江西省上饶县金竹坪钼多金属矿床成矿年代学研究_张家菁.pdf

2009 年 6 月 June 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 3 228 ～232 收稿日期 2009- 02- 10; 修订日期 2009- 03- 16 基金项目 国家科技支撑计划项目资助 2006BAB01B03 ; 国土资源地质大调查项目资助 1212010813062 ; 国土 资源地质大调查 我国重要矿产和区域成矿规律研究项目资助 1212010633903 ; 中国成矿体系综 合研究项目资助 1212010634002 ; 江西省地质矿产勘查开发局地质科研项目 北武夷构造岩浆演 化与成矿系列研究项目资助 赣地矿字［ 2008］ 50 号 作者简介 张家菁 1968 ， 男， 江西于都县人， 教授级高级工程师， 主要从事地质研究与矿产资源勘探工作。 E- mail i- c687097- zjj163． com。 文章编号 02545357 2009 03022805 江西省上饶县金竹坪钼多金属矿床成矿年代学研究 张家菁1， 2，吴木森1，陈郑辉3，刘善宝3，李立兴2，邱良明1，吴斌1，黄安杰1，祝平俊1 1． 江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西 上饶334000; 2． 中国地质科学院研究生部，北京100037; 3． 中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037 摘要 江西省上饶县金竹坪钼多金属矿区位于北武夷梨子坑 铜钹山 火山岩盆地， 该火山岩盆地是北武夷 地区火山岩分布区， 本区新发现了较大规模的钼多金属矿化。金竹坪矿区位于该火山岩盆地的近中心位置， 钼 钨 多金属矿体又主要赋存于隐伏 半隐伏 花岗岩与其上覆火山岩的接触带， 矿化与接触带产状一致。 文章通过在该接触带的蚀变花岗岩型矿体中采集的 5 件辉钼矿样品进行铼 － 锇同位素定年测试， 获得了辉 钼矿等时线年龄为 135．5 5．7 Ma， 其加权平均方差 MSWD 为 16， 表明成矿作用发生在中生代白垩纪。 由于矿体赋存于岩体顶突部位的蚀变花岗岩中， 预示成矿为花岗岩侵入的同期或稍后， 即钼钨铅锌银成矿与 燕山期花岗岩侵入活动密切相关， 这对于火山岩内寻找与侵入岩有关的矿产提供了新的思路。 关键词 金竹坪钼多金属矿床; 辉钼矿; 铼 － 锇同位素定年; 北武夷; 燕山期 中图分类号 P579． 3; P578． 291文献标识码 A GeochronologicStudyontheJinzhupingMolybdenum- polymetallic Deposit from Shangrao of Jiangxi Province ZHANG Jia- jing1， 2，WU Mu- sen1，CHEN Zheng- hui3，LIU Shan- bao3，LI Li- xing2， QIU Liang- ming1，WU Bin1，HUANG An- jie1，ZHU Ping- jun1 1．The North- East Party， Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Resources， Shangrao334000， China; 2． Graduate School of Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037，China; 3． Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037，China Abstract The Jinzhuping molybdenum- polymetallic deposit from Shangrao，Jiangxi province is located in Lizi volcanic basin， which is one of volcanic rock area in the northern Wuyi and in which larger- scale of molybdenum- polymetallic mineralization was found． The Jinzhuping mine is close situated to the center of the Basin and molybdenum- polymetallic ore bodies mainly occurred within contact zone between underlying granite and overlaid volcanic rock， following the shape of the zone． Re- Os isotope dating for molybdenite from the contact zone yield an isochron age of 135．5 5．7 Ma with MSWD 16， which indicates that the mineralization took place at the Cretaceous． The ore body occurred adjacent to the granite，thus it is inferred that mineralization stage is syngenetic or slightly later than emplacement of the granite， suggesting that mineralization of Mo，W，Pb，Zn and Ag was closely related to emplacement of the Yanshan period granites， and providing a new model for prospecting intrusive- related resource inside the volcanic rocks． Key words the Jinzhuping molybdenum- polymetallic deposit; molybdenite; Re- Os isotopic dating; the North Wuyi; the Yanshanian period 822 ChaoXing 金竹坪钼多金属矿区是近年来北武夷地区获得 较大找矿进展的主要工作矿区之一， 位于上饶县南东 方向， 其地理坐标 东经 1181030″ ～1181415″， 北纬 280345″ ～280830″， 面积约42．55 km2。普查区位于 北武夷山脉北坡， 地势总体表现为南高北低的特点， 海拔标高一般在600 ～1400 m， 最高标高1527．3 m， 最 低标高600 m， 相对高差达927．3 m; 属于低山区， 地形 陡峭， 植被发育， 通视、 通行及自然地理条件较差， 这 也是以往未发现该矿床的原因之一。金竹坪钼多金 属矿的发现源于 2003 年国土资源地质大调查项目 “ 江西怀玉山北武夷铜多金属矿评价” 的启动， 对原 1 ∶ 20 万的水系沉积物异常区加密进行1∶ 50000 水系 沉积物测量， 圈定出铜铅锌银异常多处， 接着登记了 7．95 km2的探矿权; 开展的地质填图工作发现了北东 向断裂破碎带中赋存较好的铅锌银矿化体。矿区真 正获得重大进展是2007 年6 月发现几处冲沟中有隐 伏在火山岩下的花岗岩， 并且在花岗岩的内外接触带 上发育面型的厚大蚀变带， 沿冲沟往上垂高近200 m 矿化分带性明显， 即接触带的蚀变带和硅化壳为钼矿 化 －钼锌矿铅锌矿铅银矿化， 往上还有160 m 的出露 的火山岩无矿化蚀变显示， 从而得出花岗岩的局部顶 突及其与顶突配套的裂隙是赋矿有利部位的认识。 2007 年下半年开始进行了系统的坑探、 钻探验证， 证 实矿区内火山岩覆盖下的花岗岩是成矿岩体， 界面呈 波状起伏， 岩体突起部位矿化体厚大， 并且在顶突裂 隙不发育时形成厚大的富矿包， 成矿温度从高至低的 矿物辉钼矿、 黑钨矿、 闪锌矿、 方铅矿均共生， 北武夷 地区一个新的矿化类型从此初露端倪， 同时也呈现了 该区巨大的找矿潜力。 前人对北武夷地区的多金属矿床做了大量的 研究工作， 但主要集中在已经确定为超大型火 山 斑岩型银铅锌矿的冷水坑地区 位于本区 西侧的天华山火山喷发区 ， 通过对该矿床的地质 特征、 围岩地层含矿性、 微量元素、 稀土元素、 稳定 同位素等的研究分析， 在矿床的成因、 成矿地质条 件、 成矿流体、 成矿物质来源等方面都取得了较好 的成果 ［1 －2 ］。近几年来， 在其东侧的 5 个火山喷发 区， 从天华山往东 其西为天台山火山喷发区 ， 依 次为黄岗山火山喷发区、 七仙山梨子坑 铜钹 山 火山喷发区、 大王山火山喷发区、 仙霞岭火山 喷发区， 均已获得了较大的找矿进展， 有的矿区已 初步证实具中大型多金属矿的潜力。因此， 对其成 岩进行成矿年龄研究， 进而总结成矿规律、 指导勘 查工作已迫在眉睫。本矿区钼多金属矿主要赋存 于隐伏 － 半隐伏的花岗岩顶突部位及其顶突裂隙 带中， 认识其形成时代及成因尤为重要。本文用 Re － Os 定年法对矿石中的辉钼矿进行同位素年代 学研究， 旨在分析控矿因素， 指导找矿工作顺利进 行， 从而为武夷山成矿带成矿规律研究和地质找矿 工作积累典型点上成果。 1矿床地质特征 金竹坪钼多金属矿区地层主要为大面积出露的 火山岩， 为侏罗系上统鹅湖岭组鹅湖段第四亚段 J3e ， 其岩性主要为流纹质含角砾晶屑凝灰岩、 流纹 质晶屑凝灰岩及少量火山角砾岩 见图 1 。矿区位 于铜钹山破火山机构的北西侧， 由火山喷发堆积而成 的酸性 －中酸性火山碎屑岩为主的陆相火山建造 侏 罗系上统鹅湖岭组鹅湖段 ， 总体呈现为北东走向， 倾 向北西的单斜构造; 本区断裂构造发育， 以北东、 北西 向为主， 其中与成矿关系密切的主要是两条北东向断 裂及其之间的次级断裂构造， 其中两条区域性断裂 F1、 F2纵贯本区， 是最主要的控岩控矿断裂， 两条断裂 均走向北东 － 北北东， 区域上延长均大于 10 km， 宽 1 ～10 m， 倾角70 ～75， 主体为硅化破碎带， 带内岩石 破碎、 蚀变现象十分普遍， 具有强硅化、 绿泥石化、 黄 铁矿化。F1为正断层， F2为逆断层。区内岩浆活动频 繁， 有碎斑花岗斑岩， 细粒斑状黑云二长花岗岩， 细粒 斑状二长 钾长 花岗岩， 前两者主要在矿区外围较大 面积出露， 沿岩体接触附近局部有较强的硅化、 角岩 化， 并伴有黄铁矿化、 方铅矿化、 闪锌矿化; 后者则主 要分布于矿区内， 在矿区内呈主要小岩株形式出露， 与矿体关系密切， 是主要的成矿岩体与赋矿岩石。 通过野外 1 ∶ 1 万地质填图、 剖面测量工作及 地表槽探揭露和钻孔验证， 在区内已发现了 8 处 铅、 锌、 钼矿化带和矿化岩体， 对区内的矿体特征、 控矿因素及矿体成因有了初步的认识， 矿化带 矿 化岩体 编号为 Pb － Ⅰ～ Pb － Ⅷ。据众多钻孔揭 露的火山岩与花岗岩的界面分析， 厚大矿体目前仅 赋存于花岗岩的顶突部位， 在其顶突部位蚀变厚达 上百米， 矿体均赋存于蚀变岩中 蚀变岩的主体岩 石为花岗岩 。蚀变类型主要为绿泥石化、 绿帘石 化、 硅化、 黄铁矿化， 次为碳酸盐化 局部见有方解 石脉 ， 蚀变具有明显的垂直分带性， 表现为上部 的强硅化、 绿泥石化， 下部则以绿泥石化为主， 蚀变 强度自上而下亦由强变弱。 922 第 3 期张家菁等 江西省上饶县金竹坪钼多金属矿床成矿年代学研究第 28 卷 ChaoXing 图 1金竹坪钼多金属矿区地质简图 Fig． 1Simple geological map of the Jinzhuping molybdenum- polymetallic deposit PD1内矿化带厚几米至十余米， 自 16． 00 ～ 28．00 m、 52．00 ～61．50 m 都见有较强的铅、 锌、 钼矿 化以及钨、 锡矿化。主要矿物有方铅矿、 闪锌矿、 辉 钼矿等， 呈粉晶浸染状与黄铁矿相伴生， 粒径0．2 ～ 0．5 mm， 少量5 ～10 mm， 局部呈团块状、 脉状产出， 矿化强弱与岩石的蚀变程度相关。矿 化 体赋存 于黑云斜长花岗岩及其围岩流纹质晶屑凝灰岩中， 矿 化 体形态简单， 形态受黑云斜长花岗岩的形态 控制， 总体走向 NE， 倾向 SE， 呈似层状、 透镜状。 可见， 矿体主要是受岩体及其顶裂系统控制， 如 在36 线剖面， 在沟底发现岩体型钼 钨 锌矿化体， 岩体与围岩接触部位有明显的较厚大的硅化壳及云 英岩壳， 其内赋存有钼铅锌矿化， 再往上即为铅锌矿 化， 至往 上 则 见 铅 银 矿 化 铅 ＞ 10， 银 ＞ 600 μg/g ， 而山顶均为火山岩的良好的大面积出露无 矿化及断裂的显示， 即矿化裂隙是岩体顶裂系统， 该 处有裂隙往上在 200 m 左右， 矿化的垂向分带也在 200 m 内完成。在无岩体顶裂处， 众多的辉钼矿、 黑 钨矿、 黄铜矿、 闪锌矿、 方铅矿等均共生。 明显受断裂控制的矿化带也可以看到编号为 Pb 032 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing －Ⅰ～Pb －Ⅷ的矿体。其中 Pb －Ⅰ 号矿化蚀变带断续 走向延长已大于 500 m， 矿化强度 Pb 0．042 ～ 8．26、 Zn 0．043 ～ 4．23、 Cu 0．008 ～ 0． 49。 铅锌钼矿呈浸染状或沿石英脉壁及裂隙充填呈块状、 团块状及细脉状分布， 粉晶、 细晶黄铁矿呈浸染状或 团块状产出。赋矿围岩为流纹质晶屑凝灰岩。其产 状、 矿化和蚀变程度在走向上变化较大。控制工程目 前为地质点 D015、 D057， 槽探 TC001、 TC301、 TC701， 钻 探 ZK1001、 ZK601、 ZK201、 ZK101 见图1 。 2实验方法 2． 1样品采集及样品特征 本次样品采集在矿区中部施工的 PD1 工程进 行， 系统地采集 16． 00 ～28． 00 m、 52． 00 ～61． 50 m 揭露到的较强的铅、 锌、 钼矿化体以及钨、 锡矿化 体。观察显示矿体厚度超过 3 m， 由于矿体产状较 缓并沿接触带分布， 接触带是波状起伏的， 因而矿 体也是波状起伏， 所以矿体并未揭穿。 本次采集的样品为块状辉钼矿、 黑钨矿、 方铅 矿、 闪锌矿矿石， 脉石矿物主要为长石和石英， 长石 含量约 25， 石英约 35， 粒径 1 ～ 3 mm， 但长石 基本被绢云母、 绿泥石交代; 另外可见明显的云英 岩化现象， 局部可见云英岩团块。主要金属矿物不 均匀分布， 其中辉钼矿片状， 一般 0． 1 ～1 mm， 含量 1 ～5不等， 局部见大于 3 mm 者， 总体呈浸染 状分布， 见细脉状及团块状分布于界面上; 黑钨矿 分布不均匀， 主要在富矿包处出现， 亦见断续向岩 体内部延伸的黑钨矿石英脉 脉幅几厘米至十几 厘米， 黑钨矿含量可达 10 ; 方铅矿、 闪锌矿分布 较均匀， 粒径一般 1 ～ 3 mm， 含量 3 ～ 8; 局部 见黄铁矿集合体。矿体赋存于成矿花岗岩的顶突 有利部位及其内外接触带， 所以选取辉钼矿作为测 年对象， 即可直接确定辉钼矿的成矿年代， 又可基 本确定含矿花岗岩的成岩年代。 2． 2铼 －锇同位素测定 Re －Os 同位素分析测试是在国家地质实验测试 中心 Re －Os 同位素实验室进行， Re －Os 化学分离步 骤和质谱测定等分析方法见文献［ 3 －8］ 。 3结果与讨论 3． 1辉钼矿的成矿年龄 经过测试得到每个样品中187Re 和187Os 的含 量， 并根据公式计算得到模式年龄。根据187Re 和187Os 的含量绘制等时线年龄 见图 2 和平均模 式年龄 见图3 。表1 中 Re － Os 同位素分析测试 的结果表明， 辉钼矿的模式年龄为 127． 4 2． 8 Ma ～ 136． 6 2． 1 Ma， 平均模式年龄为 132． 0 2． 3 Ma， 等时线年龄为 135． 5 5． 7 Ma， 其加权 平均方差 MSWD 为 16。其中样号为 JZP 01 － 1 的辉钼矿作为平行样测试了两次， 目的是检测测试 的结果。平行样的测试结果非常接近， 说明测试结 果数据可靠而有效。 3． 2金竹坪矿区辉钼矿的成矿时代 Re －Os 同位素测定结果表明， 位于北武夷地区 上饶县金竹坪矿区辉钼矿的 Re － Os 等时线年龄为 135．5 5．7 Ma， 表明其成矿时代为早白垩世晚 期。同处于武夷山成矿带的以钼为主成矿元素的赣 南寻乌县铜坑嶂钼矿 134 Ma ［ 9 ］， 以锡为主成矿元 素的会昌县岩背锡矿 128 Ma ［ 10 ］， 它们虽处中南武 夷， 其成矿时代均类似。在武夷山成矿带以钼为主 的矿床近年来取得勘查进展的矿区已有多处， 充分 说明了武夷山成矿带钼矿的找矿潜力较大， 武夷山 成矿带可能成为我国又一个钼的资源基地， 这对于 推动整个华南地区的地质找矿具有示范意义 ［ 11 －13 ］。 表 1辉钼矿 Re － Os 同位素年龄测定 Table 1Re- Os isotopic determination of molybdenites in the Jinzhuping deposit 样品 编号 样品质量 m/g wB/ ngg －1 Re 测定值不确定度 普 Os 测定值不确定度 187Re 测定值不确定度 187Os 测定值不确定度 模式年龄/Ma 测定值不确定度 JZP 01 －10．05360825．816．60．00850．0093519．110．41．1650．012134．63．2 JZP 01 －10．20071869．38．30．00250．0008546．45．21．2020．010131．92．0 JZP 01 －20．20075189．72．70．00000．0008119．21．70．2530．004127．42．8 JZP 01 －30．05116168．41．50．00630．0036105．81．00．2360．003133．62．3 JZP 01 －40．20104279．52．20．00000．0015175．71．40．3750．003127．91．7 JZP 01 －50．20084778．88．00．00120．0005489．55．01．1150．009136．62．1 132 第 3 期张家菁等 江西省上饶县金竹坪钼多金属矿床成矿年代学研究第 28 卷 ChaoXing 图 2金竹坪钼多金属矿辉钼矿 Re － Os 等时线年龄 Fig． 2Re- Os isochron of molybdenite from the Jinzhuping molybdenum- polymetallic deposit 图 3金竹坪钼多金属矿辉钼矿 Re － Os 平均模式年龄 Fig． 3Average Re- Os model ages of molybdenite from the Jinzhuping molybdenum- polymetallic deposit 在赣北萍乡广丰深大断裂带的两侧 扬子 板块与华夏板块的结合带江西部分 ， 该成矿期形 成了众多的大中型钨钼矿床， 如修水香炉山白钨矿 床形成的时间域在120 ～130 Ma［14 ］， 除香炉山之外 还有阳储岭 134 Ma 和大湖塘 143． 9 Ma 等， 它 们均伴生钼， 而香炉山钨矿 WO3储量达 21． 66 万 吨 ［15 ］， 是江西省储量最大的钨矿床， 说明赣北也是 我国重要的钨成矿带， 在金竹坪矿区发现的钨矿化 线索值得重视。 4结语 金竹坪钼多金属矿区辉钼矿的成矿作用发生 在中生代白垩纪。由于矿体赋存于岩体顶突部位 的蚀变花岗岩中， 预示成矿为花岗岩侵入的同期或 稍后， 即钼钨铅锌银成矿与燕山期花岗岩侵入活动 密切有关， 这对于火山岩内寻找与侵入岩有关的矿 产提供了新的思路。 5参考文献 ［ 1］陈毓川， 王登红， 朱裕生， 徐志刚， 任纪舜， 翟裕生， 常印佛， 汤中立， 裴荣富， 滕吉文， 邓晋福， 胡云中， 任天祥， 沈保丰， 王世称， 肖克炎， 彭润民， 钱壮志， 梅 燕雄， 杜建国， 施俊法， 张晓华， 朱明玉， 徐珏， 薛春 纪． 中国成矿体系与区域成矿评价［M］ ． 北京 地质 出版社， 2007 1005． ［ 2］王登红， 陈毓川， 陈郑辉， 刘善宝， 许建祥， 张家菁， 曾载淋， 陈富文， 李华芹， 郭春丽． 南岭地区矿产资源 形势分析和找矿方向研究［J］ ． 地质学报， 2007， 81 7 882 －890． ［ 3］Smoliar M I，Walker R J，Morgan J W． Re- Os ages of group ⅡA， ⅢA， ⅣA and ⅥB iron meteorites［J］ ． Science， 1996， 271 1099 －1102． ［ 4］杜安道， 何红蓼， 殷宁万， 邹晓秋， 孙亚莉， 孙德忠， 陈少珍， 屈文俊． 辉钼矿的铼 － 锇同位素地质年龄测 定方法研究［ J］ ． 地质学报， 1994， 68 4 339 －347． ［ 5］Du A，Wu S，Sun D，Wang S，Qu W，Markey R， Stain H，Morgan J，Malinovskiy D． Preparation and certificationofRe- Osdatingreferencematerials Molybdenite HLP and JDC ［J］ ． Geostandard and Geoanalytical Research， 2004， 28 1 41 －52． ［ 6］杜安道， 赵敦敏， 王淑贤， 孙德忠， 刘敦一． Carius 管 溶样和负离子热表面电离质谱准确测定辉钼矿铼 － 锇同位素地质年龄［J］ ． 岩矿测试， 2001， 20 4 247 －252． ［ 7］屈文俊， 杜安道． 高温密闭溶样电感耦合等离子体质 谱准确测定辉钼矿铼 － 锇地质年龄［ J］ ． 岩矿测试， 2003， 22 4 254 －257． ［ 8］Shirey S B，Walker R J． Carius tube digestion for low- blankrhenium- osmiumanalysis［ J］ ．Analytical Chemistry， 1995， 67 2136 －2141． ［ 9］许建祥， 曾载淋， 李雪琴， 刘俊生， 陈郑辉， 刘善宝， 郭春丽， 王成辉． 江西寻乌铜坑嶂钼矿床地质特征及 其成矿时代［ J］ ． 地质学报， 2007， 81 7 924 －928． ［ 10］ 梅玉萍， 李华芹， 王登红， 路远发， 杨红梅， 许建祥， 张家菁． 江西岩背斑岩锡矿的成岩成矿时代及其地 质意义［ J］ ． 地球学报， 2007， 28 5 456 －461． ［ 11］ 王登红， 许建祥， 张家菁， 李水如， 许以明， 曾载淋， 陈郑辉． 华南深部找矿有关问题探讨［J］ ． 地质 学报， 2008， 82 7 865 －872． ［ 12］余心起， 吴淦国， 舒良树， 颜铁增， 张达， 狄永军． 白垩纪时期赣杭构造带的伸展作用［J］ ． 地学前缘， 2006， 13 3 31 －43． ［ 13］ 周雪贵， 彭发芽， 吴俊华． 北武夷下汪家铜多金属矿 床地质特征及成因分析［ J］ ． 资源调查与环境， 2005， 26 1 27 －32． ［ 14］ 张家菁， 梅玉萍， 王登红， 李华芹． 赣北香炉山白钨 矿床的同位素年代学研究及其地质意义［J］ ． 地质 学报， 2008， 82 7 927 －931． ［ 15］ 中国矿床发现史编委会． 中国矿床发现史江西卷 ［ M］ ． 北京 地质出版社， 1996 100 －102． 232 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing