廣西栗木泡水嶺花崗巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

廣西栗木泡水嶺花崗巖鋯石u-pb年代學(xué)研究

嶺南成礦帶是世界上最重要的呈論文性質(zhì)的高校之一。巖漿活動(dòng)頻繁，并在加里東、印支和尖山形成的構(gòu)造活動(dòng)中形成了許多不同時(shí)代的花崗巖和大型錫礦。栗木巖體位于該帶鎢錫多金屬成礦帶的中段,是國(guó)內(nèi)外著名的鎢錫稀有金屬礦集區(qū)。前人對(duì)該礦集區(qū)及相關(guān)的栗木花崗巖巖體進(jìn)行了大量的研究,對(duì)礦床特征、控礦因素、找礦評(píng)價(jià)和花崗巖成因、演化等都做了深入研究。對(duì)栗木巖體的年代學(xué)研究始于20世紀(jì)80年代,通過(guò)不同的測(cè)試手段得出該礦床主要形成于燕山期的結(jié)論。眾所周知,華南地區(qū)在強(qiáng)烈的燕山期構(gòu)造巖漿活動(dòng)中,形成了大量豐富的礦產(chǎn),該區(qū)域的礦床與燕山期花崗巖有著緊密的成因聯(lián)系,成礦作用以燕山期為主。但是,近年來(lái)南嶺地區(qū)大批加里東或燕山期的花崗巖根據(jù)新的年代學(xué)研究被重新厘定為印支期,且多個(gè)地區(qū)印支期花崗巖的發(fā)現(xiàn)及印支期變質(zhì)事件的記錄表明,該地區(qū)在印支期經(jīng)歷了廣泛而強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿事件,目前該區(qū)域印支期成巖或成礦時(shí)代的厘定工作正逐漸受到人們的重視。栗木巖體作為南嶺成礦帶的重要礦集區(qū),近年來(lái)的精確定年研究也在逐漸展開(kāi),多位學(xué)者報(bào)道了栗木第二和第三階段花崗巖的成巖成礦年齡,并認(rèn)為該巖體的形成年代應(yīng)為印支期,而非燕山期。本文用LA-ICP-MS技術(shù)測(cè)得花崗巖中鋯石的U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù),厘定栗木泡水嶺花崗巖的成巖年齡。1巖石學(xué)和礦物學(xué)特征栗木花崗巖是南嶺成礦帶上重要的花崗巖體之一,位于廣西恭城縣,主要以鎢、錫、鈮、鉭礦而著稱,巖體沿近SN向的斷裂分布,以巖株?duì)钚螒B(tài)出露于老虎頭—牛欄嶺一帶,是多階段巖漿活動(dòng)形成的復(fù)式巖體,地表出露面積約1.5km2。此外,栗木礦區(qū)發(fā)育沿?cái)嗔哑扑閹秩氲幕◢彴邘r脈和花崗偉晶巖脈。區(qū)內(nèi)主要出露古生代地層,主要為寒武系淺變質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖和泥質(zhì)灰?guī)r,泥盆系灰?guī)r、砂頁(yè)巖及礫巖,下石炭統(tǒng)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及硅質(zhì)頁(yè)巖(圖1)?；讟?gòu)造層為SN向低變質(zhì)寒武系形成的緊密褶皺,蓋層主要為泥盆系和下石炭統(tǒng),不整合覆蓋在寒武系之上,形成SN向平行排列的平緩開(kāi)闊褶皺。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為SN和EW向,次為NE向、NNE向和NW向。其中SN向的斷裂主要以逆沖斷層為主,它們控制了區(qū)內(nèi)巖體和礦體的產(chǎn)出位置和形態(tài)特征。據(jù)前人研究可大致將栗木花崗巖的形成分為3個(gè)階段:第一階段以泡水嶺巖體為代表,基本不含礦,發(fā)生強(qiáng)烈的高嶺土化,局部地段已成為高嶺土礦體;第二階段以牛欄嶺、香壇嶺巖體為代表,少量出露,巖石呈灰白色,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;第三階段以老虎頭巖體、水溪廟、三個(gè)黃牛和金竹源隱伏巖體為代表,為鈉長(zhǎng)石化花崗巖,礦化以錫、鉭、鈮為主,伴生鎢,主要以浸染狀分布于巖體頂部。2鋯石u-pb同位素本次工作采集栗木礦區(qū)泡水嶺巖體樣品,挑選其中的鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年研究,采樣坐標(biāo)為N25°10′13.0″、E110°52′28.0″。該巖體花崗巖高嶺土化強(qiáng)烈,經(jīng)過(guò)多次仔細(xì)分選,獲得巖石樣品(圖1)。首先將重約1kg巖石樣品進(jìn)行破碎,過(guò)篩80~100目,然后將巖石粉末經(jīng)人工淘洗、重液分離和電磁分選,再經(jīng)手選,挑選出鋯石,然后用環(huán)氧樹(shù)脂將選出的鋯石顆粒固定于樣品靶上打磨拋光。采用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡陰極發(fā)光(CL)對(duì)鋯石樣品靶進(jìn)行觀察,選擇晶形較好、沒(méi)有裂紋、包裹體不發(fā)育的鋯石晶體進(jìn)行測(cè)定(圖2)。鋯石U-Pb同位素分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成。采用美國(guó)Resonetics公司生產(chǎn)的RESOlutionM-50激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent7500a型的ICP-MS聯(lián)機(jī),并帶有一個(gè)獨(dú)特的可以減少樣品分餾的雙室(two-volumecell)樣品室和一個(gè)平滑激光剝蝕脈沖的Squid系統(tǒng)。測(cè)試時(shí)使用氬和氦作為載氣,激光能量為80mJ,剝蝕斑束直徑使用31μm,頻率使用8Hz。共測(cè)試了25粒鋯石。測(cè)定一組樣品時(shí)間為60s,其中前20s關(guān)閉激光,后40s打開(kāi)激光。由于磷灰石含有較多普通鉛,如果在分析點(diǎn)上La或P的含量較高,表明激光熔樣點(diǎn)含有磷灰石包裹體,這些分析數(shù)據(jù)點(diǎn)要被排除。LA-ICP-MS法測(cè)試速度快,得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)較多,主群組年齡多沿直線分布,其年齡代表了巖體的年齡。為了獲得更精確的年齡,在計(jì)算巖體年齡時(shí),只計(jì)算主群組的鋯石年齡,一般來(lái)說(shuō)來(lái)主群組鋯石年齡的MSWD多小于2.0。年齡計(jì)算及諧和圖的繪制用Isoplot軟件完成。3結(jié)果與討論3.1年齡及巖漿活動(dòng)測(cè)得栗木泡水嶺巖體25顆鋯石的U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1,25個(gè)分析點(diǎn)的Th/U值在0.10~0.83之間,平均值為0.46,顯示出巖漿鋯石的特征。其中分析點(diǎn)10、23的年齡分別為356Ma±9Ma和564Ma±20Ma,可能為巖體形成過(guò)程中捕獲的早期巖漿鋯石,在計(jì)算泡水嶺巖體年齡時(shí)不參加計(jì)算。其余23個(gè)點(diǎn)年齡在206Ma±4Ma~249Ma±4Ma之間。采用Isoplot程序?qū)ζ溆?3個(gè)分析點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,得到的年齡加權(quán)平均值為225Ma±6Ma,MSWD=3.9。經(jīng)Isoplot程序得到23個(gè)年齡的206Pb/238U年齡諧和圖(圖3)顯示,該樣品有3組年齡,第1組共9個(gè)點(diǎn)分別為1、7、11、15、16、18、20、21、25,年齡在232Ma±6Ma~249Ma±4Ma之間,年齡加權(quán)平均值為239Ma±4Ma,MSWD=1.2;第2組9個(gè)點(diǎn)分別為點(diǎn)2~4、8、12、14、17、19、22,年齡在218Ma±5Ma~227Ma±5Ma之間,年齡加權(quán)平均值為222Ma±5Ma,MSWD=1.8;第3組5個(gè)點(diǎn)分別為點(diǎn)5、6、9、13、24,年齡在206Ma±4Ma~213Ma±5Ma之間,年齡加權(quán)平均值為210Ma±4Ma,MSWD=1.6。因此,栗木泡水嶺巖體可能存在著3期巖漿活動(dòng),結(jié)合該地區(qū)現(xiàn)有的研究成果,第3組210Ma±4Ma的鋯石年齡可能代表了栗木泡水嶺巖體的結(jié)晶時(shí)間,推斷第1組U-Pb年齡的鋯石可能是晚期巖漿上升過(guò)程中捕獲的早期巖體鋯石,但目前在地表還未發(fā)現(xiàn)第1組U-Pb年齡的巖漿石,該期巖漿活動(dòng)有待進(jìn)一步證實(shí)?？傊?栗木泡水嶺花崗巖體形成時(shí)代為印支期,而不是過(guò)去認(rèn)為的燕山期。3.2成巖年齡及巖漿活動(dòng)在20世紀(jì)80~90年代初期,很多學(xué)者對(duì)栗木花崗巖體成巖年代學(xué)做了大量的研究,并依據(jù)巖體的地質(zhì)關(guān)系、同位素地質(zhì)年齡數(shù)據(jù)、巖石地球化學(xué)特征將巖體分為3個(gè)階段。但由于當(dāng)時(shí)測(cè)試方法的局限性,3個(gè)不同階段巖體的測(cè)試結(jié)果極不統(tǒng)一,因此對(duì)栗木礦床的礦化年齡和栗木花崗巖體的形成時(shí)代一直存在很大的爭(zhēng)議。前人研究顯示,第一階段巖體的年齡范圍在184~201Ma之間,第二階段巖體的年齡范圍在173~204Ma之間,第三階段在159~195Ma之間,顯然這些年齡變化范圍太大,有的甚至重疊,形成時(shí)代從印支末期—燕山期,主要集中在燕山期(表2)。近年來(lái),隨著分析測(cè)試技術(shù)的提高,尤其是年代學(xué)測(cè)試技術(shù)的不斷成熟,栗木花崗巖的年代學(xué)研究重新被人們重視。楊鋒等首先對(duì)栗木巖體第三階段老虎頭錫礦床云英巖化花崗巖的白云母進(jìn)行40Ar-39Ar同位素定年,其測(cè)試結(jié)果為214Ma±4Ma,顯示栗木錫鈮鉭礦床的成礦年代為晚三疊世;隨后康志強(qiáng)等對(duì)栗木巖體第三階段金竹源和三個(gè)黃牛的花崗巖進(jìn)行了SHRIMP鋯石U-Pb定年,其年齡結(jié)果為214Ma±5Ma和218Ma±2Ma,表明栗木第三階段花崗巖體的成巖成礦年齡下限應(yīng)為印支末期,而不是過(guò)去認(rèn)為的燕山期;張懷峰等對(duì)栗木巖體第二階段牛欄嶺細(xì)粒鐵鋰云母花崗巖和似斑狀鐵鋰云母花崗巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,結(jié)果表明栗木第二階段花崗巖的成巖年齡為223Ma±1Ma,進(jìn)一步說(shuō)明栗木花崗巖體形成于印支期。本文對(duì)栗木巖體第一階段泡水嶺花崗巖進(jìn)行的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明,栗木泡水嶺花崗巖結(jié)晶年齡為210Ma±4Ma,與該地區(qū)出露的其他巖體在誤差范圍內(nèi)一致。從目前栗木巖體最新的年代學(xué)研究成果來(lái)看,巖體形成的年齡主要集中在206Ma±4Ma~223Ma±1Ma之間,前人將栗木巖體的形成劃分為3個(gè)階段,可能主要是從各個(gè)巖體在巖相上表現(xiàn)出的差異性考慮的。不難看出栗木主巖體的形成時(shí)代應(yīng)該在晚印支期。栗木泡水嶺巖體第1組鋯石年齡為239Ma±4Ma,暗示了該地區(qū)可能存在著早期的巖漿活動(dòng)。事實(shí)上,在華南很多巖體均發(fā)現(xiàn)了印支早期巖漿活動(dòng)的證據(jù),如贛南—粵北貴東雜巖體魯溪巖體(239Ma±5Ma)、下莊巖體(236Ma±8Ma)、贛南大吉山五里亭巖體(238Ma±1Ma)、贛南白面石花崗巖體(249Ma±1Ma)、桂東南臺(tái)馬巖體(236Ma±4Ma)、湖南溈山二長(zhǎng)花崗巖(244Ma±4Ma)、湖南關(guān)帝廟巖體(239Ma±3Ma)、白馬山巖體(243Ma±3Ma)等[26,27,28,29,30,31,32]。伍靜等報(bào)道了桂東北苗兒山—越城嶺南西部巖體的年齡在213.3Ma±0.8Ma~228.Ma±4Ma之間,其中的云頭界賦礦巖體鋯石同樣顯示了多期巖漿活動(dòng)的特征:第1組鋯石年齡為216Ma±4Ma,第2組鋯石U-Pb年齡為243Ma±5Ma。因此,栗木巖體在印支期很可能存在3期巖漿活動(dòng)。由于本文研究的泡水嶺花崗巖體高嶺土化強(qiáng)烈,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)礦化現(xiàn)象,無(wú)法測(cè)得相應(yīng)的地球化學(xué)數(shù)據(jù),因而無(wú)法證實(shí)巖體與成礦之間的關(guān)系,但該巖體成巖年齡的確定,進(jìn)一步佐證了栗木巖體形成于印支期的事實(shí)。栗木巖體在印支期可能發(fā)生了3期巖漿事件,除了約210Ma和222Ma的巖漿活動(dòng)外,還可能發(fā)育239Ma左右的巖漿活動(dòng)。本次栗木泡水嶺巖體年代的厘定進(jìn)一步加深了對(duì)栗木巖體成巖年代學(xué)的認(rèn)識(shí),為深入研究本地區(qū)印支期成巖成礦提供了一定的理論依據(jù)。4泡水嶺主火山巖體的形成時(shí)代本文對(duì)栗木泡水嶺花崗巖體進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U