Question

成矿年代学

Answer 1

抱伦及外围金矿产于尖峰花岗岩体的外接触带附近，直接赋矿地层为下志留统陀烈组。对尖峰花岗岩体的形成时代、陀烈组的变质时代以及金矿的成矿时代进行厘定是揭示抱伦金矿形成机制的关键环节。

（一）尖峰花岗岩体形成时代

对尖峰花岗岩体的形成时代目前已获得较多的年龄数据（表3-28）。同位素测年结果表明，尖峰花岗岩体的形成年龄变化在193～249Ma。本次研究对矿区附近出露的尖峰岭花岗岩体中的新鲜黑云母样品（样品采自岩体中心部位）所进行的⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法定年结果，证实该岩体的侵位时代为236.6±3.5Ma（积分年龄），可以确认该岩体形成于印支早期（表3-29，图3-54）。

上述结果较之前人（莫柱荪等，1980；四川地质队，1991；丁式江等，2000；李中坚等，2000；刘玉琳等，2002）用U-Pb法和K-Ar法所获得的248～94Ma的广大变化区间有了质的进步，与1：5万黄流市幅区调报告（王大英等，2000）中232.8±0.8Ma的锆石U-Pb法年龄可以相互验证。而所测花岗岩体的黑云母单矿物K-Ar年龄与锆石U-Pb年龄的差异是由于黑云母和锆石封闭温度不同造成的。由于锆石的封闭温度可高达900℃以及锆石的SHRIMP U-Pb定年具高精度、高分辨率的特点，因此249Ma更接近于成岩年龄，应代表岩体结晶年龄，说明尖峰花岗岩形成于早三叠世，岩浆侵入活动可能开始于三叠世初期，232Ma、208Ma应为不同结晶阶段的年龄。由于黑云母的封闭温度约300℃，因此236、221～209、193Ma应反映在约300℃以下的结晶温度。

表3-28 尖峰花岗岩体形成时代

图3-54 尖峰岭岩体黑云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄谱（a）和等时线（b）

表3-29 尖峰岭花岗岩体(JFL01-1)黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法定年数据

注：样品质量m=82.80mg，照射参数J=0.009712，由中国地质科学院地质研究所测试。取样地点：尖峰岭采石场，地理坐标为北纬18°45′15″，东经108°53′54″。王大英等（2000）的锆石年龄样品采样地点同此。

此外，尖峰岭花岗岩的新鲜钾长石单矿物K-Ar年龄为131.0±2.2Ma，比黑云母年龄低得多，这个年龄降也应归因于矿物的封闭温度。钾长石对氩的保存能力很差，封闭温度应在100～110℃，而黑云母的封闭温度应在250～300℃。根据汪啸风等（1991）研究，海南海西—印支期岩体形成深度为13.2～16.5km，正常地热梯度约为4℃/km，而地热异常时可达6～10℃/km或更高。因此，尖峰岩体侵位处的地热温度低于黑云母的封闭温度而高于钾长石，从而造成两者的年龄差。这个年龄降还说明，从岩浆侵位时起直到约130Ma，研究区并未经历较大的垂向升降，或者说地表未经受较大的剥蚀与沉积作用，这与实际观察到的三叠纪与侏罗纪的地层缺失是一致的。到白垩纪早期，地壳活化，尖峰岩体被抬升到较高层位，钾长石开始计时。

如果早期获得的193Ma仅供参考，则可以认为尖峰花岗岩体的主体在249Ma时已开始结晶，随着体系温度降低，结晶时间一直持续到208Ma左右，温度降低至300℃以下。因此尖峰花岗岩体的形成年龄在249～208Ma，结晶持续时间达40Ma左右。

（二）陀烈组变质时代

刘玉琳等（2002）对抱伦金矿矿体旁侧陀烈组千枚岩中的绢云母采用K-Ar法测年获得210.3Ma的变质年龄，对矿区外围陀烈组内脉状绢云母采用K-Ar法测年获得248.2Ma的年龄（表3-30）。因此可以认为陀烈组的变质年龄应在210～248Ma，与尖峰花岗岩形成时代相近，说明岩浆热液可能对陀烈组的变质作用贡献很大。

（三）金矿形成的多元同位素定年

矿床是地球物质演化过程中特定阶段的产物，其定位时代对于矿床成因的确定、成矿过程各种事件时间维的标定及找矿方向的确定具有十分重要的理论和实际意义。然而，由于金矿床形成的多期多阶段性，以及其同位素体系明显的复杂性特征。如同多元同位素示踪一样，为避免单一方法的局限性，应采取不同的定年方法相互结合、相互验证。抱伦金矿床的矿石有2种自然类型，即含金石英脉型和含金热液蚀变岩型，以前者为主。对抱伦金矿床形成时代已分别采用白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法、热液成因伊利石和白云母的K-Ar稀释法、白云母和绿泥石Rb-Sr等时线法等多种方法进行了研究，下面分述如下。

表3-30 陀烈组K-Ar测试数据

注：由北京大学地球与空间科学学院测试中心刘玉琳测试。

1.⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化年龄

根据对石英脉型矿石中热液成因白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法定年分析，获得其坪年龄为219.4±0.6Ma，等时线年龄为218.9±2.5Ma，两者非常接近，而且在误差范围内近乎一致（表3-31，图3-55）。依据坪年龄判断，抱伦金矿床确切的成矿年龄为220.0～218.8Ma。

表3-31 V_1-3矿体中热液成因团块状白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法定年数据

注：样品质量m=61.85mg，照射参数J=0.008206，由中国地质科学院地质研究所测试。

2.K-Ar稀释法年龄

李中坚等（2000）曾测得矿石中热液成因伊利石的K-Ar年龄为216.04±3.21Ma，刘玉琳等（2002）测得矿脉中白云母的K-Ar年龄为221.2±3.3Ma（表3-32），其获得的年龄值与上述⁴⁰Ar/³⁹Ar快中子活化法定年的结果相近，两者可以互为印证。

表3-32 矿石样K-Ar测试数据

注：①由北京大学地球与空间科学学院测试中心刘玉琳测试；②由石油勘探开发科学研究院实验中心测试。

3.Rb-Sr等时线年龄

从含黄铁矿石英脉金矿石中精选的白云母和绿泥石样品，其Rb-Sr测试结果见表3-33。根据表3-33数据拟合成的等时线如图3-56所示，MSWD=13，计算出等时线年龄为236±17Ma；（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.823±0.019。

Rb-Sr等时线年龄的理论依据是相同来源的样品的Rb-Sr同位素组成相同，投影点位于同一直线上，直线的斜率与放射性衰变时间（即年龄）相关，因此，只有同一来源的样品其测试结果才有很好的线性关系（张振海等，1994）。从这一前提出发，考虑7个样品的投影点的线性关系稍差（MSWD=13），因而在求得前述等时线年龄的同时，选择其中4个白云母样品的测试结果进行等时线拟合，年龄为234±11Ma，（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.818±0.019。与7个样品回归获得的年龄结果在误差范围内一致（图3-54）。上述2条拟合线中，虽然4个白云母样品的线性关系更好（MSWD更小），误差也更小。但年龄结果非常接近，说明2种蚀变矿物具有同样的生成条件和同等金矿化指示意义。事实上，白云母和绿泥石均生长于含金石英脉中，其结果能够代表金矿化年龄。

图3-55 矿石中白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄谱（a）和等时线（b）

图3-56 蚀变矿物Rb-Sr等时线图

a—7个样品拟合的等时线；b—4个白云母样品拟合的等时线。投影点编号与表3-33编号相同

4.金成矿年龄及其地质意义

在抱伦金矿中，已获得石英脉型矿石中热液成因白云母Ar-Ar坪年龄为219±1Ma（舒斌等，2004）、水白云母K-Ar年龄为221±3Ma（刘玉琳等，2002）、伊利石K-Ar年龄为216±3～205±3Ma（陈柏林等，2001；丁式江等，2001）、白云母和绿泥石的Rb-Sr等时线年龄为236±17Ma，此外，还测得矿体旁侧陀烈组千枚岩绢云母K-Ar年龄为210±2Ma，脉状绢云母的K-Ar年龄为199±5Ma（刘玉琳等，2002）。上述年龄中，Rb-Sr等时线年龄线性关系较差（MSWD=13），年龄的误差较大，仅具参考价值；而其他的不同矿物的K-Ar和Ar-Ar年龄的不同主要归因于矿物封闭温度的不同。白云母K-Ar封闭温度为350±50℃（Harker et al.，1995），由于抱伦金矿流体包裹体均一温度大多低于350℃的白云母封闭温度，因此产在石英脉型金矿石中白云母的K-Ar和Ar-Ar年龄能不受后期较低温热液的影响，真实反映其本身从热液中结晶的年龄，并代表主成矿期的年龄，即236～219Ma。而绢云母和伊利石的封闭温度较低，其形成年龄在205～216Ma，相对较年轻，表明成矿作用可一直持续到205Ma。因此，综上可见，抱伦金矿的形成年龄在236～205Ma，成矿时间可延续30Ma左右（表3-34）。

表3-33 石英脉金矿石Rb-Sr同位素测试结果

注：由中国科学院地质研究所测试，仪器型号：英国VG-354固体质谱仪。

表3-34 成矿过程多元同位素体系的时代信息

前已述及，尖峰岭岩体中黑云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar 法定年结果为 236.6±3.5Ma，王大英等（2000）获得232.8±0.8Ma的锆石U-Pb法年龄值，因而确定岩体固结冷却时代为236～232Ma；抱伦金矿床的成矿年龄确定为大约220Ma。这样，尖峰岭花岗岩体的成岩冷却时代与抱伦金矿床成矿时代两者的年龄差在16～12Ma。对于与岩浆活动有关的热液石英脉型金矿床，这样的时间间隔有些过大，不似一个比较合理的时间滞后区间。

实际上，上述尖峰岭岩体同位素定年样品的取样地点，位于抱伦金矿区西北方向大约17.5km的岩体中部，由于尖峰岭岩体是一个复式侵入体，因而存在岩体不同部位侵入时间有一定的间隔。其他研究者在岩体边部地区获得了更加年轻的样品，如刘玉琳等（2002）报道的221.3±2.0Ma的黑云母K-Ar年龄，李中坚等（2000）也曾报道过一个取自抱伦矿区附近望楼河边岩体的锆石Pb-Pb（单颗粒逐层蒸发法）年龄值为217±22Ma。

236～232Ma代表尖峰岭岩体中心相的侵位时代，而岩体边部的形成时代很可能要晚得多，大体与抱伦金矿床成矿时代相当。由此推断，尖峰岭花岗岩体和抱伦金矿床两者均形成于印支早期。由于尖峰岭花岗岩体是本矿床矿区附近唯一出露的岩浆岩体，因而，从空间和时间上均可判断，抱伦金矿床在成因上与印支期尖峰岭花岗岩体有关。

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