Question

测定典型矿床年代，建立成矿模式

Answer 1

就矿找矿是本次全国性潜力评价的基本思路，即在典型矿床研究的基础上，确定矿产预测类型，进而圈定最小预测区，开展矿产预测，估算资源量。其中，典型矿床的成矿年代学研究，主要是通过同位素方法的定年，确定主要的成矿要素，建立成矿模式，进而理清预测要素，构建预测模型。主要包括两个方面，一方面是矿石矿物的直接测年，另一方面是通过测定与成矿有关地质体（包括成矿岩体、容矿围岩、蚀变矿物、控矿构造等）的形成时代来间接推定成矿时代。限于目前技术条件，后者更多，但对成矿作用的研究同样起到了非常重要的作用。除了前文介绍的对于新疆彩霞山、广东凡口、湖北凹子冈、江西篁碧等铅锌矿的年代学研究之外，此处再举例说明。

广西大厂锡多金属矿床是我国仅次于云南个旧的第二大锡矿区，但其中91、92、100号矿体又是最大、最富的单个锡多金属矿体，尤其是100号矿体因为几乎没有脉石矿物而成为世人瞩目的最神奇矿体。但对其成因长期存在争论，一种观点认为与燕山晚期花岗岩类有关，另一种观点认为属于泥盆纪喷流沉积矿床，还有观点认为属于沉积-叠加矿床。同样是“就矿找矿”，但不同的矿床成因认识，影响到地质找矿的方向性决策。限于技术方法方面的条件，20世纪50年代以前，对于成矿时代的确定主要是根据地质观察、根据矿脉与岩体、地层、构造之间的宏观空间关系来推断的；20世纪70年代以前引入了K-Ar法，可以通过测定相关岩石中含钾矿物的K-Ar同位素年龄来确定；70年代之后则可以通过Rb-Sr、Sm-Nd及锆石U-Pb等方法来解决成矿年代问题，但多局限于与金属矿物伴生或共生的脉石矿物或岩体成矿（岩）年龄。而且这些方法存在很多的缺陷，如Rb-Sr和K-Ar体系的封闭温度较低，容易被破坏而导致其年龄值发生偏差等，如陈毓川等（1993）得出的大厂岩浆岩的侵入时代在81.83～138.6Ma。近年来随着锆石定年技术的发展，梁婷等系统地利用LA-ICP-MS分析技术对笼箱盖岩体的成岩时代进行了精细测试，结果表明，大厂矿区岩浆演化分三个阶段，但都属于燕山晚期。第一阶段的岩浆开始活动时间在102～103.8Ma，其中，中细粒含斑黑云母花岗岩为103.5Ma，细粒含斑黑云母花岗岩为102 Ma，中细粒等粒状黑云母花岗岩为103.8Ma，似斑状黑云母花岗岩为102Ma；第二阶段为笼箱盖岩体主要侵位时间，包括中细粒含斑的黑云母花岗岩（96.6 Ma）和似斑状黑云母花岗岩（93.8Ma）；第三阶段为85.1～91 Ma的斑岩和玢岩，成矿后（切割矿体）的花岗斑岩和闪长玢岩均形成于91Ma。关于铜坑矿床的成矿时代，王登红等（2004）、蔡明海等（2006）、梁婷等（2008、2011）、李华芹（2009）等采用不同的方法进行了测定，结果显示，铜坑91号矿体中透长石形成于91.4Ma，石英形成于94.5～93Ma，高峰100号矿体中的石英形成于94.56 Ma，说明成矿作用发生于91～95Ma期间。因此，大厂矿区的岩浆活动是在比较短暂（延续大约10 Ma）的时段内发生的，并不像以往用K-Ar、Rb-Sr法测定的时间跨度达56.8Ma；更为重要的是，104～91Ma期间也是成矿作用的主要时期，成岩成矿时期一致。至于利用Re-Os等时线、Ar-Ar法得到的毒砂、锡石、黄铁矿等金属矿物的年龄变化大（锡石127.8Ma、毒砂89±19Ma、黄铁矿122±44Ma），一般认为是测试技术还不成熟所致，但也可能恰好是交代成因导致的（交代过程中势必或多或少残留有被交代地层的原始信息），但无论如何均显示其形成于燕山期而非泥盆纪同生沉积成因。因此，岩浆活动应该是主导的成矿要素。

云南东南部也是中国乃至于世界上锡矿最富集的区域，仅仅个旧锡矿就累计探明数百万吨的锡金属量，其外围还有都龙等类似的锡矿。个旧锡矿是典型的矽卡岩型接触交代成因矿床，燕山晚期的中酸性岩浆作用是决定性的成矿要素。但是，也有人认为都龙锡矿属于层控型、沉积-改造型矿床，这样，矿产预测和资源量估算过程中所采用的预测要素就不一样，采用的预测方法类型也就不同，计算的资源潜力也不可能一致。其关键问题在于闪锌矿是同生的还是后生的。为解决这一问题，本次也开展了同位素测年工作，但是常规的流体包裹体Rb-Sr等时线的办法没有能够获得等时线。考虑到都龙锡锌矿的主要矿物组合为闪锌矿、磁黄铁矿、锡石、石英、绿泥石、阳起石、白云母等，可尝试用矿物直接定年。为此，对矿石样品按常规单矿物分离方法，获得高纯度的闪锌矿单矿物，然后在显微镜下挑选出肉眼观察无杂质的闪锌矿物晶体。对7个闪锌矿样品用电子探针进行了矿物学研究，并对闪锌矿物中被包裹的微细矿物含量进行了半定量分析，结果表明用于测定同位素组成的7个闪锌矿矿物样品中，电子探针背散射图像显示绝大部分晶体中都包裹有微细硅酸盐矿物颗粒或碎片，其电子探针半定量的元素含量分析数据显示，被包裹的微细矿物，可能是云母类或风化蚀变形成的一些粘土矿物。从表2-1可以看出，这些样品都具有Rb含量高、Sr含量低及非常大的⁸⁷Rb/ ⁸⁶Sr-⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr同位素比值的特点，其同位素等时线年龄为80±2 Ma （图2-1），与刘玉平等（2007）以TIMS法测得的锡石年龄几乎一致（锡石²⁰⁶Pb/ ²³⁸U年龄加权平均值为79.8±3.2 Ma，²³⁸U/ ²⁰⁴Pb- ²⁰⁶Pb/ ²⁰⁴Pb等时线年龄为82.0±9.6 Ma）。李进文等（2013）测得都龙矿区白云母花岗岩的年龄为87.6～91.7Ma，花岗斑岩87.3±2.1Ma，二云母花岗岩为84.3～85.0Ma；金云母1100～1400℃的⁴⁰Ar/ ³⁹Ar法加权平均年龄为93.6 Ma，含锡钨石英脉云英岩化围岩中辉钼矿的Re-Os模式年龄为75.04 ～79.16 Ma。可见，都龙锡锌矿中的闪锌矿与个旧矿区一样也是燕山晚期形成的，锌与锡同期富集的可能性最大，而不是“锌”属于同生、“锡”属于后生，二者可以按照同样的成矿要素、同样的预测要素来对待。

表2-1 都龙矿区闪锌矿Rb-Sr同位素测试结果

由宜昌地质矿产研究所李华芹、蔡红测试。