粵東金坑Sn-Cu礦成巖成礦年代學格架與Sn-Cu共生成礦作用*

江丞曜 劉鵬 錢龍兵 毛景文,3,4

1.長安大學地球科學與資源學院，西安 7100542.廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊，汕頭 5150473.中國地質(zhì)大學(北京)科學研究院，北京 1000834.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037

錫與銅具有相差迥異的地球化學特征。與錫礦相關(guān)的花崗巖一般具有還原性和高分異的特點，絕大多數(shù)為過鋁質(zhì)到弱過鋁質(zhì)的S型花崗巖(Lehmann,1982,1990;Taylor,1988)，近年來也報道了許多與錫礦床有密切成因聯(lián)系的A型和I型花崗巖(Zhaoetal.,2012;Zhouetal.,2012;Liuetal.,2018b)。而與銅礦相關(guān)的花崗巖一般都呈現(xiàn)氧化性和中低分異的特點,多為準鋁質(zhì)I型花崗巖類(Sillitoe，2010)。當巖漿處于還原性的低氧逸度條件下時，錫不會以Sn4+的形式進入到黑云母等早期結(jié)晶的礦物中，而是會以Sn2+的形式富集在更高分異的巖漿中并最終進入到流體相中；而當巖漿處于高氧逸度情況下，Sn4+會與Ti4+發(fā)生類質(zhì)同象替換從而進入早期的鎂鐵質(zhì)礦物相中，因此無法在殘余巖漿中富集(Heinrich,1990;Lehmann,1990;Taylor and Wall,1992)。而與銅礦有關(guān)的花崗質(zhì)巖漿一般處于氧化性的高氧逸度條件下，在這種條件下，巖漿中絕大多數(shù)的S會以SO42-和SO2的形式溶解在硅酸鹽熔體中，避免了S以S2-的形式大量存在而導(dǎo)致的Cu硫化物的過飽和而過早的沉淀，從而有利于Cu在殘余巖漿中的富集并最終進入到流體相中(Richards，2003;Sillitoe,2010;Blundyetal.,2015)。但實際上，在一些大型錫礦中又往往含有相當數(shù)量的銅礦，如云南個舊錫礦和廣西的大廠錫礦，均具有大量的銅。那么，造成錫銅共生的原因是什么？是多期熱液成礦活動的疊加，還是同一期成礦過程中的不同產(chǎn)物？

金坑銅錫多金屬礦床位于粵東蓮花山斷裂帶的北東段，是近些年來在粵東地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的典型的錫銅共生礦床。前人對金坑銅錫多金屬礦開展了成巖成礦年代學以及巖石地球化學研究，獲得與錫礦化有關(guān)的中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的鋯石U-Pb年齡分別為144.7±0.8Ma和141.1±1.3Ma，錫礦石中輝鉬礦年齡為139.3±2.5Ma (Qiuetal.,2017b)。然而，金坑銅錫礦與錫成礦有關(guān)的花崗巖具有高分異、還原性特征，不具有形成銅礦化的潛力。礦區(qū)發(fā)育多種巖性侵入巖，包括花崗閃長斑巖、中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖，這些巖石形成時代是多少？是否與銅礦化有關(guān)，尚不清楚。因此，本文通過系統(tǒng)性的對金坑礦區(qū)出露的各類巖漿巖開展鋯石U-Pb定年，結(jié)合錫石U-Pb年齡和前人研究成果，建立礦區(qū)成巖成礦年代學格架，嘗試探討錫銅共生成礦機制。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

粵東地區(qū)位于我國東南沿海地區(qū)，武夷山成礦帶東段，區(qū)內(nèi)以發(fā)育大規(guī)模火山-侵入巖為特征。區(qū)內(nèi)出露地層主要為上三疊統(tǒng)到下侏羅統(tǒng)的火山-沉積巖地層和第四系沉積地層。其中上三疊統(tǒng)小坪組(T3x)地層為一套由含礫砂巖、石英砂巖、粉砂巖、砂頁巖組成的淺海相、濱海相和近海三角洲相沉積，該組地層為區(qū)內(nèi)出露最古老地層，與下伏地層接觸關(guān)系不明，與上覆地層整合接觸。侏羅系地層包括：①下侏羅統(tǒng)金雞組(J1j)，該組地層為區(qū)內(nèi)分布最廣泛地層，為一套由長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖和頁巖組成的海陸交互相碎屑沉積建造；②中侏羅統(tǒng)漳平組(J2zh)為一套海陸交互相建造，分為兩個巖性段，第一個巖性段由灰紫色和灰綠色凝灰?guī)r夾砂巖、頁巖，第二個巖性段為長石石英砂巖；③上侏羅統(tǒng)高基坪組(J3g)為一套火山熔巖和火山碎屑巖建造，按巖性分為上下兩段，下段為流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖等，上段為流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖等。三疊系至侏羅系地層均受到了巖漿巖的侵入所帶來的熱變質(zhì)作用影響，同時，斷裂帶中的沉積地層也受到了動力變質(zhì)作用的影響。

區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，以北東向深大斷裂最為發(fā)育，還發(fā)育有東西向斷裂、北西向次級斷裂，以上斷裂形成了粵東地區(qū)復(fù)雜的斷裂構(gòu)造格架(圖1)。蓮花山斷裂帶橫穿本區(qū)，該斷裂帶自北向南依次為豐順-海豐，惠來-饒平斷裂帶和普寧-潮安斷裂帶(謝竇克和商玉強，1989)。北東向斷裂與北西向、東西向斷裂交匯位置常發(fā)育火山巖盆地、花崗質(zhì)巖石及其相關(guān)的礦產(chǎn)(徐曉春和岳書倉，1999；劉鵬，2018)。區(qū)內(nèi)出露的侵入巖主要是侏羅-白堊紀花崗巖，多呈巖基和巖株狀產(chǎn)出。侏羅紀花崗巖主要為二長花崗巖、黑云母花崗巖、花崗閃長斑巖等，主要出露位置位于粵東地區(qū)的中西部和東北部(圖1)。白堊紀花崗巖主要為黑云母花崗巖、二長花崗巖以及花崗斑巖等，主要分布在粵東地區(qū)的西北部、中部和南部(圖1)，受北東向斷裂帶控制。

圖1 粵東地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)劉鵬等，2015a)Fig.1 Geological map of eastern Guangdong Province (after Liu et al.,2015a)

粵東地區(qū)晚中生代時大規(guī)模的巖漿活動促成了該區(qū)域發(fā)育大量的相關(guān)礦產(chǎn)，主要包括鎢、錫、銅、鉛、鋅等。這些礦產(chǎn)主要沿北東向的蓮花山斷裂帶及其次級斷裂交匯部位分布，與區(qū)內(nèi)晚中生代火山-侵入巖密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)錫礦分布最為廣泛，其種類多樣，最主要的類型為錫石-硫化物型錫礦，如吉水門、長埔、橫田、牛頭山、厚婆坳、金坑等，該類礦床的礦體多受斷裂控制，大量發(fā)育錫石-硫化物脈；此外，還有云英巖型鎢錫礦，如飛鵝山鎢錫礦；斑巖型鎢礦，如蓮花山鎢礦(劉鵬，2018)。

2 礦床地質(zhì)特征

金坑銅錫多金屬礦床位于廣東省揭西縣城北北西方向約10km處，構(gòu)造位置位于粵東蓮花山斷裂帶的北東段(圖1)。礦區(qū)發(fā)育三個礦段，分別為馬山、崆角、赤告嶺和黃竹嶂，主體礦段為馬山和崆角(圖2)。目前該區(qū)的金屬量為：Cu 110,807t、Sn 7,809t、Pb 26,552t和Zn 147,493t，平均品位分別為0.68%、0.29%、1.43%和1.68%(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊，2015(1)廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊.2015.廣東省揭西縣金坑礦區(qū)銅錫鉛鋅礦普查報告.1-108)。

圖2 金坑礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)Qiu et al.,2017b)Fig.2 Simplified geological map of the Jingkeng deposit (after Qiu et al.,2017b)

礦區(qū)內(nèi)的主要賦礦地層包括上侏羅統(tǒng)流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂頁巖以及石榴石構(gòu)造片巖等(圖2)。地層走向25°～45°，傾向SE，傾角30°左右。地層受到了明顯的變質(zhì)作用影響，可見片理化、糜棱巖化等(圖3)。其中，流紋巖受動力變質(zhì)作用影響之后具有明顯的片理構(gòu)造，呈灰色，具流紋構(gòu)造、斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量15%～20%，為石英、鉀長石、斜長石和黑云母，粒度0.2～0.3mm;基質(zhì)含量80%～85%,包括石英、黑云母以及絹云母，粒度多小于0.15mm。流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r呈灰色，凝灰結(jié)構(gòu)，主要礦物包括長英質(zhì)晶屑(70%)、巖屑(10%)、絹云母(10%)和黑云母(10%)(圖3)。

圖3 金坑礦區(qū)火山巖手標本及其對應(yīng)鏡下照片(a、b)流紋巖；(c、d)受變質(zhì)作用流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r.礦物縮寫:Qtz-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Ser-絹云母Fig.3 Hand specimen and microphotographs of the Jinkeng volcanics(a,b) rhyolite；(c,d) metamorphic rhyolitic crystal fragment tuff.Mineral abbreviations:Qtz-quartz；Pl-plagioclase；Bt-biotite；Ser-sericite

礦區(qū)內(nèi)的重要控礦構(gòu)造為NE向?qū)捈s1.5km的韌性剪切帶，馬山一帶的NE向斷裂和崆角礦段的NW向斷裂，其都屬于蓮花山斷裂帶的次級分支構(gòu)造(圖2)。

礦區(qū)內(nèi)的侵入巖主要包括花崗閃長斑巖、中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖(圖4d)。花崗閃長斑巖主要出露在崆角礦段；細粒花崗巖主要出露在黃竹嶂、馬山和崆角礦段，中粗粒黑云母花崗巖主要出露于礦區(qū)的北西角；中粗粒黑云母花崗巖出露于礦區(qū)外圍北西方向(圖2)。中粗粒花崗巖與細粒花崗巖侵位于花崗閃長斑巖和高基坪組的火山巖中(圖4b)，是相對晚期侵入的巖體，且兩種花崗巖之間形成一種漸變的過渡聯(lián)系。

其中，高基坪組火山巖和大部分花崗閃長斑巖受到韌性剪切帶的影響發(fā)生變形，也有少量距韌性剪切帶較遠的花崗閃長斑巖未發(fā)生變形，而中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖受影響較小(圖4a,b,e-h)，暗示該韌性剪切帶活動時間為花崗閃長斑巖侵位之后，中粗粒黑云母花崗巖和中細粒花崗巖侵位之前。韌性剪切帶內(nèi)出現(xiàn)糜棱巖化和片理巖化，而在構(gòu)造破碎帶附近，發(fā)育富含石榴石的構(gòu)造片巖。

礦區(qū)內(nèi)礦體較多而厚度較小、多呈脈狀、透鏡狀、似層狀(圖4c、圖5)。礦體多賦存在細粒花崗巖內(nèi)外接觸帶的花崗閃長斑巖和上侏羅統(tǒng)的高基坪組流紋巖、凝灰?guī)r中，受構(gòu)造破碎帶和構(gòu)造蝕變帶等控制。

圖5 金坑礦區(qū)0線(a)與20線(b)鉆孔剖面圖(據(jù)廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊，2015)Fig.5 Geological cross-sections of exploration lines (a) No.0 and (b) No.20 of the Jinkeng deposit

礦區(qū)內(nèi)的礦石可分為三類：①錫石-硫化物-石英-黑云母型：呈暗灰綠色，脈狀構(gòu)造，主要礦石礦物包括黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦，其次是錫石，多為它形粒狀；脈石礦物為石英、黑云母、綠泥石(圖6h)。②石英-黑云母-石榴石-硫化物型：呈灰白色，脈狀構(gòu)造，礦石礦物主要為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，少量的黃銅礦；脈石礦物為石英、黑云母、石榴石和方解石(圖6l)。③石英-黑云母-毒砂-硫化物型：呈灰色，脈狀構(gòu)造，主要礦石礦物黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、毒砂；脈石礦物為石英、黑云母。礦石構(gòu)造多為浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造(圖6a-c)。④石英-方解石-硫化物型：脈狀構(gòu)造，主要礦石礦物為閃鋅礦。方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦，主要脈石礦物為方解石和石英。常見的結(jié)構(gòu)有：(1)黃鐵礦、毒砂、錫石等的自型-半自形結(jié)構(gòu)(圖6b,d)；(2)閃鋅礦、方鉛礦的他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖6c)；(3)黑云母被綠泥石所交代形成的交代結(jié)構(gòu)(圖6j,k)；(4)石榴子石內(nèi)的裂隙被閃鋅礦、黃銅礦充填的填隙結(jié)構(gòu)(圖6e)。

圖6 金坑礦區(qū)礦石鏡下照片(a)黃銅礦、黃鐵礦與方鉛礦共生；(b)他形粒狀毒砂與黃鐵礦共生，黃銅礦交代黃鐵礦；(c)方鉛礦、閃鋅礦與黃銅礦共生；(d)毒砂與半自形磁黃鐵礦共生，磁黃鐵礦被閃鋅礦和黃鐵礦交代；(e)閃鋅礦沿石榴石裂隙充填；(f)他形黃銅礦、閃鋅礦與黑云母、綠泥石；(g)他形黃銅礦、閃鋅礦與石榴石、黑云母、綠泥石和石英；(h、i)錫石、黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦共生；(j)黃銅礦、閃鋅礦、黑云母和綠泥石被后期的方解石脈切穿；(k)方解石脈與他形黃銅礦、閃鋅礦、石榴子石、黑云母、綠泥石和石英；(l)黃銅礦、閃鋅礦沿石榴子石裂隙填充.礦物縮寫：Apy-毒砂；Py-黃鐵礦；Po-磁黃鐵礦；Ccp-黃銅礦；SP-閃鋅礦；Gn-方鉛礦；Cst-錫石；Grt-石榴石；Chl-綠泥石；Cal-方解石Fig.6 Photomicrographs showing variations in mineralization within the Jinkeng deposit(a) chalcopyrite coexisting with pyrite and galena;(b) xenomorphic granular arsenopyrite coexisting with pyrite,replacement of pyrite by chalcopyrite;(c) galena coexisting with sphalerite and chalcopyrite;(d) arsenopyrite coexisting with hypautomorphic pyrrhotite,replacement of pyrrhotite by sphalerite and pyrite;(e) garnet fissure filling sphalerite;(f) xenomorphic chalcopyrite,sphalerite,biotite and chlorite;(g) xenomorphic chalcopyrite,sphalerite,garnet,biotite,chlorite and quartz;(h,i) cassiterite coexisting with pyrite,chalcopyrite and sphalerite;(j) chalcopyrite,sphalerite,biotite and chlorite cut through by calcite veins;(k) calcite veins,xenomorphic chalcopyrite,sphalerite,garnet,biotite,chlorite and quartz;(l) garnet fissure filling sphalerite and chalcopyrite.Mineral abbreviations:Apy-arsenopyrite;Py-pyrite;Po-pyrrhotite;Ccp-chalcopyrite;Sp-sphalerite;Gn-galena;Cst-cassiterite;Grt-garnet;Chl-chlorite;Cal-calcite

礦區(qū)的圍巖蝕變包括黑云母化、硅化、綠泥石化和因動力變質(zhì)產(chǎn)生的石榴石化。結(jié)合野外和鏡下特征，可以劃分出四個成礦階段：(1)動力變質(zhì)階段；(2)錫石-硫化物階段；(3)石英-毒砂-硫化物階段；(4)石英-方解石-硫化物階段。(1)動力變質(zhì)階段，韌性剪切帶在動力變質(zhì)作用過程中形成了石榴石和絹云母，石榴石發(fā)生了破碎并被之后的熱液活動改造，形成了石英-黑云母-石榴石-硫化物型礦石(圖6e)；(2)錫石-硫化物階段，主要礦物為黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、錫石、石英、黑云母以及少量毒砂和綠泥石(圖6f)，圍巖蝕變主要是黑云母化、硅化和綠泥石化，形成錫石-硫化物-石英-黑云母型礦石(圖6i)；(3)石英-毒砂-硫化物階段，主要礦物為石英、黑云母、毒砂、黃銅礦和黃鐵礦，形成石英-黑云母-毒砂-硫化物型礦石；(4)石英-方解石-硫化物階段，主要礦物是方解石、石英、少量黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦，形成石英-方解石-硫化物型礦石，圍巖蝕變?yōu)榉浇馐凸杌?圖6j,k)。

3 樣品特征及測試方法

3.1 樣品特征

為研究區(qū)內(nèi)巖漿活動特點，建立成巖成礦年代學格架，本文采集了金坑礦區(qū)三種不同巖性的侵入巖樣品。

JK01和JK54分別為變形和未變形的花崗閃長斑巖，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長石(10%)、鉀長石(5%～10%)，基質(zhì)主要為長石(45%)、石英(20%)、黑云母(15%)。斜長石粒徑為2～3.5mm，半自形柱狀，具聚片雙晶，表面臟，可見顯微鱗片狀絹云母；鉀長石可見卡式雙晶，粒徑2～3mm，為半自形板狀；石英粒徑0.5～1mm，他形粒狀(圖7a,b)。

圖7 金坑礦區(qū)巖體手標本及其對應(yīng)鏡下照片(a、b)變質(zhì)的花崗閃長斑巖；(c、d)中粗粒黑云母花崗巖；(e、f)細粒花崗巖；(g、h)未變質(zhì)花崗閃長斑巖.礦物縮寫:Kfs-鉀長石Fig.7 Hand specimen and microphotographs of the Jinkeng igneous rocks(a,b) metamorphic granodiorite-porphyry；(c,d) biotite granite；(e,f) fine-grained granite；(g,h) granodiorite-porphyry.Mineral abbreviations:Kfs-K-feldspar

JK08為中粗粒的黑云母花崗巖，呈花崗結(jié)構(gòu)，灰白色，主要礦物為鉀長石(35%)、石英(30%)、斜長石(25%)、黑云母(5%～10%)。鉀長石粒徑多為3～5mm，呈半自形板狀，表面較臟；斜長石粒徑為2～4mm，呈半自形柱狀-板狀，可隱約見聚片雙晶，表面臟；石英，他形粒狀，粒徑0.3～1.5mm；黑云母呈葉片狀零星分布，粒徑多小于1mm，部分被綠泥石交代(圖7c,d)。

JK49、JK50為細粒花崗巖，灰白色，花崗結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為石英(35%)、鉀長石(35%)、斜長石(25%)、黑云母(1%～5%)。鉀長石粒徑為0.3～2.0mm，呈半自形柱狀，表面較臟，具高嶺土化；斜長石粒徑為0.2～2mm，呈半自形柱狀，可見聚片雙晶；石英為他形粒狀，粒徑0.3～1.5mm；黑云母為片狀，粒徑為0.1～0.15mm(圖7e、f)。

錫石測試樣品JK45為崆角礦段的石英脈型礦石，該石英脈受到韌性剪切帶動力變形的影響，其延伸形態(tài)受到韌性剪切帶控制(圖4i)。

3.2 錫石U-Pb定年

錫石的單礦物分選、制靶和陰極發(fā)光圖像的采集是在廊坊市拓軒巖礦檢測服務(wù)有限公司進行的。破碎樣品后，經(jīng)過磁選法和重選法粗選后在雙目鏡下挑出晶型較好、透明度良好的錫石。將錫石顆粒用雙面膠固定在載玻片上，放上PVC環(huán)，然后注入按一定比例充分混合的環(huán)氧樹脂和固化劑，待樹脂固化后，將樣品與載玻片剝離并作拋光制靶。陰極發(fā)光圖像拍攝所用儀器型號為TESCAN MIRA3場發(fā)射電鏡。根據(jù)陰極發(fā)光圖像，避開裂縫和包裹體等，選擇合適的測點位置，以減少普通鉛的影響。

錫石的LA-ICP-MS U-Pb同位素和微量元素分析是在南京大學內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成的。所使用的儀器為ASI Resolution LR 193nm ArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)與Thermo Fisher ICAP QC電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。測試的激光束斑為43μm，頻率為6Hz，能量密度為4.1J/cm2。采用NIST SRM 614玻璃作為校正微量元素和207Pb/206Pb比值的外部標樣,使用Cligga Head錫石作為校正238U/206Pb的外部標樣。Cligga Head錫石采于英國康沃爾錫成礦省，具有一定含量的普通Pb，其ID-TIMS U-Pb年齡為285.14±0.25Ma (2σ，Tapster and Bright,2020)。錫石U-Pb定年的監(jiān)控標樣為Yankee，采于澳洲東部新英格蘭省與Mole花崗巖有關(guān)的Yankee脈型錫礦，其ID-TIMS U-Pb年齡為246.48±0.51Ma (2σ，Carretal.,2020)。

每分析12個樣品點測試2次NIST SRM614，每分析6個樣品點測試2次CLGH錫石標樣。每個樣品點分析包括20s的背景信號采集和40s的樣品信號采集。同位素測試采用時間分辨模式。204Pb掃描時間為8ms，206Pb和208Pb為15ms，238U和232Th的掃描時間為20ms，207Pb為20ms。錫石U-Pb同位素和微量元素的數(shù)據(jù)還原利用ICPMSDataCal 10.1軟件處理(Liuetal.,2010)。待測樣品的207Pb/206Pb比值利用NIST SRM614校正，206Pb/238U比值利用CLGH錫石校正，具體校正方法參考Chewetal.(2014)和Robertsetal.(2017)。同位素比值誤差為1σ。錫石Tera-Wasserburg U-Pb諧和圖和206Pb/238U加權(quán)平均年齡譜圖利用Isoplot 4.5繪制(Ludwig，2003)。詳細分析方法見Lietal.(2016b)和Zhangetal.(2017)。

3.3 鋯石U-Pb定年

鋯石的單礦物分選、制靶和陰極發(fā)光(CL)照相工作是在廊坊市拓軒巖礦檢測服務(wù)有限公司進行的。將5～10kg巖石樣品粉碎后，通過常用的重選和磁選在雙目鏡下挑選出具代表性的鋯石，然后使用濃度3%的稀HNO3清洗樣品表面，從而除去樣品表面的污染。然后把鋯石顆粒粘在雙面膠上注入環(huán)氧樹脂并打磨拋光，之后對鋯石顆粒進行透射、反射和CL圖像的拍攝，并結(jié)合圖像選擇合適的測點位置。

LA-ICP-MS鋯石的U-Pb同位素定年和微量元素含量分析工作是在西北大學大陸動力學教育部重點實驗室完成的。采用了GeoLas200M型193nmArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)、Agilent7500a型等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)以及ComPex102 Excimer激光器聯(lián)用系統(tǒng)。鋯石的微量元素、U-Th-Pb同位素測定在一個點上同時完成。激光剝蝕過程的載氣為He，激光束斑直徑為30μm，頻率為6Hz，激光剝蝕深度為20～30μm，每個樣品點的時間分析數(shù)據(jù)包括大約為20～30s的背景信號和50s的樣品信號，詳細的儀器參數(shù)見Yuanetal.(2004)。分析處理中使用GJ-1和NIST SRM610作為標樣進行同位素和微量元素分餾校正，每分析8個樣品點測試1個SRM610、2個GJ-1、1個Plesovice標樣，觀察儀器狀態(tài)和測試的重現(xiàn)性。分析數(shù)據(jù)的離線處理和空白數(shù)據(jù)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算使用ICPMSDateCal (Liuetal.,2010)完成。采用ISOPLOT(Ludwig,2003)進行協(xié)和圖繪制以及加權(quán)年齡計算。

4 測試結(jié)果

4.1 錫石U-Pb測年結(jié)果

錫石U-Pb測年樣品JK45，為石英脈型礦石，錫石呈黃褐色-深褐色，半自形晶體，共36個測點。207Pb/206Pb比值變化范圍為0.130～0.970，238U/206Pb比值變化范圍為1.414～43.133,207Pb/235U比值變化范圍為0.345～81.161。在207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg年齡圖解上獲得下交點年齡為144.2±5.6Ma (MSWD=3.4)(表1、圖8)。

圖8 金坑錫石U-Pb定年Tera-Wasserburg年齡圖Fig.8 Tera-Wasserburg U-Pb age diagram for cassiterite in the Jinkeng deposit

表1 金坑礦區(qū)LA-ICP-MS錫石U-Pb定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb dating results of cassiterite for the Jinkeng deposit

4.2 鋯石U-Pb測年結(jié)果

樣品JK01(變形花崗閃長斑巖)中的鋯石晶形較好，呈柱狀至長柱狀，棱角清晰，顆粒長度80～240μm，晶體可見清晰的致密韻律環(huán)帶(圖9)，Th含量為58×10-6～356×10-6，U含量為236×10-6～859×10-6，Th/U比值范圍為0.21～0.73(表2)，應(yīng)為巖漿成因鋯石(Zhangetal.,2020)。樣品JK01的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為147.4±1.2Ma (MSWD=2.2)(圖10a)。

圖9 樣品部分鋯石CL圖像及測點位置，示年齡Fig.9 CL images and analytical positions for measured zircons,showing ages

圖10 金坑礦區(qū)侵入巖鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖解(a)變形花崗閃長斑巖(JK01)；(b)中粗粒黑云母花崗巖(JK08)；(c)細粒花崗巖(JK49)；(d)鈉化細粒花崗巖(JK50)；(e)未變形花崗閃長斑巖(JK54)Fig.10 U-Pb age concordia diagram and weighted mean age calculation for granitoids in Jinkeng deposit(a) metamorphic granodiorite-porphyry；(b) biotite granite；(c) fine-grained granite；(d) albitization fine-grained granite；(e) granodiorite-porphyry

樣品JK08 (中粗粒黑云母花崗巖) 中的鋯石晶形較好，呈柱狀，少數(shù)為長柱狀，棱角清楚，顆粒長度130～190μm，多數(shù)晶體的幔部可見清晰的韻律環(huán)帶(圖9)，Th含量為112×10-6～1213×10-6，U含量為268×10-6～3649×10-6，Th/U比值范圍為 0.19～0.72(表2)，為巖漿成因鋯石。樣品JK08的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為145.2±1.2Ma (MSWD=2.2) (圖10b)。

表2 三種不同巖性侵入巖的鋯石 LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating from three granitoids

續(xù)表2ContinuedTable2測點號PbThU(×10-6)Th/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ0879.604566340.720.05280.00190.16470.00640.02250.0002320115.71555.61441.309143.12104850.430.05460.00290.17040.00900.02270.000339488.01607.81451.91096.622707220.370.05460.00160.17760.00480.02370.000339464.81664.21511.81161.691122680.420.05110.00330.16130.01000.02300.0003256143.51528.71462.112182.577623020.340.05300.00080.15120.00530.02070.000632830.61434.71323.91368.711694110.410.05210.00170.16630.00550.02320.000430075.91564.81482.61450.304677950.590.05410.00240.16790.00690.02250.0003376100.01586.01441.71566.951794610.390.05210.00200.16300.00580.02280.000230088.91535.01451.51678.781805100.350.05450.00270.18080.00890.02410.0004394109.31697.71532.71757.8677614440.540.05330.00130.17160.00430.02330.000334355.61613.71491.91871.372215280.420.05480.00280.17650.00850.02350.0003467116.71657.31491.91972.711473620.400.05470.00250.17460.00770.02320.0004398101.81636.61482.22057.4250811320.450.05100.00110.15580.00360.02220.000223956.51473.21411.22129.311463630.400.05020.00130.15890.00430.02300.000321159.21503.81462.02250.193429530.360.04860.00140.16370.00500.02440.000312866.71544.41562.12379.782828170.350.05470.00180.18840.00520.02510.000339876.81754.51601.72432.722086090.340.04950.00180.15450.00590.02260.000217285.21465.21441.62548.041383600.380.05180.00280.15910.00790.02240.0003276127.81506.91431.72690.561474240.350.05420.00260.16720.00790.02240.000338976.81576.91431.9927106.4109033240.330.05200.00080.15750.00370.02200.000528330.61493.31403.128343.02355540.420.06730.00230.20470.00700.02200.000385071.11895.91412.02959.8137313690.270.05110.00140.16200.00430.02300.000325660.21523.81461.73086.823276740.490.05420.00200.17240.00520.02310.000338981.51624.51472.23163.6453912490.430.05240.00180.18210.00570.02520.000330677.81704.91602.132249.53096090.510.05060.00270.17560.00870.02530.0004220121.31647.51612.2JK49,細粒花崗巖0127.682986800.440.05120.00200.16190.00590.02300.000225486.11525.11461.502137.63197600.420.15200.00490.48260.01860.02290.0004236960.040012.81462.30357.141414200.340.05280.00200.18100.00640.02490.000332087.01695.51592.104127.696618440.520.10160.00550.33810.02070.02400.00031654100.229615.71532.00554.131814150.440.06090.00360.19310.00860.02310.0004635129.61797.31472.70658.501824690.390.05250.00170.16760.00520.02310.000330976.81574.51471.607201.72698180.330.21630.00750.85640.03550.02860.0005295356.662819.41823.00846.03491750.280.04940.00300.15570.01030.02280.0004169142.61479.01452.30962.514347440.580.05250.00210.15910.00650.02200.000230692.61505.71401.21058.632194260.510.05210.00200.16380.00670.02280.000330088.91545.81451.91126.341993190.620.05080.00230.15850.00640.02270.0003232103.71495.61451.81248.651543010.510.04830.00240.14820.00710.02230.0003122111.11406.31422.11355.322967020.420.07840.00400.28180.02040.02580.00051158101.825216.21643.21443.611012390.420.06670.00540.23540.01810.02570.0004828170.421514.91642.615407.853313420.400.31560.01591.14640.07350.02610.0004354977.577634.81662.81639.242164390.490.04890.00250.15020.00820.02220.0003143120.41427.21421.91764.872444760.510.11580.00830.37180.02770.02320.00031892125.032120.51481.8

續(xù)表2ContinuedTable2測點號PbThU(×10-6)Th/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ1858.053006330.470.06900.00230.22640.00840.02370.000289869.32076.91511.51932.583717120.520.05430.00190.16610.00550.02220.000338375.91564.81421.82040.451397020.200.10650.00131.90920.03850.12990.0023174021.9108413.578713.12147.181634010.410.07190.00510.21750.01610.02190.0004983146.320013.41402.3322151.92728080.340.15040.00550.53150.02220.02550.0003235162.743314.71622.02396.114347420.580.06130.00310.19210.01220.02260.000465077.617810.41442.42443.462246660.340.05470.00200.17550.00610.02340.000339878.71645.21491.82561.2740010120.400.06050.00140.19900.00460.02390.000362050.01843.91521.8JK50,鈉化細粒花崗巖0132.832004370.460.04580.00210.14700.00640.02340.0003--1395.71492.00238.834117930.520.04790.00110.14970.00390.02270.000410055.61423.41452.30323.551925870.330.04780.00170.14950.00550.02270.0003100113.91424.91451.90435.452226850.320.04680.00170.14570.00520.02260.00024381.51384.71441.50532.112164810.450.05100.00210.16080.00650.02290.0002239102.81515.71461.50630.501704140.410.04980.00180.15460.00610.02250.0003187115.71465.41431.90737.901012690.380.14660.04030.66550.24280.02690.00162306490.3518148.017110.00828.4638912580.310.05180.00140.16050.00380.02250.000227663.91513.31431.50922.388549620.890.04930.00120.15040.00370.02220.000316157.41423.31411.71022.42641980.320.05410.00380.16980.01160.02280.0004376157.415910.11462.61145.831133630.310.05400.00320.17440.01120.02340.0003372135.21639.61492.01235.151815150.350.04820.00220.15120.00740.02280.0004109103.71436.51452.31329.86561450.390.07880.00920.24310.03090.02240.00061166233.322125.21433.91433.901743950.440.04810.00190.14810.00580.02240.000310694.41405.11431.71545.343015410.560.05730.00210.17420.00710.02200.000350281.51636.11401.81634.501422670.530.05230.00280.15960.00810.02220.0004302120.41507.11422.51727.692919630.300.05010.00150.15450.00460.02240.0003211100.91464.01431.91839.181473780.390.05250.00290.16170.00870.02240.0003306125.91527.61432.11978.233609650.370.05720.00190.18970.00610.02410.000449869.41765.21542.52042.671333180.420.05180.00300.16000.00990.02240.0003276102.81518.71432.12156.061618610.190.06180.00100.49090.03120.05710.003173337.040621.235818.92237.665038900.570.04790.00130.15140.00470.02290.000410060.21434.11462.52348.501163770.310.05460.00240.18150.00830.02410.0004398102.81697.11532.62439.611042970.350.05390.00280.17270.00920.02320.0003369118.51628.01481.925108.63877610.510.06930.00400.20600.01170.02160.0003907125.01909.91382.2JK54,未變形花崗閃長斑巖0132.321684350.390.04930.00170.14930.00510.02200.000316177.81414.51401.90237.872506130.410.05120.00180.16060.00560.02280.000425083.31514.91452.30361.381604440.360.05830.00190.16820.00550.02100.000253972.21584.81341.50451.774304450.970.05290.00170.16400.00600.02250.000332469.41545.31431.90526.5714914870.100.05460.00080.40470.01120.05360.001239831.53458.13377.60647.422593430.760.05110.00230.15410.00680.02190.000325673.11466.01401.70736.281423650.390.05090.00210.16690.00760.02370.000423565.71576.61512.50828.872343880.600.05230.00160.16920.00580.02340.000329870.41595.01491.7

續(xù)表2ContinuedTable2測點號PbThU(×10-6)Th/U同位素比值同位素年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ0924.071404140.340.05180.00230.16250.00700.02280.0003276101.81536.11452.01047.532515120.490.04990.00190.15780.00600.02290.000319187.01495.31461.71158.722015300.380.10120.00390.71720.04770.04870.0020165671.854928.230612.11287.932214150.530.07980.00380.25960.01460.02330.0003119294.423411.71491.81374.741662940.560.05040.00280.16190.00850.02340.0003217127.81527.41492.01439.051776810.260.05070.00160.16120.00530.02310.000323374.11524.61471.61547.621864600.400.04810.00230.15360.00730.02320.0003106107.41456.41482.01638.071012420.420.04820.00220.15410.00650.02330.0003109100.01455.71492.11754.192557940.320.05360.00190.17030.00610.02310.000335449.11605.31471.81863.373765470.690.05180.00180.15970.00520.02240.000328077.81504.61432.01947.771713590.480.04710.00200.15040.00620.02320.000354100.01425.51481.72066.982105290.400.05110.00200.16310.00560.02320.000325695.41534.91482.12153.431373970.340.05970.00620.19880.02610.02350.0003594227.818422.11492.02249.421592490.640.05240.00250.16950.00790.02350.0003306105.51596.91501.82366.691504050.370.05140.00230.16430.00740.02320.0003257100.01546.41482.12426.791052960.350.04790.00260.15750.00840.02390.0003100116.71487.41522.22595.273077180.430.05190.00150.16580.00480.02310.000328366.71564.21472.1

樣品JK49(細粒花崗巖)中的鋯石晶形較好，呈長柱狀，棱角清晰，顆粒長度120～200μm，晶體可見清晰的致密韻律環(huán)帶，其CL照片較其它樣品顏色更淺(圖9)，Th含量為49×10-6～966×10-6，U含量為175×10-6～1844×10-6，Th/U比值范圍為 0.20～0.62(表2)，應(yīng)為巖漿成因鋯石。JK49的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為144.1±2.2Ma (MSWD=3.3) (圖10c)。

樣品JK50(鈉化細粒花崗巖)中的鋯石晶形較好，呈柱狀至長柱狀，棱角清晰，顆粒長度150～250μm，晶體可見清晰的致密韻律環(huán)帶(圖9)，Th含量為56×10-6～854×10-6，U含量為145×10-6～1258×10-6，Th/U比值范圍為 0.19～0.89(表2)，應(yīng)為巖漿成因鋯石。JK50的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為144.7±1.3Ma (MSWD=2.0) (圖10d)。

樣品JK54(未變形花崗閃長斑巖)中的鋯石晶形較好，呈柱狀至長柱狀，棱角清晰，顆粒長度110～220μm，晶體可見較清晰的韻律環(huán)帶(圖9)，Th含量為101×10-6～430×10-6，U含量為242×10-6～1487×10-6，Th/U比值范圍為 0.10～0.97(表2)，應(yīng)為巖漿成因鋯石。JK54的206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為147.4±1.1Ma (MSWD=1.4) (圖10e)。

各樣品的數(shù)據(jù)投影點位于206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖的諧和線之上和附近，表明其未受后期熱液活動影響。

5 討論

5.1 區(qū)內(nèi)成巖成礦年代學格架

本次工作中，我們獲得金坑礦區(qū)花崗閃長斑巖、中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的鋯石U-Pb年齡分別為147.4±1.1Ma、145.2±1.2Ma和144.1±2.2Ma，錫石U-Pb年齡為144.2±5.6Ma，表明金坑銅錫多金屬礦床的成礦時間為早白堊世初期(144Ma左右)。該成礦年齡與中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的成巖年齡在誤差范圍一致。Qiuetal.(2017b)對金坑銅錫礦床的相關(guān)巖體進行了系統(tǒng)的分析，分析發(fā)現(xiàn)中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖都為準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，為下地殼部分熔融并混入少量幔源物質(zhì)而形成的準鋁質(zhì)I型花崗巖，并且具有高分異和低氧逸度的特征。同時，Qiuetal.(2017b)發(fā)現(xiàn)中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的F、Sn含量遠高于粵東地區(qū)上下地殼Sn含量的平均值(表3)，顯示出這兩類花崗巖富F和Sn。綜上，我們認為中粗粒花崗巖和細粒花崗巖與錫成礦有關(guān)。

表3 金坑礦區(qū)各巖性成礦元素統(tǒng)計對比(×10-6)Table 3 The major metal elements concentrations of rocks in the Jinkeng deposit (×10-6)

Liuetal.(2018b)對粵東成礦系列進行了劃分，劃分出三個成礦階段：①中晚侏羅世 (170～155Ma) 斑巖Cu-Au成礦系列；②早白堊世(145～135Ma)W-Sn-Pb-Zn成礦系列；③晚白堊世(110～90Ma)斑巖-淺成低溫熱液Cu-Au-Mo礦床。本文統(tǒng)計了粵東地區(qū)部分巖漿巖和W-Sn-Cu金屬礦床年齡(圖11)，可見粵東地區(qū)的巖漿活動和銅、錫金屬礦床成巖成礦主要集中在兩個階段：第一階段為中晚侏羅世的170～152Ma，第二階段為早白堊世的147～135Ma。從表中數(shù)據(jù)可見，多數(shù)W-Sn礦床成巖成礦年齡集中在早白堊世，而銅礦床主要集中在中晚侏羅世。金坑錫銅礦床(144.2±5.6Ma，錫石U-Pb)(本文)；丘增旺等(2017)對粵東淘錫湖錫多金屬礦床的花崗斑巖進行了鋯石U-Pb定年，得到花崗斑巖侵位年齡為141.8±1Ma；丘增旺等(2016)對廣東省海豐縣長埔錫多金屬礦床中與礦化密切關(guān)聯(lián)的石英斑巖進行了鋯石U-Pb定年，得到其年齡為145±0.9Ma；劉鵬等(2015a)對粵東田東鎢錫礦的粗粒花崗巖和細粒花崗巖進行了鋯石U-Pb，分別得到年齡為158±1.3Ma和140.5±0.8Ma；Qiuetal.(2017c)對粵東大道山錫礦與礦床相關(guān)的花崗斑巖進行了鋯石U-Pb定年，得到其年齡為153.2±1.2Ma；王小雨等(2016)對粵東新寮崠銅多金屬礦床中與成礦密切聯(lián)系的石英閃長巖進行了鋯石U-Pb定年，得到年齡為161±1Ma；Jiaetal.(2020)對粵東鐘丘洋銅礦流紋質(zhì)凝灰?guī)r進行鋯石U-Pb定年，得到年齡為164.7±1.3Ma；劉鵬(2018)對粵東鴻溝山銅礦的花崗閃長斑巖中的鋯石進行U-Pb定年工作，得到年齡為155.7±2Ma。

圖11 粵東晚侏羅世-早白堊世成巖成礦事件年齡分布圖數(shù)據(jù)來源：丘增旺等，2016,2017;閆慶賀等，2018；劉鵬等，2015a；劉鵬，2018；李海立等，2016；王小雨等，2016；Liu et al.,2017,2018a，b;Qiu et al.,2017c;Zhou et al.,2016;Zhang et al.,2015aFig.11 Age distribution map of Late Jurassic to Early Cretaceous diagenetic mineralization events in eastern GuangdongData sources:Qiu et al.,2016,2017a,c;Yan et al.,2018;Liu et al.,2015a,2017,2018a,b;Zhou et al.,2016;Zhang et al.,2015a

5.2 錫銅共生成礦機制

作為親石元素的錫和作為親銅元素的銅，兩者的地球化學性質(zhì)有很大的差異。主流觀點認為，一般與錫礦相關(guān)的花崗巖類屬于鈦鐵礦系列，為過鋁質(zhì)或弱過鋁質(zhì)且不含角閃石的富Sn、F、B元素、高分異、還原性S型花崗巖，而與銅礦相關(guān)的花崗巖類型一般屬于磁鐵礦系列，為準鋁質(zhì)的中低分異、氧化性I型花崗巖(Lehmann,1982，1990；Taylor，1988；Sillitoe，2010；Richards，2011)。但是也有一些學者發(fā)現(xiàn)幔源物質(zhì)能對錫礦成礦做出貢獻，如澳大利亞東部的Ardlethan錫礦和Renison錫礦的與礦床有關(guān)的花崗巖在形成過程中有幔源物質(zhì)的貢獻(Walsheetal.,2011)。

在還原條件下，大部分Sn以Sn2+的形式存在于殘余熔體中(Lehmann,1990)；而F的富集有利于降低熔體粘度并降低固相線溫度，這有助于結(jié)晶分異作用的發(fā)生。富F與低氧逸度的條件有利于Sn向后期的巖漿熱液中富集。金坑銅錫礦床的中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的特征符合含錫花崗巖的特征，同時Qiuetal.(2017b)對中粗粒黑云母花崗巖和中細粒花崗巖的分析發(fā)現(xiàn)，兩類花崗巖的Cu元素豐度顯著低于中東部地殼的Cu元素豐度均值和粵東高基坪組火山巖(表3)；而野外的礦化現(xiàn)象主要集中于細粒花崗巖的內(nèi)接觸帶以及外接觸帶的花崗閃長斑巖和高基坪組火山巖的斷裂構(gòu)造中，這都顯示出礦體形成于火山巖與花崗閃長斑巖形成之后。在典型的斑巖銅礦的形成過程中，成礦母巖一般有較高氧逸度、中低分異的特點，這與Qiuetal.(2017b)發(fā)現(xiàn)的金坑花崗巖具有高度分異、較低氧逸度的特點有很大差異，同時這兩類花崗巖的Cu、Zn和Pb含量明顯較低，暗示是除了這兩種花崗巖之外的地質(zhì)體對金坑礦區(qū)的銅鉛鋅礦化提供了主要成礦物質(zhì)來源。金坑礦床硫化物Pb同位素與巖體和火山巖地層都較為接近，暗示賦礦圍巖也提供了成礦物質(zhì)(丘增旺，2017)；礦區(qū)內(nèi)的高基坪組火山巖具有較高Cu、Pb、Zn含量(表3)，應(yīng)為重要的銅鉛鋅礦化成礦物質(zhì)來源之一；而花崗閃長斑巖形成時間早于前述的兩類花崗巖，在時間上對應(yīng)于粵東中晚侏羅世的Cu成巖成礦事件，與粵東中晚侏羅世銅礦的花崗質(zhì)巖石有著相似的特征，暗示著花崗閃長斑巖可能是Cu、Pb、Zn等成礦元素的重要來源。這樣的一種圍巖富含Cu、Pb、Zn元素而侵入花崗巖體富含Sn元素的特征在個舊礦田的卡房礦區(qū)銅錫共生礦床中也有體現(xiàn)(毛景文等,2008a;Guoetal.,2018;李翔，2019)，并且都展現(xiàn)出Cu、Pb、Zn儲量大于Sn儲量的特點。

一般來講，Sn會在還原性體系中更傾向于與Cl-或F-結(jié)合形成絡(luò)合物進入流體相中遷移富集(Heinrichetal.,1999;Lehmann,1990)。金坑含錫花崗巖作為富F巖體(圍巖蝕變出現(xiàn)螢石等富F礦物)，其晚期形成的還原性流體中Sn則可能主要會以SnCl3-和SnF2的形式富集遷移。但是近年來一些學者發(fā)現(xiàn)，在高氧逸度熱液流體中，如果Cl-達到一定濃度，錫能夠以Sn4+形式與Cl-以及H2O結(jié)合，以[SnCl3(H2O)3]+和[SnCl5(H2O)]-的形式進行遷移富集(Schmidt,2018)。而對Cu而言，通常認為其傾向于在高氧化性和高鹽度的情況下與Cl-結(jié)合形成絡(luò)合物在流體相中遷移富集(Burnham and Ohmoto,1980)，但也有研究發(fā)現(xiàn)，Cu在與還原硫(HS-、H2S和S2-)結(jié)合后會傾向于進入氣相進行遷移富集(Pokrovskietal.,2005;Heinrichetal.,1999,2004)。金坑錫礦中的硫化物中可見較多的磁黃鐵礦，同時也未見硫酸鹽礦物，因此可以確定礦區(qū)內(nèi)的成礦流體中的S應(yīng)該主要以還原性S的形式出現(xiàn)。

綜合這些特征，我們認為金坑礦床金屬元素的遷移和沉淀機制為：第一階段，富含SnCl2和SnF2的還原性流體進入?yún)^(qū)內(nèi)異常發(fā)育的構(gòu)造中，在這樣相對開放體系中，流體氧逸度快速增加，Sn2+氧化為Sn4+，同時可能由于大氣水的加入導(dǎo)致流體溫度、鹽度下降，Sn以錫石(SnO2)形式在細粒花崗巖接觸帶沉淀。第二階段，隨著流體與圍巖間的水巖反應(yīng)不斷進行，流體從圍巖中萃取出Cu、Pb等金屬元素時也獲取了大量還原性的S，隨著鹽度不斷降低的流體中H2S、HS-組分的不斷增加和還原性升高，Cu可能會在這樣的富S、較低鹽度的體系中與還原硫結(jié)合后傾向于進入氣相運移富集(Simonetal.,2006)，在流體溫度和鹽度進一步降低時，Cu、Pb、Zn元素在外接觸帶構(gòu)造帶中大量析出；由于流體在第一階段所遭遇的氧化，流體中剩余的Sn以穩(wěn)定的Sn4+-Cl絡(luò)合物形式存在，此時伴隨著流體溫度與鹽度降低，這些剩余的Sn也發(fā)生沉淀，形成錫石-硫化物組合。最后階段由于大氣降水的繼續(xù)加入和成礦流體繼續(xù)向外側(cè)運移，其溫度與鹽度繼續(xù)降低，少量硫化物繼續(xù)沉淀，形成方解石-硫化物脈。這樣的一種錫銅共生機理與云南個舊礦田錫銅共生礦床中含Sn花崗質(zhì)巖漿熱液萃取了玄武巖中Cu和碳酸鹽巖中的Pb、Zn并發(fā)生沉淀的礦化過程相類似(毛景文等,2008a;李翔,2019;Guoetal.,2018)。

5.3 成礦模型及動力學背景

前人對粵東地區(qū)中晚侏羅世至早白堊世的成巖成礦事件進行了大量工作，發(fā)現(xiàn)該成巖成礦期可分為兩個成礦階段，第一階段為中晚侏羅世(170～155Ma)，以發(fā)育斑巖-矽卡巖型銅礦床為代表，第二階段為早白堊世(145～135Ma)，以發(fā)育與花崗巖有關(guān)的鎢錫礦床為主(劉鵬，2018)。而與粵東地區(qū)緊鄰的南嶺地區(qū)的成巖成礦事件，從時間上來看，南嶺地區(qū)鎢錫礦的成巖成礦時代主要集中在晚侏羅世160～150Ma，在早白堊世時較少；而粵東沿海地區(qū)鎢錫礦的成巖成礦時間特點正好相反，更多的集中在早白堊世，到了晚侏羅世，粵東地區(qū)主要出現(xiàn)銅礦而少見鎢錫礦，且南嶺鎢錫礦的主要成礦時代相對于粵東鎢錫礦的主要成礦時代早了10～20Myr (毛景文等，2004a,b,2007,2008b；Pengetal.,2006；Yuanetal.,2008,2011,2015,2018;Huetal.,2012a,b;Maoetal.,2013,2019,2021;劉鵬等，2015a,b；Qiuetal.,2017b;丘增旺等，2017;劉鵬，2018)。Liuetal.(2018b)分析對比了南嶺與粵東的與鎢錫礦有關(guān)的巖石，發(fā)現(xiàn)具有非常相似的巖石地球化學特征，均富集Si、K、Li、Rb、Nb、Ta、Ga、Cs、U、Th及REE元素，虧損Fe、Mg、Ti、Ca、Ni、Cr、Sr和Ba等，有著平緩的稀土元素配分曲線和強烈的負Eu異常，且?guī)r石類型都為高分異的I型或A型花崗巖；這樣的特征似乎指示著這兩個地區(qū)與成礦有關(guān)的巖石可能具有相似的物質(zhì)源區(qū)與巖漿過程；而在放射性同位素特征上，粵東地區(qū)鎢錫礦具有相對更高的εHf(t)值，表明有更多地幔物質(zhì)加入，可能是華南地區(qū)中生代不同時期的深部動力學過程差異造成的(Hu and Zhou,2012)。

前人分析認為南嶺地區(qū)160～150Ma的鎢錫成礦事件可能是因為古太平洋板塊的俯沖方向和角度發(fā)生變化，并發(fā)生了板片斷裂或出現(xiàn)板片窗，產(chǎn)生的地幔物質(zhì)上涌后與地殼發(fā)生底侵作用，形成了殼幔混源高分異I型或A型花崗質(zhì)巖石和大量流紋質(zhì)火山巖(高基坪組火山巖等)，并導(dǎo)致南嶺的大規(guī)模W-Sn礦化，這些巖石且具有變化范圍很大的εNd(t)值變化范圍，表明巖漿源區(qū)有相當?shù)牡蒯Ｎ镔|(zhì)參與(毛景文等，2007,2008;Lingetal.,2009;章榮清等，2010;Maoetal.,2011,2013,2014,2021;Shuetal.,2011;袁順達等，2012;Zhangetal.,2015b;Qiuetal.,2017b;丘增旺等，2017;劉鵬，2018；Yuanetal.,2019)。而粵東地區(qū)在這一時間段內(nèi)主要發(fā)生了Cu-Mo-Au成礦事件。王小雨等(2016)對粵東新寮崠銅礦中與成礦有關(guān)的石英閃長巖的鋯石U-Pb年齡、巖石地球化學和鋯石Hf同位素分析后，發(fā)現(xiàn)其巖體巖體成巖年齡為161±1Ma，源區(qū)為殼幔混源，可能為俯沖板片部分熔融并與地幔橄欖巖相互作用形成，且在上侵過程中混染古老地殼物質(zhì)；Jiaetal.(2020)對粵東鐘丘洋銅礦的流紋質(zhì)凝灰?guī)r分析后發(fā)現(xiàn)，其鋯石U-Pb年齡為164.7±1.3Ma，流紋質(zhì)凝灰?guī)r在形成過程中混入了少量幔源物質(zhì)；此外，劉鵬(2018)報道了粵東鴻溝山銅金礦和鵝地銅金礦的巖體鋯石U-Pb年齡，分別為156.0Ma和169.4Ma。這都反映出粵東地區(qū)存在著的這一期中晚侏羅世的Cu-Mo-Au成巖成礦事件。前人研究表明粵東與南嶺地區(qū)在中晚侏羅世都處在伸展構(gòu)造背景下，兩地區(qū)此時的地球動力學背景為：Izanagi板塊在俯沖過程中的方向與角度發(fā)生變化發(fā)生板片斷裂拆沉或出現(xiàn)板片窗，引發(fā)板內(nèi)伸展，導(dǎo)致軟流圈地幔上涌，玄武質(zhì)巖漿底侵地殼造成地殼熔融，形成的長英質(zhì)巖漿后與一定比例地幔物質(zhì)混合，沿構(gòu)造帶上侵，并形成大量的流紋質(zhì)巖石和花崗質(zhì)巖石(Zhou and Li,2000;Li and Li,2007;Guoetal.,2012;Maoetal.,2013;Lietal.,2016a;王小雨等，2016;Qiuetal.,2017b;劉鵬，2018)。

越來越多的研究認為早白堊世粵東地區(qū)屬于由古太平洋板塊回撤時所形成的伸展構(gòu)造背景(Zhouetal.,2006;Maoetal.,2013;Liuetal.,2017,2018a,b;Qiuetal.,2017b;Yanetal.,2017,2018;劉鵬，2018)。粵東地區(qū)早白堊世動力學背景為：古太平洋板塊回撤導(dǎo)致了巖石圈伸展減薄，軟流圈地幔對下地殼的底侵，下地殼部分熔融后與地幔物質(zhì)混合后沿蓮花山斷裂帶上升，形成高度分異的花崗質(zhì)巖類，并最終導(dǎo)致了包括金坑錫礦在內(nèi)的粵東地區(qū)的大規(guī)模W-Sn礦化(Liuetal.,2016,2017,2018a,b;Qiuetal.,2017b;Yanetal.,2017,2018)。而與粵東地區(qū)相鄰的南嶺地區(qū)在早白堊世時的成巖成礦事件較弱，結(jié)合兩地區(qū)在鎢錫成巖成礦峰期上的時間差，可能是因為隨著俯沖板塊的后撤，從而造成了地幔物質(zhì)大規(guī)模上涌(劉鵬，2018),地殼物質(zhì)重熔，經(jīng)過強烈的結(jié)晶分異作用，形成了與鎢錫礦有關(guān)的花崗巖。

綜上所述，金坑銅錫多金屬礦床的成礦過程可分為以下幾個階段：(1)中晚侏羅世(175～152Ma)時古太平洋俯沖角度發(fā)生變化，造成軟流圈地幔上涌，造成地殼的部分熔融，形成的混入地幔物質(zhì)的長英質(zhì)巖漿沿蓮花山斷裂帶上涌，噴發(fā)形成高基坪組火山巖和花崗閃長斑巖；(2)至晚侏羅世末期(152～148Ma)，古太平洋板塊運動方向的調(diào)整造成了粵東巖石圈的擠壓，華南巖漿活動進入平靜期(Lietal.,2010)；(3)早白堊世初期時(147～145Ma)，隨著古太平洋板塊的逐步后撤，粵東地區(qū)由擠壓逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境，此時發(fā)生了金坑礦區(qū)花崗閃長斑巖的侵位(147Ma)；(4)伴隨著蓮花山斷裂的強烈左行壓扭(劉鵬，2018；鄒和平等，2000)，金坑礦區(qū)的高基坪組火山巖與花崗閃長斑巖發(fā)生了強烈的變形變質(zhì)；(5)古太平洋板塊的進一步后撤，造成了粵東地區(qū)的伸展構(gòu)造環(huán)境，軟流圈地幔上涌，地殼部分熔融形成的長英質(zhì)巖漿沿蓮花山斷裂帶上涌，經(jīng)歷分異演化形成高度分異的中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖；(6)殘余巖漿中大量含Sn巖漿熱液出溶并沿著剪切構(gòu)造帶遷移，在遷移過程中萃取了高基坪組火山巖與花崗閃長斑巖中的Cu、Pb、Zn等成礦元素，在構(gòu)造帶內(nèi)析出沉淀，形成嚴格受構(gòu)造控制的礦體。

6 結(jié)論

(1)粵東金坑銅錫多金屬礦床的花崗閃長斑巖、中粗粒黑云母花崗巖和細粒花崗巖的形成年齡分別為147.4±1.1Ma、145.2±1.2Ma和144.1±2.2Ma，錫石形成年齡為144.2±5.6Ma，即其成巖成礦時間為早白堊世初期的145Ma左右，屬于燕山期成礦。

(2)金坑礦區(qū)的圍巖具有中低分異、中高氧逸度，低Sn、高Cu的特點；而兩類花崗巖具有高分異、低氧逸度，且有高Sn、低Cu的特征。結(jié)合區(qū)域成巖成礦事件、前人研究成果以及本文中進行的年代學工作，我們認為金坑銅錫多金屬礦床的成礦物質(zhì)可能來源于花崗巖體和賦礦圍巖，含Sn花崗巖巖漿熱液萃取了圍巖中的Cu、Pb、Zn等成礦元素，并最終在構(gòu)造帶內(nèi)富集沉淀，最終形成礦體。

致謝感謝西北大學大陸動力學國家重點實驗室包志安老師在實驗過程中提供的幫助；感謝袁順達老師在成文過程中的幫助和指導(dǎo)；感謝兩位匿名審稿人提出的寶貴建議。