江西新余地区东门铜钼矿区辉钼矿Re-Os年代学特征及成矿意义

邓 杨，潘小菲，杨炎申,，武 凯，樊献科，张智宇，欧阳永棚

(1.中国地质科学院地质研究所，北京 100037； 2.中国地质大学(北京)，北京 100083；3.江西省地质矿产勘查开发局912大队，江西 鹰潭 335001)

0 引 言

江西省是我国重要的矿产大省之一，产出大量的铜、钨、铀、钽、重稀土、金和银等矿床，其中的钨矿和铜矿尤其丰富，被称为“世界钨都”[1-3]。江西省新余市蒙山成矿区，也是华南重要的铜钨锡矿产地之一，区内产出了太子壁和荷沂钨铜多金属矿床及大量的矿化点，这些矿床和矿化点围绕蒙山岩体分布(图1和图2)。前人仅对蒙山成矿区蒙山岩体开展了详细的年代学、岩石地球化学研究，认为蒙山复式岩体主要由印支期的三次岩浆侵入构成，三期岩体均具准铝-过铝质高硅富钾特征，同位素特征指示其为新元古代地壳物质熔融并混入少量幔源物质的产物[4]。然而，对蒙山成矿区的矿床地质特征缺乏了解，不清楚该区金属矿产形成时代、成矿机制及成矿条件。为此，笔者于2018—2020年对蒙山成矿区开展了地质详查，通过岩浆岩岩相学和蚀变-矿化大比例尺填图，在蒙山成矿区南部5 km的东门蛇纹石矿区内发现了两个二长岩小岩株(称东门岩体，图2)，两个岩株与碳酸盐地层接触带产生了大量的矽卡岩型铜钼矿化(东门矿床)。本文旨在基于野外地质调查，通过采样分析，确定新发现的东门铜钼矿化的蚀变、矿化特征及成矿时代，为区域找矿起到理论指导作用。

1 区域地质背景

东门铜钼矿区位于江西省中部新余地区，处于钦杭结合带萍乡-乐平拗陷带中段，钦杭结合带南界萍乡-广丰断裂带北侧(图1)，隶属于蒙山铜钨锡矿集区(图2)。萍乡-乐平拗陷带为一呈北东东至北东向延伸的狭长坳陷地带，为钦杭结合带南边界构造带(属板块缝合线)，呈近东西向横贯江西省中部，是加里东运动时期一条强烈的地壳消减叠覆带，在加里东期华南造山带沿该带多次拼贴，并向北大规模逆冲推覆，与九岭、万年推覆体发生对冲。该断裂带西段被印支期以来的推滑构造掩盖严重，覆盖了大量的晚古生代以来的沉积盖层[7]。因此，区内构造相互叠置，构成了区内复杂的构造格架，控制着区内多期岩浆活动、矿产分布及中生代断陷盆地的整体展布。

图1 赣中地区区域地质背景图

图2 蒙山矿集区地质图

蒙山铜钨锡矿集区内发育的地层比较完整，从晚泥盆纪-白垩纪均有出露，岩性以灰岩为主，少量砂岩或粉砂岩(图2)，在矿集区东北部和南部大范围被第四系土壤覆盖，地层仅零星出露。受宜丰-景德镇断裂和萍乡-广丰深断裂带控制，区内主要的构造也为北东向断裂，其次发育后期构造改造而成的近东西构造[4]；北侧出露一规模较大的印支期蒙山复式岩体，岩体平面上呈椭圆形，出露面积39 km2，岩体以酸性岩为主；其余岩体出露地表均较小，多呈小岩株、岩脉产出，主要分布于铁坑、铁山等地(图2)。前人资料表明铁坑、铁山等地岩体均形成于燕山期，为中酸性岩，其分布受东西向断裂及北北东向构造、北东向构造共同控制，伴随岩浆活动，形成了铁、硫、钼及铅、锌、金、银等多种内生矿产。

东门蛇纹石矿区位于蒙山矿集区东部，地表出露有穿时的上泥盆统-下石炭统洋湖组、下石炭统梓山组、上石炭统黄龙组以及二叠系栖霞组等地层(图3)，其中洋湖组地层岩性主要为粉砂岩、粉砂质泥岩、千枚状凝灰质粉砂岩等。梓山组整合接触于洋湖组，岩性从下往上依次为含云母石英细砂岩、粉砂岩夹泥质粉砂岩及炭质泥岩粉砂岩、黏土岩夹硅质石英细砂岩、含泥质细砂岩间夹煤层。黄龙组下部白云岩段为灰色中厚层状细晶(含铁)白云岩，普遍含陆源石英砂，偶夹纹层(可能为隐藻)及硬石膏，厚220 m。上部灰岩段为浅灰色中厚层状生物碎屑灰岩、厚层状粗晶灰岩夹中-薄层状泥晶灰岩、生物碎屑灰岩，与下伏梓山组呈整合接触，厚412 m。区内仅在东门矿区内发现两个小岩株，岩株呈椭圆形，出露面积合计0.25 km2，岩体侵位于黄龙组白云岩中(图3)。

图3 蒙山矿集区东门矿区地质简图

2 东门矿区地质特征及岩体蚀变-矿化特征

东门矿区内新发现的岩体岩性以花岗闪长岩为主，其次为石英二长岩。花岗闪长岩具斑状结构或二长不等粒结构，岩石样品中斑晶含量为20%～40%，主要为斜长石(10%)、碱性长石(8%)、石英(5%)、黑云母(10%)和角闪石(5%)；基质含量为60%，主要由石英、长石，含少量黑云母(图4)。 石英二长岩也具斑状结构，主要为中长石(2%～20%)、钾长石(8%)、黑云母(15%～20%)、石英(5%～10%)和少量辉石(1%～5%)组成，大小0.5～3 mm；基质具显微花岗结构，包含斜长石、钾长石、石英、黑云母、角闪石等。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb方法测试分析获得花岗闪长岩侵入年龄为171.02±0.32 Ma[8]。

东门矿区内可见花岗闪长斑岩与灰岩地层侵入接触关系，接触带内发育大量矽卡岩化、大理岩化以及后期碳酸盐化蚀变(图4(a)和图4(b))。花岗闪长斑岩内部可见侵染状的黄铁矿、黄铜矿化，而二长岩中不仅可见沿着黑云母解理蚀变出黄铁矿、黄铜矿，还可见少量石英-黄铜矿-黄铁矿-辉钼矿化脉充填于岩石中(图4(d)和图4(e))。矽卡岩化蚀变宽为3～30 m，主要矽卡岩矿物包括石榴石、透辉石、硅灰石、蛇纹石及绿泥石等，其次可见符山石、阳起石、方解石、石英，伴随着矽卡岩化可见大量团块状、细脉侵染状的磁铁矿、辉钼矿化(图4(e)和图4(f))。

按照矿物组合及生成顺序，东门铜钼矿化可以划分为早矽卡岩、退蚀变和金属硫化物等蚀变矿化阶段(图5)。 其中，早夕卡岩阶段主要矿物组合为石榴石-透辉石-硅灰石，石榴石主要呈红色，透辉石为无色-墨绿色，硅灰石为白色(图4(f))，其次含少量符山石、石英、磁铁矿和黄铜矿(图4(d))，磁铁矿和黄铜矿呈侵染状或团块状(图6(a))。早期石榴石-透辉石矽卡岩局部发生退矽卡岩化蚀变，可见早矽卡岩阶段石榴石、透辉石发生绿泥石化、蛇纹石化(图4(g))，或者单独形成蛇纹石、绿泥石带等(图4(h))。 金属硫化物阶段主要呈脉状，分布于蛇纹石化矽卡岩及外部大理岩化带内，脉体中可见大量的黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿产出(图4(i)、图6(a)和图6(d))。

a-蛇纹石矿采场全景；b-花岗闪长岩与黄龙组接触带，由左至右依次为花岗闪长岩(图(d))、石榴石透辉石矽卡岩(图(f))、蛇纹石矽卡岩(图(c))和大理岩；d-花岗闪长岩；e-发生了蚀变的花岗闪长岩，可见团块状、侵染状和细脉状黄铜矿；f-含侵染状磁铁矿化石榴石透辉石矽卡岩；g-发生了蛇纹石、绿泥石化的石榴石-透辉石矽卡岩；h-退矽卡岩阶段的绿泥石-蛇纹石-方解石-黄铜矿脉；i-晚期硫化物阶段矿化，主要黄铁矿、雌黄铁矿和黄铜矿；SK-矽卡岩；δσπ-花岗闪长岩；Mb-大理岩Grt-石榴石；Di-透辉石；Mag-磁铁矿；Moly-辉钼矿

图5 东门矿区矽卡岩蚀变矿化矿物组合生产顺序示意图

a-石榴石-透辉石夕卡岩中侵染状的磁铁矿和黄铜矿，磁铁矿被黄铜矿包围；b-石榴石-透辉石夕卡岩中共生的磁铁矿和黄铜矿；c-石英-硫化物阶段的细脉状辉钼矿；d-为石英硫化物阶段的黄铁矿

3 样品及分析结果

本次在江西省新余市东门矿区内共采集了4件辉钼矿样品，辉钼矿可见两种产状，其一是在东门岩体内呈团块状、侵染状产出的辉钼矿(图7(a)和图7(b))，其二是在矽卡岩里的脉状辉钼矿，可见石榴石-透辉石矽卡岩(图7(c))和硅灰石-透闪石-石榴石矽卡岩(图7(d))中的脉状辉钼矿及黄铜矿。

分析流程是先将矿石样品粉碎过筛，得到粒径介于40～60目之间的颗粒；再利用重力分离，电磁分离等方法初步筛选，最后在双目显微镜下细选，去除杂质。在国家地质实验测试中心完成Re-Os同位素测试分析，采用的仪器是英国TJA公司的PQ Excell ICP-MS，分析具体步骤及原理参见文献[9]～文献[11]。

东门矿区4件辉钼矿样品的Re-Os同位素分析结果见表1。稀释剂标定误差、质谱测量误差及质量分馏校正误差等均可能导致Re和Os含量测试不准确，187Re衰变常数的不确定度也会导致模式年龄的计算误差[12]。 从表1和图7可知，东门蛇纹石矿4件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于166.9±3.2～167.7±3.2 Ma之间，利用ISOPLOT软件进行计算，构成一条良好的等时线，其187Re-187Os等时线年龄为168.1±2.8 Ma，MSWD=0.023(图8)。截距为零表明辉钼矿中的普通Os含量很低，可以忽略不计，且辉钼矿中的187Os均为放射成因，表明辉钼矿年龄是可靠的[13]。

注：HLP为国家一级标准物质GBW-4435样品编号，在中国地质科学院国家地质实验测试中心完成测试分析。

表1 东门矿区辉钼矿同位素分析结果

a、b-东门岩体内产出的团块状、侵染状辉钼矿；c-石榴石-透辉石矽卡岩里的脉状辉钼矿；d-硅灰石-透闪石-石榴石矽卡岩中的脉状辉钼矿及黄铜矿

4 成矿时代厘定及区域成矿意义

由于Re-Os同位素体系的封闭温度在500 ℃左右[14]， 不会受到后期热液活动的影响， 现已被广泛运用于矿床测年，同位素模式年龄代表了同位素从源区分离出来的时间，等时线年龄代表了同位素体重新均一化的时间。而且，大量研究也表明辉钼矿Re-Os年龄与成矿岩体的锆石SHRIMP年龄非常吻合[15-18]，因此本文辉钼矿样品所得的Re-Os等时线年龄可以代表矿化发生的时间。东门获得的辉钼矿Re-Os等时线年龄为168.1±2.8 Ma，代表了东门铜钼矿化阶段辉钼矿形成的年龄，该年龄与获得的东门岩体年龄(171.02±0.32 Ma)在误差范围内一致，表明东门铜钼矿化与东门岩体属于同一岩浆-热液系统，属于燕山期中侏罗纪岩浆作用产物。根据其蚀变类型，确定东门铜钼矿化为典型的矽卡岩型矿化类型，矿化规模需要进一步的矿产祥查工作才能确定。

东门矿区所处的钦杭带大地构造上属于华南扬子与华夏两个古陆块在晚元古代碰撞拼接带，该带于中晚侏罗世复活，沿其带内发育一系列铜钼金、钨锡多金属矿产，产出了一大批特大型铜金铅锌钨锡钽铀矿床，也构成了世界上最大的钨锡成矿带[19-20]。前人对区域内的岩浆活动和成矿作用进行了系统的研究和总结，认为华南地区燕山期金属矿床主要形成于3个阶段：燕山早期(180～170 Ma)、燕山中期(150～139 Ma)、燕山晚期(125～98 Ma)，据此也归纳出三个成矿作用阶段所对应的构造背景，总的来说，燕山早中期大规模成矿作用对应于印支造山运动后岩石圈的局部拉张一裂解和大规模伸展减薄[21-22]。与此同时，舒良树等[23]和张岳桥等[24]则认为印支早期华南地块南北边缘碰撞造山事件和俯冲增生事件的远程响应造成了区内近EW向褶皱的发育，燕山早期古太平洋板块向华南大陆之下低角度俯冲作用则引起了区内NE-NNE向褶皱的形成，因此，在早侏罗纪、中侏罗纪华南从东西向古特提斯构造域——北东向西太平洋构造域发生了构造体制转换，并确定两者发生转换的时代在中晚侏罗世(～170 Ma)[25]。 相应地，在构造转换阶段，华南岩石圈开始大规模伸展，地壳发生减薄，软流圈地幔开始上涌，使得构造薄弱带如钦杭拼接带南界的萍乡-广丰断裂带成为岩浆通道，沿着萍乡-广丰断裂带发育小规模幔源或者壳幔混合来源的花岗质岩石，与这些岩石伴生形成了一系列铜(金)矿床，比如浙西建德与花岗闪长斑岩有关的岭后夕卡岩型铜矿(169.5±2.5 Ma)[26]，赣东北与花岗闪长斑岩有关的德兴斑岩型铜矿(170.4±1.8 Ma)[17]、与英安斑岩和石英斑岩有关的银山次火山岩性铜铅锌银矿(175～179 Ma)[27]，湘南桂阳与花岗闪长岩有关的铜山岭铜多金属矿(161～169 Ma)[28]和宝山铜钼铅锌银多金属矿床[29]，粤北的大宝山斑岩铜矿床(164～168 Ma)[30]等。这些矿床形成于180～160 Ma之间，属于燕山早中期成矿阶段的产物，主要分布于钦杭带东北段和西南段，与该时期幔源或者壳幔混合来源的花岗质岩石有关[29]。然而位于钦杭带中部地区，尤其是赣中地区，几乎未发现该时期与花岗质岩石有关的铜矿床，笔者获得了与蒙山岩体有关的夕卡岩型铜多金属矿床精确的辉钼矿Re-Os年龄为215.2±3.1 Ma，属于印支期岩浆成矿作用。 因此，东门168 Ma夕卡岩型铜钼矿化的发现，不仅表明东门铜钼矿化与蒙山岩体周围大量的铜多金属矿化不属于同一成矿系统，也暗示蒙山矿集区至少存在印支期和燕山期两组成矿作用，该地区在华南燕山早中期(即中侏罗纪时期)可能形成了具经济价值的铜矿化，除了印支期，具有寻找与燕山早中期岩浆作用有关成矿作用的潜力，本次研究为该区域今后的找矿工作提供了理论证据并指明了勘查方向。同时，也表明钦杭带中部，类似于钦杭带其他地区，在该时期处于古特提斯构造域向NE向西太平洋构造域的体制转换的同一构造环境，此时华南岩石圈开始大规模伸展、减薄，软流圈上涌，东门矿区岩浆与成矿作用受其控制和影响。

5 结 语

本文通过对赣中东门铜矿中辉钼矿的Re-Os同位素测试，得到等时线年龄为168.1±2.8 Ma，该年龄值与矿区内的东门岩体形成时代(～171 Ma)近乎一致。结合矿区内蚀变矿化特征和年代学研究结果，说明东门铜钼矿是与燕山期花岗质岩石有关的夕卡岩型铜钼矿化类型。东门矿区燕山期岩浆与铜钼矿化作用受区域动力学背景的控制，是华南燕山早中期岩浆成矿作用的产物。另外，除了印支期，赣中地区燕山早中期的花岗质岩石对区域找矿也具有重要意义。