成礦年代學(xué)與其意義

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本文作者：張達(dá)1，2吳淦國(guó)1，2狄永軍1王長(zhǎng)明1姚繼明1張垚垚1呂良冀1袁遠(yuǎn)1石建基3作者單位：1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)巖石圈構(gòu)造、深部過(guò)程及探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局

區(qū)域地質(zhì)背景

閩西南拗陷的主體處于區(qū)域政和－大埔斷裂帶西側(cè)，但由于閩東中生代火山巖的覆蓋，位于政和－大埔斷裂帶東側(cè)的閩西南拗陷東南緣，晚古生代－早三疊世地層表現(xiàn)為零星出露．洛陽(yáng)鐵礦就處于拗陷東南緣潘田－洛陽(yáng)晚古生代地層出露區(qū)內(nèi)．閩西南拗陷以晚古生代－早中生代地層發(fā)育為特色（張達(dá)等，2006）．尤其以上古生界－中下三疊統(tǒng)分布最廣，侏羅系陸相火山巖呈孤島狀沿?cái)嘞菖璧胤植迹瞎派纾邢氯B統(tǒng)以一套淺海相、海陸交互相沉積為主，從老至新有上泥盆統(tǒng)－石炭系（D3－C1）粗碎屑巖，上石炭統(tǒng)船山組－下二疊統(tǒng)棲霞組（C3c－P1q）灰?guī)r、硅質(zhì)巖，下二疊統(tǒng)文筆山組－中三疊統(tǒng)（P1w－T2）海陸交互相含煤細(xì)碎屑巖、淺海相含鈣細(xì)碎屑巖．帶內(nèi)自南西往北東，石炭、二疊紀(jì)碳酸鹽巖成巖作用在時(shí)間上具有明顯的穿時(shí)性，在空間上具有超覆（穿層），構(gòu)成本區(qū)鐵、硫、多金屬礦的主要含礦層位．研究區(qū)內(nèi)北東向褶皺較發(fā)育，有長(zhǎng)坑－感德背斜、洛陽(yáng)背斜以及夾持其間的后坪山向斜，背斜核部地層主要為林地組，并大部分被中生代花崗巖體侵位破壞，兩翼為中上石炭統(tǒng)－下三疊統(tǒng)．?dāng)嗔褬?gòu)造以NE、NNE及NW為主，分別為政和－大埔、永安－晉江斷裂帶的組成部分．此外，沿上古生界不同地層巖性界面（如D3－C1與C3c－P1q、Pt1my與C3c－P1q、P1q與P1w、P1t等）普遍發(fā)育的緩傾斜推覆構(gòu)造和層間滑脫斷裂破碎帶，往往造成地層重復(fù)或缺失，并成為十分有利的控礦容礦構(gòu)造．研究區(qū)所在的閩西南地區(qū)與成礦有關(guān)的巖漿巖主要可分為3期：燕山早期以石英閃長(zhǎng)巖、輝石閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖為主，主要為同熔型與重熔型，有關(guān)礦種為Mo、Pb、Zn、Ag、Cu、Sn等；燕山中期以花崗巖類為主，巖石以高硅、鉀、鈉和貧鈣、鎂為特征，巖性有黑云母花崗巖、似斑狀花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖，與W、Mo、Sn礦化關(guān)系密切；燕山晚期以花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖類為主，次為花崗巖類，主要巖性包括花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖、閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖等，與Cu、Mo、Au、Sn、Pb、Zn、Ag等礦化有關(guān)．研究區(qū)以燕山早期花崗巖、花崗斑巖廣泛發(fā)育，并與鐵、鉛、鋅、鉬礦關(guān)系密切．不同類型的礦床在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育．其中紫金山銅金礦床、馬坑鐵礦等為區(qū)內(nèi)主要大型礦床．主要礦種有Cu、Pb、Zn、Fe、W、Sn、Mo、Au、U、Sb、Ag、硫鐵礦等，主要礦床類型有陸相火山－次火山熱液型、斑巖型、巖漿熱液型、層控矽卡巖型、熱液型等，并因此而形成馬坑式、紫金山式等多種礦床模式．

礦床及巖體地質(zhì)特征

1礦床地質(zhì)特征

洛陽(yáng)鐵礦區(qū)出露的地層主要為下石炭統(tǒng)林地組（C1l）、上石炭統(tǒng)船山組（C3c）、下二疊統(tǒng)棲霞組（P1q）、文筆山組（P1w）、童子巖組（P1t）、上二疊統(tǒng)翠屏山組（P2cp）、下三疊統(tǒng)溪口組（T1x）、上三疊統(tǒng)文賓山組（T3w）、上侏羅統(tǒng)長(zhǎng)林組（J3c）、上侏羅統(tǒng)南園組（J3n）（圖1）．其中與鐵礦有關(guān)的地層有林地組（C1l）粉砂巖、船山組（C3c）及棲霞組（P1q）灰?guī)r．特別是船山組（C3c）及棲霞組（P1q）灰?guī)r地層與鐵礦關(guān)系尤其密切．礦區(qū)中具有工業(yè)價(jià)值的鐵礦床絕大部分產(chǎn)于船山組（C3c）下部較純的厚層灰?guī)r中．礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有軸向NNE－SSW向、微向NNE向傾伏的寬緩短軸背斜以及不同方向的斷裂組成．背斜構(gòu)造受到后期花崗巖侵入及斷裂構(gòu)造的破壞．主要斷裂構(gòu)造有NWW向、NE向以及層間斷裂．這些斷裂大多被巖體、礦體或礦化蝕變角礫巖所充填，可能是區(qū)內(nèi)巖漿或熱液的主要通道．除上述構(gòu)造外，礦區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)單元發(fā)育大量不同程度的裂隙，其中多數(shù)裂隙都充填有巖漿或礦化物質(zhì)．礦區(qū)侵入巖約占總面積的1／4，以燕山早期酸性巖為主，常呈巖株、巖枝、巖墻及巖脈產(chǎn)出，主要受NWW向、NE向及層間滑脫斷裂控制．與成礦關(guān)系密切的侵入巖主要有中細(xì)粒斑狀花崗巖、花崗斑巖．中細(xì)粒斑狀花崗巖多處于礦區(qū)南部及礦床深部，呈巖株產(chǎn)出．花崗斑巖在整個(gè)礦區(qū)都有分布，受斷裂控制而呈NWW及NE向展布．其中沿NWW向斷裂侵入的花崗斑巖規(guī)模最大，沿NE向斷裂展布的花崗斑巖在地表斷續(xù)出露，而沿棲霞組（P1q）和文筆山組（P1w）層間斷層侵入的花崗斑巖規(guī)模較?。皟烧弋a(chǎn)狀一般較陡，呈巖墻及巖脈產(chǎn)出，后者產(chǎn)狀平緩．細(xì)?；◢弾r與林地組（C1l）粉砂巖、船山組（C3c）及棲霞組（P1q）灰?guī)r內(nèi)外接觸帶蝕變較發(fā)育，其中巖體內(nèi)接觸帶常見(jiàn)絹云母化、鉀長(zhǎng)石化和綠泥石化，同時(shí)裂隙面上常見(jiàn)薄膜狀的輝鉬礦；外接觸帶蝕變帶非常發(fā)育，其中鉀化帶、矽卡巖化帶和角巖化帶明顯．花崗斑巖常見(jiàn)硅化和絹云母化，局部見(jiàn)矽卡巖化、鉀長(zhǎng)石化、螢石化．硅化和絹云母化強(qiáng)烈地段的輝鉬礦化相應(yīng)增強(qiáng)．細(xì)?；◢弾r及花崗斑巖與灰?guī)r接觸帶常見(jiàn)不同程度的磁鐵礦化體或鐵礦體，且礦（化）體厚度及品位隨著接觸面起伏或離巖體遠(yuǎn)近而變化，并在遠(yuǎn)離巖體的外圍見(jiàn)有中低溫?zé)嵋侯惖你U鋅多金屬礦化現(xiàn)象．有關(guān)2類成礦巖體巖性特征將在下文中介紹．礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變發(fā)育，總體上受中細(xì)粒斑狀花崗巖及花崗斑巖與圍巖巖性控制．主要蝕變類型有鉀長(zhǎng)石化、矽卡巖化、螢石化、硅化、綠泥石化、葉臘石化、絹云母化等．這些蝕變類型圍繞深部細(xì)?；◢弾r及淺部花崗斑巖表現(xiàn)出不同的分帶性．圍繞細(xì)粒斑狀花崗巖的蝕變自巖體向外分為鉀化、矽卡巖化和角巖化等4帶；圍繞花崗斑巖自內(nèi)而外則為硅化－絹云母化帶及綠泥石－黃鐵礦化帶．鉀化帶選擇性地分布在中細(xì)粒斑狀花崗巖及林地組粉砂巖地層中，其中在鉀質(zhì)溶液充填交代下易造成粉砂質(zhì)碎屑巖的鐵鎂質(zhì)的活化與遷出．矽卡巖化帶在礦區(qū)南部的強(qiáng)度及厚度均較大，船山組（C3c）－棲霞組（P1q）灰?guī)r幾乎全被交代成矽卡巖．相應(yīng)的磁鐵礦體的規(guī)模及品位大而高．矽卡巖化帶又可細(xì)分為石榴子石矽卡巖化、陽(yáng)起石或透閃石矽卡巖化、透輝石矽卡巖化及方解石矽卡巖化帶．硅化－絹云母化帶發(fā)育于花崗斑巖的前緣部位，蝕變巖石為灰白色，具有變余斑狀結(jié)構(gòu)、變余微花崗結(jié)構(gòu)、交代蠶蝕與交代包含結(jié)構(gòu)．該蝕變帶輝鉬礦呈細(xì)脈、浸染狀產(chǎn)出，局部見(jiàn)矽卡巖化、磁鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、螢石化和泥化等蝕變現(xiàn)象．洛陽(yáng)鐵礦是一個(gè)以中型鐵礦為主伴（共）生鋅、硫及小型鉬礦床等礦產(chǎn)的綜合性礦床．全區(qū)共有鐵多金屬礦體超過(guò)190余處，其中礦區(qū)南部分布的礦體占全區(qū)總儲(chǔ)量的70％以上．鐵礦體呈近東西向展布，單個(gè)礦體走向多為北西－南東向，傾向北東，傾角10°～30°．根據(jù)礦體在不同部位賦存特征，礦體形態(tài)表現(xiàn)不同．如賦存于林地組（C1l）粉砂巖與船山組（C3c）或棲霞組（P1q）灰?guī)r層間斷裂帶上的礦體主要呈厚薄不均的似層狀、豆莢狀，并且礦體規(guī)模大、品位高；賦存于船山組（C3c）－棲霞組（P1q）灰?guī)r中的礦體主要呈透鏡狀、囊狀（圖2），局部似層狀或似透鏡狀，礦體成群出現(xiàn)，規(guī)模不大但品位較高；花崗斑巖或中細(xì)粒斑狀花崗巖體中常見(jiàn)大量的灰?guī)r捕虜體，其中鐵礦體成群分布，礦體常呈透鏡狀、扁豆?fàn)?、囊狀等；林地組（C1l）頂部碎屑巖中也常見(jiàn)規(guī)模小、品位低的礦體．洛陽(yáng)鐵礦床主要金屬礦物為磁鐵礦，次為黃鐵礦、閃鋅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、輝鉬礦等，脈石礦物主要有鈣鐵榴石、透輝石，次有方解石、石英、陽(yáng)起石、透閃石、綠泥石、金云母、螢石等．磁鐵礦常呈他形－半自形等軸粒狀，部分呈不規(guī)則狀或八面體自形晶，至少有2個(gè)世代：早期顆粒較細(xì)，晚期較粗，多呈脈狀產(chǎn)出．輝鉬礦常呈細(xì)脈狀、短脈狀、浸染狀充填于鐵礦石裂隙、磁鐵礦和脈石礦物的晶隙之中（圖3）．礦床礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)，其中交代結(jié)構(gòu)最為發(fā)育，主要有交代蠶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)和交代熔蝕邊結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、條帶（紋）狀構(gòu)造和細(xì)脈－網(wǎng)脈狀構(gòu)造等．洛陽(yáng)鐵礦床主要分為3個(gè)主要成礦期：矽卡巖期、石英－硫化物期及表生氧化期．其中矽卡巖期分為無(wú)礦矽卡巖階段及磁鐵礦階段；石英－硫化物期分為輝鉬礦階段及閃鋅礦階段．

2成礦花崗巖地質(zhì)特征

洛陽(yáng)鐵礦區(qū)與鐵鋅鉬硫成礦關(guān)系密切的侵入巖主要有中細(xì)粒斑狀花崗巖、花崗斑巖．中細(xì)粒斑狀花崗巖呈灰白、肉紅色，具中細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)，邊緣部分由于交代或同化混染作用而呈花崗變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造．礦物成分主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，并含少量黑云母、磁鐵礦、鋯石、金紅石、榍石、鈦鐵礦和磷灰石等．鉀長(zhǎng)石多數(shù)呈半自形柱狀、他形－不規(guī)則粒狀，顯示卡律雙晶，粒度0．045～1．450mm．斜長(zhǎng)石一般呈半自形板狀及他形不規(guī)則粒狀，粒度0．05～1．40mm，少數(shù)呈斑晶產(chǎn)出，具鈉律雙晶．石英呈他形－不規(guī)則粒狀，分布不均勻，或呈分散狀．巖石中SiO2、Na2O、K2O、MgO含量偏高，F(xiàn)eO、MnO含量近似，其余偏低．花崗斑巖呈肉紅色、淺肉紅色，局部因蝕變或同化混染而呈淺灰－灰綠色，風(fēng)化后呈灰白色或淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造．斑晶由石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石組成，含量一般在2％～15％之間．局部可達(dá)35％．石英呈自形六方雙錐，部分顆粒熔蝕成渾圓狀或港灣狀，粒度為0．27～50mm．鉀長(zhǎng)石半自形－自形柱狀，具卡律雙晶，少部分顆粒熔蝕成晶屑狀．斜長(zhǎng)石為半自形－自形板狀，具鈉律雙晶，An＝21～24，屬更長(zhǎng)石，部分呈聚斑狀產(chǎn)出，粒度為0．34～25mm．

樣品及測(cè)試方法描述

1Re－Os同位素測(cè)試

自洛陽(yáng)鐵礦床2個(gè)鉆孔中分別取3件鉬礦石樣品，各件樣品編號(hào)及采樣位置如下：B128采自ZK1108鉆孔，36．00m礦心，B129采自1108鉆孔，410m礦心，B134采自ZK1804鉆孔．輝鉬礦樣品都取自巖體接觸帶含輝鉬礦的矽卡巖浸染狀、脈狀或網(wǎng)脈狀礦石中．輝鉬礦脈粗細(xì)不一．通過(guò)對(duì)所獲得的3件樣品進(jìn)行重力、磁法分離，獲得純度均大于99％輝鉬礦樣品．3件輝鉬礦樣品送至國(guó)家地質(zhì)測(cè)試中心Re－Os同位素實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)試工作．（1）分解樣品．準(zhǔn)確稱取待分析樣品，通過(guò)長(zhǎng)細(xì)頸漏斗加入到Carius管（一種高硼厚壁大玻璃安瓿瓶）底部．緩慢加液氮到有半杯乙醇的保溫杯中，調(diào)節(jié)溫度到－50～－80℃．將裝好樣的Carius管放到該保溫杯中，通過(guò)長(zhǎng)細(xì)頸漏斗把準(zhǔn)確稱取的185Re和190Os混合稀釋劑加入Carius管底部，再加入2mL10mol／L的HCl和4mL16mol／L的HNO3，當(dāng)管底溶液冰凍后，用丙烷氧氣火焰加熱封好Carius管的細(xì)頸部分．放入不銹鋼套管內(nèi)．輕輕放套管入鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，待回到室溫后，逐漸升溫到200℃，保溫24h．在底部冷凍的情況下，打開(kāi)Carius管，并用40mL水將管中溶液轉(zhuǎn)入蒸餾瓶中．（2）蒸餾分離鋨．于105～110℃蒸餾50min，用10mL水吸收蒸出的OsO用于ICP－MS（等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定）測(cè)定Os同位素比值．將蒸餾殘液倒入150mLTeflon燒杯中待分離錸．（3）萃取分離Re．將第1次蒸餾殘液置于電熱板上，加熱近干．加少量水，加熱近干．重復(fù)2次以降低酸度．加入10mL5mol／L的NaOH，稍微加熱，轉(zhuǎn)為堿性介質(zhì)．轉(zhuǎn)入50mL聚丙烯離心管中，離心，取上清液轉(zhuǎn)入120mLTeflon分液漏斗中．加入10mL丙酮，振蕩1min萃取Re．靜止分相，棄去水相．加2mL5mol／L的NaOH溶液到分液漏斗中，振蕩2min，洗去丙酮相中的雜質(zhì)．離心分相，棄去水相．排丙酮到150mL已加有2mL水的Teflon燒杯中．在電熱板上50℃加熱以蒸發(fā)丙酮．加熱溶液至干．加數(shù)滴濃硝酸和30％過(guò)氧化氫，加熱蒸干以除去殘存的鋨．用數(shù)毫升稀HNO3溶解殘?jiān)?，稀釋到硝酸濃度?％．備ICP－MS測(cè)定Re同位素比值．（4）質(zhì)譜測(cè)定．采用美國(guó)TJA公司生產(chǎn)的TJAX－seriesICP－MS測(cè)定同位素比值．對(duì)于Re：選擇質(zhì)量數(shù)185、187．用190監(jiān)測(cè)Os．對(duì)于Os：選擇質(zhì)量數(shù)為186、187、188、189、190、19用185監(jiān)測(cè)Re．普Os是根據(jù)原子量表和同位素豐度表通過(guò)192Os／190Os測(cè)量比計(jì)算得出．

2LA－ICP－MS鋯石U－Pb同位素測(cè)齡

選取礦區(qū)中細(xì)粒斑狀花崗巖（BL46取自ZK1407鉆孔8340m處）及花崗斑巖樣品（LY1407－3取自ZK1407鉆孔230．00m處）各1件開(kāi)展巖石中鋯石測(cè)年工作．鋯石選取工作由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所完成，具體步驟是用常規(guī)方法將巖石樣品粉碎至約300μm，經(jīng)磁法和密度分選后，淘洗，挑純．將鋯石樣品和標(biāo)樣（TEMORA）一起用環(huán)氧樹(shù)脂固定于樣品靶上，樣品靶表面經(jīng)研磨拋光，直至鋯石新鮮截面露出．對(duì)靶上鋯石進(jìn)行鏡下反射光、透射光照相后，進(jìn)行CL分析．樣品靶制作與陰極發(fā)光成像（CL）在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院離子探針實(shí)驗(yàn)室完成．鋯石U－Pb同位素年齡采用天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室安裝的一套激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（LA－MC－ICP－MS）系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定．該套系統(tǒng)的多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為T(mén)hermoFisher公司制造的Neptune，其離子光學(xué)通路采用能量聚焦和質(zhì)量聚焦的雙聚焦設(shè)計(jì)，并采用動(dòng)態(tài)變焦（ZOOM）使質(zhì)量色散達(dá)到17％；儀器配有9個(gè)法拉第杯接收器和4個(gè)離子計(jì)數(shù)器接收器，除了中心杯和離子計(jì)數(shù)器外，其余8個(gè)法拉第杯配置在中心杯的兩側(cè)，并以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行精確的位置調(diào)節(jié)，4個(gè)離子計(jì)數(shù)器捆綁在L4法拉第杯上．激光器為美國(guó)ESI公司生產(chǎn)的UP193－FXArF準(zhǔn)分子激光器，激光波長(zhǎng)193nm，脈沖寬度5ns，束斑直徑為1、2、10、20、25、35、50、75、76、100和150μm可調(diào)，脈沖頻率1～200Hz連續(xù)可調(diào)（李惠民等，2009）．根據(jù)鋯石陰極發(fā)光照片、反射光和透射光照片選擇鋯石的合適（感興趣）的測(cè)年晶域，利用193nm激光器對(duì)鋯石進(jìn)行剝蝕，通常采用的激光剝蝕的斑束直徑為35μm或50μm，激光能量密度為13～14J／cm2，頻率為8～10Hz，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣送入Neptune，利用動(dòng)態(tài)變焦擴(kuò)大色散可以同時(shí)接收質(zhì)量數(shù)相差很大的U－Pb同位素從而進(jìn)行鋯石U－Pb同位素原位測(cè)定，選用TEMORA作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)．測(cè)得數(shù)據(jù)用ICP－MSDataCal和Isoplot程序進(jìn)行處理，并用208Pb校正法對(duì)普通鉛進(jìn)行校正．利用NIST612玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計(jì)算鋯石樣品的Pb、U、Th含量．實(shí)驗(yàn)條件和關(guān)鍵參數(shù)：接收器設(shè)置：L4，206Pb；L3，207Pb；L4，208Pb；C，219．26；H2，232Th；H4，238U．冷卻氣體16L／min，輔助氣體0．75L／min，Ar載氣0．968L／min，He載氣0．86L／min．RF功率1251W，積分時(shí)間0．131s，樣品信號(hào)采集時(shí)間60s（其中20秒為空白的測(cè)定）．利用LA－MC－ICP－MS開(kāi)展了洛陽(yáng)鐵礦細(xì)粒斑狀花崗巖與花崗斑巖體的鋯石U－Pb同位素測(cè)年．

測(cè)試結(jié)果

1Re－Os同位素測(cè)試結(jié)果

Re、Os含量的不確定度包括樣品和稀釋劑的稱量誤差、稀釋劑的標(biāo)定誤差、質(zhì)譜測(cè)量的分餾校正誤差、待分析樣品同位素比值測(cè)量誤差．置信水平95％．模式年齡的不確定度還包括衰變常數(shù)的不確定度（1．02％），置信水平95％．模式年齡t按下式計(jì)算。通過(guò)對(duì)3件樣品開(kāi)展上述方法的測(cè)試，獲得3個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析結(jié)果列于表1中．表1中所列單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差均為1σ，加權(quán)平均年齡具95％的置信度．3個(gè)樣品的模式年齡集中在（130±1．9）～（130±2）Ma，代表洛陽(yáng)鐵礦輝鉬礦的形成時(shí)代．

2LA－ICP－MS鋯石U－Pb同位素測(cè)齡結(jié)果

中細(xì)粒斑花崗巖鋯石的形態(tài)較為單一，主要為長(zhǎng)條形鋯石（圖4a），晶體長(zhǎng)約70～150μm，寬約35～65μm，長(zhǎng)寬比大約為2∶1～3∶1．總體上該組鋯石形態(tài)及大小差別不大，具明顯的振蕩環(huán)帶和扇形環(huán)帶，鋯石中少見(jiàn)核．Th／U比值為0．06～16，大部分集中在0．88～1．41之間，表明鋯石具明顯巖漿成因．本次工作分析了24個(gè)鋯石顆粒，分析結(jié)果列于表2中．所有分析結(jié)果在諧和圖上組成密集的一簇（圖5a），206Pb／238U加權(quán)平均年齡為132±1Ma，方差1，應(yīng)該代表洛陽(yáng)鐵礦區(qū)中細(xì)粒斑花崗巖的結(jié)晶年齡．花崗斑巖鋯石的形態(tài)主要有2組（圖4b）：第1組為長(zhǎng)條形鋯石（點(diǎn)1，2，4，12，13，16，22，23，26，31）晶體長(zhǎng)約200～600μm，寬約70～100μm，長(zhǎng)寬比大約為3∶1～6∶1．總體上該組鋯石形態(tài)及大小差別不大，具明顯的振蕩環(huán)帶和扇形環(huán)帶，鋯石中少見(jiàn)核．Th／U比值為0．91～10．為明顯巖漿成因鋯石．第2組鋯石呈寬板狀（點(diǎn)3，5～11，14，15，17，19～21，24，25，27～29，32），晶體長(zhǎng)約100～300μm，寬約50～150μm，長(zhǎng)寬比一般小于2∶1．鋯石邊緣環(huán)帶發(fā)育，比較密集，邊部棱角清晰．Th／U比非常高，為0．80～1．63，也為明顯的巖漿鋯石．本次工作分析了32個(gè)不同類型鋯石顆粒，分析結(jié)果列于表2中．其中18，30號(hào)點(diǎn)由于測(cè)試異常被刪除，其余30個(gè)顆粒的分析結(jié)果在諧和圖上組成密集的一簇（圖5b），206Pb／238U加權(quán)平均年齡為131±1Ma，方差7．應(yīng)該代表洛陽(yáng)鐵礦花崗斑巖的結(jié)晶年齡．

成巖成礦時(shí)代討論

1成巖成礦時(shí)代及礦床成因

通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)鐵礦床中輝鉬礦Re－Os同位素模式年齡結(jié)果分析，礦床中輝鉬礦床的主要形成時(shí)代為（130±1．9）～（130±2）Ma，為早白堊世成礦．礦區(qū)花崗斑巖結(jié)晶年齡為131±1Ma，中細(xì)粒斑狀花崗巖結(jié)晶年齡為（131．64±0．62）Ma，說(shuō)明2類巖體成巖時(shí)代基本同時(shí)，都形成于早白堊世．根據(jù)以上成巖成礦時(shí)代測(cè)試結(jié)果，可以得出洛陽(yáng)鐵礦床輝鉬礦的成礦時(shí)代與花崗巖成巖時(shí)代非常吻合．根據(jù)洛陽(yáng)鐵礦地表地質(zhì)調(diào)查以及鐵礦床深部勘查成果可知，中細(xì)粒斑狀花崗巖主要呈巖株?duì)町a(chǎn)于南礦區(qū)深部，花崗斑巖則位于中細(xì)粒斑狀花崗巖上部，并沿著不同方向的斷裂切層或順層侵位而呈現(xiàn)巖脈或巖床出露于地殼淺表，零星分布于整個(gè)礦區(qū)．2類花崗巖之間呈漸變關(guān)系，無(wú)明顯分界線，說(shuō)明中細(xì)粒斑狀花崗巖侵入地殼后，由于巖漿分異作用在較高部位形成花崗斑巖巖漿，并沿淺表斷層侵位．2類巖體相似的同位素年齡也說(shuō)明成巖時(shí)代的一致性．早白堊世洛陽(yáng)鐵礦區(qū)中細(xì)粒斑狀花崗巖形成，且自下而上侵位于林地組（C1l）粉砂巖、船山組（C3c）及棲霞組（P1q）灰?guī)r中（圖6）．在林地組（C1l）粉砂巖與巖體接觸帶附近，發(fā)生強(qiáng)烈的鉀質(zhì)及鈉質(zhì)交代作用．林地組（C1l）上部由于鉀質(zhì)溶液沿碎屑巖孔隙或裂隙進(jìn)一步擴(kuò)散交代，形成鉀化帶．這種發(fā)生在林地組（C1l）粉砂巖中的強(qiáng)烈交代作用會(huì)促使分散在碎屑巖中的鐵質(zhì)活化和遷移，部分礦液在粉砂巖頂部沉淀形成一些規(guī)模小、品位低的礦體．與此同時(shí)侵入巖漿與船山組（C3c）－棲霞組（P1q）灰?guī)r發(fā)生交代作用，形成含透輝石、柘榴子石的無(wú)水矽卡巖．由于交代作用早期含揮發(fā)份流體中鐵質(zhì)含量低，矽卡巖中未見(jiàn)具規(guī)模的磁鐵礦體．隨后來(lái)自林地組（C1l）粉砂巖中富含鐵質(zhì)的流體與殘余巖漿進(jìn)一步分異的大量富含揮發(fā)份的流體結(jié)合，沿著先存切層斷裂上升，順層間破碎帶或由于巖體侵位在圍巖中形成的裂隙擴(kuò)散對(duì)早期無(wú)礦矽卡巖重新疊加交代，形成含磁鐵礦的矽卡巖．大量細(xì)粒磁鐵礦晶體在林地組（C1l）粉砂巖與船山組（C3c）灰?guī)r界面及層間破碎帶沉淀，形成厚薄不均的規(guī)模大、品位高的層狀、豆莢狀礦體；在船山組（C3c）－棲霞組（P1q）灰?guī)r中形成品位較高的透鏡狀、囊狀礦體；巖體中賦存于灰?guī)r捕虜體的鐵礦體常呈透鏡狀、扁豆?fàn)?、囊狀等．此階段熱液含少量H2S與鐵鉬等反應(yīng)形成黃鐵礦、輝鉬礦等細(xì)脈狀礦（化）體．地殼淺層形成的花崗斑巖呈巖墻、巖脈或巖床等侵位于圍巖斷裂系統(tǒng)中．巖漿熱液由于富含一定量H2S揮發(fā)份沿花崗斑巖前緣部位或矽卡巖及磁鐵礦體中的裂隙擴(kuò)散交代而發(fā)育硅化－絹云母化，并形成呈細(xì)脈、浸染狀產(chǎn)出的輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦以及少量磁鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、螢石化和泥化等蝕變現(xiàn)象．綜上所述，雖然洛陽(yáng)鐵礦床中磁鐵礦與輝鉬礦主礦體分別形成于矽卡巖期和石英－硫化物期，但實(shí)際上矽卡巖期也有少量的輝鉬礦（化）體，石英－硫化物期也見(jiàn)小規(guī)模的脈狀磁鐵礦體．而且來(lái)自于深部的富鐵流體對(duì)灰?guī)r地層反復(fù)交代形成富磁鐵礦體的矽卡巖化過(guò)程中，疊加了形成輝鉬礦細(xì)脈的、來(lái)自淺層花崗斑巖巖漿熱液的硅化－絹云母化蝕變作用．2期成礦作用總體上雖有先后關(guān)系，但也有部分階段出現(xiàn)重疊，磁鐵礦與輝鉬礦形成時(shí)代非常相近．因此，洛陽(yáng)鐵礦輝鉬礦Re－Os同位素模式年齡（130±1．9）～（130±2）Ma可以作為該礦床的主要成礦時(shí)代．洛陽(yáng)鐵礦被認(rèn)為是“馬坑式”鐵礦的重要代表礦床之一．“馬坑式”鐵礦存在有多種成因觀點(diǎn)，其中之一認(rèn)為磁鐵礦形成于晚古生代的海底火山沉積，并受到燕山期熱液改造（鄒天人等，1981；葛朝華等，1981；韓發(fā)和葛朝華，1983b；葛朝華和韓發(fā)，1984）．在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上獲得馬坑鐵礦主礦體石英磁鐵礦Rb－Sr等時(shí)線年齡為346±68Ma、角閃石磁鐵礦年齡為334Ma，與礦體呈互層的安山玄武巖Rb－Sr等時(shí)線年齡為364±46Ma，從而得出馬坑鐵礦主礦體成礦時(shí)代為中石炭－早二疊世（韓發(fā)和葛朝華，1983a）．根據(jù)洛陽(yáng)鐵礦勘查結(jié)果，磁鐵礦體除層狀、似層狀外，還存在透鏡狀、囊狀礦體、扁豆?fàn)?，甚至部分脈狀礦體．礦體賦層部位主要有巖性界面、層間破碎帶、褶皺核部、巖體接觸帶．磁鐵礦體規(guī)模、品位等在巖體附近相對(duì)大而高，而遠(yuǎn)離巖體則小而貧，并逐漸消失．礦區(qū)圍巖蝕變也以巖體為中心分帶性較明顯．圍巖巖性較為簡(jiǎn)單，主要為粉砂巖及灰?guī)r地層，未見(jiàn)灰?guī)r地層中存在火山巖夾層．因此洛陽(yáng)鐵礦床的形成與燕山期巖漿熱液作用關(guān)系密切，主要礦體為典型的層控矽卡巖型（趙一鳴等，1982）．閩西南地區(qū)有晚古生代存在海相火山沉積巖的報(bào)道（福建省地質(zhì)八隊(duì)，1982；王紹雄，2003），但其分布及規(guī)模相對(duì)有限，一些早期認(rèn)為的海西期火山巖也存在爭(zhēng)議（潘廓祥等，1982）．即使存在海西期火山作用，根據(jù)火山巖夾層的厚度判斷火山作用的規(guī)模難以與閩西南地區(qū)鐵礦床規(guī)模相匹配（潘廓祥等，1982）．早期針對(duì)馬坑鐵礦角閃石K－Ar法測(cè)年獲得101Ma年齡值（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)礦產(chǎn)研究所第三鐵礦研究隊(duì)礦床組，1978，福建龍巖馬坑鐵礦地質(zhì)特征及其形成條件的研究）．近年來(lái)，王登紅等（2010）獲得馬坑鐵礦伴生輝鉬礦Re－Os等時(shí)線年齡為130．50±0．92Ma，與礦區(qū)莒舟巖體獲得的單顆粒鋯石U－Pb年齡136Ma和139Ma較吻合（毛建仁等，2006），表明馬坑鐵礦床成礦作用與中生代花崗巖漿侵入作用有關(guān)，其成巖與成礦時(shí)代也與本文所獲得的洛陽(yáng)鐵礦年代學(xué)數(shù)據(jù)非常接近．進(jìn)一步說(shuō)明了區(qū)域上有重要找礦意義的“馬坑式”鐵礦床為早白堊世成礦．

2成礦時(shí)代的區(qū)域地質(zhì)意義

東南大陸位于中國(guó)東部中新生代巨型構(gòu)造－巖漿巖帶之上，尤以中生代巖漿及成礦最為宏偉壯觀．閩西南拗陷作為東南大陸上的一個(gè)主要構(gòu)造單元，應(yīng)該經(jīng)歷了特提斯向環(huán)太平構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換，并都留下相應(yīng)的成礦作用記錄．隨著中侏羅世－晚侏羅世早期（170～160Ma）古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，表現(xiàn)為大規(guī)模陸內(nèi)擠壓，標(biāo)志著構(gòu)造域轉(zhuǎn)換開(kāi)始（Wuetal．，2000）．晚侏羅世中晚期（160～145Ma）古太平洋板塊俯沖作用所影響的范圍逐步擴(kuò)大（張?jiān)罉虻龋?009），標(biāo)志著特提斯向環(huán)太平構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換達(dá)到高峰．在此之后加厚的巖石圈開(kāi)始表現(xiàn)為伸展變形，出現(xiàn)大規(guī)模的巖漿作用與伸展空間而成礦，以早白堊世135～100Ma期間的成礦作用廣泛發(fā)育．閩西南一帶以紫金山礦床銅金成礦作用為代表．其成礦時(shí)代有122±4Ma和100±3Ma（石英Rb－Sr等時(shí)線，周肅和陳好壽，1996）、（97±3）～（91．5±0．4）Ma（冰長(zhǎng)石40Ar－39Ar，張德全等，2003；劉曉東和華仁民，2005），與東南沿海其他礦床，如江西尋塢銅坑障鉬礦床Re－Os年齡（133±1．6）～（134±1．8）Ma（許建祥等，2007）、蓮花山鎢礦床112～119．5Ma（云英巖中白云母K－Ar，徐曉春等，1999）、西嶺錫礦床98．8±9Ma（含錫絹英巖K－Ar，徐曉春等，1999）、毫石銀礦床100Ma左右（蝕變絹云母K－Ar法及石英流體包裹體的Rb－Sr法，徐步臺(tái)等，1994）、大嶺口銀鉛鋅礦床100Ma（蝕變巖K－Ar法，徐曉春等，1999）等總體上處于同一階段，馬坑及洛陽(yáng)鐵礦床分別獲得的130．50±0．92Ma及（130±1．9）～（130±2）MaRe－Os同位素年齡，說(shuō)明除銅（鉬）鎢錫外，早白堊世伸展背景下閩西南地區(qū)存在重要的鐵（鉬）成礦作用，也與華南早中白堊世（134～80Ma）大規(guī)模成礦作用時(shí)代相對(duì)應(yīng)（毛景文等，2007，2008）．

結(jié)論

根據(jù)洛陽(yáng)鐵礦床開(kāi)展的花崗巖LA－ICP－MS鋯石U－Pb同位素測(cè)齡及輝鉬礦Re－Os同位素年代學(xué)研究結(jié)果，可以得出洛陽(yáng)鐵礦床中輝鉬礦Re－Os同位素模式年齡為（130±1．9）～（130±2）Ma，為早白堊世成礦，礦區(qū)花崗斑巖結(jié)晶年齡為131±1Ma，中細(xì)粒斑狀花崗巖結(jié)晶年齡為131．64±0．62Ma，說(shuō)明巖體都形成于早白堊世．通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)鐵礦床花崗巖、磁鐵礦體及輝鉬礦體空間分布規(guī)律及礦化蝕變特征綜合分析，結(jié)合巖體與礦床年代學(xué)結(jié)果，可以得出洛陽(yáng)鐵礦床主要形成于早白堊世，與早白堊世花崗巖巖漿熱液接觸交代石炭紀(jì)碎屑巖－碳酸鹽巖地層密切相關(guān)．