广东金坑铜锡铅锌矿床成岩成矿时代及成因探讨

廖 静, 郭丽荣, 钱龙兵

(广东省有色金属地质局 九三一队,广东 汕头 515041)

金坑铜锡铅锌矿床位于莲花山断裂带中部,是粤东地区近年来新发现的一处中型铜锡多金属矿床,探获资源量铜、铅锌、锡、银均达中型规模,有望达到大型规模。本次研究在详细的野外地质调查的基础上,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法和辉钼矿Re-Os同位素定年法对矿区与成矿有关的岩浆岩及与锡石共生的辉钼矿进行了分析,结合岩浆岩地球化学特征,讨论了该矿床的成因类型。

1 区域地质概况

金坑矿区位于武夷成矿带南段,莲花山断裂带南西段锡铜多金属矿整装勘查区北部[1],位于莲花山主峰地段北山嶂—九龙嶂动力变质带[2],其间广泛发育糜棱岩带、糜棱岩化带、压碎角砾岩带、片理带及劈理带,常常伴有热蚀变。区内主要构造线方向为30°～40°,以断裂构造为主。卷入该变质带的地层主要有晚三叠世—晚侏罗世沉积岩及火山岩,总体走向30°～35°,倾向SE,倾角30°～50°。区内岩浆岩发育,岩体分布受区域NE、EW、NW向断裂构造控制。主要有燕山三期的嵩头各安岩体,燕山四期的龙狮寨岩体、水口寨岩体、汤輋岩体、紫微山岩体。本区矿点较密集,主要为铜锡矿,其次有钨矿、铅锌多金属矿床。

2 矿床地质特征

矿区出露地层为中上侏罗统热水洞组火山熔岩及火山碎屑岩,主要包括英安流纹质晶屑凝灰岩、流纹斑岩及石英斑岩。地层走向30°～50°,倾向SE,倾角20°～40°。区内断裂构造为区域断裂派生的次一级断裂,可分为NE向、NW向和近SN向三组。矿区动力变质强烈,主要表现为强烈的片理化带,形成极其发育的层间滑动构造,主要构造线方向与区域深断裂一致,为30°～40°,局部有变化,成为主要的容矿空间,矿体形态产状变化随滑动构造的变化而变化。岩浆岩多出露于矿区西北部,主要为中粗粒黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、闪长岩和辉绿岩(图1)。

金坑矿区共发现矿脉54条,其中马山区段43条,崆角区段4条,赤告岭区段4条,黄竹嶂区段3条。以马山区段为主,已发现V1、V4等矿体共43条,以铜矿体为主,形成北东走向长1 500 m、宽800 m,最大延深约1 200 m,最大厚度约500 m的矿脉带。主矿脉V1、V4几乎呈NE—SW向贯穿马山区段,V4长1 350 m,斜深1 000 m,平均脉幅2.27 m;V1长1 400 m,斜深850 m,平均脉幅1.59 m。矿体以细脉状、浸染状为主,局部团块状,产于中上侏罗统热水洞组第三岩性段中的流纹岩、流纹斑岩间的层间滑动带内,呈多层产出,在走向上不连续,因厚度变化大而呈透镜状、脉状。矿体总体产状与地层一致,走向5°～40°,倾向SE,倾角25°～50°。

3 样品分析方法

锆石定年分析采用仪器为RESOlutionM-50激光剥蚀系统和Agilent 7500a型的ICP-MS联机,用He作为剥蚀物质的载气,采用标准锆石TEMORA作为测年外标,所测元素激光斑束直径为31μm,频率为8 Hz,数据处理使用软件ICPMSDateCal 10.1,锆石的谐和年龄图绘制和年龄计算采用软件Isoplot3.0[3],详细的实验分析步骤和数据处理方法见文献[4];辉钼矿Re-Os同位素测年采用X7型ICP-MS 测定同位素比值,详细测试、采用的相关参数及计算过程遵照Re-Os同位素测试的实验流程及相关标准执行。

图2 金坑矿区岩浆岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年图解Fig.2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of magmatic rocks in Jinkeng mining area

a.流纹质晶屑凝灰岩;b.流纹斑岩;c.石英斑岩;d.花岗闪长斑岩;e.中粗粒黑云母花岗岩;f.细粒花岗岩。

图1 金坑矿区地质图Fig.1 Geological map of the Jinkeng mining area1.侏罗系上统热水洞组;2.晚侏罗世中粗粒黑云母花岗岩;3.早白垩世细粒花岗岩;4.早白垩世花岗闪长斑岩;5.花岗斑岩;6.闪长岩;7.煌斑岩;8.辉绿岩;9.断层;10.矿脉;11.地质界线;12.勘探线及编号。

4 分析结果

4.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果

通过对矿区主要岩石进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,结果表明,流纹质晶屑凝灰岩年龄为(157.2±1.0)Ma(图2-a),流纹斑岩年龄为(154.1±1.2)Ma(图2-b),石英斑岩年龄为(150.6±1.2)Ma(图2-c),花岗闪长斑岩年龄为(147.5±0.5)Ma(图2-d),中粗粒黑云母花岗岩年龄为(144.1±0.5)Ma(图2-e),细粒花岗岩年龄为(141.0±0.3)Ma(图2-f)。

4.2 辉钼矿Re-Os年龄

对矿床中与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素测年,结果为(141.3±1.0)Ma(图3)。可见,辉钼矿Re-Os等时线年龄与细粒花岗岩结晶年龄非常接近,在误差范围内一致。成岩成矿年代学表明,金坑矿区成岩作用均形成于燕山晚期的晚侏罗—早白垩世初期。

5 讨论

5.1 成岩成矿时代

华南地区中生代Cu-(Mo)-W-Sn矿床与中生代花岗岩类密切相关。Cu矿床主要与同熔型花岗岩有关,而Mo、W、Sn既与同熔型花岗岩有关,又与改造型花岗岩有关。Cu矿床主要发生在180～170 Ma、160～150 Ma以及105～90 Ma三个时期,W-Sn矿床集中于170～130 Ma和120～110 Ma,而Sn矿床则发育于170～150 Ma、130～110 Ma以及100～90 Ma三个时期。前人对粤东莲花山断裂带中典型矿床锡多金属矿的成矿年龄也做了相关测试工作,如梅县玉水铜矿成矿年龄为150.04 Ma[5];惠来钟丘洋铜锡多金属矿成矿年龄为154.0 Ma[6];潮安厚婆坳锡多金属矿成矿年龄为(145.44±1.88)Ma[7];揭西陶锡湖锡矿成矿年龄为139 Ma,海丰长埔锡矿成矿年龄为141 Ma,海丰塘尾锡矿成矿年龄为137 Ma。

本文通过对矿区岩浆岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和辉钼矿Re-Os同位素测年,确定了金坑矿床的成岩和成矿年龄,该矿床成矿年龄为(141.3±1.0)Ma,细粒花岗岩的成岩年龄为(141.0±0.3)Ma。测试结果与华南地区和粤东地区中生代成岩成矿年龄相吻合。

5.2 成因讨论

LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄结果显示,矿区细粒花岗岩形成年龄为(141.3±1.0)Ma,与辉钼矿成矿年龄(141.0±0.3)Ma在误差范围内基本一致,也就是说金坑矿区的矿床成因类型为岩浆热液型。地球化学特征表明细粒花岗岩具相对富集大离子亲石元素(LILE)及相对亏损高场强元素(HFSE)的特征,与I型花岗岩比值相似。在Rb-(Y+Nb)构造环境判别图上(图4),形成于早白垩世的金坑花岗质岩体样品均落入后碰撞花岗岩区域,早白垩世初期高分异的花岗岩株或岩脉,其一方面本身属于岩浆演化晚期的产物,诸多成矿元素高度富集,能够提供充足的矿物质;另外,岩浆侵入上供作用使得早期剪切作用形成的相对封闭压扭性质的断层或者裂隙张开,造成层间滑脱,为成岩和成矿提供了必要的空间;再之,岩浆提供了巨量的热源,成为某些先存“矿源层”(如地层等)中的成矿金属元素被大量萃取的驱动力。综上所述,金坑矿床成因主要为岩浆热液主导,受层间滑动构造控制。

图4 金坑矿区花岗岩类构造环境判别图解Fig.4 Discriminant diagram of tectonic environment of granitoid in Jinkeng mining area

6 结论

细粒花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年成岩年龄为(141.0±0.3)Ma,辉钼矿Re-Os同位素测年为(141.3±1.0)Ma,成岩作用形成于燕山晚期的晚侏罗—早白垩世初期,而成矿作用为早白垩世初期,成矿与细粒花岗岩关系最为密切,本区今后找矿工作部署应围绕该岩体进行。

参考文献：

[1] 颜伦明,王核.广东莲花山断裂带南西段锡铜多金属矿整装勘查区关键基础地质研究及专项填图与技术应用示范报告[R].广州：广东省有色金属地质局,2016.

[2] 陈少青.广东金坑矿区动力变质构造蚀变带特征与成矿关系[J].矿产勘查,2016,7(2):291-299.

[3] Ludwig,K.R.Isoplot 3.00:A geochronological toolkit for microsoftexcel[M].Berkeley:Special Publication,2003.

[4] Yuan Honglin,Gao shan,Liu Xiaoming,et al.Accurate U-Pb age and trace element determination of zircon by laser abla-tion-inductively coupled plasma-mass spectrometry[J].Geostandards & Geoanalytical Research,2004,28:353-370.

[5] 蔡锦辉,陈永烈.广东梅县玉水铜多金属矿床成矿时代[J].广东地质,1996，11(2):55-58.

[6] 路远发.钟丘洋次火山岩型铜矿床的地质地球化学特征[J].矿产与地质,1995(3):145-152.

[7] 徐晓春,岳书伦.粤东地区锡多金属矿床的成矿年龄及矿床成因[C]//欧阳自远.中国矿物学岩石学地球化学研究新进展.兰州:兰州大学出版社,1994.

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