廣西佛子沖礦田大沖花崗閃長巖鋯石SHRIMP U-Pb定年及其地質意義

程順波，付建明，馬麗艷，陳希清，盧友月，趙武強

（武漢地質調查中心 430205）

佛子沖鉛鋅礦床是欽杭成礦帶西南段的一個大型矽卡巖型礦床，因區內構造-巖漿活動強烈、礦床地質特征復雜吸引了眾多勘查專家的注意。該礦床由廣西梧州專區地質隊于20世紀50年代發現，在隨后的三十年里，廣西有色地質勘探公司204隊投入了大量精力在該區進行地質礦產評價工作，將其規模擴展至大型[1]。2005年以后，佛子沖礦床面臨可采礦產資源枯竭的嚴峻形勢。全國危機礦山辦組織地質專家對礦床深部和佛子沖背斜西翼進行勘查攻關并取得較大突破[2]，有效延長了該礦山服務年限。

有關佛子沖鉛鋅礦床的研究，自20世紀90年代以來已有大量文獻報道，內容涉及巖石地球化學[3-4]、元素賦存狀態[5]、圍巖蝕變[6]、礦床成因[7-11]、成礦規律以及成礦預測[1,12-13]，極大地提高了該區礦床地質研究水平。但是，在成巖時代方面，一直沒有可靠的年齡數據作支撐，給精細厘定巖漿活動時代帶來了一定的困難[14]。據此，本文針對前人認為與鉛鋅礦體密切相關的成礦母巖——大沖花崗閃長巖[7,10,15]，嘗試通過高精度鋯石SHRIMP U-Pb測年方法，精確確定巖體成巖年齡。并據此探討此次巖漿活動與鉛鋅礦成礦作用有無聯系，供廣大同行參考。

1 區域和礦田地質概況

廣西佛子沖鉛鋅 (銀)礦床位于NE向欽杭成礦帶西南緣，岑溪－博白大斷裂的北東端（圖1），南距岑溪市50 km。本區經歷了加里東、海西－印支、燕山和喜山等多期構造運動，海西－印支構造運動奠定了本區以NE向緊密褶皺和壓扭性斷裂為主的構造格架，燕山和喜山構造運動造就了蓋層開闊的向斜盆地和NNE向斷裂。多次構造運動及其伴隨的強烈巖漿活動、區域變質作用和混合巖化作用疊加在一起，形成目前復雜的地質構造格局。

佛子沖礦田出露地層主要為志留系，厚度大于2500 m，屬于半深海、深海筆石相－濱淺海腕足相、碎屑巖相沉積序列，巖性為淺變質砂巖、粉砂巖、板巖，夾多層不純碳酸鹽巖和中基性火山巖[16]。發育于下志留統大崗頂組上段 (S1d2)的矽卡巖層，是佛子沖地區鉛鋅礦床最主要的賦礦部位。區內褶皺、斷裂發育，主要褶皺構造從西往東分布有塘坪復式向斜及次級佛子沖背斜、鳳凰頂背斜、六九頂背斜等。斷裂以NE向牛衛斷裂最為重要,它是博白－岑溪區域性深大斷裂北東段之主干斷裂[17]，橫貫整個佛子沖礦區，其北東段被廣平巖體侵入破壞，總體走向 50°～60°，傾向 NW，傾角 45°～70°，斷裂帶寬數百米，具壓剪性和多期次活動特征[18]。該斷裂走向轉折或與NW、近S-N向次級斷裂交接部位，常為鉛鋅礦體產出地段。礦田內巖漿活動比較強烈，廣平黑云母花崗巖呈巖基狀分布于礦田的東北部；大沖花崗閃長巖體產于礦田北部大沖一帶，呈狹長巖枝狀，在其外接觸帶矽卡巖中有層狀、似層狀鉛鋅礦體產出；河三英安質流紋巖分布于礦田南部，呈面狀覆蓋于下志留統之上；龍灣花崗斑巖呈巖株和巖脈狀，全區廣泛分布，勒寨、午龍崗礦床均產在巖脈附近的圍巖中[14]。

圖1 廣西佛子沖礦區地質礦產簡圖[10]Fig.1 Simplified geological map of Fozichong deposit,Guangxi province

2 礦床地質特征

佛子沖礦田鉛鋅多金屬礦床（點）眾多，已探明中型鉛鋅礦床6個，小型鉛鋅礦床、礦化點10余處（圖1），探明鉛鋅金屬量超過100萬噸。礦田內主要發育兩種類型的礦床[17]，即佛子沖式矽卡巖型礦床(如佛子沖礦床，包括石門礦段、刀支口礦段和大羅坪礦段，六塘、龍灣、鳳凰沖、火分等礦點)和牛衛式充填交代型礦床(牛衛 1、2、3、4號礦體，勒寨礦床、午龍崗礦床以及水滴礦點)。佛子沖式礦床是礦帶內主要的礦床(化)類型，主要位于佛子沖背斜東南翼，礦體呈層狀、似層狀和筒狀產出，礦物成分復雜，圍巖蝕變強烈(矽卡巖化、硅化、綠泥石化、綠簾石化和絹云母化等)。NE向牛衛斷裂活動破壞了佛子沖背斜向南延伸的連續性，使其在礦帶南部呈隱伏狀產出[1,19]，并被英安質凝灰熔巖所覆蓋(圖1)。佛子沖式礦床(化)空間上與花崗斑巖和花崗閃長巖關系密切，礦床和礦點大多分布在巖體的接觸帶附近。與佛子沖式礦床(化)不同，牛衛式礦床產于佛子沖背斜核部牛衛斷裂的上盤及其次級構造旁側，呈囊狀、透鏡狀、不規則狀產出，礦物成分比較簡單，圍巖蝕變較弱(綠泥石化、綠簾石化、硅化和大理巖化)[10]。

3 樣品特征及分析方法

用于年齡測定的巖石樣品（09FZC1）采于佛子沖礦區02線60中段大沖巖體中，距103-1號礦體距離小于5 m，在采樣地點可見巖體被103-1號礦體切割。花崗閃長巖為暗灰色，中細粒結構，局部見鉀長石斑晶，因遭受蝕變而帶深淺不一的綠色調，遠離礦體蝕變明顯減弱。巖石主要組成礦物為斜長石、石英、鉀長石、黑云母和角閃石。斜長石多為更－中長石，半自形柱狀，具聚片雙晶及環帶結構，常被絹云母、綠泥石、綠簾石及碳酸鹽礦物交代。鉀長石多為微斜長石，半自形－它形粒狀，具格狀雙晶和卡斯巴雙晶，也不同程度遭受絹云母化和綠泥石化。黑云母呈半自形片狀，可見綠泥石化。石英呈它形粒狀，與長石、黑云母等礦物嵌生，分布較為均勻，常具波狀消光。副礦物主要有磷灰石、榍石、鋯石和磁鐵礦，次為鈦鐵礦、黃鐵礦等。

樣品經碎樣機破碎后，人工淘洗保留重砂部分。對重砂部分進行電磁分選和重液分選，得到一定純度的鋯石樣品，然后在雙目鏡下人工挑選出晶形好、透明度高、無裂紋的鋯石顆粒。樣品靶制備和實驗條件見文獻[20]的描述。制靶時，將待測鋯石樣品與標準樣品TEM(417 Ma)一起置于環氧樹脂上，然后磨制樣品使鋯石內部暴露。鋯石陰極發光圖像采集和SHRIMP U-Pb年齡測定分別在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針實驗室和北京離子探針中心的SHRIMP II上進行，SHRIMP分析時離子束斑直徑為30 μm。由SHRIMP測試得到的未知樣品實驗數據用與其同時測定的標準樣品（SL13和TEM）的實驗數據進行校正，其中SL13（年齡 572 Ma；U 含量 238×10－6）用于校正 U含量，TEM用于校正206Pb/238U比值，普通鉛根據實測204Pb進行校正。數據處理和U-Pb諧和圖繪制使用ISOPLOT3.0程序[21-22]完成。單個數據點的誤差均為1σ，所采用的206Pb/238U加權平均年齡具有95%的置信度。

4 SHRIMP測試結果

大沖花崗閃長巖鋯石樣品非常新鮮，組成比較均勻，淺黃色。形態以針狀－長柱狀為主，長寬比為4～8，長度為100～500 μm，少數為短柱狀。部分鋯石晶形不完整，很可能是巖石破碎過細所致。從被測鋯石的陰極發光圖像來看，晶體形態都比較簡單，無繼承核，其中大部分具有微弱的線狀分帶。對比國內其他類似鋯石樣品[23-24]后發現，它們的母巖漿均具有高溫和快速冷卻的特征。

09FZC1樣品所選的13個分析點均位于鋯石邊部，具體位置見圖2，測試數據列于表1。其U含量變化于121×10-6～481×10-6之間，Th含量變化于70×10-6～468×10-6之間，Th/U比值為0.54～1.00，絕大多數大于0.6。3.1和12.1號測點具有較高的普通Pb含量，在投圖和計算加權平均年齡時均被排除在外。在207Pb/235U-206Pb/238U圖上（圖3a），大部分投影點位于諧和曲線上，并密集成群分布，指示被測鋯石同位素體系沒有受到后期地質熱事件明顯干擾。1.1、2.1和9.1號三個測點略微偏離協和圖，可能是由鋯石晶體內發生輕微Pb擴散造成的[25]。利用這11個測點計算的206Pb/238U年齡的加權平均值 258.2±3.2 Ma（95%置信度，MSWD=0.59）（圖3b），代表佛子沖大沖花崗閃長巖巖體的結晶年齡，即巖體形成于晚二疊世。

圖2 廣西佛子沖礦區花崗閃長巖09FZC1樣品鋯石陰極發光照片Fig.2 Zircons cathode luminescence images of sample 09FZC1 from granodioritic stock in Fozichong deposit，Guangxi province

表1 廣西佛子沖礦區花崗閃長巖09FZC1樣品鋯石SHRIMP U-Th-Pb同位素分析結果Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb data of sample 09FZC1 from granodioritic stock in Fozichong deposit,Guangxi province

圖3 廣西佛子沖礦區花崗閃長巖09FZC1樣品鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖（a）和年齡加權平均圖（b）Fig.3 SHRIMP U-Pb concordia diagram(a)and weighted average values(b)of zircons from granodioritic sample 09FZC1 in Fozichong deposit,Guangxi province

5 討論

廣西有色地質勘探公司204隊（1982）[26]利用黑云母K-Ar法獲得大沖巖體的同位素年齡為152 Ma，一經發表就被廣大地質同行們所接受。在隨后報道的文章[2,4,6,27]很自然地將其作為燕山早期成巖作用的產物。由于K-Ar法的載體礦物黑云母的封閉溫度較低[28]，容易受到后期熱事件的干擾。因此，大沖花崗閃長巖中黑云母的綠泥石化，很可能指示后期蝕變或礦化年齡，而不是巖體的成巖年齡。本次研究利用高精度的SHRIMP鋯石U-Pb法，獲得了大沖花崗閃長巖的鋯石結晶年齡為258.2±3.2 Ma（MSWD=0.59），這改變了之前大沖巖體形成于燕山早期的普遍認識，并將其形成時間定為晚二疊世，即海西期。在華南地區，有精確年齡報道的海西期侵入巖主要分布在海南島中北部（九所－陵水斷裂以北），其次分布于福建政和－大埔斷裂帶兩側寬約75 km的NE向地帶以及廣東、臺灣島的局部地區[29]，本次研究結果將華南海西期巖漿侵入作用的影響范圍擴展至廣西境內。

前人[7,10,15]依據大沖花崗閃長巖與層狀礦體之間的密切關系，將鉛鋅礦的成礦巖體一致指向大沖巖體。在綜合分析已有的年代學、礦床學和區域成礦特征之后，本文認為大沖巖體很可能不是成礦巖體，理由有如下幾點。首先，區域上有色金屬成礦作用常與燕山期巖漿活動密切相關[30-31]，卻少見海西期成礦事件的報道。具體到佛子沖礦床，在礦區北部佛子沖一帶，礦體旁側除了海西期大沖巖體外，還有很多燕山期花崗斑巖脈出露；而在礦區南部牛衛一帶，礦體旁側只產出燕山期花崗斑巖，暗示后者與鉛鋅礦化相關。其次，在佛子沖礦區138和100中段，多處可見礦體切割大沖巖體，指示礦床很可能形成于大沖巖體之后。且圍巖蝕變分帶[6]指出大沖巖體卷入到鉛鋅成礦過程中，所以前人獲得的152 Ma的巖體黑云母K-Ar年齡可間接代表鉛鋅礦成礦年齡。再次，發育在大沖巖體接觸帶附近的層狀矽卡巖均為細粒結構，即使在巖體超覆部位，104號礦體中的閃鋅礦也是以含鐵低的褐色閃鋅礦為主；而產在南部牛衛斷裂系統中的脈狀矽卡巖皆是粗粒結構，與此相關的135號礦體都以含鐵高的黑色閃鋅礦為特征[6]。這反映出礦床的熱源中心很可能在礦區西南部，成礦流體經過了一定距離的搬運和Fe固定作用才到達北部礦帶的賦礦地點，造成大沖巖體是成礦巖體的假象。

實際上，博白－岑溪大斷裂北東段——牛衛斷裂才是礦區內最重要的控巖控礦構造，其主干斷裂為成礦花崗斑巖和成礦流體提供良好的運輸通道，主斷層上盤次級構造（斷裂及分支裂隙、層間薄弱面）為鉛鋅礦質提供了多元沉淀場所。燕山期花崗斑巖群在空間上與鉛鋅礦化密切共生，指示斑巖群的對應深部相可能為鉛鋅礦化提供穩定的熱源補給。

6 結論

佛子沖鉛鋅礦床北部早前認為的成礦花崗巖—大沖巖體鋯石SHRIMP U-Pb年齡為258.2±3.2 Ma（95%置信度，MSWD=0.59），形成于海西期。與佛子沖鉛鋅礦床成因聯系較為緊密的應是燕山期花崗斑巖群，它們和鉛鋅礦化一起明顯受到牛衛斷層系統控制。

梁約翰研究員在本文的修改過程中，提出了許多建設性的意見，在此表示衷心的感謝。

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