秦岭造山带秋树湾铜钼矿床辉钼矿Re-Os定年及其地质意义.pdf

书书书 秦岭造山带秋树湾铜钼矿床辉钼矿 “ 定年 及其地质意义 郭保健“毛景文李厚民屈文俊仇建军“叶会寿李蒙文竹学丽“ 6 ’ 73 4 - 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室 北京AAAB “河南省有色金属地质矿产局 郑州CAAC“ 中国地质科学院矿产资源研究所 北京AAAD 国家地质实验测试中心 北京AAAD “ 40 0 4/ AAAB 9 0 4 “ 44 2 * 0 4/ AAAD9 0 4 0 * 4. 7 3 1 9 4 * , - * 4. ’ 3 0 3 0 0 4/ AAAD 9 0 4 “AACF F E 收稿 “AAFF AFF 改回 ; 7 “ A BC 5 “ 4 / “ D 7 “ 1 / ’ 7 ’ E ,4F ’ 5 “ G / / 4 7 ““ , 1 / 4 A / 4 ,4 5/ “ A / H ,A / 4 / / H ,4 H “ 9 “ - SH * N LR 3 H T N R P U3 .- M 3T O V 3 K H - H M L- W * M - .1 * O 3 * .* R P X 3 * . M 3 N 3 R * 1 3 H UM * - .3 T O NC CD Y BA/ * M D EB Y “ “/ * * Z 3 O * 1 - .1 F “ Y DD/ * * . *1 - H W O .- W* 1 3 T D Y / * 5 M - H - .- W * M 3 M * M M 38 - 7H 7I * . J 7K / 3 L H - M I * H T O N 3 - . M 3R * M 3 , 7O * H H - W * M M 3 H * N 3 L3 O - I - M M 3 N * - . L O LP O P K H Q* O . M P L3 / R P U3 .7N3 L H - M H T M 3 H 7M N * O 1 - . T [ O M J - .* W O * M . * . M 3 W LL3 O 3 L H - M H T M 3/ - R 3 K 4 I 3 O V 3 * W T M 3 9 * .1 M X 3 V - Z 3 O - . M 3 . O M N * O 1 - . T 9 * .1 M X 3 W O * M .* . - H M 3 W N L .3 .M L* O M T M 3 H 3 W .K M 3 O NR * O 1 3 K H W * R 3N - .3 O * R - X * M - . - . M 3 * H M J - .*- . / 3 H X - W G 3V 3W .M 3 .M H T M 3N R P U3 .- M 3* O 37L M C B \ A ] F . * Z 3 O * 1 3 * . N 7W - 1 3 O M * . M * M T M 3N R P U3 .7N3 L H - M H - . M 3H 7M N * O 1 - . T [ O M J - .*W O * M . W W 7O O 3 - . R * M 3, 7O * H H - W 0 W W O - .1M M 3W .M 3 .M H T V 3- . N R P U3 .- M 3 T M 33 L H - M * . M 31 3 R 1 - WT 3 * M 7O 3 H T M 3L O LP O P I 3W .H - 3 O M 3 O 3 K T O N - .1 N * M 3 O - * R H * O 3N * - .R P3 O - Z 3 T O NM 3R I 3 O W O 7H M P “ B E D 5 H K V 3- H M L- W* M - .1 J 7K / 3 L H - M 8 - 7H K 商南K 镇平断裂“ 小图中灰色区域为秦岭*大别造山带“ “为秋树湾矿区位置 c - 1 N K [ 同位素定年表明二郎坪群在 DAA BAA/ * 和 AA/ *二个主要时期形成 张宗清等EE 二郎坪群中的蛇绿岩形成于新元古代*古生代张国伟等 EEC“ 孙勇等EEF 北秦岭构造带中还存在着自早古代以来的侵入岩类 种类多分布广在时空上表现为多期岩浆侵入活动 其中 以海西期侵入岩规模最大五朵山花岗岩体出露面积达 “CAAQN “岩体主要由等粒黑云母花岗岩和似斑状黑云母花 岗岩组成 燕山期岩浆活动以酸性侵入岩及次火山岩为主 规模一般不大 研究表明这类岩体与区域成矿关系密切 含矿的秋树湾花岗斑岩应属燕山期所形成 “ “矿床地质特征 矿区内出露地层为古元古代秦岭岩群雁岭沟组和郭庄 组岩性为黑云母斜长片麻岩黑云石英片岩夕线石片岩及 大理岩等 地层走向与区域构造线一致 矿区内出露黑云母花岗闪长斑岩花岗岩花岗斑岩等 岩体及岩枝 岩体或岩枝规模小多为不规则状形态明显 受北西和北北东向两组构造控制并有归并追踪现象 矿区北部为五朵山花岗岩基 含矿的秋树湾岩体东西长 AAN 南北宽 “AAN 平面上 呈椭圆状剖面呈蘑菇状边缘有大量岩枝穿入围岩 岩性 为黑云母花岗闪长斑岩 岩石化学成分 e “_ [ *“f “ 岩石的酸度偏低钾大于钠 岩石 0 R “_ [ *“g e“g J * 分子数之比 f AJ _ 0 J c 分子数之比 fA “ e_ eg [ * 原子数之比 f A Bc 3 g_ c 3 g gc 3 “ g原 子数之比 f A B与 5 型花岗岩的主要岩石化学参数一致 组合指数 值等于 “ E属钙碱性岩浆系列罗铭玖等 “AAA 矿床主要由两部分组成即产于南部秋树湾花岗闪长斑 岩及其外接触带中的斑岩K 夕卡岩型钼矿和产于北部爆破角 砾岩中的角砾岩型铜钼矿 在南部花岗斑岩接触带上的 夕卡岩型矿化中及北部爆破角砾岩型铜矿化中均可见到角 砾岩中又存在角砾的现象表明爆发不止一期 铜矿化主要 “郭保健等- O 3 P . EEC“ 杜安道等“AA“ / * . “AA“ 屈文俊等“AA C测定结果 分析结果及相关计算结果见表 表 “ 和表 其数据 是用电感耦合等离子体质谱仪 G , 0‘ 8 K J 4 45 J ‘ K / ; 测量 得到的 普 H 是根据 [ - 3 O 值的 H同位素丰度通过E“ H _ EA H 测量比计算得出BD H 为同位素总量 V 3 H 含量 的不确定度包括样品和稀释剂的称量误差稀释剂的标定误 差质谱测量的分馏校正误差待分析样品同位素比值测量 误差 置信水平 ECd 实验全流程空白 V 3 约为 A AAAC \ A ] E普 H 为 A AAAA \ A] E A AAAA \ A ] E远远小于所 测样品中的铼锇含量因此不会影响实验中铼锇含量的 准确测定 模式年龄的不确定度还包括衰变常数的不确定 度 A“d置信水平 ECd 模式年龄 按下式计算 f “ R . g BD H BD [] V 3 其中 “ BDV 3 衰变常数 f FFF \ A ] *] 表 秋树湾辉钼矿 V 3 K H 同位素测试数据 G * UR 3 V 3 K H - H M L- W* M * T M 3N R P U3 .- M 3T O NM 38 - 7H 7I * . 3 L H - M 样号钼矿石类型 样重 1 V 3 \ A ] E 普 H \ A ] EBDV 3 \ A] EBD H \ A] E 模式年龄/ * 测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度 8 斑岩型A AABFEDAA EA “FACBE“C D EE B B 8 “ 透辉夕卡岩型A AABDC“E “EA AADDFB“A“FB “ FE “ 8 透辉石榴夕卡岩型A AA“DBBE“ FA ACDABFECFD F CD D B 8 石榴夕卡岩型A AABCDEA“ EEA AEEBEEF“ E EF F E 8 C 斑岩型A AADDEEDCA “A A“E“DF “ F D 8 D 透辉夕卡岩型A AAA“DDEA“A“ FCA ACBA“DEFEF B CD A B 分析者 屈文俊曾法刚 表 “秋树湾辉钼矿 V 3 K H 同位素比值数据 G * UR 3 “V * M - T M 3V 3 K H- H M L- W* M * T M 3N R P U3 .- M 3 T O N8 - 7H 7I * . 3 L H - M 样号 BDV 3 _BB H ““ BD H _BB H “ 8 DAFCDCADF C A 8 “EAACADC D “ 8 “AFDFFCCAE E A 8 “CEBEDDCFF AD F 8 CFCECECDBBFFE 8 D“ABFDCFC AE B 可以看出六个样品的普 H 含量为 A “ Y A A \ A ] E A E Y A “F \ A ] E扣除普BD H 后模式年龄值为 C CD Y BA D EB Y “ “/ * 平均为 F “ Y DD/ * 利用 5 ; ‘ 4 G软件作图BDV 3BD H 的相对误差均输入 “ Ad “ 将 F 件样品的结果进行等时线加权拟合得到一条相 关性很好的等时线图 “等时线年龄初始值BD H f] A Y F 平均权重方差 / ;2hf A B 获得等时线年龄为D Y / * “D 1 2 * . * /0 1 “0 40 1 岩石学报“AAF ““E 表 扣除普BD H 后的 V 3 K H 同位素数据 G * UR 3 V 3 K H - H M L- W* M ** . N 3 R * 1 3 H * T M 3 O M 3O 3 N Z * R T M 3LO - N * O P BD H 样号 BDV 3 \ A] EBD H \ A] E 模式年龄/ * 测定值不确定度测定值不确定度测定值不确定度 8 ACBE“D D EF “B F 8 “ADDFB“A“FF A“ FD EB“ “ 8 DABFECFD “ CF E DA 8 EBEEF“A “ EC CD BA 8 C“E“DF A“ F “B F“ 8 DBA“DEFEC CC BE F 扣除普BD H 后放射成因BD H 的含量 图 “秋树湾铜钼矿床辉钼矿 V 3 K H 同位素等时线 c - 1 “V 3 K H - H W O . T N R P U3 .- M 3 H T O N8 - 7H 7I * . J 7K / 3 L H - M - . M 3 * H M 8 - .R - .1 F讨论 F 成岩与成矿时代 本文得到的秋树湾铜钼矿辉钼矿模式年龄为 C CD Y BA D EB Y “ “/ * 平均为 F “ Y DD/ * 等时线年 龄为 D Y / * 吻合很好 测年采用了电感耦合等离子体 质谱仪六个样品中所含 V 3 高达 \ A ] F BA \ A ] F 对 F 个测年结果的拟合形成的等时线相关性好成矿年龄是 可靠的 此前对秋树湾矿床的测年研究主要集中于对含矿斑岩 或蚀变矿物测年这一间接手段采用的是 e K 0 O 法V UK ;O 法 和 0 O K 0 O 法得出了四组同位素年龄 晋宁期CCF/ * V UK ;O 法河南省地质矿产志EE“ 加里东期C C/ * 胡受奚 等V UK ;O 全岩等时线年龄EBB“ 印支期0 O K 0 O 法坪年龄 ““F/ * 卢欣祥等EEE“ 燕山期黑云母 e K 0 O法年龄 C/ * 卢欣祥EBA 这些年龄差别很大相互难以印 证后来的引用者也往往各取所需导致了对岩体及矿床成 因的不同解释 出现上述情况的原因可能是区内有其他时 代的岩体存在且常与含矿岩体交错出现肉眼难以识别易 导致采样错误 任启江等EE“将胡受奚等测得的 V UK ;O 等时线测点数据重新核查发现黑云母花岗闪长斑岩与花岗 岩的测点并不在一条直线上证实区内至少有两期侵入体存 在 为此任启江等EE“挑选了矿石中新生蚀变矿物金 云母进行了 0 O K 0 O 法测年得到了 “ D Y D/ * 的坪年龄 作为铜钼矿成矿年龄并认为卢欣祥EBA 获得的 C/ * 的黑云母 e K 0 O 年龄可能代表了与矿化有关的燕山期岩体的 时代 近年来大量的辉钼矿 V 3 K H 年龄测定以及对与成矿密 切相关侵入岩的锆石 ;6 V 5 / ‘年龄和地质特征的研究均认 为辉钼矿 V 3 K H 同位素年龄能精确地代表其成矿时代;M 3 - . . EEDEEB“AA“ 2* M * .* U3* . ;M 3 - .“AAA“ ;3 R UP* . J O 3 * H 3 O “AA* “AAU“ ;3 R UP . “AA“而大多数情况下 硅酸盐蚀变矿物的 e K 0 O 和A0 O _ E0 O 年龄不能反映硫化物矿 化的时间;3 R UP* . J O 3 * H 3 O “AAUA0 O _ E0 O 年龄记录着 成岩或成矿末期的同位素封闭时间;3 R UP . “AA“ ;7X 7Q- . EEF 对比研究了 B 个日本矿床的辉钼矿 V 3 K H 同位素年龄和其他方法的年龄结果表明矿床中辉钼 矿 V 3 K H 同位素年龄均比蚀变矿物 e K 0 O 年龄大 “/ * 可 能与后期蚀变事件或较慢冷却速度有关 这是因为辉钼矿 V 3 K H 同位素体系封闭温度相对较高约 CAAi而 e K 0 O 同 位素体系封闭温度相对较低 此次对秋树湾铜钼矿矿石的 辉钼矿 V 3 K H 测年准确厘定了矿床形成的时间并印证了 含矿斑岩体形成于燕山期 该成矿年龄与华北克拉通南缘 的主要成矿阶段的斑岩K 夕卡岩型钼矿及其含矿斑岩体具有 高度的一致性进一步佐证了中国东部燕山期大规模成矿 作用的普遍性 C“郭保健等 型花岗岩有关的 矿床V 3 含量从 4 \ AA \ A ] F 4 \ A \A ] F 4 \A ] F 因此辉钼矿的 V 3 含量可以指示成矿物质的来源 / * . EEE“ ;M 3 - . . EED 华北克拉通南缘地区黄龙铺 钼铅矿辉钼矿的铼含量最高达 4 \ AA \ A ] F矿床的形 成与主要源于上地幔的成岩成矿物质有关黄典豪等 EBC很可能为造山晚期地幔蠕动或脱气过程的一种成矿 响应毛景文等“AAC“ 金堆城南泥湖K 三道庄上房沟及雷 门沟等钼矿床辉钼矿的铼含量为 F \A ] F “B AE \ A ] F矿床与源于下地壳的斑岩体有关卢欣祥“AA““ 李永 峰等“AA“ 4 - . “AA“ 而秋树湾铜钼矿辉钼矿的铼含 量为 C B \ A ] F低于黄龙铺钼铅矿而远高于同期形成 的金堆城南泥湖南K 三道庄上房沟及雷门沟等矿床这是 否反映了其成矿物质是幔源为主或是壳幔混合来源呢 3 O X - .* . “AAC对西伯利亚和蒙古的五个铜钼矿床 和钼铜矿床矿石中辉钼矿的铼含量进行了研究发现以铜为 主的矿床J 7_ / f A DA的铼含量达 EE \ A ] F FA \ A ] F明显高于以钼为主J 7_ / j 的矿床的铼含量F \ A ] F CD \ A ] F 在对世界上主要铜钼矿和钼铜矿的铼含 量进行统计后发现辉钼矿的铼含量主要受矿床的 J 7_ / 比值的影响 以铜为主的矿床辉钼矿的铼含量一般大于 AA \ A ] F一般为 “AA “AAA \A] F个别矿床高达 “AAAA \ A ] F希腊 e - O Q- 铜钼矿“ 而以钼为主的矿床辉钼矿的铼含 量一般小于 AA \ A ] F一般为 A \ A] F A \ A ] F 认为 这种铼含量的差异可能主要是由含矿主岩造成的反映了二 者形成时的物理化学条件的不同 目前尚不清楚造成这种 差异的机理 秋树湾矿床的是铜钼共生矿床 J 7_ / “并 不大属于过渡类型有其特殊性 秋树湾铜钼矿矿石的硫同位素特征显示出接近于零或 低正值而离散度小的特点表 C “ 值平均 k本文“ 黄 铁矿 “ 值平均 FFk黄铜矿 “ 平均值 k任启江 等EE反映了成矿物质的深源特征 因此结合秋树湾 斑岩体的深源成因及该区当时所处的构造背景我们认为其 主要的物源应是下地壳可能有部分上地幔物质参与了成矿 过程 表 C秋树湾铜钼矿硫同位素分析结果表 G * UR 3 C;7R T 7O - H M L- W* M *T O NM 3H 7R T - 3 H T M 38 - 7H 7I * . 3 L H - M 样品号测试矿物 ; k 资料来源 8 黄铜矿A D 8 辉钼矿A E 8 C黄铁矿“ D 8 A黄铜矿 “ 本文 黄铁矿A B ] D D平均 FF任启江等 黄铜矿A ED ] DD平均 EE D结论 秋树湾铜钼矿是秦岭造山带东段规模较大的一个斑 岩K 夕卡岩型铜钼矿床 通过对其 F 个辉钼矿样品的 V 3 K H 同位素分析得到了 C CD Y BA D EB Y “ “/ * 的模 式年龄平均 F “ Y DD/ * 和一个相关性很好的 D Y / * 的等时线年龄 秋树湾铜钼矿床形成于晚侏罗世与华 北克拉通南缘的钼矿带及位于扬子克拉通北缘长江中下游 的铁铜矿床的大规模成矿时间一致是中国东部中生代第二 期大规模成矿作用的组成部分 “秋树湾铜钼矿床辉钼矿的含铼量平均达 C B \ A ] F明显高于华北克拉通南缘钼矿带同期形成的钼矿床 这种差异主要反映了二者 J 7_ / 比值的差异 秋树湾矿石 硫同位素显示出深源的特征认为矿床的物质来源主要为 下地壳可能有幔源物质混入 F“D 1 2 * . * /0 1 “0 40 1 岩石学报“AAF ““E “ “ D “ 4 H “ 3 O X - .*0 [ ; M .- Q Zl 5 W . N 7K R - L 7R H/ * . R - L 7R Hh . “AA‘ O 3 W - H 3V 3 K H* M - .1T O N R P U3 .- M 3UP5 h K [ G 5 / ; I - M M 7U3H * N LR 3LO 3 L* O * M - .V W Q * . / - .3 O * R 0 .* R P H - H “A “D ]“C“ - . J - .3 H 3I - M .1 R - H * .1 V - 38 4 EE‘ O M 3 O X - W- .M O * W .M - .3 .M * R O - T M - .1 T M 38 - .R - .1 O 1 3 .- W 3 R M Z - 3 .W 3T O N M 31 3 W 3 N - H M O P T H 3 - N 3 .M * O PO W QH J - .3 H 3;W - 3 .W 3 7R R 3 M - . F E“A ] E“ 6 3 .* . 4 - . 8 4 . EBBG 31 3 R 1 P* . N 3 M * R R 1 3 .P TM 3 * N * R 1 * N * M - . X .3U3 M I 3 3 . * .W - 3 .M[ O M J - .*LR * M 3* . ; 7M J - .* LR * M 3 [ * .a - .1 ‘ O 3 H H T [ * .a - .1’ .- Z 3 O H - M P “ ] BB - . J - .3 H 3 6 7* .1h 6 2* .19 J [ - 3c , . EBC0.3 IM P L3 T N R P U3 .7N 3 L H - M K * * .S - 0 W M *- .- W * CE “ ]“FD - . J - .3 H 3I - M .1 R - H * UH M O * W M 6 7* .1h 6 27 J 9 h 7 0 h . EEV 3 K H- H M L3* 1 3 H T N R P U3 .7N 3 L H - M H- . M 3 * H M8 - .R - . * . M 3 - OH - 1 .- T - W * .W 3 / - .3 O * R h 3 L H - M H ““ ]AA - . J - .3 H 3I - M .1 R - H * UH M O * W M 4 - ;O K [ K ‘ U - H M L- W3 Z - 3 .W 3 H T/ 3 H X - W- 1 .3 7H O W QH - . * H M 3 O . J - .* J - .3 H 3;W - 3 .W 3 7R R 3 M - . B B ] BB 4 -9 c / * , 2 * -c , . “AAV 3 K H- H M L- W* M - .1 T N R P U3 .- M 3 H - . M 3 [ * ..- 7 N R P U3 .7NM 7.1 H M 3 . O 3 T - 3 R - . M 3 * H M 3 O . 8 - .R - .1 * . - M H 1 3 P .* N - W H - 1 .- T - W * .W 3 W - 3 .W 3 * . G 3 W . R 1 P AB ] “DE ] “EA - . J - .3 H 3 4 7 / , 4 - ;/ 4 7 . “AAA/ 3 M * R R 1 3 .3 H - H * . h 3 L H - M ;3 O - 3 H T / * - . / - .3 O * R V 3 H 7O W 3 H T 6 3 .* . ‘ O Z - .W 3 3 - a - .1 7M G - * .H * . 1 R N 3 M * R R 1 3 .- WU3 R M - . J 3 .M O * R 0 H - * 3 R M N * .. . “AAV 3 K H* 1 3 HT OM 3 ;* N 3 - Q*L O LP O P/ 3 L H - M* . M 34 - L Z P4 1O * O 3N 3 M * R L3 1 N * M - M 3 W 3 .M O * R ’ O * R H V 7H H - * / - .3 O * R - 7Nh 3 L H - M * B “C ] “CD / * , 2 6 R R P; h 7 0 h . “AA/ R P U3 .- M 3V 3 K HLO 3 W - H 3 * M - .1 T O N R P U3 .- M 3T O NJ 7K 07K / 3 L H - M - . M 3/ - R 3 K 4 I 3 O V 3 * W 3 H T 9 * .1 M X 3 V - Z 3 O U3 R M * . - M H - N LR - W * M - .H T O N - .3 O * R - X * M - . 0 W M *- .- W * DB “ ] - . J - .3 H 3 I - M .1 R - H 6 . “AAC/ 3 H X - WR * O 1 3 K H W * R 3 N 3 M * R R 1 3 .- WL7R H 3 H- . [ O M J - .** . W O O 3 H L .- .11 3 P .* N - W H 3 M M - .1 H 0 W M *‘ 3 M O R 1 - W *;- .- W * “ FE ]BB - . J - .3 H 3 I - M .1 R - H * UH M O * W M 8 7 2, * . h 7 0 h “AA 6 - 1 R P LO 3 W - H 3 V 3 K H * M - .1 T N R P U3 .- M 3 UP 5 J ‘ K / ; I - M J * O - 7HM 7U3H * N LR 3- 1 3 H M - .V W Q * . / - .3 O * R 0 .* R P H - H ““ “C ] “CD - . J - .3 H 3 I - M .1 R - H * UH M O * W M ;3 R UP h* . J O 3 * H 3 O V 0 “AA* V 3 K H 1 3 W O . R 1 P * . H P H M 3 N * M - W H - . N R P U3 .- M 3 T O NM 3 .* Q ‘ O LP O P / R P U3 .7Nh 3 L H - M O - M - H J R 7N U- * J * .* * W . N - W 3 R UPh* . J O 3 * H 3 O V 0 “AAU4 * M 3 * . / - J O 3 M * W 3 7H N - .3 O * R - X * M - . - . 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N 3 M * H N * M - WH 3 M M - .1 / - .3 O * R - 7N h 3 L H - M * “E ] C ;M 3 - . 6 , / * O Q3 PV ,* . / O 1 * . , 2“AAG 3O 3 N * O Q* UR 3V 3 H W O . N 3 M 3 O - . N R P U3 .- M 3 I* . I P - M I O QH G 3 O O * [ Z * DE ] BF ;7. 9 4 7 6 * . ; . EEFG 3T O N * M - . * . 1 3 W 3 N - H M O P T M 3 * O R P‘ * R 3 X - W O R * .1 L- .1 L- R - M 3H W - H M T M 3. O M 8 - .R - .1 O 1 3 .P ;W - 3 .