原生包裹体的数据点表现出明显不同的分布， 并且通过这些相关图解可能获得次生包裹体的年龄（Jiang et al.， 2012； Bai et al.， 2013）。在40Ar*/39ArK-38ArCl/39ArK图解上（图 6a）， 锡石10XT02 Cst击碎前期阶段（4～6阶段）的数据点形成较好的线性关系， 在40Ar*/39ArK上截距值为10.1， 计算得到年龄96 Ma。后期击碎阶段（8～18阶段）数据点显示出很低的38ArCl值，40Ar*/39ArK的值基本不变， 且与38ArCl/39ArK值没有相关性。40Ar*/39ArK平均值16.6， 对应年龄155 Ma，与锡石等时线年龄基本一致（图 6b）。

在38ArCl/40Ar*-39ArK/40Ar*图解上（图 6b）， 击碎第4～6阶段的数据点呈负相关， 随实验阶段进行，38ArCl/40Ar*比值逐渐下降，39ArK/40Ar*单调递增， 相关线在39ArK/40Ar*上截距值为11.0， 计算得到年龄104 Ma。到第8～18阶段， 数据点集中在垂直39ArK/40Ar*轴的较窄范围内，39ArK/40Ar*值基本保持在0.06， 不随38ArCl/40Ar*值变化， 对应年龄155 Ma。

击碎前期阶段和后期阶段的数据点在40Ar*/38ArCl-39ArK/38ArCl图解上呈现不同的两组分布（图 6c）， 形成两条相关性很好的线， 对应年龄由相关线斜率计算得到， 分别为104 Ma和154 Ma。

在K-Cl-40Ar的图解上， 次生、原生包裹体的数据点呈两组分布， 分别对应于～104 Ma和～155 Ma。由于次生包裹体仅3个数据点呈明显的线性分布，且计算时未引入误差， 年龄数据仅供参考。

4　讨　论

4.1锡石真空击碎释气模式

前人对于石英、闪锌矿和石榴子石等矿物的流体包裹体定年研究表明， 这些矿物流体包裹体可以保持同位素封闭体系（Qiu et al.， 2002； Qiu and Wijbrans， 2006b， 2008； Qiu and Jiang， 2007）， 这是我们开展流体包裹体定年的前提条件。已有的研究多是关于原生包裹体的年龄， 我们通过选择样品、实验前样品适当浸泡破碎前处理、采用合适的实验流程等途径， 以消除后期流体活动形成的次生包裹体对原生包裹体定年的干扰。近年来实验研究发现，有些样品最初几个阶段的数据点也可以呈线性分布，构成次生包裹体等时线， 或者通过Cl、K相关性图解可以得到有意义的次生包裹体的年龄（蒋映德等， 2006；Qiu and Jiang， 2007； Jiang et al.， 2012； Bai et al.， 2013）。

图6　锡石K-Cl-40Ar相关性图解Fig.6　Plots of K-Cl-40Ar for stepwise crushing of the cassiterite （Cst）

根据次生、原生包裹体不同性质， 在真空击碎过程中表现出不同的释出特征（邱华宁和戴橦谟，1989； 邱华宁， 1999； 邱华宁等， 2000； 邱华宁和Wijbrans， 2005）： （1）沿裂隙分布的次生包裹体较容易被破坏而释气， 因此， 锡石10XT02 Cst真空击碎实验中开始的6个阶段的气体主要来自裂隙及次生包裹体， 表观年龄明显偏老并快速下降（从2843 Ma降至311 Ma）（图5a）， 表明最早期从矿物裂隙释出的次生包裹体含有过剩40Ar； （2）随着实验的进行， 所分析的气体逐渐过渡为次生、原生包裹体的混合； （3）最后， 达到以不含过剩40Ar的原生包裹体为主要贡献，表现为样品第8～18阶段年龄坪趋于平坦（图5a）， 表观年龄逐步下降， 最后形成以不含过剩40Ar的原生包裹体为主要贡献的、具有地质意义的“年龄坪”， 累积39Ar释放83.8%， 坪年龄为154.3±3.0 Ma（2σ，MSWD=0.2）， 而且相应的11个数据点形成了一条高度线性相关的等时线（图5b）， 等时线年龄155.1± 7.0 Ma（2σ， MSWD=0.2）与其坪年龄一致。反等时线的40Ar/39Ar初始值为294.8±4.8， 与现代大气氩比值295.5非常接近， 表明年龄坪对应释出的包裹体不含过剩40Ar， 所获得的等时线年龄和坪年龄代表了锡石原生包裹体的年龄。

此外， 在K-Cl-40Ar的图解上， 也能明显反应出次生、原生包裹体在击碎过程中不同的释气特征。从图 6可以清楚地看到次生、原生包裹体的数据点表现出明显不同的两组分布。4～6阶段数据点（三角形的数据点）比较分散且都与38ArCl有明显的相关性，这是因为次生包裹体含有过剩40Ar， 而过剩40Ar与Cl存在正相关（Turner and Wang， 1992）。8～18阶段原生包裹体释气阶段的数据点（实心圆圈的数据点）很集中，40Ar*/39ArK值基本保持不变， 表明原生包裹体的同位素组成体系相对简单， 不含过剩40Ar， 则数据点不随38ArCl值变化。

4.2锡田流体包裹体年龄及意义

本文对荷树下锡矿体矿石矿物锡石40Ar/39Ar直接定年， 得到锡石原生包裹体的年龄154.3±3.0 Ma，同时获得与锡石共生的、与成矿有关的白云母年龄为155.6±1.7 Ma， 准确厘定了锡田钨锡矿床的燕山期成矿年龄为～155 Ma， 且与前人已有年龄结果一致， 充分证明了锡石原生流体包裹体40Ar/39Ar年龄的可靠性。锡田成矿时代与燕山早期细粒含斑黑云母花岗岩年龄值152～157 Ma吻合， 属于华南地区中生代大规模成矿作用高峰期燕山期150～160 Ma的产物。

尽管前期阶段的数据点在反等时线图解上（图5b）并没有形成线性得到等时线， 在K-Cl-40Ar的相关性图解（图 6）上计算得到的次生包裹体年龄为～104 Ma， 记录了一次成矿后流体活动时间。

4.3流体来源与过剩40Ar

地壳流体中的稀有气体有三个明显不同的源区，即饱和空气雨水中的稀有气体、地幔中的稀有气体和地壳中由核过程形成的放射成因稀有气体（Turner et al.， 1993）。等时线方法获得的流体包裹体的40Ar/36Ar初始值可能指示流体的来源（Turner and Bannon， 1992； Turner and Wang， 1992）。

开始阶段次生包裹体表观年龄异常偏老， 含有大量过剩40Ar， 显示成矿后流体可能来源于深部，流体来源越深或演化时间越长， 积聚过剩40Ar越多。地幔氩40Ar/36Ar比值为980， 有些甚至高达24400， 具有高40Ar/36Ar的特点（Sarda et al.， 1985）。

锡石原生包裹体的40Ar/36Ar初始值为294.8±4.8，与现代大气氩初始值295.5一致， 表明成矿流体中不含过剩40Ar。成矿流体主要为CO2和NaCl-H2O，含少量H2S和CH4（杨晓君等， 2007）， 此类深源组份暗示其原始成矿流体很可能来自于深部的地幔过渡带（上地幔）或软流圈， 流体沿途汲取围岩的放射性成因40Ar而使流体富含过剩40Ar。Turner （1988）指出水岩反应作用程度、流体沸腾作用以及大气降水的加入都有可能影响流体中Ar的含量、同位素组成以及其和K， Cl比值。含过剩40Ar的深部成矿流体，可能通过以下方式释放过剩40Ar： （1）通过断裂逃逸到大气中去； （2）大气降水沿断裂加入； （3）与围岩不含钾的碳酸盐岩发生水岩反应； （4）流体沸腾作用使气相逸出（Turner， 1988）。现有对锡田矿床成矿流体的研究（刘云华等， 2006； 杨晓君等， 2007）中均未发现沸腾包裹体， 流体沸腾作用可能不是成矿流体不含过剩40Ar的主要原因。云英岩期成矿流体氢氧同位素组成靠近于大气降水线， 受大气降水控制明显（姚远， 2013）。因此， 我们不排除断裂逃逸或者水岩反应对流体过剩40Ar的影响， 但大气降水的加入很可能是导致成矿流体不含过剩40Ar的主要原因。

5　结　论

本文通过锡田钨锡多金属矿床共生白云母和锡石40Ar/39Ar定年研究， 得到几点重要认识， 总结如下：

（1） 锡石适合于40Ar/39Ar流体包裹体定年， 拓展了钨锡矿床直接定年新的测试矿物和实验方法。

（2） 阶段击碎逐步提取流体包裹体进行40Ar/39Ar定年， 可以在反等时线图解上清晰地区分次生、原生包裹体的数据点， 它们呈两组分布。40Ar/39Ar等时线方法能够获得原生包裹体真实年龄。

（3） 白云母激光阶段加热分析40Ar/39Ar等时线年龄和锡石真空击碎分析原生包裹体40Ar/39Ar等时线年龄完全一致， 代表矿床的成矿年龄。

（4） K-Cl-40Ar相关图解可以获得次生包裹体的年龄， 也是获得原生包裹体年龄的补充方法。

（5） 锡田钨锡多金属矿床燕山期成矿作用发生在～155 Ma， 属华南中生代晚侏罗世大规模成矿作用高峰期。

致谢： 中国地质科学院地质研究所陈文研究员对本文提出了宝贵的修改意见， 在此表示衷心的感谢。

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Direct Dating of Cassiterite in Xitian Tungsten-Tin Polymetallic Deposit， South-East Hunan， by40Ar/39Ar Progressive Crushing

WANG Min1， BAI Xiujuan2， HU Rongguo1， CHENG Shunbo3， PU Zhiping1and QIU Huaning1
（1. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry， Guangzhou Institute of Geochemistry， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， Guangdong， China； 2. MOE Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，China University of Geosciences， Wuhan 430074， Hubei， China； 3. Wuhan Center of China Geological Survey，Wuhan 430205， Hubei， China）

The Xitian tungsten-tin polymetallic deposit is a large deposit in SE Hunan province discovered recently. In order to date the cassiterite directly by40Ar/39Ar progressive crushing， we selected paragenous muscovite and cassiterite from a piece of tin ore specimen from the Xitian tungsten-tin deposit. The muscovite by40Ar/39Ar laser stepwise heating forms a flat age spectrum with a plateau age of 155.6±1.7 Ma （2σ）. The40Ar/39Ar data of the cassiterite by crushing yield an age spectrum marked with abnormal old apparent ages declining step-by-step for the first seven steps， followed by a plateau with an age of 154.3±3.0 Ma for the last eleven steps （steps 8-18， about 83.8% of the total39Ar）. The data points of cassiterite clearly distribute into two groups corresponding to secondary and primary fluid inclusions，respectively. Data points of the first several steps scatter on the inverse isochron diagram， and the apparent ages are abnormally older than the ages of the contemporaneous muscovite， indicating the presence of excess40Ar. The excess40Ar is most likely hosted in the secondary fluid inclusions distributing along the microcracks and is easily extracted by crushing. While data points of steps 8-18 yield an excellent isochron line corresponding to an age of 155.1±7.0 Ma with an initial40Ar/36Ar value of 294.8， which are interpreted as the contributions of the primary fluid inclusions， without excess40Ar inside. The isochron age of the primary fluid inclusions in cassiterite is well concordant with that of the paragenous muscovite， indicating that the tin mineralization occurred at 155 Ma， coeval to the Late Jurassic large scale tungsten-tin mineralization in South China. The primary and secondary fluid inclusions could be easily distinguished by the polts of K-Cl-40Ar， and thus， the ages of secondary and primary fluid inclusions can be obtained from these plots. This study reveals that cassiterite is a suitable mineral for40Ar/39Ar stepwise crushing.

cassiterite； fluid inclusion；40Ar/39Ar method； Xitian； Hunan

P597

A

1001-1552（2015）06-1049-012

10.16539/j.ddgzyckx.2015.06.007

2014-12-12； 改回日期： 2015-05-20

项目资助： 973项目（2012CB416706）、国家自然科学基金创新群体项目（41121002）和中国科学院“135规划”（GIGCAS-135- Y234151001）联合资助。

王敏（1985-）， 女， 博士研究生， 矿物学岩石学矿床学专业。Email： min.wang720@gmail.com

邱华宁（1963-）， 男， 研究员， 主要从事40Ar/39Ar同位素年代学研究。Email： qiuhn@gig.ac.cn