江西東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床鈣鐵鋁榴石LA-ICP-MS原位U-Pb定年及其地質意義

王 海, 抄尉尉, 王 穎, 2*, 鐘福軍, 徐 林, 吉鴻杰, 萬 衛, 文 杰, 馮道水, 王 勇

江西東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床鈣鐵鋁榴石LA-ICP-MS原位U-Pb定年及其地質意義

王 海1, 抄尉尉1, 王 穎1, 2*, 鐘福軍1, 徐 林1, 吉鴻杰1, 萬 衛1, 文 杰3, 馮道水3, 王 勇3

(1. 東華理工大學, 核資源與環境國家重點實驗室, 江西 南昌 330013; 2. 中國地質科學院 地質力學研究所, 北京 100081; 3. 江西省地質局第二地質大隊, 江西 九江 332000)

石榴子石是矽卡巖型礦床中最常見的蝕變礦物之一, 石榴子石年代學可以準確限定矽卡巖型礦床的成礦時代。長江中下游地區發育眾多矽卡巖型銅多金屬礦床, 東雷灣銅多金屬礦床為區內典型的礦床之一, 精確的測定其成礦時代對深入了解長江中下游矽卡巖型銅多金屬礦床的成因和動力學背景具有重要意義。本文以東雷灣銅多金屬礦床含礦矽卡巖中石榴子石為研究對象, 運用電子探針(EPMA)和激光剝蝕電感耦合等離子質譜(LA-ICP-MS)等手段分別開展石榴子石微區主量、微量和U-Pb定年工作, 以期準確限定礦床成礦時代, 并約束成礦流體特征。基于詳細的巖相學觀察, 東雷灣銅多金屬礦床中石榴子石具有兩種產狀, 一種為深棕色它形石榴子石Grt1, 另一種為淺棕色自形石榴子石Grt2。電子探針成分分析顯示, 兩種石榴子均屬于鈣鐵榴石?鈣鋁榴石固溶體系列, Grt1和Grt2均富Fe, 而Grt2相對富Al。對Grt1和Grt2石榴子石開展LA-ICP-MS U-Pb定年, 獲得Tera-Wasserburg下交點年齡分別為144.9±1.0 Ma(MSWD=0.56,=29)和142.7±1.8 Ma(MSWD=0.62,=26), 兩者在誤差范圍內一致。基于兩類石榴石與黃鐵礦、黃銅礦等礦石礦物共生礦物組合關系, 推測東雷灣礦床矽卡巖蝕變和銅成礦年齡為144 Ma左右, 與長江中下游地區銅陵和部分鄂東南的典型銅多金屬礦床成巖、成礦時代基本一致, 為晚侏羅世?早白堊世古太平洋板塊俯沖背景下巖漿?熱液作用產物。

九瑞礦集區; 東雷灣銅多金屬礦床; 鈣鐵鋁榴石; LA-ICP-MS U-Pb定年

0 引 言

石榴子石是矽卡巖礦床中主要的蝕變礦物之一(Meinert et al., 2005), 具有較高的U-Pb同位素體系封閉溫度(>850 ℃; Mezger et al., 1989), 因此, 石榴石U-Pb同位素年齡可用于約束接觸交代變質作用的時間。在自然界中, 石榴子石普遍具有較低的U含量并含有一定量的普通Pb, 制約了其U-Pb定年的廣泛開展(Yan et al., 2020)。近年來, 隨著激光剝蝕電感耦合等離子質譜(LA-ICP-MS)的分析技術的不斷發展, 石榴子石微區原位的U-Pb同位素測年開始應用于矽卡巖型鐵礦、銅礦和鉛鋅礦等礦床研究中, 并取得較好的成果(Deng et al., 2017; Li et al., 2018; Wafforn et al., 2018; Yan et al., 2020; 張小波等, 2020; 林彬等, 2020; Hong et al., 2021; Chen et al., 2022; 嚴爽等, 2023)。石榴子石作為矽卡巖礦床代表性礦物, 其結構與化學成分可以反映矽卡巖化熱液流體的演化(Meinert et al., 2005; Baghban et al., 2016), 因此, 其原位微區成分分析在研究矽卡巖礦床成因、物理化學條件、物質來源示蹤等方面受到廣泛重視。

東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床位于江西省瑞昌市西北約22 km處, 礦區大地構造位置位于長江中下游斷塊凹陷轉折部位(圖1), 礦區隸屬九江?瑞昌(九瑞)銅金礦集區, 為長江中下游大冶?九江成礦帶的組成部分。近年來在該礦區外圍和深部發現了新的工業礦體及較好的深邊部找礦前景, 然而目前有關該礦床的研究相對較少。前人對于東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床的研究主要集中在礦床的地質條件及找礦遠景分析(張磊等, 2022)、斑巖體的地球化學和年代學研究(楊堂禮和蔣少涌, 2015)、輝鉬礦Re-Os定年等方面(賈麗瓊等, 2015a); 而關于矽卡巖型礦化特點、形成條件和時間等方面, 由于受測試手段限制, 研究較為薄弱。基于此, 本文以東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床中石榴子石為研究對象, 在詳細研究其礦床地質特征的基礎上, 開展石榴子石電子探針成分分析(EMPA)和激光剝蝕電感耦合等離子體質譜儀(LA-ICP-MS)原位U-Pb同位素定年、微量元素成分測試, 以期能精確厘定矽卡巖礦化時間, 約束石榴子石形成時物理化學條件, 并探討成巖成礦構造背景, 為區域成礦規律及深邊部找礦勘查提供依據。

圖1 長江中下游成礦帶巖漿巖及礦床分布簡圖(據Mao et al., 2011修改)

1 地質背景

長江中下游成礦帶位于揚子板塊北緣的長江斷裂帶內, 是我國重要的Fe-Cu-Au產地之一。該成礦帶以三條深大斷裂為界, 北側為郯廬斷裂和襄樊?廣濟斷裂, 南側為陽新?常州斷裂, 帶內發育有200多個Fe-Cu-Au礦床, 按礦床空間位置可劃分為鄂東南、九瑞、安慶?貴池、銅陵、廬樅、寧蕪和寧鎮7個中型?大型礦集區(圖1)。九瑞礦集區位于長江中下游Fe-Cu-Au成礦帶的轉折端, 區內發育有武山、城門山、寶山、丁家山、通江嶺、東雷灣等一系列大型和中型銅金礦床, 已探明銅資源量約3.13 Mt (Mao et al., 2011; 徐耀明等, 2017; 張小波等, 2020)。

東雷灣矽卡巖型銅多金屬礦床位于九瑞礦集區西北部, 礦區出露地層由老至新分別為: 二疊系長興組(P2)黑色頁巖及灰黑色層狀灰巖; 三疊系大冶組(T1)黃綠色頁巖及灰色灰巖; 嘉陵江組(T2)層狀灰巖、白云質灰巖和鈣質頁巖, 靠近巖體處變質為大理巖或大理巖化灰巖; 第四系殘坡積碎石亞黏土、黏土(圖2)。礦區構造以斷裂為主, 主要呈EW向和NW向; 礦區共分布規模較大的破碎帶7條, 且礦化較為普遍, 主要分布在礦區東南部, 部分發育于西北部, 多為層間破碎帶, 其產狀受地層產狀控制。礦區出露的巖體主要為東雷灣巖體, 巖體形態呈渾圓狀巖株, 巖性以花崗閃長斑巖和石英閃長斑巖為主, 見少許輝綠玢巖和花崗細晶巖脈, 局部有零星鐵鎂質包體。

圖2 東雷灣銅多金屬礦區地質圖(據賈麗瓊等, 2015a修改)

東雷灣銅多金屬礦床分為南、北兩個礦帶, 由18條礦體組成。其中南礦帶圈定銅礦體5個, 鉬礦體8個、銅鎢礦體2個, 鎢礦體2個; 北礦帶銅礦體1個。礦體多賦存于巖體與圍巖接觸帶中, 主要呈透鏡狀產出(圖3), 部分呈似層狀及層狀, 礦體走向延伸50～340 m, 傾向延伸50～100 m, 厚度約為1～4 m。礦石礦物主要為黃銅礦、輝銅礦、硫砷銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、斑銅礦、白鎢礦、磁鐵礦、赤鐵礦及少量閃鋅礦; 脈石礦物主要為石榴子石、石英、綠泥石、方解石等; 礦石構造主要為塊狀、脈狀及浸染狀; 礦石結構主要為自形?半自形粒狀結構、交代結構和固溶體分離結構。礦區圍巖蝕變主要有矽卡巖化、綠泥石化, 綠簾石化和碳酸鹽化等, 其中矽卡巖化、硅化與礦化關系密切相關。根據礦體特征及礦物切穿關系, 將東雷灣銅多金屬礦床分為4個成礦階段: ①矽卡巖階段, 主要形成石榴子石、透輝石等無水硅酸鹽礦物, 其中石榴子石可以分為兩種, 石榴子石Grt1, 顏色多呈棕色?深棕色, 細粒狀, 單偏光下為半自形?它形晶, 無環帶結構(圖4a、b、c); 石榴子石Grt2顏色呈淺棕色?黃綠色, 自形結構, 具有明顯的振蕩環帶(圖4b、d、e); ②退化蝕變階段, 早期矽卡巖型礦物被交代, 形成金云母、綠泥石、透閃石, 同時形成白鎢礦、赤鐵礦、磁鐵礦(圖4f、g); ③石英硫化物階段, 該階段礦物組合以石英、黃銅礦、硫砷銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦為主, 其中, 黃銅礦主要呈它形粒狀結構, 黃鐵礦多呈半自形?它形產出(圖4h); ④碳酸鹽階段, 該階段主要以方解石、綠泥石和黃鐵礦為主, 可見少量方鉛礦、閃鋅礦呈脈狀分布或交代早期形成的矽卡巖礦物(圖4i)。

圖3 東雷灣銅多金屬礦床2c線剖面圖

(a) Grt1它形石榴子石與黃鐵礦共生(手標本照片); (b) Grt1它形石榴子石和Grt2自形石榴子石與黃銅礦共生(手標本照片); (c) Grt1它形石榴子石與方解石、黃鐵礦共生(單偏光下); (d) Grt2自形石榴子石與方解石共生(單偏光下); (e) Grt2自形石榴子石與黃鐵礦共生(反射光下); (f) 方解石、白鎢礦、與含砷銅礦共生(單偏光下); (g) 磁鐵礦和赤鐵礦共生(反射光下); (h) 黃鐵礦與硫砷銅礦、方解石共生(反射光下); (i) 黃鐵礦切穿Grt1它形石榴子石(反射光下)。礦物代號: Py. 黃鐵礦; Grt. 石榴子石; Ccp. 黃銅礦; En. 硫砷銅礦; Sch. 白鎢礦; Cal. 方解石; Hm. 赤鐵礦; Mag. 磁鐵礦。

2 樣品及測試方法

本次研究含礦矽卡巖樣品(ZC3-15(Grt1)和ZC3-8 (Grt2))均采自鉆孔ZK2C-3巖心, 樣品手標本呈淺棕色?深棕色(圖4a、b), 石榴子石呈團塊狀、粒狀幾何體、細脈狀產出, 粒徑約為0.5～3 cm, 自形?半自形結構, 部分石榴子石具有明顯的生長環帶, 常與黃銅礦、白鎢礦、黃鐵礦和方解石等礦物共生。

EPMA和LA-ICP-MS原位分析均在東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室完成。掃描電鏡型號為Nova Nano SEM 450, 分辨率為1.0 nm(15 kV)和1.4 nm(1 kV)。EPMA型號為JEOL JXA-8530, 加速電壓15 kV, 加速電流20 nA, 束斑直徑1 μm, 測試數據利用ZAF校正處理, 元素檢測限為200×10?6, 主量元素誤差1.5%, 微量元素誤差5.0%。石榴子石LA-ICP-MS原位U-Pb定年和微量元素分析使用電感耦合等離子體質譜儀(Agilent7900)和準分子激光剝蝕系統(GeoLasHD193)聯機分析。激光剝蝕束斑為44 μm, 激光能量密度為3.5 J/cm2, 剝蝕頻率為5 Hz, 激光剝蝕時間為45 s。石榴子石U-Pb年齡計算以91500鋯石作為外標, QC04(130±1 Ma; Deng et al., 2017)石榴子石作為監控標樣, QC04的206Pb/238U加權平均年齡為131.6±2 Ma(MSWD=0.6,=8), 在推薦值誤差范圍以內。微量元素含量采用NIST610作為外標對測試樣品進行測試。每分析5個樣品點分析一組標樣(NIST610、91500、QC04)。分析數據處理采用ICPMSDataCal 11.0(Liu et al., 2008, 2010)完成, 石榴子石U-Pb年齡Tera-Wasserburg圖使用IsoplotR在線程序繪制。

3 分析結果

3.1 主量元素

對東雷灣銅多金屬礦床兩樣品ZC3-15(Grt1)和ZC3-8(Grt2)開展EPMA分析, 結果見表1。所有樣品中SiO2(35.27%～36.71%)、CaO(31.66%～33.43%)含量變化范圍不大, FeO(20.15%～28.52%)和Al2O3(1.38%～7.39%)含量變化較大, MgO(0～0.05%)和MnO(0.29%～1.80%)含量較低。計算獲得石榴子石單端元組分含量為: 鈣鐵榴石(And)=62%～98%; 鈣鋁榴石(Gro)=0～32%; 錳鋁榴石(Spe)=0～2%; 鐵鋁榴石(Alm)=0～5%。數據表明, 東雷灣銅多金屬礦床石榴子石以鈣鐵榴石居多, 其次為鈣鋁榴石及少量鐵鋁榴石和錳鋁榴石, 幾乎不含鎂鋁榴石, 屬于鈣鐵榴石?鈣鋁榴石固溶體系列(And62-98Gro0-32) (圖5)。

表1 東雷灣銅多金屬礦床石榴子石電子探針成分分析結果(%)

礦物代號: Gro. 鈣鋁榴石; And. 鈣鐵榴石; Alm. 鐵鋁榴石; Pyr. 鎂鋁榴石; Spe. 錳鋁榴石。

3.2 石榴子石U-Pb年齡及微量元素組成

本次對ZC3-15(Grt1)樣品進行U-Pb同位素分析, 共獲得29個點數據(表2)。結果顯示, Th含量為0.12×10?6～3.64×10?6, 平均值為0.43×10?6, U含量為12.6×10?6～57.7×10?6, 平均值為31.8×10?6;207Pb/235U值為0.2258～0.5843,206Pb/238U值為0.0233～0.0256,207Pb/206Pb值為0.0500～0.0892(表2)。ZC3-15(Grt1)樣品的Tera-Wasserburg下交點年齡為144.9±1.0 Ma (MSWD=0.56,=29)(圖6a)。球粒隕石標準化稀土元素配分曲線顯示, Grt1總體上具有明顯的LREE富集, HREE虧損特征(圖7a), 其∑REE在30.1×10?6～71.9×10?6之間, LREE=29.8×10?6～70.6×10?6, HREE= 0.31×10?6～1.44×10?6, LREE/HREE值在40.3～116之間, δEu值為0.73～2.03, 均值為1.13, 總體表現為較明顯的Eu正異常(表3, 圖7a)。

表2 東雷灣銅多金屬礦床石榴子石U-Pb測年結果

圖6 東雷灣銅多金屬礦床LA-ICP-MS石榴子石U-Pb年齡

圖7 東雷灣銅多金屬礦床石榴子石球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(標準化值據引自Sun and McDonough, 1989)

注: -表示低于檢測限。礦物代號: Gro. 鈣鋁榴石; And. 鈣鐵榴石; Alm. 鐵鋁榴石; Pyr. 鎂鋁榴石; Spe. 錳鋁榴石。

ZC3-8(Grt2)樣品共獲得26個U-Pb同位素分析數據, 其中Th含量為0.21×10?6～2.23×10?6, 平均值為0.80×10?6, U含量為3.90×10?6～11.8×10?6, 平均值為7.68×10?6;207Pb/235U值為0.2458～1.0836,206Pb/238U值為0.0240～0.0284,207Pb/206Pb值為0.0564～0.1585(表2)。ZC3-8(Grt2)樣品T-W下交點年齡為142.7±1.8 Ma(MSWD=0.62,=26)(圖6b)。Grt2樣品的球粒隕石標準化稀土元素配分曲線總體上具有明顯的LREE富集, HREE虧損特征(圖7b), 其∑REE為31.4×10?6～47.6×10?6, LREE=23.9×10?6～45.4×10?6, HREE=1.75×10?6～9.14×10?6, LREE/HREE值在3.01～21.3之間, δEu值為0.37～1.07, 均值為0.74, 總體表現為較明顯的Eu負異常(表3, 圖7b)。

4 討 論

4.1 石榴子石稀土元素組成及指示的物理化學條件

石榴子的振蕩環帶結構及其化學成分可以記錄其生長過程中熱液系統的演化過程(Smith et al., 2004; Gaspar et al., 2008; Jiang et al., 2020)。已有的研究表明, 石榴子石形成與其所處的環境密切相關, 通常氧化?弱氧化環境中形成鈣鐵榴石, 而弱氧化?弱還原環境下則形成鈣鋁榴石, 這是因為鈣鐵榴石(Ca3Fe2[SiO4]3)中的Fe3+形成于高氧逸度條件下(趙斌等, 1983; 王瀟逸等, 2022)。東雷灣銅多金屬礦床中, 石榴子石以鈣鐵榴石為主, 表明其可能形成于較氧化環境中。U是一種對氧化還原敏感的元素, U4+比U6+更容易替代石榴子石中的Ca2+進入到石榴子石中(Smith et al., 2004; Gaspar et al., 2008),氧逸度降低會降低U在流體中的溶解度, 從而增加石榴子石中的U的含量。Grt1中U含量為12.6×10?6～ 57.7×10?6, 平均值為31.8×10?6; Grt2中U含量為3.90×10?6～11.8×10?6, 平均值為7.68×10?6; Grt1的U含量高于Grt2,表明Grt2形成時成礦流體氧逸度高于Grt1。此外, 熱液的pH值對稀土元素分餾影響顯著(Bau, 1991; Tian et al., 2019)。中性條件下, 礦物的稀土元素模式呈HREE富集和LREE虧損, 且Eu呈負異常或無異常; 而中等酸性條件下, 稀土元素配分模式更多受Cl?的控制。由于Cl?可以與Eu2+結合, 形成以EuCl42?為主穩定絡合物, 使得礦物REE模式顯示出LREE富集、HREE虧損, Eu正異常特征(Bau, 1991; Gaspar et al., 2008; Zhang et al., 2017)。Grt1石榴子石整體顯示出Eu的正異常, 表明熱液中Cl?充足, 與熱液中的Eu2+反應形成大量EuCl42?, 成礦熱液呈弱酸性; Grt2石榴子石整體顯示弱負Eu異常, 表明熱液中Cl?相對缺乏, 熱液更接近中性。

4.2 石榴子石U-Pb年代學及意義

石榴子石中的U的賦存狀態對U-Pb定年準確性起著至關重要的作用(Li et al., 2018; Duan et al., 2020)。U在石榴子石中主要有3種存在形式: 呈礦物包裹體、吸附在晶體表面或以類質同象賦存于石榴子石礦物晶格中(Smith et al., 2004; 張小波等, 2020)。前人研究表明, U以礦物包裹體和吸附在晶體表面時, 會干擾U-Pb定年的準確性(Baxter and Scherer, 2013)。本文測試前先通過鏡下對石榴子石進行仔細觀察, 選擇成分均勻且無礦物包裹體的石榴子石進行測試, 有效排除了含U包裹體對東雷灣銅多金屬礦床定年結果的影響。

基于相似的離子半徑和電荷平衡原理, U可以呈兩種類質同象形式賦存于礦物晶格中: ①替換十二面體配位的二價陽離子(Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+); ②替換REE而且當U吸附在晶體表面時, 會導致U與石榴子石LREE和HREE之間表現出正相關系(Smith et al., 2004)。圖8顯示, Grt1和Grt2石榴子石U與∑REE和LREE具有一定相關性(圖8a、b、d、e), 但是與HREE沒有明顯相關性(圖8c、f), 表明東雷灣銅多金屬礦床石榴子的U主要來源于礦物晶格, 因此本次石榴子石U-Pb定年結果未受到U賦存狀態的影響, 能夠準確的代表石榴子石形成時代。本次獲得的Grt1和Grt2石榴子石樣品Tera-Wasserburg圖下交點年齡分別為144.9±1.0 Ma(MSWD=0.56,=29)和142.7±1.8 Ma(MSWD=0.62,=26), 基于兩類石榴石與黃鐵礦、黃銅礦等礦石礦物共生礦物組合關系, 因此筆者認為144 Ma不僅能代表矽卡巖成巖時代, 也代表東雷灣銅多金屬礦床的成礦時代。Li et al. (2010)對礦區內花崗斑巖中鋯石進行SIMS U-Pb定年, 限定了花崗斑巖巖體成巖年齡為146±1.0 Ma; 賈麗瓊等(2015a)通過對與黃銅礦共生的輝鉬礦進行Re-Os定年, 獲得輝鉬礦等時線年齡為143.3±5.2 Ma, 三者在誤差范圍內一致, 表明此次石榴子石U-Pb定年數據可靠, 為晚侏羅世?早白堊世巖漿?熱液作用產物。

圖8 東雷灣銅多金屬礦床石榴子石U與∑REE、LREE及HREE含量相關性圖解

4.3 成礦地球動力學背景

東雷灣銅多金屬礦床形成于144 Ma左右, 其成礦時代與九瑞礦集區其他中生代巖漿活動和成礦時代基本一致, 與鄂東南礦集區(152～138 Ma)和銅陵礦集區(144～136 Ma)晚中生代成巖?成礦時代大致相同(表4), 表明它們均受到中國東部燕山期地球動力學環境制約。

表4 長江中下游礦集區典型銅礦床和相關巖體年齡

三疊紀, 揚子板塊與華北板塊發生碰撞造山和大陸俯沖, 晚侏羅世(165～145 Ma)古太平洋板塊開始俯沖, 中國東部受擠壓抬升為高原, 巖石圈增厚(董樹文等, 1993; 張旗等, 2001); 隨后進入碰撞造山后的應力轉換期(145～136 Ma), 構造應力由擠壓向拉張過渡, 巖石圈發生部分融熔, 巖漿在上升過程中受不同程度地殼物質混染, 形成以中酸性為主的侵入體及矽卡巖?斑巖型銅金礦床(毛景文等, 2005;謝桂青等, 2006; 曾鍵年等, 2010; 徐曉春等, 2012)。周濤發等(2011)通過對長江中下游內中生代巖漿巖的性質、時空分布、成礦變化及控礦構造運動學分析, 認為成礦作用分為走滑擠壓階段(146～135 Ma)、走滑引張階段(135～126 Ma)和拉張伸展階段(126～123 Ma)三個階段(圖9), 其中前兩個階段分別形成矽卡巖?斑巖型銅多金屬礦(毛景文等, 2003; 蔣少涌等, 2010; 王世偉, 2011)和矽卡巖和陸相火山巖型鐵礦床(Li et al., 2008), 第三個階段形成A型花崗巖和鈾金礦床(范裕等, 2008)。東雷灣銅多金屬礦成礦時代約為144 Ma, 與區內其他銅多金屬礦床成礦時代相近, 具有統一地球動力學背景, 為區域性的擠壓?伸展轉換環境下巖漿?熱液作用產物。

圖9 長江中下游Fe-Cu-Au礦集區典型礦床成巖成礦年齡譜系圖(底圖據周濤發等, 2011修改)

5 結 論

(1) 東雷灣銅多金屬礦床深棕色它形石榴子石(Grt1)和自形淺棕色石榴子石(Grt2)均具有明顯的LREE富集, HREE虧損特征, Grt1石榴子石整體顯示出Eu的正異常, 形成于一個酸性氧化的條件; Grt2石榴子石整體顯示Eu的弱負異常, 表明熱液中Cl–相對缺乏, 形成于偏中性氧化的條件。

(2) 東雷灣銅多金屬礦床含礦矽卡巖中石榴子Grt1和Grt2石榴子石U-Pb同位素年齡分別為144.9±1.0 Ma(MSWD=0.56,=29)和142.7±1.8 Ma(MSWD= 0.62,=26), 兩者在誤差范圍內一致, 表明東雷灣銅多金屬礦床成礦時代約為144 Ma, 為晚侏羅世?早白堊世巖漿?熱液作用的產物。

(3) 東雷灣銅多金屬礦與九瑞礦集區、鄂東南(部分地區)和銅陵礦集區的巖漿活動均發生于晚侏羅世?早白堊世, 形成于古太平洋板塊俯沖作用導致板內造山作用后期區域性的擠壓?伸展轉換環境。

致謝: 野外工作期間得到江西地質局第二地質大隊詹國年總工等多位工程師大力支持與幫助; 電子探針分析實驗得到核資源與環境國家重點實驗室趙嬌助理研究員的幫助; 中國科學院廣州地球化學研究所嚴爽副研究員和另兩位匿名審稿人提出的寶貴建議對本文質量的提高大有裨益, 在此一并表示衷心感謝！

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LA-ICP-MS U-Pb Dating of Grandite from Dongleiwan Copper Polymetallic Deposit in Jiangxi Province and its Geological Significance

WANG Hai1, CHAO Weiwei1, WANG Ying1, 2*, ZHONG Fujun1, XU Lin1, JI Hongjie1, WAN Wei1, WEN Jie3, FENG Daoshui3, WANG Yong3

(1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China; 2. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China; 3. The Second Geological Brigade of Jiangxi Provincial Geological Bureau, Jiujiang 332000, Jiangxi, China)

Garnet is one of the most common alteration minerals in skarn deposits, and hence garnet geochronology can accurately constrain the metallogenic epoch of skarn deposits. Many porphyry-skarn type polymetallic deposits are developed in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt, including the Dongleiwan copper polymetallic deposit. Accurate determination of the mineralization age is significant for understanding the genesis and geodynamic setting of porphyry-skarn type polymetallic deposits in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt. For this purpose, garnet from the Dongleiwan copper polymetallic deposits was analyzed. To accurately constrain the mineralization age of the deposit and reveal the characteristics of the ore fluids, we conducted electron probe micro analysis (EPMA) major element analysis, inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) trace element analysis, and U-Pb isotopic dating of garnet in ore-bearing skarn,. Based on detailed petrographic observations, garnet of the Donglewan copper polymetallic deposit can be divided into two types. One type is dark brown anhedral garnet (Grt1), and the other type is light brown euhedral garnet (Grt2). EPMA results show that both types belong to andradite to grossularite solid solution series. Both Grt1 and Grt2 are andradite, and Grt2 is relatively richer in grossularite component. LA-ICP-MS U-Pb dating on Grt1 and Grt2 yields Tera-Wasserburg lower intercept206Pb/238U age of 144.9±1.0 Ma (MSWD=0.56,=29) and 142.7±1.8 Ma (MSWD=0.62,=26), respectively, which are consistent within the error range. Considering the intergrowth relationship between the skarn grandite and ore minerals (pyrite and chalcopyrite), the age of skarn alteration and copper mineralization of the Dongleiwan copper polymetallic deposit is constrained to be 144 Ma. Ages of the Dongleiwan deposit are almost identical with other typical magmatic intrusions and deposits in the Jiujiang- Ruichang metallogenic belt, Tongling, and part of Southeast Hubei in the Middle-Lower Yangtze River Valley metallogenic belt. Therefore, they probably formed by magmatic-hydrothermal activity associated with the subduction of the paleo-Pacific plate.

Jiujiang-Ruichang deposit cluster; Dongleiwan copper polymetallic deposit; grandite; LA-ICP-MS U-Pb dating

10.16539/j.ddgzyckx.2023.05.012

2023-04-04;

2023-06-01

放射性地質與勘探技術國防重點學科實驗室開放基金項目(2022RGET08)、江西省自然科學基金項目(20232BAB213065)和國家青年科學基金項目(42102101)聯合資助。

王海(1990–), 男, 助理研究員, 主要從事礦床學和找礦預測研究。E-mail: wanghai_90s@163.com

王穎(1986–), 女, 工程師, 主要從事礦床學和3S礦產預測信息技術研究。E-mail: yingw1126@163.com

P616; P597

A

1001-1552(2023)05-1141-017