广西苍梧县社垌钨多金属矿床中辉钼矿年龄及其地质意义

吴雄兵，彭火坤，赵久军

(四川省地质矿产勘查开发局物探队，四川 成都 610072)

广西大瑶山地区社垌钨多金属矿床位于广西壮族自治区东部、梧州市西北58 km处。该矿床于2011年由广西地球物理勘察院发现，已达大型规模，主要由平头山钨钼矿段、社山钨钼矿段以及宝山铜矿段等三部分组成。前人研究表明，矿区钨钼矿化与矿区古生代岩体关系密切，而铜矿化与矿区燕山期岩体关系密切。由于缺乏成矿年龄数据，矿区是否存在多期成矿事件一直未能确定，严重阻碍了对该区成矿规律的研究以及进一步找矿勘查的突破。本文选取平头背矿段、社山矿段及宝山矿段的辉钼矿进行Re-Os同位素定年，探讨社垌矿区成矿事件及成矿规律，为进一步找矿工作提供参考资料。

1 区域地质特征

钦州湾—杭州湾结合带(简称钦杭带)，南起广西钦州湾，经湘东和赣中延伸到浙江杭州湾地区，全长近2000 km，宽100～150 km，是扬子与华夏两大古陆块碰撞拼贴形成的巨型板块结合带。社垌钨多金属矿床所在的大瑶山地区，位于钦杭成矿带的西南、桂中—桂东与粤西的交界处，面积近18 000 km2(图1a)。区内主要出露有震旦系—志留系、泥盆系，其中震旦系—志留系主要为一套类复理石砂页岩、硅质岩建造，厚度大于10 000 m，其中分布有多层杂砂岩、含粒砂岩，鲍马层序特征明显；泥盆系为浅海相碎屑岩、石英砂岩等，与下部地层呈不整合接触[1]。

受加里东期、燕山期等构造运动的影响，区域内褶皱及断裂发育。主要以近EW向的大瑶山复式背斜为格架，后期叠加有NE、近EW向及近SN向断裂，这些断层为区内后期成矿提供了空间，控制着区内钨、锡、金、银、锌、铅等矿床的分布。

区内中—酸性岩浆岩较为发育，主要形成于加里东期和燕山期。前者多呈岩枝、岩株、岩墙等产出，岩性主要有闪长岩、花岗闪长岩等；后者多呈岩基、岩株状产出，岩性主要有花岗闪长(斑)岩、二长花岗岩、石英斑岩和花岗斑岩等[2-3]。

2 矿床地质特征

矿区出露地层主要为寒武系黄洞口组a、b、c、d四段(图1b)。其中，a～c段分布在矿区的西侧，主要为一套浅海相复理石砂泥质沉积岩，岩性主要为粉砂岩—细砂岩，夹有页岩、炭质页岩薄层；d段分布在矿区东部，为纹层理发育的灰色薄层粉砂岩、泥质粉砂岩夹少量薄层粉砂质泥岩，斜层理、包卷层理发育。

图1 (a)大瑶山地区地质简图(据文献[4])与(b)社垌钨多金属矿床地质图(据文献[5])

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

受西侧凭祥—大黎深大断裂的影响，区内断裂发育，以NW、SN向断裂最为发育，NW向的断裂对矿区成矿有着重要的意义。其中，F7断裂对平头背钨钼矿体有控制作用，而F4对宝山铜矿体有控制作用。

区内岩浆岩以社山复式岩体为主，岩体沿NW向展布，与区内构造线方向一致。岩体长约3 km，宽约1.5 km，岩性为花岗闪长岩，其形成年龄为(435.8±1.3)Ma[1]。花岗闪长岩内出露有两个面积约0.15 km2的燕山期花岗斑岩岩体，其形成年龄约为95～94 Ma[5]。社山矿段分布在社山花岗闪长岩西北部；宝山矿段分布在社山复式岩体的中部，矿区除了花岗闪长岩及花岗斑岩外，还有少量的燕山期石英斑岩岩脉，其形成年龄约为95 Ma[5]。在平头背矿段，发现有少量NW向的花岗闪长斑岩岩脉，其同样形成于古生代(432.0±1.7)Ma[1]。

矿区存在两种类型的矿化：与加里东期岩体相关的石英脉型钨钼矿化，以及与燕山期岩体相关的铜矿化。前者主要分布在平头背花岗闪长斑岩中以及社山花岗闪长岩中，钨钼矿化有三种产出形式：下部呈隐伏的斑岩型矿化，含矿石英脉呈0.2～4 cm的网脉状产出，主要分布在花岗闪长岩中；中—下部局部可见不规则的隐伏矽卡岩型矿化，分布在与花岗闪长岩接触的矽卡岩中；上部为石英脉型矿化，含矿石英脉宽度为1～20 cm，主要沿花岗闪长岩及其围岩中的裂隙分布。该类矿化伴随的主要金属矿物有白钨矿、辉钼矿、磁黄铁矿和黄铁矿，主要蚀变类型有硅化、黄铁矿化、绢云母化及绿泥石化等[1]。辉钼矿常呈石英脉的形式与白钨矿共生产出。后者主要分布在宝山矿段，燕山期的石英斑岩、花岗斑岩岩枝、岩脉在该矿段侵入加里东期的社山花岗闪长岩中(图1b)。该矿段以铜矿化为主，受石英斑岩及构造作用的控制，呈不规则脉状、浸染状产出。其中，浸染状矿化主要分布在石英斑岩中，以黄铜矿-黄铁矿-磁黄铁矿组合产出，与绢云母化、钾长石化、硅化等关系密切；花岗斑岩、花岗闪长岩中主要分布着细脉状、网脉状石英-(磁)黄铁矿-黄铜矿化，与绢云母化关系密切，且受断裂控制明显[4]。在该矿段，钾长石化主要分布在石英斑岩中，绢云母化分布在石英斑岩及其附近的花岗闪长岩中，表明矿化很可能由石英斑岩导致。局部有辉钼矿产出，主要呈浸染状、细脉浸染状与黄铜矿等伴生出现。

3 辉钼矿Re-Os年龄测试

本研究中，共选取4块平头背矿段(SD-3，SD-5，SD-10，SD-16)、2块社山矿段(SD-22，SD-24)及5块宝山矿段(BS-17，BS-24，BS-30，BS-34，BS-51)的辉钼矿样品进行Re-Os同位素测试。样品粉碎到200目，经过浮选后在双目镜下挑选辉钼矿样品，其纯度>99%。测试仪器为TJA X型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)，实验过程中所用的标样为GBW 04436[6]。

11件辉钼矿Re-Os同位素测试结果见表1及图2。平头背和社山6件样品中w(Re)为8.2×10-6～183.2×10-6，w(187Re)为5.2×10-6～115.2×10-6，w(187Os)为37.7×10-9～846.0×10-9。Re-Os模式年龄为(435.3±6.1)Ma～(438.5±8.7)Ma，加权平均值为(437±11)Ma，MSWD为0.09。由ISOPLOT软件计算出了的等时线年龄为(439.1±3.5)Ma，MSWD为0.56。5件宝山矿段辉钼矿中，w(Re)、w(187Re)及w(187Os)分别为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，模式年龄为(91.6±0.9)Ma～(93.1±1.4)Ma，加权平均年龄为(92.5±0.5)Ma(MSWD=0.34)，等时线年龄为(101.7±4.6)Ma(MSED=0.06)。

表1 社垌矿床辉钼矿Re-Os年龄数据

图2 平头背、社山矿段(a，b)与宝山矿段(c，d)辉钼矿Re-Os等时线年龄及加权平均年龄

4 讨论

4.1 成矿时代的确定

成矿年龄的确定已成为矿床成因研究的重要途径。特别的对于构造-岩浆作用复杂的地区，矿床通常是有多期成矿作用相互叠加而成，成矿年龄的精确测定能够直接指示多期成矿，对于研究矿床成因、揭示成矿规律具有重要的意义。由于封闭温度高(500℃±50℃)[7]、体系不易受后期热事件影响，辉钼矿Re-Os定年已成为金属硫化物矿床成矿年龄研究的首选。然而在经过长期应用后，学者们发现辉钼矿定年有时会出现失耦现象，年龄的一致性、可靠性与辉钼矿颗粒大小密切相关[8-9]。当颗粒较粗大时，辉钼矿Re-Os年龄的可靠性、可重复性较差；当辉钼矿较为细小时(<2 mm)[10]，失耦现象不明显，所得年龄数据较为可靠。

虽然平头背和社山矿段辉钼矿颗粒较为粗大，但粒径多小于1 mm，宝山矿段辉钼矿粒径通常为0.1～0.5 mm，因此所得辉钼矿Re-Os定年结果真实可靠。6个古生代辉钼矿样品、5个燕山期的辉钼矿样品模式年龄在误差范围内各自一致，也说明了社垌地区辉钼矿Re-Os体系失耦现象不明显，辉钼矿Re-Os年龄真实可靠。

辉钼矿Re-Os研究结果表明，社垌钨多金属矿区存在两期成矿作用，第一期成矿以钨钼矿化为主，形成于439～437 Ma(图2a、2b)；石英-白钨矿-辉钼矿脉主要分布在社山花岗闪长岩、平头背花岗闪长斑岩脉体内部及其附近围岩中，表明两者具有密切的成因关系。Jiang等[3]测得花岗闪长岩、花岗闪长斑岩的锆石LA-ICP-MS年龄分别为(439.8±3.2)Ma和(441.1±2.2)Ma；李巍等[11]测得花岗闪长岩锆石LA-ICP-MS年龄为(438.7±3.0)Ma，花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS年龄为(438.1±2.6)Ma；陈懋弘等[4]测得花岗闪长岩及花岗闪长斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(435.8±1.3)Ma和(432.0±1.7)Ma。这些研究表明，平头背和社垌矿段的钨钼矿化不但与古生代花岗闪长(斑)岩(441～432 Ma)有着密切的空间关系，且成岩成矿年龄在误差范围内一致，表明社垌矿区钨钼矿化是由矿区古生代岩体引起。

第二期成矿以铜矿化为主，形成于102～93 Ma(图2c、2d)；黄铜矿以石英-硫化物网脉的形式分布在石英斑岩及其与围岩接触带中。与平头背及社山矿段矿化不同，宝山矿段并没有出现钨矿化及石英-白钨矿-辉钼矿脉脉体，钼矿化较弱，辉钼矿仅在局部出现；该矿段以铜矿化的出现为特征，主要以石英-网脉状-细脉浸染状石英-(磁)黄铁矿-黄铜矿化脉为主，显示出其与社山、平头背矿段的明显不同。蒋兴洲等[5]测得石英斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(93.9±0.4)Ma；杨锋等[2]测得石英斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为95.4～92.5 Ma。此外，由于铜矿化主要分布在石英斑岩及其周围的花岗闪长岩中，且钾化、绢云母化等蚀变均以石英斑岩为中心，显示出明显的空间联系，表明石英斑岩为该期铜矿化的致矿岩体。

4.2 区域成矿动力学背景

陈懋弘等[4]认为广西大瑶山地区的成矿事件主要有三期：加里东期(～430 Ma)斑岩-矽卡岩-石英脉型钨钼矿化、燕山早期(165～150 Ma)斑岩铜钼矿化以及燕山晚期(120～80 Ma)斑岩-破碎带蚀变岩型多金属矿化。其中，加里东期成矿以社垌(441～432 Ma)、武界(438～435 Ma)为代表[1]，该期矿化与该区广泛出露的早古生代中—酸性岩体具有成因关系。岩石地球化学研究表明，受扬子板块与华夏板块碰撞的影响，这些岩体形成于碰撞后伸展环境下，由壳幔物质混合而形成[3]。在大瑶山地区，深部存在一个面积超过1500 km2的岩基，其可能为该区早古生代成矿提供了充足的物质来源[3]。燕山早期成矿以圆珠顶(157～155 Ma)[12]、古袍(～148 Ma)[13]矿床为特征，是整个华南地区最主要的成矿期之一，该期成矿被认为是由太平洋板块斜向俯冲作用而引起[4]。燕山晚期(120～80 Ma)成矿以大黎钼矿(103～102 Ma)、宝山铜矿(102～93 Ma)[14]为代表。该期成矿作用广泛分布于大瑶山地区，与矿化相关的岩体既有钙碱性准铝质I型花岗岩，又有富钠的过铝质S型花岗岩，表明该区在燕山晚期可能处于陆内拉张环境[4]。复杂的构造-岩浆作用，导致大瑶山地区多期成矿相互叠加，形成多种金属矿化相互伴生的现象。该过程通常能够提高矿床储量及品位，使其更具有经济价值。因此，多种构造-岩浆相互叠加的部位，应是今后找矿的重点区域之一。

5 结论

在社垌钨多金属矿床存在两期成矿事件：早期为钨钼矿化，形成于439～437 Ma，主要分布在平头背、社山矿段，是由早古生代花岗闪长岩、花岗闪长斑岩侵入而形成；晚期为铜矿化，形成于102～93 Ma，主要分布于宝山矿段，是由燕山晚期石英斑岩侵入而形成。从早古生代至燕山晚期，大瑶山地区经历了扬子板块与华夏板块碰撞后伸展、太平洋俯冲及陆内拉张的构造环境，相应地形成了多期矿化并相互叠加。

致谢：本研究在野外工作期间，得到了广西地球物理勘察院的帮助；写作过程中得到了成都理工大学地球科学学院丁枫副教授、龙训荣副教授的指导；审稿过程中得到审稿专家的指点，在此一并表示感谢。