内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床辉钼矿铼-锇同位素定年及其地质特征_陶继雄.pdf

2009 年 6 月 June 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 3 249 ～253 收稿日期 2009- 02- 01; 修订日期 2009- 03- 16 基金项目 中国地质调查局2004 年度矿产资源补偿费项目资助 矿调［ 2004］ 10 －1 ; 内蒙古自治区勘查资金项目资助 2006 －02 －YS01 ; 国土资源地质大调查 全国重要矿产和区域成矿规律研究项目资助 1212010733803 作者简介 陶继雄1965 ， 男， 内蒙古鄂尔多斯市人， 工程师， 长期从事区域矿产地质调查工作。E- mail nmtjx163．com。 文章编号 02545357 2009 03024905 内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床辉钼矿铼 － 锇 同位素定年及其地质特征 陶继雄1，王弢1，陈郑辉2， 3，罗忠泽1，许立权1，郝先义1，崔来旺1 1． 内蒙古自治区地质调查院，内蒙古 呼和浩特010020; 2． 中国地质大学 北京 ，北京100083; 3． 中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037 摘要 中蒙边境内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床是内蒙古二连东乌旗成矿带上近几年国土资 源地质大调查工作过程中新发现的一个规模较大的矿床， 包括赋存于上部细粒石英闪长岩、 中粗粒花岗闪长 岩中细脉浸染状矿体和赋存于隐伏的细粒二长花岗岩中的浸染状矿体， 属典型的斑岩型钼矿床。文章通过 采集 WZK1 钻孔211．2 ～214 m 细脉浸染状矿石的辉钼矿纯样， 获得辉钼矿的等时线年龄为 134． 1 3． 3 Ma， 并对比了矿区细粒二长花岗岩的锆石 SHRIMP 年龄 131．4 1．6 Ma， 两者基本一致， 表明矿床的形成主 要与隐伏的燕山期细粒二长花岗岩有着密切关系。测定的辉钼矿铼 －锇同位素年龄能够精确代表该矿床的 成矿时间， 表明在乌兰德勒区域找矿工作中， 需要密切关注燕山期构造 －岩浆活动的相关成矿作用。 关键词 乌兰德勒钼铜多金属矿床; 辉钼矿; 铼 － 锇同位素定年; 燕山晚期 中图分类号 P579． 3; P578． 291文献标识码 A The Re- Os Isotopic Dating of Molybdenite from the Wulandele Molybdenum- Copper Polymetallic Deposit in Sonid Zuoqi of Inner Mongolia and Its Geological Significance TAO Ji- xiong1，WANG Tao1，CHEN Zheng- hui2， 3，LUO Zhong- ze1， XU Li- quan1，HAO Xian- yi1，CUI Lai- wang1 1． Institute of Geological Survey of Inner Mongolia Autonomous Region，Huhhot010020，China; 2． China University of Geosciences Beijing ，Beijing100083，China; 3．Institute of Mineral Resources， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing100037， China Abstract The Wulandele molybdenum- copper polymetallic deposit in Sonid Zuoqi，Inner Mongolia is a newly discovered large deposit during the geological survey in the Erlian- Dongwuqi metallogenic belt of Inner Mongolia． As a typical porphyry molybdenum deposit，its major ore bodies mainly occur in the fine- grained monzonitic granite with veinlet- disseminated ore，medium- fine grained granodiorite and fine- grained quartz diorite with disseminated ore． Molybdenite from the veinlet- disseminated ore hosted by granodiorite between 211．2 m and 214 m in the drilling hole of WZK1， is dated and its Re- Os isochron age is 134．1 3．3 Ma． Meanwhile the SHRIMP zircon U- Pb age of the fine- grained monzonitic granite is 131．4 1．6 Ma． These precise dating results represent the ore- ing period of this molybdenum deposit， the main dominant geological events and suggest its close relationship with buried Yanshan fine- grained monzonitic granite． It also indicates that the more attention on mineralization related to the tectonic- magmatic activities in the Late Yanshanian period should be paid in future prospecting． Key wordsthe Wulandele molybdenum- copper polymetalic deposit;molybdenite;Re- Os isotopic dating， the Late Yanshanian period 942 ChaoXing 中蒙边境内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金 属矿床是内蒙古二连东乌旗成矿带上近几年国土 资源地质大调查工作过程中新发现的一个规模可达 大型的矿床， 有关该矿床所处位置成矿带的划分、 成矿作用、 主成矿期确定， 多数学者 ［ 1 －4 ］主张该区域 与蒙古国南部欧玉陶勒盖大型铜金矿床、 查干苏布尔 加铜 钼 矿床有着相近的成矿背景， 它们之间具有可 比性; 但由于本区缺乏精确的成岩成矿年龄， 在对比 上显得证据不足。为此， 本文在研究区分别采集辉钼 矿进行 Re －Os 同位素定年， 成矿母岩细粒二长花岗 岩、 赋矿围岩花岗闪长岩中单颗粒锆石进行 SHRIMP U －Pb同位素年龄测定。这些精确的成矿、 成岩年龄 的取得将为内蒙古二连东乌旗成矿带进一步找矿 工作及该区域成矿作用的研究提供新的依据和新的 思路。本文仅对辉钼矿 Re －Os 同位素年龄测定结果 予以报道并进行讨论， 有关 SHRIMP U －Pb 同位素年 龄的详细资料将另文专述。 1研究区地质背景 研究区大地构造位置在西伯利亚板块东南大陆 边缘晚古生代陆缘增生带， 属古亚洲成矿域内蒙古 大兴安岭成矿省二连东乌旗晚古生代 － 中生代成 矿带一部分。区内华力西期、 燕山期酸性花岗岩侵入 体十分发育， 形成北东向岩浆岩带， 出露地层主要为 上石炭 －下二叠统宝力高庙组灰绿色变质长石石英 砂岩、 变质粉砂岩等陆相正常碎屑沉积岩; 中下奥陶 统乌宾敖包组、 巴彦呼舒组浅海相砂质板岩、 变质粉 砂岩夹灰岩等。区域上总体构造线方向为北东向， 控 制着地层和岩体的展布方向; 次之为北西向构造， 而 区内主要控矿构造为北西向断裂构造。一系列钨、 钼 矿点分布于华力西期酸性花岗岩体中或周围地层中。 2矿区矿床地质 矿区大面积出露石炭纪灰红色中粗粒黑云母花 岗岩 见图1 。矿区中部主要出露二叠纪深灰色细 粒石英闪长岩， 与周围中粗粒黑云母花岗岩呈侵入 接触， 平面上呈不规则状， 东西长约 3 km， 南北最宽 处约1．5 km， 为矿区石英脉 － 细脉浸染状矿脉的主 要赋矿围岩。细粒二长花岗岩主要呈岩脉状分布， 根据钻孔揭露表明在深部为连续分布， 为浸染状矿 体的赋矿围岩 见图2 。矿区主体构造与区域构造 方向一致， 从矿区北部发育的一系列糜棱岩化花岗 岩的糜棱面理走向可以看出， 应为北东向。在石英 闪长岩地表可见一系列走向为 295 ～ 310的石英 脉， 规模不等， 大小不一， 其宽度一般在 10 ～50 cm， 断续出露长度可达 1． 5 km。石英脉一般具褐铁矿 化， 局部地段可见孔雀石化， 为同期构造所致， 从其 含矿特征来看， 为容矿构造。而在石英脉及围绕石 英脉发育的黄铁绢英岩化及黑云母化是地表重要的 找矿标志， 也是主要的围岩蚀变。 矿区根据槽探和钻孔可圈定出主要钼、 铜矿化 带 5 条， 矿化带在浅部表现为石英脉及两侧蚀变石 英闪长岩， 在深部根据钻探验证矿化主要为蚀变矿 化的细粒二长花岗岩。 Ⅰ号矿化带 地表控制延长约 1700 m， 矿化石 英脉宽约 4 m， 南侧蚀变宽 3 m， 北侧蚀变宽约 2． 5 m。矿化石英脉呈碎裂状， 见不均一褐铁矿 化; 蚀变强烈， 可见黑云母化、 黄铁绢英岩化、 硅化、 碳酸盐化等。WZK2 号钻孔自 45． 12 m 处见到辉 钼矿化， 圈定矿体 9 个， 最大厚度 4． 56 m， 矿体钼 平均品位 0． 04 ～ 0． 31， 辉钼矿呈细脉状分布 于硅化脉两侧， 赋矿围岩为石英闪长岩， 局部地段 辉钼矿呈浸染状分布于石英闪长岩中。 Ⅱ 号矿化带 地表控制延长约900 m， 矿化石英脉 宽窄不等， 最宽约1．5 m， 窄处5 ～10 cm， 探槽中可见 一系列矿化石英脉 2 ～5 cm 密集穿插于花岗闪长岩 中。WZK1 号钻孔自30．40 m 处以下见辉钼矿、 黄铜 矿呈细脉状和浸染状分布于石英闪长岩、 花岗闪长 岩、 细粒二长花岗岩及石英脉中， 共圈出钼矿体 27 层， 最大厚度 8． 23 m， 累计矿体厚度 56． 05 m。其中 0 ～256 m辉钼矿呈大叶片状、 细鳞片状集合体充填于 细粒石英闪长岩、 中粗粒花岗闪长岩裂隙或硅化脉两 侧， 为细脉浸染状矿体。而主矿体主要赋存于埋深约 256 m 以下的细粒二长花岗岩中， 辉钼矿呈自形 －半 自形鳞片状、 稀疏浸染状分布于细粒二长花岗岩中， 钼品位0．04 ～0． 15， 平均品位 0． 06， 最大厚度 12．83 m， 单孔累计矿体厚度65．4 m。 Ⅲ号矿化带 地表控制延长约 1000 m， 矿化石 英脉宽窄不等， 最宽者约 1． 5 m， 窄者 5 ～10 cm， 矿 化体为矿化石英脉及蚀变花岗岩。WZK3 号钻孔 自 45． 30 ～ 167． 4 m 断续可见辉钼矿化， 167． 4 m 以下含矿岩性为细粒二长花岗岩， 与 WZK1 钻孔 中见矿岩性基本一致。其主要赋矿围岩为细粒二 长花岗岩， 矿化以浸染状为主。 Ⅳ号矿化带 地表控制延长约 1000 m， 矿化石 英脉宽窄不等， 最宽者约 1． 5 m， 窄者 5 ～10 cm。 Ⅴ号矿化带 地表控制断续延长约1350 m， 矿化 石英脉宽窄不等， 最宽者1 ～1．5 m， 窄者5 ～10 cm。 052 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing 图 1乌兰德勒钼铜多金属矿平面地质简图 Fig． 1Simple geological map of the Wulandele molybdenum- copper deposit 1石炭纪黑云母花岗岩; 2二叠纪石英闪长岩; 3细粒二长花岗岩; 4花岗细晶岩脉; 5矿化石英脉 矿体 ; 6矿体编号; 7钻孔位置及其编号 同位素样品取样孔 ; 8勘探线及编号; 9矿区位置。 图 2乌兰德勒矿区 0 号勘探线地质剖面图 Fig． 2Geological section chart of No． 0 exploration line in the Wulandele molybdenum- copper deposit region 1细粒钾长花岗岩; 2中粗粒花岗闪长岩; 3石英闪长岩; 4细脉浸染状钼矿体; 5浸染状钼矿体; 6钻孔位置及编号; 7探槽位置及编号。 152 第 3 期陶继雄等 内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床辉钼矿铼 － 锇同位素定年及其地质特征第 28 卷 ChaoXing 根据矿化类型可以划分为两类矿体 见图 2 一类为细脉浸染状矿体， 主要产出于上部细粒石英 闪长岩、 中粗粒花岗闪长岩裂隙和石英脉中， 辉钼 矿呈大叶片状、 细鳞片状集合体充填于围岩裂隙或 硅化脉两侧; 另一类为浸染状矿体， 为该矿床主矿 体， 主要赋存于隐伏的细粒二长花岗岩中， 该花岗 岩中辉钼矿呈自形 － 半自形鳞片稀疏浸染状分布， 钼含 量 均 大 于 0． 06，最 大 垂 深 假 厚 度 达 134． 3 m， 属典型的斑岩型钼矿床。 主要矿石矿物为辉钼矿、 黄铜矿、 辉铋矿、 闪锌 矿等， 以前二者为主， 均可达工业品位。蚀变类型 由上到下依次可见 钾化 黑云母化 、 硅化、 黄铁 绢英岩化、 云英岩化。 3辉钼矿铼 －锇同位素测定 本次进行辉钼矿 Re － Os 同位素年龄测试的样 品 TW －WLDL －1a ～ TW － WLDL －1e， 共 5 件 采 集于 乌 兰 德 勒 矿 区 WZK1 钻 孔 地 理 坐 标 1125058″， 444837″ 211． 2 ～214 m 的矿体中。辉 钼矿主要沿裂隙产于花岗闪长岩中的石英脉中， 呈 细脉浸染状分布， 与黄铁矿、 黄铜矿等硫化物共生。 辉钼矿单矿物样品经分离、 挑选后纯度达99。 辉钼矿Re －Os 同位素年龄测试由国家地质实验 测试中心 Re －Os 同位素实验室完成。Re － Os 化学 分离步骤和质谱测定等分析方法见文献［ 5 －10］ 。 乌兰德勒钼多金属矿床 Re － Os 同位素测试 结果见表 1 和图3。表1 可知， 矿石中辉钼矿的 Re 含量较低， 为 0． 64 ～ 14． 36 ng/g， 这些辉钼矿样品 给出了相近的 Re － Os 模式年龄， 为 131． 6 2． 0 Ma ～ 139． 0 2． 2 Ma， Re － Os 同位素模式年龄 加权平均值为 134． 1 3． 3 Ma， 等时线年龄为 134． 0 4． 2 Ma。 表 1乌兰德勒钼矿石中辉钼矿 Re － Os 同位素测定① Table 1Re- Os chronologic data of molybdenite from the Wulandele molybdenum deposit 样品编号 样品质量 m/g Re －Os 同位素测定 w Re / μgg －1 测定值不确定度 w 普Os / ngg －1 测定值不确定度 w 187Os / μgg－1 测定值不确定度 w 187Os / ngg－1 测定值不确定度 模式年龄/Ma 测定值不确定度 TW-WLDL- 1a0．0503414．360．110．10360．00789．0250．07120．300．17134．91．8 TW-WLDL- 1b0．050855．710．050．00730．01033．5920．0327．9970．062133．51．9 TW-WLDL- 1c0．054603．440．030．09220．00722．1620．0204．7830．038132．71．9 TW-WLDL- 1d0．050600．640．010．25500．00800．4030．0040．93460．0083139．02．2 TW-WLDL- 1e0．051349．400．090．01470．00765．9090．05912．970．11131．62．0 ① Re、 Os 含量的不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、 稀释剂的标定误差、 质谱测量的分馏校正误差、 待分析样品同位素比值测量误 差。置信度 95。模式年龄的不确定度还包括衰变常数的不确定度 1．02 ， 置信度 95。其中 λ 为187Re 衰变常数， 1． 666 10 －11 a －1; Re － Os 模式年龄 t 计算公式为 t ［ ln 1 187Os/187Re ］/λ。 图 3乌兰德勒钼矿石中辉钼矿 Re － Os 同位素 等时线年龄 Fig． 3Re- Os isochron age of molybdenite from the Wulandele molybdenun deposit 由于表 1 中 TW － WLDL －1d 样品中普 Os 含量相对于187Os 含量较 高， 造成模式年龄离群， 因此绘制等时线年龄时没有采用。 4钼铜多金属矿的成矿时代 矿床的精确测年是建立矿床模型和反演成矿地 球动力学背景的基础。虽然部分学者认为辉钼矿中 的 Re 和 Os 有可能在低温成矿溶液中发生活化; 但 近年来大量的辉钼矿 Re － Os 年龄测定， 以及对与成 矿密切相关侵入岩的锆石 SHRIMP 年龄和地质特征 的研究， 均认为辉钼矿 Re － Os 同位素年龄能精确地 代表其成矿时代 ［ 11 －12 ］。本文通过辉钼矿的 Re － Os 同位素年龄测定获得了可靠的数据， 辉钼矿 Re － Os 等时线年龄为 134．0 4． 2 Ma， 能够精确代表该矿 床的成矿时间， 表明本区的主要成矿作用发生在早 白垩世， 属于燕山早期成矿作用的产物。 作为内蒙古二连东乌旗成矿带上近几年国土 资源大调查工作过程中新发现的一个大型矿床， 根 据矿区浅部的矿体地质特征， 曾认为二叠纪的石英 252 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing 闪长岩为本区钼矿的成矿母岩和赋矿围岩。为了确 切研究乌兰德勒钼铜多金属矿成岩时代， 通过对不 同容矿围岩、 成矿母岩年龄的精确确定， 取得的结果 为 英闪长岩锆石 U － Pb 同位素年龄为 292． 6 0．5 Ma 稀释法测定， 本项目资料将另文专述 ; 花 岗闪长岩 SHRIMP 锆石 U －Pb 同位素年龄 299．3 2．4 Ma 本项目资料将另文专述 、 细粒二长花岗岩 SHRIMP 锆石 U － Pb 同位素年龄 131． 3 1． 6 Ma 本项目资料将另文专述 。从上述同位素测年结果 来看， 与成矿密切相关的是隐伏的细粒二长花岗岩， 其锆石 SHRIMP 年龄和辉钼矿 Re － Os 同位素年龄 基本一致， 形成时代为早白垩世。成岩年龄和成矿 年龄的确定为本区的找矿提供了新的思路和方向， 今后在该地区找矿工作中， 需要密切关注燕山期构 造 －岩浆活动的相关成矿作用。 二连东乌旗成矿带是近年来国土资源地质 大调查矿产勘查工作的重点区域。通过近 5 年的 系统工作， 在二连以北地区相继发现并实施勘查了 乌兰德勒钼铜多金属矿、 乌日尼图钼钨多金属矿、 准苏吉花钼铜多金属矿几处较有规模矿床。以往 很长时间以来， 关于本区成矿地质背景、 主要成矿 时间以及成矿带的划分， 都主张与中蒙边境蒙古国 欧玉陶勒盖大型铜金矿床、 查干苏布尔加铜 钼 矿 床进行对比， 然而本区缺乏有利的证据。据有关资 料， 欧玉陶勒盖铜金矿床容矿围岩石英二长闪长岩 单颗粒锆石 SHRIMP U － Pb 同位素年龄为 368． 2 1． 4 Ma 由 2005 年考察该矿床时矿区首席地质 学家查理先生提供 ， 矿区西南部 OT －9 号钻孔岩 心含黑云母钾硅酸盐蚀变岩中黑云母的年龄为 411 3 Ma K － Ar 法 ; 查干苏布尔加铜 钼 矿 床容矿围岩花岗闪长岩 K － Ar 同位素年龄变化范 围为 256 ～ 339 Ma， 成矿期后细粒二长花岗岩 40Ar/39Ar同位素年龄为 324 7 Ma， 主矿体内绢云 母40Ar/ 39Ar 同位素年龄为 365 7 Ma， 铜 钼 矿 石中辉钼矿 Re － Os 同位素年龄为 370 0． 8 Ma［1 ］。由上述二矿区大量同位素结果来看， 欧玉 陶勒盖铜金矿床、 查干苏布尔加铜 钼 矿床是华力 西早期构造 － 岩浆活动的产物 ［1 ］。而本次的研究 成果表明， 这两者之间在成矿时间上存在较大的差 异， 因此将本区与蒙古南部的欧玉陶勒盖和查干苏 布尔加等斑岩型矿床进行对比， 还应值得商榷。 致谢 本文野外工作及论文编写过程中， 得到 了内蒙古自治区地质调查院邵和明、 邵积东两位教 授级高级工程师的大力支持和帮助， 在此致以诚挚 的谢意 5参考文献 ［ 1］聂凤军， 江思宏， 张义， 刘妍， 胡朋． 中蒙边境及邻区 斑岩型铜矿床地质特征及成因［ J］ ． 矿床地质， 2004， 23 2 176 －189． ［ 2］张义， 聂凤军， 江思宏， 胡朋． 中蒙边境欧玉陶勒盖大 型铜 － 金矿床的发现及对找矿勘查工作的启示［ J］ ． 地质通报， 2003， 22 9 708 －712． ［ 3］张洪涛， 陈仁义， 韩芳林． 重新认识中国斑岩铜矿的 成矿地质条件［J］ ． 矿床地质， 2004， 23 2 150 － 163． ［ 4］刘益康， 徐叶兵． 蒙古 Oyu Tolgoi 斑岩铜金矿的勘查 ［ J］ ． 地质与勘探， 2003， 39 1 1 －4． ［ 5］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． ［ 6］Du A，Wu S，Sun D，Wang S，Qu W，Markey R， Stain H，Morgan J，Malinovskiy D．Preparation and certificationofRe- Osdatingreferencematerials Molybdenite HLPandJDC ［J］ ． Geostandardand Geoanalytical Research， 2004， 28 1 41 －52． ［ 7］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． ［ 8］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． ［ 9］Shirey S B，Walker R J． Carius tube digestion for low- blankrhenium- osmiumanalysis ［J ］ ．Analytical Chemistry， 1995， 67 2136 －2141． ［ 10］ 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． ［ 11］ 黄典豪， 杜安道， 吴澄宇， 刘兰笙， 孙亚莉， 邹晓秋． 华 北地台钼 铜 矿床成矿年代学研究 辉钼矿铼 － 锇年龄及其地质意义［J］ ． 矿床地质， 1996， 15 4 365 －371． ［ 12］ 何红蓼， 杜安道． 铼 － 锇同位素的等离子体质谱法测 定及其在辉钼矿测年中的应用［ J］ ． 岩矿测试， 1993， 12 3 161 －165． 352 第 3 期陶继雄等 内蒙古苏尼特左旗乌兰德勒钼铜多金属矿床辉钼矿铼 － 锇同位素定年及其地质特征第 28 卷 ChaoXing