湖南省临湘市虎形山地区铷锶同位素年代学研究
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第27卷第2期 磅 ≯ . VoI.27,No.2 2013年4月 MINERAL RESOURCES AND GEOLOGY Apr.2013 湖南省临湘市虎形山地区铷锶同位素年代学研究① 王开朗 ,游先军 ,张强录 ,刘利生 ,唐朝永 陈云华 ,晏月平 ,任杰 (1.湖南省有色地质勘查局二四七队,长沙410129;2.湖南省有色地质勘查局,长沙410007) 摘要:文章通过研究虎形山地区稳定同位素,以及采用含矿石英Rb—Sr同位素测年方法,测得虎形 山钨铍多金属矿、石滚岭铜多金属矿和张家冲铜多金属矿的成矿年龄分别为135士5Ma、144士5Ma、127 土16Ma,而幕阜山岩体的年龄为147.9士5Ma,同属燕山晚期。笔者认为,虎形山地区矿床的形成与燕 山晚期岩浆、构造活动有关,主要成矿物质采源于深部隐伏侵入的岩浆。 关键词:虎形山地区;稳定同位素;Rb—Sr定年;成矿时代;湖南 中图分类号:P597 文献标识码:A 文章编号:1001—5663(2013)02—0151—07 成矿作用年代学是矿床学研究的一个重要方面, 是我国重要的以铁铜为主的多金属成矿带一即长江 对确定成矿作用与区域构造作用一变质作用一岩浆 中下游成矿带,该带控制了诸多大型、特大型铜、铁及 作用的关系,研究成矿物质、成矿流体来源以及矿床 多金属矿床的分布,矿床类型主要有斑岩型、矽卡岩 成因都具有重要意义。目前用于直接测定成矿年代 型、热液型多金属矿床。虎形山地区就处在该成矿带 的方法主要有K—Ar法、 。Ar一 Ar法、流体包裹体 的西端南缘,区内构造活动频繁强烈,遭受了印支、燕 Rb—sr等时线法、Sm—Nd法及Pb—Pb法等uq]。 山期多次构造、岩浆作用,岩浆岩零星分布,褶皱、断 自20世纪8O年代流体包裹体Rb—Sr等时线法用 裂构造发育(见图1)。 于成矿年代学研究以来,国内外许多学者进行这方面 区域内出露的地层主要为前震旦系结晶基底、震 的尝试,并得到了较为成功的应用(Shepherd.eta1., 旦系地层、下古生界寒武一志留系地层、中新生界白 1981;Changkakoti.eta1.,1988;李华芹等,1992;王 垩系上统一第三系地层及第四系。本区缺失上古生 秀璋等,1999)[3]。本文在对矿床进行地质特征调查 界泥盆一二叠系、中生界三叠系一白垩系下统地层。 及控矿规律研究的基础上,采用石英流体包裹体Rb 区域东南侧见有侏罗世花岗岩分布(幕阜山岩 —Sr等时线法开展了成矿年代学的初步研究。分析 体),分为主体期和补充期。主体期为中侏罗中粒黑 该地区三个矿区的成矿年龄,将之与已知岩体年龄对 云母二长花岗岩;补充期为晚侏罗中细粒二云母二长 比,建立一个成矿与岩体的关系,从而解决了该地区 花岗岩。 成矿时代以及矿床成因等一系列问题,为以后该地区 区域内岩脉主要有花岗岩脉、花岗斑岩脉、二长花 的找矿工作和科学研究提供依据。 岗岩脉。石滚岭花岗斑岩脉及岩株地表可见铜、钼矿 化。微量元素分析Au、Cu、Mo、Bi、As等成矿元素含量 1 区域地质概况 高于维氏花岗岩平均值数倍至数百倍,成矿元素异常由 花岗斑岩体引起。同样,张家冲花岗斑岩体微量元素分 虎形山地区大地构造位置处于扬子地台内下扬 析Au、Pb、Zn、Mo、Bi、As等元素含量高于维氏花岗岩平 子台褶带与江南台背斜之过渡部位。下扬子台褶带 均值数倍至上百倍。此外,最木岭见有二长花岗岩脉, ① 收稿日期:2012一O7—25作者简介:王开朗(1985一),男,广西北海市人,工程师,从事地质找矿工作 基金项目:湖南省国土资源厅地质勘查项目《湖南省临湘市虎形山地区钨多金属矿控矿规律研究》(编号:201003001) 151 囤国-回 团 圈 囡10囤 圃12—s匿豳6国,国s图9 13囵■¨臣三三] s匿舀16圈t 圜 B 图1 湖南省临湘市虎形山地区构造纲要图 Fig.1 Structural outline map of H uxingshan area in Linxiang of H unan 1一第四系旦系2一第三系一上白垩统3一侏罗系4一三叠系下统5一第叠系 6一石岩系中统7一志留系8一奥陶系 9一寒武 10--震 18一倒转向斜 11一冷家溪群12一二长花岗岩13一花岗斑岩14一花岗细晶岗 15一断层系 16一向斜17一倒转背斜虎形山见有厚度较小的蚀变花岗岩岩脉 ‘q]。 2.2分析方法 由于含矿石英脉中的原生流体包裹体是石英结 2样品采集与分析方法 2.1样品采集 晶时捕获的成矿流体,并且捕获后一直密闭于石英之 中,因而是成矿年代学研究的理想样品,是直接确定 内生金属矿床成矿时代的一种有效途径(Shepherd eta1.,1981;Changkakoti eta1.,1988;Nakeai eta1., 本次工作样品采自虎形山、石滚岭、张家冲三个 矿区。在虎形山钨多金属矿区,钨矿矿床主要为石 英、云英岩细脉带型自钨矿,所以本次采样主要是在 含矿石英脉中采取,具体上:ZK1701采集含矿石英 脉8件,ZK702采集6件,ZK3302采集7件。而据 前人在对石滚岭铜多金属矿进行地质工作中发现,石 滚岭铜多金属矿区地表有6个花岗斑岩岩株,在花岗 1990)。Rb、Sr同位素分析在中国地质科学院同位素 地质研究与测试中心(宜昌)MAT一261可调多接收 型质谱仪上完成;分析过程中采用国际标准样品 NBS--987监控仪器工作状态,用NBS一607和Rb—Sr 测年国家一级标准物质GBWO4411监控分析流程。 标准物质的测定值分别为:NBS一987:87 Sr/ Sr一 0.71026±0.00006;NBS607:Rb一523.22 X 10~, 斑岩中石英细脉发育,脉及围岩地表见有浸染状黄铁 矿、黄铜矿、辉钼矿化。因此,本次主要采集铜以及铅 St--65.56×10~,盯St/0 Sr:1.20035土0.00009; GBW04411:Rb:249.08×10一,Sr=158.39× 锌矿化石英脉6件进行Rb—Sr同位素测年。张家 冲铜多金属矿属构造一热液型矿床,石英破碎带中可 见铜铅锌矿化。本次所采集7件样品均在矿化石英 脉中采取。 总之,本次所采集样品均代表了所采矿区的成矿 10一,。 Sr/ Sr一0.76006士0.00025;。 Rb/。。Sr和 。 Sr/。 Sr的测定精度分别好于1 ~2%和0.008% ~O.02 。全部化学操作均在净化实验室净化工作 柜内进行;使用的器皿由氟塑料、石英或铂金制成。 所用试剂为高纯试剂经亚沸蒸馏器蒸馏,其Rb、Sr 时代。 1 52 空白为10 ~1O-1。。高纯水由Mn1i—Q水纯化系 统纯化,其Rb、Sr空白为10 ;与样品同时测定的 全流程空白都在0.3ng左右。当样品Rb、Sr含量低 上能构成一条较好的等时线,这次对虎形山钨多金属 矿区ZK1701中含矿石英脉的石英流体包裹体Rb— Sr定年的工作给出的年龄为135士5Ma,所得Sr同 于1O 时,均作了空白校正。所给出的等时线年龄 系根据目前国际上通用ISOP1OT程序(1udwig,1995) 进行计算获得的,本文给出的误差均为95 置信度 (a);计算时设定误差为:87 Rb/。 Sr 2 87 St/。。Sr一 0.02 ;所选衰变常数为 Rb=1.42×10 a-1[g]。 位素初始比(盯Sr/踟Sr)i一0.71751士0.00100。表2 表明成矿流体的 (Rb)为0.7397×10 ~1O.95× 10一,叫(St)为0.1813×1O ~1.497×10一,盯Sr/ Sr比值为0.71823~0.76301,含量较低,且比较稳 定。由图3可以看出,样品在Rb—sr等时线图上能 构成一条较好的等时线,这次对虎形山钨多金属矿区 ZK702中含矿石英脉的石英流体包裹体Rb—sr定 3分析结果 年的工作给出的年龄为134±2Ma,所得Sr同位素初 3.1虎形山钨多金属矿区分析结果 始比(盯Sr/ Sr)i一0.71144±0.00048。表3表明成 虎形山矿区含矿石英脉流体包裹体Rb—Sr同 矿流体的 (Rb)为0.5885×10 ~l1.O6×10~,∞ 位素分析结果分别见表1、表2、表3。ZK1701、 (Sr)为0.5544×10 ~7O.88×1O一,盯Sr/懿Sr比值 ZK702、ZK3302含金石英脉样品的Rb—Sr年龄计 为0.71185 ̄0.72757,含量较低,且比较稳定。由图 算结果如图2、图3、图4。表1表明成矿流体的叫 4可以看出,样品在Rb—Sr等时线图上能构成一条 (Rb)为0.1899×10 ~1.598×10一,叫(Sr)为 较好的等时线,这次对虎形山钨多金属矿区ZK1701 0.09748×10 ~0。4955x10一,两者含量都较低。 中含矿石英脉的石英流体包裹体Rb—Sr定年的工 盯Sr/ Sr比值为0.72036 ̄0.76365,含量较低,且比 作给出的年龄为131土2Ma,所得Sr同位素初始比 较稳定。由图2可以看出,样品在Rb—Sr等时线图 (盯Sr/ Sr)i一0.71058士0.00017。 表1 虎形山钨多金属矿区ZK1701石英Rb—Sr同位素等时线年龄测试结果一览表 Table 1 Quartz Rb—Sr isotope isochron dating test results in ZK1701 of Huxingshan tungsten polymetallic mining area 注:由中国地质科学院宜昌所矿产研究所测定 表2虎形山钨多金属矿区ZK702石英Rb—sr同位素等时线年龄测试结果一览表 Table 2 Quartz Rb—Sr isotope isochron dating test results in ZK702 of Huxingshan tungsten polymetallic mining area 注:由中国地质科学院宜昌所矿产研究所测定 153 表3 虎形山钨多金属矿区ZK3302石英Rb—Sr同位素等时线年龄测试结果一览表 Table 3 Quartz Rb—Sr isotope isochron dating test results in ZK33O2 of H uxingshan tungsten polymetallie mining area 注:由中国地质科学院宜昌所矿产研究所测定 7Rt ̄3r 图2虎形山钨多金属矿区ZK1701 图4虎形山钨多金属矿区ZK3302 石英铷一锶同位素等时线年龄 Fig.4 Quartz Rb-Sr isotope isochron age in ZK33O2 of Huxingshan tungsten polymetallic mining area 石英铷一锶同位素等时线年龄 Fig.2 Quartz Rb—Sr isotope isochron age in ZK1701 of Huxingshan tungsten polymetallic mining area 体Rb—Sr同位素分析结果见表4,石英中w(Rb)为 0.4327×10 ~3.472×10~, (Sr)为0.3615× 10 ~1.225×10一,。 Rb/粕Sr为2.449~12.26, Sr/驺Sr比值为0.71854--0.73876。6件含铜石英 脉样品的Rb—Sr年龄计算结果如图5。由图5可以 看出,样品在Rb—Sr等时线图上能构成一条较好的 等时线,等时线的斜率为0.00205±0.00007,截距为 0.71299±0.00052。这次对石滚岭铜多金属矿区含 铜石英脉的石英流体包裹体Rb—Sr定年的工作给 出的年龄144±5Ma,所得Sr同位素初始比(盯Sr/ 07R Sr Sr)i=0.71299±0.00052。 图3虎形山钨多金属矿区ZK702 3.3 张家冲铜多金属矿区分析结果 石英铷一锶同位素等时线年龄 Fig.3 Quartz Rb—Sr isotope isochron age in ZK702 of Huxingshan tungsten polymetallic mining area 张家冲铜多金属矿区7件含铜石英脉流体包裹 体Rb—Sr同位素分析结果见表5,石英中w(Rb)为 0.1458×10一 ~0.9542×10一 ,W(Sr)为0.7396× lO一 ~1.675×10~, Rb/明Sr为0.2877~3.084, 3.2石滚岭铜多金属矿区分析结果 。’Sr/ Sr比值为0.72648~0.73282。7件含铜石英 脉样品的Rb—Sr年龄计算结果如图6。由图6可以 石滚岭铜多金属矿区6件含铜石英脉流体包裹 154 表4 石滚岭铜多金属矿区石英Rb—Sr同位素等时线年龄测试结果一览表 Table 4 Quartz Rb—Sr isotope isochron dating test results in Shigunling copper polymetallic mining area 注:由中国地质科学院宜昌所矿产研究所测定 表5 张家冲铜多金属矿区石英Rb—Sr同位素等时线年龄测试结果一览表 Table 5 Quartz Rb-Sr isotope isochron dating test results in Zhangiiachong copper polymetallic mining area 注:由中国她质科学院宜昌所矿产研究所测定 看出,样品在Rb—Sr等时线图上能构成一条较好的 等时线,这次对张家冲铜多金属矿区含铜石英脉的石 英流体包裹体Rb—Sr定年的工作给出的年龄127士 16Ma,所得Sr同位素初始比(盯Sr/粕St)i一0.72635 ±0.00050。 0 73677 0 731 37 a R 6Sr 0 72597 图6张家冲铜多金属矿区 石英铷一锶同位素等时线年龄 0.72057 Fig.6 Quartz Rb—Sr isotope isochron age in 0 7151 7 Zhangj iachong copper polymetallic mining area .468 3.822 6l76 0.884 0 R 图5石滚岭铜多金属矿区 4 已知成果分析 石英铷一锶同位素等时线年龄 Fig.5 Quartz Rb~Sr isotope isochron age in 4.1幕阜山岩体的年龄 Shigunling copper polymetallic mining area 根据临湘区调报告,如表6所示: 155 表6幕阜山岩体锆石Ar—Ar同位素分析结果 Table 6 Zircon Ar-Ar isotope analysis results of Mufushan rock mass 注:表中下标m代表样品中测定的同位索比值;Total age=147.9士3.6Ma;F= Ar/”Ar,is the ratio of radiogenic Argon40 and Argon39 由上表可以得出,幕阜山岩体的年龄为147.9士 3.6Ma,属燕山期晚侏罗世。 呈哑铃状,在重力偏高区两侧出现了对称的重力低值 区,即华容重力场低值区和幕阜山重力场低值区,最 4.2 物探资料显示虎形山地区存在隐伏岩体 由图7可知:从岳阳沿长江到黄盖湖农场为重力 场偏高区,重力异常值在一1O×10 m/s 以上,异常 小值低于一5O×10 m/s。,虎形山地区处在幕阜山 重力场低值区的过渡带上,异常等值线发生了畸变和 扭曲。 图7虎形山地区区域布格重力异常图 Fig.7 Bouguer gravity anomaly map of Huxingshan area 156 5结论与认识 综合虎形山地区含矿石英Rb—Sr同位素年龄、 区域物探资料、幕阜山岩体的年龄,可得出下列结论: (1)虎形山钨多金属矿石英脉中流体包裹体的 Rb—sr等时线年龄(135±5Ma),石滚岭铜多金属矿 致谢:本文同位素分析数据均来自于中国地质科 学院宜昌地质矿产研究所,区域地质资料来源于湖南 省地质调查院,区域物探资料来源于湖南有色地质二 四七队,对他们的辛勤劳动表示诚挚的感谢!特别是 得到已故的原武汉地调中心主任陈富文教授野外现 场指导采样,在参加此项目野外调研后不到一个月时 区石英脉中流体包裹体的Rb—Sr等时线年龄(144 间,陈教授因病英年早逝,特以此文表示纪念。 ±5Ma),张家冲铜多金属矿区石英脉中流体包裹体 的Rb—Sr等时线年龄(127土16Ma),代表其主成矿 参考文献: 期成矿流体热液活动时代,显示其主要成矿期为燕山 [1]翟伟,李兆麟,黄栋林,等.粤西河台金矿床富硫化物石英脉Rb —sr等时线年龄讨论口].地球学报,2004,25(2):243—247. 期早白垩世。 [2]胡芳芳,范宏瑞,杨进辉,等.胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿 (2)区域物探异常显示,虎形山地区存在隐伏岩 年龄:热液锆石SHRIMP法U-Pb测定[J].科学通报,2004, 体且为幕阜山岩体深部的延伸。而幕阜山岩体的年 49:1191-1198. 龄为147.9±3.6Ma,为燕山期晚侏罗世,所以笔者 [3]Christensen J N,Halliday A N,Leigh K E,et al DirectDating 认为虎形山地区的成矿时代与岩浆岩有关,主要成矿 of Sulifides by Rb—Sr a Critical Test Using the Polaris Mississi— 物质来源于深部隐伏侵入的岩浆。 pi Valley-type zn—Pb Deposit[J].Geochim et Cosmochim Ac— ta,1995,59:5191-5197. (3)对于虎形山地区上扬子台褶带来说,在今后 [4]刘利生,唐朝永,张强录,等.2011.湖南省临湘市虎形山矿区钨 工作中应当加强对石滚岭一张家冲一虎形山北西向 矿普查报告[R].湖南省有色地勘局二四七队,内部资料. 带的勘查,因为从三地地表岩浆岩及成矿石英包裹体 [5]刘耀荣,陈俊,等.2008.1:5万陆城、赵李桥、临湘、横溪幅区域 同位素测年资料显示:三地岩浆活动期次相近,并与 地质调查报告[R].湖南省地质调查院,内部资料. 区域上东南侧幕阜山岩体同期次,而幕阜山岩体是湘 [6]黄恩字,等.I976.1:20万蒲圻幅区域地质调查报告[R].湖北省 地质局区域地质测量队,内部资料. 东北最重要的内生钨铍铌钽铅锌金银铜钼等金属的 [7] 申恩荣。等.1964.湖南省临湘县虎形山钨镀矿床评价报告[R]. 热液及矿源;从物探重力资料显示幕阜山一虎形山北 湖南省冶金二三五勘探队,内部资料. 西向带显示为重力负值场区,且从幕阜山向虎形山逐 [8]李建双,李细伢,等.1991.湖南省临湘县源潭镇虎形山铜多金属 渐增高的梯度变化,至虎形山矿区升高至0值线附近 矿区普查地质报告[R].湖南有色地质勘局二三六队,内部资 且梯度变陡,说明幕阜山岩体深部从南东向西北侧 料. [9]李华芹,陈富文,蔡红.西准噶尔地区不同类型金矿床Rb— 伏,至虎形山矿区为侧伏前峰位置。 Sr同位索年代研究I-J].地质学报,2000,74(2):181—192.. Chronology research of Rb—Sr isotope in Huxingshan area of Linxiang of Hunan WANG Kai—lang ,YOU Xian-j un。,ZHANG Qiang—lu ,LIU Li—sheng , TANG Chao—yong ,CHEN Yun-hua ,YAN Yue-ping ,REN Jie (1.247th Team of Hunan Geological&Mining Organization for Non—Ferrous Metals,Changsha 410129,Hunan,China; 2.Hunan Geological&Mining Organization for Non—Ferrous Metals,Changsha 410007,Hunan,China) Abstract:In the paper,by studying the stable isotopes in Huxingshan area and using the Rb—Sr isotopic dating methods,the mineralization ages of Huxingshan W-Be polymetallic deposit,Shigunling Cu polymetallic de— posit and Zhangjiachong Cu polymetallic deposit are ascertained to be 135±5Ma,144士5Ma and 127土16Ma respectively,and the age of Mufushan rock mass iS 147.9士5Ma which falls in 1ate Yanshanian.The forma— tion of H uxingshan deposit is related to magma and tectonic activity of late Yanshanian.The principal metal一 1ogenic materials originate from the deep-concealed-intrusive magma. Key Words:stable isotopes,Rb—Sr dating,mineralization age,Huxingshan area,Hunan 157