吉林福安堡钼矿中辉钼矿铼-锇同位素定年及成矿作用探讨_李立兴.pdf

2009 年 6 月 June 2009 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 28，No． 3 283 ～287 收稿日期 2009- 02- 10; 修订日期 2009- 03- 16 基金项目 国土资源地质大调查项目资助 1212010633903 ; 中国成矿体系综合研究项目资助 1212010634002 作者简介 李立兴 1984 ， 男， 河北衡水人， 在读硕士研究生， 矿床学专业。E- mail lilixing1984 sina． com。 文章编号 02545357 2009 03028305 吉林福安堡钼矿中辉钼矿铼 － 锇同位素定年及成矿作用探讨 李立兴1，松权衡2，王登红1，王成辉1，屈文俊3，汪志刚2，毕守业2，于城2 1． 中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037; 2． 吉林省地质调查院，吉林 长春130061; 3． 国家地质实验测试中心，北京 100037 摘要 福安堡钼矿是吉林中部地区近年来新发现的一个中型规模斑岩型钼矿， 成矿地质特征与同一成矿 带内的大黑山超大型钼矿相似， 其深部找矿前景良好。文章首次对福安堡钼矿中 5 件辉钼矿样品进行铼 － 锇同位素测定， 分析结果表明， 辉钼矿中铼含量为 9． 94 ～15． 12 μg/g， 模式年龄为 165． 3 2． 4 Ma ～ 167． 0 2． 3 Ma， 平均模式年龄为 166 1 Ma; 等时线年龄为 166． 9 6． 7 Ma， 其加权平均方差 MSWD 为 0． 60， 属燕山早期成矿。成矿物质主要为壳源， 但混有少量的幔源组分。燕山早期由于古太 平洋板块的俯冲作用， 含矿似斑状二长花岗岩侵位于北东向和北西向断裂的交汇部位， 成矿物质在岩浆期 后聚集形成了福安堡钼矿。燕山早期为吉黑成矿省吉中延边 活动陆缘 成矿带钼矿的主要成矿期。 加强对该地区燕山早期岩浆作用的研究， 有助于地质找矿取得新的突破。 关键词 福安堡钼矿; 斑岩型; 辉钼矿; 铼 － 锇同位素定年; 燕山早期; 吉中延边成矿带 中图分类号 P579． 3; P578． 291文献标识码 A Re- Os Isotopic Dating of Molybdenite from the Fuanpu Molybdenum Deposit of Jilin Province and Discussion on Its Metallogenesis LI Li- xing1，SONG Quan- heng2，WANG Deng- hong1，WANG Cheng- hui1， QU Wen- jun3，WANG Zhi- gang2，BI Shou- ye2，YU Cheng2 1． Institute of Mineral Resources， Chinese Academy of Geological Sciences， Beijing100037， China; 2． Geological Survey of Jilin Province，Changchun130061，China; 3． National Research Center for Geoanalysis，Beijing100037，China Abstract The Fuanpu molybdenum deposit is a newly discovered medium- scale porphyry molybdenum deposit in central Jilin Province and has great potential in deep prospecting． A precise Re- Os isotopic dating for five molybdenite samples from the Fuanpu molybdenum deposit was carried out． The Re content in the samples varied from 9．94 μg/g to 15．12 μg/g and the model age of the molybdenite from 165．3 2．4 Ma to 167．0 2．3 Ma with the average model age of 166 1 Ma and the isochron age of 166． 9 6． 7 Ma，MSWD 0． 60． The results indicate that the mineralization in the Fuanpu molybdenum deposit took place at the Early Yanshanian period． The comparatively low Re content shows that ore- ing materials mainly came from a crustal source． Because of the movement of Palaeo- Pacfic Plate in the Early Yanshanian period， ore- bearing granites invaded in the intersection regions of the NE and NW direction faults， and the ore ed at post magmatic stage． The Early Yanshanian period is the major metallogenic epoch of the Jizhong- Yanbian metallogenic belt of the Jilin- Heilongjiang metallogenic province． Study on the magma intrusion at Early Yanshanian period in this region is of important significance for further prospecting of molybdenum ore． Key words the Fuanpu molybdenum deposit; porphyry type; molybdenite; Re- Os isotopic dating; the Early Yanshanian period; the Jizhong- Yanbian metallogenic belt 382 ChaoXing 福安堡钼矿是吉林地勘局近年来通过 1 ∶ 20 万 水系沉积物异常查证、 在吉林中部花岗岩类分布区发 现的一个中型钼矿。其成矿地质特征类似于超大型 的大黑山斑岩型钼矿， 但品位明显高于大黑山钼矿， 向深部仍有变富的趋势， 深部找矿的前景良好 ［ 1 －2 ］。 本文通过对福安堡钼矿矿石矿物辉钼矿 Re －Os 同位 素定年， 精确厘定其成矿年龄， 并对其成矿物质来源 和区域成矿构造背景进行简要的探讨。 1成矿地质特征 吉林中部是我国东部大、 中型钼矿比较集中的 产区， 属于吉黑成矿省吉中延边 活动陆缘 Mo － Au －As －Cu － Zn － Fe － Ni － W 成矿带的吉中成矿 亚带 ［ 3 ］。构造上属于兴蒙造山带东段松嫩地块， 区 内广泛发育华力西期、 印支期、 燕山期花岗岩。钼矿 集中分布在依兰伊通、 敦化密山两条北东向展 布的深大断裂控制的地体内， 俗称 “吉中槽区” ［ 4 －5 ］ 见图1 。其中， 福安堡钼矿地处吉林省中北部舒 兰市境内， 依兰伊通断裂带南东缘的南侧、 额穆 水曲柳北西向断裂的北东侧 见图 1 。矿床内出露 岩石主要有似斑状二长花岗岩、 细粒二长花岗岩、 花 岗斑岩， 呈小岩体或岩株、 岩脉状产出 见图 2 。矿 化 体赋存于蚀变的似斑状二长花岗岩中， 北东向 及北西向构造控制了矿 化 体的展布与产状。 图 1吉中地区大中型钼矿分布及构造简图 Fig． 1Distribution of the large and middle scale molybdenum deposits in central portion of Jilin Province and its tectonic map 简图根据文献［ 4 －5］ 修编。 482 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing 图 2福安堡钼矿矿区地质简图 Fig．2Simple geological map of the Fuanpu molybdenum deposit 1冲积砂、 砾石、 黏土; 2二长花岗岩; 3黑云母花岗岩; 4似斑状花岗岩; 5似斑状二长花岗岩; 6花岗斑岩; 7细粒 花岗岩; 8钼矿体; 9含矿硅化地质体; 10采样位置及编号。 地质简图根据文献［ 1］修编。 福安堡钼矿床目前共发现 10 条矿体， 达到详 查程度的有Ⅷ、 Ⅸ、 Ⅹ号 3 条矿体， 而Ⅰ ～ Ⅶ号矿体 尚未开展详查工作。矿体 第 7 勘探线剖面图见 文献［ 5］ 受两组断裂构造控制， 呈北西向及北东 向展布， 单条矿体最大长度大于 500 m， 最大厚度 大于 40 m， 已控制最大延深大于340 m。主要的矿 石矿物为辉钼矿， 其次是黄铁矿， 辉钼矿主要呈细 脉状充填于岩石裂隙或节理中， 或产于石英细脉的 两侧， 或呈浸染状较均匀散布于似斑状二长花岗岩 中。脉石矿物主要是长石、 石英、 云母及其他一些 次生矿物。围岩蚀变以硅化、 钾化、 绢云母化、 绿帘 石化、 绿泥石化、 黄铁矿化为主， 多呈面状产出， 蚀 变强烈地段发育较强的细脉状、 网脉状硅化， 有大 面积硅化带产出。 矿床钼金属品位平均为 0． 125， 最高 0． 42 ～3． 14。目前控制的矿床规模为中型 其中Ⅷ ～ Ⅹ号矿体钼金属量达 2． 3 万吨 ， 矿床成因类型 为斑岩型钼矿 ［1 －4 ］。 2样品采集与辉钼矿铼 －锇同位素测定 本次测试的 5 件辉钼矿样品 编号为 FAP － 1a、 FAP －1b、 FAP －1c、 FAP －1f、 FAP －2g 采自福 安堡钼矿主矿区采坑， FAP － 1a、 FAP － 1b、 FAP － 1c 和 FAP －1f 样品为裂隙面型钼矿石， 辉钼矿最 厚可达 7 mm; FAP － 2g 样品为石英脉型钼矿石。 其他金属矿物主要为黄铁矿， 与辉钼矿共生; 脉石 矿物主要是石英， 其中 FAP －1a 样品含白云母。 5 件辉钼矿单矿物， 质纯， 无氧化， 无污染， 纯 度达到 98以上， 由国家地质实验测试中心 Re － Os 同位素实验室采用 TJA X － Series 电感耦合等 离子质谱仪 美国 Thermo 公司 进行 Re － Os 同位 素年龄测定。样品的化学处理流程和质谱测定技 术详见文献［ 6 －7］ 。 3结果与讨论 3． 1辉钼矿的成矿年龄 Re － Os 模式年龄 t 按下式进行计算 t 1/λ［ ln 1 187Os/187Re ］ 式中， λ 为187Re 衰变常数， 其值 1． 666 10 －11 a －1。 5 件辉钼矿样品 Re － Os 同位素测定结果见 表 1。辉钼矿中 Re 的含量为 9． 94 ～ 15． 12 μg/g。 5 件样品的 Re － Os 同位素模式年龄十分接近， 年 龄范围为 165． 3 2． 4 Ma ～ 167． 0 2． 3 Ma， 其加权平均值为 166 1Ma， 加权平均方差 MSWD 为0． 31。由 5 件样品获得的等时线年龄 为 166． 9 6． 7 Ma， MSWD 0． 60 见图 3 ， 与模 式年龄加权平均值十分接近。初始 187Os 的含量 为 －0． 08 0． 79 ng/g， 接近于 0， 表明辉钼矿几 乎不含非放射性成因187Os， 即187Os 基本上都是 由187Re 衰变而成的 ［8 ］， 这说明所获得的模式年龄 能够准确反映矿化年龄， 即福安堡钼矿形成于中侏 罗世， 属燕山早期成矿。 表 1福安堡钼矿辉钼矿 Re －Os 同位素测定及模式年龄① Table 1Re- Os isotopic data and model ages of molybdenite from the Fuanpu molybdenum deposit 样品 编号 样品质量 m/g wB/ ngg －1 Re普 Os 187Re187Os 模式年龄 /Ma FAP －1a0．05020 9943 76 0．0099 0．0111 6249 48 17．343 0．143 166．3 2．3 FAP －1b 0．05072 11463 88 0．0033 0．0111 7205 55 20．078 0．158 167．0 2．3 FAP －1c0．05166 15125 146 0．0154 0．0118 9507 92 26．348 0．213 166．1 2．5 FAP －1f0．05049 10517 90 0．0033 0．0261 6610 56 18．224 0．147 165．3 2．4 FAP －2g0．05018 11676 117 0．0033 0．0112 7339 74 20．378 0．171 166．4 2．6 ① 括号内的数值为不确定度。 582 第 3 期李立兴等 吉林福安堡钼矿中辉钼矿铼 － 锇同位素定年及成矿作用探讨第 28 卷 ChaoXing 图 3福安堡钼矿辉钼矿 Re － Os 等时线年龄 Fig． 3Re- Os isochron age of molybdenite from the Fuanpu molybdenum deposit 3． 2成矿物质的来源 Re －Os 同位素可以示踪成矿物质来源以及指 示成矿过程中不同来源物质混入的程度 ［ 9 ］， 即可通 过金属硫化物矿床辉钼矿的 Re 含量示踪其来 源 ［ 10 －12 ］。孟祥金等［ 11 ］通过对全国斑岩型辉钼矿 Re －Os 同位素测试数据的综合分析认为 成矿物质 来源是以地幔物质为主的钼矿， 其辉钼矿中 Re 含量 大多在100 ～1000 μg/g; 成矿物质具有壳幔混合源 的钼矿， 其辉钼矿 Re 含量多在十几微克至几十微 克; 成矿物质完全来自壳源的矿床， 其辉钼矿 Re 含 量为1 ～n μg/g 或更低。福安堡钼矿中 5 件辉钼矿 的 Re 含量在 9． 94 ～15． 13 μg/g， 平均11．75 μg/g， 分布较均匀。不难发现， 福安堡钼矿 Re 含量介于壳 源与壳幔混源之间， 且更偏向壳源， 但混有少量的幔 源组分。与之成矿特征相同的大黑山钼矿 Re 含量 在24．15 ～43．57 μg/g［ 13 ］， 平均含量 33． 72 μg/g， 相 比福安堡钼矿受到了更多幔源物质的影响， 从而表 明大黑山钼矿钼的来源更接近壳幔混合源。张兆 昆 ［ 14 ］测得大黑山钼矿的 δ34S 为 1．0‰ ～ 2． 5‰， 平均 1．93‰， 变化范围很窄， 与陨石硫接近， 从而 认为其硫源来源于深部。虽然硫同位素和 Re 含量 得到的结果不甚相同， 但都表明了幔源物质对大黑 山成矿物质来源的影响。福安堡钼矿和大黑山钼矿 属于环太平洋钼矿带， 矿床的形成很可能与中生代 太平洋板块的俯冲作用有关 ［ 15 ］。少量的幔源组分 的参与是否意味着部分含矿花岗岩成分来源于被交 代的地幔楔， 还有待于进一步研究。 Ishihara［16 ］研究表明， 辉钼矿中 Re 的含量与 花岗岩的形成深度和温度有关。一般地， 随着温度 的降低和深度的减小， 辉钼矿中 Re 含量呈现增加 的趋势。如果该结论成立， 则福安堡钼矿相比大黑 山钼矿具有成矿温度更高和成矿深度更大的特点， 该结论与矿体深部变富的特点相符 ［2 ］; 但从宏观 地质特征来看， 福安堡钼矿地表矿化范围大， 采样 部位剥蚀程度相对较高 可能对应于硅化带 ， 而 其他 7 条矿化带则应加强深部找矿工作。 3． 3成矿年龄分析 在吉黑成矿省吉中延边 活动陆缘 成矿 带 ［3 ］钼矿中， 斑岩型和矽卡岩型钼矿床比较发育， 如大黑山斑岩型钼矿床储量巨大， 但品位较贫。近 年来连续发现福安堡、 季德屯、 后倒木、 一心屯和四 方甸子等多个中小型钼矿 ［5 ］， 大大增加了吉中地 区钼矿储量。本文福安堡钼矿 5 件辉钼矿样品 Re － Os 等时线年龄为 166． 9 6． 7 Ma， 大黑山钼矿 10 件辉钼矿样品 Re － Os 等时线年龄为 168． 2 3． 2 Ma［13 ］， 二者成矿时代基本一致， 均为中侏罗 世成矿， 属于燕山早期。这一时期也是我国华南重 要成矿期， 在盘古山、 陶锡坑、 瑶岗仙等大型钨矿中 均伴生有钼 ［17 －18 ］。 斑岩型钼矿床的形成与中酸性岩浆浅成 － 超 浅成侵位的特定地质环境有关， 成矿作用主要发生 在岩浆期后， 即成矿晚于成岩 ［19 ］。吉林大黑山地 区与斑岩钼矿有关的花岗闪长斑岩 SHRIMP 锆石 U － Pb 年龄为 170 3 Ma， 而与成矿无关的二长 花岗岩 SHRIMP 锆石 U － Pb 年龄为 178 3 Ma［3 ］。含矿花岗岩类侵位早于大黑山钼矿和福安 堡钼矿成矿， 说明钼矿是在含矿花岗岩类侵位的岩 浆期后聚集成矿。 福安堡钼矿属于环太平洋钼矿成矿带， 在古太 平洋 板 块 俯 冲 影 响 下 产 生 了 北 东 向 断 裂 构 造 ［15， 20 ］。北东向断裂与早期北西向断裂交汇部位 为燕山早期 170 Ma 左右含矿似斑状二长花岗岩类 的侵位提供了通道和空间， 推测成矿物质是在岩浆 期后聚集形成了福安堡钼矿。 吉黑成矿省吉中延边 活动陆缘 成矿带的 吉中成矿亚带、 吉中地区各个钼矿的成矿地质特征 相似， 大黑山和福安堡这两个最大的钼矿均形成于 燕山早期， 因此， 燕山早期可能是该地区钼矿的主要 成矿期。在吉黑成矿省吉中延边 活动陆缘 成 矿带的延边成矿亚带、 延边中西部地区亦产出多个 斑岩型钼矿， 受北东向断裂控制， 钼矿成矿地质特征 与吉中地区福安堡钼矿和大黑山钼矿相似。其矿化 花岗岩类侵入体主要岩石类型 二长花岗斑岩黑 682 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2009 年 ChaoXing 云母K －Ar 法年龄为163．9 Ma， 钾长花岗岩全岩Rb －Sr 法同位素等时年龄为170 Ma［ 20 ］， 二者年龄较为 一致。虽然成矿热液的蚀变作用可能破坏了同位素 体系的封闭性， 从而造成Rb －Sr 和K －Ar 测定年龄 值偏小， 但至少可以作为成矿年龄的下限。北东或 北东东向的控矿断裂形成于燕山早期古太平洋的构 造格局内， 即控矿构造形成时期为燕山早期， 可以作 为成矿年龄的上限。该区钼矿成矿亦发生于燕山早 期。这些钼矿均可归属于小兴安岭张广才岭与燕 山期陆相火山喷发 － 岩浆侵入活动有关的 Cu、 Mo、 Pb、 Zn、 W、 Ag、 Au 矿床成矿系列 ［ 21 ］。在吉林东部地 区加强对燕山早期岩浆作用的研究、 进而发现更多 的钼矿床是完全可能的。 4结语 1 福安堡钼矿矿床成因为斑岩型钼矿， 成矿物 质来源主要来源于壳源， 但可能混有少量的地幔组分。 2 福安堡钼矿辉钼矿 Re － Os 等时线年龄 为 166． 9 6． 7 Ma， 说明其成矿发生于中侏罗 世， 属于燕山早期。成矿作用与燕山早期太平洋板 块的俯冲作用有关， 含矿似斑状二长花岗岩岩体侵 位于北东向和北西向断裂的交汇部位， 成矿物质在 岩浆期后聚集形成了福安堡钼矿。 3 燕山早期为吉黑成矿省吉中延边 活动 陆缘 成矿带的主要成矿期， 加强对该地区燕山早期 岩浆作用的研究， 有助于地质找矿取得新突破。 致谢感谢中国地质科学院矿产资源研究所 李厚民研究员、 杨富全研究员对本文的修改建议; 感谢国家地质实验测试中心李超硕士在同位素测 试方面的帮助。 5参考文献 ［ 1］史致元， 王玉增， 刘金波． 吉林福安堡钨钼矿床得发 现及意义［ J］ ． 吉林地质， 2003， 22 3 36 －39． ［ 2］史致元， 王玉增， 刘金波． 地球化学方法在福安堡钨钼 矿床得应用［ J］ ． 物探与化探， 2004， 28 3 237 －241． ［ 3］葛文春， 吴福元， 周长勇， 张吉衡． 兴蒙造山带东段斑 岩型 Cu， Mo 矿床成矿时代及其地球动力学意义 ［ J］ ． 科学通报， 2007， 52 20 2407 －2416． ［ 4］史致元， 周志恒， 王玉增， 孟广才， 杨志光， 于宏伟， 李诚． 吉林省中部大中型钼矿发现过程中勘查地球化学方法 的应用效果［ J］ ． 吉林地质， 2008， 27 2 90 －96． ［ 5］徐志刚， 陈毓川， 王登红， 陈郑辉， 李厚民． 中国成矿区 带划分方案［ M］ ． 北京 地质出版社， 2008 71 －74． ［ 6］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． ［ 7］Du A D， Wu S Q， Sun D Z， Wang S X，Qu W J， MarkeyR， StainH， MorganJ，MalinovskiyD． Preparation and certification of Re- Os dating reference materials Molybdenite HLP and JDC［ J］ ． Geostandard and Geoanalytical Research， 2004， 28 1 41 －52． ［ 8］李红艳， 毛景文， 孙亚莉， 邹晓秋， 何红蓼， 杜安道． 柿竹园钨多金属矿床的 Re － Os 同位素［J］ ． 地质 论评， 1996， 42 3 261 －267． ［ 9］Foster G，Lambert D D，Frick L R，Maas R． Re- Os isotopic evidence for genesis of Archaean nickel ores from uncontaminated komatiites［ J］ ．Nature， 1996， 382703 －706． ［ 10］ 毛景文， 张作衡， 张招崇， 杨建民， 王志良， 杜安道． 北祁连山小柳沟钨矿床中辉钼矿 Re － Os 年龄测定 及其意义［ J］ ． 地质论评， 1999， 45 4 412 －417． ［ 11］ 孟祥金， 侯增谦， 董光裕， 刘建光， 屈文俊， 杨竹森， 左力艳， 万禄进， 肖茂章． 江西金溪熊家山钼矿床特 征及其 Re － Os 年龄［J］ ． 地质学报， 2007， 81 7 946 －950． ［ 12］ 李厚民， 叶会寿， 毛景文， 王登红， 陈毓川， 屈文俊， 杜安道． 小秦岭金 钼 矿床辉钼矿铼 － 锇定年及其 地质意义［ J］ ． 矿床地质， 2007， 26 4 417 －424． ［ 13］王成辉， 松权衡， 王登红， 李立兴， 于城， 汪志刚， 屈文俊， 杜安道， 应立娟． 吉林大黑山超大型钼矿 Re － Os同位素定年及其地质意义［J］ ． 岩矿测试， 2009， 28 3 269 －273． ［ 14］ 张兆昆． 吉林省有色金属矿床类型及其典型矿床的 地质特征［ J］ ． 吉林地质， 1988 2 102 －114． ［ 15］ 中国矿床 编委会． 中国矿床 上册 ［M］ ． 北京 地质出版社， 1989 483 －539． ［ 16］Ishihara S ．Rhenium contents of molybdenites in granitoid series rocks in Japan［ J］ ． Economic Geology， 1988， 83 1047 －1051． ［ 17］ 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． ［ 18］王登红， 李华芹， 秦燕， 梅玉萍， 陈郑辉， 屈文俊， 王彦斌， 蔡红， 龚述清， 何晓平． 湖南瑶岗仙钨矿成岩 成矿作用年代学研究［J］ ． 岩矿测试， 2009， 28 3 201 －208． ［ 19］王登红， 屈文俊， 李志伟， 应汉龙， 陈毓川． 金沙江 红河成矿带斑岩铜钼矿得成矿集中期 Re －Os 同位素 定年［ J］ ． 中国科学 D 辑， 2004， 34 4 345 －349． ［ 20］ 金艳峰， 张传乐， 寇秀峰． 延边中西部地区钼矿成矿 地质特征［ J］ ． 吉林地质， 2004， 23 3 53 －59． ［ 21］ 陈毓川， 王登红， 朱裕生． 中国成矿体系与区域成矿 评价［ M］ ． 北京 地质出版社， 2007 1005． 782 第 3 期李立兴等 吉林福安堡钼矿中辉钼矿铼 － 锇同位素定年及成矿作用探讨第 28 卷 ChaoXing