安徽宣城地區馬山埠巖體成巖年代學及其地質意義

周宇章，趙麗麗，金敏，陸三明，亓華勝，謝祖軍

（1安徽省公益性地質調查管理中心，安徽合肥 230001；2中國科學技術大學，安徽合肥 230026；3安徽省地質礦產勘查局322地質隊，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

長江中下游地區是我國東部一條重要的鐵銅金成礦帶，該成礦帶在元古宙活動性基底上發育新元古代直至中生代早-中三疊世的穩定蓋層沉積，印支-燕山期發生活化，尤其燕山期以來，強烈的構造-巖漿活動使該區受到巖漿熱液作用的疊加改造，為區內礦床的形成創造了有利條件，形成了一系列鐵銅金礦床200 余處[1～3]。主要分布于鄂東南、九瑞、安慶-貴池、廬樅、銅陵、寧蕪、寧鎮等七個大型礦集區內。近年來，隨著安徽省地質勘查基金的持續投入，在長江中下游成礦帶的南東部南陵-宣城地區實現了重大找礦突破，形成長江中下游成礦帶內第八個礦集區南陵-宣城礦集區（圖1）。

南陵-宣城礦集區內目前已發現銅山-蕎麥山、馬尾山、麻姑山、茶亭等大小內生金屬礦床10 多處，礦種涉及銅、鉛鋅、金、鉬，但其各礦床研究程度均不高，處于勘查程度高，研究程度低狀態，有限的勘查研究工作主要集中于礦床礦體方面[4～9]，而對成礦巖體的研究工作非常薄弱[10]。自20 世紀60 年代以來，研究區相繼發現了馬尾山高嶺土礦、銅山-蕎麥山銅硫礦、馬尾山鉛鋅礦等重要礦產資源，發現這些礦床的形成均與馬山埠巖體有關。而目前關于馬山埠巖體的研究，尤其成巖成礦時代等方面缺少精確的數據，從而阻礙了礦床與區域成礦的關系的綜合研究。本文在系統分析前人資料的基礎上，通過野外詳細考察，以馬山埠巖體為研究對象，選擇代表性樣品對其開展LA-ICPMS鋯石U-Pb測年，精確厘定馬山埠巖體時代，并結合區域資料，對其成巖成礦地質背景進行了探討。

圖1 長江中下游成礦帶區域地質簡圖Figure 1.Regional geological sketch map of the metallogenic belt in the middle and lower reaches of the Yangtze River

1 研究區地質特征

研究區位于揚子準地臺、下揚子臺坳南部邊緣，處于長興-廣德凹斷褶束及寧蕪凹斷褶束兩個IV 級構造的結合部位。區域地層大致由三套沉積建造組成：志留系-泥盆系海相碎屑巖建造；石炭系-三疊系中統中、下部的海相碳酸鹽建造；三疊系中統上部及二疊系陸相碎屑巖建造等。其中石炭系中上統黃龍組、船山組-二疊系下統棲霞組的碳酸鹽巖沉積建造與區內的Cu、Au、S、Pb、Zn等礦床的關系密切，是區域內重要的賦礦層位。

構造以褶皺和斷裂為主。褶皺為敬亭山-貍橋復背斜，呈北東向展布，與本區銅多金屬礦密切相關。其可分為敬亭山不完整背斜、花山向斜、昆山復向斜（含昆山向斜、馬山埠背斜、陳家灣向斜三個次級褶皺）、新河莊背斜等次一級褶皺。研究區斷層主要分為兩組：北東向斷裂平行于褶皺分布，多表現為逆斷層，伴有巖體侵位和金屬礦化現象發生，既是容漿構造又是容礦構造，相對延伸較長；北西向斷裂對北東向斷裂起錯斷作用，逆斷層、正斷層均有，延伸較短（圖2、3）。

圖2 研究區地質簡圖Figure 2.Geological sketch map of the study area

研究區巖漿巖主要為燕山期侵入巖，總體可分為三類。第一類侵入巖以中偏基性為主，巖性由輝石閃長巖、閃長巖等組成，以昆山巖體為代表，屬SiO2弱飽和的鈣堿系列，與區域S、Pb、Zn、Au成礦關系甚密；第二類侵入巖以中偏酸性為主，以馬山埠巖體為代表，巖性為花崗閃長（斑）巖，屬SiO2飽和的堿鈣系列，巖體與圍巖有強烈的接觸變質和礦化蝕變現象，與Cu、S、W 礦床相關，如蕎麥山銅硫礦床就產于其上、下接觸帶中；第三類侵入巖以中偏酸性為主，代表性巖體為麻姑山巖體，巖性為花崗閃長斑巖，與Cu、Mo 礦床相關。

本次研究對象馬山埠巖體主體巖性為花崗閃長（斑）巖，通過野外調查，其侵位于馬山埠背斜核部，呈巖墻、巖枝狀產出。長2800m，寬300～400m，北東向延伸，面積約1km2。圍巖主要為石炭-二疊紀的黃龍組、船山組、棲霞組灰巖。受巖體侵入影響，圍巖主要發生矽卡巖化、大理巖化、綠泥石化、黃鐵礦化等礦化蝕變，形成銅硫礦、鉛鋅礦等礦床。在風化作用下，地表巖體形成灰白色高嶺土礦床，馬尾山高嶺土礦即發育于此。

圖3 馬山埠巖體剖面示意圖Figure 3.Section sketch map of Mashanbu rock mass

2 鋯石ICPMS測試情況

2.1 巖石學特征

樣品采集于馬尾山鉛鋅礦區鉆孔ZK20+02，新鮮巖石樣品呈淺灰色略帶肉紅色，塊狀構造，斑狀及似斑狀結構，基質為石英、長石，呈微細粒結構。主要礦物為斜長石（含量50%～60%）、石英（25%）、鉀長石（10%）；次要礦物為黑云母、角閃石（多已透輝石化、綠泥石化），約占10%；副礦物有磷灰石、榍石、鋯石。鏡下斜長石多呈聚片及卡納雙晶，環帶構造清晰。蝕變主要為膏化、硅化、矽卡巖化以及鈉長石化。

2.2 分析方法

鋯石單礦物挑選制靶工作由廊坊市誠信地質服務有限公司完成。樣品首先經過人工破碎,按常規重力和磁選等方法分選出鋯石。然后在雙目鏡下挑選出晶形完好、透明度和色澤度高的鋯石顆粒,將其與標準鋯石在玻璃板上用環氧樹脂固定、壓平、烘干、拋光、鍍金,制成樣品靶[11]。

陰極發光(CL)照相主要用于檢查鋯石內部結構和選擇分析區域，由中國科學院地質與地球物理研究所掃描電鏡室完成。所采用工作電壓15kV，電流4nA。

鋯石激光原位U-Pb同位素分析在合肥工業大學資環學院質譜實驗室進行，采用激光-電感耦合等離子質譜儀(LA-ICPMS)完成。分析測試方法原理同文獻[12]，實驗使用激光器為GEOLAS，激光剝蝕系統波為193nm，工作參數：剝蝕物質載He 為0.6L/min，激光脈沖頻率為5Hz，剝蝕孔徑為32μm，剝蝕時間為90s，背景測量時間為25s，脈沖能量密度為10J/cm2；測試質譜儀為Agilent7500a，該儀器獨有的屏蔽炬可明顯提高分析靈敏度。工作參數：Rf 功率為1300W，進樣深度為5.6mm，等離子氣體Ar 為15L/min，輔助氣體Ar 為1L/min，補償氣體Ar 為0.8～0.9L/min。使用nist610 玻璃作為元素外標，標準鋯石91500 進行同位素分餾校正，鋯石標樣Plesovice 作為同位素監控樣，本實驗鋯石標樣的測定結果與誤差與推薦值一致。數據處理采用中國地質大學(武漢)開發的ICPMSDataCal8.0 軟件完成，選取諧和度＞90%的樣品點進行數據分析，采用ISOPlot軟件繪制諧和圖并計算加權平均年齡[12]。

2.3 分析測試結果

花崗閃長巖中的鋯石均透明，呈微黃色，棱柱狀，自形晶體，長150～300μm，寬60～150μm，長寬比大多2：1。在CL陰極發光照片中，均顯示清晰的震蕩環帶，內部純凈，無礦物包裹體，表示鋯石為典型的巖漿鋯石成因，個別鋯石有繼承核（圖4）。U-Pb定年的測點主要選擇在鋯石邊緣、環帶完整清晰的部位進行。

圖4 花崗閃長巖鋯石陰極發光照片Figure 4.Zircon cathodoluminescence photos of granodiorite

本次測定的花崗閃長巖的13 個數據的Th/U 為0.71～1.31，均大于0.5（僅XC01-28 測點為0.31）（表1），且各樣品的Th、U之間呈顯著的正相關，表明本次鋯石均為巖漿成因，13 個測點給出130±3.6Ma-140±4.0Ma的206Pb/238U年齡，測點數據成群分布于U-Pb 諧和曲線圖中(圖5)，加權平均年齡為135.1±2.0Ma，代表了花崗閃長巖的侵位年齡。

表1 花崗閃長巖鋯石測齡Pb同位素分析結果Table1.Zircondating Pbisotopeanaly sisresults ofgranodiorite

圖5 花崗閃長巖LA-ICPMS鋯石U-Pb定年協和圖Figure 5.LA-ICPMS zircon U-Pb dating concordance map of granodiorite

3 討論

3.1 馬山埠巖體成巖時代

該區長期以來礦產勘查工作取得很大進展，但一直以來對馬山埠巖體未開展年代學，有限的工作均圍繞礦體、礦床進行，缺乏年代學資料。本次工作在詳細考察銅山-蕎麥山銅鉛鋅礦床的基礎上，通過巖心取樣，直接獲取與成礦息息相關的馬山埠巖體花崗閃長巖，采用鋯石LA-ICPMS 方法進行年代學測試。得到成巖年代為135.1±2.0Ma，該年齡精確代表了巖體的成巖年齡，為礦床研究乃至區域成礦背景認識的深入研究提供了有效數據。

3.2 區域成巖時代對比

作為我國重要的成礦帶之一，長江中下游地區的地質研究工作一直以來就為各地質學者、地質學家們所重視。從構造背景研究上，常印佛等提出中下揚子“一蓋多底”的地殼結構[13]，得到眾多學者的認同。近年來隨著地球物理測深技術的進步，該觀點得到了進一步支持[14～18]。在淺部構造特征研究中，筆者在野外調查中發現，研究區內露頭的斷裂特征主要表現為由南東向北西逆沖的一系列逆斷層,前人認為長江中下游成礦帶以長江斷裂為界，兩側表現為對沖構造，但其活動的一致性，不同的學者具有不同的觀點[19～23]，研究區構造特征很可能屬于對沖構造的南翼，為晚侏羅世區域陸內擠壓造山的結果。

董樹文通過重新厘定燕山運動特征和時限，提出晚侏羅世-早白堊世，特提斯構造域向太平洋構造域轉換階段對長江中下游地區成巖成礦起重要的控制作用[17、24]，此階段內區域應力由擠壓轉向拉伸，巖石圈由擠壓增厚而發生拆沉，這在深部地球物理探測工作中得到較好的印證[20、25～27]，另外區域內大量的巖石地球化學數值分析也得出類似結論[4、10、28～29]。

前人研究表明，長江中下游成礦帶區域成巖成礦作用主要發生于145～120Ma之間[30]，而巖漿活動和成礦作用具有明顯的分區性和階段性特征[3、23、31-32]。隆起區侵入巖的成巖年齡在146～135Ma，屬于高堿鈣堿性系列[1、33]，與區域銅金礦成礦作用有關；凹陷區侵入巖主要成巖年齡為134～126Ma，屬于橄欖安粗巖系列，與區域鐵硫礦成礦作用密切相關；而與鈾、金礦化有關的A 型花崗巖主要集中于126～123Ma，屬于堿性（A型）花崗巖系列[34]，其在隆起區、凹陷區皆有產出。高鉀鈣堿性系列巖石成巖階段屬于區域內由擠壓向伸展過渡時期的產物，橄欖玄粗巖系列巖石屬于區域伸展作用的產物，而堿性（A型）花崗巖系列巖石的形成表明區域伸展作用達到高潮[16]。

馬山埠花崗閃長巖年齡135.1Ma，對應于長江中下游斷隆區巖漿活動系列，應為區域應力由擠壓轉向伸展構造背景下的高鉀鈣堿性系列巖石，其源區應為富集型地幔，并具有殼幔混合特征。根據野外調查，馬山埠巖體侵位于馬山埠背斜核部沿軸面發育的系列北東向斷層內。燕山早期，強烈的擠壓應力下，區域地層隆起褶皺，并沿褶皺軸面發育一系列北東向逆沖斷層，巖石圈增厚。而后隨著應力減弱，導致增厚的富集巖石圈地幔的拆沉，軟流圈地幔物質上涌并導致富集巖石圈地幔發生部分熔融，形成的基性巖漿上升到下地殼同化混染殼源物質，形成的巖漿沿馬山埠背斜核部構造裂隙貫入。

3.3 找礦方向預測

長江中下游成礦帶內礦產資源豐富，但以鐵銅礦為主，前人通過多項研究對區內鐵銅礦床特征進行了多方面的研究。鐵礦主要形成于斷凹區的火山盆地中，形成時間為127～123Ma，形成于燕山期的區域拉伸背景下；區內銅礦主要分為兩種，一種為形成于海西期拉張構造背景下的層控型銅礦床，一種為145～135Ma主要形成于斷隆區的矽卡巖型、接觸交代型銅礦床[3、31、35]。根據區內地層-構造-巖漿巖活動特征對比，區內類似于長江中下游成礦帶內斷隆區銅金礦床成礦特征，在茶亭大型銅金礦勘查、研究過程中，更是說明銅金礦應為本區的主攻礦種，但作為同一成礦系列，鉛鋅礦化在本區內已有不同程度被揭示，因此銅礦外圍鉛鋅礦勘查工作也應引起重視。

長江中下游成礦帶的控礦構造為沿基底結合帶復活的網狀斷裂系統。長江中下游成礦帶處于特提斯、古亞洲、太平洋三大構造體制轉換的關鍵地帶，“結點成礦”成為成礦帶內的重要找礦方向[36～38]。長江中下游研究區內主要發育北東、北西向兩組斷裂構造，深部地球物理探測表明現有礦床的深部多為該兩組斷裂交匯處，該處巖漿活動相對頻繁，地層活化程度較高[39]，因此結點成礦亦將成為一重要找礦方向。同時，根據近年來的找礦成果和勘查工作總結，結合本區成巖成礦研究新認識，深部“棋盤式”構造格架有利于礦質巖漿的上涌，電法工作對本區找礦具有積極意義[40、41]。

4 結論

（1）通過野外調查和鋯石LA-ICPMS 測齡，馬埠山巖體花崗閃長巖的成巖年齡為135.1±2.0Ma，巖體侵位于馬山埠背斜核部。巖漿活動造成圍巖礦化蝕變，與區內礦床的形成息息相關。

（2）馬山埠花崗閃長巖年齡表明，該巖體的形成可能為中國東部晚侏羅-早白堊世燕山運動巖漿活動的產物，是特提斯構造體制向環太平洋構造體制轉換早期的巖石圈伸展構造背景下的產物；

（3）研究區內找礦方向主要為深部構造結點處，巖漿活動較活躍地區，主要通過電法等物探工作手段，結合深部鉆探驗證，在了解深部結構的基礎上，以銅金礦找礦為主，同時亦要重視鉛鋅等礦種的勘查工作。