第20卷第3期西安工程学院学报V ol.20　N o.3 1998年9月　JOU R NA L O F XI′AN EN GI NEER IN G U N IV ERSIT Y　Sep.1998陕西略阳铜厂铜矿成矿时代及地质意义* 丁振举 姚书振　周宗桂　伍刚 (中国科学院地球化学研究所,贵阳550002) (中国地质大学地质系,武汉430074)提　要　根据铜厂铜矿床辉钼矿Re O s同位素模式年龄和黄铜矿Rb Sr同位素等时线年龄分别为889M a和359M a,并依据其地质特征和与铜厂岩体之间时空关系,认为早期铜矿化发生在889M a左右,与铜厂岩体岩浆期后热液有关;晚期铜矿化则发生在359M a左右,是伴随区域动力变质作用发生的;其矿质来源研究表明既有来自围岩的,又有来自岩体本身的;包裹体测温资料表明成矿温度集中在两个区间:高温大于300℃,低温150～200℃。

该矿床为多期、复源、多种成矿作用叠加复合的产物。

关键词　成矿年代;岩浆期后热液;动力变质;铜矿;陕西中图法分类号　P618第一作者简介　丁振举,1966年生,博士,现主要从事成矿流体及区域成矿的科研和教学工作。

铜厂铜矿床位于陕西略阳扬家坝乡,为一隐伏矿床,是迄今为止在元古界碧口岩群侵入岩中发现的最大的中型规模铜矿床。

矿区地层为一套火山沉积建造,下部以基性火山岩岩为主,上部以酸性火山岩为主体,最上部则过渡到九道拐组正常沉积岩。

火山岩变质程度不深,为绢云母绿泥绿片岩相。

铜厂地区岩浆活动频繁,除元古代火山喷发、次火山岩侵入外,还发育侵入岩浆活动,如铜厂石英闪长岩、钠长岩侵入岩体;峡口驿黑木林超基性岩体等。

与铜矿化密切相关的铜厂石英闪长岩、钠长岩组成一个复合岩体。

由于对铜厂岩体的侵位时代有不同的理解并且相差很大〔1～3〕,不同学者基于不同的理解,对岩体侵位时间、铜矿成矿时代以及二者之间的关系有不同认识。

正确认识矿化与岩体侵位之间的时空关系,不仅有助于提高铜厂铜矿成矿机制的认识,而且对在勉略宁地区寻找相同类型的矿床具有重要指导意义。

1　铜厂铜矿体产出特征铜厂铜矿体就位于铜厂石英闪长岩体内部的外　收稿日期　19980106　*地矿部九五科技攻关项目(9502002)资助缘接触带附近,并受断裂严格控制(图1),呈脉状、图1　铜厂岩体后沟剖面(北段)(据西冶711队资料修改)1.白云岩;2.炭质板岩;3.蛇纹岩;4.石英闪长岩; 5.断层; 6.推测地质界线;7.铜矿体平行脉状,沿走向舒缓波状变化。

总体以东西向为主,间有北东向产出,倾向南,倾角自浅部较陡60°～70°,向深部变缓到45°左右。

矿石组构有块状、角砾状、脉状、细脉状、网脉状等构造;有交代结构、压碎结构、固熔体分离结构、自形粒状结构等。

铜厂铜矿床矿石矿物成分比较复杂,除黄铜矿、黄铁矿外,主要金属矿物有辉铜矿、辉钼矿、闪锌矿、磁黄铁矿、毒砂等;脉石矿物主要有石英、方解石、绿泥石、阳起石等。

根据产状特点,石英可被分成3期:早期石英呈压碎状,被硫化物脉胶结;晚期石英呈脉状,与硫化物、方解石脉一起构成后期糜棱岩构造带;后期无矿石英大脉。

围岩蚀变主要有硅化、碳酸岩化、绢云母化、黄铁矿化。

2　铜厂铜矿成矿年代为了确定矿床的成矿时限,分别采集产于构造带中的脉状铜矿石和远离构造带位于岩体内部并伴有浸染状铜矿化辉钼矿样品,分别作黄铜矿Rb-Sr 等时线年龄和辉钼矿模式年龄测定。

2.1　样品的处理和分析2.1.1　Rb Sr法实验流程(1)将单矿物粒度在60～80目的硫化物样品用丙酮酸清洗2～3次,除去表面污染。

再用四氯化碳清洗2～3次,并完全凉干。

(2)称取1.5g左右的样品,加入适量稀释剂,加入王水,盖上盖子让样品在室温下缓慢溶解,避免由加热引起硫的析出而在样品表面形成保护层(盖子不宜拧得太紧)。

(3)待样品全部溶解后,将坩埚置于180℃左右的电热板上蒸干。

(4)有高纯去离子水溶解蒸干的样品,静置24 h使杂质沉淀。

(5)在树脂柱上进行Rb、Sr分离,用浓度10 mol/L和2.5mo l/L的HCl淋洗并收集Rb、Sr,将其溶液蒸干供质谱分析。

实验过程中用Rb、Sr本底和GBWO4411标准样监控制样过程和准确度。

实验室本底Rb为6.5×10-9,Sr为2.9×10-10。

GBWO4标准样Rb浓度为(249.47±1.04)L g/g,Sr浓度为(158.92±0.70) L g/g,87Sr/86Sr=0.75999±0.00002。

对标准样的测定均符合中华人民共和国地矿行业标准DZ0130.1394《地质矿产实验室测试质量规范》要求。

质谱分析在Finnig an M AT261型表面热电离同位素比率质谱计上完成。

2.1.2　Re Os制样流程(1)挑纯辉钼矿单矿物样品清洗去污染。

(2)在样品加入185Re和190Os稀释剂后,采用碱溶法分解样品,防止分解过程中Os挥发损失,使样品与稀释剂中的Re、Os充分交换平衡并达到价态统一。

(3)用热水提取熔块后再用丙酮萃取Re,加入三氯甲烷和水反萃取Re于水相。

(4)通过蒸馏法分离Os,用冰浴水吸收蒸出的OsO4,并保持Os的最高价态,以使Os的ICP M S 测量信号增强50倍,实现纳克级Os的精确测定。

质谱测量中用普通锇作为标准,采用Nier丰度值进行仪器质量歧视效应校正。

Re和187Os空白值为0.07ng和0.01ng,分析精度为3%。

Re Os年龄误差为3%～4%。

辉钼矿中的Re、Os含量采用稀释等离子体质谱法测量。

2.2　Re Os同位素组成及年代学意义2.2.1　辉钼矿Re Os组成对铜厂早期矿化相伴产生的辉钼矿的Re Os 同位素分析,其组成见表1。

表1　铜厂铜矿床辉钼矿Re Os同位素组成样号W/g(Re±2)R(L g/g)(187Re±2)R(L g/g)(187Os±2)R(L g/g)(模式年龄±2)R(M a)N H50.0201794.6±1.158.2±1.1869.6±57.5889±60　187Re衰变常数K Re=1.64×10-11a-1,分析单位:中国地质科　学院岩矿测试研究所2.2.2　Re Os同位素年代学Re Os同位素体系研究始于80年代初,成熟于90年代,是迄今为止唯一能够直接测定金属矿床成矿年龄的方法。

辉钼矿相对锇而言尤其富含铼,几乎不含“普遍锇”,其所含的锇均为放射性元素187Re 衰变而成,因而为通过直接测定辉钼矿的Re和Os 含量定年提供了便利。

其基本原理为:187　Os=187Osi+187Re(e K t-1)其中:187　Os为辉钼矿中放射成因的187Os含量, 187　Osi为187Os的初始含量,187Re为Re的同位素187　Re的含量,K为Re的衰变常数,t为辉钼矿相对于放射成因的187Os封闭后直至现在的时间,即辉钼矿的形成年龄。

由于辉钼矿所含187Os全为放射成因的,故187Os初始值近于0,上式则简化为:t=1K ln(1+187　Os187　Re)由该式求得辉钼矿模式年龄为889M a。

根据辉钼矿给出的模式年龄以及以往铜厂岩体253期丁振举等:陕西略阳铜厂铜矿成矿时代及地质意义所作的测年资料:单颗粒锆石U Pb 年龄633～705M a ,蚀变角闪石Ar Ar 年龄1335M a 〔1〕,K Ar年龄494.8M a 〔2〕,蚀变的闪长岩RbSr 等时线年龄233Ma 〔3〕等可见,铜厂岩体经历了复杂的岩浆热演化过程。

由于上述年代资料为不同时期、不同单位、由不同方法测定的,其精度、可靠性目前很难做出评价。

但是根据一般的规律而言,锆石UPb封闭温度较高(700～800℃),抗后期热事件干扰能力较强,主要反映早期热事件信息;而Ar Ar 和K Ar 体系中矿物保存Ar 能力较弱,封闭温度较低,主要代表最晚期热事件改造年龄;Rb Sr 同位素体系抗后期热事件干扰能力一般较锆石弱较氩强,主要反映后期叠加热事件信息。

已有的资料也表明,一个较大的岩基在10M a 左右的时间内将冷却到环境温度,矿化发生的时间一般不会超过岩体侵位10M a 之后。

据此认为辉钼矿提供的年代数据可以作为岩体侵位时间的下限和矿化时间的上限。

所以,铜厂石英闪长岩应为元古代侵位的岩体。

2.3　Rb Sr 同位素组成及年代学意义2.3.1　Rb Sr 同位素组成对脉状硫化物黄铜矿所做的Rb 、Sr 同位素分析结果见表2。

表2　铜厂硫化物Rb 、Sr 同位素组成样品矿物Rb /10-6Sr /10-687　Rb /86Sr87　Sr /86SrHN-2HN -3HN -6T c911黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿0.070950.029840.111730.231960.529851.35590.483570.306590.386310.063490.66662.18730.714930.713130.715130.71946　分析单位:中国地质大学同位素室2.3.2　RbSr 同位素年代学由铜厂脉状铜矿石的4件样品做的最小二乘法拟合,得等时线年龄t =(351.9±52)M a,87　Sr/86　Sr i =0.71264±0.00039,r =0.97874(图2)。

结合脉状铜矿石产出特征及与铜厂岩体的后期侵入的新鲜钠长岩Rb 、Sr 等时线年龄(348.73±8.47)Ma 〔3〕在误差范围内与脉状铜矿石等时线年龄基本一致的事实,推测脉状铜矿化时间应在海西期。

说明350M a 左右伴随北侧勉略新生洋盆海西期向南俯冲〔4〕在碧口地体范围内的动力变质和铜厂钠长岩体的侵入共同作用下,早期矿质进一步富集,定位于海西期并形成工业矿床。

图2　铜厂铜矿床硫化物Rb Sr 等时线3　结论根据矿石稀土元素、矿石铅同位素示踪结果〔5〕,矿质既有源于铜厂石英闪长岩体本身的,又有来自火山岩围岩的。

对不同期次的流体包裹体测温结果显示:早期碎裂石英流体包裹体均一温度为330～530℃,晚期石英方解石脉的流体包裹体均一温度小于100～250℃,说明含矿流体早期温度较高,可能主要与岩浆期后热液有关;而后期温度较低,主要与动力变质热液有关,并有更多的天水加入。

总之,铜厂铜矿床是多期、复源、不同流体参与形成的继承、叠加复合型矿床。

早期在889M a 左右伴随着铜厂石英闪长岩体侵位、冷却,析出的岩浆热液形成侵染状矿化;后期随着海西期碧口地体广泛的区域动力变质作用和铜厂钠长岩体的侵入,在岩体热作用下下渗的天水及动力变质过程中形成的变质流体的共同作用下,沿构造带充填形成脉状铜矿石,并最终定位于铜厂石英闪长岩体北缘内带外侧脆韧性剪切带中。