廣西金秀龍圍銅礦Re—Os同位素定年

陳朝新+董海雨+張宏

（1.廣西機電工業學校，廣西 南寧 530023；2.桂林理工大學，廣西 桂林 541004）

摘要：廣西金秀龍圍銅礦位于大瑤山多金屬成礦帶的東部，是石英脈型銅礦床；礦體呈脈狀、部分呈透鏡體狀產于斷裂破碎帶內的下泥盆統（D1）；礦化主要有黃銅礦化、黃鐵礦化及輝銅礦化，礦石礦物主要為黃銅礦及輝銅礦。礦床中黃鐵礦樣品的Re-Os等時線年齡為449±140Ma，結合礦床地質特征，暗示該地區銅礦主要形成于加里東期，也暗示該地區加里東期之后沒有明顯的巖漿熱液活動。

關鍵詞： Re-Os定年；銅礦；龍圍；廣西

1.前言

廣西大瑤山地區是重要的銅、金多金屬產地之一，該地區發生了多期構造-巖漿-成礦作用，成礦地質背景復雜。目前，已發現礦床、礦點或礦化點達200 多處。長期以來，前人對該區做了一定量的找礦勘探和研究工作[1-10]，但對該地區礦床的成因至今尚無統一認識：有、燕山期成礦[1]、加里東期-燕山期成礦[2，3]。

金秀龍圍銅礦位大瑤山多金屬成礦帶的東部，是石英脈型銅礦床，礦區附近分布多個銅礦床（點）；礦區位于金秀縣黃洞鄉附近的龍圍村一帶，礦區中心地理坐標：東經110°12′00″，北緯24°22′00″，面積約15.3km2。

2.龍圍銅礦及附近地區地質特征

該地區主要出露寒武系上統至泥盆系下統地層，兩者呈角度不整合接觸關系；其中寒武系由碎屑巖組成，主要出露于該地區的西南部和西北部；下泥盆統的陸屑和含鐵建造大面積出露于區域的中、北、南部地區（圖1）。

礦區及附近發育有三組斷裂構造，第一組為近南北向斷裂，第二組為近北東向斷裂，第三組為北西向斷裂，常見第二組斷裂切割第一、第三組斷裂。其中，第一組和第二組斷裂構造較為發育（圖1）。

礦區及附近雖然未見巖漿巖，但是研究區東南的泥盆紀、寒武紀地層中可見一較大規模的加里東期花崗巖巖體。

3.礦床地質特征

龍圍銅礦礦體產于泥盆系蓮花山組上段（D1l2）紫紅色砂巖的斷層破碎帶中，礦體主要呈脈狀、團塊狀、浸染狀 、碎裂狀、部分呈透鏡體狀分布在硅化構造角礫巖帶、硅化碎裂巖帶中。礦區內共發現兩條沿斷層破碎帶形成的銅礦脈；礦脈與斷層破碎帶走向大致平行（斷層產狀：傾向103°～112°，傾角67°～75°），礦脈沿斷層走向具有收縮-膨脹的現象，沿傾向呈交匯狀產出（圖1）。含礦巖石主要為硅化構造角礫巖、硅化碎裂巖；礦化主要有黃銅礦化、黃鐵礦化以及少量輝銅礦化。主要礦石礦物為黃銅礦、輝銅礦等，主要脈石礦物為石英、方解石、絹云母等。

4.黃鐵礦Re-Os年齡

本文采用黃鐵礦Re-Os同位素年齡測定技術，以限定該地區銅礦的形成年代。

4.1測試樣品的選擇

Re-Os同位素體系作為親鐵、親銅元素，是SCLM（大陸巖石圈地幔）定年的理想方法，并得到成功應用[11-14]。年齡的測定精度主要取決于Os同位素測定精度。一般說來樣品的Re/Os比值越高，中子照射185Re和187Re后獲得的186Os和188Os相對量就越大，分析精度就越高，而黃鐵礦中的Re/Os比值一般來說明顯高于黃銅礦。

4.2 樣品制備

樣品采自龍圍銅礦兩個礦井下的主要礦體中，選擇脈狀礦體中與黃銅礦共生的黃鐵礦的塊狀礦石7塊，分別經粗碎至0.5cm左右大小，用研缽研磨，然后用篩網選出60-80目區間的顆粒。在顯微鏡下手工挑出黃鐵礦單礦物，每個樣品挑出大于3克的黃鐵礦單礦物，然后再各自用研缽細磨，篩選出200目以上的黃鐵礦粉末各2克。加工過程中保證礦石樣品之間無互相污染。最后送至中國科學院廣州地球化學研究所實驗室進行測試。

4.3 測試方法

本項測試由廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室完成。以下測試流程由該實驗室實驗人員提供。測試步驟：

（1）化學分離流程

樣品用Carius管法進行分解后[15]，先用四氯化碳溶劑萃取技術將樣品中的 Os提取出來[16]；Re再用陽離子交換樹脂進行分離富集，最后用 BPHA螯合樹脂將干擾元素（Zr、Hf、Mo和W）分離。將分離后的Os用微蒸餾法進行純化，具體步驟可參見文獻[17]。純化后的Os 樣品可用于N-TIMS測定。

（2）負離子熱電離質譜（N-TIMS）測定Os同位素

N-，是目前Re-Os同位素測定最常用和最成功的方法[18，19]。

（3）同位素稀釋電感耦合等離子體質譜法（ID-ICPMS）測定Re含量。

本研究采用同位素稀釋電感耦合等離子體質譜法（ID-ICPMS）測定Re含量。

（4）Re-Os同位素全流程空白

全流程空白的分析方法同樣品一樣，采用同位素稀釋法測定，多次測定的結果顯示，Re的全流程空白為（12.53±2）pg， Os為（0.33±0.01）pg， 187Os/188Os = 0.29±0.01。

具體步驟及實驗系數見參考文獻[20]。

4.4 測試結果

7 件黃鐵礦樣品的Re-Os 同位素測試結果列于表1。

由表1可見，樣品中Re、Os含量均較低，且含量變化較大。黃鐵礦中ω（Re）為[（234. 7±29.5）- （7029.7± 52.1）]×10-12，ω（Os）為[（11.8±0.1）-（165.3±1.6）]×10-12。采用衰變常數（λ）1.666×10-11[21]， 利用ISOPLOT軟件（Model3）將分析數據回歸成等時線，樣品中Ⅰ0-3、Ⅰ-2這2個樣品因為Re和Os含量太低、誤差太大或離線遠而去除，其他5個樣品回歸成等時線，其N（187Os）/N（188Os）初始比值為0.228±1.1，獲得等時線年齡為449±140Ma（圖3）。

5.結論

該Re-Os同位素測年數據暗示是該地區加里東期構造熱事件的反映，同時，該數據說明該地區在加里東期以后，不存在對礦體、礦化體中黃鐵礦產生重要擾動的（構造）熱事件--沒有使其同位素時鐘重起，暗示該地區在加里東期之后沒有發生規模較大的熱液作用。這與礦區附近區域地質背景是相吻合的--加里東期巖體較發育，而未見印支、燕山期巖體，也暗示在礦區及附近的銅礦體、礦化體主要是加里東期形成的。

在野外，龍圍銅礦及周邊地區的銅礦體、礦化體明顯受印支期或燕山期構造運動形成的北東向構造破碎帶的影響。礦體、礦化體受構造改造發生強烈破碎以及后期硅化交代現象，并且顯微鏡下明顯見有礦化后的硅化作用，說明礦體、礦化體被構造改造作用的存在。推測該地區礦體、礦化體在加里東期形成后，在印支期或燕山期構造作用下，受到地下水或天水（低溫熱液）的影響可能發生了一定規模的二次運移。

致謝：感謝中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室的老師們的大力支持和幫助！

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