火山岩-侵入岩年代学特征
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发布时间：2022-05-07 03:07
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时间：2023-10-13 01:39
冷水坑斑岩型银铅锌矿床是中国唯一具典型性斑岩型矿床特征的银铅锌矿床。有关该矿床成矿斑岩（花岗斑岩）的形成时代至今仍没有精确的年龄数据，前人对该矿床已有的测年数据由Rb-Sr 法或K-Ar 法获得，总体分布于113～138Ma。由于同位素年龄与相应体系封闭温度的关系密切，不同同位素年代方法所对应的体系封闭温度不同，所获得的同位素年龄往往也存在差别。此外，冷水坑斑岩银铅锌矿床及其共生的花岗斑岩都广泛存在着不同程度的热液蚀变，这些蚀变可能导致成矿斑岩的Rb-Sr或K-Ar同位素体系的改变。因此，体系封闭温度和热液蚀变都可能影响冷水坑花岗斑岩的Rb-Sr或K-Ar年龄。近年来研究表明，锆石U-Pb系统的封闭温度超过850℃，而全岩-矿物Rb-Sr系统的封闭温度一般为600℃，K-Ar系统的封闭温度较低，为200℃左右。锆石U-Pb 体系的封闭温度较高，且性质稳定，锆石U-Pb 定年法是目前世界上最先进的测年技术之一，其所测岩浆锆石U-Pb年龄通常代表了岩体的结晶年代，而Rb-Sr或K-Ar法的同位素年龄通常只能代表侵入体的冷却年龄或蚀变年龄。因此，此次拟对冷水坑花岗斑岩进行锆石SHRIMP U-Pb定年年代学研究，以获得精确的含矿岩体的成岩年龄从而得出矿化持续时间，并对成矿背景及大地构造环境进行分析，同时为板块区域构造分析及区域成矿时代及成矿作用提供依据和参考。
本次研究苏慧敏等进行了详尽的火山岩-侵入岩U-Pb同位素测年实验，并与前人资料进行比对。
对浪岗-月凤山盆地所出露的K1d和K1e火山岩地层的4 件样品（样品编号分别为SH10-27、LSK107、SH10-15 和 MD06）以及 5 件侵入岩样品（样品编号分别为 LSK08、ZK12208-12、LSK24、LSK07、LSK96）进行了锆石U-Pb年代学测定。锆石的CL图像见图5.21，测试结果见图5.22和表5.10。
J3d1晶屑凝灰岩样品 SH10-27。锆石的 Th/U 值为0.52～1.00，均＞0.4，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。SH10-27样品共测定了28个数据点，除一个较老的年龄点（444Ma）外，其他27个锆石分析点206Pb/238U 的加权平均年龄为144±1Ma（MSWD＝2.5），应代表了晶屑凝灰岩形成的年龄。444Ma的较老年龄应代表了捕获锆石的结晶年龄。
图5.21 浪岗-月凤山盆地岩浆岩锆石阴极发光（CL）图像及测试位置
J3d2安山岩样品LSK107锆石的CL图像和U-Pb年龄谐和图显示，锆石明显分为两类，第一类锆石呈灰白色，长柱状，颗粒较大，长100～70μm，宽50～40μm，具特征的岩浆韵律环带，锆石的Th、U平均值分别为205.57×10 -6和207.76×10 -6，Th/U 值为0.61～2.09，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。第一类位于谐和线附近的13个数据点落成一簇，得到其206Pb/238U的加权平均年龄为142±1Ma（MSWD＝0.67），应代表了安山岩的形成时代。第二类锆石呈灰黑色，长柱状或等轴状，颗粒较小，长80～40μm，宽50～30μm，未见环带特征，锆石的Th含量很低，而U含量很高，平均值分别为27.07×10 -6和542.54×10 -6，Th/U值为0.00～0.23，Th/U值大部分＜0.2，表明为变质成因锆石（Rubatto，2002；Möller et al.，2003）。位于谐和线附近的6个测点的加权平均年龄为424±3Ma（MSWD＝0.29），应代表了捕获的变质锆石的年龄。本样品中还有2个较老的年龄数据，锆石的CL图像显示细微的震荡生长环带，Th/U值分别为0.53和1.71，属岩浆成因锆石，其206Pb/238U的加权平均年龄分别为760Ma和1600Ma，应代表了捕获的岩浆锆石的结晶年龄。
J3e1沉凝灰岩样品SH10-15的锆石无色透明，短柱状，长80～50μm，宽50～40μm，具特征的岩浆韵律环带，锆石Th/U值为1.30～3.78，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。SH10-15样品共测定了44个数据点，除去2个点外，其余44个点在谐和图上明显分为2组，其中19个数据点落成一簇，得到其206Pb/238U的加权平均年龄为140±1Ma（MSWD＝0.56）。另外23个数据点落成一簇，其加权平均年龄为129±1Ma（MSWD＝1.08）。
J3e3流纹质晶屑凝灰岩样品MD06 的锆石无色透明，长柱状，长150～100μm，宽70～50μm，具特征的岩浆锆石环带特征，锆石Th/U值为0.57～1.65，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。MD06 样品共测定了45个数据点。除掉5个点外，其他40个锆石分析点206Pb/238U的加权平均年龄为137±1Ma（MSWD＝0.20）。
图5.22 浪岗-月凤山盆地岩浆岩U-Pn年龄谐和图
花岗斑岩挑选了两个样品LSK08和ZK12208-12中的锆石进行了分析，锆石无色透明，长柱状，长250～100μm，宽100～50μm，具有特征的岩浆韵律环带，锆石的Th/U比值分别为0.34～1.18和0.57～2.56，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。LSK08样品有效的12个锆石分析点206Pb/238U的加权平均年龄为158±1Ma（MSWD＝1.4），ZK12208-12 样品有效的14个锆石分析点206Pb/238U的加权平均年龄为157±1Ma（MSWD＝0.6），属晚侏罗世。
石英正长斑岩（LSK24）、碱长花岗斑岩（LSK07）和流纹斑岩（LSK96）3件次火山岩样品的锆石无色透明，长柱状、等轴状，长300～100μm，宽100～80μm，基本上无裂隙发育。具有特征的岩浆韵律环带，锆石的Th/U比值为0.39～1.53，属岩浆成因锆石（Belousova et al.，2002；Hoskin et al.，2000）。3件样品校正后的有效数据点分别为11个、19个和15个。3件次火山岩样品的206Pb/238U加权平均年龄分别为144 a±1Ma（MSWD＝1.9）、140±1Ma（MSWD＝1.9）和 140±1Ma（MSWD＝4.0），依次代表石英正长斑岩、碱长花岗斑岩和流纹斑岩的侵位年龄，且形成的年龄在误差范围之内较为一致，且属于早白垩世岩浆活动的产物。
表5.10 北武夷地区火山岩-侵入岩的年龄测定值
用LA-ICP MS测得浙江徐家墩鹅湖岭组第三亚段流纹质熔结凝灰岩的年龄为138.0±2.4Ma，与本次获得的天华山盆地鹅湖岭组上段的年龄一致，且在误差范围之内。以上对比研究说明本次打鼓顶组和鹅湖岭组的测年结果与北武夷山火山岩带中其他火山盆地的相应地层测年结果基本一致。由上可知，天华山盆地打鼓顶和鹅湖岭火山旋回的时限分别为144～142Ma和140～137Ma，即火山岩喷发的总体时限在144～137Ma之间，均为早白垩世岩浆活动的产物，且天华山盆地火山活动持续时间短，为7Ma左右。
表5.11 冷水坑矿田侵入岩年龄数据
前人对冷水坑斑岩型矿床含矿花岗斑岩以及其他侵入脉岩所测的年龄数据如表5.11所示。由于分析方法和测试矿物不同，得出的年龄值有一定的变化。花岗斑岩全岩K-Ar 法测出的年龄最小，为113～117Ma；绢云母K-Ar 法年龄值波动较大，为121～138Ma；钾长石K-Ar 法年龄为137Ma；花岗斑岩全岩Rb-Sr 等时线年龄为131Ma。从花岗斑岩的矿物成分可知，成岩形成的钾长石是斑岩的主要矿物之一，形成时间较早，而花岗斑岩内的绢云母多是由斜长石等矿物蚀变而成，形成时间明显要比成岩的钾长石矿物晚。同时，斑岩中钾长石结晶温度较蚀变绢云母形成的温度高，封闭在钾长石矿物内的氩受到外界的扰动要比绢云母中的小。绢云母以及全岩K-Ar 法年龄无疑要比实际年龄偏低。由于矿区内含矿斑岩具有较强的蚀变，由遭受蚀变的钾长石得出的年龄也会比未蚀变的要低。同时，岩石蚀变也会造成全岩Rb-Sr 等时线年龄偏移正常值。因此，由蚀变矿物如绢云母和蚀变岩石得出的年龄不能代表岩石形成的时间，而可能指示蚀变作用发生的时间。从表5.11中可以看出，用K-Ar法对含矿斑岩和绢云母所获得的113～126Ma这一组年龄与矿床内钾长花岗斑岩脉和流纹斑岩脉侵入活动时间非常接近。而野外地质产状表明，上述两种脉岩均切穿了花岗斑岩，破坏了矿体，其形成时代比花岗斑岩成岩及成矿要晚。显然花岗斑岩的这一组K-Ar年龄不能作为岩体侵位年龄，可能指示了岩体蚀变和（或）矿化时间。这些年龄的不同可能暗示了蚀变矿化的多阶段性，由于引用的大部分年龄数据误差范围已无从考证，以上讨论仅供参考。锆石性质稳定，锆石U-Pb同位素体系具有很高的封闭温度，不容易受到蚀变的影响。冷水坑花岗斑岩的锆石为典型的岩浆锆石，因此，锆石U-Pb 测年法所获得的年龄（158±1Ma）代表了花岗斑岩的成岩年龄。同样，左力艳等（2008）和王长明等曾分别利用SHRIMP U-Pb法测得花岗斑岩体的年龄为162.4±2.2Ma和155Ma，说明本区花岗斑岩的形成年龄约为160Ma。
